JPS5956309A - 電気絶縁材の製造法 - 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、電気絶縁物に関し、その目的とするところは
、特に耐熱性に優れかつ絶縁破壊電圧が大である絶縁材
料を提供することにある。

近年の技術的な進歩と省エネルギーの要請から耐熱絶縁
物に対する希求は著しいものがある。

即ち、エネルギーコストの増加と世界的資源枯渇に対す
る対策とから全ての機器の小型・軽量化が求められ、こ
れを可能にする技術の開発が進められている。この流れ
の中で電気機器も又例外でなく、効率向上と小型化の要
請から必然的に耐熱性の向上が求められるに至った。

例えば耐熱性、耐久性の向上という点から電気機器に吸
湿性、耐熱性、絶縁破壊電圧などを改善し寿命を向上さ
せる為に樹脂含浸した絶縁物を用いる事が提案されてい
る。

一般に耐熱性の薄葉材料としてはフィルムと紙とがある
が、フィルムは一般に樹脂含浸には向いていない。一方
、紙としてはアラミド紙（例工ばデュポン四のノーメッ
ククス紙や日本７０マ■のＡティシュ−）がある。

これらの素材は確かに耐熱性に優れ、難燃性でもあり樹
脂含浸するが、その構造上含浸性は余り良くない。比較
的含浸性の良いものに乾式紙つまり不織布があるが、こ
れらは一般にポリエステルとアラミドかも成り（例えば
日本バイリーン■％ｇｙン■、カールフロイデンベルグ
■の製品）、耐熱性をポリエステルにより制約されてい
る。何故ならば、かかるポリエステルは７ラミドの接着
剤であって、一般に樹脂含浸させても絶縁破壊電圧（Ｂ
ｒｅａｋｉｎｇ　Ｄｏｗｎ　Ｖｏｌｔａｇｅ　＝＝　Ｂ
、Ｄ、Ｖ　）が上りにくいからである。

例えば覗１在最も一般に用いられている耐熱合成絶縁紙
としてＮｏｍｅｘ　４１０を上げると水晶の物性データ
は第１表の通りである。これに例えばフェノール樹脂を
含浸させた場合、フェノール樹脂の含浸量とＢ、Ｄ、Ｖ
の関係は第２表の通りになる。この樹脂含浸によるＢ、
Ｄ、Ｖの上昇は単に構造体に隙間が多く樹脂が充分に浸
透すればよいという事ではな（・と思われる。例えばＮ
ｏｍｅｘ　４１０よりゆるい構造を有するＮｏｍｅｘ４
２４の場合には、樹脂含浸を行ってもＢ、Ｄ、Ｖの上昇
ははるかに少ない（第３表参照）。これは乾式紙（つま
り不織布）の場合でも同様であり、例えば日本バイリー
ン社のＨ８００８ＣＴ　　の場合の物性及び樹脂含浸後
のＢ、Ｄ、Ｖは第４我に示す通りで樹脂含浸してもＢ、
Ｄ、Ｖの増加は望めない。

本発明者等はこれらの点に鑑みて鋭意検討した結果、特
殊な構造を有するアラミド不織布は素材単体でのＢ、Ｄ
、Ｖは低いが、樹脂を含浸させるとＢ、Ｄ、Ｖが著しく
向上することを見出し本発明に到達したものである。

即ち、本発明は、少なくとも２種の異なった熱的性質を
示す芳香族ポリアミド繊維より形成された密度０．８〜
１．３ｇ／ｆｆｌの不織布に樹脂な含浸させたことを特
徴とする電気絶縁物である。

本発明に於ける芳香族ポリアミドとは下記（１）。

＋２１．＋３＋の単位よりなり −Ｃｏ　−Ａｒｌ　−Ｃｏ　−−・・ｆｉｌ−Ｃｏ　−
Ａｒ３−　Ｎ　−−−・・（３１３ Ｒ１ｒ　’Ｅ’２１　Ｒ３は、同一でも異なってもよく
水素原子または炭素数３以下のアルキル基を示す。実質
的に（１１と（２）は当モルよりなる。（３）は、（１
）及び（２）と必ずしも同時に含まれていな（でもよい
。

＊ｒ、　ｌ　Ａｒ２　、　Ａｒ３は芳香族性残基であり
、同一でも異なってもよい。Ａｒ、　ｌ　Ａｒ２　＋　
Ａｒ３の代表例は、パラフェニレン、メタフェニレン、
ビフェニレンまたは（４）式で衣わされる残基を示す。

