JP6480135B2 - シート状積層体の三次元成形体及びその製造方法 - Google Patents
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(2)さらに、1又は2以上の屈曲角度が5度以上180度以下の屈曲部を有しており、前記1又は2以上の屈曲部の端縁に沿って前記延伸成形部位を有する、(1)に記載の成形体。
(3)前記延伸成形部位は、フランジ形状、絞り形状及び折り曲げ形状のいずれかの形状を備える、(1)又は(2)に記載の成形体。
(4)前記延伸成形部位の絶縁破壊電圧は、6kV以上12kV以下である、(1)〜(3)のいずれかに記載の成形体。
(5)電気絶縁用である、(1)〜(4)のいずれかに記載の成形体。
(6)コアに巻き付けられたコイルを絶縁するためのコア絶縁部材であって、
DSC測定による結晶化熱量が10J/g以上の絶縁性の熱可塑性樹脂シートの少なくとも一面に、ポリフェニレンサルファイド繊維を含みかつDSC測定による結晶化熱量が10J/g以上の湿式不織布層が接着材を介さずに積層されたシート状積層体を成形してなる三次元成形体からなり、
前記コアのスロットに対して絶縁するスロット絶縁部と前記スロットの延在方向の端面に対して絶縁するスロット端面絶縁部とを備える、コア絶縁部材。
(7)DSC測定による結晶化熱量が10J/g以上の熱可塑性樹脂シートの少なくとも一面に、ポリフェニレンサルファイド繊維を含みかつDSC測定による結晶化熱量が10J/g以上の湿式不織布層が接着材を介さずに積層されたシート状積層体を成形してなる三次元成形体の製造方法であって、
長方形状の前記シート状積層体の長手方向の所定範囲にわたって伸びる凹状の屈曲部を付与可能なスリット状成形凹部を有する凹型と、前記スリット状成形凹部に対向してその内部に挿入される凸状の成形凸部を有する凸型と、を用い、
前記シート状積層体を、前記長手方向の少なくとも一方の端部を所定量前記スリット状成形凹部から突出させつつ前記スリット状成形凹部表面に沿った状態でセットして、前記凹型と前記凸型により前記シート状積層体に前記屈曲部を形成する工程と、
前記シート状積層体の前記スリット状成形凹部から突出する前記端部を外側に折り曲げつつ延伸して前記屈曲部の周縁に沿うフランジ部に形成する工程と、
を備える、製造方法。
(8)前記フランジ部形成工程は、前記スリット状成形凹部の形状におおよそ倣って凹状部に形状付与された前記端部の前記凹状部の開口側から底部側に向かって開口端縁側から前記凹状部の底部に移動する治具で前記端部を前記フランジ部に形成する工程である、(7)に記載の製造方法。
(9)前記フランジ部形成工程は、前記屈曲部形成工程と同時に実施する、(7)又は(8)に記載の製造方法。
(10)前記三次元成形体は、コアに巻き付けられたコイルを絶縁するためのコア絶縁部材であって、
前記屈曲部は、前記コアのスロットに対して絶縁するスロット絶縁部であり、前記フランジ部は、前記スロットの延在方向の端面に対して絶縁するスロット端面絶縁部である、(7)〜(9)のいずれかに記載の製造方法。
本明細書に開示される三次元成形体は、DSC測定による結晶化熱量が10J/g以上の熱可塑性樹脂シートの少なくとも一面に、ポリフェニレンサルファイド繊維を含みかつDSC測定による結晶化熱量が10J/g以上の湿式不織布層が接着材を介さずに積層されたシート状積層体を成形してなる三次元成形体である。本明細書に開示されるシート状積層体は、熱可塑性樹脂シートと湿式不織布層とを備えて良好な可撓性と強度を有しつつ、優れた成形加工性を備えているため、本三次元成形体を得るのに適している。なお、シート状積層体については後段で詳述する。
