JP5695927B2 - 電気絶縁性樹脂シート - Google Patents
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Description
また、斯かる電気絶縁性樹脂シートは、引裂き力に対して必ずしも十分な耐性を有するものではないという問題、即ち、樹脂シートに必要とされる力学的特性としての耐引裂き性が必ずしも優れるものではないという問題がある。
前記電気絶縁性樹脂層が、分子中に複数のスルホニル基を有するポリスルホン樹脂と、該ポリスルホン樹脂以外の熱可塑性樹脂とを含み、該ポリスルホン樹脂以外の熱可塑性樹脂としてポリアミド樹脂及び熱可塑性エラストマー樹脂を含んでいることを特徴とする。
また、前記シート材が、湿式抄紙法により作製された紙であることが好ましい。また、前記シート材が、全芳香族ポリアミド繊維を含む全芳香族ポリアミド紙であることが好ましい。
前記電気絶縁性樹脂シートは、電気絶縁性樹脂シートの耐引裂き性及び耐熱性がより優れたものになるという点で、少なくとも1種のシート材をさらに備え、該シート材が前記電気絶縁性樹脂層の少なくとも片面側に配されていることが好ましい。
また、前記電気絶縁性樹脂シートは、前記電気絶縁性樹脂層が、分子中に複数のスルホニル基を有するポリスルホン樹脂と、該ポリスルホン樹脂以外の熱可塑性樹脂とを含んでいる。
強度残率(%)={(放置後の引張強度)/(放置前の引張強度)}×100
なお、該強度残率は、具体的には、実施例に記載された方法によって求められる。また、強度残率は、通常、100%未満である。
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−)をさらに有する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有する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有する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の含有割合が50重量%以上であることにより、電気絶縁性樹脂層の耐熱性がより優れたものになるという利点がある。また、前記ポリスルホン樹脂の含有割合が90重量%以下であることにより、電気絶縁性樹脂層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。
ポリアミド樹脂には、結晶性成分が存在し、該結晶性成分に起因する脆弱性があるとも考えられる。そして、樹脂シートが引裂力などの外力を受けると、斯かる脆弱性を有するポリアミド樹脂から樹脂シートの破壊が始まるとも推測される。これに対して、前記電気絶縁性樹脂層は、斯かる脆弱性を抑制すべく、前記ポリスルホン樹脂と前記ポリアミド樹脂とに加え、さらに前記熱可塑性エラストマー樹脂を含んでいることが好ましい。即ち、前記電気絶縁性樹脂層は、前記ポリスルホン樹脂に加えて、さらに前記ポリアミド樹脂と前記熱可塑性エラストマー樹脂とを含んでいることにより、ポリアミド樹脂が有し得る脆弱性を熱可塑性エラストマー樹脂によって抑制でき、優れた耐熱性と優れた電気絶縁性とを有しつつ、耐引裂き性がより優れたものになるという利点がある。
前記ポリスルホン樹脂以外の熱可塑性樹脂の含有割合が1重量%以上であることにより、電気絶縁性樹脂層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45重量%以下であることにより、電気絶縁性樹脂層の耐引裂き性及び耐熱性がより優れたものになり得るという利点がある。
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、電気絶縁性樹脂層が耐熱性に優れ、しかも、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、前記半芳香族ポリアミド樹脂が好ましい。
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。
H2N−R1−NH2 ・・・(2)
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。
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。
HOOC−R2−COOH ・・・(3)
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の含有割合が1重量%以上であることにより、電気絶縁性樹脂層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30重量%以下であることにより、電気絶縁性樹脂層の耐引裂き性及び耐熱性がより優れたものになり得るという利点がある。
