KR20140052942A

KR20140052942A - 모터용 전기 절연성 수지 시트 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20140052942A
Application number: KR20137023155A
Authority: KR
Inventors: 도모유키 가사기; 히로이치 유케이; 요시코 기라; 다케시 스토; 게이코 아키야마; 신페이 야쿠와; 히로코 이케나가
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2011-02-03
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2014-05-07
Also published as: CN103370857A; EP2672614A1; JP2012182116A; WO2012105650A1; US20130309481A1

Abstract

모터의 코일선 사이나, 코일선과 철심 사이의 절연에 이용되는 모터용 전기 절연성 수지 시트에 있어서, 높은 내열성, 전기 절연성에 더하여 절연 파괴 전압이 높은 모터용 전기 절연성 수지 시트, 및 그의 제조 방법을 제공한다. 열가소성 수지를 포함하는 다공질 수지층을 구비하고 있는 모터용 전기 절연성 수지 시트로서, 당해 다공질 수지층은 1GHz에서의 비유전율이 2.0 이하인 것을 특징으로 하는 모터용 전기 절연성 수지 시트를 제공한다. 전기 다공질층은, 평균 기포 직경이 5.0㎛ 이하이고 공공률이 30% 이상으로 되는 기포를 갖는 것이 바람직하다.

Description

모터용 전기 절연성 수지 시트 및 그의 제조 방법{ELECTRICALLY INSULATING RESIN SHEET FOR MOTORS AND PROCESS FOR PRODUCTION THEREOF}

본 발명은 모터용 전기 절연성 수지 시트 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 모터의 코일선 사이나, 코일선과 철심 사이의 절연에 이용되는 절연 부재로서 모터용 전기 절연성 수지 시트가 알려져 있다. 이들은, 코일선 사이나, 코일선과 철심 사이를 전기적으로 절연하는 것이 요구되지만, 모터를 고출력으로 하는 경우, 전류 밀도가 커져, 고온이 되기 때문에, 내열성을 갖는 절연 부재가 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1, 2 참조).

또한, 최근, 모터는 에너지 절감화 및 소형화 고성능화를 위해 고전압에서의 인버터(inverter) 제어를 필요로 하고 있다. 그러나, 인버터 전원을 사용하여 모터 구동을 제어하는 경우, 인버터로부터 발생하는 높은 서지(surge) 전압이 모터에 침입한다. 이 때문에 모터에 사용되는 절연 부재는, 서지 전압에 대응하기 위해서 절연 부재의 열화를 억제할 필요가 있었다.

서지 전압에 의한 절연 부재의 열화를 억제하는 수법으로서는, (1) 서지에 의한 부분 방전이 발생된 경우에서도 절연 파괴에 이르는 수명을 길게 하는 것, (2) 부분 방전 개시 전압을 서지 전압 이상으로 하는 것이 고려된다. (1)의 경우에서는, 무기 필러를 절연 부재에 첨가하는 수법이 있지만, 수지 시트의 가요성이 저하되고, 성형 가공에 의한 스트레스가 가해진 경우에 절연성이 저하된다고 하는 문제가 발생한다. (2)의 경우에서는, 절연 부재의 부분 방전 개시 전압이 서지 전압 이상이면 코로나 방전이 발생하지 않아 수명이 길어지지만, 부분 방전 개시 전압을 향상시키기 위해서는 절연 부재를 후막화(厚膜化)할 필요가 있고, 이 경우, 모터에 있어서 코일 점적률(占積率)이 저하되어 고출력이 수득되지 않는다고 하는 문제가 있다.

일본 특허공개 평9-23601호 공보 일본 특허공개 제2006-321183호 공보

본 발명은, 상기 문제점 등에 비추어 이루어진 것이며, 높은 내열성, 전기 절연성에 더하여 부분 방전 개시 전압이 높은 모터용 전기 절연성 수지 시트, 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기한 대로, 인버터 전원을 사용할 때의 급격한 서지 전압에 대하여, 부분 방전 개시 전압이 높은 것이 유효하기 때문에, 본 발명자들은, 절연 부재의 두께를 변화시킴이 없이 부분 방전 개시 전압을 향상시키는 하나의 수법으로서, 코일선 사이나, 코일선과 철심 사이의 절연 부재를 고내열 및 저유전화하는 것에 착안하여, 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명은, 열가소성 수지를 포함하는 다공질 수지층을 구비하고 있는 모터용 전기 절연성 수지 시트로서, 1GHz에서의 비유전율이 2.0 이하인 것을 특징으로 하는, 모터용 전기 절연성 수지 시트를 제공한다.

본 발명의 모터용 전기 절연성 수지 시트에서는, 상기 다공질 수지층은, 평균 기포 직경이 5.0㎛ 이하이며, 공공률(空孔率)이 30% 이상이 되는 기포를 갖는 것이 적합하며, 또한 상기 열가소성 수지가, 폴리이미드, 폴리에터이미드, 폴리에터설폰으로부터 선택되는 어느 1종인 것이 적합하다. 또한, 상기 열가소성 수지가, 유리전이온도가 다른 2종류 이상의 열가소성 수지의 혼합물인 것이 적합하다.

또한, 본 발명에서는, 상기 모터용 전기 절연성 수지 시트에서, 상기 다공질 수지층의 적어도 편면(片面)에 시트재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 모터용 전기 절연성 수지 시트를 제공한다.

또한, 본 발명에서는, 상기 모터용 전기 절연성 수지 시트의 제조 방법으로서, 적어도 열가소성 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물에 비반응성 가스를 가압 하에서 함침시키는 가스 함침 공정, 가스 함침 공정 후에 압력을 감소시켜 열가소성 수지 조성물을 발포시키는 발포 공정에 의해 다공질 수지층을 제조하는 것을 특징으로 하는, 모터용 전기 절연성 수지 시트의 제조 방법을 제공한다.

특히, 본 발명의 모터용 전기 절연성 수지 시트의 제조 방법에서는, 상기 발포 공정 후에, 150℃ 이상의 온도에서 다공질 수지층을 가열하는 가열 공정을 포함하는 것이 적합하다.

또한, 본 발명의 모터용 전기 절연성 수지 시트의 제조 방법에서는, 상기 비반응성 가스가 이산화탄소인 것이 적합하며, 상기 비반응성 가스를 초임계 상태에서 함침시키는 것이 적합하다.

또한, 본 발명에서는, 상기 모터용 전기 절연성 수지 시트의 다른 제조 방법으로서, 열가소성 수지와, 당해 열가소성 수지의 경화체와 상 분리되는 상 분리제를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 기판 상에 도포하고, 건조 또는 경화시켜 마이크로상(相) 분리 구조를 갖는 열가소성 수지 시트를 제작하는 공정, 열가소성 수지 시트로부터 상 분리화제를 제거하는 공정에 의해 다공질 수지층을 제조하는 것을 특징으로 하는, 모터용 전기 절연성 수지 시트의 제조 방법을 제공한다.

특히, 본 발명의 모터용 전기 절연성 수지 시트의 제조 방법에서는, 상 분리화제를 용제 추출에 의해 제거하는 것이 적합하며, 또한 용제가 액화 이산화탄소, 아임계(亞臨界) 이산화탄소 또는 초임계 이산화탄소로부터 선택되는 1종인 것이 적합하다.

