聚烯烃系膜、使用其的金属膜叠层膜、膜电容器、动力控制单元、电动车及电动航空器的制作方法

本发明涉及特别适于电容器用途而被使用的聚烯烃系膜。

背景技术：

1、近年来，各种电气设备的大部分被逆变器化，与此相伴，电容器的小型化、大容量化的要求更加增强。特别是在汽车(包含纯电机动车、混合动力车用途)、电动航空器、太阳光发电、和风力发电等用途中受到该要求，对电容器用膜除了要求耐电压性提高、生产性和电容器元件制作中的加工适应性的维持以外，还要求进一步的薄膜化、耐热性提高。

2、聚烯烃系膜中，聚丙烯膜被认为耐热性、绝缘击穿电压优异。另一方面，在应用于上述领域时，膜发挥使用环境温度下的优异的尺寸稳定性、和与使用环境温度相比高10～20℃的区域中的稳定的电性能(耐电压性等)是重要的。这里从耐热性这样的观点出发，将来在考虑使用了碳化硅(sic)的动力半导体用途的情况下，使用环境温度被认为变为更高温。

3、基于这样的背景，对电容器要求耐热性、耐电压性的进一步提高，对电容器用膜要求在超过110℃的高温环境下的绝缘击穿电压的提高。然而，如非专利文献1所记载地那样，聚丙烯膜的使用温度上限被认为是约110℃，聚丙烯膜在这样的温度环境下稳定地维持绝缘击穿电压是极其困难的。

4、为了将膜电容器小型化，使耐热性提高，考虑使用膜的薄膜化和相对介电常数高的膜、使用具有超过电容器使用环境温度区域的玻璃化转变温度的膜。提出了例如，通过制成使相对介电常数不同的2种层交替地重叠而成的叠层结构，一个层使用其玻璃化转变温度超过130℃那样的环烯烃聚合物，另一个使用聚丙烯层，从而可以在具有耐热性和耐电压性的同时保持大静电电容的叠层体(例如，专利文献1)。此外，提出了通过在形成环烯烃聚合物与聚丙烯的叠层体时进行共挤出、共拉伸从而提高了加工性的膜(例如，专利文献2、3)。进一步，提出了通过将环烯烃聚合物与聚丙烯树脂掺混而进行制膜和双轴拉伸，从而提高了高温环境下的热尺寸稳定性的膜(例如，专利文献4)。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：日本特开2015-012076号公报

8、专利文献2：国际公开第2017/022706号

9、专利文献3：日本特开2018-034510号公报

10、专利文献4：日本特开2020-521867号公报

11、非专利文献

12、非专利文献1：河合基伸，“フィルムコンデンサ躍進、クルマからエネルギーへ”，日経エレクトロニクス，日经bp公司，2012年9月17日号，p.57～62

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、然而，专利文献1的膜不是共挤出叠层，而是在聚丙烯膜上通过涂布法而形成了环烯烃聚合物层的叠层体，因此环烯烃聚合物层易于剥离，关于制成电容器时的性能和可靠性也难以说是充分的。专利文献2的膜由于叠层结构的基层部为单独的环烯烃聚合物，因此也难以提高面积拉伸倍率，高温环境下的耐电压性不足等，关于制成电容器时的性能和可靠性难以说是充分的。专利文献3的膜也是叠层结构的基层部为环烯烃聚合物，虽然为了改良拉伸性而含有弹性体而提高了面积拉伸倍率，但高温环境下的耐电压性不令人满意，关于制成电容器时的性能和可靠性难以说是充分的。专利文献4的膜由于为仅将环烯烃聚合物与聚丙烯树脂掺混而得的膜，因此难以提高面积拉伸倍率，高温环境下的耐电压性不足等，关于制成电容器时的性能和可靠性难以说是充分的。

3、因此，本发明的目的是提供高温环境下的耐电压特性、可靠性优异，适合于在高温度/高电压下使用的电容器用途等的聚烯烃系膜。

4、用于解决课题的方法

5、本发明人等为了解决上述课题而反复进行了深入研究，从而发明了以下本发明的第1聚烯烃系膜、本发明的第2聚烯烃系膜。本发明的第1聚烯烃系膜是下述聚烯烃系膜，其特征在于，具有包含环状烯烃系树脂和聚丙烯系树脂的层(为了方便将这样的层称为“a层”)，总光线透射率为85％以上，并且内部雾度为4.0％以下。

