JPS5929303A - 電気絶縁材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気絶縁材料に関するものである。近年、電気
、電子機器の進歩に伴なって、発電機やモーター．テレ
ビ、音響機器、また各種の家電機器、電卓やコンピュー
ターなどの小型軽量化、高性能１ヒ、高信頼比が望まれ
ている。そのため高性能の耐熱性絶縁材料の出現が期待
されている。特にモーターに使用する絶縁材料では長期
の耐熱性が必要のみならず，短期的な過負荷によるコイ
ルの発熱に充分耐えなければならない。

従来，薄葉状の電気絶縁材料として紙、ボリ塩ｒｔピニ
ル、ポリエチレン、ボリスチレン、セルロースアセテー
ト、ボリアミド、ポリエチレンテレフタレート、などの
フィルムや誘電体を含浸した不織布などの繊維製品が使
用されてきたｏしかしこれらの材料は長時間でも．短時
間でも高温にさらすことはできない。ポリエチレン、ボ
リスチレン．ポリ塩化ビニルは融点が低＜１００〜１２
０−Ｑ以下で溶融するので実質的Ｋは９０’Ｑ以下でし
か使用できない。ボリアミドやセルロースアセテートな
どでも１０５υ以下の使用であシ、さらに比較的耐熱性
が優れてーるとされているポリエチレンテレフタレート
の繊維やフィルムの場合でも１２０℃以下の温度範囲で
ある。しかもポリエチレンｆＬ／フタレートの場合は未
延伸状態では７０゛０以下でしか使用できない。未延伸
では７０’Ｑ以上になると軟化して弱くなシ、さらに１
１５℃以上の高温では短時間に結晶比して白濁し脆化す
るので使用できない。“また延伸したポリエチレンテレ
フタレートの繊維やフィルムでは長期に使用する場合は
使用温度は１２０’Ｑ以下であシ、１８０Ｕ以上の高温
にさらすと１〜２週間以内の短時間でその表面にオリゴ
マーなどを析出して少し白化し、透明性が低下すると共
に２伸度が低下して脆化する。そして少しの折曲げでも
破損するようになる。

また耐熱性の優れた樹脂も各種存在するが、Ｌかしポリ
イミドの場合は、吸湿性があり２また加水分解に弱いの
で？３縁材料として使用する時は乾燥を必要とする。ま
た耐アルカリ性Ｋ乏しくしかも高価である。アラξドで
ある１メックス（登録商標）ペーパーは耐熱性に優れる
が耐電圧が低く、絶縁材料としての用途がかなり狭めら
れる。ポリオキサジアゾールやポリエステル●ボリアミ
ドイミドは耐湿性や耐フレオン性に乏しい。

本発明はこれらの欠点がなく、しかも高温でも十分な強
靭性と優れた電気特性を保持し、耐熱寿命の長い高信頼
性の電気絶縁材料を提供するものである。すなわち温度
１８０℃でｉｏｏｏ時間熱劣ｆとさせ九時、伸度保持率
がｌｏチ以上であるポリエーテルイミドを主成分とする
電気絶縁材料である。本発明品ｆｄｌ８０’Ｑで１００
０時間熱劣化させてもポリエチレンテレフタレートのよ
うに脆化せず，しなやかさを保っている。またオリゴマ
一の析出もほとんどなく電気機器を汚染しない。そして
このポリエーテルイミドはポリエチレンテレフタレート
と異なり、未延伸でも延伸物でも耐熱性Ｋほとんど差が
なく１８０℃で長時間安定なのが大きな特徴である。こ
のポリエーテルイミドを未延伸で使用すればその乾熱収
縮率が１８（ｌυで０．８％以下，好ましくは０．６％
以下であり、非常に寸法安定性に優れている。また延伸
物を使用すれば未延伸に比べ非常に強力な絶縁材料が得
られる。例えば破断強度が１２Ｋ！／ｕ２＋好ましくは
２ｏＦｉタ／朗２以上のものが容易に得られる。

通常，電気絶縁材料の耐熱性の評価は、各水準の温度で
材料を熱劣化させ，その材料の破断強度や破断伸度、さ
らには衝撃強さや絶縁破壊電圧の初期値が半減する劣化
時間に相幽する温度を目安としている。この場合，破断
強度の変化は材料の劣化現象に対して鈍感であシ、破断
伸度、衝撃強度、絶縁破壊電圧の変化は、劣化現象を鋭
敏に反影する。ここでは測定の容易な伸度保持率を採用
した。