본 발명의 모터용 전기 절연성 수지 시트는, 내열성, 전기 절연성이 우수하고, 부분 방전 개시 전압이 높기 때문에, 절연 부재의 열화가 억제되어 장수명화가 도모될 수 있다는 효과를 나타낸다. 또한, 본 발명의 모터용 전기 절연성 수지 시트의 제조 방법은, 이러한 모터용 전기 절연성 수지 시트를 간이한 방법으로 효율좋게 제조하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 모터용 전기 절연성 수지 시트의 일 실시형태에 대한 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대하여 설명한다. 본 발명의 모터용 전기 절연성 수지 시트는, 열가소성 수지를 포함하는 다공질 수지층을 구비하고 있고, 1GHz에서의 비유전율이 2.0 이하인 것을 특징으로 한다. 비유전율이 2.0 이하이면, 모터의 절연 부재로서 사용했을 때에, 내(耐) 서지 전압에 의한 절연 파괴를 방지할 수 있다. 이것은, 절연 파괴의 초기 현상인 부분 방전 개시 전압을 올릴 수 있기 때문이다. 한편, 1GHz에서의 비유전율이 2.0을 초과하면 충분히 부분 방전 개시 전압을 올릴 수 없다. 본 발명에서는, 모터용 전기 절연성 수지 시트의 1GHz에서의 비유전율은 1.9 이하, 또한 1.8 이하인 것이 바람직하다(통상 1.4 이상).

본 발명에서 모터용 전기 절연성 수지 시트의 비유전율은, 공동 공진기 접동법(空洞共振器接動法)에 의해, 주파수 1GHz에서의 복소 유전율을 측정하여, 그의 실수부를 비유전율로 했다. 측정 기기는, 원통 공동 공진기(어질런트·테크놀러지사제 「네트워크 애널라이저 N5230C」, 간토우전자응용개발사제 「공동 공진기 1GHz」)에 의해서, 직사각형상의 샘플(샘플 크기 2mm×70mm 길이)을 이용하여 측정했다.

(열가소성 수지)

본 발명에 이용되는 열가소성 수지로서는 특별히 한정되지 않지만, 내열성을 갖는 열가소성 수지인 것이 바람직하고, 특히 유리전이온도가 150℃ 이상, 바람직하게는 180℃ 이상의 내열성을 갖는 것이 적합하게 사용된다. 이러한 열가소성 수지로서는, 폴리아마이드, 폴리카보네이트, 폴리뷰틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리페닐렌설파이드, 폴리알릴레이트, 폴리설폰, 폴리에터설폰, 폴리에터에터케톤, 폴리아마이드이미드, 폴리이미드, 액정 폴리머, 폴리에터이미드 등을 들 수 있다. 열가소성 수지는 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명에서는, 상기의 열가소성 수지 중에서도, 고온 시의 치수 안정성이 좋고 장기에서의 내구성이 높기 때문에, 특히 폴리이미드, 폴리에터이미드, 폴리에터설폰을 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 높은 유리전이온도(예컨대 220℃ 이상, 또한 230℃ 이상)의 수지와, 낮은 유리전이온도(예컨대 150℃ 이상 220℃ 미만)의 수지를 병용하는 것이 바람직하다. 그것에 의하여, 내구성을 유지하면서 미세한 기포를 형성할 수 있다(가공성의 향상이 가능). 유리전이온도가 다른 열가소성 수지를 병용하는 경우, 그 배합 비율(중량)은, 높은 유리전이온도/낮은 유리전이온도=20/80 내지 80/20 정도가 바람직하고, 30/70 내지 70/30 정도가 보다 바람직하다.

상기 폴리이미드는 공지 내지 관용의 방법에 의해 수득될 수 있다. 예컨대, 폴리이미드는, 유기 테트라카복실산 2무수물과 다이아미노 화합물(다이아민)을 반응시켜 폴리이미드 전구체(폴리아마이드산)를 합성하고, 이의 폴리이미드 전구체를 탈수 폐환함으로써 수득할 수 있다.

상기 유기 테트라카복실산 2무수물로서는, 예컨대, 피로멜리트산 2무수물, 3,3',4,4'-바이페닐테트라카복실산 2무수물, 2,2-비스(2,3-다이카복시페닐)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로페인 2무수물, 2,2-비스(3,4-다이카복시페닐)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로페인 2무수물, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카복실산 2무수물, 비스(3,4-다이카복시페닐)에터 2무수물, 비스(3,4-다이카복시페닐)설폰 2무수물 등을 들 수 있다. 이들의 유기 테트라카복실산 2무수물은 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 이용하여도 좋다.

상기 다이아미노 화합물로서는, 예컨대, m-페닐렌다이아민, p-페닐렌다이아민, 3,4'-다이아미노다이페닐에터, 4,4'-다이아미노다이페닐에터, 4,4'-다이아미노다이페닐설폰, 3,3'-다이아미노다이페닐설폰, 2,2-비스(4-아미노페녹시페닐)프로페인, 2,2-비스(4-아미노페녹시페닐)헥사플루오로프로페인, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 2,4-다이아미노톨루엔, 2,6-다이아미노톨루엔, 다이아미노다이페닐메테인, 4,4'-다이아미노-2,2-다이메틸바이페닐, 2,2-비스(트라이플루오로메틸)-4,4'-다이아미노바이페닐 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 이용하여도 좋다.

또, 본 발명에서 이용되는 폴리이미드의 원료로서는, 유기 테트라카복실산 2무수물로서, 3,3',4,4'-바이페닐테트라카복실산 2무수물을 이용하고, 다이아미노 화합물로서 p-페닐렌다이아민 및/또는 4,4'-다이아미노다이페닐에터를 이용하는 것이 바람직하다.

상기 폴리이미드 전구체는, 대략 등몰의 유기 테트라카복실산 2무수물과 다이아미노 화합물(다이아민)을, 통상 유기 용매 중 0 내지 90℃에서 1 내지 24시간 정도 반응시킴으로써 수득된다. 상기 유기 용매로서는, 예컨대, N-메틸-2-피롤리돈, N,N-다이메틸아세토아마이드, N,N-다이메틸폼아마이드, 다이메틸설폭사이드 등의 극성 용매를 들 수 있다.

폴리이미드 전구체의 탈수 폐환 반응은, 예컨대, 300 내지 400℃ 정도로 가열하거나, 무수 아세트산과 피리딘의 혼합물 등의 탈수 환화제를 작용시킴으로써 행해진다. 일반적으로, 폴리이미드는 유기 용매에 불용이며, 성형 곤란한 폴리머이다. 그 때문에, 폴리이미드로 이루어지는 다공질체를 제조하는 경우, 상기 마이크로상 분리 구조를 갖는 폴리머 조성물의 조제에는, 폴리머로서 상기의 폴리이미드 전구체를 이용하는 것이 일반적이다.

한편, 폴리이미드는, 상기 방법 외에, 유기 테트라카복실산 2무수물과 N-실릴화 다이아민을 반응시켜 수득되는 폴리아마이드산 실릴에스터를 가열 폐환시키는 방법 등에 의해서도 수득할 수 있다.

