KR20200077530A - 절연 시트 - Google Patents

절연 시트 Download PDF

Info

Publication number
KR20200077530A
KR20200077530A KR1020207013550A KR20207013550A KR20200077530A KR 20200077530 A KR20200077530 A KR 20200077530A KR 1020207013550 A KR1020207013550 A KR 1020207013550A KR 20207013550 A KR20207013550 A KR 20207013550A KR 20200077530 A KR20200077530 A KR 20200077530A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sheet
aramid
present
insulating sheet
insulating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
KR1020207013550A
Other languages
English (en)
Inventor
무츠미 스도
유우키 마에노
Original Assignee
도쿠슈 도카이 세이시 가부시키가이샤
도쿠슈 도카이 세이시 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도쿠슈 도카이 세이시 가부시키가이샤, 도쿠슈 도카이 세이시 가부시키가이샤 filed Critical 도쿠슈 도카이 세이시 가부시키가이샤
Publication of KR20200077530A publication Critical patent/KR20200077530A/ko
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/14—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H13/00—Pulp or paper, comprising synthetic cellulose or non-cellulose fibres or web-forming material
    • D21H13/10—Organic non-cellulose fibres
    • D21H13/20—Organic non-cellulose fibres from macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H13/26—Polyamides; Polyimides
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20—Macromolecular organic compounds
    • D21H17/33—Synthetic macromolecular compounds
    • D21H17/46—Synthetic macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H17/54—Synthetic macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen
    • D21H17/55—Polyamides; Polyaminoamides; Polyester-amides
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/63—Inorganic compounds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/71—Mixtures of material ; Pulp or paper comprising several different materials not incorporated by special processes
    • D21H17/74—Mixtures of material ; Pulp or paper comprising several different materials not incorporated by special processes of organic and inorganic material
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H19/00—Coated paper; Coating material
    • D21H19/02—Metal coatings
    • D21H19/06—Metal coatings applied as liquid or powder
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/14—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
    • D21H21/34—Ignifugeants
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H27/00—Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
    • D21H27/30—Multi-ply
    • D21H27/38—Multi-ply at least one of the sheets having a fibrous composition differing from that of other sheets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/56—Insulating bodies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/48—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances fibrous materials
    • H01B3/52—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances fibrous materials wood; paper; press board

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 10∼30㎛의 평균 섬유폭을 갖는 아라미드 플록 및 5∼40㎛의 평균 섬유폭을 갖는 아라미드 피브리드로 이루어지는 시트 기재; 상기 시트 기재의 적어도 표면에 존재하는 5㎛ 미만의 평균 섬유폭을 갖는 미세 바인더 섬유; 및, 상기 시트 기재의 적어도 표면에 존재하는 적어도 1종의 필러를 포함하는 절연 시트에 관한 것이다. 본 발명의 절연 시트는 고온 조건하에서 금속과 접촉해도 산화 열화를 억제할 수 있고, 또한 우수한 전기 절연성 및 우수한 강도를 갖는다.

Description

절연 시트
본 발명은 변압기, 발전기, 전동기 등의 전기 디바이스에 이용되는 절연 시트에 관한 것이다.
전자 부품, 전기 기기의 용도 확대에 수반하여, 절연지 등의 절연 시트의 이용 형태도 다양화되고 있다. 셀룰로오스 섬유로 이루어지는 종이는 전기 절연성이 우수한 점에서, 저렴한 전기 절연 재료로서 많이 사용되고, 콘덴서, 변압기, 전선 피복재 등에 사용되고 있다. 그러나, 셀룰로오스 섬유를 주성분으로 한 절연지는, 절연지 중의 잔류 이온을 제거할 목적으로 탈이온수를 사용하여 초지되기 때문에, 전용 설비가 필요한 것에 더하여, 고습도 환경하에서는 셀룰로오스 섬유가 흡습하는 점에서 절연지 중의 평형 수분량이 증가하고, 전기 절연성이 저하된다는 문제가 있다.
이에, 방향족 폴리아미드의 플록 및 피브리드를 혼초 후, 열압 캘린더 가공하여 되는 방향족 폴리아미드제 전기 절연지가 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).
