JPH08106815A - 電気絶縁材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工適性、耐熱性に優れ、冷媒による抽出化
合物量が少ない二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィ
ルムよりなる電気絶縁材料を提供する。 【構成】 結晶化度が４０％以上で、クロロホルムで４
８時間抽出した時のクロロホルム抽出物が０．５％以下
である二軸配向ポリエチレンー２、６ーナフタレートフ
ィルムよりなる電気絶縁材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性、機械特性に優
れ、かつ加工適性および電気的諸特性に優れた電気絶縁
材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気絶縁材料としてはその優れた
耐熱性、機械特性、電気特性、加工適性の故に二軸延伸
ポリエチレンテレフタレートフィルムが広く使用されて
いる。しかし、近年電気および電子機器の小型化、軽量
化、高性能化が切望されるようになり、このためにはポ
リエチレンテレフタレートの耐熱性（Ｅ種、連続使用許
容温度１２０℃）では不十分でより優れた耐熱性を有す
る絶縁材料が望まれている。さらに特にクーラー、冷蔵
庫、冷凍庫などに使用する冷凍機用モーターなどなどで
は、小型化とともに運転温度が上昇し、連続使用温度の
向上が要求されてきている。また運転温度の上昇や、冷
媒の変化にともない、冷媒によるフィルム中のオリゴマ
を中心とした冷媒抽出物量の減少が要求されてきてい
る。

【０００３】連続使用温度向上の目的に適合する絶縁材
料として、例えば、特公昭５３ー３５２８０号公報、特
公昭５４ー１９２０号公報、特開昭４８ー４３１９８号
公報、特開昭６２ー１１５６０９号公報などで連続使用
許容温度が１５５℃の性能を有する二軸延伸ポリエチレ
ンナフタレートフィルムが提案されている。

【０００４】また、冷媒抽出物量を減少する目的で、い
わゆる固相重合法でポリマ中に含まれるオリゴマ量を減
少させたり（特開平２−１２０３２９号公報）、フィル
ム表面に架橋構造を有するコート層を塗設し、抽出オリ
ゴマ量を減少させる方法（特開平４−２７６４４３号公
報）が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようにポリエチレ
ンナフタレートフィルムは基本的に優れた耐熱性、機械
特性および電気的特性を有することは広く知られてい
る。一方、ポリエチレンナフタレートフィルムを電気絶
縁材料として用いる場合、例えばモーター絶縁などで代
表されるように、スロットやウェッジの形に成型され、
挿入やコイルの巻回、およびコイル成形などが行なわれ
使用されるが、その際に割れが発生しやすく、加工収率
が低くなるという問題があるためその加工適性の改良が
望まれている。

【０００６】また、ポリエチレンナフタレートフィルム
は、低分子量の化合物を本来含有しており、ハーメチッ
クモータで代表される冷凍機用モータなど本体が冷媒中
に浸たった状態で使用される場合には、冷媒で低分子量
化合物が抽出されるという問題を有していた。

【０００７】従来このような問題を解決する目的で、い
わゆる固相重合法でポリマ中の低分子量化合物を減少さ
せたり、また、共重合法で加工性改良の検討が行われて
いるが、必ずしも充分ではないのが現状である。

【０００８】本発明はかかる上記したポリエチレンナフ
タレートフィルムの持つ低分子量化合物を減少させ、か
つ成型時および製品加工時の問題点を解決し、加工適性
の向上した電気絶縁材料を提供することを目的とするも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、結晶化度が４０％以上で、クロロホルムで
４８時間抽出した時のクロロホルム抽出物が０．５％以
下である二軸配向ポリエチレンー２、６ーナフタレート
フィルムよりなる電気絶縁材料とするものである。

【００１０】本発明でいうポリエチレンー２、６ーナフ
タレートフィルムとはその主たる構成単位がエチレンー
２、６ーナフタレート単位から構成されているフィルム
であり、２０モル％以下の共重合成分により変性されて
いてもよい。共重合成分としては、アジピン酸、セバシ
ン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、２、７ーナフタレ
ンジカルボン酸、１、５ーナフタレンジカルボン酸、シ
クロヘキサンジカルボン酸、ジフェニルエタンジカルボ
ン酸、フェニルインダンジカルボン酸などのジカルボン
酸成分、ジエチレングリコール、プロピレングリコー
ル、テトラエチレングリコール、シクロヘキサンジメタ
ノール、キシリレングリコール、ポリエチレングリコー
ルなどのグリコール成分が挙げられる。