通常の延伸されたポリエチレンテレフタレートフィルム
は温度１Ｂ’０’Ｑでは熱劣化時間５０〜１００時間で
伸度保持率が５０％になシ、耐熱性が改良されたポリエ
チレンテレフタレートフィルムでも２００〜４００時間
で伸度保持率が５０％になる。ＳＯＯ〜１０００時間劣
ｆヒさせると伸度保持率が１０チ以下となシフィルムが
脆化する。本発明のポリエーテルイミドは１８０℃の熱
劣化で、１０００時間劣化させても伸度保持率は１０チ
以上、好ましくは２．７］チ以上保有し、劣化後もフィ
ルムは柔軟であシ、ポリエチレンテレフタレートに比べ
格段に耐熱性が優れている。

本発明で使用するポリエーテルイミドとは次式： 〔式中、８は１よりも大きい整数，たとえばＩＯないし
１０．０００またはそれ以上を表わし−−Ｕ−２一〇一
は３−または４一位および３′一または４′一位にあシ
、２は（１）次式： および で表わされる基および（２）次式： ｃ式中、Ｘは式：−０，Ｈ，，−，一凸一，−＾−，一
〇一１ｌ Ｏ および−８−からなる群から選んだ二価の基″！！穴は
原子であり、ｑは０またＶｉｌであり、ｙは１〜５の整
数である）で表わされる二価の有機基からなる群から選
んだ基を表わし、しかも基−０−ｚ−０−の二価の結合
手は無水フタル醗末端基上，たとえばＬ３’＝１−３．
４’−．４．３’−ま九Ｖｉ＜．ｌ−・位に存在するも
のであυ，Ｒは（．）炭素数６〜２０個の芳香族脚化水
累基およびそのノ・ロゲン化誘導体、（ｂ）炭累数２〜
２０個のアルキレン基およびシクロアルキレン基．炭素
数２〜８個のアルキレン基で末端停止されたポリジオル
ガノシロキサンおよび（Ｃ）式： Ｃ式中、Ｑは−ｕ−，−ｃ−．−ハー，−８−およ１１ ０ び−ＯｘＨ，ｘ−から選んだ原子または基であり、Ｘは
１〜５の整数である）で表わされる二価の基からなる群
から選んだ二価の有機基である〕のボＩＪエーテルイミ
ドである。

弐Ｉのポリエーテルイミドは５式Ｉｌ：ｃ式中、２は前
記の意義を有する）の芳香族ビス（エーテル酸無水物）
と弐Ｉ： Ｈ，Ｎ一几一Ｎｕ，（１） ｃ式中、Ｉｔは前記の意義を有する）のジアミノｆヒ金
物との反応を包含する周知の任意の方法によって得るこ
とができる。一般Ｋ、弐■の有用なポリエーテルイミド
（以下ＰＥＩと略称することがある）はｍ−／′レゾー
ル中で２５℃で測定して０．２ｄｌｉｐより大きい固有
粘度〔η〕、好ましくは０．３５〜０．６０．またはｏ
．７ｄｌｌ？またはそれよシ大きい固有粘度を有する。

仁のポリエーテルイミドの多くはガラス転移点が１９０
’Ｏ以上であり、耐熱性に非常に優れるものである。

このポリエーテルイミドは単独重合体として、またその
耐熱劣化性を低減しない範囲で共重合体および他のポリ
マーとのポリマーアロイとして使用することができる。

他のポリマーとはポリエチレンテレフタレート、ポリプ
チレンテレフグレートなどのポリエステル類、ナイロン
６−ナイロン６６などのボリアミド類、ポリエチレン，
ポリプロピレンなどのポリオレフイン、ポリカーボネー
ト、ポリ塩化ビニル５ポリ塩化ビニリデンまたポリテト
ラフルオロエチレン，ポリクロロトリフルオロエチレン
などのフッ素樹脂類、ポリスチレンボリアミドイミドー
ポリサル７オン、ボリ７工二レンサルファイド，ボリ７
エニレン風一テル、ポリエステルイミド５ボリエーテル
サルフォン．ポリアリルスルホン、ポリアリレート、ボ
リフェニレンオキシド、ポリアルキレントリメリテート
イミドなどの樹脂である。

