JP4656265B1

JP4656265B1 - 電気絶縁シート及びその製造方法

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Publication number: JP4656265B1
Application number: JP2010533356A
Authority: JP
Inventors: 春彦成澤; 敦士中島
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2009-08-20
Filing date: 2010-07-08
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2030-07-08
Also published as: WO2011021446A1; JPWO2011021446A1; CN102473491B; KR20120123160A; KR20120025003A; CN102473491A; EP2469543A1; US20120103661A1; TW201117234A; EP2469543A4

Abstract

回転電気機械、変圧器等の静止電気機器や電線ケーブルなどで求められる、耐熱性、電気絶縁性、樹脂・絶縁油の含浸性、機械的強度、寸法安定性に優れる電気絶縁シートを提供する。ポリエステル繊維及び／又はポリフェニレンサルファイド繊維からなる織布又は不織布を支持体とする電気絶縁シートであって、支持体の繊維間空隙が、連続気孔を有する耐熱性樹脂で満たされていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電気機械、変圧器等の静止電気機器や電線ケーブルなどに用いられる、耐熱性、電気絶縁性、樹脂・絶縁油の含浸性、機械的強度、寸法安定性に優れた電気絶縁シートに関する。

回転電気機械、変圧器等の静止電気機器や電線ケーブルなどに用いられる電気絶縁シートには、各用途に応じて、耐熱性、電気絶縁性、機械的強度、寸法安定性、樹脂・絶縁油の含浸性、耐薬品性が求められる。このため、かかる電気絶縁シートの材料としては、従来、ポリエステルやポリイミドのフィルム、又はセルロース系やアラミド系の紙・不織布が用いられてきた。特に耐熱用途では、ポリイミドフィルムやアラミド系の紙・不織布が用いられているが、ポリイミドフィルムは電気絶縁性、耐熱性、引張強度、寸法安定性に優れるものの、樹脂・絶縁油の含浸性がなく、引裂強度が不足する問題があった。一方、アラミド系の紙・不織布は、耐熱性、引裂強度に優れるものの、湿度下での寸法安定性や単独での電気絶縁性が不足する問題があった。

これらの問題を克服するために、特許文献１には、アラミド不織布シートとポリエステル樹脂を含んでなるラミネートが提案されている。このラミネートは、優れた破断伸度と引裂荷重を示すが、緻密なポリエステル樹脂層があるため、樹脂・絶縁油の含浸性が不足する問題があった。

また、特許文献２には、ポリエステル樹脂繊維不織布よりなる基材にイミド基を有する耐熱性樹脂溶液を含浸させて担持させて焼き付けられてなる耐熱性フィルムが提案されている。このフィルムは、可撓性プリント配線基板（ＦＰＣ）等に実使用可能なレベルの引張強度と耐熱性を有するが、絶縁破壊電圧が２８０Ｖしかなく、電気絶縁性が決定的に不足する問題があった。

一方、特許文献３には、芳香族ポリアミド繊維を主体とする繊維マットに、イミド系樹脂を湿式凝固により付着せしめてなる耐熱性不織布が提案されている。この不織布では、イミド系樹脂は、繊維マットの繊維表面だけを被覆するように存在しており、繊維間空隙を満たしていないため、機械的強度、寸法安定性が不足し、高い電気絶縁性が得られない問題があった。

特表２００６−５０１０９１号公報特開平１−２２９６２５号公報特開昭６１−１４６８６１号公報

本発明は、かかる従来技術の現状に鑑み創案されたものであり、回転電気機械、変圧器等の静止電気機器や電線ケーブルなどに用いられる電気絶縁シートに求められる、耐熱性、電気絶縁性、樹脂・絶縁油の含浸性、機械的強度、寸法安定性に優れる電気絶縁シートを提供することにある。

本発明者は、かかる目的を達成するために、電気絶縁シートの好適な構造について鋭意検討した結果、特定の種類の繊維からなる織布又は不織布を支持体とし、この支持体の繊維間空隙を、連続気孔を有する耐熱性樹脂で満たすことによって、上述の特性に優れる電気絶縁シートを得ることができることを見出し、本発明を完成させた。

即ち、本発明によれば、ポリエステル繊維及び／又はポリフェニレンサルファイド繊維からなる織布又は不織布を支持体とする電気絶縁シートであって、支持体の繊維間空隙が、連続気孔を有する耐熱性樹脂で満たされていることを特徴とする電気絶縁シートが提供される。

