JP6893888B2 - 耐コロナ性樹脂相溶性積層体 - Google Patents

Description

本発明は、モーターおよび変圧器などのものにおいて電気絶縁物として使用するために適した積層体シート構造物に関する。

当業者には、用語「マイカ紙」は、概して、少なくとも９０重量パーセント以上の量の高濃度の無機鉱物マイカを使用して製造されたシートを指し、残部は紙に対するある程度の機械的結着性を提供するバインダーである。しかしながら、得られたマイカ紙は強い紙ではない。

Ｌｅｖｉｔらに対する米国特許第６，９９１，８４５号明細書および米国特許第７，３９９，３７９号明細書には、マイカの豊富な面およびマイカの少ない面を有するバリアプライと、バリアプライのマイカの少ない面に付着された可飽和裏層を含有する強化プライとを含む電気絶縁または耐燃性のためのシート構造物が開示されている。

Ｌｅｖｉｔらに対する米国特許第６，９９１，８４５号明細書およびＦｏｒｓｔｅｎらに対する米国特許第６，３１２，５６１号明細書には、ｍ−アラミド繊維、ｍ−アラミドフィブリド、およびマイカの均質なブレンドから製造されたアラミド−マイカ混合紙が開示されている。Ｌｅｖｉｔらは、この「アラミド−マイカ紙」が「マイカ紙」と比較してすぐれた機械的性質を有し、一切の裏強化なしで使用できることをさらに教示する。

現在の高電圧市場において使用されるいくつかの現在利用中のシート構造物において、高含有量マイカ紙は、ガラス布またはポリエステルフィルムのマイカを含有しない層と組合わせられ、高マイカ含有量に伴なう機械的弱さを補償する。しかしながら、このマイカを含有しない層は、そのより低い耐コロナ性、異なる熱膨脹、および異なる導電率のために多くの絶縁破損の原因であると考えられる。したがって、より多くのマイカ材料とより少ない非マイカ材料とを利用することができる電気絶縁物が望ましい。

本発明は、
ａ）９０〜９９重量パーセントの均一に分散された焼成マイカと、フロック、フィブリド、またはそれらの混合物の形態である１〜１０重量パーセントのアラミド材料とを含む耐コロナ性層と、
ｂ）一方向または織フィラメントヤーンを含み、第１および第２の面を有する支持体層と、
ｃ）６０〜８０重量パーセントの均一に分散された無焼成マイカと、フロック、フィブリド、またはそれらの混合物の形態である２０〜４０重量パーセントのアラミド材料とを含む樹脂相溶性層と
を含む、電気絶縁物として使用するために適した積層体構造物であって、
支持体層の第１の面が耐コロナ性層に直接結合され、および支持体層の第２の面が樹脂相溶性層に直接結合され、積層体構造物が６０重量パーセント以上の全マイカ含有量を有する、積層体構造物に関する。

本発明は、マイカおよびアラミド材料を含有する少なくとも２つの層を含み、２つの層中のマイカが異なっている多層積層体構造物に関する。通常、白雲母もしくは金雲母またはそれらのブレンドなどの様々なタイプのフレークの形態のマイカ粒子を使用することができる。しかしながら、白雲母タイプのマイカが好ましい。

１つの層は、焼成マイカを含む耐コロナ性層である。本明細書中で用いられるとき、「焼成マイカ（ｃａｌｃｉｎｅｄ ｍｉｃａ）」は、天然マイカを高温（通常、８００°Ｃ超、場合により９５０°Ｃ超）に加熱することによって得られる焼成白雲母または金雲母マイカを意味する。この処理は水および不純物を取り除き、マイカの耐熱性を改良する。特に、焼成マイカは、改良された誘電性質および耐コロナ性を有する。焼成は、天然または無焼成マイカフレークと比較して小さいサイズのマイカプレートリットを提供する。残念ながら、これらの小さいサイズのマイカプレートリットはまた、多孔性がより低い層を形成し、それは、層が母材樹脂を含浸することによって湿潤するのが難しいことがあり得ることを意味する。多孔度のこの低下は、層のガーレイ多孔度を測定することによって見ることができ、それは、空気の特定の体積を特定の差圧で材料の特定の面積に通すのにかかる時間を秒単位で測定する。より高い値は、多孔性がより低い材料を意味する。

他のマイカ層は、無焼成マイカを含む樹脂相溶性層である。本明細書中で用いられるとき、「無焼成マイカ（ｕｎｃａｌｃｉｎｅｄ ｍｉｃａ）」は、好ましくは均質化および精製して欠陥および不純物を取り除いた本質的に高純度の自然形態である無焼成白雲母または金雲母マイカを意味する。無焼成マイカは、天然マイカフレークのより大きいサイズのために非常に多孔性のマイカ層を形成することができる。層中でのその使用は、母材樹脂によって容易に湿潤および含浸される層をもたらす。これは、絶縁物が電気部品上に取付けられた後に母材樹脂で電気絶縁物を真空加圧含浸するのに有用である。さらに、マイカフレークのより大きいサイズは、層がより高い引張強さを有することを意味する。残念ながら、無焼成マイカは、焼成マイカよりも絶縁破壊の強さが小さい。しかしながら、この絶縁破壊の強さは、使用される場合もある非マイカ材料よりもさらに高い。したがって、このより強いマイカ層の使用は、より少ない非マイカ機械的支持材料の使用を可能にし、改良された電気絶縁物をもたらす。

