JP5568401B2

JP5568401B2 - 電気絶縁性樹脂組成物

Info

Publication number: JP5568401B2
Application number: JP2010161731A
Authority: JP
Inventors: 博一請井; 智之笠置; 瑞木山本; 靖之木原
Original assignee: Nitto Denko Corp; Nitto Shinko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp; Nitto Shinko Corp
Priority date: 2010-07-16
Filing date: 2010-07-16
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2030-07-16
Also published as: JP2012021115A

Description

本発明は、電気絶縁性樹脂組成物に関する。

従来、電気絶縁性樹脂組成物としては、様々なものが知られており、例えば、モーターにおける発熱体であるコイル線の周囲に配されて用いられるものなどが知られている。

この種の電気絶縁性樹脂組成物としては、具体的には例えば、分子中に芳香族炭化水素及び複数のスルフィド結合（−Ｓ−）を有するポリフェニレンスルフィド樹脂と、ビニル系共重合体とを含みシート状に形成されたものが提案されている（特許文献１）。

ところが、斯かる電気絶縁性樹脂組成物は、モーターのコイル線とコイル線との間等において要求される電気絶縁性としての耐トラッキング性を有するものの、コイル線などから発生する熱によって引張強度などが低下し得るものであり、耐熱性が必ずしも十分なものではないという問題がある。
即ち、斯かる電気絶縁性樹脂組成物は、優れた耐熱性と、優れた耐トラッキング性とを併せ持つことが比較的困難であるという問題がある。

特開２００７−１８６６７２号公報

本発明は、上記問題点等に鑑みてなされたものであり、優れた耐トラッキング性を有しつつ耐熱性に優れた電気絶縁性樹脂組成物を提供することを課題とする。

本発明の電気絶縁性樹脂組成物は、
分子中に複数のスルホニル基と複数のエーテル結合と複数の芳香族炭化水素とを含むポリエーテルポリフェニルスルホン樹脂と、
脂肪族ジアミンと芳香族ジカルボン酸とが重合してなる半芳香族ポリアミド樹脂とを含み、
前記半芳香族ポリアミド樹脂の含有割合が１〜４５質量％であることを特徴とする。

上記構成からなる電気絶縁性樹脂組成物は、上記のポリエーテルポリフェニルスルホン樹脂と、含有割合が１〜４５質量％の上記のポリアミド樹脂とを含むことにより、耐トラッキング性が優れたものになり且つ耐熱性が優れたものになり得る。
本発明の電気絶縁性樹脂組成物では、ポリスルホン樹脂が上記のポリエーテルポリフェニルスルホン樹脂であることにより、前記電気絶縁性樹脂組成物の成形性が良好なものになるとともに前記電気絶縁性樹脂組成物が優れた耐トラッキング性及び耐熱性を有する。

本発明に係る電気絶縁性樹脂組成物では、ポリアミド樹脂が芳香族炭化水素を含むことにより、前記電気絶縁性樹脂組成物が優れた耐トラッキング性を有しつつより耐熱性に優れたものになり得る。

本発明に係る電気絶縁性樹脂組成物は、耐トラッキング試験のＣＴＩ値が１３０Ｖ以上であることが好ましい。また、端裂抵抗値が２０ＭＰａ以上であることが好ましい。また、２４０℃で２５０時間経過した後の引張強度の強度残率が５５％以上であることが好ましい。

本発明に係る電気絶縁性樹脂組成物は、シート状に形成されていることが好ましい。また、電気絶縁用途で使用されることが好ましい。

本発明の電気絶縁性樹脂組成物は、優れた耐トラッキング性を有しつつ耐熱性に優れているという効果を奏する。

以下、本発明に係る電気絶縁性樹脂組成物の一実施形態について説明する。

本実施形態に係る電気絶縁性樹脂組成物は、分子中に複数のスルホニル基を含むポリスルホン樹脂と、ポリアミド樹脂とを含み、前記ポリアミド樹脂の含有割合が１〜４５質量％であるものである。

