複合シート
【課題】本発明の課題は、耐熱性、電気特性、耐薬品性を兼ね備えた熱成形性特に深絞り成形性に優れた電気絶縁シートを提供すること
【解決手段】ガラス転移点が２００℃以下であり、かつ融点が２５０℃以上である合成繊維からなる繊維シートとシリコーンゴムとを有する複合シート。
【解決手段】ガラス転移点が２００℃以下であり、かつ融点が２５０℃以上である合成繊維からなる繊維シートとシリコーンゴムとを有する複合シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の目的は、モーター、オルタネータ、トランスといった電気機器の電気絶縁シートとして、割れにくく、かつ熱成形性に優れたシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の動向として、電気機器の小型軽量化、高性能化に伴い、新規絶縁システムの開発が進められており、その中で、耐熱性、電気特性、耐薬品性を兼ね備えながら、割れにくく、熱成形性に優れた電気絶縁シートが求められている。
従来、耐熱クラスF種以上の耐熱性が要求される電気絶縁シートとしては、１）PPSやPI等からなるフィルム、２）前記フィルムと繊維シートの積層体、３）ポリメタフェニレンイソフタルアミドのフィブリッドおよび繊維から構成される紙、４）前記の紙とシリコーンゴムの積層体、が使用できることが知られている（特許文献１〜４）。
しかしながら、１）前記に代表されるフィルムは、耐衝撃性に欠けるため、成形加工時に、割れやすい、裂けやすいといった問題があり、２）フィルムの耐衝撃性を改善する目的で提案されているフィルムと繊維シートの積層体は、成形時にフィルム層と繊維シート層の界面が剥がれるといった問題がある。３）また、前記ポリメタフェニレンイソフタルアミドのフィブリッドおよび繊維から構成される紙は、２００℃以上の高温下でも軟化、溶融しないため、熱成形により変形後の形状を保持することができない。４）たとえ、前記の紙にシリコーンゴムを積層していても紙単体時と同様の理由により熱成形できない。
【０００３】
また、シリコーンゴムは、それ単体では柔軟すぎて自己保持性に欠けるため、繊維シートに塗工又は含浸する等により、機械的強度を向上させなければ、本用途の実用に耐えないものである。
【０００４】
なお、シリコーンゴムの引裂きやすさを向上させるための方法として、シリコーンゴムと基材シートを複合した特許文献５があるが、該文献には熱成形性に関する記載は一切なされていない上、バインダーに熱硬化性樹脂を使用していることから、熱成形には不適である。
【０００５】
以上に述べた通り、これまで耐熱性、電気特性、耐薬品性を兼ね備えながら、割れにくく、熱成型性に優れた電気絶縁シートは開発されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５５−３５４５９号公報
【特許文献２】特開昭６３−２３７９４９号公報
【特許文献３】特開平４−２２８６９６号公報
【特許文献４】特開平９−１８３１８７号公報
【特許文献５】特開平６−２６２６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、耐熱性、電気特性、耐薬品性を兼ね備えた熱成形性特に深絞り成形性に優れた電気絶縁シートを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決すべく鋭意検討の結果、ガラス転移点が２００℃以下であり、かつ融点が２５０℃以上である合成繊維からなる繊維シートに、シリコーンゴムを例えば含浸、または塗付して、繊維シートとシリコーンゴムとを有する複合シートとすることで、前記の課題が解決できることを見出した。
本発明の好ましい実施態様においては、前記ガラス転移点が２００℃以下であり、かつ融点が２５０℃以上である合成繊維の内、２０質量％〜１００質量％が未延伸繊維である。
【０００９】
さらに、本発明の好ましい実施態様においては、前記未延伸繊維がポリフェニレンサルファイド繊維（PPS繊維と呼ぶ）である。さらに、本発明の好ましい実施態様においては、前記複合シートは深絞り成形用のものである。また、本発明の好ましい実施態様においては、前記複合シートは電気絶縁用として使用されるものである。また、前記複合シートを深絞り成形することで電気絶縁シートとすることができる。また、複合シートの製造方法は、ガラス転移点が２００℃以下であり、かつ融点が２５０℃以上である合成繊維を湿式抄紙法でシート化し、しかる後にシリコーンゴムを含浸、または塗工することを特徴とするものである。さらに、本発明の電気絶縁材の製造方法は、前記複合シートを深絞り成形することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高い耐熱性と絶縁破壊強さを有し、深絞り成形性に優れる複合シートを提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】深絞り成形により得られた不良品の斜視図
【図２】実施例で深絞り成形性を評価するために使用した円柱状プレス金型の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明者らは、耐熱性と絶縁性能を兼備し、かつ深絞り成形が可能な複合シートについて鋭意検討し、繊維シート単独では電気絶縁性能に劣り、また、シリコーンゴム単独では熱成形できないばかりか、柔軟すぎて自己保持性に欠けることから、繊維シートとシリコーンゴムを包括する複合であって、かつ繊維シートを構成する合成繊維としてガラス転移点が２００℃以下であり、かつ融点が２５０℃以上であるものを採用して、初めて所望の性能を具備する複合シートに想到したものである。
【００１３】
ここで、本発明における深絞り成形とは、側壁が周囲からの流入によって形成される一般的な深絞り成形を含み、また、平らなシートを3次元的に成形する際に、成形体の一部が延伸または、圧縮される成形をも含む。
【００１４】
一般的に繊維シートは繊維間に空隙を有しているため、絶縁破壊強さに乏しく、繊維シート単独では電気絶縁シートとしての実用性が低い。本発明によると、シリコーンゴムが繊維シートを構成する繊維間の空隙を埋め、あるいは、繊維シート表面にシリコーン層を形成し、繊維シート単独よりも絶縁破壊強さを飛躍的に向上することができる。
本発明における繊維シートは、ガラス転移点が２００℃以下であり、かつ融点が２５０℃以上である合成繊維を含む。かようなガラス転移点、融点を有する合成繊維は繊維シートにおいて、７０質量％以上、さらには８０質量％以上、さらに９０質量％以上含むことが好ましい。
【００１５】
ガラス転移点が上記範囲である合成繊維を含むことにより、本発明の繊維シートは２００℃以上の温度下では荷重をかけた際に変形し易くなる。一般的に、熱成形時の温度に対し、ガラス転移点が低い程、繊維シートの軟化が進むため、前記特定範囲のガラス転移点を有する合成繊維のガラス転移温度は、より低温の１５０℃以下であることがより好ましく、さらに好ましくは１００℃以下である。
【００１６】
本発明におけるシリコーンゴムは、シリコーンが架橋して硬化した弾性体であり、可撓性を有しており、容易に変形するため、熱成形可能なシートと積層した場合、シートの変形に追従する。また、シリコーンゴムは弾性体であるため圧縮応力に対しては反発力が生じる。そのため、従来は円筒型の深絞り成形においては、図１の不良品として示したようなフランジや側壁部の重なり皺が発生しやすいが、材料が容易に変形できれば、円周方向に生じた歪みを分散させ、皺の発生が抑制される。つまり、本発明品は、繊維シート単体対比で重なり皺を少なくして深絞り成形が可能となる。