一方向または織フィラメントヤーンを含む支持体層は、樹脂相溶性層と耐コロナ性層との間に挟まれ、両方の層に直接結合される。この層は、多層積層体に機械的結着性を提供する。

変圧器およびその他の電気デバイスは、１つのワイヤーまたは導体が別のワイヤーまたは導体と接触するのを防ぐように個別に絶縁された多数の巻回ワイヤーまたは導体を備えることができる。多くの場合、これらの絶縁巻回ワイヤーまたは導体は横断面が矩形であり、変圧器の巻線の密度の高い均一なパッキングを確実にする。導体およびワイヤーという語は、ここで、交換可能に使用される。

いくつかの実施形態において、絶縁物は、絶縁物の細いテープを導体の周りにスパイラル状に巻き付けることによって適用され、重なり合う層を形成する。いくつかの場合、これは、変圧器油が絶縁物の層の層間に浸透して存在している経路を可能にする。本明細書中で用いられるとき、「スパイラル状に巻き付けられた」は、導体の外周の周りの１つまたは複数のテープのスパイラル状または螺旋状の巻き付けを含めることを意図する。本明細書中で用いられるとき、「テープ」という語は、積層体の比較的幅が狭いストリップ、好ましくは約０．６３５〜５．１センチメートル（０．２５〜２インチ）の幅を有するテープを意味する。いくつかの実施形態において、幅は、０．６３５〜２．５４センチメートル（０．２５〜１インチ）である。いくつかの実施形態において、幅は、好ましくは１０〜２５ミリメートル（１〜２．５ｃｍまたは０．３９〜１．０インチ）である。これらの積層体テープは、一般的に、積層体のより幅が大きいシートまたはロールの正確なスリッチングによって製造される。

任意の１つの導体上の絶縁物の全厚は、テープの単巻き付けまたは複数の重なり合うテープから構成され得るため、いくつかの実施形態において、導体上の電気絶縁物のシースの総合密度は、約０．２〜０．６グラム／立方センチメートル、好ましくは約０．３〜０．５グラム／立方センチメートルである。いくつかの実施形態において、任意の１つの導体上の絶縁物の全厚は、０．６３５〜１．３センチメートル（０．２５〜０．５インチ）であり得る。約０．０６２５インチ未満の絶縁物の厚さは、十分な耐電圧を提供するには少なすぎる量の絶縁材料のみを提供すると考えられる。約１．３ｃｍ（０．５インチ）超の厚さは、多くの電気デバイスのために実用的でないと考えられる。絶縁物の全厚または「構造（ｂｕｉｌｄ）」は重要なパラメーターであり得るため、重ねられるテープの実際の層数は変化することができ、絶縁物は、１層または２層の積層体の厚さから１０〜さらに１００層もあるか、またはより多い層の積層体が可能である。

耐コロナ性層。耐コロナ性層は、層中の焼成マイカおよびアラミド材料の量に基づいて９０〜９９重量パーセントの均一に分散された焼成マイカおよび１〜１０重量パーセントのアラミド材料を含む。いくつかの好ましい実施形態において、耐コロナ性層は、９５〜９９パーセントの均一に分散された焼成マイカおよび１〜５重量パーセントのアラミド材料を含む。均一に分散されたとは、マイカが耐コロナ性層の全体にわたって均質に分散され得るか、またはマイカが、層の面の１つにより近い平面領域の全体にわたって濃縮され得ることを意味する。積層体中の層の所望の電気的性能をもたらすためにマイカが十分に分散されることがこの定義に言外に含まれる。

アラミド材料は、フロック、フィブリド、またはそれらの混合物の形態である。一実施形態において、耐コロナ性層中のアラミド材料は、層中のバインダーおよびアラミドフロックの量に基づいて３５〜９５重量％のバインダーと、５〜６５重量％のアラミドフロックとの混合物を含む。いくつかの実施形態において、アラミド材料は、層中のバインダーおよびアラミドフロックの量に基づいて３５〜７５重量％のバインダーおよび２５〜６５重量％のアラミドフロックを含む。バインダーは、フロックまたは繊維材料を結合して紙を形成するための当該技術分野で公知の任意の化学物質または処理剤または添加剤であり得るが、好ましい一実施形態において、バインダーは、バインダー粒子、好ましくは薄膜状構造を有する粒子である。耐コロナ性層中の好ましいバインダー粒子はフィブリドであり、好ましいフィブリドはアラミドフィブリドである。別の好ましい実施形態において、耐コロナ性層中のアラミド材料は、アラミドフィブリドの形態のアラミドバインダーのみからなる。好ましいアラミド材料はポリ（メタ−フェニレンイソフタルアミド）を含む。

