JP2013206818A - 電気絶縁性樹脂シート - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、耐熱性及び絶縁性に優れ、かつ外力を加えて所定の形状に変形させた後、外力を取り除いても所定の形状を維持することができる電気絶縁性樹脂シートを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の電気絶縁性樹脂シートは、空孔率が１０〜６０％であり、２３℃で５％伸長して１０分間維持した時の応力緩和率が２０％以上であり、かつ絶縁破壊電圧が２５ｋＶ／ｍｍ以上である。
【選択図】なし

Description

本発明は、電気絶縁性樹脂シート、特にモーターコイルの電気絶縁体として用いられる電気絶縁性樹脂シートに関する。

モーター、発電機、及びトランス等の機器においては、対地絶縁体（スロット、スペーサ、ウェッジ等）、層間絶縁体（コイル層間等）、及び導体絶縁体等の絶縁体としてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムが最もよく使用されている。特に、高圧交流モーター、産業用直流モーター、及び発電機等の機器においては、高電圧化、大容量化、及び小型軽量化の傾向から耐熱性の要求が高まっており、絶縁体としてＨ種ランクのポリイミド（ＰＩ）、ポリスルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、及びポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等のスーパーエンジニアリングプラスチックからなるフィルムが使用されている。

モーターのコイル線の間、又はモーターのコイル線と鉄心との間の絶縁に用いられる絶縁体として、モーター用電気絶縁性樹脂シートが知られている。当該電気絶縁性樹脂シートは、取り付ける対象物の形状に対応させるために、折り曲げ等の変形が加えられた状態で使用される場合がある。

例えば、特許文献１では、折り返された絶縁フィルムの端部の撓みを低減させるために、絶縁フィルムの端部に折返し線から垂直方向に切断された切断部を設ける技術が提案されている。

しかし、絶縁フィルムに切断部を設けた場合には、切断部での絶縁性低下が懸念される。

また、従来の絶縁フィルムは、取り付ける対象物の形状に対応した形状に外力を加えて変形させても、その後、外力を取り除くと当該形状を維持することができない。そのため、取り付ける対象物の形状に対応するように絶縁フィルムを取り付ける場合には、まず絶縁フィルムを対象物の形状に対応するように変形させ、その後、変形状態を治具等で保持しつつ対象物に絶縁フィルムを取り付ける必要がある。

しかし、前記取り付け方法の場合、対象物の形状によっては治具等が邪魔になり、対象物に絶縁フィルムを取り付けることが困難になる。また、取り付け作業に多大な手間を要するため、作業効率が低下するという問題もある。さらに、取り付け精度（取り付け位置などの精度）が低下するという問題もある。

特開２００３−９４４７号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、耐熱性及び絶縁性に優れ、かつ外力を加えて所定の形状に変形させた後、外力を取り除いても所定の形状を維持することができる電気絶縁性樹脂シートを提供することを目的とする。

本発明は、空孔率が１０〜６０％であり、２３℃で５％伸長して１０分間維持した時の応力緩和率が２０％以上であり、かつ絶縁破壊電圧が２５ｋＶ／ｍｍ以上である電気絶縁性樹脂シート、に関する。

Ｈ種耐熱性を有する電気絶縁性樹脂シートを得るためには、原料である樹脂（ポリマー）のガラス転移温度（Ｔｇ）が高く、主鎖骨格が剛直であることが必要である。また、電気絶縁性樹脂シートの絶縁性を維持するためにはある程度の厚みが必要である。そのため、耐熱性及び絶縁性が高い従来の電気絶縁性樹脂シートは、折り曲げにくく、また折り曲げたとしても元の形状に戻りやすいと考えられる。

本発明者らは、シートの空孔率を１０〜６０％に調整し、さらに２３℃で５％伸長して１０分間維持した時の応力緩和率を２０％以上にすることにより、耐熱性及び絶縁性を低下させることなく、外力を取り除いても所定の形状を維持することができる電気絶縁性樹脂シートが得られることを見出した。

シートの空孔率が１０％未満の場合には、シートの剛性が高くなるため、シートを折り曲げにくくなったり、折り曲げたとしても外力を取り除くと元の形状に戻りやすくなる。そのため、対象物に絶縁フィルムを取り付けることが困難になったり、取り付け精度が低下する。また、比誘電率を下げることが困難になる。一方、シートの空孔率が６０％を超える場合には、シートの絶縁性が著しく低下する恐れがある。

また、応力緩和率が２０％未満の場合は、折り曲げた際の応力が十分に緩和されないため、外力を取り除くと元の形状に戻りやすくなる。そのため、対象物に絶縁フィルムを取り付けることが困難になったり、取り付け精度が低下する。

また、前記電気絶縁性樹脂シートは、絶縁破壊電圧が２５ｋＶ／ｍｍ以上であることが必要である。電気絶縁性樹脂シートの絶縁破壊電圧が２５ｋＶ／ｍｍ以上であれば、モーター等の機器の絶縁部材として使用した際に、サージ電圧による絶縁破壊を効果的に防止することができる。

