JPS62174148A - コ−テイングフイルム - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、平滑易滑性、電気絶縁性、絶縁破壊性、耐コ
ロナ性に優れた無機物のコーティングされた有機系フィ
ルムに関するものである。

〔従来の技術〕

従来無機物コーティングフィルムとしてけ、水ガラスを
コーティングしたフィルム、あるいはエポキシ等の樹脂
をバインダーとして非膨潤雲母あるいは酸化ケイ素粒子
等の無機物をコーティングしたフィルム力とが知られて
いた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このような無機コーティング層は、伸度が乏し
くフレキシビリティが全くない（水ガラスの場合）、無
機物としての特性を示すためには厚く塗る必要がある、
また厚く塗った場合はフレキシビリティが乏しくなる（
非膨潤実母の場合）あるいは、易滑性を賦与しようとす
ると表面粗さが大巾に増加してしまう（酸化ケイ素粒子
の場合）などの欠点があった。

本発明の目的は、上記のような欠点を持たない無機コー
ティングフィルム、すなわち、優れた電気特性（電気絶
縁性、絶縁破壊抵抗、耐コロナ性）、優れた可撓性ある
いは優れた易滑平滑性を示す無機コーティングフィルム
を提供せんとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のコーティングフィルムは、膨潤性無機層状ケイ
酸塩（Ａ）と水溶性樹脂（Ｂ）との重量比（Ａ／Ｂ）１
／（５ｘｉｏ’）〜２／１の混合体から得られた厚さ０
．０１〜１５μｍの層をプラスチックフィルムの少くと
も一表面に設けた構成を有する。

本発明の基材プラスチックフィルムとしては、単体・腹
合体あるいは延伸・未延古泡品を問わず、適宜のプラス
チックのフィルムを用いうる。

代表的力ものとして、ポリオレフィンフィルム、ポリス
チレンフィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネ
ーアラミドフイルム、ポリイミドフィルム、ポリフェニ
レンスルフィドフィルム、ポリエーテルイミドフィルム
、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリスルホンフィル
ム、ポリツクフィルムを挙げることができる。その中で
も熱寸法変化が小さく、剛性が高いという点から、ポリ
エステルフィルム（特に延伸したフィルム）、ポリプロ
ピレンフィルム、ポリフェニレンスルフィドフィルム、
ポリイミドフィルム、アラミドフィルムが好適である。

プラスチックフィルムの厚みは特に限定されないが通常
はＯ１５μｍ以上６ｍ＋以下であシ、好ましくは１μｍ
以上１ｗｍ以下、コーテイング性の面から２μｍ以上５
００μｍ以下のものが特に好ましい。

複合フィルムを使用する場合、その層数あるいは方法は
特に限定されないが、複合押出法あるいは、基材フィル
ム上への押出ラミネート法、あるいは種々の接着剤を用
いたラミネート法などによシ、複合されるのが通常であ
る。

本発明では無機コーティング成分として膨潤性無機層状
ケイ酸塩を用いることを本質とする。ここで膨潤性とは
層間に水を配位していわゆる「膨潤」する性質を有する
無機層状ケイ酸塩をいい、本発明のコーティングフィル
ムのコーティング層中ではこの膨潤性を利用して少くと
も部分的に層間分離して形成された微細粒子の形でこれ
が存在することを本質とする。

本発明で用いられる膨潤性無機層状ケイ酸塩は構造的に
は３ｉ０４四面体のＳｉ対０の比が理論上２：５のフィ
ロケイ酸塩で結晶単位格子が淳み方向に繰］返された結
晶構造を有するものであシ、その代表例を化学式で示す
と次のように表わすことができる。

ｗα３−１．１　ｘ□、、−１，２（Ｓ’　３．５−４
．５０ｔｏ　）　ｚｌ、８−２．２ここで Ｗ：層間イオンであり、１種以上のカチオン性イオン。

Ｘ：八面体位置のイオンでｌ、Ｍｇ　２＋又はＭｇ　２
＋の一部をＬ　ｔ　＋、Ｆｅ２＋、　Ｎｉ２＋、Ｍｎ”
、Ａｔ　３＋及びＦ”からなる群から選ばれる少々くと
も１種のイオンで置換したイオン。

