JPH0725151B2 - 積層フイルム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、積層されたフィルムに関するものである。

［従来の技術］ 従来のフィルムとしては、（１）２軸配向ポリ−ｐ−フ
ェニレンスルフィドフィルムを、電気絶縁材料として用
いることが、特開昭55−35459号公報等で知られてい
る。また、（２）４弗化エチレン・６弗化プロピレン共
重合体フィルムを、同様の用途に用いることも知られて
いる。

また、積層フィルムとしては、（３）４弗化エチレン・
６弗化プロピレン共重合体フィルムに、ポリイミドフィ
ルムを積層したフィルムが、特公昭49−12900号公報等
で知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記従来のフィルムは、下記の問題点を有して
いる。

（１） 項のフィルムは、耐衝撃性に欠け、例えばモー
ターのスロットライナーやウェッジとしている用いる場
合、フィルム内部で２層以上に剥離（デラミネーショ
ン）してしまったり、裂けてしまったりし易い。

（２） 項フィルムは、腰が弱く、例えばモーターのス
ロットライナーやウェッジとして用いる場合、界磁コア
と巻線の隙間に挿入するのが困難である。また、成形性
に欠け、絶縁材料として所要の形状に成形することが困
難である。

（３） 項のフィルムは、アルカリやアルカリ金属塩
（例えば、道路に散布される融雪剤等）に弱く、これら
の薬品の存在下での絶縁材料としての使用（例えば、融
雪剤の散布された道路を走行する自動車の電装用の絶縁
材料等）には、制限があった。

本発明は、かかる問題点を解決し、耐衝撃性、腰の強
さ、成形性、および耐アルカリ性を兼ね備えたフィルム
を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、（１）４弗化エチレン・６弗化プロピレン共
重合体フィルムの少なくとも片面に２軸配向ポリ−ｐ−
フェニレンスルフィドフィルムが、接着剤を介すること
なく接合されてなることを特徴とする積層フィルムであ
る。

また本発明は、（２）上記第（１）項に記載の積層フィ
ルムにおいて、４弗化エチレン・６弗化プロピレン共重
合体フィルムの両面に２軸配向ポリ−ｐ−フェニレンス
ルフィドフィルムが、接合されてなる場合において、一
方の２軸配向ポリ−ｐ−フェニレンスルフィドフィルム
の厚みＡ、他方の２軸配向ポリ−ｐ−フェニレンスルフ
ィドフィルムの厚みＡ′及び４弗化エチレン・６弗化プ
ロピレン共重合体フィルムの厚みＢが ２≦（Ａ＋Ａ′）/B≦20 を満足することを特徴とするものである。

本発明において、２軸配向ポリ−ｐ−フェニレンスルフ
ィドフィルム（以下、PPS−BOと略称することがある）
とは、ポリ−ｐ−フェニレンスルフィドを主成分とする
樹脂組成物を、溶融成形してシート状とし、２軸延伸、
熱処理してなるフィルムである。

該フィルムの配向度は、広角Ｘ線回折で２θ＝20〜21度
の結晶ピークについて求めた配向度OFがEnd方向及びEdg
e方向で0.07〜0.50、Through方向で0.60〜1.00の範囲に
あることが好ましい。

また、該フィルムの厚さは、10〜200ミクロンの範囲が
好ましい。

ここでポリ−ｐ−フェニレンスルフィドを主成分とする
樹脂組成物（以下、PPS系組成物と略称することがあ
る）とは、ポリ−ｐ−フェニレンスルフィドを90重量％
以上含む組成物を言う。

PPSの含有量が90重量％未満では、組成物としての結晶
性、熱転移温度等が低くなり、該組成物からなるフィル
ムの特徴である耐熱性、寸法安定性、機械的特性等を損
う。

該組成物中の残りの10重量％未満はPPS以外のポリマ
ー、無機または有機のフィラー、滑剤、着色剤、紫外線
吸収剤などの添加物を含むことも、本発明の目的を害し
ない範囲で差し支えない。

該樹脂組成物の溶融粘度は、温度300℃、せん断速度200
1/secのもとで、500〜12000ポイズの範囲がフィルムの
成形性の点で好ましい。

該樹脂組成物の溶融粘度は、最終的に得られる２軸配向
ポリ−ｐ−フェニレンスルフィドフィルムの、溶融粘度
に等しい。

ここでポリ−ｐ−フェニレンスルフィド（以下、PPSと
略称することがある）とは、繰り返し単位の70モル％以
上（好ましくは85モル％以上）が構造式 で示される構成単位からなる重合体をいう。係る成分が
70モル％未満ではポリマの結晶性、熱転移温度等が低く
なりPPSを主成分とする樹脂組成物からなるフィルムの
特徴である耐熱性、寸法安定性、機械的特性等を損う。