耐コロナ性層は、好ましくは、５０グラム／平方メートルの最小坪量（ｂａｓｉｓ ｗｅｉｇｈｔ）を有する。いくつかの実施形態において、１００グラム／平方メートルの坪量が好ましい。実際的な観点から、いくつかの実施形態において、層は、１５０グラム／平方メートルの最大坪量を有する。好ましい実施形態において、耐コロナ性層自体は、５００秒以下のガーレイ多孔度を有する。

支持体層。支持体層は、一方向または織フィラメントヤーンを含み、支持体層を樹脂相溶性層に直接結合するための第１の面と、支持体層を耐コロナ性層に直接結合するための第２の面とを有する。好ましい一実施形態において、支持体層のフィラメントヤーンは、ガラスヤーンまたは熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマーから製造されるヤーンを含む。最も好ましい一実施形態において、支持体層のフィラメントヤーンはガラスヤーンを含む。

有用なフィラメントには、約３０マイクロメートルの公称直径を有するものが含まれるが、しかしながら、有用なフィラメントの直径は、１０〜５０マイクロメートルの範囲であり得る。支持体層のための有用な坪量には、約２２グラム／平方メートルの公称直径を有するものが含まれるが、しかしながら、有用な坪量は、１０〜３０グラム／平方メートルの範囲であり得る。

多くのテープ用途のために最も有用である支持体層の別形態は、フィラメントヤーンの一方向たて糸であると考えられる。これは、支持体層が重量および／または厚さの最小量を積層体に寄与することを可能にする。これは、支持体層の材料が一般的にコロナまたは樹脂相溶性層の誘電体性能を有さない点において重要である。

樹脂相溶性層。樹脂相溶性層は、層中の無焼成マイカおよびアラミド材料の量に基づいて６０〜８０重量パーセントの均一に分散された無焼成マイカおよび２０〜４０重量パーセントのアラミド材料を含む。いくつかの好ましい実施形態において、樹脂相溶性層は、６５〜７５パーセントの均一に分散された無焼成マイカおよび２５〜３５重量パーセントのアラミド材料を含む。均一に分散されたとは、マイカが樹脂相溶性層の全体にわたって均質に分散され得るか、またはマイカが、層の面の１つにより近い平面領域の全体にわたって濃縮され得ることを意味する。積層体中の層の所望の電気的性能をもたらすためにマイカが十分に分散されることがこの定義に言外に含まれる。

上で特許請求される組成物は、含浸用母材樹脂の十分な量を吸収する十分な多孔度と共に、適切な機械的強度と巻き付け特性との両方を有する樹脂相溶性層を提供することを本発明者らは見出した。樹脂相溶性層中において、その層中の材料の全量に基づいて８０重量％超のマイカを有することは、テープを導体の周りに適切に巻回するために必要とされる最小張力を達成するのに十分な機械的強度を積層体に提供せず、たびたび破断をもたらすと考えられる。加えて、樹脂相溶性層中に８０重量％超のマイカを有することは、可撓性がより小さい積層体をさらにもたらす。このような積層体から製造されたテープは、導体の周りに巻回されるときに、望ましくないよりしわが多い傾向を有する。

耐コロナ性層におけるように、樹脂相溶性層中のアラミド材料は、フロック、フィブリド、またはそれらの混合物の形態である。好ましい一実施形態において、樹脂相溶性層中のアラミド材料は、層中のバインダーおよびアラミドフロックの量に基づいて３５〜９５重量％のバインダーと、１５〜６５重量％のアラミドフロックとの混合物を含む。いくつかの実施形態において、アラミド材料は、層中のバインダーおよびアラミドフロックの量に基づいて３５〜７５重量％のバインダーおよび２５〜６５重量％のアラミドフロックを含む。耐コロナ性層と同様に、樹脂相溶性層中のバインダーは、フロックまたは繊維材料を結合して紙を形成するための当該技術分野で公知の任意の化学物質または処理剤または添加剤であり得るが、好ましい一実施形態において、バインダーは、バインダー粒子、好ましくは薄膜状構造を有する粒子である。樹脂相溶性層中の好ましいバインダー粒子はフィブリドであり、好ましいフィブリドはアラミドフィブリドである。別の好ましい実施形態において、樹脂相溶性層中のアラミド材料は、アラミドフィブリドの形態のアラミドバインダーのみを含む。好ましいアラミド材料は、ポリ（メタ−フェニレンイソフタルアミド）を含む。

樹脂相溶性層は、好ましくは、１０グラム／平方メートルの最小坪量を有する。いくつかの実施形態において、１０〜５０グラム／平方メートルの坪量が好ましい。好ましい実施形態において、樹脂相溶性層自体は、８００秒以下のガーレイ多孔度を有する。