〇：酸素。

ｚ：Ｆ−又はＯＨ−の中から選ばれた一種又は二種のイ
オンＯ 同、本発明では上記の四面体位置のＳｌ　４＋がＧｅ４
＋又はこれらの一部がＡｔ”　”、Ｆｅ３＋、Ｂ３＋等
で置きかわったものでもよく、本発明にいう膨潤性無機
層状ケイ酸塩はとれらも包含する。

とれらの具体例としては、モンモリロナイト、バーミキ
ュライト等の天然物や前記一般式を有する溶融あるいは
水熱で合成されるテトラシリシックマイカ、テニオライ
ト、ヘクトライト等の合成物の如き粘土系、雲母系鉱物
がある。

これらのうちでも不純物が少ないこと、組成が均一であ
るため均−力結晶となることから、特に合成物が好まし
く、またその中でも結晶の平部性にすぐれると共に、結
晶サイズが大きいという点から、 Ｗｚ−ｏ、ｓ−ｘ＋ａ　ｔ　Ｍｇ　ｚｓ−ｚ−ａ、２−
ｘＬｉｘ　（Ｓ　ｉ３．６−４．１１０１０　）　Ｆ　
１．８−４０又は ”Ｘ−（Ｌ　１−）（＋ａ　Ｉ　Ｍｇｚｓ　−７−３，
２−Ｘ　Ｌ　’　Ｘ　（Ｓ　ｉ３．５−４．Ｇ　ｏ、ｏ
）　（ＯＨ）　１．８−４０（ｆＣだしｘ＝０．８〜１
．２）なるものが好ましい。また層間イオンＷとしては
、１種以上のカチオン性イオンであればよぐ特に限定さ
れないが、カチオン性イオンの例として、キル基、Ｒ２
−Ｒ４は水素又は炭素数１〜１０のアルキル基）、Ｋ＋
、あるいはＭｇ　＋　＋、Ｃａ＋＋、Ｂａ＋＋笠のアル
カリ土金属、Ａｌ””を挙げることができる。その中で
も水に対す好ましくは６０％以上、更に好ましくは８０
チ以上９０チ以下占めている場合が好適である。

膨潤性無機層状ケイ酸塩のサイズは特に限定されないが
、沈降法によシ測定された平均粒径が０．０５μｍ〜１
５μｍ。

好壕しくけ０．１μｍ〜８μｍ、更に好ましくは０．１
５μｍ〜３μｍの範囲にある場合、均一な層を得ること
ができるため好ましい。また全粒子の５０チ、好ましく
は８０チ、更に好着しくに９０％の厚みが８００Ａ以下
、好捷しくけ４００Ｘ以下、更に好ましくは１００Ａ以
下である場合。

コーティング層表（２）が平滑でよシコンパクトな製品
となるためより好ましい。ここに厚みとはコーティング
フィルムのコーティング層断面内に存在する無機粒子の
厚みをいう。

本発明でいう水溶性樹脂とはコーティング液形成時水溶
性を示し最終製品たるコーティングフィルムのコーティ
ング層中で重合体（架橋重合体又は非架橋重合体）であ
るものであれば本質的にはいづれでもよい。

構造的には以下に示すような親水性の強い極性基を１種
以上持った冷機高分子又は高分子形成性物質が好ましい
。

非イオン性ニーＯＨ，−０−ｌ−ＣＮ、−ＣＯＮＨ２代
表的水浴性樹脂としては、シランカップリング剤、チタ
ンカップリング剤、水溶性アクリル、水溶性ポリエステ
ル、水溶性ポリアミド、水溶性エポキシ、水溶性アミノ
樹脂、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポ
リエチレンオキサイド、酢酸ビニル共重合体、ポリビニ
ルピロリドン等の樹脂あるいはそれらの混合物を挙げる
ことができる。