상기 폴리에터이미드는, 상기 다이아미노 화합물과, 2,2,3,3-테트라카복시다이페닐렌에터 2무수물과 같은 방향족 비스에터 무수물의 탈수 폐환 반응에 의해 수득될 수 있지만, 시판품, 예컨대, 울템 수지(SABIC사제), 스페리오 수지(미쓰비시수지사제) 등을 이용하여도 좋다.

상기 폴리에터설폰은, 다이클로로다이페닐설폰과 다이하이드록시다이페닐설폰의 칼륨염과의 축중합 반응에 의해 수득할 수 있지만, 시판품, 예컨대, 울트라손 E 시리즈(BASF사제), 라델 A 시리즈(솔베이사제) 등을 이용하여도 좋다.

(그 밖의 성분)

본 발명에서, 다공질 수지층에는, 열가소성 수지 외에, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 여러가지 첨가제를 포함하고 있어도 좋다. 이 첨가제의 종류는 특별히 한정되지 않고, 점착 부여 수지, 난연제, 산화 방지제, 무기 필러, 기포 핵제, 결정 핵제, 열 안정제, 광 안정제, 자외선 흡수제, 가소제, 윤활제, 안료, 가교제, 가교 조제, 실레인 커플링제 등의 일반적인 플라스틱용 배합제 등을 들 수 있다. 이들 첨가제는, 수지 조성물 100중량부에 대하여, 예컨대 0.1 내지 5중량부 이용할 수 있다.

(다공질 수지층의 제조 방법)

본 발명의 모터용 전기 절연성 수지 시트는, 열가소성 수지를 포함하는 다공질 수지층을 구비하고 있고, 다공질 수지층은, 상기 열가소성 수지 및 그 밖의 첨가제를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 다공질화함으로써 수득할 수 있다. 다공질화하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 종래 주지의 화학 발포, 물리 발포 등에 의해 발포시킴으로써 수득할 수 있지만, 본 발명의 저비유전율의 다공질 수지층을 수득하기 위해서는, 미세한 기포를 높은 공공률로 균일하게 형성하는 것이 바람직하며, 이 점에서, (1) 비반응성 가스에 의해 발포시키는 방법, 또는 (2) 열가소성 수지 중에 상 분리시킨 상 분리화제를 추출하는 방법 중 어느 하나가 바람직하다. 이들 방법에서는, 화학 발포의 경우에 이용되는 발포제에 기인하는 반응 잔사가 남지 않고, 또한 기포가 독립 기포 구조로 되기 때문에, 흡습 등에 의한 전기 특성의 변동이 일어나기 어렵다.

본 발명의 다공질 수지층의 제조 방법은, 열가소성 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물에 비반응성 가스를 가압 하에서 함침시키는 가스 함침 공정, 가스 함침 공정 후에 압력을 감소시켜 열가소성 수지 조성물을 발포시키는 발포 공정을 포함한다.

가스 함침 공정은, 적어도 열가소성 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물에 비반응성 가스를 가압 하에서 함침시키는 공정이며, 비반응성 가스로서는, 예컨대 이산화탄소, 질소 가스, 공기 등을 들 수 있다. 이들 가스는, 단독으로 사용하여도 좋고, 혼합하여 사용하여도 좋다.

이들 비반응성 가스 중, 다공질 수지층의 소재로서 이용하는 열가소성 수지에의 함침량이 많고, 함침 속도도 빠른 이산화탄소의 사용이 특히 바람직하다.

비반응성 가스를 함침시킬 때의 압력 및 온도는, 비반응성 가스의 종류, 열가소성 수지 또는 열가소성 수지 조성물의 종류, 및 목적으로 하는 다공질 수지층의 평균 기포 직경이나 공공률에 의해서 적절히 조정할 필요가 있다. 예컨대, 비반응성 가스로서 이산화탄소를 이용하고, 열가소성 수지로서 폴리이미드를 이용한 경우에서, 평균 기포 직경이 5.0㎛ 이하, 공공률이 30% 이상인 다공질 수지층을 제조하기 위해서는, 압력은 7.4 내지 100MPa 정도, 바람직하게는 20 내지 50MPa이며, 온도는 120 내지 350℃ 정도, 바람직하게는 120 내지 300℃ 정도이다. 또한, 예컨대 비반응성 가스로서 이산화탄소를 이용하고, 열가소성 수지로서 폴리에터이미드를 이용한 경우에서, 평균 기포 직경이 5.0㎛ 이하, 공공률이 30% 이상인 다공질 수지층을 제조하기 위해서는, 압력은 7.4 내지 100MPa 정도, 바람직하게는 20 내지 50MPa이며, 온도는 120 내지 260℃ 정도, 바람직하게는 120 내지 220℃ 정도이다.

또한, 폴리머 중에의 함침 속도를 빠르게 한다는 관점에서, 상기 비반응성 가스는 초임계 상태인 것이 바람직하다. 예컨대, 이산화탄소의 경우, 임계 온도가 31℃, 임계 압력이 7.4MPa이며, 온도 31℃ 이상, 압력 7.4MPa 이상의 초임계 상태로 하면, 폴리머에의 이산화탄소의 용해도가 현저히 증대되어, 고농도의 혼입이 가능해진다. 또한, 초임계 상태에서 가스를 함침시키면 폴리머 중의 가스 농도가 높기 때문에, 급격히 압력을 강하시키면, 기포핵이 다량으로 발생하며, 그 기포핵이 성장하여 이루어지는 기포의 밀도가 커져, 매우 미세한 기포를 수득할 수 있다.

본 발명에서 발포 공정은, 상기 가스 함침 공정 후에 압력을 감소시켜 열가소성 수지 조성물을 발포시키는 공정이다. 압력을 감소시킴으로써, 열가소성 수지 조성물 중에 기포핵이 다량으로 발생한다. 압력을 감소시키는 정도(감압 속도)는 특별히 제한되지 않지만, 5 내지 400MPa/초 정도이다.

본 발명에서는, 발포 공정에 의해 기포핵이 형성된 열가소성 수지 조성물로 이루어지는 다공질 수지층을, 150℃ 이상의 온도에서 가열하는 가열 공정을 설치하여도 좋다. 기포핵이 생긴 다공질 수지층을 가열함으로써, 기포핵이 성장하고 기포가 형성된다. 가열 온도는 180℃ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 200℃ 이상이다. 가열 온도가 150℃ 미만에서는, 공공률이 높은 다공질 수지층을 수득하기 어려운 경우가 있다. 또, 가열 공정 후에는, 다공질 수지층을 급냉하여 기포의 성장을 방지하거나, 기포 형상을 고정시켜도 좋다.

본 발명에서, 적어도 열가소성 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물에 비반응성 가스를 가압 하에서 함침시키는 가스 함침 공정과, 가스 함침 공정 후에 압력을 감소시켜 열가소성 수지 조성물을 발포시키는 발포 공정은, 배치 방식, 연속 방식의 어느 방식으로 행하여도 좋다.