前記電気絶縁性樹脂組成物においては、前記ポリアミド樹脂の含有割合が４５質量％を超えると、電気絶縁性樹脂組成物が耐熱性に劣るものになるおそれがある。また、ポリアミド樹脂の含有割合が１質量％未満であると、電気絶縁性樹脂組成物の耐トラッキング性が不十分になるおそれがある。

また、前記電気絶縁性樹脂組成物においては、前記ポリアミド樹脂の含有割合が３質量％以上であることが好ましく、５質量％以上であることがより好ましく、８質量％以上であることがさらに好ましく、１５質量％以上であることが最も好ましい。また、前記ポリアミド樹脂の含有割合が４０質量％以下であることが好ましく、３５質量％以下であることがより好ましく、３２質量％以下であることがさらに好ましい。
前記ポリアミド樹脂の含有割合が３質量％以上であることにより、電気絶縁性樹脂組成物の耐トラッキング性がより優れたものになり得るという利点がある。また、前記ポリアミド樹脂の含有割合が４０質量％以下であることにより、電気絶縁性樹脂組成物の耐熱性がより優れたものになり得るという利点がある。

前記ポリスルホン樹脂は、スルホニル基（−ＳＯ₂−）を複数含む分子構造を有するものである。
該ポリスルホン樹脂としては、分子中に複数のエーテル結合（−Ｏ−）をさらに含むポリエーテルスルホン樹脂、又は、分子中に複数の芳香族炭化水素をさらに含むポリフェニルスルホン樹脂などが挙げられる。また、該ポリスルホン樹脂としては、分子中に複数のエーテル結合と複数の芳香族炭化水素とをさらに含むポリエーテルポリフェニルスルホン樹脂が挙げられる。

前記ポリスルホン樹脂としては、前記電気絶縁性樹脂組成物の成形性が良好なものになるとともに、前記電気絶縁性樹脂組成物が優れた耐トラッキング性を有しつつより耐熱性に優れたものになり得るという点で、前記ポリエーテルポリフェニルスルホン樹脂が採用される。

前記ポリエーテルポリフェニルスルホン樹脂としては、下記式（１）の分子構造を有するものが好ましい。

式（１）中、ｎは、重合度を表す正の整数であり、通常、１０〜５０００の範囲内である。

前記ポリエーテルポリフェニルスルホン樹脂としては、市販されているものを用いることができ、例えば、ＢＡＳＦ社製の「ウルトラゾーンＥシリーズ」、ソルベイ社製の「レーデルＡシリーズ」、住友化学社製の「スミカエクセルシリーズ」等が挙げられる。

前記ポリアミド樹脂は、少なくともポリアミン化合物とポリカルボン酸化合物とが脱水縮合により重合されてなるものである。

前記ポリアミド樹脂としては、分子中に芳香族炭化水素を有するポリアミド樹脂、分子中に炭化水素として脂肪族炭化水素のみを有する脂肪族ポリアミド樹脂が挙げられる。なかでも、前記電気絶縁性樹脂組成物が、優れた耐トラッキング性を有しつつより耐熱性に優れたものになり得るという点で、分子中に芳香族炭化水素を有するポリアミド樹脂が採用される。

また、分子中に芳香族炭化水素を有するポリアミド樹脂としては、分子中に炭化水素として芳香族炭化水素のみを有する芳香族ポリアミド樹脂、分子中に炭化水素として脂肪族炭化水素及び芳香族炭化水素の両方を有する半芳香族ポリアミド樹脂等が挙げられる。
分子中に芳香族炭化水素を有するポリアミド樹脂としては、耐トラッキング性と耐熱性とをバランス良く兼ね備えることができるという点で、前記半芳香族ポリアミド樹脂が採用される。