本発明の電気絶縁シートの好ましい態様によれば、耐熱性樹脂が、２００℃以上のガラス転移温度を有するポリアミドイミド樹脂であり、連続気孔の平均孔径が０．１〜１０μｍである。

また、本発明によれば、耐熱性樹脂の溶液を調製し、ポリエステル繊維及び／又はポリフェニレンサルファイド繊維からなる織布又は不織布に前記耐熱性樹脂溶液を含浸させて前記織布又は不織布の繊維間空隙を耐熱性樹脂の溶液で満たし、前記織布又は不織布中の耐熱性樹脂の溶液に凝固液を接触させて耐熱性樹脂の溶液中の溶剤を凝固液で置換し、耐熱性樹脂内に連続気孔を形成させることを特徴とする上記電気絶縁シートの製造方法が提供される。

本発明の電気絶縁シートの製造方法の好ましい態様によれば、連続気孔を形成させた後、前記織布又は不織布を１００〜４００℃で熱圧処理する。

本発明の電気絶縁シートは、ポリエステル繊維及び／又はポリフェニレンサルファイド繊維からなる織布又は不織布を支持体とし、この支持体の繊維間空隙が、多数の連続気孔を有する耐熱性樹脂で満たされているので、耐熱性、電気絶縁性、樹脂・絶縁油の含浸性だけでなく、機械的強度、寸法安定性にも優れる。

図１は、本発明の電気絶縁シートの一例の表面の走査型電子顕微鏡写真である。図２は、図１の写真の一部を拡大したものである。図３は、図１の写真の耐熱性樹脂の部分を切断し、その断面を拡大したものである。図４は、比較例４のシートのレーザ顕微鏡写真である。

まず、本発明の電気絶縁シートについて説明する。
本発明の電気絶縁シートは、ポリエステル繊維及び／又はポリフェニレンサルファイド繊維からなる織布又は不織布を支持体とし、この支持体の繊維間空隙が、連続気孔を有する耐熱性樹脂で満たされていることを特徴とする。

本発明の電気絶縁シートに使用する支持体は、機械的強度と寸法安定性の確保の点から織布又は不織布である。

支持体が織布である場合、織布を構成する糸は、モノフィラメント糸、マルチフィラメント糸、ステープル糸のいずれを用いても良い。電気絶縁シートの機械的特性の点から、糸の引張強度は、２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。織構成としては、織組織、糸番手、糸密度に特に指定はない。

支持体が不織布である場合、不織布の製法としては、湿式抄紙方式、ウォーターパンチ方式、ケミカルボンド方式、サーマルボンド方式、スパンボンド方式、ニードルパンチ方式、ステッチボンド方式等の種々の製法を使用することができるが、耐熱性、機械的特性、耐溶剤性の点から、自己溶融繊維によるサーマルボンド方式やスパンボンド方式が好ましい。

織布又は不織布の目付は、５〜５００ｇ／ｍ^２であることが好ましく、厚みは、０．０１〜７．５ｍｍであることが好ましい。目付、厚みが上記下限未満では、機械的強度に劣るおそれがあり、上記上限を超えると、電気絶縁シートの可とう性が不足するおそれがある。また、織布又は不織布の空隙率は、４０〜９５％であることが好ましい。空隙率が上記下限未満では、繊維間空隙が耐熱性樹脂で十分満たされず、耐熱性に劣るおそれがあり、上記上限を超えると、電気絶縁シートの繊維含有量が不足し、機械的強度に劣るおそれがある。

支持体の材料としては、ポリエステル繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、又はこれらの混合物を使用する。これらの繊維は、低コストでありながら、機械的強度、耐熱性、電気絶縁性、耐溶剤性に優れるからである。