6、本发明的第2聚烯烃系膜是下述聚烯烃系膜，其特征在于，具有包含环状烯烃系树脂和聚丙烯系树脂的层(为了方便将这样的层称为“a层”)，在将以与主取向轴方向和厚度方向平行的面将上述a层切断了的截面设为截面x时，在上述截面x内以一对边与厚度方向成为平行的方式确定的1μm见方的正方形中，从上述与厚度方向平行的一对边通过的上述环状烯烃系树脂的域存在3个以上，并且内部雾度为4.0％以下。

7、发明的效果

8、通过本发明，可以提供高温环境下的耐电压特性、可靠性优异，适合于在高温度/高电压下被使用的电容器用途等的聚烯烃系膜。

技术特征：

1.一种聚烯烃系膜，其特征在于，具有包含环状烯烃系树脂和聚丙烯系树脂的层，为了方便将这样的层称为“a层”，所述聚烯烃系膜的总光线透射率为85％以上，并且内部雾度为4.0％以下。

2.一种聚烯烃系膜，其特征在于，具有包含环状烯烃系树脂和聚丙烯系树脂的层，为了方便将这样的层称为“a层”，所述聚烯烃系膜中，在将以与主取向轴方向和厚度方向平行的面将所述a层切断而得的截面设为截面x时，在所述截面x内以一对边与厚度方向平行的方式确定的1μm见方的正方形中，从所述与厚度方向平行的一对边通过的所述环状烯烃系树脂的域存在3个以上，并且内部雾度为4.0％以下。

3.根据权利要求1或2所述的聚烯烃系膜，在用差示扫描量热计dsc从30℃以20℃/分钟升温到260℃而获得的dsc图中，在将熔融峰中热流的绝对值最大的峰的温度设为熔融峰温度tm时，所述tm超过170℃且为200℃以下，所述tm的单位是℃。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的聚烯烃系膜，由通过拉曼光谱法进行了测定时的拉曼谱带强度求出的长度方向取向参数mop与宽度方向取向参数top的关系满足下式，

5.根据权利要求1～4中任一项所述的聚烯烃系膜，利用宽度方向的0℃下的动态粘弹性测定求出的损耗角正切tanδ0为0.06以下。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的聚烯烃系膜，利用热机械分析tma求出的135℃下的宽度方向的收缩应力135tf为5.0mpa以下。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的聚烯烃系膜，在130℃进行了10分钟的加热处理时的膜的长度方向的热收缩率130s超过2.0％且为5.0％以下。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的聚烯烃系膜，所述环状烯烃系树脂为非晶性的树脂。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的聚烯烃系膜，其特征在于，所述聚烯烃膜为具有3层以上叠层结构的膜，其中，所述a层作为最外层以外的层而被包含，并且最外层的2层都以聚丙烯系树脂作为主成分，且与所述a层相比更多地包含聚丙烯系树脂，且环状烯烃系树脂的含量少于所述a层。

10.根据权利要求1、3～9中任一项所述的聚烯烃系膜，在将以与主取向轴方向和厚度方向平行的面将所述a层切断而得的截面设为截面x时，在所述截面x内以一对边与厚度方向平行的方式确定的1μm见方的正方形中，从所述与厚度方向平行的一对边通过的所述环状烯烃系树脂的域存在3个以上。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的聚烯烃系膜，在将以与主取向轴方向和厚度方向平行的面将所述a层切断而得的截面设为截面x时，在所述截面x内以一对短边与厚度方向平行的方式确定的1μm×2μm尺寸的长方形中，从所述一对短边通过的所述环状烯烃系树脂的域存在2个以上。

12.根据权利要求2～11中任一项所述的聚烯烃系膜，在从所述一对边通过的所述环状烯烃系树脂的域中，厚度方向的长度的平均值为1nm以上且300nm以下。

13.一种金属膜叠层膜，其中，在权利要求1～12中任一项所述的烯烃系膜的至少一面具有金属膜。

14.一种膜电容器，其是使用权利要求13所述的金属膜叠层膜而形成的。

15.根据权利要求14所述的膜电容器，其通过对金属膜叠层膜实施125℃以上的热处理而制造。

16.一种动力控制单元，其具有权利要求14和15中任一项所述的膜电容器。

17.一种电动车，其具有权利要求16所述的动力控制单元。

18.一种电动航空器，其具有权利要求16所述的动力控制单元。

技术总结
本发明以提供高温环境下的耐电压特性、可靠性优异、适合于在高温度/高电压下使用的电容器用途等的聚烯烃系膜作为课题，其宗旨在于，提供在将包含环状烯烃系树脂和聚丙烯系树脂的层设为A层时，具有上述A层，总光线透射率为85％以上，并且内部雾度为4.0％以下的聚烯烃系膜。

技术研发人员：今西康之,大仓正寿,辰喜利海
受保护的技术使用者：东丽株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1