JP6282224B2 - 複合絶縁フィルム - Google Patents

Description

本発明は、電気絶縁用途における使用のための複合絶縁フィルムを開示する。該複合絶縁フィルムは、ベースポリマー層に施された部分的に硬化されたポリ（アミド）イミドの層を含む。

背景
ポリ（アミド）イミド系の樹脂状塗料組成物は、可とう性で耐久性のフィルムを形成し、かつワイヤエナメル、ワニス、ラミネート用接着剤、塗料等として特に有用である。そのようなポリ（アミド）イミド系塗料組成物は特に、２２０℃程度のそれらの長期高温耐久性が注目され、この長期高温耐久性は、それらの他の品質に加えて、それらをマグネットワイヤエナメル用のような電気絶縁用途において特に有用にする。これは、そのように高い連続耐熱性を有しない通常のポリエステル系塗料組成物及びポリエステルイミド系塗料組成物と比べた場合である。

ポリ（アミド）イミドは一般的に、相対的に費用のかかる有機溶剤を用いて製造され、アミドイミドコーティングの経済的な使用は、妨げられていた。ゆえに、オーバーコートとしてそのようなポリ（アミド）イミド組成物を、より費用のかからないポリエステルベースコート又はポリエステルイミドベースコート上に使用することは普通であった。

ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）フィルムは、それらの機械的性質及び電気的性質、及び相対的に低い製造コストを考慮して電気絶縁フィルムとして広く使用される。しかしながら、ＰＥＴフィルムは、低い耐熱性を有し、ゆえにＢ種絶縁又はそれより低く分類される。ポリアラミドフィルム、例えばDu Pontから商標NOMEXで商業的に入手可能なものは、ＰＥＴフィルムと比較して優れた耐熱性を示すが、しかし絶縁破壊の問題が報告されている。

ポリ（アミド）イミドフィルムは、それらを電気絶縁材料として適するものにする、機械的性質、熱的性質、耐摩耗性及び耐薬品性を示す。ポリ（アミド）イミドフィルムが、ポリアラミドフィルム及びポリエステルフィルムと比べて、多数の優れた物理的性質を示す一方で、コスト及び自立形フィルム特性の問題点は、電気絶縁用途のためのポリ（アミド）イミドフィルムの商業化を妨げてきた。

ゆえに当工業界において必要とされることは、機械的性質、熱的性質、耐摩耗性及び耐薬品性の適した組合せを示す、費用対効果が大きい電気絶縁材料である。

要約
本要約部は、該複合絶縁フィルム及び製造及び使用の方法の基本的な理解を読者に提供するために、本開示の要約を提供することを目的としている。この要約部は、該複合フィルム及び製造及び使用の方法の本開示の外延的な概観を構成することを目的とするものではなく、かつ該複合フィルム又は方法の鍵／重要な要素を特定するものでも、本開示の範囲の輪郭を描くものでもない。本要約部の唯一の目的は、以下に提示されるより詳細な説明への導入として単純化された形で、本明細書に開示される幾つかの概念を提示することである。

ベースポリマーフィルム層；及び部分的に硬化されたポリ（アミド）イミドフィルム層を含んでなる可とう性で自立する(self-supporting)複合フィルムが提供される。

また、ベースポリマーフィルム層を用意し、ポリ（アミド）イミドフィルム層を前記ベースポリマーフィルム層上にキャストし、かつ前記ポリ（アミド）イミドフィルム層を部分的に硬化させることを含んでなる、可とう性で自立する複合フィルムを製造する方法が提供される。

付加的に、ベースポリマーフィルム層と、前記ベースフィルム層上の部分的に硬化されたポリ（アミド）イミドフィルム層とを含んでなる可とう性で自立する複合フィルムを用意し、かつ前記複合フィルムを電動機スロット又は変圧器中へ挿入することを含んでなる、電動機又は変圧器に絶縁を提供する方法が提供される。

更に、絶縁すべきコンポーネント、及びベースポリマーフィルム層と、前記コンポーネントに隣接しており、前記ベースフィルム層上の部分的に硬化されたポリ（アミド）イミドフィルム層とを含んでなる可とう性で自立する複合フィルムを含んでなる、電動機又は変圧器が提供される。

更に、中にスロットを有する電動機コンポーネントを用意し、かつベースポリマーフィルム層と、前記ベースフィルム層上の部分的に硬化されたポリ（アミド）イミドフィルム層とを含んでなる可とう性で自立する複合フィルムを前記スロット中へ挿入することを含んでなる、電動機に絶縁を提供する方法が提供される。

