JP2016173882A - 絶縁シート - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、曲げ加工した際に破れ難い絶縁シートを提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、曲げ加工により立体形状に加工されて用いられ、紙状シート単体、又は、紙状シートで構成された紙状層と他層とを有する積層体であり、前記紙状シートには、シワ加工が施されている絶縁シートである。【選択図】 なし

Description

本発明は、絶縁シートに関する。

従来、絶縁シートを曲げ加工により立体形状に加工して形成される絶縁用立体形状物は、様々な用途に用いられている。例えば、該絶縁用立体形状物は、モータ用ボビンとして用いられている（例えば、特許文献１）。

特開２０１２−２３２５７０号公報

しかしながら、従来の絶縁シートは、曲げ加工した際に破れてしまうことがあるという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑み、曲げ加工した際に破れ難い絶縁シートを提供することを課題とする。

即ち、本発明に係る絶縁シートは、曲げ加工により立体形状に加工されて用いられ、
紙状シート単体、又は、紙状シートで構成された紙状層と他層とを有する積層体であり、
前記紙状シートには、シワ加工が施されている。

従来の絶縁シートは、曲げ加工した際に、引っ張る力が紙状シートに局所的に掛かり、その力が掛かる部分が破れてしまうという問題を有している。
これに対し、本発明に係る絶縁シートは、前記紙状シートにシワ加工が施されていることにより、曲げ加工した際に、引っ張る力がシワの伸びにより分散され、破れ難いという利点を有する。

本発明によれば、曲げ加工した際に破れ難い絶縁シートを提供し得る。

一実施形態に係る絶縁シートの概略断面図。 一実施形態に係る絶縁シートにおける、シワが形成されている箇所の概略断面図。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。

まず、本発明に係る絶縁シートの一実施形態として、紙状シートで構成された紙状層と他層とを有する積層体である絶縁シートについて説明する。
具体的には、図１に示すように、本実施形態に係る絶縁シート１は３層の積層構造となっている。
すなわち、本実施形態に係る絶縁シート１は、一面側の表面層２と、他面側の表面層３と、前記一面側の表面層２と前記他面側の表面層３との間に設けられた中間層４と、を備えている。

本実施形態に係る絶縁シートは、曲げ加工により立体形状に加工されて用いられる。

前記一面側の表面層２及び前記一面側の表面層３は、前記紙状層である。
前記紙状シートの形成に用いられる繊維としては、芳香族ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリエーテルスルフィド繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、アリレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、液晶ポリエステル繊維、ポリエチレンナフタレート繊維などの有機繊維や、ガラス繊維、ロックウール、アスベスト、ボロン繊維、アルミナ繊維、カーボン繊維などの無機繊維が挙げられる。また、絹、木綿などの天然繊維や、セルロースなどの半合成繊維なども挙げられる。
なお、紙状シートは、これらの繊維の内の１種類のみが用いられたものであっても良く、これらの内の複数種類のものが混抄されたものであってもよい。

前記芳香族ポリアミド繊維で形成された紙状シートとしては、電気絶縁性がより優れたものになるという観点から、全芳香族ポリアミド樹脂繊維を主たる材料とした、いわゆる、“アラミド紙”などと呼ばれる紙状シートが好ましい。
前記アラミド紙としては、フェニレンジアミンとフタル酸との縮合重合物のごとく、アミド基以外がベンゼン環で構成された樹脂材料からなる繊維（全芳香族ポリアミド繊維）を主たる構成材として形成されたシート状物を用いることができる。
前記アラミド紙は、力学的特性に優れ、曲げ加工した際に破れ難いという観点から、坪量が５ｇ／ｍ^２以上であることが好ましい。
前記アラミド紙としては、例えば、デュポン社より商品名「ノーメックスペーパー」で市販されているもの等を用いることができる。

前記紙状層を構成する紙状シートには、シワ加工が施されている。これにより、紙状シートには、シワが形成されている。また、図２に示すように、シワによって、紙状シートの一面側に凸部１１が形成され、紙状シートの他面側に、凸部１１に対応する凹部１２が形成されている。なお、図２では、凸部１１が絶縁シート１の表面側に形成され、凹部１２が中間層４側に形成されている。
本実施形態に係る絶縁シートは、曲げ加工した際に、引っ張る力がシワの伸びにより分散され、破れ難いという利点を有する。
本実施形態に係る絶縁シートは、図２に示すように、紙状シートの凸部１１の表面側先端と、該紙状シートに隣接する層たる中間層との距離ｈが０．０５〜０．５ｍｍであることが好ましく、０．０６〜０．４ｍｍであることがより好ましい。
なお、本実施形態に係る絶縁シートを曲げ加工により立体形状に加工したものについては、ｈが０．０５ｍｍ〜０．２５ｍｍであることが好ましい。