本明細書に開示される三次元成形体の製造方法は、DSC測定による結晶化熱量が10J/g以上の熱可塑性樹脂シートの少なくとも一面に、ポリフェニレンサルファイド繊維を含みかつDSC測定による結晶化熱量が10J/g以上の湿式不織布層が接着材を介さずに積層されたシート状積層体を成形してなる3次元成形体の製造方法である。本製造方法によれば、シート状積層体を用いて、延伸率が5%以上300%以下の延伸成形部位を備える三次元成形体を簡易にかつ高い形状精度で製造することができる。より好ましくは20%以上40%以下である。なお、延伸率は長さ基準であり、延伸による増加分を規定している。
また、本製造方法の好ましい態様によれば、シート状積層体を用いて、屈曲角度が5度以上180度以下の屈曲部と延伸率を備える三次元成形体を簡易にかつ高い形状精度で製造することもできる。屈曲角度は、より好ましくは60度以上150度以下である。
本製造方法は、所定の長方形状のシート状積層体の長手方向の所定範囲にわたって伸びる凹状の屈曲部を付与可能なスリット状の成形凹部を有する凹型と、前記スリット状成形凹部に対向して挿入される凸状の成形凸部を有する凸型と、を用いることができる。こうした凹型と凸型とを備える成形型を用いることで、シート状積層体を簡易に曲げ成形して所定の屈曲部を付与することができる。
屈曲部形成工程は、所定の長方形状のシート状積層体を、長手方向の少なくとも一方の端部が所定量成形凹部から突出しつつ成形凹部表面に沿った状態でセットして、凹型と前凸型によりシート状積層体に屈曲部を形成する工程とすることができる。また、フランジ部形成工程は、シート状積層体の成形凹部から突出する端部を外側に折り曲げつつ延伸して屈曲部の周縁に沿うフランジ部に形成する工程とすることができる。記フランジ部形成工程は、成形凹部の形状におおよそ倣って略コの字状に形状付与された端部の略コの字状の開口側から底部側に向かって移動する治具でフランジ部に形成する工程としてもよい。
次に、図3(c)に示すように、まず、凸型16を凹型12方向に移動させて、成形凸部18をスリット状成形凹部14に挿入する。これにより、シート状積層体1に略コの字状の屈曲部であるスロット絶縁部4が形成される。また、スロット絶縁部4に倣って、凹型12の端面12a、12bが突出されたシート状積層体1も略コの字状に形状付与される。
次いで、図3(d)及び図4(a)に示すように、延伸成形部20、30の第1の延伸部22、32と第2の延伸部24、34が、凹型12の端面12a、12bにおいて突出されたシート状積層体1の略コの字状に仮成形された端部1a、1bの底部を指向して移動させる。
本明細書に開示されるシート状積層体は、DSC測定による結晶化熱量が10J/g以上の熱可塑性樹脂シートの少なくとも一面に、ポリフェニレンサルファイド繊維を含みかつDSC測定による結晶化熱量が10J/g以上の湿式不織布層が接着材を介さずに積層されたシート状積層体である。本発明の積層体は、電気絶縁用、加熱変形用又は耐熱用として利用可能である。
はない。
JIS L1906:2000に準じて、25cm×25cmの試験片を、1枚採取し、標準状態におけるそれぞれの質量(g)を量り、1m2当たりの質量(g/m2) で表した。
JIS L1906:2000で準用するJIS L1096:1999に準じて、試料の異なる10か所について、厚さ測定機を用いて、直径22mmの加圧子による2kpaの加圧下、厚さを落ち着かせるために10秒間待った後に厚さを測定し、平均値を算出した。