또한, 방향족 폴리아미드의 플록 및 피브리드의 각 섬유폭을 소정 범위로 하고, 또한 당해 피브리드 중에 소정의 폭 이하의 비교적 가는 섬유를 소정의 비율로 배합한 절연지도 제안되어 있다(특허문헌 2 참조).
그런데, 아라미드계 절연지에는 그 제조 공정에 있어서의 함염소 매체와의 접촉에 의해 불가피하게 염소가 혼입되는 경우가 있으나, 당해 절연지에 포함되는 염소를 완전히 제거하는 것은 곤란하다. 그리고, 아라미드계 절연지가 고온 조건하에서 철, 구리 등의 금속으로 이루어지는 부재와 접촉하면, 염소의 존재에 의해 산화 반응이 촉진되어, 당해 절연지 및/또는 금속 부재의 열화가 생기는 경우가 있다. 이에, 아라미드 피브리드와 섬유로부터 아라미드계 절연지를 제조함에 있어서, 당해 절연지의 제조 공정에 있어서 하이드로탈사이트를 첨가하는 것도 제안되어 있다(특허문헌 3 참조).
일본 공표특허공보 2014-501859호 국제공개 제2016/103966호 일본 특허 제3253794호 공보
특허문헌 3에 의하면, 하이드로탈사이트를 아라미드계 절연지의 초지 공정에 있어서 배합함으로써, 당해 절연지가 고온 조건하에서 철, 구리 등의 금속과 접촉할 때의 열화를 억제할 수 있다.
하이드로탈사이트를 절연지의 초지 공정에 있어서 배합하면, 하이드로탈사이트는 섬유와 섬유 사이에 개입하는 입자의 형태로 절연지 중에 주로 존재하게 된다. 그러나, 이러한 형태로 하이드로탈사이트 입자가 절연지의 내부에 다량으로 존재하면, 섬유끼리의 뒤엉킴이 방해되어 절연지의 강도가 저하하거나, 또한 섬유 사이의 하이드로탈사이트의 존재에 의한 공극의 증대(통기성의 증대)에 의한 절연성 저하 등의 문제가 생길 수 있다. 또한, 절연지에 열압 등의 가공을 할 때, 입자가 탈락할 우려가 있다.
본 발명은 고온 조건하에서 금속과 접촉해도 열화를 억제할 수 있고, 입자의 탈락이 없으며, 또한 우수한 전기 절연성 및 우수한 강도를 갖는 절연 시트를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은 10∼30㎛의 평균 섬유폭을 갖는 아라미드 플록 및 5∼40㎛의 평균 섬유폭을 갖는 아라미드 피브리드로 이루어지는 시트 기재, 상기 시트 기재의 적어도 표면에 존재하는 5㎛ 미만의 평균 섬유폭을 갖는 미세 바인더 섬유, 및, 상기 시트 기재의 적어도 표면에 존재하는 적어도 1종의 필러를 포함하는 절연 시트에 관한 것이다.
본 발명의 절연 시트는 절연 내력이 15kV/㎜ 이상이며, 또한 비인열 강도가 25mN·㎡/g 이상인 것이 바람직하다.
상기 미세 바인더 섬유는 호모지나이저 처리 또는 리파이너 처리된 것이 바람직하다.
본 발명의 절연 시트는 상기 시트 기재 상에 상기 미세 바인더 섬유 및 상기 필러로 이루어지는 층을 구비할 수 있다.
상기 아라미드 플록, 상기 아라미드 피브리드 및 상기 미세 바인더 섬유의 적어도 1개가 메타아라미드로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 시트 기재 중의 아라미드 플록의 양은 당해 시트 기재의 중량을 기준으로 하여 80∼20중량％일 수 있다.
상기 시트 기재 중의 아라미드 피브리드의 양은 당해 시트 기재의 중량을 기준으로 하여 20∼80중량％일 수 있다.
상기 아라미드 플록 대 상기 아라미드 피브리드의 중량비는 20:80∼80:20인 것이 바람직하다.
상기 필러는 무기 입자인 것이 바람직하다.