多層積層体構造物。多層積層体構造物は、樹脂相溶性層に直接結合した支持体層の第１の面と、耐コロナ性層に直接結合した支持体層の第２の面とを含む。一実施形態において、耐コロナ性層は接着剤の使用によって支持体層に結合される。別の実施形態において、樹脂相溶性層は接着剤の使用によって支持体層に結合される。有用な接着剤には、限定されないが、ポリウレタン、エポキシ、ポリイミド、フェノール樹脂、メラミン、アルキド、ポリエステル、ポリエステルイミド、ベンゾオキサジン、シリコーンおよびそれらの組合せなどに基づいた接着剤が含まれる。

いくつかの好ましい実施形態において、支持体層は、耐コロナ性層および樹脂相溶性層中にすでに存在しているバインダーによって提供される接着作用によって耐コロナ性層と樹脂相溶性層との両方に付着され、結合されている。熱および圧力を使用して３つの層を積層することにより、耐コロナ性層および樹脂相溶性層中にすでに存在しているバインダーを流動させて支持体層に結合させることができる。すなわち、支持体層がフィラメントの一方向たて糸またはオープンメッシュ織スクリムである一実施形態において、耐コロナ性層および樹脂相溶性層の表面の一部が接触することができ、かつ積層により耐コロナ性層および樹脂相溶性層中に存在しているバインダーは、２つの層を囲んでそれらを支持体層中のフィラメントに結合すると同時にそれらの層を接触点において付着させることができる。

積層体構造物は、一切の含浸用母材樹脂なしで積層体構造物の全重量に基づいて６０重量パーセント以上の全マイカ含有量を有する。マイカのこの全量は、十分な電気絶縁性能を提供するために積層体中に必要とされると考えられる。いくつかの実施形態において、全積層体構造物の全マイカ含有量は、一切の母材樹脂なしで積層体構造物の全重量に基づいて８０重量パーセント以上である。いくつかの実施形態において、母材樹脂なしで多層積層体の最終的な全組成物は少なくとも１５重量パーセントのアラミド材料を含有する。いくつかの実施形態において、支持体層は、母材樹脂なしで全積層体の組成物の５〜３０重量パーセントのみを占める。いくつかの他の実施形態において、支持体層は、母材樹脂なしで全積層体の組成物の１０〜２０重量パーセントを占める。さらに、いくつかの実施形態において接着剤は、母材樹脂なしで全積層体の組成物の０〜８重量パーセントの量から存在しており、いくつかの実施形態において、それは、その組成物の好ましくは４〜８重量パーセントである。いくつかの他の実施形態において、接着剤の量は、母材樹脂なしで全積層体の組成物の０〜３重量パーセントである。

いくつかの実施形態において、全多層積層体の坪量は、約７０ｇ／ｍ²〜３００ｇ／ｍ²までもある。しかしながら、いくつかの好ましい実施形態において、坪量は約１００ｇ／ｍ²〜２２５ｇ／ｍ²である。

全多層積層体構造物の他の具体的な所望の性質には、０．１０〜１．０ｍｍの範囲の全厚が含まれる。積層体の好ましい引張強さは７０Ｎ／ｃｍ以上、好ましくは１００Ｎ／ｃｍである。良い母材樹脂含浸のために、積層体全体の測定されたガーレイ多孔度が３０００秒未満であるのが望ましく、２００秒以上の測定値が最も好ましいと考えられる。さらに、多層積層体のテープによる導体の有用な巻き付けのために、積層体は、好ましくは、高速装置テープ巻き付けプロセスにおいて使用するために約１５０Ｎ／ｍ未満、好ましくは約１００Ｎ／ｍ未満の可撓性または剛性を有するのがよい。最後に、積層体の全破壊電圧は、好ましくは１７．５ｋＶ超／ミリメートル積層体厚、好ましくは２０ｋＶ超／ミリメートル積層体厚であるのがよい。

多層積層体構造物は、ここで、一括して母材樹脂とも称される含浸用樹脂、ワニス、またはそれらの混合物をさらに含むことができる。好ましい一実施形態において、樹脂、ワニス、またはそれらの混合物は、多層積層体構造物中で部分的にまたは完全に硬化される。一般的に多層積層体構造物またはテープは最初に導体に適用され、次に構造物全体が含浸される。しかしながら、絶縁物として使用する前に積層体構造物を樹脂で予備含浸するいくつかの場合があり得る。

本明細書で使用されるとき、用語「フロック」は、短かい長さに切断され、ウエットレイドシートおよび／または紙の調製において通常使用される繊維を意味する。典型的には、フロックは約３〜約２０ミリメートルの長さを有する。好ましい長さは約３〜約７ミリメートルである。フロックは、通常、当該技術分野で公知の方法を使用して必要とされる長さに連続繊維を切断することによって製造される。

本明細書で使用されるとき、用語「アラミド」は、アミド（−ＣＯＮＨ−）結合の少なくとも８５％が直接２つの芳香族環に結合している芳香族ポリアミドを意味する。添加剤がアラミドと共に使用されてもよく、ポリマー構造全体にわたり分散されていてもよい。最高約１０重量パーセントもの他のポリマー材料をアラミドとブレンドできることが発見された。また、アラミドのジアミンを置換する約１０パーセントもの他のジアミン、またはアラミドの二酸塩化物を置換する約１０パーセントもの他の二酸塩化物を有するコポリマーを使用できることも発見されている。