未硬化の高分子量ポリ（アミド）イミドキャストフィルムの熱機械分析（ＴＭＡ）を示すグラフ。 完全に硬化された高分子量ポリ（アミド）イミドキャストフィルムの熱機械分析（ＴＭＡ）を示すグラフ。 未硬化の高分子量ポリ（アミド）イミドフィルムについての温度変調示差走査熱量測定分析（ｍＤＳＣ）を示すグラフ。 高分子量ポリ（アミド）イミドフィルムの第一加熱サイクルについてのリバーシング及びノンリバーシングヒートフロー成分を示す、示差走査熱量測定分析（ｍＤＳＣ）を示すグラフ。 硬化された高分子量ポリ（アミド）イミドフィルムの第二加熱サイクルが示すリバーシングヒートフロー成分を示す、示差走査熱量測定分析（ｍＤＳＣ）を示すグラフ。 未硬化の低分子量ポリ（アミド）イミドキャストフィルムの熱機械分析（ＴＭＡ）を示すグラフを示すグラフ。 完全に硬化された低分子量ポリ（アミド）イミドキャストフィルムの熱機械分析（ＴＭＡ）を示すグラフ。 低分子量ポリ（アミド）イミドフィルムの第一加熱サイクルについてのリバーシング及びノンリバーシングヒートフロー成分を示す、温度変調示差走査熱量測定分析（ｍＤＳＣ）を示すグラフ。 硬化された低分子量ポリ（アミド）イミドフィルムの第二加熱サイクルが示すリバーシングヒートフロー成分を示す、示差走査熱量測定分析（ｍＤＳＣ）を示すグラフ。

詳細な説明
可とう性で自立する複合絶縁フィルムが開示される。該複合絶縁フィルムは、ベースポリマーフィルム層と、該ベースポリマーフィルム層の表面と隣接接触しており、部分的に硬化されたポリ（アミド）イミドフィルム層とを含む。該複合絶縁フィルムのある例示的な実施態様によれば、部分的に硬化された該ポリ（アミド）イミドフィルム層は、該ベースポリマーフィルム層の表面上へキャストされる。

これらに限定するものではなく、かつ単に例証として、該複合絶縁フィルムのベースポリマーフィルム層は、ポリアミドフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、例えばポリエステルテレフタラート（ＰＥＴ）又はポリエステルナフタラート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリスルホンフィルム又はポリエーテルイミドフィルムから選択されてよい。ある例示的な実施態様によれば、該複合絶縁フィルムのベースポリマーフィルム層は、ポリエステルフィルムを含んでなる。この実施態様によれば、該複合絶縁フィルムは、ベースポリエステルフィルム層の少なくとも一部分上へ施されるか又はさもなければ堆積されたポリ（アミド）イミドフィルム層を有する、ポリエステルのベースポリマーフィルム層を含んでなる。

ポリエステルのベースポリマーフィルム層を含んでなり、かつ該層の上に施されたポリ（アミド）イミドフィルム層を有する該複合絶縁フィルムは、約２ミル（５０．８μｍ）〜約２０ミル（５０８μｍ）の厚さを有してよい。ある例示的な実施態様によれば、該複合絶縁フィルムは、約２．５ミル（６３．５μｍ）〜約１６ミル（４０６．４μｍ）の全厚を有してよい。該複合絶縁フィルムの部分的に硬化されたポリ（アミド）イミド層は、約０．１ミル（２．５４μｍ）〜約５ミル（１２７μｍ）の厚さを有してよい。ある例示的な実施態様によれば、該複合絶縁フィルムのポリ（アミド）イミド層は、約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約２ミル（５０．８μｍ）の厚さを有してよい。該ポリ（アミド）イミド層は、該ポリエステル層の背中合わせになる(opposite facing)表面の一方又は双方に施されてよい。該複合フィルムの薄い性質は、可とう性、電動機スロット中へ挿入されるのに十分な構造的一体性を示し、かつ約２２０℃までの温度指数(thermal index)を示す。