繰り返し単位の30モル％未満、好ましくは15モル％未満
であれば共重合可能なスルフィド結合を含有する単位が
含まれていても差し支えない。

本発明において、４弗化エチレン・６弗化プロピレン共
重合体フィルム（以下FEPフィルムと略称することがあ
る）とは、４弗化エチレン・６弗化プロピレン共重合体
を少なくとも90重量％含む樹脂組成物をシート状に成形
した物をいう。

該フィルムの厚みは、10〜200ミクロンの範囲が好まし
い。

ここで、４弗化エチレン・６弗化プロピレン共重合体と
は、テトラフルオロエチレン（以下、4Fを略称すること
がある）とヘキサフルオロプロピレン（以下、6Fと略称
することがある）との共重合ポリマーであり、6Fの含有
率が15〜25モル％のものが耐衝撃性とフィルムへの成形
性の点で好ましい。

本発明は、PPS−BOとFEPフィルムを、接着剤を介さずに
積層したものであるが、接着剤層の有無は、積層フィル
ムの断面をオスミック酸で染色した後、電子顕微鏡で観
察し、PPS−BO層とFEPフィルム層の間に0.1ミクロンを
超えるようなオスミック酸可染層が観察されるか否かで
調べることができる。PPS−BO又は／及びFEPフィルムの
表面に、コロナ処理、グロー放電処理、プラズマ重合処
理等の物理的、化学的処理を施したものを積層した場
合、積層界面に、0.1ミクロン以下の極薄いオスミック
酸可染層が観察されることがあるが、これは接着剤とは
見なされず、従ってこのような積層フィルムもまた、本
発明の範囲内のものであることは言う迄も無い。PPS−B
OとFEPフィルムを接着剤を介して接合すると、耐熱性が
損われ、また接着剤の硬化の進み方によって耐衝撃性が
大きくばらつき、さらには冷凍機用モーターの絶縁体の
ように有機溶媒に接して用いる場合には接着剤が溶解し
てフィルムが剥離することがあり、好ましくない。

本発明の第１の態様は、PPS−BO（Ａ）とFEPフィルム
（Ｂ）とを積層した２層構造を有しているが、ＡとＢの
厚み比A/Bが、１〜10の範囲が耐衝撃性と腰の強さのバ
ランスの点で好ましい。また、積層フィルム全体の厚み
は20〜300ミクロンの範囲が、折り曲げ、巻付け等の加
工性の点で好ましい。

本発明の第２の態様は、PPS−BO（Ａ）、FEPフィルム
（Ｂ）、及びPPS−BO（Ａ′）をこの順に積層した３層
構造を有しているが、Ａ、Ｂ、Ａ′の厚みは、式 ２≦（Ａ＋Ａ′）/B≦20 を満たすことが、耐衝撃性と腰の強さのバランスの点で
好ましい。またＡとＡ′の厚み比A/A′が0.5〜2.0の範
囲にあるのが折り曲げ加工時の等方向性、および平面性
（カール）の点で好ましい。さらに、積層フィルム全体
の厚みは30〜500ミクロンの範囲が折り曲げ、巻付け等
の加工性の点で好ましい。

次に本発明の積層フィルムの製造方法について述べる。

本発明に用いるPPSは、硫化アルカリとパラジハロベン
ゼンとを極性溶媒中で高温圧下に反応させて得られる。
特に、硫化ナトリウムとパラジクロルベンゼンをＮ−メ
チルピロリドン等のアミド系高沸点極性溶媒中で反応さ
せるのが好ましい。この場合、重合度を調整するため
に、カ性アルカリ、カルボン酸アルカリ金属塩等のいわ
ゆる重合助剤を添加して、230〜280℃で反応させるのが
最も好ましい。重合系内の圧力および重合時間は使用す
る助剤の種類や量および所望する重合度等によって適宜
決定する。得られた粉状または粒状のポリマを、水また
は／および溶媒で洗浄して、副製塩、重合助剤、未反応
モノマー等を分離する。

このポリマを２軸配向フィルムに成形するには、押出機
により溶融された該樹脂を口金から定量的に金属ドラム
の上にキャスティグし、急速冷却することによって無配
向、非晶状態のシートを得て、該シートを周知の方法で
２軸延伸、熱処理する。延伸は長手方向、幅方向とも90
〜110℃で3.0〜4.5倍の範囲でおこなう。熱処理は240℃
〜融点の範囲で、定長または15％以下の制限収縮下に１
〜60秒間おこなう。さらに、該フィルムの熱的寸法安定
性を向上させるために、一方向もしくは二方向にリラッ
クスしてもよい。

本発明に用いるFEPフィルムの製造は、FEPを380℃〜420
℃で溶融押出し、冷却ドラム上にキャストして製造する
周知の方法、もしくは市販のフィルムを用いることがで
きる。