−５− −Ｎ−１Ｒ４は水素原子または炭素数３以下のフル４ キル基から選ばれる残基である。

好ましい芳香族ポリアミドＡｒｌ　、　Ａｒ２．　Ａｒ
１がパラフェニレンまたはメタフェニレンより選ばれる
。更に好ましいのは（１＋と（２）よりなりＡｒ、　、
　Ａｒ２がメタフェニレンまたはパラフェニレンの場合
である。最も好ましくは（１）と（２）よりなりＡｒ、
　、　Ａｒ２カトモにメタフェニレンの場合である。

本発明において使用する芳香族ポリアミド繊維の製造方
法はいくつか知られているが、一般には、ポリメタフェ
ニレンイソフタルアミド繊維の製造方法としては、ポリ
メタフェニレンインフタルアミドを溶解した紡糸原液を
乾式あるいは湿式あるいは半乾半湿のいずれかの方法で
紡糸し、次いで水洗し潜水延伸を施した後、乾燥し更に
ガラス転移温度以上で延伸熱処理する工程をとる。

本発明に於ては、異なった熱的性質を示す芳香族ポリア
ミド繊維、即ち上記工程の内ガラス−６− 転移温度以上で延伸熱処理された実質的に配向結晶化し
た繊維（Ａ）、潜水延伸を施した後取り出した部分的に
配向結晶化した繊Ｍ（Ｂ）、及び紡糸し次いで水洗を施
した後取り出した未配向未結晶化繊維（Ｃ）を、それぞ
れ（Ａ）　＋　（Ｂ）又は（Ａ）　＋（Ｃ）混合して使
用される。本発明に於て使用する繊維の好ましい状態は
、その１０重値φ以上が部分的に配向結晶化した繊維（
Ｂ）及び△は、未配向未結晶化繊維（Ｃ）（以上実質的
に配向結晶化していない繊維と称する）より成る場合で
あり、最も好ましくは、その１０重量％以上、９０重量
％以上が実質的に配向結晶化していない繊維より成る場
合である。しかしながら、これは本発明物を決定的に支
配する要因ではなく、後に述べる熱圧プレス条件、熱圧
プレス前処理条件等を適宜変更する事により、解決でき
る問題であり、この条件が、省資源、省エネルギー的見
地から好ましいかどうかを述べていると理解すべきであ
る。

本発明において、芳香族ポリアミド繊維に対し小割合の
他の耐熱性繊維を併用することも可能であり、例えば芳
香族ポリエステル繊維、炭素繊維、無機繊維、ガラス繊
維、金属繊維等を含むことができる。

本発明において不織布とは、不織布製造の従来法によっ
て得られるシート状に抄造したもの又は、それに後加工
を施したものを言う。具体的には、捲縮を付与したステ
ープルをフラットカード又はローラカード等のカード機
により開繊化しシート状にしたもの、長繊維のトウを積
層したものを、針をうえた一対の末広がりベルトを用い
て幅方向に延展するいわゆる長繊維のトウ開繊法によっ
て得られたシート状物、あるいは、長繊維をベルト上に
ランダムに積層することによって得られるシート状物、
あるいは、５〜２０．１程度の短繊維を水又は空気を用
いて分散径網上に捕集して得られるシート状物等を、例
えばニードリング、接着剤処理等の手段を用い絡合もし
くは結合させたものを言う。

本発明のポイントは、耐熱性を損なわずに構造の緻密性
と優れた含浸性を兼ね備えたシートを得る事にある。

ここで不織布の緻密性を表わす尺度を示す密度は、常法
により、不織布を一定面積に切り出し、その重量を化学
天秤にて０．１９まで測定し、厚みを厚み計（ＯＮＯ８
ＨＯＫＫＩ　ＤＧ　−２１１）により０．１μｍまで測
定する事により測定された値である。

本発明物は、従来知られていない、全く新規な不織布、
叩ち密度０．８〜］、３ｇ／ｉの不織布を用いた電気絶
縁物である。

不織布の密度が１．３９７ａｌより犬の場合は、除芥織
布は、むしろフィルムに近い状態となり含浸性が悪く、
一方０．Ｂｌ／／ｃｒ／Ｉより小さい場合は、粗すぎ該
不織布に大きな孔又は孤立した孔が存在する為、樹脂の
含浸量を極端に大きくしないと得られる電気絶縁物の絶
縁破壊電圧は上昇しないのである。