また、前記電気絶縁性樹脂シートは、平均気泡径が１０μｍ以下の多孔構造体であることが好ましい。平均気泡径が１０μｍを超えると、シートの強度が低下して折り曲げ時に割れが発生し、絶縁性が損なわれる恐れがある。また、比誘電率を低くすることが難しくなったり、機械的強度が低下する傾向にある。

また、前記電気絶縁性樹脂シートは、周波数１ＧＨｚにおける比誘電率が２．５以下であることが好ましい。比誘電率が２．５以下であれば、モーター等の機器の絶縁部材として使用した際に、絶縁破壊の初期現象である部分放電開始電圧を十分に上げることができるため、サージ電圧による絶縁破壊を効果的に防止することができる。比誘電率が２．５を超えると部分放電開始電圧を十分に上げることができない。

また、前記電気絶縁性樹脂シートは、ガラス転移温度が１５０℃以上の熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。熱可塑性樹脂は可塑性を有するため多孔構造体の形成に有利である。また、熱可塑性樹脂のガラス転移温度が１５０℃以上であれば、Ｈ種耐熱性を有する電気絶縁性樹脂シートを得ることができる。

また、電気絶縁性樹脂シートの原料である熱可塑性樹脂は、引張り破断応力が５０ＭＰａ以上であり、かつ引張り弾性率が１０００ＭＰａ以上であることが好ましい。それにより、折り曲げ加工時に折り目部分での割れを防止することができる。

前記熱可塑性樹脂は、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、又はこれらの混合物であることが好ましい。これら樹脂は、高温時の寸法安定性に優れ、長期間の耐久性にも優れている。

本発明の電気絶縁性樹脂シートは、モーターコイルの電気絶縁体として好適に用いられる。

また本発明は、前記電気絶縁性樹脂シートの少なくとも片面にシート材が積層されている電気絶縁性積層シート、に関する。

本発明の電気絶縁性樹脂シートは、耐熱性及び絶縁性に優れるだけでなく、外力を加えて所定の形状に変形させた後、外力を取り除いても所定の形状を維持することができる。そのため、電気絶縁性樹脂シートを対象物の形状に対応するように変形させる（折り曲げる等）ことが可能であり、しかもその変形状態を維持することができるため、電気絶縁性樹脂シートを治具等で保持することなく対象物に容易かつ精度よく取り付けることができる。

図１は、角度３０°に折り曲げた金属板（モーターの電気絶縁性樹脂シートを取り付ける部分を模した形状）の斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

本発明の電気絶縁性樹脂シートの原料である樹脂は特に限定されないが、熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。熱可塑性樹脂は、耐熱性の観点からガラス転移温度が１５０℃以上のものであることが好ましく、より好ましくはガラス転移温度が１８０℃以上のものである。このような熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリイミド、液晶ポリマー、及びポリエーテルイミドなどが挙げられる。これらは単独で又は２種以上混合して使用できる。これらのうち、高温時の寸法安定性に優れ、長期間の耐久性にも優れるポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、又はこれらの混合物を用いることが好ましい。

前記ポリエーテルイミドは、ジアミノ化合物と、２，２′，３，３′−テトラカルボキシジフェニレンエーテル二無水物のような芳香族ビスエーテル無水物との脱水閉環反応により得ることができるが、市販品、例えば、ウルテム樹脂（ＳＡＢＩＣ社製）、スペリオ樹脂（三菱樹脂社製）などを用いてもよい。

ジアミノ化合物としては、例えば、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、３，４′−ジアミノジフェニルエーテル、４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、４，４′−ジアミノジフェニルスルホン、３，３′−ジアミノジフェニルスルホン、２，２−ビス（４−アミノフェノキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−アミノフェノキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、２，４−ジアミノトルエン、２，６−ジアミノトルエン、ジアミノジフェニルメタン、４，４′−ジアミノ−２，２−ジメチルビフェニル、２，２−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビフェニル等が挙げられる。これらは単独で又は２種以上混合して用いてもよい。

前記ポリエーテルスルホンは、ジクロロジフェニルスルホンとジヒドロキシジフェニルスルホンのカリウム塩との縮重合反応により得ることができるが、市販品、例えば、ウルトラゾーンＥシリーズ（ＢＡＳＦ社製）、レーデルＡシリーズ（ソルベイ社製）などを用いてもよい。

本発明で用いる熱可塑性樹脂は、引張り破断応力が５０ＭＰａ以上であり、かつ引張り弾性率が１０００ＭＰａ以上であることが好ましい。引張り破断応力は８０ＭＰａ以上であることがより好ましく、特に好ましくは１００ＭＰａ以上（通常２００ＭＰａ以下）である。引張り弾性率は２０００ＭＰａ以上であることがより好ましく、特に好ましくは３０００ＭＰａ以上（通常５０００ＭＰａ以下）である。