可とう性で自立する該複合絶縁フィルムは、ベースポリマーフィルム層を用意し、かつポリ（アミド）イミド層を該ベースポリマーフィルム層の表面上へ施すことを含む方法により製造されてよい。該複合フィルムは、最初に該ベースポリマーフィルム層を用意し、かつポリ（アミド）イミドフィルム層を該ベースポリマーフィルム層の表面上へキャストすることにより製造されてよい。ある例示的な実施態様によれば、該ポリ（アミド）イミドフィルム層は、該ベースポリマー層の一方の主面上へキャストされる。しかしながら、他の例示的な実施態様によれば、該ポリ（アミド）イミド層は、該ベースポリマー層の背中合わせになる主面の双方上へキャストされてよい。１又は複数の該ポリ（アミド）イミド層は次いで部分的に硬化される。これは、該フィルムを電動機中のスロットへ挿入するのに適するものにする構造的一体性を有する可とう性で自立する複合フィルムを提供する。

該複合絶縁フィルムを製造する方法は、ポリアミドフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリスルホンフィルム又はポリエーテルイミドフィルムから選択されるベースポリマーフィルム層を用意することを含む。該方法は、約２ミル（５０．８μｍ）〜約１４ミル（３５５．６μｍ）の厚さを有するポリエステルフィルムのベースポリマーフィルム層を選択又は製造することを含む。ポリ（アミド）イミドフィルム層は、該ベースポリエステルフィルム層の表面に施される。一例として、該ポリ（アミド）イミドフィルム層は、該ベースポリエステルフィルム層の表面上へキャストされる。該ポリ（アミド）イミドは、約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約２ミル（５０．８μｍ）の厚さに達するように、該ベースポリエステル層上にキャストされてよい。該ポリ（アミド）イミド層は、該ベースポリエステル層の背中合わせになる表面の一方又は双方上へキャストされてよい。

該ポリ（アミド）イミドフィルム層が、該ベースポリエステル層の表面上へキャストされると、次いで、該ポリ（アミド）イミド層が部分的に硬化されて、可とう性で自立している複合絶縁フィルムが得られる。該ポリ（アミド）イミドフィルム層は、該層を約１００℃〜約２６０℃の温度で約２０秒〜約６０分間加熱することにより、部分的に硬化されてよい。選択的に、該ポリ（アミド）イミドフィルム層は、該層を約１５０℃〜約１８０℃の温度で約１分〜約１０分間加熱することにより、部分的に硬化されてよい。

該複合絶縁フィルムを製造するのに使用されてよい基本樹脂としての該ポリ（アミド）イミドへの制限はない。例えば、極性溶剤中でのトリカルボン酸無水物及びジイソシアナートの直接反応により得られるか、又は極性溶剤中でトリカルボン酸無水物をジアミンと反応させてイミド結合を導入し、次いでジイソシアナートでのアミド化を通常の方法で実施することにより得られる、ポリアミドイミドを使用することができる。更に例示的な方法は、極性溶剤中でのトリカルボン酸無水物酸塩化物とジアミンとの該反応である。

該フィルム形成層のためのこの基本樹脂を製造するのに使用することができる該トリカルボン酸無水物として、トリメリト酸無水物が一般的に使用される。多様な無水カルボン酸が、ポリ（アミド）イミドを製造するのに使用される。これらは、次のものを含むが、しかしこれらに限定するものではない：トリメリト酸無水物（ＴＭＡ）；２，６，７−ナフタレントリカルボン酸無水物；３，３′，４−ジフェニルトリカルボン酸無水物；３，３′，４−ベンゾフェノントリカルボン酸無水物；１，３，４−シクロペンタンテトラカルボン酸無水物；２，２′，３−ジフェニルトリカルボン酸無水物；ジフェニルスルホン３，３′，４−トリカルボン酸無水物；ジフェニルイソプロピリデン３，３′，４−トリカルボン酸無水物；３，４，１０−ペリレントリカルボン酸無水物；３，４−ジカルボキシフェニル３−カルボキシフェニルエーテル無水物；エチレントリカルボン酸無水物；１，２，５−ナフタレントリカルボン酸無水物。

該トリカルボン酸無水物の該量の一部は、反応される際にテトラカルボン酸無水物により置き換えられてよい。この場合に該テトラカルボン酸無水物として、例えば、ピロメリト酸二無水物、３，３′，４，４′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物等を使用することができる。更に、該トリカルボン酸無水物の量の一部は、他の酸又は酸無水物、例えば、トリメリト酸、イソフタル酸、アジピン酸、マレイン酸又はテレフタル酸により置き換えられてよい。