本発明の電気絶縁シートは、前述の支持体の繊維間空隙が、連続気孔を有する耐熱性樹脂で満たされていることを最大の特徴とする。本発明のこの特徴を図１〜図３に具体的に示す。図１は、本発明の電気絶縁シートの表面の走査型電子顕微鏡写真である。図１に点在する略楕円形の小さな黒い部分は、支持体の繊維であり、それ以外の多孔質の部分は、耐熱性樹脂である。また、図中に極めて小さく見える多数の丸いものが耐熱性樹脂の気孔である。図２は図１の写真の部分拡大図である。図２では、支持体の繊維（略楕円形の黒い部分）がほぼ中央にあり、そのまわりに多孔質の耐熱性樹脂がある。図３は、図１の写真の耐熱性樹脂の部分を切断し、その断面を拡大したものである。図３から耐熱性樹脂の連続気孔の状態が良くわかる。図１及び図２から理解される通り、本発明の電気絶縁シートでは、耐熱性樹脂は、単に支持体の繊維表面だけを被覆するのでなく、支持体の繊維間空隙を満たしている。そしてさらに、図３から理解される通り、耐熱性樹脂には、多数の微小な連続気孔が形成されている。連続気孔とは、各孔同士が連結してつながりを持つもののことを意味するが、必ずしも全ての孔が連結している必要はなく、部分的にでも孔同士が連結しているものも含む。これらの連続気孔は、シートの耐熱性、電気絶縁性、樹脂・絶縁油の含浸性を従来にないレベルまで高める役割を有する。

耐熱性樹脂中の連続気孔の平均孔径は、０．０５〜２０μｍであることが好ましく、０．１〜１０μｍであることがさらに好ましい。連続気孔の平均孔径が上記下限未満では、樹脂・絶縁油の含浸性が不足するおそれがあり、上記上限を超えると、電気絶縁性が不足するおそれがある。また、連続気孔の最大孔径は特に限定されないが、電気絶縁性の点から３０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがさらに好ましい。また、連続気孔の密度は特に限定されないが、５，０００〜２，０００，０００個／ｍｍ^２であることが好ましく、１０，０００〜１，０００，０００個／ｍｍ^２であることがさらに好ましい。連続気孔の孔径及び密度の制御は、後述するように製造条件を調節することによって容易に行うことができる。

電気絶縁シート中の耐熱性樹脂の含有率は、２０〜８０重量％であることが好ましい。耐熱性樹脂の含有率が上記下限未満では、耐熱性に劣るおそれがあり、上記上限を超えると、電気絶縁シートの繊維含有量が不足し、機械的強度に劣るおそれがある。

本発明の電気絶縁シートで使用する耐熱性樹脂としては、２００℃以上のガラス転移温度を有する合成樹脂であればいかなるものも使用することができ、例えばポリスルホン、ポリエーテルスルホンなどのポリスルホン系ポリマー、芳香族ポリアミド、脂環族ポリアミドなどのアミド系ポリマー、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂などのイミド系ポリマー等を挙げることができる。これらの中でも、電気特性及び電気絶縁性に優れることから、ポリアミドイミド樹脂が特に好ましい。

ポリアミドイミド樹脂は、従来公知の方法で製造されることができるが、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等のアミド系溶剤またはジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤中で、原料モノマーを６０〜２００℃に加熱しながら攪拌することによって容易に重合することができる。ポリアミドイミド樹脂の分子量は、対数粘度で０．４ｄｌ／ｇ以上であることが好ましく、０．５ｄｌ／ｇ以上であることがさらに好ましく、０．７ｄｌ／ｇ以上であることが特に好ましい。対数粘度が上記下限未満ではポリアミドイミド樹脂が脆くなり、耐熱性や機械的強度が低下するおそれがある。対数粘度の上限は特に限定されないが、樹脂を溶液にした場合の流動性の点から２．０ｄｌ／ｇ以下であることが好ましい。

次に、本発明の電気絶縁シートの製造方法について説明する。
まず最初に、耐熱性樹脂の溶液を調製する。溶液の溶剤としては、耐熱性樹脂を５重量％以上溶解することができ、かつ後述する凝固液と容易に混合することができるものが好ましく、例えば、耐熱性樹脂がポリアミドイミドである場合、溶剤としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等のアミド系溶剤またはジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤などを使用することができる。なお、これらの溶剤は、上述のポリアミドイミド樹脂の重合に使用することができる溶剤と共通するので、ポリアミドイミド樹脂をこれらの溶剤の中で重合した後、得られた溶液（重合されたポリアミドイミド樹脂が重合溶剤に溶解している溶液）をそのまま耐熱性樹脂の溶液として使用してもよい。

溶液中の耐熱性樹脂の濃度は、５〜４０重量％であることが好ましい。耐熱性樹脂の濃度が上記下限未満では、支持体への耐熱性樹脂の含浸量が不足し、耐熱性に劣るおそれがあり、上記上限を超えると、溶液の流動性が低下し、支持体への含浸が困難になるおそれがある。