電気絶縁性樹脂シートは、樹脂の他に種々の添加剤を含んでいてもよい。添加剤の種類は特に限定されず、例えば、粘着付与樹脂、難燃剤、酸化防止剤、無機フィラー、気泡核剤、結晶核剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、顔料、架橋剤、架橋助剤、及びシランカップリング剤などの一般的なプラスチック用添加剤を挙げることができる。これらの添加剤は、樹脂１００重量部に対して、例えば０．１〜５重量部用いることができる。

本発明の電気絶縁性樹脂シートは、樹脂及び任意の添加剤を含む樹脂組成物を多孔質化することで得ることができる。多孔質化する方法は特に限定されず、例えば、機械的に孔をあける方法、熱又は光によって樹脂を分解する方法、化学発泡法、物理発泡法などが挙げられる。低比誘電率の電気絶縁性樹脂シートを得るためには、微細気泡を高い空孔率で均一に形成することが必要であり、そのためには（１）非反応性ガスにより発泡させる方法、又は（２）樹脂中に相分離した相分離化剤を抽出する方法、のいずれかが好ましい。これらの方法は、化学発泡法の場合に用いられる発泡剤に起因する反応残渣が残らず、また気泡が独立気泡構造となるため、吸湿などによる電気特性の変動が起こりにくいという利点がある。

以下、前記（１）非反応性ガスにより発泡させる方法について説明する。

本発明の電気絶縁性樹脂シートは、例えば、熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物に非反応性ガスを加圧下で含浸させ（ガス含浸工程）、ガス含浸後に圧力を減少させて熱可塑性樹脂組成物を発泡させる（発泡工程）ことにより製造することができる。

ガス含浸工程で用いる非反応性ガスとしては、例えば、二酸化炭素、窒素ガス、空気等が挙げられる。これらのガスは、単独で使用してもよく、混合して使用してもよい。これらのうち、熱可塑性樹脂への含浸量が多く、含浸速度も速い二酸化炭素の使用が好ましい。

非反応性ガスを含浸させる際の温度及び圧力は、非反応性ガスの種類、熱可塑性樹脂または熱可塑性樹脂組成物の種類、および目的とする電気絶縁性樹脂シートの平均気泡径および空孔率によって適宜調整する必要がある。例えば、非反応性ガスとして二酸化炭素を用い、熱可塑性樹脂としてポリエーテルイミドを用いた場合において、平均気泡径が１０μｍ以下、空孔率が１０〜６０％の電気絶縁性樹脂シートを製造するためには、温度及び圧力は、通常２０〜２３０℃、７．３〜１００ＭＰａであり、好ましくは２５〜２００℃、１０〜５０ＭＰａである。

また、熱可塑性樹脂中への非反応性ガスの含浸速度を速めるという観点から、前記非反応性ガスは超臨界状態であることが好ましい。例えば、二酸化炭素の場合、臨界温度が３１℃、臨界圧力が７．４ＭＰａであり、温度３１℃以上、圧力７．４ＭＰａ以上の超臨界状態にすると、熱可塑性樹脂への二酸化炭素の溶解度が著しく増大し、高濃度の混入が可能となる。また、超臨界状態でガスを含浸させると熱可塑性樹脂中のガス濃度が高いため、急激に圧力を降下させると、気泡核が多量に発生し、その気泡核が成長してできる気泡の密度が大きくなり、非常に微細な気泡を得ることができる。

発泡工程は、前記ガス含浸工程後に圧力を減少させて熱可塑性樹脂組成物を発泡させる工程である。圧力を減少させることにより、熱可塑性樹脂組成物中に気泡核が多量に発生する。圧力を減少させる程度（減圧速度）は特に制限されないが、５〜４００ＭＰａ／秒程度である。

発泡工程により気泡核が形成された多孔構造体を、１５０℃以上の温度で加熱する加熱工程を設けてもよい。気泡核が生じた多孔構造体を加熱することにより、気泡核が成長し、気泡が形成される。加熱温度は１８０℃以上であることが好ましく、より好ましくは２００℃以上である。加熱温度が１５０℃未満では、空孔率の高い多孔構造体を得ることが困難な場合がある。なお加熱工程後には、多孔構造体を急冷して気泡の成長を防止したり、気泡形状を固定してもよい。

前記ガス含浸工程及び発泡工程は、バッチ方式又は連続方式の何れの方式で行ってもよい。

バッチ方式によれば、例えば以下のようにして電気絶縁性樹脂シート（多孔構造体）を製造できる。すなわち、熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物を単軸押出機、二軸押出機等の押出機を使用して押し出すことにより、熱可塑性樹脂を基材樹脂として含むシートが形成される。あるいは、熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物を、ローラ、カム、ニーダ、バンバリ型等の羽根を設けた混錬機を使用して均一に混錬しておき、熱板のプレスなどを用いて所定の厚みにプレス成形することにより、熱可塑性樹脂を基材樹脂として含むシートが形成される。こうして得られる未発泡シートを高圧容器中に入れて、二酸化炭素、窒素、又は空気などの非反応性ガスを注入し、前記未発泡シート中に非反応性ガスを含浸させる。十分に非反応性ガスを含浸させた時点で圧力を解放し（通常、大気圧まで）、基材樹脂中に気泡核を発生させる。そして、この気泡核を加熱することによって気泡を成長させた後、冷水などで急激に冷却し、気泡の成長を防止したり、形状を固定することにより電気絶縁性樹脂シートが得られる。