【００１１】共重合成分量が増加すると、本来ポリエチ
レンー２、６ーナフタレートフィルムの有している連続
使用許容温度が低下するので、好ましくは１０モル％以
下、さらには５モル％以下とするのが好ましい。

【００１２】ポリエチレンナフタレートは一般にナフタ
レンー２、６ージカルボン酸またはその機能的誘導体例
えばナフタレンー２、６ージカルボン酸ジメチルとエチ
レングリコールとを触媒の存在下、適当な反応条件の下
に重縮合せしめる公知の方法で製造される。

【００１３】この時、得られるフィルムに滑り性を付与
したり、不透明性を付与する目的で例えば酸化チタン、
炭酸カルシウム、シリカ、アルミナやジルコニアなどの
無機粒子やシリコーン粒子、架橋アクリル粒子、架橋ポ
リスチレン粒子等の有機粒子などの不活性粒子を添加し
たり、またポリマの合成時に酢酸カルシウムや酢酸リチ
ウムなどを使用し、合成過程で粒子を析出させるなど公
知の方法が好ましく利用される。

【００１４】本発明で用いるポリエチレンナフタレート
は重合度が低すぎると、機械的特性が低下するため、そ
の極限粘度は好ましくは０．４以上２．０以下、より好
ましくは０．５以上１．５以下、特に好ましくは０．６
以上１．０以下である。

【００１５】また、ポリマ中のオリゴマ量は好ましくは
０．６％以下、より好ましくは０．４％以下、特に好ま
しくは０．３％以下である。通常の溶融重合法でポリマ
を製造した場合には、ポリマ中に約０．９％のオリゴマ
を含有している。ポリマ中のオリゴマ量を減少させる方
法として、例えばポリマーを減圧下または不活性ガス雰
囲気下その融点以下の温度で加熱処理や固相重合をおこ
なうことが知られている。この処理を行うことにより、
ポリマ中のオリゴマー量を低減させることができるが、
一般には同時に極限粘度も増加する。極限粘度が高くな
りすぎると、押出成形時に押出圧力が増加し、ポリマの
熱分解などポリマ特性を損ねるため、極限粘度は好まし
くは２．０以下、より好ましくは１．５以下、特に好ま
しくは１．０以下にする。

【００１６】さらに、加熱処理や固層重合によりオリゴ
マ量を減少させても、押出成型時に溶融状態でオリゴマ
が再生することも知られており、再生量との兼ね合いか
らポリマ中のオリゴマ量は０．６％以下、好ましくは
０．４％以下特に好ましくは０．３％以下であることが
好ましい。

【００１７】本発明のフィルムはその結晶化度が４０％
以上であることが必要である。フィルムの結晶化度が４
０％より低い場合には、フィルムをクルロホルムで４８
時間抽出した場合に抽出される化合物量が多くなり、ま
た電気絶縁用フィルムとして成形加工や部品に挿入する
などの使用時に割れが発生し易くなり好ましくない。好
ましい結晶化度は４３％以上、特に好ましくは４５％以
上である。

【００１８】本発明のフィルムはクロロホルムで４８時
間抽出した時の抽出量が０．５％以下であることが必要
である。クロロホルム抽出物量が０．５％より多い場合
には、冷凍機モータ等の冷媒で浸漬された状態で使用さ
れる際に、フィルムからの抽出物が析出するなどの問題
が生じる。この傾向は使用温度が高いほど抽出効率が向
上するため、本発明で目的としている高温使用用途では
問題が大きくなる。好ましいクロロホルム抽出物量は
０．４５％以下、特に好ましくは０．４％以下である。

【００１９】本発明の電気絶縁用二軸延伸ポリエチレン
ナフタレートフィルムは、引っ張り弾性率は好ましくは
４００ｋｇ／ｍｍ² 以上、より好ましくは５００ｋｇ／
ｍｍ² 以上である。引っ張り弾性率が４００ｋｇ／ｍｍ
² 未満であると、フィルムの挿入性が不足したり、フィ
ルム操作時のハンドリング性が低下したりし易い。

【００２０】本発明のフィルム厚みは１０μｍ以上、好
ましくは２０μｍ以上であり、また３００μｍ以下、好
ましくは２５０μｍ以下が好ましい。フィルムの厚みが
１０μｍ未満では、電気絶縁性が不足し、また３００μ
ｍを越えると、フィルムが堅くなり加工適性が不良とな
り易い。

【００２１】次に本発明の結晶化度が４０％以上でかつ
クロロホルムで４８時間抽出した時のクロロホルム抽出
物が０．５％以下である二軸延伸ポリエチレンナフタレ
ートフィルムの製造方法を具体的に述べるが、これに限
定されるものではない。