前記ポリアミド樹脂の重合において用いられる前記ポリアミン化合物としては、具体的には、例えば、ジアミン化合物が挙げられる。
該ジアミン化合物としては、直鎖状又は分岐鎖状の炭化水素基を含む脂肪族ジアミン、環状の飽和炭化水素基を含む脂環族ジアミン、芳香族炭化水素基を含む芳香族ジアミンなどが挙げられる。

前記脂肪族ジアミン、前記脂環族ジアミン、又は前記芳香族ジアミンとしては、例えば、下記式（２）で表されるものが挙げられる。なお、下記式（２）中のＲ₁は、炭素数４〜１２の脂肪族炭化水素基、若しくは環状飽和炭化水素を含む炭素数４〜１２の脂環族炭化水素基を表しているか、又は、芳香族環を含む炭化水素基を表している。
Ｈ₂Ｎ−Ｒ₁−ＮＨ₂ ・・・（２）

前記脂肪族ジアミンとしては、前記ポリアミド樹脂の耐トラッキング性がより優れたものになり得るという点で、式（２）においてＲ₁の炭素数が９のノナンジアミンが好ましく、１，９−ノナンジアミン及び２−メチル−１，８−オクタンジアミンを混合したものがより好ましい。
前記芳香族ジアミンとしては、フェニレンジアミン、キシリレンジアミンなどが挙げられる。

前記ポリアミド樹脂の重合において用いられる前記ポリカルボン酸化合物としては、具体的には、例えば、ジカルボン酸化合物が挙げられる。
該ジカルボン酸化合物としては、直鎖状又は分岐鎖状の炭化水素基を含む脂肪族ジカルボン酸、環状の飽和炭化水素基を含む脂環族ジカルボン酸、芳香族炭化水素基を含む芳香族ジカルボン酸などが挙げられる。

前記脂肪族ジカルボン酸、前記脂環族ジカルボン酸、又は前記芳香族ジカルボン酸としては、例えば、下記式（３）で表されるものが挙げられる。なお、下記式（３）中のＲ₂は、炭素数４〜２５の脂肪族炭化水素基、若しくは環状飽和炭化水素を含む炭素数４〜１２の脂環族炭化水素基を表しているか、又は、芳香族環を含む炭化水素基を表している。
ＨＯＯＣ−Ｒ₂−ＣＯＯＨ・・・（３）

前記脂肪族ジカルボン酸としては、アジピン酸、セバシン酸などが挙げられる。
前記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が挙げられ、該芳香族ジカルボン酸としては、前記ポリアミド樹脂の耐熱性がより優れたものになり得るという点で、テレフタル酸が好ましい。

前記ポリアミド樹脂は、上述したジアミン化合物の１種とジカルボン酸化合物の１種とが重合してなるものであってもよく、それぞれの化合物の複数種が組み合わされて重合してなるものであってもよい。また、要すれば、ジアミン化合物とジカルボン酸化合物以外のものがさらに重合されてなるものであってもよい。

前記ポリアミド樹脂としては、上述したように前記半芳香族ポリアミド樹脂が採用され、該半芳香族ポリアミド樹脂としては、ジアミン化合物としての脂肪族ジアミンとジカルボン酸化合物としての芳香族ジカルボン酸とが重合してなるものが採用され、脂肪族ジアミンとしてのノナンジアミンと芳香族ジカルボン酸としてのテレフタル酸とが重合してなるもの（ＰＡ９Ｔ）が特に好ましい。

前記電気絶縁性樹脂組成物においては、本発明の効果を損ねない範囲において、種々の添加剤が配合されていても良い。
該添加剤としては、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、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などの臭素系難燃剤、塩素化パラフィン、パークロロシクロデカンなどの塩素系難燃剤、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、ホウ素系難燃剤、三酸化アンチモンなどの酸化物系難燃剤、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、フェノール系、リン系、硫黄系の酸化防止剤、シリカ、クレー、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸ストロンチウム、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、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成分などが挙げられる。また、芳香族ポリアミド繊維、数ｎｍ〜数百ｎｍの粒径のモンモリロナイトなどが挙げられる。これら添加剤は、電気絶縁性樹脂組成物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。