好ましいアラミドはメタ−アラミドである。アラミドポリマーは、２個の環またはラジカルが分子鎖に沿って互いに対してメタ位に方向付けられるときにメタ−アラミドであると考えられる。好ましいメタ−アラミドは、ポリ（メタ−フェニレンイソフタルアミド）（ＭＰＤ−Ｉ）である。米国特許第３，０６３，９６６号明細書、米国特許第３，２２７，７９３号明細書、米国特許第３，２８７，３２４号明細書、米国特許第３，４１４，６４５号明細書、および米国特許第５，６６７，７４３号明細書は、アラミドフロックを製造するために使用され得るアラミド繊維を製造するための有用な方法を説明している。

代わりに、アラミドフロックはパラ−アラミドまたはアラミドコポリマーであり得る。アラミドポリマーは、２個の環またはラジカルが分子鎖に沿って互いに対してパラ位に方向付けられるときにパラ−アラミドであると考えられる。パラ−アラミド繊維を製造するための方法は、一般的に、例えば、米国特許第３，８６９，４３０号明細書、米国特許第３，８６９，４２９号明細書、および米国特許第３，７６７，７５６号明細書に開示されている。１つの好ましいパラ−アラミドはポリ（パラフェニレンテレフタルアミド）であり、１つの好ましいパラ−アラミドコポリマーはコポリ（ｐ−フェニレン／３，４’ジフェニルエステルテレフタルアミド）である。好ましいアラミドフロックはメタ−アラミドフロックであり、特に好ましいのは、メタ−アラミドポリ（メタ−フェニレンイソフタルアミド）（ＭＰＤ−Ｉ）から製造されるフロックである。

本明細書で使用されるとき、用語「フィブリド」は、それらの３つの寸法のうちの少なくとも１つが最大の寸法に比べて規模が小さい非常に小さい非粒状、繊維質またはフィルム状の粒子を意味する。これらの粒子は、高剪断下で非溶媒を用いてポリマー材料の溶液を沈殿させることによって調製される。アラミドフィブリドは、３２０℃を超える融点または分解点を有する芳香族ポリアミドの非粒状フィルム状粒子である。好ましいアラミドフィブリドはメタ−アラミドフィブリドであり、特に好ましいのは、メタ−アラミドポリ（メタ−フェニレンイソフタルアミド）（ＭＰＤ−Ｉ）から製造されるフィブリドである。

フィブリドは、一般的に、約５：１〜約１０：１の長さ対幅のアスペクト比で、約０．１ｍｍ〜約１ｍｍの範囲内の最大寸法長さを有する。厚み寸法は、数分の一ミクロン、例えば約０．１ミクロン〜約１．０ミクロンのオーダーである。必須ではないが、アラミドフィブリドが未乾燥状態である間にフィブリドを層中に混入することが好ましい。

樹脂相溶性層および耐コロナ性層において使用される層という用語は、好ましくは、「紙」と記載されることもある特定の組成の薄い平面材料を指す。また、用語「層」は、一緒に付着される複数の薄い平面ウェブから製造される紙を指し、そこで全ての平面ウェブは同じ組成を有する。本明細書中で用いられるとき、用語「面」は、層または紙の２つの主面のいずれか（すなわち、層または紙の一方の側または他方の側）を指す。

いくつかの実施形態において、個々の層は、０．５ミリメートル以下の厚さを有する。いくつかの他の実施形態において、個々のマイカ−アラミド層は、０．２５ミリメートル以下の厚さを有する。好ましい一実施形態において、個々の層は、０．１３ミリメートル以下の厚さを有する。他の好ましい実施形態において、個々の層は、０．１ミリメートル以下の厚さを有する。さらに、個々の層は、十分なマイカを積層体に提供するために少なくとも０．０６ミリメートルの厚さを有するのがよいと考えられる。

一実施形態において、耐コロナ性層および樹脂相溶性層は、接着剤の層の使用によって支持体層に結合される。この実施形態の一実施において、層のそれぞれが別々に製造され、次に接着剤の層がその間に提供されて組み合わせられ、層は、順に耐コロナ性層、支持体層、次いで樹脂相溶性層である。耐コロナ性層および樹脂相溶性層のそれぞれを製紙装置で別々に製造するため、所望の量および比率のマイカおよび／またはアラミド固形分をヘッドボックスに提供し、次にウェブとして製紙ワイヤー上にウェットレイする。次に、湿潤ウェブを乾燥機のドラム上で乾燥させて紙を形成することができる。好ましくは、次に紙を加圧および加熱下においてホットロールカレンダーのニップでカレンダー処理して、または他の手段によって処理して、さらに紙を所望の厚さを有する層に固めて高密度化する。必要に応じて、同じ組成の２つ以上のより軽い坪量またはより薄い湿潤ウェブまたは紙を別々に製造し、次に一緒にカレンダー処理して単層に固めることができる。好ましい実施形態において、耐コロナ性層および樹脂相溶性層のそれぞれは、接着剤を使用して支持体層と組み合わせられる前に別々にカレンダー処理される。