本発明に使用する水溶性樹脂は、脱水乾燥後の軟化温度
が５０℃以上、好ましくは８０℃以上、更に好ましくは
１２０℃以上のものが５０重量％以上、好ましくｌｄ８
０重量％以上、史に好ましくは９０重量％以上占めてい
る場合が好適である。硬化型樹脂を好ましく使用しうる
ことも云うまでもない。これらの樹脂は使用する基材フ
ィルムに応じて迭択することが好ましい。

例えばポリエステルを基材とする場合、シランカップリ
ング剤、チタンカップリング剤、水溶性アクリル、水溶
性エポキシ樹脂、水溶性ポリエステルが接着性の面から
好適である。またポリオレフィンを基材とする場合は、
チタンカップリング、シランカップリング剤、水溶性ア
クリル、水溶性エポキシ樹脂が、接着性の面から好適で
ある。

マタポリフエニレンスルフイド、ポリエーテルエーテル
ケトン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、あるい
はポリイミドを基材とする場合はシランカップリング剤
、チタンカップリング剤が好適である。

シランカップリング剤の代表例として、アミン系シラン
カップリング剤、ビニル系あるいはメタクリロキシ系シ
ランカップリング剤、エポキシ系シランカップリング剤
、メチル系シランカップリング剤、クロロ系シランカッ
プリング剤、アニリノ系シランカップリング剤、メルカ
プト系シランカップリング剤などを挙げることができる
。シランカップリング剤は、基材の種類に応じて適宜選
択すればよいが、例えばポリエチレンテレフタレート、
ポリカーボネートなどのポリエステル系の基材に塗付す
る場合はなる構造のエポキシ系シランカップリング剤が
、あるいはなる構造のクロル糸シランカップリング剤が
塗布時の増粘の点から、あるいは基材に対する接箔性の
点から特に好適である。

同上記において、ｍ＝０または１、ｎ＝１〜１０の整数
、Ｒ’　＝　ｉｌｄ　１〜１０のアルキル基、フェニル
基、シクロヘキシル基から選ばれた炭化水素残基、Ｒ／
／−水素乃至炭素数１〜１０のアルキル基から選ばれた
炭化水素残基を示す０ また、基材としてイミド系基材、あるいけポリフェニレ
ンスルフィド等を使用する場合は、上に示したと同様の
構造をもつエポキシ系シランカップリング剤が好適であ
る。

水溶性ポリエステルの代表例としては、ポリエステルに
重合度２〜１０のポリエチレングリコールを少くとも２
０モルチおよびエステル形成性２官能基を有するスルホ
ン酸金属塩化合物を約８モルチ以上共重合したもの、あ
るいは芳香族ジカルボン酸成分と脂肪族ジカルボン酸成
分のモル比が１０／１〜１／１０からなるジカルボン酸
および／またはそのエステル形成性誘導体とグリコール
からなるポリエステル共重合体において Ａ、エステル形成性スルホン酸アルカリ金属塩化合物を
全酸成分に対し３〜１０モルチ、 Ｂ、グリコール成分のうち１，４−ビス（ヒドロキシア
ルコキシ）ベンゼン成分を５〜６０モルチ の組成比よりなるもの、あるいは 芳香族ジカルボン酸成分とメチレン基数４〜８の飽和直
鎖状脂肪族ジカルボン酸成分のモル比が１０／１〜１０
／７．５から々るジカルボン酸および／またはそのエス
テル形成性誘導体とグリコールからなるポリエステル共
重合体において Ａ、エステル形成性スルホン酸アルカリ金属塩化合物を
全酸成分に対して３．５〜７．５モルチ Ｂ、グリコール成分のうちジエチレングリコールを３０
〜１００モルチ の組成比よシなシかつ該ポリエステルに対しリン化合物
中のリン量として２０〜１０００　ｐｐｍ含有してなる
、ものなどを挙げることができる。