一方、連続方式によれば、例えば、熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物を単軸押出機、二軸押出機等の押出機を使用して混練しながら非反応性ガスを注入し、十分に非反応性ガスを樹脂中に含浸させた後、押し出すことにより圧力を解放（通常、大気圧まで）して気泡核を発生させる。そして、加熱することによって気泡を成長させた後、冷水などで急激に冷却し、気泡の成長を防止したり、形状を固定化することにより電気絶縁性樹脂シートが得られる。

以下、前記（２）樹脂中に相分離した相分離化剤を抽出する方法について説明する。

本発明の電気絶縁性樹脂シートは、例えば、熱可塑性樹脂と、該熱可塑性樹脂の硬化体と相分離する相分離化剤とを含む熱可塑性樹脂組成物を基板上に塗布し、硬化させてミクロ相分離構造を有する熱可塑性樹脂シートを作製し、前記熱可塑性樹脂シートから相分離化剤を除去することにより製造することができる。

ミクロ相分離構造の非連続相を構成する相分離化剤は、熱可塑性樹脂と混合した場合に相溶性であり、かつ該樹脂の硬化体と相分離する化合物である。ただし、熱可塑性樹脂と相分離する化合物であっても、適宜な媒体（例えば有機溶剤）を加えることで均一状態（均一溶液）となるものは使用可能である。

このような相分離化剤としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリアルキレングリコール；前記ポリアルキレングリコールの片末端もしくは両末端メチル封鎖物、又は片末端もしくは両末端（メタ）アクリレート封鎖物；ウレタンプレポリマー；フェノキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、ε-カプロラクトン（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、オリゴエステル（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリレート系化合物などが挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して使用してもよい。

相分離化剤を用いると微小なミクロ相分離構造を形成することができるため、電気絶縁性樹脂シートの平均気泡径を１０μｍ以下にすることができる。

相分離化剤の分子量は特に制限されないが、後の除去操作が容易になることから、重量平均分子量が１００〜１００００であることが好ましく、より好ましくは１００〜２０００である。重量平均分子量が１００未満の場合には、熱可塑性樹脂の硬化体と相分離し難くなる。一方、重量平均分子量が１００００を超えると、ミクロ相分離構造が大きくなりすぎたり、熱可塑性樹脂シート中から除去し難くなる。

相分離化剤の添加量は、熱可塑性樹脂の種類に応じて適宜調整する必要があるが、電気絶縁性樹脂シートの空孔率を１０〜６０％にするためには、通常、熱可塑性樹脂１００重量部に対して１０〜２００重量部であることが好ましく、より好ましくは１０〜１００重量部である。また、電気絶縁性樹脂シートの絶縁破壊電圧を２５ｋＶ／ｍｍ以上にするためには、相分離化剤の添加量は、通常、熱可塑性樹脂１００重量部に対して１０〜８０重量部であることが好ましく、より好ましくは１０〜７５重量部である。

以下、相分離化剤を用いた電気絶縁性樹脂シートの製造方法について詳しく説明する。

まず、熱可塑性樹脂と相分離化剤とを含む熱可塑性樹脂組成物を基材上に塗布する。

均一な熱可塑性樹脂組成物を調製するために、トルエン、及びキシレンなどの芳香族炭化水素；メタノール、エタノール、及びイソプロピルアルコールなどのアルコール類；メチルエチルケトン、及びアセトンなどのケトン類；Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルアセトアミド、及びジメチルホルムアミドなどのアミド類などの有機溶媒を使用してもよい。有機溶媒の使用量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して通常１００〜５００重量部であり、好ましくは２００〜５００重量部である。

基材は、平滑な表面を有するものであれば特に制限されず、例えば、ＰＥＴ、ＰＥ、及びＰＰなどのプラスチックフィルム；ガラス板；ステンレス、銅、及びアルミニウムなどの金属箔が挙げられる。電気絶縁性樹脂シートを連続して製造するために、ベルト状の基材を用いてもよい。

熱可塑性樹脂組成物を基材上に塗布する方法は特に制限されず、連続的に塗布する方法としては、例えば、ワイヤーバー、キスコート、及びグラビアなどが挙げられ、バッチで塗布する方法としては、例えば、アプリケーター、ワイヤーバー、及びナイフコーターなどが挙げられる。

次に、基板上に塗布した熱可塑性樹脂組成物を硬化させて、相分離化剤がミクロ相分離した熱可塑性樹脂シートを作製する。ミクロ相分離構造は、通常、樹脂成分を海、相分離化剤を島とする海島構造となる。