JIS K6911:1995に準じて測定した。試料の異なる5か所から約10cm×10cmの試験片を採取し、直径25mm、質量250gの円盤状の電極で試験片を挟み、試験媒体には空気を用い、0.25kV/秒で電圧を上昇させながら周波数60Hzの交流電圧をかけ、絶縁破壊したときの電圧を測定した。測定には、絶縁破壊耐電圧試験機(安田精機製作所社製)を使用した。得られた絶縁破壊電圧をあらかじめ測定しておいた中央部の厚さで割り、絶縁破壊強さを算出した。
図6の通り、凹金型44、皺押え42、プレス成型機のパンチ41等で構成される円筒深絞り成型金型50を使用し、プレス成型機のパンチ41を下降させることにより、シート状の積層体43の深絞り成型加工を行った。パンチ41の絞り径は8.0mm、絞り深さは最大15mm、とし、金型温度100℃ 、加工速度:7.5mm/min、とし、積層体に破れ、シワなく成型可能な、最大絞り深さを測定した。
図6の通り、凹金型44、皺押え42、プレス成型機のパンチ41等で構成される円筒深絞り成型金型50を使用し、プレス成型機のパンチ41を下降させることにより、シート状の積層体43の深絞り成型加工を行った。パンチ101の絞り径を8.0mm、絞り深さを4.0mm、金型温度を100℃ 、加工速度を7.5mm/min、とした。成型後に破れ、皺がなく、細部まで成型できたものを合格とし、100個成型した中の合格数を、収率とした。
図6の通り、凹金型44、皺押え42、プレス成型機のパンチ41等で構成される円筒深絞り成型金型50を使用し、プレス成型機のパンチ41を下降させることにより、シート状の積層体43の深絞り成型加工を行った。パンチ41の絞り径を8.0mm、絞り深さを5.6mm、金型温度を100℃ 、加工速度を7.5mm/min、とした。成形後に破れ、皺がなく、細部まで成型できたものを合格とし、100個成型した中の合格数を、収率とした。
ピンセット等を使用し、積層体から、ポリフェニレンサルファイド繊維湿式不織布層の一部を採取し、約2mg精秤し、示差走査熱量計(島津製作所製、DSC−60)で窒素下、昇温速度10℃/分で昇温し、観察される主発熱ピークの発熱量(J/g)を測定することにより行った。
ピンセット等を使用し、積層体から、ポリフェニレンサルファイド繊維湿式不織布層を取り除いた後、熱可塑性樹脂シート層の一部を採取し、約2mg精秤し、示差走査熱量計「島津製作所製、DSC−60」で窒素下、昇温速度10℃/分で昇温し、観察される主発熱ピークの発熱量(J/g)を測定することにより行った。
(1)PPS繊維湿式不織布の製造
未延伸PPS繊維として、単繊維繊度3.0dtex、カット長6mmの東レ社“トルコン”(登録商標)、品番S111を用いた。未延伸PPS繊維を水に分散させ抄紙分散液とし、底に140メッシュの手漉き抄紙網を設置した大きさ25cm×25cm、高さ40cmの小型抄紙機(熊谷理機工業社製)に仕上がりが50g/m2となるように投入し、さらに水を追加して抄紙分散液の総量を20Lとし、攪拌器で十分に攪拌した。次に、小型抄紙機の水を抜き、抄紙網に残った湿紙を濾紙に転写した。上記湿紙を濾紙ごとロータリー式乾燥機に投入し、温度100℃、工程通過速度0.5m/min、工程長1.25m(処理時間2.5min)にて乾燥する処理を2回繰り返して、ポリフェニレンサルファイド繊維湿式不織布を得た。
攪拌機付きのオートクレーブに硫化ナトリウム33kg(250モル、結晶水40重量%を含む)、水酸化ナトリウム100g、安息香酸ナトリウム36kg(250モル)、及びN−メチル−2−ピロリドン(以下NMPと略称する。)79kgを仕込み攪拌しながら徐々に205℃まで昇温し脱水した後、残留混合物に1,4−ジクロルベンゼン38kg(255モル)及びNMP20kgを加え、265℃で4時間加熱した。反応生成物を熱湯で8回洗浄し、溶融粘度3200ポイズのPPS樹脂組成物21kgを得た。