また、前記熱可塑性エラストマー樹脂としては、分子中に極性官能基を有する熱可塑性エラストマー樹脂などが挙げられる。分子中に極性官能基を有する熱可塑性エラストマー樹脂は、極性官能基を有するため、極性を有するポリアミド樹脂との親和性に優れている。従って、極性官能基を有する熱可塑性エラストマー樹脂とポリアミド樹脂とを含む電気絶縁性樹脂層においては、これら樹脂間の結合性がより強固となる。そして、熱可塑性エラストマー樹脂のゴム状弾性の特性がポリアミド樹脂の脆弱性の発現をより確実に抑制することにより、耐引裂き性がより優れたものになる。
前記窒素含有官能基としては、−NRR’、>C=N−、−CN、−NCO、−OCN、−SCN、−NO、−NO2等が挙げられる。
前記活性水素及び窒素を含有する官能基としては、−NH2、−NHR、−CONH2、−CONHR、−CONH−、>C=NH等が挙げられる。
前記カルボニル基若しくはチオカルボニル基含有官能基としては、>C=O、>C=S、−CH=O、−CH=S、−COOR、−CSOR等が挙げられる。
なお、上記官能基におけるR、R’は、水素原子、アルキル基、アリール基等を示す。
前記熱可塑性エラストマー樹脂の含有割合が0.1重量%以上であることにより、電気絶縁性樹脂層の耐引裂き性がより優れたものになり得るという利点がある。また、前記熱可塑性エラストマー樹脂の含有割合が5重量%以下であることにより、電気絶縁性樹脂層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。
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、前記ポリスルホン樹脂と前記ポリスルホン樹脂以外の熱可塑性樹脂とを含む樹脂混合物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。
図1に示すように、斯かる電気絶縁性樹脂シート1は、シート状の電気絶縁性樹脂層2を介して、複数のシート材3が貼り合わされている。
前記シート材3としては、電気絶縁性樹脂層の耐熱性がより優れたものになり得るという点で、湿式抄紙法により作製された紙が好ましい。
前記全芳香族ポリアミド紙は、力学的特性に優れ、電気絶縁性樹脂シートの製造工程におけるハンドリングが良好であるという点で、坪量が5g/m2以上であることが好ましい。坪量が5g/m2以上であることにより、力学的強度の不足が抑制され電気絶縁性樹脂シートの製造中に破断しにくいという利点がある。
なお、前記全芳香族ポリアミド紙には、本発明の効果を損なわない範囲において他の成分を加えることができ、該他の成分としては、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリエステル繊維、アリレート繊維、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、又は、ガラス繊維、ロックウール、アスベスト、ボロン繊維、アルミナ繊維などの無機繊維が挙げられる。
前記全芳香族ポリアミド紙としては、例えば、デュポン社より商品名「ノーメックス」で市販されているもの等を用いることができる。
前記コロナ処理は、電気絶縁性樹脂層2と接するシート材3の一方の面に放電処理を行い、極性を持つカルボキシル基や水酸基を生成させ荒面化する処理である。前記コロナ処理としては、従来公知の一般的な方法を採用することができる。
また、例えば2枚のシート材を備えた電気絶縁性樹脂シートは、具体的には、2枚のシート材で電気絶縁性樹脂層を挟み込んだ状態のものを押圧することなどにより製造することができる。
また、一般の電気絶縁性樹脂シート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。
まず、下記の原料を用意した。
・ポリスルホン樹脂:ポリエーテルポリフェニルスルホン樹脂(PES)樹脂
(分子中にスルホニル基、エーテル結合、及び芳香族炭化水素を複数有する)
(ソルベイ社製 商品名「レーデルA−300A」)を用いた。
・5重量%濃度の無水マレイン酸変性ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーと、
95重量%濃度のポリアミド(PA)樹脂との混合物
(クラレ社製 商品名「ジェネスタN1001A」)
(無水マレイン酸変性ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー;
エチレン−プロピレン無水マレイン酸変性共重合体(EPMA))
(PA樹脂;分子中にテレフタル酸単位及びノナンジアミン単位を有するPA9T)
次に、PES樹脂、PA樹脂、及びEPMAがPES/PA/EPMA=90/9.5/0.5の重量比になるように、90重量部のPES樹脂、及び、10重量部の「ジェネスタN1001A」を、2軸混練機(テクノベル社製)によって310℃で混合し、樹脂混合物を調製した。
続いて、樹脂混合物を押出成形により310℃で100μm厚のシート状に成形して電気絶縁性樹脂層を形成し、シート状の電気絶縁性樹脂層のみを含む電気絶縁性樹脂シートを製造した。