【００１７】
本発明における繊維シートは繊維は、ガラス転移点が２００℃以下であり、かつ融点が２５０℃以上である合成繊維を含む。ここでいう合成繊維とは、合成樹脂を繊維状にしたものを示す。その中でかようなガラス転移点および融点を与えることができる繊維としては、PPS繊維、PTFE繊維、全芳香族PET繊維、PEN繊維、が例示できるが、中でもPPS繊維が好ましい。理由として、PPS繊維は、耐薬品性、耐加水分解性、吸湿寸法安定性に優れ、かつ熱軟化時の流動性に優れるため深絞り成形性に優れることが挙げられる。
【００１８】
ガラス転移点が２００℃を超える繊維では、軟化温度が高すぎるため、汎用設備での深絞り成形が困難となる。また、前記の通り、一般的に、熱成形時の温度に対し、ガラス転移点が低い程、繊維シートの軟化が進むため、前記合成繊維のガラス転移温度は、１５０℃以下であることがより好ましく、さらに好ましくは１００℃以下である。
【００１９】
また、前記ガラス転移点および融点を有する合成繊維のうち、２０質量％〜１００質量％が未延伸繊維であることが好ましく、さらに好ましくは２５質量％〜１００質量％である。前記合成繊維の２０質量％以上を未延伸繊維とすることで、繊維シートを構成する繊維の内、非晶成分が占める割合が多くなる。その結果、軟化開始温度が低くなり、かつ、軟化時の流動性が高くなり、より嵩高い深絞り加工が可能となる。
さらに、前記耐熱繊維の中では、耐薬品性、耐加水分解性、吸湿寸法安定性に優れ、かつ熱成形時の流動性に優れるPPS繊維が特に好ましく使用できる。例えば、東レ（株）から‘トルコン’の商品名で市販されているものを使用できる。
ＰＰＳ繊維とは、ＰＰＳ樹脂を溶融紡糸して繊維化したものであり、ここでＰＰＳ樹脂とは、繰り返し単位としてｐ−フェニレンサルファイド単位やｍ−フェニレンサルファイド単位などのフェニレンサルファイド単位を含有するポリマーであり、これらのいずれかの単位のホモポリマーでもよいし、両方の単位を有する共重合体でもよい。また、他の芳香族サルファイドとの共重合体であってもよいが、好ましくは繰り返し単位の７０モル％以上がｐ−フェニレンサルファイドからなるものである。
【００２０】
また、ＰＰＳ繊維に用いるＰＰＳ樹脂の重量平均分子量としては、４００００〜６００００が好ましい。４００００以上とすることで、ＰＰＳ繊維として良好な力学的特性を得ることができる。また、６００００以下とすることで、溶融紡糸の溶液の粘度を抑え、特殊な高耐圧仕様の紡糸設備を必要とせずに済むので好ましい。
【００２１】
なおエクストルダー型紡糸機等で口金を通して溶融紡糸した後、概ね延伸することなく回収することで、未延伸のＰＰＳ繊維を得ることができる。
【００２２】
また一方で延伸されたＰＰＳ繊維は、未延伸ＰＰＳ繊維と同様にＰＰＳ樹脂を、エクストルダー型紡糸機等で溶融紡糸した後、３．０倍以上、好ましくは５．５倍以下、さらに好ましくは３．５〜５．０倍の範囲で延伸することにより得ることができる。この延伸は１段で延伸してもよいが、２段以上の多段延伸を行ってもよい。２段延伸を用いる場合の１段目の延伸は総合倍率の７０％以上、好ましくは７５〜８５％とし、残りを２段目の延伸で行なうのが好ましい。得られた未延伸ＰＰＳ繊維および延伸されたＰＰＳ繊維は捲縮を付与せずにカットしてもよいし、捲縮を付与してカットしてもよい。
【００２３】
また、捲縮の有無については、有するものと有しないものとのそれぞれに利点がある。捲縮を有する繊維は、例えば湿式不織布の製造において、繊維同士の絡合性が向上して強度の優れた湿式不織布を得るのに適している。一方、捲縮を有しない繊維は、水への分散性が良好であるので、ムラが小さい均一な湿式不織布を得るのに適している。
【００２４】
本発明における繊維シートを構成する繊維の形態として、短繊維、長繊維、が挙げられるが、製造する繊維シートの形態によって使い分けることができる。
【００２５】
本発明の繊維シートとは、前記合成繊維から製造されるシート状の成形体であり、耐熱性、絶縁性を向上させる目的から、マイカ、酸化チタン、タルク、カオリン、水酸化アルミなどの鉱物系粒子を添加することができる。シートの形態としては、乾式不織布、湿式不織布、織布等が挙げられ、これらに限定されるわけではないが、均一構造かつ薄いシートが容易に得られる湿式不織布がとりわけ好ましく用いられる。
【００２６】
次に、前記したような繊維からなる繊維シートを製造する方法の中で、とりわけ好ましく用いられる湿式不織布を得る方法の一例を示す。ただし、本発明における繊維シートの製造方法はこれに限定されるわけではない。
【００２７】
繊維の単繊維繊度としては、いずれも０．０５ｄｔｅｘ以上１０ｄｔｅｘ以下が好ましい。細いと繊維同士が絡み易くなり均一に分散するのが難しくなる傾向がある。太くなると繊維が太く、硬くなり、繊維同士の絡合力が弱くなるので、十分な紙力が得られず、破れ易い不織布になってしまう傾向がある。
【００２８】
また、繊維シートに使用する繊維の繊維長としては、いずれも１〜２０ｍｍの範囲内が好ましい。１ｍｍ以上とすることで、繊維同士の絡合により複合シートの強度を高くすることができる。また２０ｍｍ以下とすることで、繊維同士がダマになるなどして複合シートにムラ等が生じるのを防ぐことができる。
【００２９】
本発明に用いる繊維シートは紙状物であることが好ましく、好ましくは目付としては、５ｇ／ｍ２以上、さらには１０ｇ／ｍ２以上、一方２００ｇ／ｍ２以下、さらには１２０ｇ／ｍ２であることが好ましい。厚みとしては、５μｍ以上、さらには１０μｍ以上、一方５００μｍ以下、さらに３００μｍの範囲であることが好ましい。
【００３０】
次に湿式での不織布の製造方法を説明する。
【００３１】
まず、繊維を、水中に分散させ、抄紙スラリーをつくる。抄紙スラリー全体に対する繊維の合計量としては、０．００５〜５質量％が好ましい。合計量を０．００５質量％以上にすることで、抄紙工程で水を効率よく活用できる。また、５質量％以下にすることで繊維の分散状態が良くなり、均一な湿式不織布を得ることができる。
【００３２】
抄紙スラリーは、予め延伸された繊維のスラリーと未延伸繊維のスラリーとを別々に作ってから両者を抄紙機で混合してもよいし、直接両者を含むスラリーを作ってもよい。それぞれの繊維のスラリーを別々に作ってから両者を混合するのは、それぞれの繊維の形状・特性等に合わせて攪拌時間を別個に制御できる点で好ましく、直接両者を含むスラリーを作るのは工程簡略の点で好ましい。
【００３３】
抄紙スラリーには、分散状態を良好にするためにカチオン系、アニオン系、ノニオン系などの界面活性剤などからなる分散剤や油剤、また泡の発生を抑制する消泡剤等を添加してもよい。
前記のように準備した抄紙スラリーを、丸網式、長網式、傾斜網式などの抄紙機または手漉き抄紙機を用いて抄紙し、これをヤンキードライヤーやロータリードライヤー等で乾燥し、湿式不織布とすることができる。この後、得られた湿式不織布の表面平滑化、表面毛羽抑制、高密度化などのために、カレンダー加工を行ってもよい。
【００３４】
本発明では、本発明の繊維シートに対してシリコーンゴムを施すことにより、深絞り成形性が向上する。本発明におけるシリコーンゴムとは、三次元構造に硬化反応したオルガノポリシロキサンであり、側鎖にある官能基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基、シクロヘキシル基、などのアルキル基の他、ハロゲン化アルキル基、アリール基を有していてもよい。通常はメチル基が多いが、メチル基の一部をフェニル基へ置換することでシリコーンの耐熱性を向上させることができる。