耐コロナ性層および樹脂相溶性層のそれぞれの面を支持体層の対向した面に均質かつ連続的に結合する好ましい実施形態において、接着剤は、比較的均一に層の少なくとも１つの面に適用される。接着剤は、隙間なく層の１つの面への接着剤の均一な連続的な適用をもたらす任意の方法を使用してマイカ含有層または支持体層のいずれかに適用され得る。このような方法には、ロールコーティングまたはナイフコーティングまたは吹付コーティングを必要とする方法が含まれる。好ましくは、接着剤は均一な厚さに適用され、好ましくは、接着剤は連続しており、積層体において均一な厚さを有する。代わりに、接着剤は、マイカ含有層および支持体層のそれぞれの間に挿入されたシートの形態で提供され得る。次に、層および接着剤は、層を一緒に加圧または固化することができる任意の方法を使用して、接着剤を層間に配置して一緒に加圧される。このような方法には、カレンダーロールの組のニップに（接着剤をその間に有する）層を挟むことが含まれ得る。これは、所望の厚さを有する積層体構造物に層を固化し、層を一緒に完全に結合する。必要に応じて、接着剤は、層が圧力を受けて加圧される前、後、または間に適用される熱を使用してさらに硬化され得る。

積層体シート構造物は、耐コロナ性層、支持体層、および樹脂相溶性層を含み、それらの層間に接着剤が配置されていてもよい。好ましい実施形態において、最終積層体構造物は、それらの３つの層＋任意選択の接着剤から本質的になるか、またはそれらのみからなる。いくつかの好ましい実施形態において、樹脂相溶性層が、絶縁される導体に近い側になりかつそれと概ね接触し、耐コロナ性層が、巻回された電気絶縁物の外面を形成するように積層シートが導体上に配置される。しかしながら、いくつかの他の実施形態において、耐コロナ性層が導体と接触し、樹脂相溶性層が、巻回された電気絶縁物の外面を形成して、積層体が逆順に導体上に配置されてもよい。

いくつかの実施形態において、積層体シート構造物をテープに切断し、次にいくつかの可能な方法を使用して樹脂で含浸することができる。１つの一般的な方法は、積層体構造物が、絶縁される物品に挿入されるかまたはその周りに巻回された後にテープの形態のそれを樹脂で含浸する工程を含む。次に、樹脂が硬化される。第２の一般的な方法は、積層体構造物が、絶縁される物品に挿入されるかまたはその周りに巻回される前にテープの形態のそれを樹脂で含浸する工程と、次に樹脂を硬化させる工程とを含む。

積層体シート構造物は、工業モーター、風力タービン発電機における直接の使用が考えられるが、限定されないが、変圧器および工業用パワーインバータなどの他の使用および用途が可能である。

試験方法
以下の試験方法が以下に提供される実施例において使用された。

坪量をＡＳＴＭ Ｄ ６４５およびＡＳＴＭ Ｄ ６４５−Ｍ−９６に従って測定し、ｇ／ｍ²単位で記録した。

厚さをＡＳＴＭ Ｄ ６４６−９６に従って測定し、ｍｍ単位で記録した。

引張強さを、幅２．５４ｃｍの試験片および１８ｃｍのゲージ長を使用してＡＳＴＭ Ｄ ８２８−９３に従って測定し、Ｎ／ｃｍ単位で記録した。

ガーレイ多孔度は、ＴＡＰＰＩ Ｔ４６０に従って１．２２ｋＰａの圧力差（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｃａｌ）を使用して紙の約６．４平方センチメートルの円形面積についてシリンダー変位１００ミリリットル当たりの秒単位の空気抵抗によって測定された。

剛性（可撓性）は、ＩＥＣ ６０３７１−２に従って試験体を曲げるための最大曲げ荷重を試験体（幅１５ｍｍ×長さ２００ｍｍ）の長さで割った値を測定することによって紙の剛軟度について測定され、Ｎ／ｍで記録された。

耐電圧をＡＳＴＭ Ｄ １４９−９７Ａに従って測定し、ｋＶ／ｍｍ単位で記録した。

以下では、本発明が以下の実施例においてより詳細に説明される。

実施例１
多層積層体構造物は、耐コロナ性層、一方向ガラス糸支持体層、および樹脂相溶性層である３つの別個の層から製造された。耐コロナ性層は厚さ０．１５ｍｍであり、９５重量パーセントの焼成マイカフレーク（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｓａｍｉｃａ Ｆｌａｋｅ Ｃｏ．，Ｒｕｔｌａｎｄ，Ｖｅｒｍｏｎｔから入手可能な白雲母タイプ）と、米国特許第３，７５６，９０８号明細書に一般的に記載された方法で製造された５重量パーセントのポリ（メタフェニレンイソフタルアミド）フィブリドとを含有した。

