聚丙烯膜及用其作电介质的电容器制造技术

本发明专利技术提供一种耐热性及高温下长期耐绝缘破坏特性优良、绝缘缺陷少、绝缘油浸渍时其向膜层间的渗透性和耐膨润性优良的双轴取向聚丙烯膜，以及用该聚丙烯膜作电介质的、耐热性、耐绝缘破坏特性、耐电晕性、长期耐热耐用性和耐电流性均优良的电容器。本发明专利技术的膜是双轴取向的聚丙烯膜，其特征是该膜的等规度为９８～９９．５％，等规立构五单元组分数为９９％以上，灰分小于３０ｐｐｍ，并且，两面中心线的平均粗糙度均为０．０１～０．４μｍ。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及双轴取向聚丙烯膜及用其作电介质的电容器，尤其是涉及耐热性及耐绝缘破坏特性优良、并且绝缘缺陷少，在绝缘油中浸渍时，绝缘油在膜层之间的渗透性和耐膨润性均优良的双轴取向聚丙烯膜，以及用其作电介质的、具有优良耐热性、耐绝缘破坏特性、耐电晕性、长期的耐热耐用性，尤其是具有优良耐电流性的电容器。
技术介绍
双轴取向聚丙烯膜因其具有透明性和光泽性等光学特性，以及优良的断裂强度、断裂伸长度等机械特性，尤其具有阻挡水蒸汽性能和良好的电学特性等，广泛地用于包装、制作磁带和电容器等。这样的双轴取向聚丙烯膜，是作为膜式电容器的电介质的代表性原料之一，但是，与另一种代表性原料的聚酯膜相比，其耐热性低，所以，必须将电容器的最高使用温度控制在85℃左右。其原因是，当提高使用温度时，由于膜的非晶部位、夹杂物等的影响，使原来聚丙烯膜特有的绝缘破坏强度急速下降，尤其不适于长时间使用。另外，与电气装置小型化相适应，元件向密集化及耐高温方向发展，人们强烈要求进一步提高原来的聚丙烯膜电容器的最高使用温度。特别是在交流回路上装配的电容器，因为必须抑制原来的电容器元件内部的发热，可以使用介电损耗小的聚丙烯膜作电介质，但是，随着采用交流回路的环境变成高温，导致其使用困难，这是电气装置向小型化发展的主要障碍之一。其理由可以举出，至今，在热源附近的回路，为使不因热源而使回路的温度上升，或设置在离热源一定的距离上，或采用隔热材料遮断热源和回路，但是，人们强烈希望在小型回路离热源的极近处不需要设置隔热材料。这种希望的代表性例子有，在路灯等照明稳定器上使用的交流回路以及马达的控制回路等。为了适应这样的希望，原来的聚丙烯膜电容器的最高使用温度既要高于85℃，又要长期保持其性能。为此，作为电介质使用的聚丙烯膜，要求(1)短时间的快速加热产生的机械变形，即热收缩率适当地小；(2)在高温下膜的电学特性优良；以及(3)高温下的电学特性随时间下降得少。上述要求(1)的理由是，制作电容器元件时，在聚丙烯膜与电极重叠、卷绕的阶段，于一定温度下实施热处理，给予适当的热收缩，以发生卷边，使形状得到保持，以及膜层间的空气被逐出。然而，当热收缩过大时，由于元件变形，使电容器的电容降低以及有可能使元件发生破坏；另外，当热收缩率过小时，卷边不充分，在长期高温使用的情况下，由于介电损耗正切的上升而使元件发生损坏。而且，有时需要通过把电容器元件用绝缘油浸渍来抑制所发生的电晕，以及抑制在连续使用时引起的电容器电容的下降、绝缘破坏和电流泄漏的加大。在这种浸渍绝缘油的情况下，用作电介质的聚丙烯膜，在作为电容器元件的卷绕阶段，为使膜层间均匀浸透绝缘油，有必要设计(4)膜表面的形状，以及，(5)必须抑制绝缘油引起的尺寸变化及膨润。另外，如上所述，伴随着电气装置的小型化，一方面希望提高上述特性，一方面又强烈要求膜式电容器本身进一步小型化。为此，要提高电容器每单位体积的静电容量，要使作为电介质的膜厚度变薄。