基材としてポリエステルを用いる場合には、塗布性、接
滑性の面から、 芳香族ジカルボン酸成分と脂肪族ジカルボン酸成分のモ
ル比が１０／１〜１／１０からなるジカルボン酸および
／またはそのエステル形成性誘導体表グリコールからな
るポリエステル共重合体において、 Ａ、エステル形成性スルホン酸アルカリ金属塩化合物を
全酸成分に対し３〜１０モルチ Ｂ、グリコール成分のうち１．４−ビス（ヒドロキシア
ルコキシ）ベンゼン成分を５〜６０モルチ の組成比よシなるもの、あるいは 芳香族ジカルボン酸成分とメチレン基数４〜８の飽和直
ｅ状脂肪族ジカルボン醸成分のモル比が１０／１〜１０
／７．５からなるジカルボン酸および／またはそのエス
テル形成性誘導体とクリコールからなるポリエステル共
重合体において 酸成分に対して３．５〜７．５モルチ Ｂ、グリコール成分のうちジエチレングリコールを３０
〜１００モルチ の糾成比よりカリ、かつ該ポリエステルに対しリン化合
物中のリン量として２０〜１０００　ｐｐｍ含有してな
るものが好適である。

水溶性エポキシ樹脂の代表例として、クリシジルエーテ
ル系エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、クリシジル
アミン系エポキシ樹脂ちるいは脂肪族系エポキシ樹脂を
誉げることができる。

本発明においては、膨潤性無様層状ケイ酸地（Ａ）と水
溶性樹脂（Ｂ）との１．量比（Ａ／Ｂ）は１／（５Ｘ１
０４）〜２／１、好ましくは、１／１０００〜１／３、
更に好ましくは１１５００〜１１５とする心壁がある。

これは重量比（Ａ／Ｂ）が１１５Ｘ１０４　　よシ小さ
い場合、ケイ酸塩添加の効果が明らかでないため好まし
くないのである◇一方２／１より大きい場合、層状ケイ
酸塩相互の結合が不足とカシ襞間し易く実用上問題とな
るため好ましくないのである０ 本発明におりる電気絶縁性とは、２０℃×６５％ＲＨに
おける表面比抵抗が１０１３Ω以上、好ましくは１０１
４０以上、更に好ましくは１０１５Ω以上であることを
いう。耐コロナ性が要求される用途においては、重量比
（Ａ／Ｂ）を１７５〜１７３０、更に好ましくは１７６
〜１／１０とするのが特に好適である。

本発明のコーティングフィルムにおけるコーティング層
は上記成分由来の無機粒子とバインダー樹脂の特性を横
力わ彦い範囲で適宜他の成分を共存させうるが、通常上
記成分が６０重量−以上、好ましくは８０重ｆｉｆ：％
以上、更に好ましくけ９０重ｇ％以上と力るように用い
られる。

本発明における無機コーティング層は該プラスチックフ
ィルムの片面おるいは両面に、全面あるいは、ストライ
ブ状、あるいは部分的にコートされているものとする。

本発明における無機コーティング層の厚みは０．０１μ
ｍ〜１５μｍ、好ましくは０．０５〜５μｍとする必要
がある。

これは００１μｍよシ薄い場合は無機層としての特性を
示さ々くなるため好ましくなく、一方１５μｍよシ厚い
場合、コーティング層の可撓性が乏しくなシ、クラック
がはいシ易く力るため好ましくないのである。

本発明における無機コーティングｉ　（ｂ）と基材フィ
ルム層（ａ）との厚み比（ｂ／ａ）は、特に限定されな
いが、通常は１／４〜１／１０４　　、好ましくは１／
８〜１／１０３、史に好ましくは１／ｌ’１２〜１／１
０２とするのが、積層体としての可撓性、機械特性の面
からよシ好ましい。但し両面にコートした場合は層（ｂ
）の厚みとしてその各々の層の厚みの和をとるものとす
る。

次に本発明のコーティングフィルムの製造法の代表例に
ついて説明する。

本発明のコーティングフィルムの−の製造法は、膨潤性
無機層状ケイ酸塩（Ａ）を水又は水溶性有機溶剤中に分
散させて非凝集状態の微細粒子分散糸をつくりこれに水
溶性樹脂（Ｂ）を重量比（Ａ／Ｂ）１／（５Ｘ１０’）
〜２／１になるように混合し、かくして得られたコーチ
インク液をプラスチックフィルムの少くとも一赤面に塗
布する方法である。