상기 무기 입자는 비스무트 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 절연 시트에서는 상기 아라미드 플록의 적어도 일부 및 상기 아라미드 피브리드의 적어도 일부가 열접착하고 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 절연 시트는 20∼1000g/㎡의 평량을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 절연 시트를 구비하는 전기 절연체, 및 당해 전기 절연체를 구비하는 전기 디바이스, 예를 들면, 변압기, 발전기 또는 전동기에 관한 것이다.
본 발명의 절연 시트는 고온 조건하에서 금속과 접촉해도 열화를 억제할 수 있고, 또한 우수한 전기 절연성 및 우수한 강도를 갖는다. 또한, 본 발명의 절연 시트는 시트 표면으로부터의 필러(입자)의 탈락이 적고, 절연 시트를 열압 가공 처리할 때나, 절연 부재로서 가공 성형할 때의 작업성을 저해하지 않는다.
본 발명자들은 예의 검토한 결과, 10∼30㎛의 평균 섬유폭을 갖는 아라미드 플록 및 5∼40㎛의 평균 섬유폭을 갖는 아라미드 피브리드로 이루어지는 시트 기재, 상기 시트 기재의 적어도 표면에 존재하는 5㎛ 미만의 평균 섬유폭을 갖는 미세 바인더 섬유, 및, 상기 시트 기재의 적어도 표면에 존재하는, 적어도 1종의 필러를 포함하는 절연 시트가 고온 조건하에서 금속과 접촉해도 열화를 억제할 수 있고, 필러의 탈락이 없으며, 또한 우수한 전기 절연성 및 우수한 강도를 갖는 것을 알아내어, 본 발명을 완성했다.
특히, 본 발명자들은 바람직하게는 무기 입자, 보다 바람직하게는 비스무트 화합물을 포함하는 무기 입자인 필러를 아라미드 피브리드 및 아라미드 플록으로 이루어지는 시트 기재의 적어도 표면에 미세 바인더 섬유와 함께, 존재시킨 형태의 본 발명의 절연 시트는 시트 표면으로부터의 필러의 탈락이 억제되고, 또한 고온 조건하에서 금속과 접촉해도 당해 절연 시트 및/또는 당해 금속의 열화를 억제 가능하며, 또한 우수한 전기 절연성 및 우수한 강도를 갖는 것을 알아냈다.
상기 필러는 상기 시트 기재의 적어도 표면의 일부(바람직하게는, 전부)에 존재하고 있으면 되며, 상기 시트 기재의 표면에 존재하고 있는 한, 상기 시트 기재 중에도 존재 가능하다. 그러나, 상기 시트 기재 내부의 상기 필러의 존재량은 적은 편이 바람직하다. 따라서, 본 발명에 있어서는, 상기 필러는 시트 기재의 제조 공정에 있어서 배합되지 않는 것이 바람직하다.
상기 미세 바인더 섬유는 상기 필러를 상기 시트 기재의 적어도 표면에 존재시키는 작용을 갖는다.
또한, 상기 시트 기재의 적어도 표면의 일부(바람직하게는, 전부)를 미세 바인더 섬유로 피복함으로써, 본 발명의 절연 시트는 우수한 전기 절연성도 구비할 수 있다. 또한, 상기 시트 기재 중의 미세한 공극에 미세 바인더 섬유를 존재시키면(바람직하게는, 충전시키면), 당해 공극 내에서의 방전을 저감 내지 방지할 수 있고, 전기 절연성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 절연 시트는 미세 바인더 섬유에 의해서만 제조되는 경우는 없기 때문에, 제조 효율이 저하되는 경우가 없고, 또한, 강도가 저하되는 경우도 없다.
상기 미세 바인더 섬유가 시트 기재와 동일 소재인 경우, 시트 기재와의 밀착성이 높고, 절연성, 내열성 등의 성능을 저해하지 않는 이점도 있다.