【００３５】
三次元構造にさせるための化学反応としては、末端が水酸基であるポリシロキサンと、カルボニルオキシ基、アルコキシなど加水分解性の官能基を複数有するケイ素化合物とを反応させる方法が例示される。この場合官能基を複数有するケイ素化合物を多量に添加して、加水分解および縮合を起こさせることにより架橋させることもできる。また水素がケイ素原子に直結したポリシロキサンとビニル基など不飽和二重結合を有するポリシロキサンとを白金触媒などのもとで付加反応させる方法もなる。また重合性官能基を側鎖に有するポリシロキサンとラジカル発生剤をと混合し、熱により架橋させる方法も例示される。
【００３６】
シリコーンゴムは、単独で使用できる他、２種以上の混合物であってもよく、さらに、アルキド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂によって変性させたシリコーンゴムであってもよい。硬化反応としては過酸化物硬化、付加硬化、縮合硬化、脱水素硬化、UV硬化等が例示でき、一液型でも二液型でもよいが、本発明においては、深部硬化性に優れる付加硬化が好ましく、使用する触媒として白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒などが挙げられる。
【００３７】
また、これらのシリコーンゴムの熱伝導性・機械的強度を改善する目的で、シリカ、アルミナ、石英、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、炭酸カルシウムのような充填材を混合していても何ら差し支えは無い。
【００３８】
このようなシリコーンゴムは、ミラブルタイプ、液状タイプなどに分類できる。ミラブルタイプは、ミキサーなどのゴム練り機を用いて均一に混合し、加熱することにより、シリコーンゴム組成物を得ることができる。得られたシリコーンゴム組成物を、押し出し成形などに代表される成形方法でフィルム状に加工し、繊維シートに担持させることで複合シートを得ることができる。一方、液状タイプは、液状シリコーンを直接繊維シート上にコーティングした後加熱するか、あるいは、繊維シートを液状シリコーン中に一旦浸漬し引き揚げた後加熱することにより、シリコーンゴムが硬化し、複合シートを得ることができる。ただし、本発明においては、作業性に優れる液状タイプの使用が好ましい。
このとき、繊維シートとシリコーンゴムの層間密着力を向上させる目的で、繊維シート表面あるいはシリコーンゴム表面にコロナ処理、プラズマ処理をなどの表面改質を行ってもよいし、シリコーンゴムの接着性を向上させる材料を前もって繊維シートに付与していてもよい。一方、シリコーンゴムの組成物に接着付与剤を添加させていてもよい。
【００３９】
複合シートのシリコーンゴム側表面のタック性に関しては、シートを貼り付ける用途では好ましいが、シートを挿入する用途等、表面の滑り性能が要求される場合は、好ましくない。この場合は、触媒量や硬化雰囲気を調節するなどで、タック性を無くすことができる。あるいは、繊維シートの片面にシリコーンを塗工した後、シリコーン層のもう片面上に別の繊維シートを積層し、2枚の繊維シート間にシリコーン層を存在させた3層構成とすることで両面とも滑り性に優れたシートが得られる。
【００４０】
本発明の複合シートは繊維シートとシリコーンゴムを包括するものであり、その構成は、繊維シートを構成している繊維間にシリコーンゴムが充填されたもの、あるいは、シリコーンゴム内部に繊維シートが侵入して一体化しているもの、あるいは繊維シートとシリコーンゴムが別々の層として積層密着しているもの、などである。中でも、シリコーンゴム層の少なくとも一部が繊維シートの内部に浸透していることが、熱成形加工時に剥離が生じないようにアンカー効果による層間密着力を高められる点から好ましい。
【００４１】
このような本発明の複合シートを得る方法は、前記の通り、使用するシリコーンの種類により異なる。たとえば、ミラブルタイプのシリコーンを使用する場合は、ミキサーなどのゴム練り機を用いて均一に混合し、加熱することにより得たシリコーンゴム組成物を、押し出し成形などに代表される成形方法でフィルム状に加工した後、繊維シートに担持させることで複合シートを得ることができる。ここで、フィルム状にしたシリコーンゴム組成物を繊維シートに担持させる方法としては、接着剤を介してシリコーンゴム組成物と繊維シートを貼り合わせる方法の他、シリコーンゴムに繊維シートを重ね合わせた状態で、熱プレス、熱カレンダーなどを使用し、熱圧着する方法が例示できる。また、液状タイプのシリコーンを使用する場合は、液状のシリコーンを直接繊維シート上にコーティングした後、加熱してシリコーンゴムを硬化させ、複合シートを得る方法。あるいは、繊維シートを液状シリコーン中に一旦浸漬し引き揚げた後加熱してシリコーンゴムを硬化させ、複合シートを得る方法などが例示できる。これらの方法の中でも、液状のシリコーンを直接繊維シート上にコーティングした後、加熱してシリコーンゴムを硬化させ、複合シートを得る方法が、作業性、工程の簡略化、の観点から好適に採用できる。
【００４２】
また、繊維シート層とシリコーンゴム層の多層積層体については、繊維シート１層とシリコーンゴム１層からなる２層構成、シリコーンゴムを繊維シートで挟んだ３層構成、繊維シートをシリコーンゴムで挟んだ３層構成、さらに積層数を増やした多層構成なども例示できる。本発明の複合シートの厚みは、使用状況により、１０μｍ〜１０００μｍから好ましく選択できるが、これに限定されるものではない。また、使用するシリコーンゴムの目付は２０ｇ／ｍ２〜２００ｇ／ｍ２が好ましい。
【００４３】
また、本発明の複合シートは深絞り成形により、所望の形状へ成形し、電気絶縁シートとすることができる。
【００４４】
以下に実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例】
【００４５】
［測定・評価方法］
（１）目付
ＪＩＳ Ｌ １９０６：２０００に準じて、２５ｃｍ×２５ｃｍの試験片を、１枚採取し、標準状態におけるそれぞれの質量（ｇ）を量り、１ｍ２当たりの質量（ｇ／ｍ２）で表した。
【００４６】
（２）厚さ
ＪＩＳ Ｌ １９０６：２０００で準用するＪＩＳ Ｌ １０９６：１９９９に準じて、試料の異なる１０か所について、厚さ測定機を用いて、直径２２ｍｍの加圧子による２ｋＰａの加圧下、厚さを落ち着かせるために１０秒間待った後に厚さを測定し、平均値を算出した。
【００４７】
（３）絶縁破壊強さ
ＪＩＳ Ｋ ６９１１：１９９５に準じて測定した。試料の異なる５か所から約１０ｃｍ×１０ｃｍの試験片を採取し、直径２５ｍｍ、質量２５０ｇの円盤状の電極で試験片を挟み、試験媒体には空気を用い、０．２５ｋＶ／秒で電圧を上昇させながら周波数６０Ｈｚの交流電圧をかけ、絶縁破壊したときの電圧を測定した。測定には、絶縁破壊耐電圧試験機（安田精機製作所社製）を使用した。得られた絶縁破壊電圧をあらかじめ測定しておいた中央部の厚さで割り、絶縁破壊強さを算出した。
（４）深絞り成形試験
図２の様な、絞り深さa=９．３ｍｍ、絞り径b=３２ｍｍの円柱状プレス金型を用いて、金型温度：２２０℃、金型圧力：５ｋｇ／ｃｍ2、の条件で、サンプル端部をクランプで固定しながら深絞り成形加工を行った。深絞り成形性について、下記のとおり判定を行った。