得られたポリフェニレンサルファイド繊維湿式不織布と未延伸PPSフィルムを積層し、金属ロールとペーパーロールとからなるカレンダー加工機(由利ロール社製)に通して熱圧着し、積層体を得た。この時、カレンダー条件は、温度110℃、圧力1.3kN/cm、ロール回転速度7m/minとし、未延伸PPSフィルムがカレンダー加工機のペーパーロール側となる様に通した。
延伸PPS繊維として、単繊維繊度1.0dtex、カット長6mmの東レ社製‘トルコン’(登録商標)、品番S301を用いて、未延伸PPS繊維として、単繊維繊度3.0dtex、カット長6mmの東レ社“トルコン”(登録商標)、品番S111を用いた。延伸PPS繊維10wt%、未延伸PPS繊維90wt%となる様に混合し、水に分散させ、抄紙分散液とした以外は、実施例1と同様にして、PPS繊維湿式不織布と未延伸PPSフィルムを得た。
PPS繊維湿式不織布を構成する延伸PPS繊維と未延伸PPS繊維の混率を変更した以外は、実施例2と同様にして、PPS繊維湿式不織布と未延伸PPSフィルムを得た。
(1)PPS繊維湿式不織布の製造
実施例1と同様にして、PPS繊維湿式不織布を得た。
テレフタル酸ジメチル194重量部とエチレングリコール124重量部に、酢酸マグネシウム4水塩0.1重量部を加え、140〜230℃でメタノールを留出しつつエステル交換反応を行った。次いで、リン酸トリメチル0.05重量部のエチレングリコール溶液、および三酸化アンチモン0.05重量部を加えて5分間撹拌した後、低重合体を30rpmで攪拌しながら、反応系を230℃から290℃まで徐々に昇温するとともに、圧力を0.1kPaまで下げた。最終温度、最終圧力到達までの時間はともに60分とした。3時間重合反応させ所定の攪拌トルクとなった時点で反応系を窒素パージし常圧に戻して重縮合反応を停止し、冷水にストランド状に吐出、直ちにカッティングして固有粘度0.63dl/g、融解温度257℃のポリエチレンテレフタレート(PET)のペレットを得た。該ペレットを減圧下で180℃の温度で3時間乾燥した後、エクストルダーのホッパに投入し、280℃で溶融し、T型口金からシート状に押出し、表面温度30℃に保った金属ドラム上で冷却固化して未延伸PETフィルムを得た。
得られたポリフェニレンサルファイド繊維湿式不織布と未延伸PETフィルムを積層し、金属ロールとペーパーロールとからなるカレンダー加工機(由利ロール社製)に通して熱圧着し、積層体を得た。この時、カレンダー条件は、温度90℃、圧力1.3kN/cm、ロール回転速度7m/minとし、未延伸PETフィルムがカレンダー加工機のペーパーロール側となる様に通した。
実施例2と同様にして、PPS繊維湿式不織布と未延伸PPSフィルムを得た。
積層体とするためのカレンダー条件を、温度180℃、圧力1.3kN/cm、ロール回転速度3m/minとした以外は実施例1と同様にして作製した。
PPS繊維湿式不織布を構成する延伸PPS繊維と未延伸PPS繊維の混率を変更した以外は、実施例2と同様にして、PPS繊維湿式不織布と未延伸PPSフィルムを得た。