そしてこれらの単独重合体、共重合体、ポリマーアロイ
には帯電防止剤、滑剤、着色剤、安定剤５耐候剤、離形
剤、無機物などの補強剤、充填剤などを添加しても何ら
かまわない。そして使用に際しては単体のフィルムや不
織布、織布だけでなく、訪電体からなる含浸剤を含浸さ
せたり、他のボリマーカラナるフィルム特にポリエチレ
ンテレフタレートフィルムや金属箔などの他の材料との
組合せによる複合体や積層体として使用できる。さらに
制電加工や蒸着加工などの二次加工を行っても何ら差支
えない。また粘着剤加工をして粘着フィルムないしシー
トとすることもできる。フィルムないしシート、織布あ
るいは不織布状とした場合．ＭＩＴ耐折強度が５０回以
上の特性を持たせることが容易であり、また温度１８０
−（ｌでの乾熱啄縮率が０．８％以下の特性を持たせる
ことも容易である０ 本発明のポリエーテルイミドを主成分とする電気絶縁材
料は溶融押出により製糸、製膜ができ、芳香族炭化水紫
、ハロゲン化炭化水素５脂肪族炭化水素、ケトン類５エ
ステル類の有機溶剤にボリマーを溶解して乾式法によυ
、糸やフィルムを得ることもできる。未延伸フィルムの
形状はフラットでもチューブ状でも何らかまわない。さ
らに未延伸の糸やフィルムを１軸や多軸方向に延伸する
ことによって強力が優れた絶縁材料を得ることができる
。延伸は通常のロールやテンター及び気体を媒体とする
チューブラ法によって行いえる。このポリエーテルイミ
ドぱボリスチレンやポリアリレート、ポリエーテルサル
フォンなどの非晶性ポリマーと異なυ，非品性であシな
がらガラス転移温度以下のかなシ低温でも容易に延伸が
可能である。ポリエーテルイミドの多くは１９０１）以
上のガラス転移温度を有するが適正温度範囲は０−Ｑか
ラ３ｏＯ−０まで可能であシ２延伸温度範囲が広いのが
特徴である。このようにして得た未延伸あるいは延伸さ
れたポリエーテルイミド全主成分とする電気絶縁材料は
その優れた耐熱性，電気特性５機械的性質、物理的性質
を活して２回転機のスロット絶縁２相間絶縁２静止機器
の相間、層間絶祿、平角銅線の絶縁テープなどであり、
高圧用、小型耐熱用に特に有用である。また自動車のエ
ンジンル；ム内のように高温になる場所の配線の絶縁や
、乾燥機内の配線の絶縁、さらに高温にさらされる航空
、宇宙関係，船舶や産業輸送機器、発電所、変電所など
の送配電関係の機器、映写機器などの電気絶縁用に特に
優れている。

次に物性の測定法について述べる。

１）破断強伸度Ｈ４ＲＴ＞ｉ−Ｄ−８８２に準じて温度
２０℃、湿度６５％の雰囲気で変形速度５０％／ｍｉｎ
で東洋ボールドウィン社製．万能引張試験機テンシロン
ＵＴＭ−３型を用いて測定した。

２）伸度保持率：破断強伸度の測定に従い、求めた破断
伸度から次式によシ算出した。

熱劣ｆヒ試料の破断伸度 伸度保持率＝Ｘｔｏｏｒ係） 未劣化試料の破断伸度 ３）熱劣化：Ｊｌ−Ｋ−７２１２に準じて，根来與作所
製ギヤ一式老化試験器タイプ１０４Ｇ２形を用い、温度
”１８０’Ｑで所定時間処理した。

４）ガラス転移点：Ａ８ＴＭ−Ｄ−３４１８に準じてパ
ーキンエルマ社製示差走査熱量計ＤＦＩ−２形を使用し
て、試料１０１ｎｇで昇温速度１０’ｏ／分で測定した
ガラス転移の吸熱ピーク温度から求めた。