【００４８】
◎ ：側壁部の重なり皺無し。使用可能。
【００４９】
○ ：側壁部にわずかな重なり皺が発生（皺長4mm未満、皺数3箇所以下）。使用可能。
【００５０】
△ ：側壁部に重なり皺が発生（皺長4mm以上、皺数4箇所以上）。使用不可能。
× ：破断し、成形できなかった。
【００５１】
（５）使用するPPS繊維のガラス転移点の測定
下記装置および条件で比熱測定を行い、JIS K7121に従って決定した。
測定装置 ：TA Instrument社製温度変調DSC
測定温度範囲 ：約０〜３５０℃
温度較正 ：高純度インジウムおよびスズの融点
昇温速度 ：２℃／分
温度変調振幅 ：±１℃
温度変調周期 ：６０秒
試料重量 ：約５ｍｇ 。
【００５２】
（６）使用するPPS繊維の融点の測定
示差走査熱量計（島津製作所製、ＤＳＣ−６０）を用いて、サンプルを約２ｍｇ精秤し、窒素下、昇温速度１０℃／分で昇温した。そのとき、観測される融解の吸熱ピークの頂点温度を融点（Tm）として測定した。
【００５３】
［実施例１］
（１）繊維シート
（延伸された繊維）
延伸された繊維として、単繊維繊度１．０ｄｔｅｘ、カット長６ｍｍのＰＰＳ繊維、東レ社製‘トルコン’、品番Ｓ３０１を用いた。前記評価方法によりガラス点移転と融点を測定した結果は表１の通り。ガラス転移点は８８．６℃、融点は２８３．２℃であった。
【００５４】
（延伸された繊維の分散液）
前記延伸されたＰＰＳ繊維を、表1の構成を基に、仕上がりが１００ｇ／ｍ２となるように準備し、延伸されたＰＰＳ繊維１ｇに対し、水１Ｌをともに家庭用ジューサーミキサーに投入して攪拌することを繰り返し、分散液とした。攪拌時間としては、繊維同士が絡むのを防ぐために１０秒とした。
（未延伸繊維）
未延伸繊維として、単繊維繊度３．０ｄｔｅｘ、カット長６ｍｍの東レ社製ＰＰＳ繊維‘トルコン’、品番Ｓ１１１を用いた。記評価方法によりガラス点移転と融点を測定した結果は表１の通り、ガラス転移点は８９．５℃、融点は２８２．９℃であった。
【００５５】
（未延伸繊維の分散液）
前記未延伸ＰＰＳ繊維を、それぞれ表１記載の質量分の小数第１位を切り上げた数に概ね等分し、１等分ずつをとり、おのおの水１Ｌとともに家庭用ジューサーミキサーに投入して攪拌することを繰り返し、分散液とした。攪拌時間としては、繊維同士が絡むのを防ぐために１０秒とした。
【００５６】
（繊維シートの製造）
各実施例・比較例において使用した繊維の分散液を、底に１４０メッシュの手漉き抄紙網を設置した大きさ２５ｃｍ×２５ｃｍ、高さ４０ｃｍの手すき抄紙機（熊谷理機工業社製）に仕上がりが８０ｇ／ｍ２となるように投入し、さらに水を追加して抄紙分散液の総量を２０Ｌとし、攪拌器で十分に攪拌した。
手すき抄紙機の水を抜き、抄紙網に残った湿紙を濾紙に転写した。
【００５７】
（乾燥）
前記湿紙を濾紙ごとロータリー式乾燥機に投入し、温度１１０℃、工程通過速度０．５ｍ／ｍｉｎ、工程長１．２５ｍ（処理時間２．５ｍｉｎ）にて乾燥する処理を２回繰り返して、乾燥処理した繊維シートを得た。
【００５８】
（加熱・加圧処理）
前記乾燥処理した繊維シートを濾紙から剥離して、金属ロールとペーパーロールとからなるカレンダー加工機（由利ロール社製）に通した。カレンダー条件は、温度１６０℃、圧力１３０ｋｇｆ／ｃｍ、ロール回転速度１５ｍ／ｍｉｎとし、表裏の２回繰り返して、繊維シートを得た。
【００５９】
（２）シリコーンゴム
シリコーンゴムとして、信越化学（株）製の付加型液状シリコーンゴムを使用した。
【００６０】
（３）繊維シートとシリコーンゴムの複合
コーターバーを使用し、繊維シートの片面に未硬化シリコーンゴムを平均厚み１００μｍとなるように均一に塗布した後、該繊維シートを１５０℃に調整した乾燥機中で５分間静置し、シリコーンゴムを硬化させ、複合シートを得た。このとき、硬化後のシリコーン層の厚みは平均１００μｍ、塗布目付量は１３１ｇ／ｍ２であった。
【００６１】
[実施例２]
（１）繊維シート
表１の構成に基づき、実施例１と同様の方法で繊維シートを得た。
（２）シリコーンゴム
実施例１と同様のシリコーンゴムを使用した。
（３）繊維シートとシリコーンゴムの複合化
実施例１と同様の方法で、複合シートを得た。
【００６２】
[比較例１]
実施例１と同様の方法で繊維シートを得た後、シリコーンゴムを積層しなかった。
【００６３】
[比較例２]
実施例２と同様の方法で繊維シートを得た後、シリコーンゴムを積層しなかった。
[比較例３]
（１）繊維シートの作成
ポリメタフェニレンイソフタルアミドからなる紙（商標名：ノーメックス＃410-4mil、デュポン（株）製）を使用した。
（２）シリコーンゴム
実施例１と同様のシリコーンゴムを使用した。
（３）繊維シートとシリコーンゴムの複合
実施例１と同様の方法で、複合シートを得た。
（４）ガラス転移点について
比較例２の材料のガラス転移点については、下記文献に記載された値を採用した。
【００６４】
参考文献 第３版 繊維便覧 Ｈ１６．１２．１５発行
Ｐ１８２ 表１．７０ アラミド繊維の物理的特性
メタアラミド ガラス転移温度 ２８０〜２９０℃
【００６５】
【表１】
【００６６】
【表２】
【００６７】
このように実施例１において電気絶縁シートとして使用し得る絶縁破壊強さを有し、かつ、深絞り成形性に優れた複合シートを得ることができた。一方で、繊維シートのみからなる比較例１と比較例２は、絶縁破壊強さに乏しい上、深絞り成形試験において側壁部に重なり皺が生じた。特に比較例２については、電気絶縁シートとして使用できない程の重なり皺が生じた。また、アラミドで構成される比較例３は、絶縁破壊強さには優れているが、ガラス転移点が２８０℃〜２９０℃と非常に高いため、深絞り成形試験において材料が変形に追従しきれず破断し、成形品を得ることができなかった。すなわち、熱成形性に欠ける複合シートであった。
【００６８】
また、実施例１に対し、未延伸繊維量が少ない実施例２においては、電気絶縁シートとして使用し得る絶縁破壊強さを有しているが、実施例１対比では、軟化時の流動性に劣るため、熱成形性に劣るものであった。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の積層体は、モーター、コンデンサー、変圧器、ケーブル、高電圧伝送トランス等に用いることができる、成形性良好な電気絶縁紙として利用可能であり、その結果所望の形状の電気絶縁体が得られる。
【技術分野】
【０００１】
本発明の目的は、モーター、オルタネータ、トランスといった電気機器の電気絶縁シートとして、割れにくく、かつ熱成形性に優れたシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の動向として、電気機器の小型軽量化、高性能化に伴い、新規絶縁システムの開発が進められており、その中で、耐熱性、電気特性、耐薬品性を兼ね備えながら、割れにくく、熱成形性に優れた電気絶縁シートが求められている。
従来、耐熱クラスF種以上の耐熱性が要求される電気絶縁シートとしては、１）PPSやPI等からなるフィルム、２）前記フィルムと繊維シートの積層体、３）ポリメタフェニレンイソフタルアミドのフィブリッドおよび繊維から構成される紙、４）前記の紙とシリコーンゴムの積層体、が使用できることが知られている（特許文献１〜４）。