延伸PPS繊維として、単繊維繊度1.0dtex、カット長51mmの東レ社製‘トルコン’(登録商標)、品番S301を用いた。延伸PPS繊維を針深度5mm、針密度150本/cm2の条件でニードルパンチ加工した後、温度240℃でカレンダー処理し、見かけ比重が0.7g/cm3、厚み100μmのPPS繊維ニードルパンチ不織布を得た。また、実施例1と同様にして未延伸PPSフィルムを得た。得られたPPS繊維ニードルパンチ不織布と未延伸PPSフィルムとを積層し、金属ロールとペーパーロールとからなるカレンダー加工機(由利ロール社製)に通して熱圧着し、積層体を得た。この時、カレンダー条件は、温度240℃、圧力0.1kN/cm、ロール回転速度1m/minとし、未延伸PPSフィルムがカレンダー加工機のペーパーロール側となる様に通した。
延伸PPS繊維として、単繊維繊度1.0dtex、カット長51mmの東レ社製‘トルコン’、品番S301を用いて、未延伸PPS繊維として、単繊維繊度3.0dtex、カット長51mmの東レ社“トルコン”(登録商標)、品番S111を用いた。延伸PPS繊維50wt%、未延伸PPS繊維50wt%となる様に混合した以外は、比較例3と同様の方法で積層体を得た。
比較例3の延伸PPS繊維の替わりに、未延伸PPS繊維として、単繊維繊度3.0dtex、カット長51mmの東レ社“トルコン”(登録商標)、品番S111を用いた以外は、比較例3と同様の方法で積層体を得た。
積層体とするためのカレンダー条件を、温度130℃、圧力1.3kN/cm、ロール回転速度7m/minとした以外は比較例3と同様にして作製した。
線状ポリフェニレンサルファイド樹脂(東レ製、品番:E2280)を、窒素雰囲気中で160℃の温度で10時間乾燥した後、押出機で溶融し、紡糸温度325℃で、孔径φ0.30mmの矩形紡糸口金から単孔吐出量1.38g/minで紡出し、室温20℃の雰囲気下で吐出された糸条を紡糸口金直下550mmに配した矩形エジェクターを用いて、エジェクター圧力0.25MPaで牽引し、延伸し、移動するネット上に捕集してPPS繊維ウェブとした。得られた長繊維の平均単繊維繊度は2.4dtexであった。引き続き、インライン上に設置された上ロールが金属製で水玉柄の彫刻がなされた圧着面積率12%のエンボスロールで構成され、下ロールが金属製フラットロールで構成された上下一対のエンボスロールで、線圧1000N/cm、温度270℃で熱圧着し(熱接着処理し)、さらに、270℃に設定したネットコンベア型の熱風乾燥機に送り込み、20分間の熱処理を実施し、目付53g/m2のPPS繊維スパンボンド不織布を作製した。
線状ポリフェニレンサルファイド樹脂(東レ製、品番:E2280)を、窒素雰囲気中で160℃の温度で10時間乾燥した後、押出機で溶融し、紡糸温度325℃で、孔径φ0.30mmの矩形紡糸口金から単孔吐出量1.38g/minで紡出し、室温20℃の雰囲気下で吐出された糸条を紡糸口金直下550mmに配した矩形エジェクターを用いて、エジェクター圧力0.25MPaで牽引し、延伸し、移動するネット上に捕集してPPS繊維ウェブとした。得られた長繊維の平均単繊維繊度は2.4dtexであった。
PPS繊維湿式不織布を構成する延伸PPS繊維と未延伸PPS繊維の混率を変更した以外は、実施例2と同様にして、PPS繊維湿式不織布を得た。
コーターバーを使用し、PPS繊維湿式不織布の片面に未硬化シリコーンゴムを平均厚み100μmとなるように均一に塗布した後、該繊維シートを150℃に調整した乾燥機中で5分間静置し、シリコーンゴムを硬化させ、積層体を得た。このとき、硬化後のシリコーン層の厚みは平均100μm、塗布目付量は128g/m2であった。
実施例1〜5、比較例1〜9の評価結果を表1に示す。