また、溶剤を凝固液に溶出する際の凝固速度を調節するために、耐熱性樹脂の溶液に、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、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アルコール類、またはアセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類を添加してもよい。これらのアルコール類やケトン類の添加量は、溶液中の濃度で０〜４０重量％であることが好ましい。

次に、このようにして調製した耐熱性樹脂の溶液を、支持体となる織布又は不織布に含浸させてこの織布又は不織布の繊維間空隙を耐熱性樹脂の溶液で満たす。含浸の方法は、特に限定されず、例えばバーコート法、ロールコート法、ディップコート法などの周知のコーティング法を採用することができる。含浸後、必要により、マングルロール間を通すなどして、過剰な樹脂溶液を除去する。

次に、織布又は不織布中の耐熱性樹脂の溶液に凝固液を接触させる。凝固液としては、水又は水を主成分とする溶液（例えば、水と、耐熱性樹脂の溶剤との混合液）を使用することが好ましい。凝固液の接触方法は、特に限定されず、耐熱性樹脂の溶液が含浸した織布又は不織布を凝固液へ浸漬する方法や、耐熱性樹脂の溶液が含浸した織布又は不織布に凝固液を噴霧する方法等を採用することができる。織布又は不織布の繊維間空隙に満たされた耐熱性樹脂の溶液に凝固液が接触すると、耐熱性樹脂の溶液中の溶剤が凝固液と置換され、溶剤が凝固液に溜出するため、溶液から耐熱性樹脂が相分離して多孔質状に凝固し、耐熱性樹脂内に連続気孔が形成される。この際、凝固液の温度や凝固液添加剤の成分（例えば、上述の耐熱性樹脂の溶剤）、凝固液添加剤の濃度を調節することによって、形成される連続気孔の孔径及び密度を制御することができる。その後、必要により、水洗し、乾燥させて水分を除去する。

以上のようにして製造された電気絶縁シートは、そのままでも使用できるが、厚み当たりの電気絶縁性や機械的強度をさらに向上させるため、１００〜４００℃で熱圧処理することが好ましい。熱圧処理の方法は、特に限定されず、例えば平板プレスを使用する方法、カレンダーロールを使用する方法などの周知のプレス方法を採用することができる。必要により、熱圧処理に先立って予熱装置でシートを昇温させておいても良い。熱圧処理の温度は、１００〜４００℃であり、好ましくは１２０〜３００℃、より好ましくは１５０〜３００℃である。熱圧処理の温度が上記下限未満では、耐熱性樹脂は硬いままであり、熱圧処理の効果が見られないおそれがあり、上記上限を超えると、シートの表面が荒れ、毛羽が増加するだけでなく、シート表面の連続気孔が閉塞され、樹脂・絶縁油の含浸性が損なわれるおそれがある。また、熱圧処理の線圧は、１０〜５００ｋｇ／ｃｍであることが好ましい。線圧が上記下限未満では、プレスの効果が十分でないおそれがあり、上記上限を超えると、シート表面の連続気孔が閉塞され、樹脂・絶縁油の含浸性が損なわれるおそれがある。

以上のようにして製造された本発明の電気絶縁シートは、１０Ｎ／１５ｍｍ以上の破断荷重、０．５Ｎ以上の引裂荷重、１ｋＶ以上の絶縁破壊電圧、１００〜５０，０００秒／１００ｍｌの透気抵抗度、６％以上の破断伸度を示し、回転電気機械、変圧器等の静止電気機器や電線ケーブルなどに使用するのに十分な優れた耐熱性、電気絶縁性、樹脂・絶縁油の含浸性、機械的強度、寸法安定性を有する。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例中の「部」は、「重量部」を意味する。また、実施例中の測定値は以下の方法で測定した。

１．対数粘度
ポリアミドイミド樹脂０．５ｇを１００ｍｌのＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）に溶解した溶液を用い、２５℃でウベローデ粘度管で測定した。

２．ガラス転移温度
ポリアミドイミド樹脂の溶液を、厚み１００μｍのポリエステルフィルム上に膜厚が約３０μｍとなるように塗布し、１００℃で１０分乾燥した後、ポリエステルフィルムから剥離して金枠に固定して、更に２５０℃で１時間乾燥した。得られたフィルムを用い、アイティー計測制御社製の動的粘弾性測定装置で、昇温速度５℃／分、周波数１１０Ｈｚの条件で損失弾性率を測定し、その変局点をガラス転移温度とした。