熱可塑性樹脂組成物が溶媒を含まない場合には、塗布膜に熱硬化処理などの硬化処理を施し、塗布膜中の熱可塑性樹脂を硬化させて相分離化剤を不溶化する。

熱可塑性樹脂組成物が溶媒を含む場合には、塗布膜中の溶媒を蒸発（乾燥）させてミクロ相分離構造を形成した後に熱可塑性樹脂成分を硬化させてもよく、熱可塑性樹脂成分を硬化させた後に溶媒を蒸発（乾燥）させてミクロ相分離構造を形成してもよい。溶媒を蒸発（乾燥）させる際の温度は特に制限されず、用いた溶媒の種類により適宜調整すればよいが、通常１０〜２５０℃であり、好ましくは６０〜２００℃である。

次に、熱可塑性樹脂シートからミクロ相分離した相分離化剤を除去して電気絶縁性樹脂シートを作製する。なお、相分離化剤を除去する前に熱可塑性樹脂シートを基材から剥離しておいてもよい。

熱可塑性樹脂シートから相分離化剤を除去する方法は特に制限されないが、溶剤で抽出する方法が好ましい。溶剤は、相分離化剤に対して良溶媒であり、かつ熱可塑性樹脂の硬化体を溶解しないものを用いる必要があり、例えば、トルエン、エタノール、酢酸エチル、及びヘプタンなどの有機溶剤、液化二酸化炭素、亜臨界二酸化炭素、超臨界二酸化炭素などが挙げられる。液化二酸化炭素、亜臨界二酸化炭素及び超臨界二酸化炭素は、樹脂シート内に浸透しやすいため相分離化剤を効率よく除去することができる。

溶剤として液化二酸化炭素、亜臨界二酸化炭素または超臨界二酸化炭素を用いる場合には、通常、圧力容器を用いる。圧力容器としては、例えば、バッチ式の圧力容器、耐圧性のシート繰り出し・巻き取り装置を有する圧力容器などを用いることができる。圧力容器には、通常、ポンプ、配管、及びバルブなどにより構成される二酸化炭素供給手段が設けられている。

液化二酸化炭素、亜臨界二酸化炭素または超臨界二酸化炭素で相分離化剤を抽出する際の温度及び圧力は、二酸化炭素の臨界点以上であればよく、通常、３２〜２３０℃、７．３〜１００ＭＰａであり、好ましくは４０〜２００℃、１０〜５０ＭＰａである。

抽出は、熱可塑性樹脂シートを入れた圧力容器内に、液化二酸化炭素、亜臨界二酸化炭素または超臨界二酸化炭素を連続的に供給・排出して行ってもよく、圧力容器を閉鎖系（投入した樹脂シート、液化二酸化炭素、亜臨界二酸化炭素または超臨界二酸化炭素が容器外に移動しない状態）にして行ってもよい。超臨界二酸化炭素および亜臨界二酸化炭素を用いた場合には、熱可塑性樹脂シートの膨潤が促進され、かつ不溶化した相分離化剤の拡散係数の向上によって効率的に熱可塑性樹脂シートから相分離化剤が除去される。液化二酸化炭素を用いた場合には、前記拡散係数は低下するが、熱可塑性樹脂シート内への浸透性が向上するため効率的に樹脂シートから相分離化剤が除去される。

抽出時間は、抽出時の温度、圧力、相分離化剤の配合量、及び樹脂シートの厚みなどにより適宜調整する必要があるが、通常、１〜１０時間であり、好ましくは２〜１０時間である。

一方、溶剤として有機溶剤を用いて抽出する場合、大気圧下で相分離化剤を除去できるため、液化二酸化炭素または超臨界二酸化炭素を用いて抽出する場合に比べて電気絶縁性樹脂シートの変形を抑制できる。また、抽出時間を短縮することもできる。さらに、有機溶剤中に順次熱可塑性樹脂シートを通すことにより、連続的に相分離化剤の抽出処理を行うことができる。

有機溶剤を用いた抽出方法としては、例えば、有機溶剤中に熱可塑性樹脂シートを浸漬する方法、熱可塑性樹脂シートに有機溶剤を吹き付ける方法などが挙げられる。相分離化剤の除去効率の観点から浸漬法が好ましい。また、数回に亘って有機溶剤を交換したり、撹拌しながら抽出することで効率的に相分離化剤を除去することができる。

相分離化剤を除去した後に、得られた多孔構造体を乾燥処理等してもよい。

相分離化剤として加熱により蒸発または分解できるものを用いた場合は、上記抽出の前に、相分離化剤を加熱して蒸発又は分解することで除去する方法と組み合わせることもできる。相分離化剤を加熱により蒸発又は分解する場合の加熱温度は、相分離化剤の沸点、分解温度に応じて適宜選択できるが、一般に１００℃以上、例えば１００〜５００℃、好ましくは２５０〜４５０℃程度である。蒸発、分解操作は、前記相分離化剤の除去効率を高めるため、減圧下（例えば、１ｍｍＨｇ以下）で行うことが好ましい。蒸発又は分解と抽出操作とを組み合わせて行うので、一方の操作では除去できない添加剤の残渣を他の操作により完全に取り除くことができ、比誘電率の極めて低い多孔構造体を得ることができる。