該トリカルボン酸無水物と反応することができる該ジイソシアナートの例は、これらに限定するものではないが、芳香族ジイソシアナート、例えば４，４−ジフェニルメタンジイソシアナート及びトリレンジイソシアナートを含み、かつ該ジアミンの例は、芳香族ジアミン、例えばｍ−フェニレンジアミン、４，４′−ジアミノジフェニル エーテル、１，２−エチレンジアミン、４，４′−ジアミノジフェニルメタン、４，４′−ジアミノジフェニルスルホン及び４，４′−ジアミノベンゾフェノンを含む。

ある実施態様によれば、該ポリ（アミド）イミド樹脂は、１種以上の他の相溶性樹脂との組合せで、該複合絶縁フィルムを製造するのに使用されてよい。例えば、これに限定するものではないが、該ポリ（アミド）イミド樹脂は、次の相溶性樹脂のうちの１種以上との組合せで、該複合絶縁フィルムを製造するのに使用されてよい：ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリエーテルケトン、フェノキシ樹脂及びそれらの組合せ。

追加的な相溶性樹脂は、該複合絶縁フィルムの多様な異なる性能特性を改善するのに、該ポリ（アミド）イミド樹脂との組合せで使用されてよい。例えば、１種以上の追加的な該樹脂は、該ポリ（アミド）イミド樹脂との組合せで、生じた複合絶縁フィルムの接着、熱耐久性及び／又は可とう性を改善するのに使用されてよい。ある例示的な実施態様によれば、該ポリ（アミド）イミドフィルムは、ポリエーテルスルホンとの組合せで、アルミニウムへの生じた複合絶縁フィルムの接着を改善するのに使用されてよい。例えば、これに限定するものではないが、該ポリエーテルスルホンは、該ポリ（アミド）イミドと約１質量％〜約９９質量％の量でブレンドしてよい。

本開示は、電動機又は変圧器に絶縁を提供する方法も含む。電動機又は変圧器に絶縁を提供する方法は、ベースポリマーフィルム層と、該ベースフィルム層上の部分的に硬化されたポリ（アミド）イミドフィルム層とを含んでなる可とう性で自立する複合フィルムを用意し、かつ該複合フィルムを電動機スロット又は変圧器中へ挿入することを含む。

次のアミンは、これらに限定するものではないが、単独で又は混合物でのいずれかで有用でありうる：ｐ−キシレンジアミン、ビス（４−アミノ−シクロヘキシル）メタン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、３−メチル−ヘプタメチレンジアミン、４，４′−ジメチルヘプタメチレンジアミン、２，１１−ジアミノ−ドデカン、１，２−ビス−（３−アミノ−プロポキシ）エタン、２，２−ジメチルプロピレンジアミン、３−メトキシ−ヘキサメチレンジアミン、２，５−ジメチルヘキサメチレンジアミン、２，５−ジメチルヘプタメチレンジアミン、５−メチルノナメチレンジアミン、１，４−ジアミノ−シクロヘキサン、１，１２−ジアミノ−オクタデカン、２，５−ジアミノ−１，３，４−オキサジアゾール、Ｈ₂Ｎ（ＣＨ₂）₃Ｏ（ＣＨ₂）₂Ｏ（ＣＨ₂）₃ＮＨ₂、Ｈ₂Ｎ（ＣＨ₂）Ｓ（ＣＨ₂）₃ＮＨ₂、Ｈ₂Ｎ（ＣＨ₂）₃Ｎ（ＣＨ₃）（ＣＨ₂）₃ＮＨ₂、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、４，４′−ジアミノ−ジフェニルプロパン、４，４′−ジアミノ−ジフェニルメタンベンジジン、４，４′−ジアミノ−ジフェニルスルフィド、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、４，４′−ジアミノ−ジフェニルエーテル、２，６−ジアミノ−ピリジン、ビス（４−アミノ−フェニル）ジエチルシラン、ビス（４−アミノ−フェニル）ジフェニルシラン、［ビス（４−アミノ−フェニル）ホスフィンオキシド、４，４′−ジアミノベンゾフェノン、ビス（４−アミノ−フェニル）−Ｎ−メチルアミン、ビス（４−アミノブチル）テトラメチルジシロキサン、１，５−ジアミノナフタレン、３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノ−ビフェニル、３，３′−ジメトキシベンジジン、２，４−ビス（β−アミノ−ｔ−ブチル）トルエントルエンジアミン、ビス（ｐ−β−アミノ−ｔ−ブチル−フェニル）エーテル、ｐ−ビス（２−メチル−４−アミノ−ペンチル）ベンゼン、ｐ−ビス（１１，１−ジメチル−５−アミノ−ペンチル）ベンゼン、ｍ−キシリレンジアミン及びポリメチレンポリアニリン。