前記凸部１１は、凸条に形成されている。また、本実施形態に係る絶縁シートは、凸条となっている凸部１１を複数備えている。複数の凸条の長手方向は、互いに平行して形成されている。
本実施形態に係る絶縁シートは、凸条の長手方向に直行する方向における単位長さ当たりの凸条の数が１００本／ｃｍ以上であることが好ましく、１５０本／ｃｍ〜２５０本／ｃｍであることが好ましい。

本実施形態における中間層４は、熱可塑性樹脂を有する樹脂組成物で形成されている。

前記樹脂組成物は、熱可塑性樹脂として、芳香族ポリアミド樹脂、及び、末端エポキシ基を有するフェノキシ樹脂を含有することが好ましい。

前記芳香族ポリアミド樹脂としては、例えば、ジアミンとジカルボン酸との脱水縮合により重合され、且つ、ジアミン、ジカルボン酸の何れかに芳香族系のものが用いられた芳香族ポリアミドを用いることができる。
前記ジアミンとしては、脂肪族ジアミン、脂環族ジアミン、芳香族ジアミンなどを用いることができ、脂肪族ジアミンあるいは脂環族ジアミンとしては、下記一般式（１）で表されるものを使用できる。なお、下記式中のＲ^１は、Ｃ_ｎＨ_２ｎ（ｎ＝６〜１２）で表される脂肪族または脂環族のアルキルを示している。
Ｈ_２Ｎ−Ｒ^１−ＮＨ_２ ・・・（１）

このジアミンとしては、高温においても優れた特性を発揮させ得る点においてヘキサメチレンジアミン及び２−メチルペンタメチレンジアミンを混合して使用することが特に好ましい。

また、芳香族ジアミンとしては、キシリレンジアミンなどを用いることができる。

前記ジカルボン酸としては、脂肪族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸などを用いることができ、脂肪族ジカルボン酸又は脂環族ジカルボン酸としては、下記一般式（２）で表されるものを使用できる。なお、下記式中のＲ^２は、Ｃ_nＨ_2n（ｎ＝４〜２５）であらわされる脂肪族または脂環族のアルキルを示している。
ＨＯＯＣ−Ｒ^２−ＣＯＯＨ ・・・（２）

また、芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、メチルテレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などを用いることができる。
この芳香族ジカルボン酸としては、高温においても優れた特性を発揮させ得る点においてテレフタル酸とイソフタル酸を混合して使用することが特に好ましい。
前記芳香族ポリアミド樹脂には、これらの、ジアミンとジカルボン酸とを、それぞれ単独の種類のものが用いられていてもよく、それぞれ、複数の種類のものを組み合わせて用いられていてもよい。さらに、要すれば、ジアミンとジカルボン酸以外の成分が含まれていてもよい。

前記末端エポキシ基を有するフェノキシ樹脂（以下、「末端エポキシ基含有フェノキシ樹脂」ともいう。）としては、下記一般式（３）で表されるものなどを使用することができる。なお、式（３）の例示におけるＲ³、Ｒ⁴は、末端基を表し、少なくとも一方には、エポキシ基が導入されている。

なお、この末端エポキシ基含有フェノキシ樹脂としては、通常、重量平均分子量（Ｍｗ）が４００００〜８００００のものを用いることができ、該重量平均分子量（Ｍｗ）は、ＧＰＣ法により、例えば、下記条件にて測定される。
標準試薬：ＴＳＫ標準ポリスチレン（Ａ−５００、Ａ−２５００、Ｆ−１、Ｆ−４、Ｆ−２０、Ｆ−１２８；東ソー社製）
溶媒 ：ＴＨＦ
カラム ：ＧＦ−１Ｇ７Ｂ＋ＧＦ−７ＭＨＱ（昭和電工社製）

また、芳香族ポリアミド樹脂との良好なる相溶性を示し分散が容易となる点ならびにポリアミド樹脂組成物の流れ性をより効果的に抑制し得る点において重量平均分子量（Ｍｗ）は５００００〜６００００であることが好ましい。重量平均分子量が５００００未満の場合は射出、押出し−Ｔダイ成形などにおける気泡の巻き込みが多くなり、良好な製品が得られないおそれを有し、重量平均分子量が６００００を超える場合は、流れ性が不足して成形性が低下するおそれを有するためである。