结果是，为了具有充分的耐绝缘破坏特性，可用厚膜进行设计，然而，如上所述，伴随着膜的变薄，则要求膜在室温环境大气中也要有高度的耐绝缘破坏特性。尤其是在采用聚丙烯膜作为电介质的高频回路用的电容器中，要求有更高的耐绝缘破坏特性和耐电流性。针对这样的课题，特开平6-236709号公报公开了一种灰分低、在沸腾的正庚烷中可溶成分为1～10％(重量)，故易于加工，从室温至80℃的电绝缘性优良的高分子绝缘材料，沸腾的正庚烷不溶部分的等规立构五单元组(ペンタッド)分数在90％以上是优选的。另外，在特开平7-25946号公报中建议，该沸腾庚烷中不溶成分在80％(重量)以上，特别优选的在96％(重量)以上，该沸腾庚烷中不溶成分的等规立构五单元组分数在0.970～0.995范围的丙烯聚合物及其制品。然而，如同这些建议那样，就单一的沸腾正庚烷不溶成分的等规立构五单元组分数高的双轴取向聚丙烯膜而言，在超过本专利技术所指的85℃的高温下其耐绝缘破坏特性，和用该膜作为电介质的电容器元件的长期耐热性均不佳。即，上述采用先有技术的立规性高的双轴取向聚丙烯膜，虽然其沸腾正庚烷不溶成分的等规立构五单元组分数高，但正庚烷可熔成分的等规立构五单元组分数低，结果是，作为膜的等规立构五单元组分数就低，立规性不佳。另外，等规度极高的所谓高结晶性双轴取向聚丙烯膜，其立规性不佳，所以，成膜性能极差，为了制造耐热性和耐绝缘破坏特性优良的双轴取向聚丙烯膜，作为在工业上有用的技术至今还没有确立。作为用于解决这些缺点的技术，在特公平4-28727号公报中建议用等规立构五单元组分数在0.960～0.990范围的，并且用沸腾正己烷及沸腾正庚烷依次萃取的被萃取物占总量3.0～6.0％(重量)，其成形性优良的结晶性聚丙烯膜。然而，如等规立构五单元组分数不高，则高温下耐绝缘破坏特性不佳。而且，在特开平5-217799号公报中建议采用，具有特定的热变形温度和杨氏模量，结晶程度高，立规性好的，刚性大的聚丙烯膜上蒸镀金属，用这种刚性大的蒸镀金属膜制成蒸镀膜型电容器。然而，立规性高达90％左右，在高温下的绝缘破坏特性不佳。而且，在特开平7-50224号公报中建议使用一种在120℃的热收缩率，纵向在4.0％以下，横向在0.8％以下的金属化聚丙烯膜。但是，这种膜的等规度和立规性是原有的，为了适应今后的高要求，不言而喻，本专利技术目的就是要解决在高温下耐绝缘破坏特性不够好的问题。专利技术的公开本专利技术者们发现，通过严格控制聚丙烯膜的等规度和立规性，使具有极高等规度的聚丙烯膜的制膜成为可能，再采用适当的制膜条件，即能使先有技术达不到的聚丙烯膜特征的耐绝缘破坏特性得到进一步提高，而且，高温下的这样的特性降低和高温下长期使用的品质劣化得到抑制，可得到一种质量波动少的电容器，由于这一发现，至此便完成了本专利技术。本专利技术的目的是提供一种耐热性以及在高温和常温下长期使用的耐绝缘破坏特性优良、并且绝缘缺陷少，于绝缘油中浸渍时，膜层之间的渗透性和耐膨润性优良的聚丙烯膜。并且，本专利技术的另一目的是提供一种使用上述聚丙烯膜作为电介质，并且其耐热性以及高温和常温下长期耐绝缘破坏特性、耐电晕性、耐电流性均优良的电容器。为了达到上述目的，本专利技术提供一种聚丙烯膜，它是一种双轴取向聚丙烯膜，其特征在于，该膜的等规度为98～99.5％，等规立构五单元组分数在99％以上，灰分在30ppm以下，并且，两面的中心线平均表面粗糙度均为0.01～0.4μm。另外，以本专利技术聚丙烯膜作电介质的电容器，适用于耐热交流回路用的电容器、高频回路用的电容器以及耐热直流回路用的电容器。