ブロックされた又はブロックされていない、任意のポリイソシアナート、すなわち、２個以上のイソシアナート基を有する任意のイソシアナートを、ポリアミドイミドを製造するのに使用することができる。単独で又は混合物で有用であるポリイソシアナートは、次のものを含む：テトラメチレンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート、１，４−フェニレンジイソシアナート、１，３−フェニレンジイソシアナート、１，４−シクロヘキシレンジイソシアナート、２，４−トリレンジイソシアナート、２，５−トリレンジイソシアナート、２，６−トリレンジイソシアナート、３，５−トリレンジイソシアナート、４−クロロ−１，３−フェニレンジイソシアナート、１−メトキシ−２，４−フェニレンジイソシアナート、１−メチル−３，５−ジエチル−２，６−フェニレンジイソシアナート、１，３，５−トリエチル−２，４−フェニレンジイソシアナート、１−メチル−３，５−ジエチル−２，４−フェニレンジイソシアナート、１−メチル−３，５−ジエチル−６−クロロ−２，４−フェニレンジイソシアナート、６−メチル−２，４−ジエチル−５−ニトロ−１，３−フェニレンジイソシアナート、ｐ−キシリレンジイソシアナート、ｍ−キシリレンジイソシアナート、４，６−ジメチル−１，３−キシリレンジイソシアナート、１，３−ジメチル−４，６−ビス−（β−イソシアナトエチル）−ベンゼン、３−（α−イソシアナトエチル）−フェニルイソシアナート、１−メチル−２，４−シクロヘキシレンジイソシアナート、４，４′−ビフェニレンジイソシアナート、３，３′−ジメチル−４，４′−ビフェニレンジイソシアナート、３，３′−ジメトキシ−４，４′−ビフェニレンジイソシアナート、３，３′−ジエトキシ−４，４−ビフェニレンジイソシアナート、１，１−ビス−（４−イソシアナトフェニル）シクロヘキサン、４，４′−ジイソシアナトジフェニルエーテル、４，４′−ジイソシアナト−ジシクロヘキシルメタン、４，４′−ジイソシアナト−ジフェニルメタン、４，４′−ジイソシアナト−３，３′−ジメチルジフェニルメタン、４，４′−ジイソシアナト−３，３′−ジクロロジフェニルメタン、４，４′−ジイソシアナト−ジフェニルジメチルメタン、１，５−ナフチレンジイソシアナート、１，４−ナフチレンジイソシアナート、４，４′，４″−トリイソシアナト−トリフェニルメタン、２，４，４′−トリイソシアナト−ジフェニルエーテル、２，４，６−トリイソシアナト−１−メチル−３，５−ジエチルベンゼン、ｏ−トリジン−４，４′−ジイソシアナート、ｍ−トリジン−４，４′−ジイソシアナート、ベンゾフェノン−４，４′−ジイソシアナート、ビウレットトリイソシアナート及びポリメチレンポリフェニレンイソシアナート。

更に、絶縁すべきコンポーネント；及びベースポリマーフィルム層と、絶縁される該コンポーネントに隣接して配置され、該ベースフィルム層上の部分的に硬化されたポリ（アミド）イミドフィルム層とを含んでなる可とう性で自立する複合フィルムを含んでなる、電動機又は変圧器が開示される。該複合絶縁フィルムは、スロットライナを有する典型的な３相ステータ中で使用されてよい。該ステータは、ハウジング内に配置され、その中心にロータを有している。該ステータ上の金属材料は、そのコアを含んでなる。適した形をしたスロットライナ（例えば、Ｃのような形をした）は該スロット中に挿入される。その銅コイルは、次いで該スロット中に挿入され、その際に該コアとその銅巻線との間の絶縁バリアとして該複合絶縁フィルムライナを用いる。該スロットライナ（Ｃ字形でもある）の反対にあり、当工業界において"ウェッジ"と呼ばれる、材料の第二片が、該銅をスロット中で動き回らないように保持するために挿入される。