樹脂相溶性層は厚さ０．０３ｍｍであり、７０重量パーセントの無焼成マイカフレーク（ＳＷＥＣＯ Ｉｎｃ．，Ｓｏｕｔｈ Ｋｏｒｅａから入手可能な白雲母タイプ）と、１５重量パーセントのポリ（メタフェニレンイソフタルアミド）フィブリドと、ＤｕＰｏｎｔ Ｃｏ．，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅから入手可能な０．２２ｔｅｘの線密度および０．６４ｃｍの長さのＮｏｍｅｘ（登録商標）繊維である、１５重量パーセントのポリ（メタフェニレンイソフタルアミド）フロックとからなった。

ガラスヤーンをベースとした支持体層は５０μｍのガラス糸を含有した。それは、耐コロナ性層と樹脂相溶性層との間にエポキシ系接着剤の層（約９ｇ／ｍ²）と一緒に挟まれて、１５０℃まで加熱されかつ２５００Ｎ／ｃｍのニップ圧力において運転する、ニップを有するカレンダーロール間でカレンダー処理され、耐コロナ性層、接着剤、一方向ガラス糸支持体層、接着剤、および樹脂相溶性層を有する積層体を製造した。得られた積層体構造物はよく接着され、すぐれた引張強さ、可撓性および良好なガーレイ多孔度を示した。この積層体のデータは表１および２に示される。

実施例２
ガラスフィラメント織布が支持層として一方向ガラスフィラメントに取って代わり、エポキシ系接着剤の層が約１０ｇ／ｍ²であること以外、実施例１が繰り返された。ガラス布は厚さ８０マイクロメートルであり、全積層体構造物の厚さは０．２１ｍｍになった。この積層体のデータは表１および２に示される。

比較例Ａ
比較例Ａは、１つのみの厚い無焼成マイカ層、エポキシ系接着剤（約１０ｇ／ｍ²）、およびガラスフィラメント織布である１つの支持体層を備えたのみである以外、実施例２と同様の方法で製造されるマイカテープであった。マイカ紙は、９５重量パーセントの無焼成マイカフレーク（ＳＷＥＣＯ Ｉｎｃ．，Ｓｏｕｔｈ Ｋｏｒｅａから入手可能な白雲母タイプ）と、０．１２ミリメートルの厚さを有するポリ（メタフェニレンイソフタルアミド）フィブリド５重量パーセントとから製造された。ガラス布は厚さ８０マイクロメートルであった。得られた全積層体構造物は、０．１６１ｍｍの厚さおよび１９４グラム／平方メートルの坪量を有した。この積層体のデータは表１および２に示される。表２は、比較例Ａよりも実施例１および２の耐電圧が著しく増加したことを示す。この改良は、本発明のマイカ−アラミド紙において使用される焼成マイカの結果である。

比較例Ｂ〜Ｃ
比較例Ｂ〜Ｃは、二層マイカ−アラミド紙が単層マイカ紙に取って代わったこと以外、実施例Ａと同様の方法で製造された。二層マイカ−アラミド紙は、マイカの豊富なプライおよびマイカの少ないプライから製造された。マイカの豊富なプライは、９０重量パーセントの焼成マイカフレークおよび１０重量パーセントのポリ（メタフェニレンイソフタルアミド）フィブリドからなった。マイカの少ないプライは、４５重量パーセントの焼成マイカフレーク、４０重量パーセントのポリ（メタフェニレンイソフタルアミド）フィブリド、および１５重量パーセントのポリ（メタフェニレンイソフタルアミド）フロックからなった。マイカの豊富な構成成分とマイカの少ない構成成分との水性分散体をＦｏｕｒｄｒｉｎｉｅｒタイプの製紙装置の第１および第２のヘッドボックス中にポンプで送った。マイカの豊富なプライが上部にありマイカの少ないプライが下部にある層状ウエットレイドペーパーを形成した。上部プライの坪量は約８５ｇ／ｍ²であり、下部プライの坪量は約５０ｇ／ｍ²であった。約３０００Ｎ／ｃｍのニップ圧力および約２２０℃のロール温度において、カレンダーの高温ニップ内で層状ウエットレイドペーパーを接着剤およびガラス織布と共にカレンダー処理して、積層体を製造した。

この積層体のデータは表１および２に示される。また、表２は、比較例ＢおよびＣのガーレイ多孔度の著しい増加を示す。ガーレイ多孔度のこの著しい増加は、マイカ−アラミド紙中の焼成マイカの高温カレンダー処理によるマイカおよびアラミドの極端な高密度化の結果である。

実施例３
積層体中の層が一切の付加的な接着剤なしでカレンダー処理され、マイカ層中のバインダーがそれらの層をガラス支持体層に結合すること以外、実施例１および２が繰り返される。最終積層体の性能および厚さは、実施例１および２について示された性能および厚さと同様である。