【００２２】溶融重合または固相重合して得たポリエチ
レンナフタレートは、乾燥後通常２８０〜３２０℃の範
囲の温度で押出機よりシート状に押し出し、８０℃以下
の温度に冷却して実質的に無定形のシートとする。な
お、溶融押し出しするに際しフィルターで濾過する必要
があり、必要に応じ多段フィルターを用いることが好ま
しい。また、冷却固化する際にキャスティングドラムに
密着させるため、静電印可キャスト法を適用するのが好
ましい。該未延伸シート状物はまず長手方向に１２０℃
〜１７０℃の温度で１．５倍以上５．０倍以下好ましく
は２．０倍以上４．５倍以下延伸する。ついで幅方向に
１２０℃〜１７０℃で２．５倍以上５．０倍以下延伸し
て二軸配向フィルムとする。得られた二軸延伸フィルム
は２００℃〜２７０℃好ましくは２２０℃〜２６０℃特
に好ましくは２４０℃〜２５５℃で１〜５％弛緩させな
がら熱固定を行ない、ついで巻き取る。

【００２３】二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィル
ムの結晶化度は、この熱固定時の温度条件および時間条
件で決定されるが、（温度（℃）−１９８）と時間
（秒）の積が５〜１０００好ましくは７〜５００の範囲
であることが好ましい。

【００２４】また、ロール状のフィルムを７０〜１２０
℃で１時間〜１０日間加熱処理したり、また熱固定され
たフィルムを再度熱処理工程にかけることにより結晶化
度を制御することもできる。また、熱固定前または熱固
定後のフィルムを、キシレンやクロロホルムなどの溶媒
で処理し、フィルム中の低分子化合物を抽出除去後、再
度フィルムを加熱処理して結晶化度を制御することもで
きる。このようにして、これまで知られていたフィルム
に比較して、冷媒などに抽出される化合物量が少なく、
かつ成形加工性に優れ挿入時の割れ性が改良されたポリ
エチレンナフタレートフィルムを得ることができ、特に
冷凍機モータ等を中心とした電気絶縁用途に好適に使用
できる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、その主旨を越えない限り本発明はこれらの実施例
に限定されるものではない。なお、実施例で得られたフ
ィルムの物性値の測定値は下記の方法による。

【００２６】（１）引張弾性率 ＪＩＳ−Ｋ−７１２７に準じた。インストロンタイプの
引張試験機を用い、試料長５０ｍｍ、試料幅１０ｍｍの
試料を用いて、２０℃、６５％ＲＨにて測定した。

【００２７】（２）クロロホルム抽出物量 フィルムを約２ｍｍ角に切断し、ソックスレー抽出装置
を用い、クロロホルムで４８時間抽出する。抽出操作
後、抽出液を蒸発乾固してクロロホルムに抽出されてき
た化合物の量を測定した。抽出物量は使用したフィルム
量に対する抽出された化合物量の比率として求めた。

【００２８】（３）環状オリゴマ量 ポリマまたはフィルムをヘキサフルオロイソプロパノー
ルに溶解し、高速液体クロマトグラフ法により環状オリ
ゴマ量を定量した。

【００２９】（４）加工性評価 フィルム長手方向に４０ｍｍ、幅方向に２０ｍｍとなる
ようにフィルムを切り出し、ついで幅方向に平行に両端
部を各５ｍｍずつ折り返してモーター挿入用サンプルを
作成した。このサンプルをモーター回転子部分に挿入
し、エナメル線を巻き込んだ。その後エナメル線部分を
プレスしてエナメル線部分の成型を行ない、この時にフ
ィルムサンプルの割れの発生を評価した。

【００３０】（５）結晶化度 四塩化炭素とノルマルヘプタンの混合溶剤の密度勾配管
を用い、２５℃で密度を測定した。この時非晶質ポリエ
チレンナフタレートおよび完全結晶化ポリエチレンナフ
タレートの密度をそれぞれ、１．３２５、１．４０７と
して次式に従い決定した。

【００３１】結晶化度＝１００Ｘ（ρ−１．３２５）／
（１．４０７−１．３２５） ρ：求めたフィルムの密度（ｇ／ｃｃ） 実施例１ ジメチルー２、６ーナフタレート１００部（重量部、以
下特記しない限り部は重量部を示す。）、エチレングリ
コール６０部および酢酸マグネシウム４水和物０．０９
部を反応器にとり、約４時間をかけて２３０℃まで徐々
に加熱昇温した。この時生成してくるメタノールを留去
させ、エステル交換反応を終了した。この反応物にリン
酸トリメチル０．０４部、三酸化アンチモン０．０３部
およびエチレングリコール１０部に分散させた平均粒子
径０．３μｍの酸化チタン０．３部を添加し、常法に従
って重合し、極限粘度０．４８、環状オリゴマ量０．９
％のチップを得た。このチップを２００℃で２０時間固
相重合し、極限粘度０．７２、環状オリゴマ量０．７％
のチップを得た。ついでこのチップを３００℃で溶融
し、Ｔダイから押出し静電印可キャスト法にて急冷して
１．５ｍｍの無定形シートとした。