該複合電気絶縁フィルムを、二次加工(fabrication)特性について試験した。該材料は、スリットされる能力、ダイカットされる能力、シートにされる能力、さもなければ加工される能力において優れた性能を示した。小部材のドラッグナイフ切断(Drag knife cutting)も、問題ありで実施することができた。該材料のレーザー切断も、問題なく、又はNOMEXをベースとする材料に典型的に付随される炭(char)を伴うことなく、実施された。自動化された方法におけるウェッジの形成も試験され、かつ該複合フィルムは、折り返し(cuffing)及び自動化されたライン中の挿入を伴い、引っかき又は層間剥離なしで極めてよく機能した。該電動機スロット中のワイヤ挿入は、他の公知の材料と比較して最小限の抵抗を示した。

更に、中にスロットを有する電動機コンポーネントを用意することを含む、電動機に絶縁を提供する方法が開示される。ベースポリマーフィルム層と、該ベースフィルム層上の部分的に硬化されたポリ（アミド）イミドフィルム層とを含んでなる可とう性で自立する複合フィルムは、該スロット中へ挿入される。

次の実施例は、該複合絶縁フィルム及び方法を更に詳細に記載し、かつ説明するために示されている。次の実施例は、該複合絶縁フィルム又は製造の方法をいずれのやり方でも限定するものと解釈すべきではない。

例１：高分子量ポリ（アミド）イミドの合成
熱電対、水凝縮器、窒素導入口及び空気駆動ブレード撹拌機を備えた３Ｌフラスコ中に、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）９１６．７ｇを、撹拌しながら添加した（窒素流０．５Ｌ／分）。トリメリト酸無水物（１０７．２ｇ、０．５５８モル）及びジフェニルメタン−４、４′−ジイソシアナート（１５３．５ｇ、０．６１４モル）を、撹拌しながら添加した。該反応混合物を、９３℃に加熱し、その温度で約１時間保持し、次いで１２０℃に加熱し、約１時間保持した。該反応混合物を、次いで１３８〜１５０℃に加熱し、粘度をＧ−Ｈ管により監視した（試料１５ｇをフラスコから取り、粘度測定用にＮＭＰ中２０ｇに希釈した）。該粘度がＺに達した際に、加熱を止め、ＮＭＰ ３００ｇを添加した。１００℃で冷却する際に、ｎ−ブタノール４．４ｇ及びＮＭＰ ９０．７ｇを添加した。該反応生成物の分析により、固形分１５．９％（２００℃で２時間後）及び２５℃での２７５１ｃｐｓの粘度が明らかになった。

例２：中分子量ポリ（アミド）イミドの合成
熱電対、水凝縮器、窒素導入口及び空気駆動ブレード撹拌機を備えた３Ｌフラスコ中に、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）９１６．７ｇを、撹拌しながら添加した（窒素流０．５Ｌ／分）。トリメリト酸無水物（１０７．２ｇ、０．５５８モル）及びジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアナート（１５３．５ｇ、０．６１４モル）を、撹拌しながら添加した。該反応混合物を、９３℃に加熱し、１時間保持し、次いで１２０℃に加熱し、１時間保持した。該反応混合物を、次いで１３８〜１５０℃に加熱し、粘度をＧ−Ｈ管により監視した（試料１５ｇをフラスコから取り、粘度測定用にＮＭＰ中２０ｇに希釈した）。該粘度がＳに達した際に、加熱を止め、ＮＭＰ ３００ｇを添加した。１００℃で冷却する際に、ｎ−ブタノール４．４ｇ及びＮＭＰ ９０．７ｇを添加した。該反応生成物の分析により、固形分１５．４％（２００℃で２時間後）及び２５℃での５０６ｃｐｓの粘度が明らかになった。

例３：低分子量ポリ（アミド）イミドの合成
熱電対、水凝縮器、窒素導入口及び空気駆動ブレード撹拌機を備えた３Ｌフラスコ中に、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）５００．１ｇを、撹拌しながら添加した（窒素流０．５Ｌ／分）。トリメリト酸無水物（１２４．２ｇ、０．６４６モル）及びジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアナート（１６１．６ｇ、０．６４６モル）を、撹拌しながら添加した。該反応混合物を、９３℃に加熱し、１時間保持し、次いで１２０℃に加熱し、１時間保持した。粘度を、Ｇ−Ｈ管により監視した（試料４５ｇをフラスコから取り、粘度測定用にＮＭＰ中６６ｇに希釈した）。該粘度がＺに達した際に、加熱を止め、ＮＭＰ １２５ｇを添加した。１００℃で冷却する際に、メタノール２．３ｇ及びＮＭＰ １６５ｇを添加した。該反応生成物の分析により、固形分２５．４％（２００℃で２時間後）及び２５℃での２４０２ｃｐｓの粘度が明らかになった。