본 발명의 절연 시트에 있어서는, 미세 바인더 섬유 및 필러가 시트 기재 상에 층을 형성하는 것은 필수는 아니나, 시트 기재 상에 미세 바인더 섬유 및 상기 필러로 이루어지는 층을 구비하는 경우, 당해 층의 두께는 당해 시트 기재의 두께보다 충분히 작기 때문에, 본 발명의 절연 시트를 열처리해도 아라미드의 결정화에 의한 강도 저하를 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명의 절연 시트는 상기 시트 기재 상에 상기 미세 바인더 섬유 및 상기 필러로 이루어지는 층을 구비하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 절연 시트에 있어서의 시트 기재가 아라미드 플록 및 아라미드 피브리드「로 이루어진다」란, 당해 시트 기재가 상기 아라미드 플록 및 상기 아라미드 피브리드만으로 이루어지는 경우, 그리고, 상기 아라미드 플록 및 상기 아라미드 피브리드로 이루어지지만 이들 이외의 성분도 포함하는 경우의 양자를 포함하는 의미이다.
또한, 본 발명의 절연 시트에 있어서의 「미세 바인더 섬유 및 필러로 이루어지는 층」이란, 상기 미세 바인더 섬유 및 상기 필러만으로 이루어지는 층, 그리고, 상기 미세 바인더 섬유 및 상기 필러로 이루어지지만 이들 이외의 성분도 포함하는 층의 양자를 포함한다.
이하, 본 발명의 절연 시트에 대해 상세하게 설명한다.
[아라미드]
본 발명에 있어서 「아라미드」란 방향족 폴리아미드를 의미한다. 본 발명에 있어서 「방향족 폴리아미드」란, 화학 구조적으로는 아미드 결합의 60몰％ 이상, 바람직하게는 70몰％ 이상, 보다 바람직하게는 80몰％ 이상, 보다 더 바람직하게는 90몰％ 이상이 방향족 고리에 직접 결합한 선형 고분자 화합물을 의미한다.
아라미드는 벤젠 고리로의 아미드기의 치환 위치에 따라 파라아라미드, 메타아라미드 및 이들의 공중합체로 분류된다. 파라아라미드로는 폴리파라페닐렌테레프탈아미드 및 그 공중합체, 폴리(파라페닐렌)-코폴리(3,4'-디페닐에테르)테레프탈아미드(폴리(파라페닐렌)-코폴리(3,4'-디페닐에테르)테레프탈아미드) 등이 예시된다. 메타아라미드로는 폴리메타페닐렌이소프탈아미드 및 그 공중합체 등이 예시된다. 이들의 아라미드는 예를 들면 종래 주지된 계면 중합법, 용액 중합법 등에 의해 공업적으로 제조되고 있어 시판품으로서 입수하는 것이 가능하나, 이로 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서는 메타아라미드가 바람직하게 선택된다. 메타아라미드는 범용 아미드 용제에 가용인 것, 폴리머 용액을 출발 원료로서 습식 성형이 가능한 것, 열융착성이 우수한 것, 내열성이나 난연성이 양호한 것 등의 장점이 있다. 메타아라미드 중에서도, 폴리메타페닐렌이소프탈아미드가 양호한 성형 가공성, 열접착성, 난연성, 내열성 등의 특성을 구비하고 있는 점에서 바람직하게 사용된다.
본 발명의 절연 시트에 있어서는, 아라미드 플록, 아라미드 피브리드 및 미세 바인더 섬유의 적어도 1개가 메타아라미드로 이루어지는 것이 바람직하다.
[아라미드 플록]
「아라미드 플록」이란, 아라미드로 이루어지는 단섬유이다. 본 발명에 있어서의 아라미드 플록의 (수)평균 섬유 길이는 1∼50㎜의 범위가 바람직하고, 2∼40㎜의 범위가 보다 바람직하며, 3∼30㎜의 범위가 보다 더 바람직하다. 평균 섬유 길이가 1㎜보다도 작으면 절연 시트의 강도가 저감될 우려가 있다. 평균 섬유 길이가 50㎜를 초과하면 절연 시트에 있어서 플록끼리의 「엉킴」, 「결속」이 발생하기 쉬워져, 결함의 원인이 될 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다.
아라미드 플록의 평균 섬유 길이는 예를 들면, 아라미드 플록의 소정 개수(예를 들면, 100개)의 길이를 평균하여 얻을 수 있다. 구체적으로는 시트 기재의 표면 상의 소정 면적 범위(예를 들면, 55㎟)에 존재하는 아라미드 플록의 길이를 실체 현미경 관찰 등에 의해 측정하여 평균해도 된다.