前記電気絶縁性樹脂組成物は、より耐トラッキング性に優れたものになり得るという点で、実施例に記載した方法で測定した耐トラッキング試験のＣＴＩ値が１３０Ｖ以上であることが好ましい。また、より耐熱性に優れたものになり得るという点で、実施例に記載した方法で測定した、２４０℃で２５０時間経過した後の引張強度の強度残率が５５％以上であることが好ましい。また、より耐引き裂き性に優れたものになり得るという点で、実施例に記載した方法で測定した端裂抵抗値が２０ＭＰａ以上であることが好ましい。

前記電気絶縁性樹脂組成物は、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一般的な混合撹拌手段を用いて、ポリエーテルスルホン樹脂とポリアミド樹脂とを混合することにより製造することができる。また、例えば、ドライブレンドにより押し出し機のシリンダー内などで混合撹拌を行うことにより製造することができる。

前記電気絶縁性樹脂組成物は、例えば、Ｔダイを備えた押出機、射出成形機などによりシート状に成形することができる。また、例えば、シート状に成形された電気絶縁性樹脂組成物の両面に、芳香族アミド樹脂繊維で形成された紙などのシート材を貼り付けることにより、積層シートを作製することができる。
作製された積層シートは、電気絶縁性及び耐熱性を要求される用途で好適に使用できる。具体的には例えば、モーターにおける発熱体であるコイル線の周囲に配されて用いられる電気絶縁用シート材、トランス、バスバー、コンデンサ、ケーブル等で用いられる電気絶縁用シート材、電子回路基板の絶縁膜などの用途で使用することができる。

本実施形態の電気絶縁性樹脂組成物は、上記例示の通りであるが、本発明は、上記例示の電気絶縁性樹脂組成物に限定されるものではない。
また、一般の電気絶縁性樹脂組成物において用いられる種々の態様を、本発明の効果を損ねない範囲において、採用することができる。

次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１）
ポリスルホン樹脂として、スルホニル基を複数含み複数のエーテル結合と複数の芳香族炭化水素とをさらに含むポリエーテルポリフェニルスルホン樹脂（ＰＥＳ）樹脂（ソルベイ社製商品名「レーデルＡ−３００Ａ」）を用いた。
一方、ポリアミド樹脂として、テレフタル酸単位とノナンジアミン単位とからなるポリアミド（ＰＡ）樹脂（ＰＡ９Ｔクラレ社製商品名「ジェネスタＮ１０００Ａ」）を用いた。
ＰＥＳ樹脂とＰＡ樹脂とをＰＥＳ／ＰＡ＝９５／５の質量比になるように２軸混練機（テクノベル社製）を用いて３１０℃で混合し、電気絶縁性樹脂組成物を製造した。