該樹脂溶液を、ガラス支持体上へキャストし、１５０℃で６０分間、部分的に硬化させ、引き続き２６０℃で２０分間、完全硬化させた。硬化された低分子量、中分子量及び高分子量のポリ（アミド）イミドフィルムの特性は、以下に第１Ａ表及び第１Ｂ表に示されている。

硬化されたフィルム特性

第１Ａ表に報告された引張強さ及び引張弾性率の硬化されたフィルム特性は、ASTM D-882-91のA法に従って得られた。

該Elmendorf引裂き強さは、ASTM D-1922-89に従って得られた。

該Graves引裂き強さは、ASTM-D-1004-90に従って得られた。

未硬化のフィルム特性
該ポリ（アミド）イミド樹脂溶液を、ベースＰＥＴポリエステルフィルム（１００ミクロン）のおもて面及び裏面上へ、スロットコーティング法を用いてキャストした。該複合フィルムを、次いで炉中で１７５℃で概ね２分間乾燥させて全ての溶剤を除去し、該ＰＥＴフィルムのおもて面及び裏面の双方上に部分的に硬化されたＰＡＩ層１２．５ミクロンが残った。ポリエステルフィルムの層及び未硬化のポリ（アミド）イミドの介在(including)層を含んでなる複合絶縁フィルムの機械的性質（伸び、引張弾性率、引張強さ）及び引裂き強さは、以下の第２Ａ表及び第２Ｂ表に示されている。

該ポリ（アミド）イミド層は、該ＰＥＴベースから除去することができ、かつ温度変調示差走査熱量測定法により硬化状態について試験した（図３）。ノンリバーサルヒートフロー事象である幅広い発熱が、５０〜２００℃の間に見られる（図４）。これは、硬化事象がこれらの条件下でもしかすると行われていることを示唆する。第二加熱は、完全に硬化されたフィルム特性を示す概ね２７０℃のガラス転移を示す（図５）。

部分的に硬化された該フィルムを、熱機械分析（ＴＭＡ）によっても確認する。部分的に硬化されたポリ（アミド）イミドフィルムのＴＭＡは、１１５〜１２７℃での潜在的なガラス転移を示す（図１）。完全に硬化されたフィルム（２６０℃で３０分間）は、この方法により概ね２５０〜２７０℃でガラス転移を示す（図２）。図６〜９は、ＰＥＴベースポリマー上にキャストした該低Ｍｗ ＰＡＩフィルムの同じ熱分析を示す。

第２Ａ表に報告された引裂き強さ特性は、ASTM D624に従って得られた。

引張強さ及び引張弾性率の引張特性は、ASTM D638に従って得られた。

ＰＥＴフィルムの層及び部分的に硬化されたポリ（アミド）イミドの介在層を含んでなる複合絶縁フィルムの体積抵抗率は、以下の第３表に示されている。

該体積抵抗率値は、ASTM D257に従って得られた。

ポリエステルフィルムの層及び部分的に硬化されたポリ（アミド）イミドの介在層を含んでなる複合絶縁フィルムの絶縁破壊は、以下の第４表に示されている。

該絶縁破壊値は、ASTM D-115に従って得られた。

ポリエステルフィルムの層及び未硬化のポリ（アミド）イミドの介在層を含んでなる複合絶縁フィルムを、耐薬品性試験にかけた。該耐薬品性試験の結果は、以下の第５表に示されている。材料を、以下の各溶剤／溶液に１日間浸した。材料を、次いで物理的変化について観察した。

該複合絶縁フィルム及び製造及び使用の方法が、多様な例示的な実施態様に関連して記載されている一方で、他の類似の実施態様が使用されてよいか、又は前記の実施態様に変更及び付加が、本明細書に開示された同じ機能を果たすために、そこから逸脱することなくなされうることが理解されるべきである。前記の実施態様は、必ずしも択一的ではない、それというのも、多様な実施態様が、所望の特徴を提供するのに組み合わされてよいからである。ゆえに、該複合絶縁フィルム及び方法は、何ら単一の実施態様に限定されるべきものではなく、しかしむしろ添付の請求の範囲の引用に従って広さ及び範囲が解釈されるべきである。