배치 방식에 의하면, 예컨대 이하와 같이 하여 발포체를 제조할 수 있다. 즉, 적어도 열가소성 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 단축 압출기, 2축 압출기 등의 압출기를 사용하여 압출함으로써, 열가소성 수지를 기재 수지로서 포함하는 시트가 형성된다. 또는, 적어도 열가소성 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물을, 롤러, 캠, 니더, 반바리형 등의 날개를 설치한 혼련기를 사용하여 균일하게 혼련해 두고, 열판의 프레스 등을 이용하여 소정의 두께로 프레스 성형함으로써, 열가소성 수지를 기재 수지로서 포함하는 시트가 형성된다. 이렇게 해서 수득되는 미발포 시트를 고압 용기 중에 넣고, 이산화탄소, 질소, 공기 등으로 이루어지는 비반응성 가스를 주입하여, 상기 미발포 시트 중에 비반응성 가스를 함침시킨다. 충분히 비반응성 가스를 함침시킨 시점에서 압력을 해방하여(통상, 대기압까지), 기재 수지 중에 기포핵을 발생시킨다. 그리고, 이 기포핵을 가열함으로써 기포를 성장시킨 후, 냉수 등으로 급격히 냉각하여, 기포의 성장을 방지하거나, 형상을 고정함으로써 내열성 폴리머 발포체가 수득된다.

한편, 연속 방식에 의하면, 예컨대, 적어도 열가소성 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 단축 압출기, 2축 압출기 등의 압출기를 사용하여 혼련하면서 비반응성 가스를 주입하여, 충분히 비반응성 가스를 수지 중에 함침시킨 후, 압출함으로써 압력을 해방(통상, 대기압까지)하여 기포핵을 발생시킨다. 그리고, 가열함으로써 기포를 성장시킨 후, 냉수 등으로 급격히 냉각하여, 기포의 성장을 방지하거나, 형상을 고정화함으로써 내열성 폴리머 발포체를 수득할 수 있다.

본 발명의 다공질 수지층의 다른 제조 방법은, 열가소성 수지와, 당해 열가소성 수지의 경화체와 상 분리되는 상 분리제를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 기판 상에 도포하고, 경화시켜 마이크로상 분리 구조를 갖는 수지 시트를 제작하는 공정, 수지 시트로부터 상 분리화제를 제거하는 공정을 포함한다.

본 발명에서, 상기 마이크로상 분리 구조의 비연속상을 구성하는 성분(이하, 단순히 「상 분리화제」라고 칭하는 경우가 있음)으로서는, 상기 열가소성 수지와 혼합한 경우에 상용성이며, 또한 당해 수지 성분의 경화체와 상 분리되는 화합물이다. 단, 열가소성 수지 성분과 상 분리되는 화합물이어도, 적당한 매체(예컨대 유기 용제)를 가함으로써, 균일 상태(균일 용액)가 되는 것은 사용 가능하다.

이러한 상 분리화제로서는, 예컨대, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 등의 폴리알킬렌글리콜; 상기 폴리알킬렌글리콜의 편말단 또는 양말단 메틸 봉쇄물, 또는 편말단 또는 양말단 (메트)아크릴레이트 봉쇄물; 우레탄 프리폴리머; 페녹시폴리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, ε-카프로락톤(메트)아크릴레이트, 트라이메틸올프로페인트라이(메트)아크릴레이트, 다이펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 우레탄(메트)아크릴레이트, 에폭시(메트)아크릴레이트, 올리고에스터(메트)아크릴레이트 등의 (메트)아크릴레이트계 화합물 등이 예시된다. 이들의 상 분리화제는 1종을 단독으로 이용하여도 좋고, 2종 이상을 혼합하여 사용하여도 좋다.

본 발명에서는, 상기 상 분리화제를 이용함으로써, 미소한 마이크로상 분리 구조를 수득할 수 있고, 이 때문에 다공질 수지층에서, 평균 기포 직경을 5㎛ 이하로 할 수 있다.

상기 상 분리화제의 분자량은 특별히 제한은 없지만, 이후의 제거 조작이 용이해지기 때문에, 중량 평균 분자량으로서 10000 이하, 예컨대 100 내지 10000 정도인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100 내지 2000이다. 중량 평균 분자량이 100 미만인 경우에는, 수지 성분의 경화체와 상 분리되기 어려워지는 한편, 중량 평균 분자량이 10000을 초과하면, 마이크로상 분리 구조가 지나치게 커지거나, 수지 성형체 중으로부터 제거되기 어려워지거나 한다.

상기 상 분리제의 첨가량은, 당해 상 분리제와 상기 수지 성분의 조합에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 다공질 수지 성형체의 공공률을 30% 이상으로 하기 위해서는, 통상 수지 성분 100중량부에 대하여 25 내지 300중량부, 보다 바람직하게는 30 내지 200중량부 이용할 수 있다.

이하, 본 발명의 다공질 수지 성형체의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.

우선, 상기 열가소성 수지 성분과 상 분리화제를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 기판 상에 도포한다.

균일한 열가소성 수지 조성물을 조제하기 위해서, 톨루엔 및 자일렌 등의 방향족 탄화수소; 메탄올, 에탄올 및 아이소프로필알코올 등의 알코올류; 메틸에틸케톤 및 아세톤 등의 케톤류; N-메틸-2-피롤리돈, 다이메틸아세토아마이드 및 다이메틸폼아마이드 등의 아마이드류 등의 유기 용매를 사용하여도 좋다. 유기 용매의 사용량은, 수지 성분 100중량부에 대하여 통상 100 내지 500중량부이며, 바람직하게는 200 내지 500중량부이다.

기재로서는, 평활한 표면을 갖는 것이면 특별히 제한되지 않고, 예컨대, PET, PE 및 PP 등의 플라스틱 필름; 유리판; 스테인레스, 구리 및 알루미늄 등의 금속박을 들 수 있다. 연속하여 수지 시트를 제조하기 위해서, 벨트상의 기재를 이용하여도 좋다.

열가소성 수지 조성물을 기재상에 도포하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 연속적으로 도포하는 방법으로서는, 예컨대, 와이어 바, 키스 코팅 및 그라비어 등을 들 수 있고, 배치로 도포하는 방법으로서는, 예컨대, 애플리케이터, 와이어 바 및 나이프 코터 등을 들 수 있다.

다음으로, 기판 상에 도포한 열가소성 수지 조성물을 경화시켜, 상 분리화제가 마이크로상 분리된 열가소성 수지 시트를 제작한다. 마이크로상 분리 구조는, 통상 수지 성분을 바다(海), 상 분리화제를 섬(島)으로 하는 해도(海島) 구조가 된다.

열가소성 수지 조성물이 용매를 포함하지 않는 경우에는, 도포막에 열경화 처리 등의 경화 처리를 실시하여, 도포막 중의 열가소성 수지 성분을 경화시켜 상 분리화제를 불용화한다.

열가소성 수지 조성물이 용매를 포함하는 경우에는, 도포막 중의 용매를 증발(건조)시켜 마이크로상 분리 구조를 형성한 후에 열가소성 수지 성분을 경화시켜도 좋고, 열가소성 수지 성분을 경화시킨 후에 용매를 증발(건조)시켜 마이크로상 분리 구조를 형성하여도 좋다. 용매를 증발(건조)시킬 때의 온도는 특별히 제한되지 않고, 이용한 용매의 종류에 따라 적절히 조정하면 좋지만, 통상 10 내지 250℃이며, 바람직하게는 60 내지 200℃이다.