FEPは、すでに述べたように4Fと6Fの共重合体である
が、4F、6Fとも、フルオロ（クロロ）メタン（CHClF₂）
の熱分解により得ることができる。重合は例えば（N
H₄）₂S₂O₈を重合開始剤として、4F75％、6F25％の混合
ガスを、45.7kgf/cm²、95℃に保ちつつ、水中で重合
し、さらに空気中で350℃、3hr加熱すると、結晶融点28
0℃、6F含量約16％の白色ポリマを得る。

次に、PPS−BOとFEPフィルムを積層するには、高温高圧
下で両者を圧着する方法を用いることができる。この場
合、温度200〜270℃圧力５〜50kg/cm²程度が好ましい。

圧着を確実に行うため、PPS−BO、FEPフィルムともに、
圧着面をあらかじめコロナ処理しておくことが望まし
い。FEPフィルムに対しては、アセトンなどの有機溶媒
ガス中でのコロナ処理あるいは、アンモニアガス中での
グロー放電処理等が有効である。

工業的には、PPS−BOとFEPフィルムを重ねて加熱された
プレスロールを通過せしめる方法が能率的である。

三層積層の場合には、PPS−BOとFEPフィルムを積層して
から、もう一層のPPS−BOを積層してもよいし、三層を
重ねて同時に圧着してもよい。

［用途］ かくして得られた本発明のフィルムは、一般的な耐熱絶
縁材料として用い得るが、特に、耐熱性、耐アルカリ
性、耐衝撃性、腰の強さを高次元でバランスさせること
を要求される、モーターのスロットライナーやウェッジ
などに適している。また、自動車向電装用絶縁材料、冷
凍機モーター用絶縁材料などとして適している。また本
発明の二層積層体のFEPフィルム面に金属板、他種フィ
ルム等の各種基材を積層したり、塗料や接着剤等の樹脂
をコートしてもよい。

［測定方法］ 次に、本発明の記述に用いた特性の測定、評価方法につ
いて述べる。

（１） 耐熱性 試料フィルムの初期及び熱風オーブン中180℃で3000時
間エージング後の引張強度をASTM D638−72法に従って
測定し、エージング後の強度が初期値の70％以上あるも
のを耐熱性○、同10〜70％未満を△、同10％未満を×と
した。

（２） 腰の強さ、及び耐衝撃性 モーターの絶縁部材であるウェッジをステータコアとコ
イルの間に挿入する場合に要求される腰の強さと耐衝撃
性を評価するために、次の方法を用いた。

すなわち、試料フィルムを幅10mm、長さ50mmの長方形に
切り出し、これを幅方向に２つ折りにして、10kgの荷重
を10秒間加えて、折り目をつける。次に該試料を頂角90
゜、深さ10mmのＶ字形断面を有する長さ50mm溝形ブロッ
ク（SUS304製）と、これにぴったりかみ合う山形ブロッ
クの間に、25mmの長さだけ挟み込み、両ブロックを2kg
重の力で押しつける。この状態のブロックを、試料がは
み出した方を上に向けて固定し、試料先端から10cmの高
さから、重さ1kgの分銅を落下させて下記によりランク
付けした。

腰の強さ ○：ブロックからの試料のはみ出しが5mm未
満（腰の強さ良好） △：同5mm以上20mm未満 ×：同20mm以上（腰の強さ不可） 耐衝撃性 ○：試料が全く損傷を受けていない △：先端部分が一部裂けている ×：試料が大きく裂けている （３） 耐アルカリ性 試料フィルムを10wt％濃度の水酸化ナトリウム水溶液中
に25℃で120時間浸漬した後、ASTM D638−72に従って
測定した引張強度が、浸漬前の値の70％以上あるものを
○（耐アルカリ性良好）、同10〜70％未満を△、同10％
未満を×（耐アルカリ性不足）とした。

［実施例］ 次に本発明の実施例を挙げて、さらに詳細に説明する。

実施例１ （１） 本発明に用いる２軸配向PPSフィルムの調整 オートクレープに、硫化ナトリウム32.6kg（250モル、
結晶水40wt％を含む）、水酸化ナトリウム100g、安息香
酸ナトリウム36.1kg（250モル）、及びＮ−メチル−２
−ピロリドン（以下NMPと略称することがある）79.2kg
を仕込み205℃で脱水したのち、1,4ジクロルベンゼン
（ｐ−DCBと略称する）37.5kg（255モル）、及びNMP20.
0kgを加え、265℃で４時間反応させた。反応生成物を水
洗、乾燥して、ｐ−フェニレンスルフィドユニット100
モル％からなり、溶融粘度3100ポイズのポリ−ｐ−フェ
ニレンスルフィド21.1kg（収率78％）を得た。