コーテイング液中にて膨潤性無機層状ケイ酸塩はその膨
潤性を利用して微細粒子化し凝象、沈降することなく分
散している。コーテイング液を形成する媒体は水又はア
ルコール等の水溶性有機溶剤であり、これらは単独又は
混合して用いうる。

基材フィルムは必要に応じ、空気中その他種々の雰囲気
中でコロナ放電処理を施しておいてもよい。またウレタ
ン樹脂、エポキシ樹脂など公知のアンカー処理剤を用い
てアンカー処理を施しておいてもよいが通常は特に必要
では々い。かかる基材フィルムの−又は両表面上に上記
コーテイング液を、グラビアコート、リバースコート、
スプレーコート等公知の方法を用いて塗布する。コーテ
イング後は通常６０〜２５０℃で１秒〜１５分程度乾燥
させる０尚コ一テイング層を別途製膜しておき、あとか
らラミネートしても良いが、層状ケイ酸塩を主体とする
層は、やや強度が不足である点から、直接基材フィルム
上にコーティングする方が好ましい。

本発明のコーティングフィルムの用途は特に限定され々
いが、その優れた電気特性及び平滑易滑性から、（１）
コンデンサー、高圧ケーブル、モーター、トランス等の
電気絶縁性、耐コロナ性、絶縁破壊性の要求される基材
として、甘た （２）（１）項の中でも特に易滑性の要求される用途、
例えば厚みのうすいコンデンサー用基材、あるいけ高圧
ケーブル用基材、 などに好適に利用される。

〔作用〕

本発明は、このように特定膨潤性無機層状ケイ酸塩を使
用したので、水溶性樹脂と凝集がなく均一に混合するこ
とが可能となり、その結果極めて薄く塗布するのみで、
基材フィルムは層状ケイ酸塩に完全に被覆され、積層体
が無機質としての特性を示す様にカつたものである。

〔発明の効果〕

（１）非常に細く塗布するだけで、無機層状ケイ酸塩の
特長を示すようになる。

２ｌ− （２）薄膜塗布が可能なので可撓性にすぐれる。

（３）薄膜塗布が可能なので、得られた製品がコンパク
トに力る。

（４）電気特性にすぐれる。

〔特性の測定方法、評価基準〕

なお、本発明における特性の測定方法および評価基準は
次の通υである。

（１）絶縁破壊電圧：ＪＩＳ　　Ｃ２３１８−６６に基
づいて測定した。

（２）耐コロナ性：温度２０±５℃、相対湿度６５±５
チの大気中でアルミニウム箔を電極として両電極間にＪ
ＩＳＣ５１０２に規定する直流電源により、昇圧速度１
００ｖ／ｓｅｅで絶縁破壊電圧の２０％まで昇圧し、破
壊するまでの時間を耐コロナ性とした。

（３）静摩擦係数μＢ　：ＡＳＴＭ−Ｄ−１８９４Ｂ−
６３に従い、スリップテスターを用いて測定した。

（４）表面粗さＲａ（μｍ）：触針式表面粗さ計による
測定値を示す（カットオフ０．０８ｓｎ、測定値４覇で
の値。但しＪＩＳ−Ｂ−０６０１による）。

（５）可撓性：直径３ｍの円筒に沿って曲げた後、表面
のクラックの状態を顕微鏡で判定した。

○・・・クラックはとんど力し。

×・・・細かいクラックが無数に認められる。

（６）　　表面比抵抗：２０℃、６５チＲＨ雰囲気中で
、８時間放置したサンプルについて超絶縁計を用いて測
定した。

次に実施例に基づいて本発明の実施態様を説明する。

実施例１〜５、比較例１〜３ 厚さ１１μｍのポリエチレンテレフタレート２軸延伸フ
イルムの上に以下の組成の層を設ける。たたし５重量％
ゾルの状態で塗布し、乾燥後の厚みにして０．５μｍに
なる様にコートした。ただしコート稜の乾燥は１６５℃
熱風中で２分間行った。