附图的简单说明附图说明图1是本专利技术的单面上设置了金属层的聚丙烯膜的一个实施方案的平面图。图2是本专利技术的单面上设置金属层，电极在膜的纵向分离成岛状的聚丙烯膜的一个实施方案的平面图。图3是本专利技术的单面上设置金属层，电极在膜的横向有数个保险功能的聚丙烯膜一个实施方案的平面图。图中，1是金属层(内部电极)，2是绝缘沟部(边缘部分)，3是绝缘沟部(把内部电极分离成岛状)，4是隘路(保险功能部分)。本专利技术的最佳实施方案可用作本专利技术聚丙烯膜的聚丙烯，主要由丙烯均聚物组成，但是，在不妨碍本专利技术目的范围内也可以含有其他不饱和烃的共聚成分等，也可以掺合丙烯的非均聚物。作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚丙烯膜，它是一种双轴取向的聚丙烯膜，其特征在于，该膜的等规度为９８～９９．５％、等规立构五单元组分数为９９％以上、灰分为３０ｐｐｍ以下，并且，两面中心线的平均表面粗糙度均为０．０１～０．４μｍ。

【技术特征摘要】
JP 1996-8-9 211286/96;JP 1997-5-12 120865/97;JP 191.一种聚丙烯膜，它是一种双轴取向的聚丙烯膜，其特征在于，该膜的等规度为98～99.5％、等规立构五单元组分数为99％以上、灰分为30ppm以下，并且，两面中心线的平均表面粗糙度均为0.01～0.4μm。2.权利要求1中所述的聚丙烯膜，其特征在于，用下式定义的膜厚度测定方法得到的差值(Δd)为0.01～0.5μmΔd＝d(MMV)-d(WMV)(式中d(MMV)为用测微计法通过测量10个膜得到的膜的厚度(μm)；d(WMV)为重量法得到的膜厚度(μm))。3.一种电容器，其特征在于，使用权利要求1或2中的任何一项所述的聚丙烯膜作为电介质。4.一种使用权利要求1或2中的任何一项所述的聚丙烯膜作为电介质的电容器，其特征在于，在膜表面的至少一面上设置金属层作为内电极。5.如权利要求4中所述使用聚丙烯膜作为电介质的电容器，其特征在于，金属层的电阻值为2Ω/□～10Ω/□。6.如权利要求4或5中所述使用聚丙烯膜作为电介质的电容器，其特征在于，构成金属层的主要金属是铝或锌。7.权利要求4～6中任何一项所述的耐热交流回路用电容器，其特征在于，在膜层间用绝缘油浸渍。8.权利要求7中所述的耐热交流回路用的电容器，该电容器使用一种在十二烷基苯中浸渍时的重量变化率为5～12％的聚丙烯膜作为电介质。9.权利要求7或8中所述的耐热交流回路用电容器，其特征在于，构成作为内电极的金属层的主要金属是锌。10.权利要求7～9中的任何一项所述的耐热交流回路用电容器，在该电容器中形成一种内电极，其中，构成内电极的金属层，在膜的横向一个端部沿着膜的纵向连续设置绝缘沟部而形成，同时，该内电极具有一种由于在膜上产生放电破坏时的电流而使该放电破坏周围的内电极与没有产生放电的其余内电极部分实现电绝缘的保险功能。11.如权利要求10所述使用聚丙烯膜作为电介质的耐热交流回路用电容器，其特征在于，构成内电极的金属层，在膜的横向一个端部沿着膜的纵向连续设置绝缘沟部而形成，同时一种由于在膜上产生放电破坏时的电流而使该放电破坏周围的内电极与没有产生放电的其余内电极部分实现电...

【专利技术属性】
技术研发人员：上田隆司，永井逸夫，田中茂，平野巧，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]