다음으로, 열가소성 수지 시트로부터 마이크로상 분리된 상 분리화제를 제거하여 다공질 수지층을 제작한다. 한편, 상 분리화제를 제거하기 전에 열가소성 수지 시트를 기재로부터 박리해 두어도 좋다.

열가소성 수지 시트로부터 상 분리화제를 제거하는 방법은 특별히 제한되지 않지만, 용제로 추출하는 방법이 바람직하다. 용제는, 상 분리화제에 대하여 양용매(良溶媒)이며, 또한 열가소성 수지 성분의 경화체를 용해하지 않는 것을 이용할 필요가 있고, 예컨대, 톨루엔, 에탄올, 아세트산 에틸 및 헵테인 등의 유기 용제, 액화 이산화탄소, 아임계 이산화탄소, 초임계 이산화탄소 등을 들 수 있다. 액화 이산화탄소, 아임계 이산화탄소 및 초임계 이산화탄소는, 수지 시트 내에 침투하기 쉽기 때문에 상 분리화제를 효율좋게 제거할 수 있다.

용제로서 액화 이산화탄소, 아임계 이산화탄소 또는 초임계 이산화탄소를 이용하는 경우에는, 통상 압력 용기를 이용한다. 압력 용기로서는, 예컨대, 배치식의 압력 용기, 내압성의 시트 조출(繰出)·권취 장치를 갖는 압력 용기 등을 이용할 수 있다. 압력 용기에는, 통상 펌프, 배관 및 밸브 등에 의해 구성되는 이산화탄소 공급 수단이 설치되어 있다.

액화 이산화탄소, 아임계 이산화탄소 또는 초임계 이산화탄소로 상 분리화제를 추출할 때의 온도 및 압력은, 이산화탄소의 임계점 이상이면 좋고, 통상 32 내지 230℃, 7.3 내지 100MPa이며, 바람직하게는 40 내지 200℃, 10 내지 50MPa이다.

추출은, 열가소성 수지 시트를 넣은 압력 용기 내에, 액화 이산화탄소, 아임계 이산화탄소 또는 초임계 이산화탄소를 연속적으로 공급·배출하여 행하여도 좋고, 압력 용기를 폐쇄계(투입한 수지 시트, 액화 이산화탄소, 아임계 이산화탄소 또는 초임계 이산화탄소가 용기 외로 이동하지 않는 상태)로 하여 행하여도 좋다. 초임계 이산화탄소 및 아임계 이산화탄소를 이용한 경우에는, 열가소성 수지 시트의 팽윤이 촉진되고, 또한 불용화된 상 분리화제의 확산 계수의 향상에 의해서 효율적으로 열가소성 수지 시트로부터 상 분리화제가 제거된다. 액화 이산화탄소를 이용한 경우에는, 상기 확산 계수는 저하되지만, 열가소성 수지 시트 내에의 침투성이 향상되기 때문에 효율적으로 수지 시트로부터 상 분리화제가 제거된다.

추출 시간은, 추출 시의 온도, 압력, 상 분리화제의 배합량 및 수지 시트의 두께 등에 의해 적절히 조정할 필요가 있지만, 통상 1 내지 10시간이며, 바람직하게는 2 내지 10시간이다.

한편, 용제로서 유기 용제를 이용하여 추출하는 경우, 대기압 하에서 상 분리화제를 제거할 수 있기 때문에, 액화 이산화탄소 또는 초임계 이산화탄소를 이용하여 추출하는 경우에 비하여 다공질 수지층의 변형을 억제할 수 있다. 또한, 추출 시간을 단축할 수도 있다. 또한, 유기 용제 중에 순차로 열가소성 수지 시트를 통과시킴으로써, 연속적으로 상 분리화제의 추출 처리를 행할 수 있다.

유기 용제를 이용한 추출 방법으로서는, 예컨대, 유기 용제 중에 열가소성 수지 시트를 침지하는 방법, 열가소성 수지 시트에 유기 용제를 취부(吹付)하는 방법 등을 들 수 있다. 상 분리화제의 제거 효율의 관점에서 침지법이 바람직하다. 또한, 수회에 걸쳐 유기 용제를 교환하거나, 교반하면서 추출함으로써 효율적으로 상 분리화제를 제거할 수 있다.

상 분리화제를 제거한 후에 다공질 수지층을 건조 처리 등을 하여도 좋다.

본 발명에서는, 상 분리화제로서 가열에 의해 증발 또는 분해할 수 있는 것을 이용한 경우는, 상기 추출 전에, 상 분리화제를 가열하여 증발 또는 분해함으로써 제거하는 방법과 조합할 수도 있다. 상 분리화제를 가열함으로써 증발 또는 분해하는 경우의 가열 온도는, 상 분리화제의 비점, 분해 온도에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 일반적으로 100℃ 이상, 예컨대 100 내지 500℃, 바람직하게는 250 내지 450℃ 정도이다. 증발, 분해 조작은, 상기 상 분리화제의 제거 효율을 높이기 위해, 감압 하(예컨대, 1mmHg 이하)에서 행하는 것이 바람직하다. 증발 또는 분해와 추출 조작을 조합하여 행하기 때문에, 한쪽의 조작으로는 제거할 수 없는 첨가제의 잔사를 다른 조작에 의해 완전히 제거할 수 있어, 비유전율이 매우 낮은 다공질체를 수득할 수 있다.

(다공질 수지층)

본 발명의 모터용 전기 절연성 수지 시트에 이용하는 다공질 수지층은, 1GHz에서의 비유전율이 2.0 이하인 것이 바람직하다. 다공질 수지층의 비유전율이 2.0 이하이면, 모터용 전기 절연성 수지 시트의 1GHz에서의 비유전율을 2.0 이하로 하는 것이 가능해져, 모터의 절연 부재로서 사용했을 때에, 내 서지 전압에 의한 절연 파괴를 방지할 수 있다. 한편, 1GHz에서의 비유전율이 2.0을 초과하면, 모터용 전기 절연성 수지 시트를 구성했을 때에, 비유전율을 2.0 이하로 하기 어려워진다. 본 발명에서는, 다공질 수지층의 1GHz에서의 비유전율은 1.9 이하, 또한 1.8 이하인 것이 바람직하다(통상 1.4 이상). 또, 비유전율은 다공질 수지층 고유의 비유전율에 의존하지만, 공공률을 높게 함으로써 저유전화하는 것이 가능하다.

본 발명에서 다공질 수지층의 비유전율은, 공동 공진기 접동법에 의해, 주파수 1GHz에서의 복소 유전율을 측정하여, 그의 실수부를 비유전율로 했다. 측정 기기는, 원통 공동 공진기(어질런트·테크놀러지사제 「네트워크 애널라이저 N5230C」, 간토우전자응용개발사제 「공동 공진기 1GHz」)에 의해서, 직사각형상의 샘플(샘플 크기 2mm×70mm 길이)을 이용하여 측정했다.

본 발명의 다공질 수지층의 두께는 10 내지 500㎛인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 20 내지 300㎛이다. 다공질 수지층의 두께가 10 내지 500㎛의 범위이면, 모터용 전기 절연성 수지 시트에서, 절연성을 유지할 수 있다는 이점이 있다. 한편, 다공질 수지 시트의 두께가 10㎛ 미만이면, 절연 파괴가 일어나기 쉽고, 500㎛를 초과하면 코일선의 권수(卷數)가 저하되어, 모터 출력이 저하된다고 하는 문제가 발생할 우려가 있다.