本発明の電気絶縁性樹脂シートは、空孔率が１０〜６０％であり、２３℃で５％伸長して１０分間維持した時の応力緩和率が２０％以上であり、かつ絶縁破壊電圧が２５ｋＶ／ｍｍ以上である。空孔率は２０〜５５％であることが好ましく、より好ましくは３０〜５０％である。また、応力緩和率は３０％以上であることが好ましい（通常７０％以下であり、好ましくは５０％以下である。）。なお、応力緩和率は、使用する樹脂、空孔率、及び平均気泡径などを適宜調整することにより目的範囲に調整することができる。また、絶縁破壊電圧は３０ｋＶ／ｍｍ以上であることが好ましい（通常１００ｋＶ／ｍｍ以下であり、好ましくは６０ｋＶ／ｍｍ以下である。）。

また、本発明の電気絶縁性樹脂シートは、平均気泡径が１０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５μｍ以下である。

また、本発明の電気絶縁性樹脂シートは、周波数１ＧＨｚにおける比誘電率が２．５以下であることが好ましく、より好ましくは２．０以下である（通常１．０以上）。なお比誘電率は、原料である樹脂固有の比誘電率に依存するが、空孔率を高くすることで低誘電化することが可能である。

本発明の電気絶縁性樹脂シートの厚さは６０〜５００μｍであることが好ましく、より好ましくは１００〜３００μｍである。厚さが６０〜５００μｍの範囲であれば、モーター用電気絶縁性樹脂シートにおいて優れた絶縁性を維持できる。厚さが６０μｍ未満であると絶縁破壊が起こりやすく、５００μｍを超えるとコイル線の巻数が低下して、モーター出力が低下する傾向にある。

本発明の電気絶縁性積層シートは、前記電気絶縁性樹脂シートの少なくとも片面にシート材が積層されているものである。電気絶縁性積層シートの形状は特に制限されず、シート状、テープ状であってもよく、または適宜必要な形状に打ち抜き加工されていてもよく、あるいは３次元的な折り曲げ加工がなされていても良い。

シート材を設けることにより、電気絶縁性樹脂シートに強度又は滑り性を付与することができる。

シート材としては、例えば、不織布、紙、又はフィルム等が挙げられるが、電気絶縁性積層シートの耐熱性をより向上させるために、不織布、紙、又は耐熱性を有するフィルムを用いることが好ましい。

シート材の厚さは特に限定されるものではなく、通常、５〜１００μｍ、好ましくは５〜５０μｍである。シート材の厚さが５μｍ未満であると、電気絶縁性樹脂シートに強度を付与することが困難となり、１００μｍを超えると電気絶縁性積層シートの厚さが増しコイル線の巻数が低下してモーター出力が低下したり、電気絶縁性積層シートの比誘電率を低くすることが困難になる傾向にある。

電気絶縁性樹脂シートにシート材を積層するために、接着剤又は粘着剤を用いてもよい。使用する接着剤又は粘着剤は特に限定されず、公知のものを用いることができ、例えば、エポキシ接着剤、ウレタン接着剤、及びアクリル接着剤等が挙げられる。

シート材の積層面には、コロナ処理を施すことができる。コロナ処理を施すことにより、シート材と電気絶縁性樹脂シートとの層間剥離を抑制することができる。

以下に実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例によりなんら限定されるものではない。

〔測定及び評価方法〕
（熱可塑性樹脂のガラス転移温度）
実施例及び比較例で用いた熱可塑性樹脂をシート状に成形して熱可塑性樹脂シートを得た。そして、熱可塑性樹脂シートを切断して、５ｍｍ×８０ｍｍのサンプルを得た。粘弾性試験機(レオメトリックス社製、ＡＲＥＳ)を用いて周波数１Ｈｚで引張り歪を与えながら、引張モードで、温度領域：７０〜２３０℃、昇温速度：５℃／分の条件でサンプルの粘弾性を測定し、ｔａｎδのピークトップ温度をガラス転移温度とした。

（熱可塑性樹脂の引張り破断応力及び引張り弾性率）
実施例及び比較例で用いた熱可塑性樹脂をシート状に成形して熱可塑性樹脂シートを得た。そして、熱可塑性樹脂シートを切断して、２５ｍｍ（ＭＤ方向）×１５０ｍｍのサンプルを得た。そして、ＪＩＳ Ｋ ７１６１に準拠して、２３℃、引張り速度２００ｍｍ／分、及び掴み具間距離５０ｍｍの引張り条件で引張り試験を行い、応力−ひずみ曲線を得た。なお、応力１０ＭＰａと２０ＭＰａとの間の傾き（応力の差をひずみの差で除した値）を引張り弾性率（ＭＰａ）とした。