３．目付（単位面積当たりの質量）
得られたシートからかみそりの刃で２０ｃｍ×２０ｃｍの試験片を３枚採取し、ＪＩＳＬ１０９６に記載の方法に従い、単位面積当たりの質量を測定し、３枚の試験片の平均値を算出した。

４．厚み
ＪＩＳＣ２１１１に記載の方法に準じて、株式会社ミツトヨ社製シックネスゲージを用いて厚みを測定した。

５．気孔径及び気孔密度
得られたシートの断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を、気孔孔径及び気孔密度に応じて、１，０００〜１０，０００倍で撮影し、写真に表われる全ての最も手前に観察される気孔の孔径を測定し、平均孔径及び最大孔径を求めた。気孔が略円形でない場合には、長径と短径を足して２で割った値を気孔の孔径とした。また、写真の撮影面積中に含まれる気孔の個数を測定し、気孔の個数を撮影面積（ｍｍ^２）で割ることにより気孔密度を計算した。

６．破断荷重及び破断伸度
得られたシートからかみそりの刃で幅１５ｍｍ、長さ１５０ｍｍの試験片を切断し、（株）オリエンテック社製テンシロン万能材料試験機を用い、２３℃、５０％ＲＨ雰囲気下で試験速度を２００ｍｍ／ｍｉｎとして、ＪＩＳＣ２１１１（試験片を折り曲げずに測定する場合）に準じて破断荷重及び破断伸度を求めた。

７．引裂荷重
得られたシートからかみそりの刃で幅５０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの試験片を切断し、試験片の中央に長さ７５ｍｍの切り込みを入れ、（株）オリエンテック社製テンシロン万能材料試験機を用い、２３℃、５０％ＲＨ雰囲気下で試験速度を２００ｍｍ／ｍｉｎとして、ＪＩＳＬ１０９６のＡ１法に準じて引裂荷重を求めた。

８．絶縁破壊電圧
ＡＳＴＭＤ１４９に記載の方法に従い、耐圧試験器（菊水電子工業製）を用いて絶縁破壊電圧を測定した。具体的には、空気中で試験片の厚み方向に、６０Ｈｚの電圧を０．１ｋＶ／秒の速度で印加したときの破壊電圧を読み取った。読み取った破壊電圧から、厚み当たりの絶縁破壊電圧を求めた。

９．透気抵抗度
得られたシートから、５０ｍｍ四方の試験片を切り取り、ガーレ式デンソメーター（テスター産業製）を用い、ＪＩＳＰ８１１７のガーレ法により透気抵抗度を求めた。

（耐熱性樹脂の合成）
耐熱性樹脂として、二種類のポリアミドイミド樹脂Ａ及びＢを以下のようにして合成した。

（ポリアミドイミド樹脂Ａの合成）
温度計、冷却管、窒素ガス導入管のついた４ツ口フラスコに、原料モノマーとして、トリメリット酸無水物（ＴＭＡ）０．９８モル、ジフェニルメタン４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）１モル、ジアザビシクロウンデセン（ＤＢＵ）０．０１モルを固形分濃度が２０％となるように、溶剤としてのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）と共に仕込み、攪拌しながら１２０℃に昇温して約３時間反応させ、ポリアミドイミド樹脂Ａを得た。ポリアミドイミド樹脂Ａは、ＮＭＰ中に溶解された溶液の状態で得られた。得られたポリアミドイミド樹脂Ａの対数粘度は０．９０ｄｌ／ｇであり、ガラス転移温度は２８０℃であった。

（ポリアミドイミド樹脂Ｂの合成）
ポリアミドイミド樹脂Ａの合成に用いたのと同じ装置を用いて、原料モノマーとして、ＴＭＡ０．９９モル、ＭＤＩ０．８モル、２，４−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）０．２モル、ジアザビシクロウンデセン（ＤＢＵ）０．０１モルを、固形分濃度が２０％となるように、溶剤としてのＮＭＰと共に仕込み、攪拌しながら１２０℃で約２時間反応させ、ポリアミドイミド樹脂Ｂを得た。ポリアミドイミド樹脂Ｂは、ＮＭＰ中に溶解された溶液の状態で得られた。得られたポリアミドイミド樹脂Ｂの対数粘度は０．７５ｄｌ／ｇであり、ガラス転移温度は３００℃であった。