【００３２】得られた無定形シートを１４０℃で３．５
倍長手方向に延伸し、さらに１３５℃で３．５倍幅方向
に延伸した後、長手方向および幅方向に５％弛緩させな
がら２５０℃で５秒間熱固定し、巻き取った。このとき
のフィルム厚みは１２５μｍであった。

【００３３】得られたフィルムの結晶化度は４５％、長
手方向の引張弾性係数は７００ｋｇ／ｍｍ² 、幅方向の
引張弾性係数は７００ｋｇ／ｍｍ² 、クロロホルム抽出
物量は０．２％であった。このフィルムを用いて加工性
を評価した結果、割れは全く発生せず良好な加工性を有
していた。

【００３４】実施例２ 実施例１において、熱固定の条件を２３０℃、３秒とす
る以外は実施例１と同様に延伸して厚さ１２５μｍ、結
晶化度４１％の二軸延伸フィルムを得た。得られたフィ
ルムの長手方向の引張弾性係数は６５０ｋｇ／ｍｍ² 、
幅方向の引張弾性係数は６５０ｋｇ／ｍｍ² 、クロロホ
ルム抽出物量は０．３％であった。このフィルムを用い
て加工性を評価した結果、割れは全く発生せず良好な加
工性を有していた。

【００３５】実施例３ 実施例１において、重合時間を延長して得た極限粘度
０．６８、環状オリゴマ量０．９％のポリマを固相重合
することなく使用する以外は実施例１と同様にして厚さ
１２５μｍ、結晶化度４５％の二軸延伸フィルムを作製
した。得られたフィルムの長手方向の引張弾性係数は６
４０ｋｇ／ｍｍ² 、幅方向の引張弾性係数は６４０ｋｇ
／ｍｍ² 、クロロホルム抽出物量は０．３５％であっ
た。このフィルムを用いて加工性を評価した結果、割れ
は全く発生せず良好な加工性を有していた。

【００３６】比較例１ 実施例１において、熱固定の条件を２００℃、２秒とす
る以外は実施例１と同様にして厚さ１２５μｍ、結晶化
度３０％の二軸延伸フィルムを得た。得られたフィルム
の長手方向の引張弾性係数は６００ｋｇ／ｍｍ² 、幅方
向の引張弾性係数は６００ｋｇ／ｍｍ² 、クロロホルム
抽出物量は０．５５％であった。このフィルムを用いて
加工性を評価した結果、割れが発生し加工性は不良であ
った。

【００３７】比較例２ 実施例３において、熱固定の条件を２００℃、２秒とす
る以外は実施例３と同様にして厚さ１２５μｍ、結晶化
度３０％の二軸延伸フィルムを得た。得られたフィルム
の長手方向の引張弾性係数は６００ｋｇ／ｍｍ² 、幅方
向の引張弾性係数は６００ｋｇ／ｍｍ² 、クロロホルム
抽出物量は０．７０％であった。このフィルムを用いて
加工性を評価した結果、割れが発生し加工性は不良であ
った。

【００３８】

【発明の効果】本発明の結晶化度が４０％以上で、クロ
ロホルムで４８時間抽出した時のクロロホルム抽出物が
０．５％以下である二軸配向ポリエチレンー２、６ーナ
フタレートフィルムよりなる電気絶縁材料は、加工適性
に優れ、また耐熱性にも優れていることから、モーター
絶縁のような絶縁用途で加工収率が向上でき、さらには
冷凍機モータなどで冷媒による抽出化合物量が少なく信
頼性の面でも良好であるという特徴をもつ。

【００３９】本発明の絶縁材料は、特に小型化、軽量
化、高性能化の要求が強い冷凍機モーター絶縁用途を始
めとするモータ絶縁用に好適に使用でき、また、モータ
ー絶縁以外の電気絶縁用途にも使用することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結晶化度が４０％以上で、クロロホルム
   で４８時間抽出した時のクロロホルム抽出物が０．５％
   以下である二軸配向ポリエチレンー２、６ーナフタレー
   トフィルムよりなる電気絶縁材料。