なお、この素材の特異なり、Ｄ、Ｖの上昇の理論は不明
であるが、その断面を顕微鏡で確かめると第１図の如く
でＮｏｍｅｘ　４１０紙の断面図（第　９− ２図）とは明白に異なる。つまり、空隙の景及び形態に
おいて前者は両光面と続いたもののみが少量存在し、後
者は前者よりやや空隙は多いが両光面から孤立した部分
が存在する為と考えられる。即ち、前者はこの空間に樹
脂が入り易く、後者は表面からの連結部のみに樹脂が入
り一部の空間には入り難く、油の場合は後者は孤立空間
にまで入りかつ抜けにくいのに対し、前者は油は入り易
いが抜は易い為ではないかと思われる。

かかる本発明の芳香族ボリアミド不織布を得る方法は、
素材の芳香族ポリアミド繊維が持つ耐熱性、難燃性を損
わない方法であればいかなる方法を用いてもよいが好適
には下記の方法により製造することができる。

例えば芳香族ポリアミド繊維からなるウェブに極性アミ
ド溶媒及び／又は水よりなる可塑剤を付着せしめ熱圧ロ
ールを用い熱圧加工する方法によって得られる。

極性アミド溶媒としては、例えば、Ｎ−メチ１０− ルー２−ピロリドン、　Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド
、　　Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホ
キシド、ヘキサメチルホスホルアミド。

テトラメチル尿素、Ｎ−メチルカブμラククム。

Ｎ−メチルピペリジンなど或いはこれらの混合物を挙げ
ることができる。

上記極性アミド溶媒単独又はその水溶液の芳香族ポリア
ミド繊維からなるウェブへの付着量はウェブに対し、極
性アミド溶媒に換算して０．５〜２００重量係が重量上
い。

極性アミド水溶液の場合の付着量は、その濃度によって
適宜選択すぎきであるが、一般に濃度が高い程、減らす
のが好ましい。

極性アミド溶媒に換算した付着量が０．５重量−未満で
は、熱圧加工後の機械物性並びに我面平担性緻密性が不
充分である。付着量が増加するに従い、熱圧加工後の機
械物性１表面平担性。

緻密性は向上するが、付着量が２００重量％をこえる様
になると、もはや物性の向上はわずかであり、極性アミ
ド溶媒のロス及びエネルギーロスが増大するのでコスト
的に無駄である。

同様に可塑剤が水である場合は、付着量はウェブに対し
て１０〜２５０重量％が好ましい。

付着量が１０重量係未満では機械物性並びに表面平担性
が不充分であり、２５０重量％より多い場合は、熱圧加
工時のエネルギーロスが大きい。

ウェブに極性アミド溶媒及び／又は水を付着する方法は
、ウェブに均一に付着することができる通常工業的に用
いられている方法が使用でき、例えばスプレー法又は含
浸法等を挙げることができる。

本発明の不織布を得るための熱圧加工条件は、ウェブに
付着する極性アミド溶媒及び／又は、水の付着量に影響
されるので、適宜選択することによって決めるが良いが
通常温度１５０〜４００”Ｃ，圧力１０〜１００　ｏｋ
ｇ／ｍの条件で行う。

温度が１５０℃より低い場合は、素材が芳香族ポリアミ
ド繊維であるため、融着性が低く、機械物性の充分なも
のが得られない。温度が４００℃より尚い場合は、通紙
速度との兼ね合いもあるが、芳香族ポリアミド繊細が熱
劣化を起こし、黄変する等の問題が出てくる。

圧力は低過ぎると融着が充分である。高い方はいくら高
くてもかまわないが、エネルギー的に無駄であり＋ｏｏ
ｏｋｇ／ｍまでが好ましい。

熱圧加工方法は、２本以上の熱圧ロールを用いて行うの
が好ましい。芳香族ポリアミド繊維からなるウェブに極
性アミド溶媒及び／又は水よりなる可塑剤を付着せしめ
ることと、該付着せしめたウェブを熱圧ロールを用い熱
圧加工すると言う２つの要件を満すことが、本発明不織
布を得る最も確実な方法である。この２つの要件の内、
どちらか１つが欠落した場合、本発明不織布とはならな
い場合がある。