しかしながら、１）前記に代表されるフィルムは、耐衝撃性に欠けるため、成形加工時に、割れやすい、裂けやすいといった問題があり、２）フィルムの耐衝撃性を改善する目的で提案されているフィルムと繊維シートの積層体は、成形時にフィルム層と繊維シート層の界面が剥がれるといった問題がある。３）また、前記ポリメタフェニレンイソフタルアミドのフィブリッドおよび繊維から構成される紙は、２００℃以上の高温下でも軟化、溶融しないため、熱成形により変形後の形状を保持することができない。４）たとえ、前記の紙にシリコーンゴムを積層していても紙単体時と同様の理由により熱成形できない。
【０００３】
また、シリコーンゴムは、それ単体では柔軟すぎて自己保持性に欠けるため、繊維シートに塗工又は含浸する等により、機械的強度を向上させなければ、本用途の実用に耐えないものである。
【０００４】
なお、シリコーンゴムの引裂きやすさを向上させるための方法として、シリコーンゴムと基材シートを複合した特許文献５があるが、該文献には熱成形性に関する記載は一切なされていない上、バインダーに熱硬化性樹脂を使用していることから、熱成形には不適である。
【０００５】
以上に述べた通り、これまで耐熱性、電気特性、耐薬品性を兼ね備えながら、割れにくく、熱成型性に優れた電気絶縁シートは開発されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５５−３５４５９号公報
【特許文献２】特開昭６３−２３７９４９号公報
【特許文献３】特開平４−２２８６９６号公報
【特許文献４】特開平９−１８３１８７号公報
【特許文献５】特開平６−２６２６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、耐熱性、電気特性、耐薬品性を兼ね備えた熱成形性特に深絞り成形性に優れた電気絶縁シートを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決すべく鋭意検討の結果、ガラス転移点が２００℃以下であり、かつ融点が２５０℃以上である合成繊維からなる繊維シートに、シリコーンゴムを例えば含浸、または塗付して、繊維シートとシリコーンゴムとを有する複合シートとすることで、前記の課題が解決できることを見出した。
本発明の好ましい実施態様においては、前記ガラス転移点が２００℃以下であり、かつ融点が２５０℃以上である合成繊維の内、２０質量％〜１００質量％が未延伸繊維である。
【０００９】
さらに、本発明の好ましい実施態様においては、前記未延伸繊維がポリフェニレンサルファイド繊維（PPS繊維と呼ぶ）である。さらに、本発明の好ましい実施態様においては、前記複合シートは深絞り成形用のものである。また、本発明の好ましい実施態様においては、前記複合シートは電気絶縁用として使用されるものである。また、前記複合シートを深絞り成形することで電気絶縁シートとすることができる。また、複合シートの製造方法は、ガラス転移点が２００℃以下であり、かつ融点が２５０℃以上である合成繊維を湿式抄紙法でシート化し、しかる後にシリコーンゴムを含浸、または塗工することを特徴とするものである。さらに、本発明の電気絶縁材の製造方法は、前記複合シートを深絞り成形することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高い耐熱性と絶縁破壊強さを有し、深絞り成形性に優れる複合シートを提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】深絞り成形により得られた不良品の斜視図
【図２】実施例で深絞り成形性を評価するために使用した円柱状プレス金型の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明者らは、耐熱性と絶縁性能を兼備し、かつ深絞り成形が可能な複合シートについて鋭意検討し、繊維シート単独では電気絶縁性能に劣り、また、シリコーンゴム単独では熱成形できないばかりか、柔軟すぎて自己保持性に欠けることから、繊維シートとシリコーンゴムを包括する複合であって、かつ繊維シートを構成する合成繊維としてガラス転移点が２００℃以下であり、かつ融点が２５０℃以上であるものを採用して、初めて所望の性能を具備する複合シートに想到したものである。
【００１３】
ここで、本発明における深絞り成形とは、側壁が周囲からの流入によって形成される一般的な深絞り成形を含み、また、平らなシートを3次元的に成形する際に、成形体の一部が延伸または、圧縮される成形をも含む。
【００１４】
一般的に繊維シートは繊維間に空隙を有しているため、絶縁破壊強さに乏しく、繊維シート単独では電気絶縁シートとしての実用性が低い。本発明によると、シリコーンゴムが繊維シートを構成する繊維間の空隙を埋め、あるいは、繊維シート表面にシリコーン層を形成し、繊維シート単独よりも絶縁破壊強さを飛躍的に向上することができる。
本発明における繊維シートは、ガラス転移点が２００℃以下であり、かつ融点が２５０℃以上である合成繊維を含む。かようなガラス転移点、融点を有する合成繊維は繊維シートにおいて、７０質量％以上、さらには８０質量％以上、さらに９０質量％以上含むことが好ましい。
【００１５】
ガラス転移点が上記範囲である合成繊維を含むことにより、本発明の繊維シートは２００℃以上の温度下では荷重をかけた際に変形し易くなる。一般的に、熱成形時の温度に対し、ガラス転移点が低い程、繊維シートの軟化が進むため、前記特定範囲のガラス転移点を有する合成繊維のガラス転移温度は、より低温の１５０℃以下であることがより好ましく、さらに好ましくは１００℃以下である。
【００１６】
本発明におけるシリコーンゴムは、シリコーンが架橋して硬化した弾性体であり、可撓性を有しており、容易に変形するため、熱成形可能なシートと積層した場合、シートの変形に追従する。また、シリコーンゴムは弾性体であるため圧縮応力に対しては反発力が生じる。そのため、従来は円筒型の深絞り成形においては、図１の不良品として示したようなフランジや側壁部の重なり皺が発生しやすいが、材料が容易に変形できれば、円周方向に生じた歪みを分散させ、皺の発生が抑制される。つまり、本発明品は、繊維シート単体対比で重なり皺を少なくして深絞り成形が可能となる。
【００１７】
本発明における繊維シートは繊維は、ガラス転移点が２００℃以下であり、かつ融点が２５０℃以上である合成繊維を含む。ここでいう合成繊維とは、合成樹脂を繊維状にしたものを示す。その中でかようなガラス転移点および融点を与えることができる繊維としては、PPS繊維、PTFE繊維、全芳香族PET繊維、PEN繊維、が例示できるが、中でもPPS繊維が好ましい。理由として、PPS繊維は、耐薬品性、耐加水分解性、吸湿寸法安定性に優れ、かつ熱軟化時の流動性に優れるため深絞り成形性に優れることが挙げられる。
【００１８】
ガラス転移点が２００℃を超える繊維では、軟化温度が高すぎるため、汎用設備での深絞り成形が困難となる。また、前記の通り、一般的に、熱成形時の温度に対し、ガラス転移点が低い程、繊維シートの軟化が進むため、前記合成繊維のガラス転移温度は、１５０℃以下であることがより好ましく、さらに好ましくは１００℃以下である。
【００１９】
また、前記ガラス転移点および融点を有する合成繊維のうち、２０質量％〜１００質量％が未延伸繊維であることが好ましく、さらに好ましくは２５質量％〜１００質量％である。前記合成繊維の２０質量％以上を未延伸繊維とすることで、繊維シートを構成する繊維の内、非晶成分が占める割合が多くなる。その結果、軟化開始温度が低くなり、かつ、軟化時の流動性が高くなり、より嵩高い深絞り加工が可能となる。