PES/PA/EPMA=80/19/1の重量比となるように、80重量部のPES樹脂、及び、20重量部の「ジェネスタN1001A」を用いて樹脂混合物を調製し、該樹脂混合物によって電気絶縁性樹脂層を形成した点以外は、実施例1と同様にして電気絶縁性樹脂シートを製造した。
PES/PA/EPMA=70/28.5/1.5の重量比となるように、70重量部のPES樹脂、及び、30重量部の「ジェネスタN1001A」を用いて樹脂混合物を調製し、該樹脂混合物によって電気絶縁性樹脂層を形成した点以外は、実施例1と同様にして電気絶縁性樹脂シートを製造した。
さらに下記の原料を用意した。
・20重量%濃度の無水マレイン酸変性ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーと、
80重量%濃度のポリアミド(PA)樹脂との混合物
(クラレ社製 商品名「ジェネスタN1006A」)
(無水マレイン酸変性ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー;
エチレン−プロピレン無水マレイン酸変性共重合体(EPMA))
(PA樹脂;分子中にテレフタル酸単位及びノナンジアミン単位を有するPA9T)
そして、PES/PA/EPMA=80/17.9/2.1の重量比となるように、80重量部のPES樹脂、13重量部の「ジェネスタN1001A」、及び、7重量部の「ジェネスタN1006A」を用いて樹脂混合物を調製し、該樹脂混合物によって電気絶縁性樹脂層を形成した点以外は、実施例1と同様にして電気絶縁性樹脂シートを製造した。
PES/PA/EPMA=80/17/3の重量比となるように、80重量部のPES樹脂、7重量部の「ジェネスタN1001A」、及び、13重量部の「ジェネスタN1006A」を用いて樹脂混合物を調製し、該樹脂混合物によって電気絶縁性樹脂層を形成した点以外は、実施例1と同様にして電気絶縁性樹脂シートを製造した。
PES/PA/EPMA=80/16/4の重量比となるように、80重量部のPES樹脂、及び、20重量部の「ジェネスタN1006A」を用いて樹脂混合物を調製し、該樹脂混合物によって電気絶縁性樹脂層を形成した点以外は、実施例1と同様にして電気絶縁性樹脂シートを製造した。
PES/PA/EPMA=80/19/1の重量比となるように、80重量部のPES樹脂、及び、20重量部の「ジェネスタN1001A」を用いて樹脂混合物を調製し、該樹脂混合物によって電気絶縁性樹脂層を形成した点以外は、実施例1と同様にして電気絶縁性樹脂層を作製した。
一方、2枚の全芳香族ポリアミド紙(デュポン社製 商品名「ノーメックスT410」厚さ50μm)をシート材として用意した。さらに、それぞれのシート材の電気絶縁性樹脂層と接する側の面には、コロナ処理を施した。コロナ処理は、機器としてPILLAR TECHNOLOGIES社製「500シリーズ」を用いて、大気圧下で、出力500W、処理速度4m/分、試料幅0.4mの条件により行った。
そして、作製した電気絶縁性樹脂層の両面側に2枚の全芳香族ポリアミド紙を配置した状態のものを2枚の金属板で挟み、350℃に加熱した熱プレス機を用いて、圧力200N/cm2で60秒間プレスし、電気絶縁性樹脂層の両面側に2枚のシート材を備えた約200μm厚の電気絶縁性樹脂シートを製造した。
PES/PA/EPMA=80/16/4の重量比となるように、80重量部のPES樹脂、及び、20重量部の「ジェネスタN1006A」を用いて樹脂混合物を調製し、該樹脂混合物によって電気絶縁性樹脂層を形成した点以外は、実施例1と同様にして電気絶縁性樹脂層を作製した。
そして、さらに2枚の全芳香族ポリアミド紙を用いて、上記と同様にして電気絶縁性樹脂層の両面側に2枚のシート材を備えた約200μm厚の電気絶縁性樹脂シートを製造した。
さらに、下記のポリアミド樹脂を用意した。
ポリアミド樹脂:ポリアミド(PA)樹脂
(クラレ社製 商品名「ジェネスタN1000A」)
(分子中にテレフタル酸単位とノナンジアミン単位とを複数有するPA9T)
続いて、PES/PA=80/20の重量比となるように、80重量部のPES樹脂、及び、20重量部の「ジェネスタN1000A」を用いて樹脂混合物を調製し、該樹脂混合物によって電気絶縁性樹脂層を形成した点以外は、実施例1と同様にして電気絶縁性樹脂層を作製した。
そして、2枚の全芳香族ポリアミド紙を用いて、上記と同様にして電気絶縁性樹脂層の両面側に2枚のシート材を備えた約200μm厚の電気絶縁性樹脂シートを製造した。
PES樹脂のみで電気絶縁性樹脂層を形成した点以外は、実施例1と同様にして、シート状の電気絶縁性樹脂層のみを含む電気絶縁性樹脂シートを製造した。
PES/PA=80/20の重量比となるように、80重量部のPES樹脂、及び、20重量部の「ジェネスタN1000A」を用いて樹脂混合物を調製し、該樹脂混合物によって電気絶縁性樹脂層を形成した点以外は、実施例1と同様にして、シート状の電気絶縁性樹脂層のみを含む電気絶縁性樹脂シートを製造した。