この様にして得られた不織布（薄葉材）のＢ。

Ｄ、Ｖは３〜５Ｋｖ／１ＩＩｌとＮｏｍｅｘ　４１０等
より低く、又絶縁油を含浸させてもＢ、Ｄ、Ｖは改善さ
れない（Ｎｏｍｅｘ　４　］　０は改善される）。しか
し各種樹脂を含浸させると著しく　Ｂ、Ｄ、Ｖが改善さ
れるの　１３− である。これら樹脂にはフェノール樹脂、エポキシ樹脂
、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂等を挙げることが
できる。

以上の如く本発明によれば、従来品に比し極めて大きな
Ｔ１．Ｄ、Ｖを有する電気絶縁物を得ることができる。

以下実施例を挙げ本発明を説明する。

実施例１ ｎ−フェニレンジアミン１０８部、イソフタル酸クロラ
イド１９７部、テレフタル酸６部より得られた共重合物
から、Ｘ線回折による結晶配向度９２係の繊維（Ａとす
る）及び６５％の繊維（Ｂとする）を得た。いずれも太
さ１．５　ｄｅであり捲縮させてから長さ５１１１１に
切断した。

Ａを４０部、Ｂを６０部の割合で混合し、カード機を通
し横方向に繊維を並べてニードルパンチを施し、目付８
０ｇ／−の絡合ウェブとした。

ウェア’１ＯＯｌに３％Ｎ−メチル−２−ピロリドン（
ＮＭＰ）水溶液１００部を均一に添付し　１４− 温度２８０℃、線圧４００ｋｇ／ｃＩＩＬの熱圧条件で
プレスした。この薄葉材物の密度は１．ｚｏｇ／ｃｒｌ
。

である。これにフェノール樹脂（市販のセメダイン：＃
１００）の２０チメチルエチルケトン（ＭＥＫ）溶液を
塗布した場合のＢ、Ｄ、Ｖと塗布量の関係を第５表に示
した。

実施例２，３ 実施例１に於て用いたのと全く同じ薄葉材にエポキシ樹
脂を含浸させたく、シェル化学社のエピコート８２８　
４０部、エピコート８７１　６０部、エビギュアｚ２０
部の２０４ＭＥＫ溶液を塗布した場合のＢ　、Ｄ、Ｖと
塗布量の関係を第６表に示した。

又ＢＴレジン（三菱ガス化学社、ビスマレイミドートリ
アジン樹脂）を塗布した場合を第７表に示した。

比較例１ 実施例１に於て用いたのと全く同じ薄葉材にＪＩ８２号
絶縁油を含浸させた場合の油含浸量とＢ、Ｄ、Ｖの関係
を第８表に示した。油を含浸させた場合Ｂ、Ｄ、Ｖの上
昇は認められない。尚、同じ油をＮｏｍｅｘ　４１０に
含浸させた場合のデータも併記した。この結果からも明
白な通り、　Ｎｏｍｅｘ４１０の場合はＢ、Ｄ、Ｖが上
昇する。

第　　２　　表 第３表 第　　４　　表 　１７− 第　　５　　表 第　　６　　表 　１８−

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る不織布断面の走査型電子顕微鏡写
真図（倍率１０００倍）、第２図は従来の不織布断面の
走査型電子顕微鏡写真図（倍率１０００倍）である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも２種の異なった熱的性質を示す芳香族ポ
   リアミド繊維より形成された密度０．８〜１．ａｇ／ｃ
   ／Ｌの不織布に樹脂を含浸させたことを％徴とする電気
   絶縁物。 ２、芳香族ポリアミド繊維が、ポリメタフェニレンイソ
   フタラミドを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電
   気絶縁物。 ３、異なった熱的性質を示す芳香族ポリアミドが、延伸
   熱処理繊維と未延伸未熱処理繊維の組合せよりなる特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の電気絶縁物。 ４、異なった熱的性質を示す芳香族ポリアミド繊維が、
   延伸熱処理繊維と延伸未熱処理繊維との組合せよりなる
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の電気絶縁物。 ５、樹脂が、フェノール樹脂、エポキシ樹脂。 ポリイミド樹脂及びボリヱステル樹脂の群から選ばれた
   少なくとも１種である特許請求の範囲第１項記載の電気
   絶縁物。