また、同じ配合量で樹脂組成物の流れ性をより適度な状態にし得る点、ならびに芳香族ポリアミドに混合されて樹脂組成物の機械的特性を向上させ得る点から、末端エポキシ基含有フェノキシ樹脂は、エポキシ当量が１００００ｇ／ｅｑ以上であることが好ましい。
末端エポキシ基含有フェノキシ樹脂のエポキシ当量を１００００ｇ／ｅｑ以上とすることにより、エポキシ当量が１００００ｇ／ｅｑ未満の場合に比べて、射出成形や、押出し−Ｔダイ成形などにおける気泡の巻き込みを抑制させることができ、絶縁信頼性や、引張強度などの機械特性における信頼性を向上させ得る。
なお、前記エポキシ当量とはＪＩＳ Ｋ７２３６：２００１により求められる値を意図している。

本実施形態の樹脂組成物は、芳香族ポリアミド樹脂と末端エポキシ基含有フェノキシ樹脂からなり、前記末端エポキシ基含有フェノキシ樹脂が３０〜５０質量％含有されていることが好ましい。
樹脂組成物に配合される末端エポキシ基含有フェノキシ樹脂の配合量がこのような範囲とされるのは、３０質量％未満の場合には、樹脂組成物の流れ性を抑制する効果が得られず、５０質量％を超えて配合した場合には、芳香族ポリアミド樹脂の優れた耐熱性、耐湿熱性などの特性が十分発揮させることができないためである。
また、このような点に加え樹脂組成物の伸びや引張り強さなどの物理特性を高め得る点において、末端エポキシ基含有フェノキシ樹脂の配合量は３５質量％を超え４５質量％以下であることが、さらに好ましい。

また、樹脂組成物は、樹脂成分として、上記の芳香族ポリアミドと末端エポキシ基含有フェノキシ樹脂のみからなるものが好適であるが、本発明の効果を損ねない範囲において、芳香族ポリアミド樹脂、末端エポキシ基含有フェノキシ樹脂以外の樹脂成分を樹脂組成物に配合することも可能である。
また、樹脂以外の成分として種々の添加剤が樹脂組成物に配合されていても良い。例えば、アルキルフェノール樹脂、アルキルフェノール−アセチレン樹脂、キシレン樹脂、石油樹脂、クマロン−インデン樹脂、テルペン樹脂、ロジンなどの粘着付与剤、ポリブロモジフェニルオキサイド、テトラブロモビスフェノールＡなどの臭素化合物、塩素化パラフィン、パークロロシクロデカンなどのハロゲン系難燃剤、リン酸エステル、含ハロゲンリン酸エステルなどのリン系難燃剤、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの水和金属化合物、または三酸化アンチモン、ホウ素化合物などの難燃剤、フェノール系、リン系、硫黄系の酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、顔料、架橋剤、架橋助剤、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤などの一般的なプラスチック用配合薬品や、シリカ、クレー、炭酸カルシウム、酸化アルミ、酸化マグネシウム、窒化硼素、窒化珪素、窒化アルミニウムといった無機フィラーなどが挙げられる。また、特にナノメーターレベル粒径のモンモリロナイトもしくは０．６ｍｍのケブラーを、芳香族ポリアミド樹脂と末端エポキシ基含有フェノキシ樹脂との合計１００重量部に対して０．１〜５重量部入れることにより樹脂強度を、例えば、３倍以上に向上させることもできる。

さらに、トリアリルイソシアネート、テトラ−ｎ−ブトキシチタン、トリス（２，３−エポキシプロピル）イソシアネートの何れかを樹脂組成物中の樹脂成分１００重量部に対して０．１〜５重量部入れることにより樹脂強度を、例えば、３倍以上に向上させることもできる。なお、このトリアリルイソシアネートとしては、日本化成社から「ＴＡＩＣ」の商品名で市販のもの、テトラ−ｎ−ブトキシチタンとしては、日本曹達社から「Ｂ−１」の商品名で市販のもの、トリス（２，３−エポキシプロピル）イソシアネートとしては、日産化学社から商品名「ＴＥＰＩＣ−Ｇ」で市販のものなどを例示できる。