（実施例２）
ＰＥＳ樹脂とＰＡ樹脂との質量比をＰＥＳ／ＰＡ＝９０／１０となるようにした点以外は、実施例１と同様にして電気絶縁性樹脂組成物を製造した。

（実施例３）
ＰＥＳ樹脂とＰＡ樹脂との質量比をＰＥＳ／ＰＡ＝８０／２０となるようにした点以外は、実施例１と同様にして電気絶縁性樹脂組成物を製造した。

（実施例４）
ＰＥＳ樹脂とＰＡ樹脂との質量比をＰＥＳ／ＰＡ＝７０／３０となるようにした点以外は、実施例１と同様にして電気絶縁性樹脂組成物を製造した。

（実施例５）
ＰＥＳ樹脂とＰＡ樹脂との質量比をＰＥＳ／ＰＡ＝６０／４０となるようにした点以外は、実施例１と同様にして電気絶縁性樹脂組成物を製造した。

（比較例１）
電気絶縁性樹脂組成物に代えて、ＰＥＳ樹脂のみを用いた。

（比較例２）
ＰＥＳ樹脂とＰＡ樹脂との質量比がＰＥＳ／ＰＡ＝５０／５０となるようにした点以外は、実施例１と同様にして電気絶縁性樹脂組成物を製造した。

（比較例３）
ＰＥＳ樹脂とＰＡ樹脂との質量比がＰＥＳ／ＰＡ＝３０／７０となるようにした点以外は、実施例１と同様にして電気絶縁性樹脂組成物を製造した。

（比較例４）
電気絶縁性樹脂組成物に代えて、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム（帝人デュポンフィルム社製商品名「テオネックス１００μｍ」）を用意した。

（比較例５）
電気絶縁性樹脂組成物に代えて、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム（東レ社製商品名「トレリナ１００μｍ」）を用意した。

＜長期耐熱性の評価＞
製造した電気絶縁性樹脂組成物、又は樹脂を押出成形により３１０℃で１００μｍ厚のシート状に成形し、シート体を作製した。
次に、シート体成形時の流れ方向に沿って１５ｍｍ幅で切断した試験サンプルを作製した。作製した試験サンプルを２４０℃に加熱した恒温槽に２５０時間放置した。恒温槽に放置する前と後の試験サンプルについて、２００ｍｍ／分、標線１００ｍｍの試験条件で引張試験を行い、引張強度を測定した。そして、下記の式により、強度残率を算出した。
強度残率（％）＝｛（放置後の引張強度）／（放置前の引張強度）｝×１００
なお、比較例４及び５におけるフィルムに対しても同様にして上記評価を行った。

＜耐トラッキング性の評価（耐トラッキング試験）＞
ＪＩＳＣ２１３４に準じて、シート体又はフィルムにおけるＣＴＩ（Comparative Tracking Index）値を測定した。

＜耐引き裂き性の評価＞
ＪＩＳＣ２１１１に準じて、シート体又はフィルムの縦（ＭＤ）方向と横（ＴＤ）方向の端裂抵抗値をそれぞれ測定した。

各実施例及び各比較例の電気絶縁性樹脂組成物又は樹脂を用いたシート体、又はフィルムにおける、長期耐熱性（強度残率）、耐トラッキング性（ＣＴＩ値）、及び耐引き裂き性（端裂抵抗値）の評価結果をそれぞれ表１、表２に示す。

本発明の電気絶縁性樹脂組成物は、耐熱性と電気絶縁性とを要する電気絶縁用シート材などの原料として好適に用いられ得る。具体的には、例えば、モーターのコイル線の周囲に配される電気絶縁用シート材、トランス、バスバー、コンデンサ、ケーブル用の電気絶縁用シート材、又は、電子回路基板の絶縁膜などの用途に好適である。

Claims

分子中に複数のスルホニル基と複数のエーテル結合と複数の芳香族炭化水素とを含むポリエーテルポリフェニルスルホン樹脂と、
脂肪族ジアミンと芳香族ジカルボン酸とが重合してなる半芳香族ポリアミド樹脂とを含み、
前記半芳香族ポリアミド樹脂の含有割合が１〜４５質量％であることを特徴とする電気絶縁性樹脂組成物。
前記半芳香族ポリアミド樹脂が、前記脂肪族ジアミンとしてのノナンジアミンと、前記芳香族ジカルボン酸としてのテレフタル酸とが重合してなる半芳香族ポリアミド樹脂である請求項１に記載の電気絶縁性樹脂組成物。
耐トラッキング試験のＣＴＩ値が１３０Ｖ以上である請求項１又は２に記載の電気絶縁性樹脂組成物。
端裂抵抗値が２０ＭＰａ以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気絶縁性樹脂組成物。
２４０℃で２５０時間経過した後の引張強度の強度残率が５５％以上である請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気絶縁性樹脂組成物。
シート状に形成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気絶縁性樹脂組成物。
電気絶縁用途で使用する請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気絶縁性樹脂組成物。