さらに、前記耐熱繊維の中では、耐薬品性、耐加水分解性、吸湿寸法安定性に優れ、かつ熱成形時の流動性に優れるPPS繊維が特に好ましく使用できる。例えば、東レ（株）から‘トルコン’の商品名で市販されているものを使用できる。
ＰＰＳ繊維とは、ＰＰＳ樹脂を溶融紡糸して繊維化したものであり、ここでＰＰＳ樹脂とは、繰り返し単位としてｐ−フェニレンサルファイド単位やｍ−フェニレンサルファイド単位などのフェニレンサルファイド単位を含有するポリマーであり、これらのいずれかの単位のホモポリマーでもよいし、両方の単位を有する共重合体でもよい。また、他の芳香族サルファイドとの共重合体であってもよいが、好ましくは繰り返し単位の７０モル％以上がｐ−フェニレンサルファイドからなるものである。
【００２０】
また、ＰＰＳ繊維に用いるＰＰＳ樹脂の重量平均分子量としては、４００００〜６００００が好ましい。４００００以上とすることで、ＰＰＳ繊維として良好な力学的特性を得ることができる。また、６００００以下とすることで、溶融紡糸の溶液の粘度を抑え、特殊な高耐圧仕様の紡糸設備を必要とせずに済むので好ましい。
【００２１】
なおエクストルダー型紡糸機等で口金を通して溶融紡糸した後、概ね延伸することなく回収することで、未延伸のＰＰＳ繊維を得ることができる。
【００２２】
また一方で延伸されたＰＰＳ繊維は、未延伸ＰＰＳ繊維と同様にＰＰＳ樹脂を、エクストルダー型紡糸機等で溶融紡糸した後、３．０倍以上、好ましくは５．５倍以下、さらに好ましくは３．５〜５．０倍の範囲で延伸することにより得ることができる。この延伸は１段で延伸してもよいが、２段以上の多段延伸を行ってもよい。２段延伸を用いる場合の１段目の延伸は総合倍率の７０％以上、好ましくは７５〜８５％とし、残りを２段目の延伸で行なうのが好ましい。得られた未延伸ＰＰＳ繊維および延伸されたＰＰＳ繊維は捲縮を付与せずにカットしてもよいし、捲縮を付与してカットしてもよい。
【００２３】
また、捲縮の有無については、有するものと有しないものとのそれぞれに利点がある。捲縮を有する繊維は、例えば湿式不織布の製造において、繊維同士の絡合性が向上して強度の優れた湿式不織布を得るのに適している。一方、捲縮を有しない繊維は、水への分散性が良好であるので、ムラが小さい均一な湿式不織布を得るのに適している。
【００２４】
本発明における繊維シートを構成する繊維の形態として、短繊維、長繊維、が挙げられるが、製造する繊維シートの形態によって使い分けることができる。
【００２５】
本発明の繊維シートとは、前記合成繊維から製造されるシート状の成形体であり、耐熱性、絶縁性を向上させる目的から、マイカ、酸化チタン、タルク、カオリン、水酸化アルミなどの鉱物系粒子を添加することができる。シートの形態としては、乾式不織布、湿式不織布、織布等が挙げられ、これらに限定されるわけではないが、均一構造かつ薄いシートが容易に得られる湿式不織布がとりわけ好ましく用いられる。
【００２６】
次に、前記したような繊維からなる繊維シートを製造する方法の中で、とりわけ好ましく用いられる湿式不織布を得る方法の一例を示す。ただし、本発明における繊維シートの製造方法はこれに限定されるわけではない。
【００２７】
繊維の単繊維繊度としては、いずれも０．０５ｄｔｅｘ以上１０ｄｔｅｘ以下が好ましい。細いと繊維同士が絡み易くなり均一に分散するのが難しくなる傾向がある。太くなると繊維が太く、硬くなり、繊維同士の絡合力が弱くなるので、十分な紙力が得られず、破れ易い不織布になってしまう傾向がある。
【００２８】
また、繊維シートに使用する繊維の繊維長としては、いずれも１〜２０ｍｍの範囲内が好ましい。１ｍｍ以上とすることで、繊維同士の絡合により複合シートの強度を高くすることができる。また２０ｍｍ以下とすることで、繊維同士がダマになるなどして複合シートにムラ等が生じるのを防ぐことができる。
【００２９】
本発明に用いる繊維シートは紙状物であることが好ましく、好ましくは目付としては、５ｇ／ｍ２以上、さらには１０ｇ／ｍ２以上、一方２００ｇ／ｍ２以下、さらには１２０ｇ／ｍ２であることが好ましい。厚みとしては、５μｍ以上、さらには１０μｍ以上、一方５００μｍ以下、さらに３００μｍの範囲であることが好ましい。
【００３０】
次に湿式での不織布の製造方法を説明する。
【００３１】
まず、繊維を、水中に分散させ、抄紙スラリーをつくる。抄紙スラリー全体に対する繊維の合計量としては、０．００５〜５質量％が好ましい。合計量を０．００５質量％以上にすることで、抄紙工程で水を効率よく活用できる。また、５質量％以下にすることで繊維の分散状態が良くなり、均一な湿式不織布を得ることができる。
【００３２】
抄紙スラリーは、予め延伸された繊維のスラリーと未延伸繊維のスラリーとを別々に作ってから両者を抄紙機で混合してもよいし、直接両者を含むスラリーを作ってもよい。それぞれの繊維のスラリーを別々に作ってから両者を混合するのは、それぞれの繊維の形状・特性等に合わせて攪拌時間を別個に制御できる点で好ましく、直接両者を含むスラリーを作るのは工程簡略の点で好ましい。
【００３３】
抄紙スラリーには、分散状態を良好にするためにカチオン系、アニオン系、ノニオン系などの界面活性剤などからなる分散剤や油剤、また泡の発生を抑制する消泡剤等を添加してもよい。
前記のように準備した抄紙スラリーを、丸網式、長網式、傾斜網式などの抄紙機または手漉き抄紙機を用いて抄紙し、これをヤンキードライヤーやロータリードライヤー等で乾燥し、湿式不織布とすることができる。この後、得られた湿式不織布の表面平滑化、表面毛羽抑制、高密度化などのために、カレンダー加工を行ってもよい。
【００３４】
本発明では、本発明の繊維シートに対してシリコーンゴムを施すことにより、深絞り成形性が向上する。本発明におけるシリコーンゴムとは、三次元構造に硬化反応したオルガノポリシロキサンであり、側鎖にある官能基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基、シクロヘキシル基、などのアルキル基の他、ハロゲン化アルキル基、アリール基を有していてもよい。通常はメチル基が多いが、メチル基の一部をフェニル基へ置換することでシリコーンの耐熱性を向上させることができる。
【００３５】
三次元構造にさせるための化学反応としては、末端が水酸基であるポリシロキサンと、カルボニルオキシ基、アルコキシなど加水分解性の官能基を複数有するケイ素化合物とを反応させる方法が例示される。この場合官能基を複数有するケイ素化合物を多量に添加して、加水分解および縮合を起こさせることにより架橋させることもできる。また水素がケイ素原子に直結したポリシロキサンとビニル基など不飽和二重結合を有するポリシロキサンとを白金触媒などのもとで付加反応させる方法もなる。また重合性官能基を側鎖に有するポリシロキサンとラジカル発生剤をと混合し、熱により架橋させる方法も例示される。
【００３６】
シリコーンゴムは、単独で使用できる他、２種以上の混合物であってもよく、さらに、アルキド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂によって変性させたシリコーンゴムであってもよい。硬化反応としては過酸化物硬化、付加硬化、縮合硬化、脱水素硬化、UV硬化等が例示でき、一液型でも二液型でもよいが、本発明においては、深部硬化性に優れる付加硬化が好ましく、使用する触媒として白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒などが挙げられる。
【００３７】