実施例5と同様にして積層体(厚み0.185mm)を得て、この積層体を60mm×150mmにカットして、100℃雰囲気下で一定温度で引き延ばし、延伸量を調整して異なる厚みの延伸シートを作製した。これらの各種延伸シートの絶縁破壊電圧(BDV)と測定部位の厚みを測定した。なお、絶縁破壊電圧の測定は、JIS C2110−1(IEC60243−1と同等である)に準じて行った。結果を図7に示す。
Claims (10)
- DSC測定による結晶化熱量が10J/g以上の熱可塑性樹脂シートの少なくとも一面に、ポリフェニレンサルファイド繊維を含みかつDSC測定による結晶化熱量が10J/g以上の湿式不織布層が接着材を介さずに積層されたシート状積層体を用いて成形した三次元成形体であって、少なくとも一部に延伸率が5%以上300%以下の延伸成形部位を有する成形体。
- さらに、1又は2以上の屈曲角度が5度以上180度以下の屈曲部を有しており、前記1又は2以上の屈曲部の端縁に沿って前記延伸成形部位を有する、請求項1に記載の成形体。
- 前記延伸成形部位は、フランジ形状、絞り形状及び折り曲げ形状から選択されるいずれかの形状を有する、請求項1又は2に記載の成形体。
- 前記延伸成形部位の絶縁破壊電圧は、6kV以上12kV以下である、請求項1〜3のいずれかに記載の成形体。
- 電気絶縁用である、請求項1〜4いずれかに記載の成形体。
- コアに巻き付けられたコイルを絶縁するためのコア絶縁部材であって、
DSC測定による結晶化熱量が10J/g以上の絶縁性の熱可塑性樹脂シートの少なくとも一面に、ポリフェニレンサルファイド繊維を含みかつDSC測定による結晶化熱量が10J/g以上の湿式不織布層が接着材を介さずに積層されたシート状積層体を用いて成形した三次元成形体からなり、
前記コアのスロットに対して絶縁するスロット絶縁部と前記スロットの延在方向の端面に対して絶縁するスロット端面絶縁部とを備える、コア絶縁部材。 - DSC測定による結晶化熱量が10J/g以上の熱可塑性樹脂シートの少なくとも一面に、ポリフェニレンサルファイド繊維を含みかつDSC測定による結晶化熱量が10J/g以上の湿式不織布層が接着材を介さずに積層されたシート状積層体を用いて成形した三次元成形体の製造方法であって、
長方形状の前記シート状積層体の長手方向の所定範囲にわたって伸びる凹状の屈曲部を付与可能なスリット状成形凹部を有する凹型と、前記スリット状成形凹部に対向してその内部に挿入される凸状の成形凸部を有する凸型と、を用い、
前記シート状積層体を、前記長手方向の少なくとも一方の端部を所定量前記スリット状成形凹部から突出させつつ前記スリット状成形凹部表面に沿った状態でセットして、前記凹型と前記凸型により前記シート状積層体に前記屈曲部を形成する工程と、
前記シート状積層体の前記スリット状成形凹部から突出する前記端部を外側に折り曲げつつ延伸して前記屈曲部の周縁に沿うフランジ部に形成する工程と、
を備える、製造方法。 - 前記フランジ部形成工程は、前記スリット状成形凹部の形状におおよそ倣って凹状部に形状付与された前記端部の前記凹状部の開口側から底部側に向かって開口端縁側から前記凹状部の底部に移動する治具で前記端部を前記フランジ部に形成する工程である、請求項7に記載の製造方法。
- 前記フランジ部形成工程は、前記屈曲部形成工程と同時に実施する、請求項7又は8に記載の製造方法。
- 前記三次元成形体は、コアに巻き付けられたコイルを絶縁するためのコア絶縁部材であって、
前記屈曲部は、前記コアのスロットに対して絶縁するスロット絶縁部であり、前記フランジ部は、前記スロットの延在方向の端面に対して絶縁するスロット端面絶縁部である、請求項7〜9のいずれかに記載の製造方法。
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