본 발명의 다공질 수지층에 포함되는 기포의 평균 기포 직경은, 5.0㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 4.5㎛ 이하이며, 특히 4.0㎛ 이하인 것이 바람직하다(통상 0.01㎛ 이상). 다공질 수지층의 평균 기포 직경이 5.0㎛ 이하이면, 절연성이나 기계 강도를 저하시킴이 없이 비유전율을 낮게 할 수 있다는 이점이 있고, 5.0㎛를 초과하면 절연성이나 기계 강도가 저하되는 경우가 있다.

본 발명의 다공질 수지층에 포함되는 기포의 평균 기포 직경은, 다공질 수지층의 절단면을 주사형 전자 현미경(SEM)(히타치제작소사제 「S-3400N」)으로 관찰한 후, 그 화상을 화상 처리 소프트(미타니상사사제 「WinROOF」)로 2진화 처리하고, 기포부와 수지부로 분리하여 기포의 최대 수직 현장(弦長)을 측정했다. 기포 직경이 큰 쪽으로부터 50개의 기포에 대하여 평균값을 취하여, 평균 기포 직경으로 했다.

또한, 본 발명의 다공질 수지층의 공공률은, 30% 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 40% 이상이다. 다공질 수지층의 공공률이 30% 이상이면, 다공질 수지층 내에 균등한 공공(空孔)이 존재하는 상태가 되어 유전 특성의 편차가 저감되어, 저유전율화를 도모할 수 있다는 이점이 있고, 30% 미만이면 공공 형성 상태가 편중되어 유전 특성의 편차가 발생하기 쉬워져, 비유전율을 내릴 수 없는 경우가 있다.

본 발명의 다공질 수지층의 공공률은, 다공화 전의 열가소성 수지 조성물 및 다공화 후의 다공질 수지층의 비중을 측정하여, 하기 수학식에 의해 산출했다.

공공률(%) = [1-(다공질 수지층의 비중/다공화 전의 열가소성 수지 조성물의 비중)]×100

(모터용 전기 절연성 수지 시트)

다음으로, 본 발명의 모터용 전기 절연성 수지 시트에 대하여, 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 모터용 전기 절연성 수지 시트의 일 실시형태에 대한 단면도이다. 도 1에서, (a)는 다공질 수지층만으로 이루어지는 모터용 전기 절연성 수지 시트를 두께 방향으로 절단한 단면을 모식적으로 나타내고 있고, (b) 내지 (d)는 다공질 수지층에 다른 시트재를 추가로 구비한 모터용 전기 절연성 수지 시트를 두께 방향으로 절단한 단면을 모식적으로 나타내고 있다. 모터용 전기 절연성 수지 시트의 그 밖의 형상에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 시트상, 테이프상이어도 좋고, 또한 적절히 필요한 형상으로 타발(打拔) 가공되어도 좋고, 추가로 3차원적인 굽힘 가공이 이루어져 있어도 좋다.

즉, 도 1(a)에서는, 다공질 수지층(2)만으로 형성되어 있는 모터용 전기 절연성 수지 시트(1)를 나타내고 있다. 다공질 수지층(2)의 두께는 전술한 대로이다.

또한, 도 1(b)은 다공질 수지층(2)의 편면측에 시트재(3)가 배치된 모터용 전기 절연성 수지 시트(1)를 나타내고 있다. 시트재(3)를 구비함으로써 모터용 전기 절연성 수지 시트(1)의 강도나 미끄러짐성이 향상된다고 하는 이점이 있다.

상기 시트재(3)는, 예컨대, 부직포, 종이 또는 필름 등을 들 수 있지만, 모터용 전기 절연성 수지 시트의 내열성이 보다 우수한 것이 될 수 있다는 점에서, 부직포, 종이 또는 내열성을 갖는 필름이 바람직하다.

또한, 상기 시트재(3)는 모터용 전기 절연성 수지 시트의 1GHz에서의 비유전율을 2.0 이하로 하기 위해서, 낮은 비유전율을 갖는 것이 바람직하고, 예컨대 1GHz에서의 비유전율이 3.5 이하, 바람직하게는 3.0 이하인 것이 바람직하다.

상기 시트재(3)의 두께는, 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상 5 내지 100㎛, 바람직하게는 5 내지 50㎛이다. 시트재(3)의 두께가 5㎛ 미만이면, 모터용 전기 절연성 수지 시트에 강도를 부여하기 어려워지고, 100㎛를 초과하면, 모터용 전기 절연성 수지 시트로서의 두께가 증가되어 코일선의 권수가 저하되어 모터 출력이 저하되거나, 모터용 전기 절연성 수지 시트의 비유전율을 낮추기 어려워진다고 하는 문제가 발생한다.

상기 시트재(3)로서는, 습식 초지(抄紙)법에 의해 제작된 것(습식 부직포 등), 대기 중에서 건식법에 의해 제작된 것(건식 부직포 등) 등을 들 수 있다. 상기 시트재(3)로서는, 모터용 전기 절연성 수지 시트의 내열성이 보다 우수한 것이 될 수 있다는 점에서, 습식 초지법에 의해 제작된 종이가 바람직하다.

종이의 재질로서는, 폴리아마이드, 폴리에스터 등의 합성 고분자 화합물, 셀룰로스 등의 천연 고분자 화합물 등을 들 수 있고, 모터용 전기 절연성 수지 시트의 내열성이 보다 우수한 것이 될 수 있다는 점에서, 폴리아마이드가 바람직하다.

당해 폴리아마이드로서는, 구성 모노머의 모두가 방향족 탄화수소를 갖는 전(全)방향족 폴리아마이드, 구성 모노머의 모두가 지방족 탄화수소만을 갖는 지방족 폴리아마이드, 구성 모노머의 일부가 방향족 탄화수소를 갖는 반(半)방향족 폴리아마이드 등을 들 수 있고, 모터용 전기 절연성 수지 시트의 내열성이 보다 우수한 것이 될 수 있다는 점에서, 전방향족 폴리아마이드가 바람직하다. 즉, 상기 시트재(3)는, 상기 전방향족 폴리아마이드를 포함하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 종이로서는, 모터용 전기 절연성 수지 시트의 내열성이 보다 우수한 것이 될 수 있다는 점에서, 전방향족 폴리아마이드 섬유를 포함하는 전방향족 폴리아마이드지가 더욱 바람직하다. 즉, 전방향족 폴리아마이드 섬유를 이용하여 습식 초지법에 의해 제작된 전방향족 폴리아마이드지가 더욱 바람직하다.

상기 전방향족 폴리아마이드지(아라미드지)로서는, 예컨대, 아마이드기 이외가 벤젠환으로 구성된 페닐렌다이아민과 프탈산의 축합 중합물(전방향족 폴리아마이드)을 섬유화하고, 섬유화한 전방향족 폴리아마이드 섬유를 주된 구성재로서 형성된 것을 들 수 있다.