本実施形態に係る絶縁シート１は、前記凹部１２内に空間１３が形成されていることが好ましい。本実施形態に係る絶縁シート１は、前記凹部１２内に空間１３が形成されていることにより、前記凹部１２内に樹脂が充填されている場合に比べて、曲げ加工した際に、シワが伸びやすくなり、破れ難くなるという利点を有する。

次に、本実施形態に係る絶縁シートの製造方法について説明する。
本実施形態に係る絶縁シートは、中間層となる樹脂シートを２枚の紙状シートで挟み、この積層物を所定温度に加熱しながら両面側から押圧することで作製することができる。この所定温度としては、１００〜１８０℃が好ましく、１２０〜１６０℃がより好ましい。
前記樹脂シートは、前記中間層を構成する樹脂組成物から一般的な方法で作製することができる。例えば、ニーダー、加圧ニーダー、混練ロール、バンバリーミキサー、二軸押し出し機などの一般的な混合装置により前記樹脂組成物を加熱しながら撹拌して溶融物を得、Ｔ−ダイを取り付けた押出機によって該溶融物をシート状に押し出すことにより前記樹脂シートを作製することができる。

本実施形態に係る絶縁シートの絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）は、２ｋＶ以上であることが好ましく、３ｋＶ以上であることがより好ましい。
ＢＤＶは、ＪＩＳ Ｋ６９１１：１９９５に基づいて測定することができる。

次に、本実施形態に係る絶縁シートから、絶縁用立体形状物を作製する方法について説明する。
前記絶縁用立体形状物は、本実施形態に係る絶縁シートを曲げ加工することにより立体形状に加工して形成される。
前記曲げ加工としては、折り曲げ加工、絞り加工などが挙げられる。前記絞り加工においては、例えば、加熱プレス加工、真空成形加工、圧空成形加工、真空圧空成形加工等を採用することができる。

前記絶縁用立体形状物は、モータの電気絶縁用部材、変圧器用の電気絶縁用部材、バスバー用の電気絶縁用部材などとして用いることができる。特に、前記絶縁用立体形状物は、モータ用ボビンとして好適に用いられる。

本実施形態に係る絶縁シート１は、上記のように構成されているので、以下の利点を有するものである。

即ち、本実施形態に係る絶縁シート１は、前記紙状シートにシワ加工が施されていることにより、曲げ加工した際に、引っ張る力がシワの伸びにより分散し、破れ難くなるという利点を有する。

また、本実施形態に係る絶縁シート１は、前記一面側の表面層２が前記紙状層であることにより、紙状層を構成する紙状シートのシワの伸びによって、引っ張る力をより一層分散しやすくなり、その結果、より一層破れ難くなるという利点を有する。また、本実施形態に係る絶縁シート１は、前記他面側の表面層３も前記紙状層であることにより、より一層破れ難くなるという利点を有する。

なお、本発明に係る絶縁シートは、上記実施形態の構成に限定されるものではない。また、本発明に係る絶縁シートは、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明に係る絶縁シートは、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

即ち、本実施形態に係る絶縁シートでは、図２に示すように、シワ加工によって、凸部１１が絶縁シート１の表面側に形成され、凹部１２が中間層４側に形成されているが、本発明に係る絶縁シートでは、凹部が絶縁シートの表面側に形成され、凸部が中間層側に形成されていてもよい。

また、本実施形態に係る絶縁シートは、３層の積層構造となっているが、本発明に係る絶縁シートは、紙状層を備えていれば、２層の積層構造、又は、４層以上の積層構造となっていてもよい。また、本発明に係る絶縁シートは、紙状シート単体であってもよい。

１：絶縁シート、２：一面側の表面層、３：他面側の表面層、４：中間層、１１：凸部、１２：凹部、１３：空間、ｈ：距離

Claims (3)

1. 曲げ加工により立体形状に加工されて用いられ、
   紙状シート単体、又は、紙状シートで構成された紙状層と他層とを有する積層体であり、
   前記紙状シートには、シワ加工が施されている絶縁シート。
2. 前記積層体であり、
   一面側の表面層と、
   他面側の表面層と、
   前記一面側の表面層と前記他面側の表面層との間に設けられた中間層と、を備えており、
   前記一面側の表面層が、前記紙状層である請求項１に記載の絶縁シート。
3. 前記一面側の表面層の紙状シートは、前記シワ加工により形成された凹部を中間層側に備えており、
   前記凹部内には、空間が形成されている請求項２に記載の絶縁シート。

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