実施例１
上述のようにして調製されたポリアミドイミド樹脂Ａの溶液１００部にエチレングリコールを２０部配合し、この溶液を、支持体としてポリエステル織布（日本特殊織物（株）社製、メッシュフィルター用織物、目付３０ｇ／ｍ^２、厚み０．０９５ｍｍ、糸直径５５μｍ）に含浸させて織布の繊維間空隙をポリアミドイミド樹脂Ａの溶液で満たした後、マングルロール間を通し、過剰な樹脂溶液を取り除いた。次に、２０℃に保った７０／３０の重量比の水／Ｎ−メチル−２−ピロリドンの凝固浴に浸漬して、ポリアミドイミド樹脂Ａを凝固させた後、イオン交換水に１時間浸漬して水洗した。水洗後、イオン交換水を拭き取り、１００℃に保った熱風乾燥機に１０分間保管し、水分を除去して、電気絶縁シートを得た。得られた電気絶縁シートの構造を走査型電子顕微鏡で確認したところ、図１〜３に示されるように、織布の繊維間空隙が、連続気孔を有するポリアミドイミド樹脂Ａで満たされていた。得られた電気絶縁シートの特性を表１に示す。

実施例２
支持体としてポリエステル織布（東海サーモ（株）社製、接着芯地基布、目付３２ｇ／ｍ^２、厚み０．１６０ｍｍ）を使用した以外は実施例１と同様にして電気絶縁シートを得た。得られた電気絶縁シートの構造を走査型電子顕微鏡で確認したところ、実施例１と同様に、織布の繊維間空隙が、連続気孔を有するポリアミドイミド樹脂Ａで満たされていた。得られた電気絶縁シートの特性を表１に示す。

実施例３
ポリアミドイミド樹脂Ａの溶液の代わりにポリアミドイミド樹脂Ｂの溶液を使用した以外は実施例２と同様にして電気絶縁シートを得た。得られた電気絶縁シートの構造を走査型電子顕微鏡で確認したところ、実施例１と同様に、織布の繊維間空隙が、連続気孔を有するポリアミドイミド樹脂Ｂで満たされていた。得られた電気絶縁シートの特性を表１に示す。

実施例４
支持体としてポリエステル不織布（東洋紡社製、ポリエステルスパンボンド、目付３０ｇ／ｍ^２、厚み０．１２５ｍｍ）を使用した以外は実施例３と同様にして電気絶縁シートを得た。得られた電気絶縁シートの構造を走査型電子顕微鏡で確認したところ、実施例１と同様に、不織布の繊維間空隙が、連続気孔を有するポリアミドイミド樹脂Ｂで満たされていた。得られた電気絶縁シートの特性を表１に示す。

実施例５
支持体としてポリフェニレンサルファイド不織布（東洋紡社製、ポリフェニレンサルファイドスパンボンド、目付３４ｇ／ｍ^２、厚み０．１４０ｍｍ）を使用した以外は実施例４と同様にして電気絶縁シートを得た。得られた電気絶縁シートの構造を走査型電子顕微鏡で確認したところ、実施例１と同様に、不織布の繊維間空隙が、連続気孔を有するポリアミドイミド樹脂Ｂで満たされていた。得られた電気絶縁シートの特性を表１に示す。

実施例６
実施例３で得られた電気絶縁シートを、直径２０ｃｍ、２００℃に昇温してあるカレンダーロールで、線圧１００ｋｇ／ｃｍ、送り速度５ｍ／分で処理し、熱圧処理された電気絶縁シートを得た。得られた電気絶縁シートの特性を表１に示す。

実施例７
実施例４で得られた電気絶縁シートを、直径２０ｃｍ、２４０℃に昇温してあるカレンダーロールで、線圧１００ｋｇ／ｃｍ、送り速度５ｍ／分で処理し、熱圧処理された電気絶縁シートを得た。得られた電気絶縁シートの特性を表１に示す。

比較例１
ポリアミドイミド樹脂Ａの溶液１００部にエチレングリコールを２０部配合し、この溶液をポリエステルフィルム（東洋紡社製、Ｅ−５１００）上にアプリケータを用いて膜厚が約６０μｍとなるように塗布した。次に、２０℃に保った７０／３０の重量比の水／Ｎ−メチル−２−ピロリドンの凝固浴に浸漬して、ポリアミドイミド樹脂Ａを凝固させた後、イオン交換水に１時間浸漬して水洗した。水洗後、イオン交換水を拭き取り、１００℃に保った熱風乾燥機に３０分間保管し、水分を除去した。その後、ポリエステルフィルムを剥離して、ポリアミドイミド樹脂Ａのみからなる電気絶縁シートを得た。得られた電気絶縁シートの特性を表１に示す。