상기 전방향족 폴리아마이드지는, 역학적 특성이 우수하고, 모터용 전기 절연성 수지 시트의 제조 공정에서의 취급이 양호하다는 점에서, 평량이 5g/m² 이상인 것이 바람직하다. 평량이 5g/m² 이상이기 때문에, 역학적 강도의 부족이 억제되어 모터용 전기 절연성 수지 시트의 제조 중에 파단되기 어렵다는 이점이 있다.

한편, 상기 전방향족 폴리아마이드지에는, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 다른 성분을 가할 수 있고, 당해 다른 성분으로서는, 폴리페닐렌설파이드 섬유, 폴리에터에터케톤 섬유, 폴리에스터 섬유, 알릴레이트 섬유, 액정 폴리에스터 섬유, 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유 등의 유기 섬유나 유리 섬유, 록 울(rock wool), 아스베스토스(asbestos), 붕소 섬유, 알루미나 섬유 등의 무기 섬유를 들 수 있다.

이러한 상기 전방향족 폴리아마이드지로서는, 듀퐁사로부터 「노멕스」 등의 상품명으로 시판되어 있는 것 등을 이용할 수 있다.

상기 시트(3)로서, 내열성을 갖는 필름도 이용할 수 있고, 모터용 전기 절연성 수지 시트의 내열성이나 강도가 보다 우수한 것이 될 수 있다는 점에서, 유리전이온도가 150℃ 이상인 내열성을 갖는 열가소성 수지로 이루어지는 필름이 적합하게 사용된다. 그와 같은 필름으로서는, 예컨대 폴리아마이드, 폴리카보네이트, 폴리뷰틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리페닐렌설파이드, 폴리알릴레이트, 폴리설폰, 폴리에터설폰, 폴리에터에터케톤, 폴리아마이드이미드, 폴리이미드, 폴리에터이미드 등을 들 수 있다.

또한, 도 1(c)은, 다공질 수지층(2)의 양면에 시트재(3)가 배치된 모터용 전기 절연성 수지 시트(1)를 나타내고 있다. 이 경우, 다공질 수지층(2)에 배치되는 시트재(3)는, 양면측 모두 같은 시트재이어도 좋고, 다른 시트재이어도 좋다. 즉, 다공질 수지층(2)의 한쪽의 면에 시트재(3)가 배치되고, 또 한쪽의 면에도 같은 시트재(3)가 배치되어 있어도 좋고, 또는 다공질 수지층(2)의 한쪽의 면에 시트재(3)가 배치되고, 또 한쪽의 면에는 다른 시트재(3')가 배치되어 있어도 좋다. 이러한 시트재(3) 및 시트재(3')는 상기한 시트재를 이용할 수 있다.

또한, 도 1(d)은, 시트재(3)의 양면에 다공질 수지층(2)을 배치한 모터용 전기 절연성 수지 시트(1)를 나타내고 있다. 이 경우, 시트재(3)에 배치되는 다공질 수지층(2)은, 양면측 모두 같은 다공질 수지층이어도 좋고, 다른 다공질 수지층이어도 좋다. 즉, 시트재(3)의 한쪽의 면에 다공질 수지층(2)이 배치되고, 또 한쪽의 면에도 같은 다공질 수지층(2)이 배치되어 있어도 좋고, 또는 시트재(3)의 한쪽의 면에 다공질 수지층(2)이 배치되고, 또 한쪽의 면에는 다른 다공질 수지층(2')이 배치되어 있어도 좋다.

또, 도 1의 (b), (c) 및 (d)에 나타내는 다공질 수지층(2)에 시트재(3)를 배치하는 모터용 전기 절연용 수지 시트에서는, 다공질 수지층(2)에 시트재(3)를 배치하기 위해, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한, 적절한 접착제나 점착제를 이용하여도 좋다(도시하지 않음). 이러한 목적으로 사용되는 접착제나 점착제는 특별히 한정되지 않고, 종래 주지의 것을 이용할 수 있고, 예컨대 에폭시 접착제, 우레탄 접착제, 아크릴 접착제 등을 들 수 있다.

상기 시트재(3)의 다공질 수지층(2) 측에는, 코로나 처리를 실시할 수 있다. 당해 코로나 처리가 실시되어 있음으로써, 시트재(3)와 다공질 수지층(2) 사이에서의 층간 박리가 억제될 수 있다는 이점이 있다. 상기 코로나 처리는, 다공질 수지층(2)과 접하는 시트재(3)의 한쪽의 면에 방전 처리를 행하고, 극성을 가지는 카복실기나 하이드록실기를 생성시켜 황면화(荒面化)하는 처리이다. 상기 코로나 처리로서는, 종래 공지된 일반적인 방법을 채용할 수 있다.

본 발명의 모터용 전기 절연성 수지 시트(1)의 두께는 10 내지 500㎛인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 20 내지 300㎛이다. 모터용 전기 절연성 수지 시트(1)의 두께가 10 내지 500㎛의 범위이면, 모터용 전기 절연성 수지 시트에서, 절연성을 유지할 수 있다는 이점이 있다. 한편, 다공질 수지 시트의 두께가 10㎛ 미만이면, 절연 파괴가 일어나기 쉽고, 500㎛를 초과하면 코일선의 권수가 저하되어, 모터 출력이 저하된다는 문제가 발생할 우려가 있다.

실시예

이하에 실시예를 들어 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.

〔측정 및 평가 방법〕

(비유전율)

공동 공진기 접동법에 의해, 주파수 1GHz에서의 복소 유전율을 측정하여, 그의 실수부를 비유전율로 했다. 측정 기기는, 원통 공동 공진기(어질런트·테크놀러지사제 「네트워크 애널라이저 N5230C」, 간토우전자응용개발사제 「공동 공진기 1GHz」)에 의해서, 직사각형상의 샘플(샘플 크기 2mm×70mm 길이)을 이용하여 측정했다.

(평균 기포 직경)

다공질 수지층을 액체 질소로 냉각하고, 칼을 이용하여 시트면에 대하여 수직으로 절단하여 평가 샘플을 제작했다. 샘플의 절단면에 Au 증착 처리를 실시하고, 당해 절단면을 주사형 전자 현미경(SEM)(히타치제작소사제 「S-3400N」)으로 관찰했다. 그의 화상을 화상 처리 소프트(미타니상사사제 「WinROOF」)로 2진화 처리하고, 기포부와 수지부로 분리하여 기포의 최대 수직 현장(弦長)을 측정했다. 기포 직경이 큰 쪽으로부터 50개의 기포에 대하여 평균값을 취하여, 평균 기포 직경으로 했다.

(공공률)

발포 전의 열가소성 수지 조성물, 및 발포 후의 다공질 수지층의 비중을 비중계(Alfa Mirage사제 「MD-300S」)에 의해 측정하여, 하기 수학식에 의해 산출했다.

(부분 방전 개시 전압)

50mm×50mm로 잘라낸 시료를 놋쇠 전극과 스테인레스판 사이에 끼우고, 교류 전원을 접속하여, 200V/초로 0kV부터 전압을 인가하고, 전하량이 100Pc를 나타내었을 때의 인가 전압(방전 개시 전압) Vpeak를 측정했다. 본 발명에서는, 부분 방전 개시 전압이 1200Vpeak 이상이면 좋다.