（空孔率）
発泡前の熱可塑性樹脂組成物、および作製した電気絶縁性樹脂シートの比重を比重計（Ａｌｆａ Ｍｉｒａｇｅ社製「ＭＤ−３００Ｓ」）により測定し、下記式より算出した。
空孔率（％）＝[１−(電気絶縁性樹脂シートの比重／熱可塑性樹脂組成物の比重)]×１００

（応力緩和率）
作製した電気絶縁性樹脂シートを切断して、１５ｍｍ（ＴＤ方向）×１５０ｍｍのサンプルを得た。そして、ＪＩＳ Ｋ ７１６１に準拠して、下記条件で引張り試験を行った。具体的には、２３℃、引張り速度２００ｍｍ／分、及び標線１００ｍｍの引張り条件で、歪みが５％となるようにサンプルを伸長させ、その時の荷重を（初期応力）を測定した。また、前記状態を１０分間維持した時の荷重（緩和後応力）を測定した。得られた初期応力及び緩和後応力の値を下記式に代入して応力緩和率を算出した。
応力緩和率（％）＝{（初期応力−緩和後応力）／初期応力}×１００

（絶縁破壊電圧）
ＪＩＳ Ｋ ７１６１に準拠して、昇圧速度１ｋＶ／秒の条件で、作製した電気絶縁性樹脂シートの絶縁破壊電圧を測定した。

（平均気泡径）
作製した電気絶縁性樹脂シートを液体窒素で冷却し、刃物を用いてシート面に対して垂直に切断してサンプルを作製した。サンプルの切断面にＡｕ蒸着処理を施し、該切断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（日立製作所社製「Ｓ−３４００Ｎ」）で観察した。その画像を画像処理ソフト（三谷商事社製「ＷｉｎＲＯＯＦ」）で二値化処理し、気泡部と樹脂部とに分離して気泡の最大垂直弦長を測定した。気泡径の大きいほうから５０個の気泡について平均値をとり、平均気泡径とした。

（比誘電率）
空洞共振器接動法により、周波数１ＧＨｚにおける複素誘電率を測定し、その実数部を比誘電率とした。測定機器は、円筒空洞共振機（アジレント・テクノロジー社製「ネットワークアナライザ Ｎ５２３０Ｃ」、関東電子応用開発社製「空洞共振器１ＧＨｚ」）によって、短冊状のサンプル（サンプルサイズ２ｍｍ×７０ｍｍ長さ）を用いて測定した。

（開き角度）
作製した電気絶縁性樹脂シートを切断して、２５ｍｍ（ＭＤ方向）×１００ｍｍのサンプルを得た。サンプルのＴＤ方向中央部を厚み方向に４ＭＰａで５秒間加圧し、その後、サンプルをＴＤ方向と直交する方向に沿って１８０°折り曲げた。３時間放置した後、デジタルマイクロスコープ（ＫＥＹＥＮＣＥ社製、ＶＨＸ−１００）を用いて、倍率１００倍にて、サンプルの側方（厚み方向及びＴＤ方向に直交する方向）からサンプルの開く角度（°）を測定した。なお、折り曲げ時に割れが生じた場合は「×」と評価した。

（取り付け性）
作製した電気絶縁性樹脂シートを切断して、２５ｍｍ（ＭＤ方向）×１００ｍｍのサンプルを得た。サンプルのＴＤ方向中央部を厚み方向に４ＭＰａで５秒間加圧し、その後、サンプルをＴＤ方向と直交する方向に沿って１８０°折り曲げた。サンプルを３時間放置した後、図１に示す角度３０°に折り曲げた金属板（モーターの電気絶縁性樹脂シートを取り付ける部分を模した形状）にサンプルを上から差し込んだ。差し込み時の差し込み易さを下記基準で評価した。
○：容易に差し込み可能である。
×：差し込み時に形状を手で保持する必要がある。

実施例１
１０００ｍｌの４つ口フラスコに、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）６６７．７ｇを加えて７０度に加熱し、そこにポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂（SABIC Innovative Plastics社製、UItem1000、ガラス転移温度：２２３℃、引張り破断応力：１１７ＭＰａ、引張り弾性率：３１３８ＭＰａ）２５０ｇを加え、５時間撹拌してＰＥＩ樹脂溶液を調製した。
調製したＰＥＩ樹脂溶液に、重量平均分子量４００のポリプロピレングリコールをＰＥＩ樹脂１００重量部に対して３０重量部添加し、撹拌して透明な均一溶液を調製した。当該均一溶液をコンマダイレクト方式でＰＥＴフィルム上に塗布し、その後１３０℃で８分間加熱してＮＭＰを蒸発除去し、相分離構造体を得た。得られた相分離構造体を３０Ｌの耐圧容器に入れ、４５℃の雰囲気中で二酸化炭素を注入した。２５ＭＰａに加圧した後、圧力を保ったまま約１．８ｋｇ／ｈの流量で二酸化炭素を注入し、排気して残存溶媒及びポリプロピレングリコールを抽出した。抽出操作は二酸化炭素の総使用量が１．８ｋｇとなるまで行った。その後、雰囲気温度を８５℃に設定し、昇温させながら７．２ｋｇの二酸化炭素を注入し、排気して抽出操作を行い、多孔構造体からなる電気絶縁性樹脂シートを作製した。