また、これらのシリコーンゴムの熱伝導性・機械的強度を改善する目的で、シリカ、アルミナ、石英、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、炭酸カルシウムのような充填材を混合していても何ら差し支えは無い。
【００３８】
このようなシリコーンゴムは、ミラブルタイプ、液状タイプなどに分類できる。ミラブルタイプは、ミキサーなどのゴム練り機を用いて均一に混合し、加熱することにより、シリコーンゴム組成物を得ることができる。得られたシリコーンゴム組成物を、押し出し成形などに代表される成形方法でフィルム状に加工し、繊維シートに担持させることで複合シートを得ることができる。一方、液状タイプは、液状シリコーンを直接繊維シート上にコーティングした後加熱するか、あるいは、繊維シートを液状シリコーン中に一旦浸漬し引き揚げた後加熱することにより、シリコーンゴムが硬化し、複合シートを得ることができる。ただし、本発明においては、作業性に優れる液状タイプの使用が好ましい。
このとき、繊維シートとシリコーンゴムの層間密着力を向上させる目的で、繊維シート表面あるいはシリコーンゴム表面にコロナ処理、プラズマ処理をなどの表面改質を行ってもよいし、シリコーンゴムの接着性を向上させる材料を前もって繊維シートに付与していてもよい。一方、シリコーンゴムの組成物に接着付与剤を添加させていてもよい。
【００３９】
複合シートのシリコーンゴム側表面のタック性に関しては、シートを貼り付ける用途では好ましいが、シートを挿入する用途等、表面の滑り性能が要求される場合は、好ましくない。この場合は、触媒量や硬化雰囲気を調節するなどで、タック性を無くすことができる。あるいは、繊維シートの片面にシリコーンを塗工した後、シリコーン層のもう片面上に別の繊維シートを積層し、2枚の繊維シート間にシリコーン層を存在させた3層構成とすることで両面とも滑り性に優れたシートが得られる。
【００４０】
本発明の複合シートは繊維シートとシリコーンゴムを包括するものであり、その構成は、繊維シートを構成している繊維間にシリコーンゴムが充填されたもの、あるいは、シリコーンゴム内部に繊維シートが侵入して一体化しているもの、あるいは繊維シートとシリコーンゴムが別々の層として積層密着しているもの、などである。中でも、シリコーンゴム層の少なくとも一部が繊維シートの内部に浸透していることが、熱成形加工時に剥離が生じないようにアンカー効果による層間密着力を高められる点から好ましい。
【００４１】
このような本発明の複合シートを得る方法は、前記の通り、使用するシリコーンの種類により異なる。たとえば、ミラブルタイプのシリコーンを使用する場合は、ミキサーなどのゴム練り機を用いて均一に混合し、加熱することにより得たシリコーンゴム組成物を、押し出し成形などに代表される成形方法でフィルム状に加工した後、繊維シートに担持させることで複合シートを得ることができる。ここで、フィルム状にしたシリコーンゴム組成物を繊維シートに担持させる方法としては、接着剤を介してシリコーンゴム組成物と繊維シートを貼り合わせる方法の他、シリコーンゴムに繊維シートを重ね合わせた状態で、熱プレス、熱カレンダーなどを使用し、熱圧着する方法が例示できる。また、液状タイプのシリコーンを使用する場合は、液状のシリコーンを直接繊維シート上にコーティングした後、加熱してシリコーンゴムを硬化させ、複合シートを得る方法。あるいは、繊維シートを液状シリコーン中に一旦浸漬し引き揚げた後加熱してシリコーンゴムを硬化させ、複合シートを得る方法などが例示できる。これらの方法の中でも、液状のシリコーンを直接繊維シート上にコーティングした後、加熱してシリコーンゴムを硬化させ、複合シートを得る方法が、作業性、工程の簡略化、の観点から好適に採用できる。
【００４２】
また、繊維シート層とシリコーンゴム層の多層積層体については、繊維シート１層とシリコーンゴム１層からなる２層構成、シリコーンゴムを繊維シートで挟んだ３層構成、繊維シートをシリコーンゴムで挟んだ３層構成、さらに積層数を増やした多層構成なども例示できる。本発明の複合シートの厚みは、使用状況により、１０μｍ〜１０００μｍから好ましく選択できるが、これに限定されるものではない。また、使用するシリコーンゴムの目付は２０ｇ／ｍ２〜２００ｇ／ｍ２が好ましい。
【００４３】
また、本発明の複合シートは深絞り成形により、所望の形状へ成形し、電気絶縁シートとすることができる。
【００４４】
以下に実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例】
【００４５】
［測定・評価方法］
（１）目付
ＪＩＳ Ｌ １９０６：２０００に準じて、２５ｃｍ×２５ｃｍの試験片を、１枚採取し、標準状態におけるそれぞれの質量（ｇ）を量り、１ｍ２当たりの質量（ｇ／ｍ２）で表した。
【００４６】
（２）厚さ
ＪＩＳ Ｌ １９０６：２０００で準用するＪＩＳ Ｌ １０９６：１９９９に準じて、試料の異なる１０か所について、厚さ測定機を用いて、直径２２ｍｍの加圧子による２ｋＰａの加圧下、厚さを落ち着かせるために１０秒間待った後に厚さを測定し、平均値を算出した。
【００４７】
（３）絶縁破壊強さ
ＪＩＳ Ｋ ６９１１：１９９５に準じて測定した。試料の異なる５か所から約１０ｃｍ×１０ｃｍの試験片を採取し、直径２５ｍｍ、質量２５０ｇの円盤状の電極で試験片を挟み、試験媒体には空気を用い、０．２５ｋＶ／秒で電圧を上昇させながら周波数６０Ｈｚの交流電圧をかけ、絶縁破壊したときの電圧を測定した。測定には、絶縁破壊耐電圧試験機（安田精機製作所社製）を使用した。得られた絶縁破壊電圧をあらかじめ測定しておいた中央部の厚さで割り、絶縁破壊強さを算出した。
（４）深絞り成形試験
図２の様な、絞り深さa=９．３ｍｍ、絞り径b=３２ｍｍの円柱状プレス金型を用いて、金型温度：２２０℃、金型圧力：５ｋｇ／ｃｍ2、の条件で、サンプル端部をクランプで固定しながら深絞り成形加工を行った。深絞り成形性について、下記のとおり判定を行った。
【００４８】
◎ ：側壁部の重なり皺無し。使用可能。
【００４９】
○ ：側壁部にわずかな重なり皺が発生（皺長4mm未満、皺数3箇所以下）。使用可能。
【００５０】
△ ：側壁部に重なり皺が発生（皺長4mm以上、皺数4箇所以上）。使用不可能。
× ：破断し、成形できなかった。
【００５１】
（５）使用するPPS繊維のガラス転移点の測定
下記装置および条件で比熱測定を行い、JIS K7121に従って決定した。
測定装置 ：TA Instrument社製温度変調DSC
測定温度範囲 ：約０〜３５０℃
温度較正 ：高純度インジウムおよびスズの融点
昇温速度 ：２℃／分
温度変調振幅 ：±１℃
温度変調周期 ：６０秒
試料重量 ：約５ｍｇ 。
【００５２】
（６）使用するPPS繊維の融点の測定
示差走査熱量計（島津製作所製、ＤＳＣ−６０）を用いて、サンプルを約２ｍｇ精秤し、窒素下、昇温速度１０℃／分で昇温した。そのとき、観測される融解の吸熱ピークの頂点温度を融点（Tm）として測定した。
【００５３】
［実施例１］
（１）繊維シート
（延伸された繊維）
延伸された繊維として、単繊維繊度１．０ｄｔｅｘ、カット長６ｍｍのＰＰＳ繊維、東レ社製‘トルコン’、品番Ｓ３０１を用いた。前記評価方法によりガラス点移転と融点を測定した結果は表１の通り。ガラス転移点は８８．６℃、融点は２８３．２℃であった。
【００５４】
（延伸された繊維の分散液）