〔コーティング層組成〕

層状ケイ酸塩（Ａ）： ＷＭｇ２Ｌｉ　（Ｓｉ４０１０）　Ｆ２Ｗ：Ｋ”　　（
Ｋ−ＴＮと略記） 水溶性樹脂（Ｂ）： （但し硬化剤としてはアセチルアセトンアルミニウムを
使用した。） 表にみる如く本発明範囲に比べ層状ケイ酸塩が少々すぎ
る場合、絶縁破壊抵抗、耐コロナ性などの電、り、特性
、および易滑性（静埠擦係数）共に優わた点がみられず
不適当である（比較例１．２）。

一方層状ケイ酸地が多すぎる場合は、絶縁破壊電圧は良
好であるが耐コロナ性の改良が全くみられず又可撓性も
不充分であるため好ましくないのである。本発明の場合
のみ良好々電気特性（絶縁破壊抵抗、耐コロナ性）可撓
性および易滑性を示すのである。特に重量比（Ａ／Ｂ）
が１７５００〜１１５の場合特に耐コロナ性が良好なた
めよシ好ましい。

比較例４〜６ 実施例１と同様の条件でコーティング層組成を以下のよ
うに変更して同様評価を行った。

層状ケイ酸塩（Ａ）のみを非膨潤型層状ケイ酸塩として
トピーエ業■のダイモナイ）ＰＤＭ−７を用いて評価を
行った（比較例４〜５）０ 壕だ保護層を全く設けない場合（比較例６）についても
評価した。表中にみる如く非膨潤型層状ケイ酸塩を用い
た場合は、保鰻層を全く設けない場合とほぼ等しい電気
特性を示し、改良効果は全くみられない。また易滑性は
示すが平滑性は全く示さない。

実施例６．７、比較例７ 実施例１と同様の条件でコーティング層厚みを５μ（実
施例８）、１０μ（実施例９）、２０μ（比較例７）と
変更してその物性を調べた。コーティング厚の厚みが０
．０１〜１５μｍの範囲にある本発明範囲にある場合は
十分な可撓性を示すが厚くカシすぎた場合は可撓性が乏
しくなるため好ましく力いのである。

実施例８．９ 実施例１と全く同じ条件で膨潤性層状ケイ酸塩を以下の
ように変更して評価を行った。

階状ケイ酸塩として、層間イオンとして、ＣＨ３（ＣＨ
２）３−ＮＨｓと　（ＣＨ３（ＣＨ２）ＩＳＮ（ＣＨ３
）３］“を工：１の比率でもつＷＭｇｚ　Ｌｉ　（Ｓ　
ｉ４０．ｏ　）なる構造のもの（セチル−ＴＮと略記す
る）を使用した場合（ツ施例　）および層間イオンの比
率を１：２とした実施例　と同様の構造をもつものを使
用した場合（実施９１１）各々について評価を行った。

この場合型、気絶縁性が特に良好であるため好ましい。

尚、層状ケイ酸塩として膨潤型のものを用いたものはい
づれもコーティング層中のケイ酸塩粒子の厚みは９０％
以上が１００Ａ以下だった。これに対し非膨潤型のもの
を用いたものは、６０％り上が２０００〜３０００Ａで
あった。

％許出願人　東　　し　株　式　会　社特許出島人　ト
ピー工業　株式会社 、８、゛

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）膨潤性無機層状ケイ酸塩（Ａ）と水溶性樹脂（Ｂ
   ）との重量比（Ａ／Ｂ）１／（５×１０＾４）〜２／１
   の混合体から得られた厚さ０．０１〜１５μｍの層をプ
   ラスチックフィルムの少くとも一表面に設けたことを特
   徴とするコーティングフィルム。
2. （２）膨潤性無機層状ケイ酸塩由来の無機粒子の５０％
   以上が８００Å以下の厚みを有する特許請求の範囲第１
   項記載のコーティングフィルム。