実施例２
調製したＰＥＩ樹脂溶液に、重量平均分子量４００のポリプロピレングリコールをＰＥＩ樹脂１００重量部に対して６０重量部添加した以外は実施例１と同様の方法で電気絶縁性樹脂シートを作製した。

実施例３
１０００ｍｌの４つ口フラスコに、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）６６７．７ｇを加えて７０度に加熱し、そこにポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂（ＢＡＳＦ社製、Ｅ２０１０、ガラス転移温度：２２５℃、引張り破断応力：６８ＭＰａ、引張り弾性率：２２８２ＭＰａ）２５０ｇを加え、５時間撹拌してＰＥＳ樹脂溶液を調製した。
調製したＰＥＳ樹脂溶液に、重量平均分子量４００のポリプロピレングリコールをＰＥＳ樹脂１００重量部に対して３５重量部添加し、撹拌して透明な均一溶液を調製した。その後、実施例１と同様の方法で電気絶縁性樹脂シートを作製した。

比較例１
ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂（SABIC Innovative Plastics社製、UItem1000、ガラス転移温度：２２３℃、引張り破断応力：１１７ＭＰａ、引張り弾性率：３１３８ＭＰａ）を２軸混練機（テクノベル社製）に入れて３５０℃で溶融させ、押出成形して電気絶縁性樹脂シートを作製した。

比較例２
ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂（ＢＡＳＦ社製、Ｅ２０１０、ガラス転移温度：２２５℃、引張り破断応力：６８ＭＰａ、引張り弾性率：２２８２ＭＰａ）を２軸混練機（テクノベル社製）に入れて３１０℃で溶融させ、押出成形して電気絶縁性樹脂シートを作製した。

比較例３
調製したＰＥＩ樹脂溶液に、重量平均分子量４００のポリプロピレングリコールをＰＥＩ樹脂１００重量部に対して７５重量部添加した以外は実施例１と同様の方法で電気絶縁性樹脂シートを作製した。

比較例４
調製したＰＥＩ樹脂溶液に、重量平均分子量４００のポリプロピレングリコールをＰＥＩ樹脂１００重量部に対して１００重量部添加した以外は実施例１と同様の方法で電気絶縁性樹脂シートを作製した。

実施例１〜３の電気絶縁性樹脂シートは、外力を取り除いても折り曲げられた形状を十分に維持することができた。そのため、折り曲げられた金属板に容易に取り付けることができた。また、実施例１〜３の電気絶縁性樹脂シートは、絶縁破壊電圧が高く、十分満足できる絶縁性を有していた。一方、比較例１及び２の電気絶縁性樹脂シートは無孔構造であり、外力を取り除くと折り曲げられた形状を十分に維持することができなかった。そのため、折り曲げられた金属板に取り付ける際に、折り曲げた形状を手で保持する必要があった。比較例３の電気絶縁性樹脂シートは空孔率が高いため絶縁破壊電圧が低く、絶縁性に劣っていた。比較例４の電気絶縁性樹脂シートは空孔率が非常に高いため折り曲げ時に割れが発生した。

本発明の電気絶縁性樹脂シートは、絶縁体として用いられる。特に、モーター、発電機、及びトランス等の機器に設けられる対地絶縁体（スロット、スペーサ、ウェッジ等）、層間絶縁体（コイル層間等）、及び導体絶縁体等の絶縁体として好適に用いられる。

Claims (8)

1. 空孔率が１０〜６０％であり、２３℃で５％伸長して１０分間維持した時の応力緩和率が２０％以上であり、かつ絶縁破壊電圧が２５ｋＶ／ｍｍ以上である電気絶縁性樹脂シート。
2. 平均気泡径が１０μｍ以下の多孔構造体である請求項１記載の電気絶縁性樹脂シート。
3. 周波数１ＧＨｚにおける比誘電率が２．５以下である請求項１又は２記載の電気絶縁性樹脂シート。
4. ガラス転移温度が１５０℃以上の熱可塑性樹脂を含む請求項１〜３のいずれかに記載の電気絶縁性樹脂シート。
5. 前記熱可塑性樹脂は、引張り破断応力が５０ＭＰａ以上であり、かつ引張り弾性率が１０００ＭＰａ以上である請求項４記載の電気絶縁性樹脂シート。
6. 前記熱可塑性樹脂は、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、又はこれらの混合物である請求項４又は５記載の電気絶縁性樹脂シート。
7. モーターコイルの電気絶縁体として用いられる請求項１〜６のいずれかに記載の電気絶縁性樹脂シート。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の電気絶縁性樹脂シートの少なくとも片面にシート材が積層されている電気絶縁性積層シート。

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