この組成物に、平均粒子径0.7μｍのシリカ微粉末0.1wt
％、ステアリン酸カルシウム0.05wt％を添加し、40mm径
のエクストルーダによって310℃で溶融し、金属繊維を
用いた95％カット孔径10μｍのフィルムでろ過したのち
長さ400mm、間隔1.5mmの直線状リップを有するＴダイか
ら押し出し、表面を25℃に保った金属ドラム上にキャス
トして冷却固化し、厚さ2mmの未延伸フィルムを得た。

このフィルムをロール群から成る縦延伸装置によって、
フィルム温度98℃、延伸速度30000％／分で3.9倍縦延伸
し、続いてテンタを用いて、温度100℃、延伸速度1000
％／分で3.5倍横延伸し、さらに同一テンタ内の後続す
る熱処理室で、275℃で10秒間熱処理して、厚さ125μｍ
の２軸配向PPSフィルムを得た（フィルムＡ−１とす
る）。

（２） 本発明に用いるFEPフィルム 市販の厚さ50μｍのFEPフィルム（米国Dupont社製）、
“TEFLON"FEPフィルムC20タイプ）（フィルムＢ−１と
する）を用いた。

（３） 積層フィルムの作成 フィルムＡ−１及びフィルムＢ−１を重ね合わせて、温
度250℃、面圧20kg/cm²で加熱プレスロールにかけ、PPS
−BOとFEPフィルムの二層積層フィルム積層フィルム−
１を得た。

（４） 評価 得られたフィルムの評価結果を第１表に示す。比較のた
めに、フィルムＡ−１、フィルムＢ−１、フィルムＢ−
１どうしを上記（３）の条件で３枚積層したフィルム
（フィルムＢ−２とする）及び、厚さ125μｍのポリイ
ミドフィルムに厚み25μｍのFEPフィルムを積層した市
販の積層フィルム（米国Dupont社製“KAPTON"600F051、
これをフィルムＦとする）の４種のフィルムについても
同様に評価し、その結果を第１表に示した。第１表か
ら、本発明の積層フィルムは、耐熱性、耐衝撃性、腰の
強さ、耐アルカリ性を兼ね備えた優れた積層フィルムで
あることがわかる。

実施例２ 実施例１と同様にして厚み100μｍのPPS−BOを製膜した
（フィルムＡ−２とする）。該フィルム２枚の間に前述
のFEPフィルム（フィルムＢ−１）を挟み、実施例１と
同一条件で加熱ロールに通し三層積層フィルム（積層フ
ィルム２とする）を得た。

このフィルムを評価した所、下記のようであり、極めて
優れた積層フィルムであることがわかる。

耐熱性：○ 耐衝撃性：○ 腰の強さ：○ 耐アルカリ性：○ 実施例３ 実施例２の同様にして、第２表に示すような各層の厚み
構成を有する各種三層積層フィルムを得た。それらのフ
ィルムの評価結果を第２表に示す。

第２表から、外側のPPS−BOの厚みをA,A′，中央のFEP
フィルムの厚さをＢとするとき、式２≦（Ａ＋Ａ′）/B
≦20を満足するものがより優れていることが判る。

比較例 実施例１と同様にキャストまで行ない、厚さ125μｍの
未延伸PPSフィルムを得た。このフィルムと厚さ50μｍ
のFEPフィルム（フィルムＢ−１）を実施例１と同様の
方法で積層し、２層積層フィルム（積層フィルム−９）
とした。得られた積層フィルム−９の評価結果は下記の
通りであり、本発明の積層フィルムより劣るものであっ
た。

耐衝撃性：× 腰の強さ：△ 耐熱性：△ 耐アルカリ性：○ ［発明の効果］ 本発明の積層フィルムは、以上のような構成とした結
果、電気絶縁材料として重要な特性である、耐熱性、耐
衝撃性、腰の強さおよび耐アルカリ性を兼ね備えてお
り、従来のフィルムでは考えられない程広範囲に使用で
きるようになった。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】４弗化エチレン・６弗化プロピレン共重合
   体フィルムの少なくとも片面に２軸配向ポリ−ｐ−フェ
   ニレンスルフィドフィルムが、接着剤を介することなく
   接合されてなることを特徴とする積層フィルム。
2. 【請求項２】４弗化エチレン・６弗化プロピレン共重合
   体フィルムの両面に２軸配向ポリ−ｐ−フェニレンスル
   フィドフィルムが、接合されてなる場合において、一方
   の２軸配向ポリ−ｐ−フェニレンスルフィドフィルムの
   厚みＡ、他方の２軸配向ポリ−ｐ−フェニレンスルフィ
   ドフィルムの厚みＡ′及び４弗化エチレン・６弗化プロ
   ピレン共重合体フィルムの厚みＢが ２≦（Ａ＋Ａ′）/B≦20 を満足することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   に記載の積層フィルム。