Claims (16)

1. ベースポリマーフィルム層；及び
   トリカルボン酸無水物とジイソシアナートとの反応生成物からなり、かつ部分的に硬化されたポリ（アミド）イミドフィルム層
   を含んでなり、
   前記の部分的に硬化されたポリ（アミド）イミドフィルム層が、完全に硬化されたポリ（アミド）イミドフィルム層のガラス転移温度よりも低いガラス転移温度を有する、可とう性で自立する複合絶縁フィルム。
2. 前記の部分的に硬化されたポリ（アミド）イミドフィルム層が、前記ベースポリマーフィルム層の主面の一方上へキャストされる、請求項１記載の複合絶縁フィルム。
3. 前記の部分的に硬化されたポリ（アミド）イミドフィルム層が、前記ベースポリマーフィルム層の背中合わせになる主面の双方上へキャストされる、請求項１記載の複合絶縁フィルム。
4. 前記ベースポリマーフィルム層が、ポリアミドフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリスルホンフィルム又はポリエーテルイミドフィルムから選択される、請求項２記載の複合絶縁フィルム。
5. 前記ベースポリマーフィルム層が、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタラート及びポリブチレンテレフタラートからなる群から選択されるポリエステルフィルムを含んでなる、請求項４記載の複合絶縁フィルム。
6. 該複合絶縁フィルムの厚さが、２．５ミル（６３．５μｍ）〜１６ミル（４０６．４μｍ）である、請求項５記載の複合絶縁フィルム。
7. 前記の部分的に硬化されたポリ（アミド）イミド層の厚さが０．５ミル（１２．７μｍ）〜２ミル（５０．８μｍ）である、請求項６記載の複合絶縁フィルム。
8. 可とう性で自立する複合絶縁フィルムを製造する方法であって、
   ベースポリマーフィルム層を用意し；
   トリカルボン酸無水物とジイソシアナートとの反応生成物であるポリ（アミド）イミドフィルム層を、前記ベースポリマーフィルム層の背中合わせになる主面の少なくとも一方上へキャストし；かつ
   前記ポリ（アミド）イミドフィルム層を、１５０℃〜１８０℃の温度で１分〜６０分間加熱することにより部分的に硬化させる
   ことを含んでなる、可とう性で自立する複合絶縁フィルムを製造する方法。
9. 前記の部分的に硬化されたポリ（アミド）イミドフィルム層が、前記ベースポリマーフィルム層の背中合わせになる主面の双方上へキャストされる、請求項８記載の方法。
10. 前記ベースポリマーフィルム層を用意することが、ポリアミドフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリスルホンフィルム又はポリエーテルイミドフィルムから選択されるベースポリマーフィルム層を用意することを含んでなる、請求項８記載の方法。
11. 前記ベースポリマーフィルム層を用意することが、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタラート及びポリブチレンテレフタラートからなる群から選択される前記ポリエステルフィルムを用意することを含んでなる、請求項１０記載の方法。
12. 前記ポリエステルフィルムを用意することが、２ミル（５０．８μｍ）〜１４ミル（３５５．６μｍ）の厚さを有するポリエステルフィルムを用意することを含んでなる、請求項１１記載の方法。
13. 前記ポリ（アミド）イミドフィルム層を前記ベースポリマーフィルム層上にキャストすることが、０．５ミル（１２．７μｍ）〜２ミル（５０．８μｍ）の厚さを有するポリ（アミド）イミド層をキャストすることを含んでなる、請求項１２記載の方法。
14. 電動機又は変圧器に絶縁を提供する方法であって、
    請求項１から７までのいずれか１項記載の可とう性で自立する複合絶縁フィルムを用意し；かつ
    前記複合絶縁フィルムを電動機スロット又は変圧器中へ挿入する
    ことを含んでなる、電動機又は変圧器に絶縁を提供する方法。
15. 絶縁すべきコンポーネント；及び
    前記コンポーネントに隣接して配置された、請求項１から７までのいずれか１項記載の可とう性で自立する複合絶縁フィルム
    を含んでなる、電動機又は変圧器。
16. 電動機に絶縁を提供する方法であって、
    中にスロットを有する電動機コンポーネントを用意し；かつ
    請求項１から７までのいずれか１項記載の可とう性で自立する複合絶縁フィルムを前記スロット中へ挿入する
    ことを含んでなる、電動機に絶縁を提供する方法。

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