比較例２
ポリアミドイミド樹脂Ａの溶液の代わりにポリアミドイミド樹脂Ｂの溶液を使用した以外は比較例１と同様にして、ポリアミドイミド樹脂Ｂのみからなる電気絶縁シートを得た。得られた電気絶縁シートの特性を表１に示す。

比較例３
ポリエステル不織布（東洋紡社製、スパンボンド、目付４５ｇ／ｍ^２、厚み０．１７５）を、直径２０ｃｍ、２００℃に昇温してあるカレンダーロールで、線圧１００ｋｇ／ｃｍ、送り速度５ｍ／分で処理し、熱圧処理されたシートを得た。得られたシートの特性を表１に示す。

比較例４
ポリアミドイミド樹脂Ｂの溶液をポリエステル不織布（東洋紡社製、ポリエステルスパンボンド、目付３０ｇ／ｍ^２、厚み０．１２５ｍｍ）に含浸させた後、マングルロール間を通し、過剰な樹脂溶液を取り除いた。次に、金枠に固定し、１００℃に保った熱風乾燥機で１０分間の予備乾燥を行い、更に２００℃に保った熱風乾燥機で５分間の乾燥を行い、耐熱性樹脂を焼き付け、シートを得た。得られたシートの構造を（株）キーエンス社製レーザ顕微鏡により２００倍で確認したところ、図４に示されるように、不織布の繊維間空隙に、耐熱性樹脂溶液が乾固して生じたと見られる孔径５０〜１００μｍの孔が多数存在していた。また、これらの孔は、独立貫通気孔と思われ、連続気孔ではなかった。得られたシートの特性を表１に示す。

表１から理解されるように、実施例１〜７の電気絶縁シートは、絶縁破壊電圧、透気抵抗度、破断荷重、破断伸度、引裂荷重が高く、電気絶縁性、樹脂・絶縁油の含浸性、機械的強度、寸法安定性に優れる。これに対して、支持体を使用していない比較例１及び２の電気絶縁シートでは、破断伸度が高いものの、破断荷重や引裂強度が低く、機械的強度や寸法安定性に劣る。また、耐熱性樹脂を使用していない比較例３のシートでは、絶縁破壊電圧や透気抵抗度が低く、電気絶縁性に劣る。また、耐熱性樹脂を湿式製膜せずに焼き付けた比較例４のシートでは、シートに大きな穴が開いているため、耐熱性樹脂を使用しているにもかかわらず絶縁破壊電圧や透気抵抗度が低く、電気絶縁性に劣る。

本発明の電気絶縁シートは、耐熱性、電気絶縁性、樹脂・絶縁油の含浸性、機械的強度、寸法安定性のバランスに優れるため、回転電気機械、変圧器等の静止電気機器や電線ケーブルなどの材料として極めて有用である。

Claims

ポリエステル繊維及び／又はポリフェニレンサルファイド繊維からなる織布又は不織布を支持体とする電気絶縁シートであって、支持体の繊維間空隙が、連続気孔を有する耐熱性樹脂で満たされていることを特徴とする電気絶縁シート。
耐熱性樹脂が、２００℃以上のガラス転移温度を有するポリアミドイミド樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の電気絶縁シート。
連続気孔の平均孔径が０．１〜１０μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気絶縁シート。
耐熱性樹脂の溶液を調製し、ポリエステル繊維及び／又はポリフェニレンサルファイド繊維からなる織布又は不織布に前記耐熱性樹脂溶液を含浸させて前記織布又は不織布の繊維間空隙を耐熱性樹脂の溶液で満たし、前記織布又は不織布中の耐熱性樹脂の溶液に凝固液を接触させて耐熱性樹脂の溶液中の溶剤を凝固液で置換し、耐熱性樹脂内に連続気孔を形成させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気絶縁シートの製造方法。
連続気孔を形成させた後、前記織布又は不織布を１００〜４００℃で熱圧処理することを特徴とする請求項４に記載の電気絶縁シートの製造方法。