PES/PA=50/50の重量比となるように、50重量部のPES樹脂、及び、50重量部の「ジェネスタN1000A」を用いて樹脂混合物を調製し、該樹脂混合物によって電気絶縁性樹脂層を形成した点以外は、実施例1と同様にして、シート状の電気絶縁性樹脂層のみを含む電気絶縁性樹脂シートを製造した。
PES/PA/EPMA=70/24/6の重量比となるように、70重量部のPES樹脂、及び、30重量部の「ジェネスタN1006A」を用いて樹脂混合物を調製し、該樹脂混合物によって電気絶縁性樹脂層を形成した点以外は、実施例1と同様にして、シート状の電気絶縁性樹脂層のみを含む電気絶縁性樹脂シートを製造した。
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」)を電気絶縁性樹脂シートとした。
ポリフェニレンスルフィド(PPS)フィルム(東レ社製 商品名「トレリナ100μm」)を電気絶縁性樹脂シートとした。
製造した電気絶縁性樹脂シートにおける電気絶縁性樹脂層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。また、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、JIS C2151における「引張特性」に準じ、23℃において、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
JIS C2151における「端裂抵抗(B法)」に準じて、23℃において、電気絶縁性樹脂シートを縦(MD)方向及び横(TD)方向に沿って裂くときの端裂抵抗値をそれぞれ測定した。
JIS C2134に準じて、23℃において、CTI(Comparative Tracking Index)値を測定した。
JIS C2151に準じて、23℃において、電気絶縁性樹脂シートの押出方向(MD方向)及びその直交方向(TD方向)について引張伸びをそれぞれ測定した。
Claims (16)
- 端裂抵抗値が220N/20mm以上であり且つ240℃で250時間を経た後の引張強度の強度残率が55%以上であるシート状の電気絶縁性樹脂層を備え、
前記電気絶縁性樹脂層が、分子中に複数のスルホニル基を有するポリスルホン樹脂と、該ポリスルホン樹脂以外の熱可塑性樹脂とを含み、該ポリスルホン樹脂以外の熱可塑性樹脂としてポリアミド樹脂及び熱可塑性エラストマー樹脂を含んでいる、電気絶縁性樹脂シート。 - 前記電気絶縁性樹脂層が、前記ポリスルホン樹脂と、1〜30重量%の前記ポリアミド樹脂と、0.1〜5重量%の前記熱可塑性エラストマー樹脂とを含んでいる請求項1記載の電気絶縁性樹脂シート。
- 前記ポリアミド樹脂が、分子中に芳香族炭化水素を有するポリアミド樹脂である請求項1又は2に記載の電気絶縁性樹脂シート。
- 前記熱可塑性エラストマー樹脂が、無水マレイン酸変性ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーである請求項1〜3のいずれか1項に記載の電気絶縁性樹脂シート。
- 前記ポリスルホン樹脂が、分子中に複数のエーテル結合をさらに有するポリエーテルスルホン樹脂である請求項1〜4のいずれか1項に記載の電気絶縁性樹脂シート。
- 前記ポリスルホン樹脂が、分子中に複数の芳香族炭化水素をさらに有するポリフェニルスルホン樹脂である請求項1〜5のいずれか1項に記載の電気絶縁性樹脂シート。
- 少なくとも1種のシート材をさらに備えており、該シート材が前記電気絶縁性樹脂層の少なくとも片面側に配されている請求項1〜6のいずれか1項に記載の電気絶縁性樹脂シート。
- 前記シート材が全芳香族ポリアミドを含んでいる請求項7記載の電気絶縁性樹脂シート。
- 前記シート材が、湿式抄紙法により作製された紙である請求項7又は8に記載の電気絶縁性樹脂シート。
- 前記シート材が、全芳香族ポリアミド繊維を含む全芳香族ポリアミド紙である請求項7〜9のいずれか1項に記載の電気絶縁性樹脂シート。
- 前記シート材が不織布である請求項7又は8記載の電気絶縁性樹脂シート。
- 前記シート材の少なくとも電気絶縁性樹脂層側には、コロナ処理が施されている請求項7〜11のいずれか1項に記載の電気絶縁性樹脂シート。
- 前記電気絶縁性樹脂層及び前記シート材の各凝集破壊力より、前記電気絶縁性樹脂層と前記シート材との間の層間接着力が大きいことによって、前記電気絶縁性樹脂層と前記シート材との間で層間剥離しないように構成されている請求項7〜12のいずれか1項に記載の電気絶縁性樹脂シート。
- 耐トラッキング試験のCTI値が130V以上である請求項1〜13のいずれか1項に記載の電気絶縁性樹脂シート。
- 電気絶縁用途で使用される請求項1〜14のいずれか1項に記載の電気絶縁性樹脂シート。
- モーターコイル用絶縁シートの用途で使用される請求項1〜15のいずれか1項に記載の電気絶縁性樹脂シート。
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