(내열성의 평가)

시트의 흐름 방향을 따라 15mm 폭으로 절단한 시험 샘플을 제작했다. 제작한 샘플을 220℃로 가열한 항온조에 1000시간 방치했다. 항온조에 방치하기 전과 후의 샘플에 대하여, JIS C2151에서의 「인장 강도」에 준하여, 23℃에서, 200mm/분, 표선 100mm의 조건으로 인장 시험을 행하여, 인장 강도를 측정했다. 하기의 수학식에 의해, 강도 잔율을 산출했다.

강도 잔율(%) = [(방치 후의 인장 강도)/(방치 전의 인장 강도)]×100

본 발명에서는, 상기 평가에서 수득되는 강도 잔율이 50% 이상이면 좋다.

실시예 1

폴리에터이미드 수지(SABIC사제, 상품명 「울템 1000」, Tg 217℃ 비중 1.27)를 2축 압출기에 의해 두께 120㎛의 단층 시트로 했다. 미발포의 단층 시트를 500cc의 내압 용기에 넣고, 조(槽) 내를 200℃, 25MPa의 이산화탄소 분위기 중에 0.5시간 유지함으로써, 이산화탄소를 함침시켰다. 그 후, 300MPa/초로 이 시트를 대기압으로 되돌린 후, 두께 200㎛의 폴리에터이미드로 이루어지는 다공질 수지층을 수득했다. 수득된 다공질 수지층의 평균 기포 직경은 4.1㎛, 공공률은 55%, 비유전율은 1.8(1GHz)이었다.

실시예 2

폴리에터이미드 수지(SABIC사제, 상품명 「울템 1000」, Tg 217℃ 비중 1.27)와, 상 분리화제로서 폴리프로필렌글리콜(니치유사제, 상품명 「유니올 D-400」, 평균 분자량 400)을 중량비 100:75로, N-메틸-2-피롤리돈(NMP)으로 용해시켜, 고형분 농도 20%의 열가소성 수지 조성물을 수득했다. 이 열가소성 수지 조성물을 애플리케이터를 이용하여 도포하고, 그 후 110℃에서 10분 건조시켜 NMP를 증발 제거하여, 두께 100㎛의 열가소성 수지 시트를 수득했다.

이 열가소성 수지 시트를 500cc의 내압 용기에 넣고, 25℃의 분위기 중, 25MPa로 가압한 후, 압력을 유지한 채로, 가스량으로써 약 15리터/분의 유량으로 이산화탄소를 주입, 배기하여 폴리프로필렌글리콜을 추출하는 조작을 5시간 행하여, 두께 100㎛의 폴리에터이미드로 이루어지는 다공질 수지층으로 했다. 수득된 다공질 수지층의 평균 기포 직경은 3.2㎛, 공공률은 66%, 비유전율은 1.7(1GHz)이었다.

실시예 3

폴리에터이미드 수지(SABIC사제, 상품명 「울템 1000」, Tg 217℃ 비중 1.27)와 폴리에터이미드 수지(SABIC사제, 상품명 「울템 XH6050」, Tg 247℃ 비중 1.30)를 질량비 40:60이 되도록 2축 압출기로써 혼련하여 두께 120㎛의 단층 시트를 수득한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 두께 200㎛의 다공질 수지층을 수득했다. 수득된 다공질 수지층의 평균 기포 직경은 3.9㎛, 공공률은 49%, 비유전율은 1.9(1GHz)였다.

비교예 1

실시예 2의 상 분리화제를 첨가하지 않는 것 이외는, 마찬가지의 방법으로 두께 100㎛의 폴리에터이미드로 이루어지는 무공(無孔)의 수지층을 수득했다. 수득된 무공 수지층의 비유전율은 2.7(1GHz)이었다.

비교예 2

폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)의 무공 필름(테이진 듀퐁필름사제 상품명 「테오넥스 100㎛」)을 전기 절연성 수지 시트로 했다.

각 실시예 및 비교예에서의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

실시예 1 내지 3은, 공공(空孔) 형성에 의해 비유전율을 2.0 이하로 할 수 있고, 같은 두께의 무공 수지층에 비하여 부분 방전 개시 전압을 높일 수 있다는 것이 확인되었다. 또한, 내열성에 대해서도, 실시예 1, 2는 무공 수지층과 마찬가지의 고내열성을 유지하고 있다는 것이 확인되었다. 특히 실시예 3에서는, 내열성이 향상되어 강도 잔율이 높은 것이 제작될 수 있다는 것이 확인되었다.

1: 모터용 전기 절연성 수지 시트
2(2'): 다공질 수지층
3(3'): 시트재

Claims

열가소성 수지를 포함하는 다공질 수지층을 구비하고 있는 모터용 전기 절연성 수지 시트로서, 1GHz에서의 비유전율이 2.0 이하인 것을 특징으로 하는, 모터용 전기 절연성 수지 시트.
제 1 항에 있어서,
상기 다공질 수지층은, 평균 기포 직경이 5.0㎛ 이하이며 공공률(空孔率)이 30% 이상이 되는 기포를 갖는 것을 특징으로 하는, 모터용 전기 절연성 수지 시트.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 열가소성 수지가, 폴리이미드, 폴리에터이미드, 폴리에터설폰으로부터 선택되는 어느 1종인 것을 특징으로 하는, 모터용 전기 절연성 수지 시트.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열가소성 수지가, 유리전이온도가 다른 2종류 이상의 열가소성 수지의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 모터용 전기 절연성 수지 시트.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다공질 수지층의 적어도 편면(片面)에 시트재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 모터용 전기 절연성 수지 시트.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 모터용 전기 절연성 수지 시트의 제조 방법으로서,
적어도 열가소성 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물에 비반응성 가스를 가압 하에서 함침시키는 가스 함침 공정, 가스 함침 공정 후에 압력을 감소시켜 열가소성 수지 조성물을 발포시키는 발포 공정에 의해 다공질 수지층을 제조하는 것을 특징으로 하는, 모터용 전기 절연성 수지 시트의 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 발포 공정 후에, 150℃ 이상의 온도에서 다공질 수지층을 가열하는 가열 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 모터용 전기 절연성 수지 시트의 제조 방법.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
비반응성 가스가 이산화탄소인 것을 특징으로 하는, 모터용 전기 절연성 수지 시트의 제조 방법.
제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
비반응성 가스를 초임계 상태에서 함침시키는 것을 특징으로 하는, 모터용 전기 절연성 수지 시트의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 모터용 전기 절연성 수지 시트의 제조 방법으로서,
열가소성 수지와, 당해 열가소성 수지의 경화체와 상 분리되는 상 분리제를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 기판 상에 도포하고, 건조 또는 경화시켜 마이크로상(相) 분리 구조를 갖는 열가소성 수지 시트를 제작하는 공정, 열가소성 수지 시트로부터 상 분리화제를 제거하는 공정에 의해 다공질 수지층을 제조하는 것을 특징으로 하는, 모터용 전기 절연성 수지 시트의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상 분리화제를 용제 추출에 의해 제거하는 것을 특징으로 하는, 모터용 전기 절연성 수지 시트의 제조 방법.
제 11 항에 있어서,
용제가 액화 이산화탄소, 아임계(亞臨界) 이산화탄소 또는 초임계 이산화탄소로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는, 모터용 전기 절연성 수지 시트의 제조 방법.