前記延伸されたＰＰＳ繊維を、表1の構成を基に、仕上がりが１００ｇ／ｍ２となるように準備し、延伸されたＰＰＳ繊維１ｇに対し、水１Ｌをともに家庭用ジューサーミキサーに投入して攪拌することを繰り返し、分散液とした。攪拌時間としては、繊維同士が絡むのを防ぐために１０秒とした。
（未延伸繊維）
未延伸繊維として、単繊維繊度３．０ｄｔｅｘ、カット長６ｍｍの東レ社製ＰＰＳ繊維‘トルコン’、品番Ｓ１１１を用いた。記評価方法によりガラス点移転と融点を測定した結果は表１の通り、ガラス転移点は８９．５℃、融点は２８２．９℃であった。
【００５５】
（未延伸繊維の分散液）
前記未延伸ＰＰＳ繊維を、それぞれ表１記載の質量分の小数第１位を切り上げた数に概ね等分し、１等分ずつをとり、おのおの水１Ｌとともに家庭用ジューサーミキサーに投入して攪拌することを繰り返し、分散液とした。攪拌時間としては、繊維同士が絡むのを防ぐために１０秒とした。
【００５６】
（繊維シートの製造）
各実施例・比較例において使用した繊維の分散液を、底に１４０メッシュの手漉き抄紙網を設置した大きさ２５ｃｍ×２５ｃｍ、高さ４０ｃｍの手すき抄紙機（熊谷理機工業社製）に仕上がりが８０ｇ／ｍ２となるように投入し、さらに水を追加して抄紙分散液の総量を２０Ｌとし、攪拌器で十分に攪拌した。
手すき抄紙機の水を抜き、抄紙網に残った湿紙を濾紙に転写した。
【００５７】
（乾燥）
前記湿紙を濾紙ごとロータリー式乾燥機に投入し、温度１１０℃、工程通過速度０．５ｍ／ｍｉｎ、工程長１．２５ｍ（処理時間２．５ｍｉｎ）にて乾燥する処理を２回繰り返して、乾燥処理した繊維シートを得た。
【００５８】
（加熱・加圧処理）
前記乾燥処理した繊維シートを濾紙から剥離して、金属ロールとペーパーロールとからなるカレンダー加工機（由利ロール社製）に通した。カレンダー条件は、温度１６０℃、圧力１３０ｋｇｆ／ｃｍ、ロール回転速度１５ｍ／ｍｉｎとし、表裏の２回繰り返して、繊維シートを得た。
【００５９】
（２）シリコーンゴム
シリコーンゴムとして、信越化学（株）製の付加型液状シリコーンゴムを使用した。
【００６０】
（３）繊維シートとシリコーンゴムの複合
コーターバーを使用し、繊維シートの片面に未硬化シリコーンゴムを平均厚み１００μｍとなるように均一に塗布した後、該繊維シートを１５０℃に調整した乾燥機中で５分間静置し、シリコーンゴムを硬化させ、複合シートを得た。このとき、硬化後のシリコーン層の厚みは平均１００μｍ、塗布目付量は１３１ｇ／ｍ２であった。
【００６１】
[実施例２]
（１）繊維シート
表１の構成に基づき、実施例１と同様の方法で繊維シートを得た。
（２）シリコーンゴム
実施例１と同様のシリコーンゴムを使用した。
（３）繊維シートとシリコーンゴムの複合化
実施例１と同様の方法で、複合シートを得た。
【００６２】
[比較例１]
実施例１と同様の方法で繊維シートを得た後、シリコーンゴムを積層しなかった。
【００６３】
[比較例２]
実施例２と同様の方法で繊維シートを得た後、シリコーンゴムを積層しなかった。
[比較例３]
（１）繊維シートの作成
ポリメタフェニレンイソフタルアミドからなる紙（商標名：ノーメックス＃410-4mil、デュポン（株）製）を使用した。
（２）シリコーンゴム
実施例１と同様のシリコーンゴムを使用した。
（３）繊維シートとシリコーンゴムの複合
実施例１と同様の方法で、複合シートを得た。
（４）ガラス転移点について
比較例２の材料のガラス転移点については、下記文献に記載された値を採用した。
【００６４】
参考文献 第３版 繊維便覧 Ｈ１６．１２．１５発行
Ｐ１８２ 表１．７０ アラミド繊維の物理的特性
メタアラミド ガラス転移温度 ２８０〜２９０℃
【００６５】
【表１】
【００６６】
【表２】
【００６７】
このように実施例１において電気絶縁シートとして使用し得る絶縁破壊強さを有し、かつ、深絞り成形性に優れた複合シートを得ることができた。一方で、繊維シートのみからなる比較例１と比較例２は、絶縁破壊強さに乏しい上、深絞り成形試験において側壁部に重なり皺が生じた。特に比較例２については、電気絶縁シートとして使用できない程の重なり皺が生じた。また、アラミドで構成される比較例３は、絶縁破壊強さには優れているが、ガラス転移点が２８０℃〜２９０℃と非常に高いため、深絞り成形試験において材料が変形に追従しきれず破断し、成形品を得ることができなかった。すなわち、熱成形性に欠ける複合シートであった。
【００６８】
また、実施例１に対し、未延伸繊維量が少ない実施例２においては、電気絶縁シートとして使用し得る絶縁破壊強さを有しているが、実施例１対比では、軟化時の流動性に劣るため、熱成形性に劣るものであった。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の積層体は、モーター、コンデンサー、変圧器、ケーブル、高電圧伝送トランス等に用いることができる、成形性良好な電気絶縁紙として利用可能であり、その結果所望の形状の電気絶縁体が得られる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス転移点が２００℃以下であり、かつ融点が２５０℃以上である合成繊維からなる繊維シートとシリコーンゴムとを有する複合シート。
【請求項２】
前記繊維シートを構成する全繊維のうち、２０質量％〜１００質量％が前記ガラス転移点と融点を有する合成繊維であることを特徴とする請求項１に記載の複合シート。
【請求項３】
前記ガラス転移点と融点とを有する合成繊維が未延伸繊維であることを特徴とする請求項２に記載の複合シート。
【請求項４】
前記未延伸繊維がPPS繊維の未延伸繊維であることを特徴とする請求項２に記載の複合シート。
【請求項５】
深絞り成形用である請求項１〜３いずれかの複合シート。
【請求項６】
電気絶縁用である請求項１〜４いずれかの複合シート
【請求項７】
請求項１〜５いずれかの複合シートを深絞り成形することを特徴とする電気絶縁材の製造方法。
【請求項１】
ガラス転移点が２００℃以下であり、かつ融点が２５０℃以上である合成繊維からなる繊維シートとシリコーンゴムとを有する複合シート。
【請求項２】
前記繊維シートを構成する全繊維のうち、２０質量％〜１００質量％が前記ガラス転移点と融点を有する合成繊維であることを特徴とする請求項１に記載の複合シート。
【請求項３】
前記ガラス転移点と融点とを有する合成繊維が未延伸繊維であることを特徴とする請求項２に記載の複合シート。
【請求項４】
前記未延伸繊維がPPS繊維の未延伸繊維であることを特徴とする請求項２に記載の複合シート。
【請求項５】
深絞り成形用である請求項１〜３いずれかの複合シート。
【請求項６】
電気絶縁用である請求項１〜４いずれかの複合シート
【請求項７】
請求項１〜５いずれかの複合シートを深絞り成形することを特徴とする電気絶縁材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２４５７２８（Ｐ２０１２−２４５７２８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２０２９１（Ｐ２０１１−１２０２９１）
【出願日】平成２３年５月３０日（２０１１．５．３０）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３０日（２０１１．５．３０）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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