実施例４
実施例１、２および３の多層積層体構造物を幅１５ｍｍのテープのロールに切断する。次に、テープを使用して１５０ｍｍ×７５ｍｍの断面寸法を有する金属導体にスパイラル状に巻き付ける。テープは、導体が十分に絶縁されるまで半巻きで（５０％重なり合わせて）巻き付けられる。巻き付けられた導体は、そのままでモーターにおいて使用されるものもあるが、モーターにおいて使用する前にエポキシ樹脂で含浸されるものもある。テープは、導体に良好な電気絶縁を提供する。

次に、本発明の態様を示す。
１.ａ）９０〜９９重量パーセントの均一に分散された焼成マイカと、フロック、フィブリド、またはそれらの混合物の形態である１〜１０重量パーセントのアラミド材料とを含む耐コロナ性層と、
ｂ）一方向または織フィラメントヤーンを含み、第１および第２の面を有する支持体層と、
ｃ）６０〜８０重量パーセントの均一に分散された無焼成マイカと、フロック、フィブリド、またはそれらの混合物の形態である２０〜４０重量パーセントのアラミド材料とを含む樹脂相溶性層と
を含む、電気絶縁物として使用するために適した積層体構造物であって、
前記支持体層の前記第１の面が前記耐コロナ性層に直接結合され、および前記支持体層の前記第２の面が前記樹脂相溶性層に直接結合され、
前記積層体構造物が６０重量パーセント以上の全マイカ含有量を有する、積層体構造物。
２. 前記樹脂相溶性層が接着剤の使用によって前記支持体層に結合される、上記１に記載の積層体構造物。
３. 前記耐コロナ性層が接着剤の使用によって前記支持体層に結合される、上記１または２に記載の積層体構造物。
４. 前記耐コロナ性層中の全ての前記アラミド材料がアラミドフィブリドとして存在している、上記１〜３のいずれか一項に記載の積層体構造物。
５. 前記耐コロナ性層および樹脂相溶性層のそれぞれにおける前記アラミド材料が、それぞれの層中のバインダーおよびアラミドフロックの量に基づいて３５〜９５重量％のバインダーと、５〜６５重量％のアラミドフロックとの混合物を含む、上記１〜３のいずれか一項に記載の積層体構造物。
６. 前記耐コロナ性層および樹脂相溶性層のそれぞれにおける前記アラミド材料が、それぞれの層中のバインダーおよびアラミドフロックの量に基づいて３５〜７５重量％のバインダーと、２５〜６５重量％のアラミドフロックとの混合物を含む、上記５に記載の積層体構造物。
７. 前記バインダーがアラミドフィブリドである、上記５に記載の積層体構造物。
８. 前記支持体層の前記フィラメントヤーンが、ガラスヤーンまたは熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマーから製造されるヤーンを含む、上記１〜７のいずれか一項に記載の積層体構造物。
９. 前記支持体層の前記フィラメントヤーンがガラスヤーンを含む、上記８に記載の積層体構造物。
１０. アラミド材料がポリ（メタ−フェニレンイソフタルアミド）を含む、上記１〜９のいずれか一項に記載の積層体構造物。
１１. ０．６３５〜５．１センチメートル（０．２５〜２インチ）の幅を有するテープの形態の、上記１〜１０のいずれか一項に記載の積層体構造物。
１２. 含浸用樹脂、ワニス、またはそれらの混合物をさらに含む、上記１〜１１のいずれか一項に記載の積層体構造物。
１３. 前記樹脂、ワニス、またはそれらの混合物が部分的にまたは完全に硬化されている、上記１２に記載の積層体構造物。

Claims (6)

1. ａ）９０〜９９重量パーセントの均一に分散された焼成マイカと、フロック、フィブリド、またはそれらの混合物の形態である１〜１０重量パーセントのアラミド材料とを含む耐コロナ性層と、
   ｂ）ガラスヤーンまたは熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマーから製造されるヤーンを含む一方向または織フィラメントヤーンを含み、第１および第２の面を有する支持体層と、
   ｃ）６０〜８０重量パーセントの均一に分散された無焼成マイカと、フロック、フィブリド、またはそれらの混合物の形態である２０〜４０重量パーセントのアラミド材料とを含む樹脂相溶性層と
   を含む、電気絶縁物として使用するために適した積層体構造物であって、
   前記支持体層の前記第１の面が前記耐コロナ性層に結合され、および前記支持体層の前記第２の面が前記樹脂相溶性層に結合され、
   前記積層体構造物が６０重量パーセント以上の全マイカ含有量を有する、積層体構造物。
2. 前記樹脂相溶性層と前記支持体層との間に接着剤の層が存在する、請求項１に記載の積層体構造物。
3. 前記耐コロナ性層と前記支持体層との間に接着剤の層が存在する、請求項１または２に記載の積層体構造物。
4. 前記樹脂相溶性層と前記支持体層との間に接着剤の層が存在しない、請求項１に記載の積層体構造物。
5. 前記耐コロナ性層と前記支持体層との間に接着剤の層が存在しない、請求項１または２に記載の積層体構造物。
6. アラミド材料がポリ（メタ−フェニレンイソフタルアミド）を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の積層体構造物。