５）乾熱収縮率：Ｊｌ８−（３−２３１８に準じて温度
１８ｆｌ’Ｑで３０分間処理し，処理前後のフイルムの
寸法変化より求めた。

５）ＭＩＴ耐折強度：ＪＩＦＩ−Ｐ−８１１５に準じて
試料巾ｌい、荷重ＩＫタで温度２０’Ｑ，湿度６５チで
測定した。

以下、本発明について実施例に基づきさらに具体的に説
明する。

実施例ｌ 米国ジエネラルエレクトリック社のポリエーテルイミ｝
’（商標ＵＬＴＥＭ１０００番、このポリマーのガラス
転移点け２１６℃である。）のレジンをｏ．５ＵＨ７の
真空下、１５０℃で５時間、乾燥して押出スクリュー径
４０ｍの押出機を用い、巾２５烏のＴダイスを用いて温
度３８０−Ｑで溶融押出してハードクロムメッキの冷却
ドラムでフイルムを冷却固化して與膜した。得られたフ
イルムは厚み約１００μｍで、少し褐色に着色した透明
なフィルムであった。このフィルムを温度１８０−Ｑで
各時間、熱劣化させ−フィルムの破断強伸度の変化を調
べた。本発明の未延伸ポリエー・テルイミドフィルムは
１８０℃の長時間での熱劣化後でも、フィルムの柔軟性
全失なわず、しなやかでしかも透明であった。未劣化フ
ィルムの１８０’Ｑの乾熱収縮率は０．５％であった。

またＭＩＴ耐折強度は４００回であった。比較のため未
延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムについて同様
にして熱劣化させたが，１８０℃での高温のため５分程
度で結晶白化し．熱劣化，１日目ですでに脆比して測定
が困難であった。測定方向は試料の長手方向である。

結果を第１表に示す。

実施例２ 実施例ｌのポリエーテルイミドフィルムを、東洋ボール
ドウィン社製の加熱テンシロンＵＴＭ−２型を用いて，
温度１４０“０で試長５Ｂ、引張速度１廖／分で長手方
向に２倍、自由巾ｌ軸延伸した。

もとの試料の巾は４儂であった。延伸後冷却して試料を
取出し２これを金粋に固定して，温度２１０゛０で１分
間，熱風乾燥機で熱固定した。このフイルム全実施例ｌ
と同様にして熱劣化させ、破断強伸度の変化を調べた。

延伸したフィルム、及びこれを熱固定したフィルムの両
者とも１８０℃で長時間熱劣［ヒさせてもしなやかさを
失なわなかった。

比較のため市販の２軸延伸ポリエチレンテレフタレート
フィルムも同様にして温度１８（ＩＱで熱劣化させたが
，破断伸度の低下が著（７く，長時間の熱劣化ではフィ
ルムが脆ｆヒした。測定はフィルムの長手方向である。

結果を第２表に示す。

実施例３ 実施例１で使用したポリエーテルイミドＬＫｆｋクロロ
ホルム２．４ｌとトリクレン１．６１Ｊの混合溶媒に室
温で溶解させて孔径０．３朋で２００孔数ヶ有するノズ
ルから乾式紡糸して連続的に集積し、圧着後５１５０′
０で乾燥して不織布を作った０この不織布にメチルフエ
ニルシロキサンとアルキド共重合フェス（いわゆるアル
キド変性シリコーンフェス）′＠：含浸せしめ５１２０
℃で１０分間、乾燥を行い、更に２０５Ｄで２０分間、
焼付け仕上げを行った。ワニス含浸量はクロスの１．３
倍とした。これを１８０℃で熱劣化させたが強伸度の低
下が少なかった。比較のためポリエチレンテレフタレー
トの不織布にフェスを含浸したものを熱劣化させたが，
脆化が激しく強伸度の測定ができなかった。結果を第３
表に示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ）空気中１８０℃で１０００時間熱劣化させた時、伸
   度保持率が１０ｅ４以上であるポリエーテルイミドを主
   成分とする電気絶緑拐料。 ２）電気絶縁利料がフィルム状である特許請求の範囲第
   １項の電気絶縁旧料。 ３）電気絶縁材料が不織布状である特許ｅ青求の範囲第
   １項の電気絶縁材料。 ４）電気絶縁材料が織布状である特許請求の範囲第１項
   の電気絶縁材料。 ５）不織布または織布に誘電体を含浸させた特許請求の
   範囲第３項または第４項の電気絶縁材料。 ６）ポリエチレンテレフタレートフィルムヲ積層した特
   許請求の範囲第２項ないし第５項の電気絶縁材料。 ７）粘着層を積層した特許請求の範囲第２項ないし第６
   項の電気絶縁材料。 ８）破断強度が１２ＫＰ／ｄ以上の延伸フィルム状であ
   る特許請求の範囲第２項の電気絶縁材料。 ９）溶融押出法で銅線の周囲を被覆したものである特許
   請求の範囲第１項の電気絶縁材料。