본 발명의 절연 시트의 시트 기재는 아라미드 플록을 포함한다. 본 발명에 있어서의 아라미드 플록은 10∼30㎛의 (수)평균 섬유폭을 갖는다. 상기 아라미드 플록의 평균 섬유폭은 12∼28㎛가 바람직하고, 14∼26㎛가 보다 바람직하며, 16∼24㎛가 보다 더 바람직하다. 아라미드 플록의 평균 섬유폭은 예를 들면, 아라미드 플록의 소정 개수(예를 들면, 100개)의 폭을 평균하여 얻을 수 있다. 구체적으로는 시트 기재의 표면 상의 소정 면적 범위(예를 들면, 60,000㎛2)에 존재하는 아라미드 플록의 폭을 SEM 관찰 등에 의해 측정하여 평균해도 된다.
아라미드 플록의 섬도는 0.1∼10데니어가 바람직하고, 0.5∼8데니어가 보다 바람직하며, 1∼6데니어가 보다 더 바람직하다. 여기서, 「데니어」란, 섬유 9000m당의 질량(그램)으로 표기한 단위이다. 섬도가 0.1데니어보다도 작으면 수중에서의 뒤엉킴이 커져 절연 시트의 성능의 저하를 초래할 우려가 있다. 한편, 섬도가 10데니어를 상회하면, 플록의 직경이 너무 커지기 때문에, 애스펙트비의 저하, 역학적 보강 효과의 저하 및 절연 시트의 균일성 불량을 초래할 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다.
본 발명에서 사용되는 아라미드 플록은 메타아라미드로 이루어지는 것이 바람직하다. 메타아라미드로는 폴리메타페닐렌이소프탈아미드 및 그 공중합체가 바람직하고, 예를 들면, m-페닐렌디아민과 이소프탈산클로라이드를 공축중합함으로써 제조 가능하다. 메타아라미드 플록은 시판되어 있고, 예를 들면, 테이진(주)의 「코넥스(등록상표)」 등을 사용할 수 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
[아라미드 피브리드]
본 발명의 절연 시트의 시트 기재는 아라미드 피브리드를 포함한다. 「아라미드 피브리드」란, 아라미드로 이루어지는 필름상 또는 섬유상의 미소 입자이며, 아라미드 펄프라고 칭해지기도 한다(아라미드 피브리드에 대해서는 일본 특허출원공고 소35-11851호, 일본 특허출원공고 소37-5752호 등을 참조). 피브리드는 통상의 목재(셀룰로오스) 펄프와 마찬가지로 초지성을 갖기 때문에, 수중 분산 후, 초지기로 시트상으로 성형할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 아라미드 피브리드는 메타아라미드로 이루어지는 것이 바람직하다. 메타아라미드로는 폴리메타페닐렌이소프탈아미드 및 그 공중합체가 바람직하고, 예를 들면, m-페닐렌디아민과 이소프탈산클로라이드를 공축중합함으로써 제조 가능하다. 메타아라미드 피브리드는 메타아라미드를 함유하는 용액을 예를 들면, 일본 특허출원공고 소35-11851호에 기재된 방법에 따라 습식 침전법에 의해 제조할 수 있다.
아라미드 피브리드에는 통상의 목재 펄프와 마찬가지로, 초지에 적합한 품질을 유지할 목적으로 이른바, 고해 처리를 실시할 수 있다. 이 고해 처리는 디스크 리파이너, 비터 등의 기계적 절단 작용을 하는 초지 원료 처리 기기에 의해 실시할 수 있다.
본 발명에 있어서의 아라미드 피브리드는 5∼40㎛의 (수)평균 섬유폭을 갖는다. 상기 아라미드 피브리드의 평균 섬유폭은 5∼35㎛가 바람직하고, 6∼30㎛가 보다 바람직하며, 6∼19㎛가 보다 더 바람직하다. 아라미드 피브리드의 평균 섬유폭은 예를 들면, 아라미드 피브리드의 소정 개수(예를 들면, 100개)의 폭을 평균하여 얻을 수 있다. 구체적으로는 시트 기재의 표면 상의 소정 면적 범위(예를 들면, 60,000㎛2)에 존재하는 아라미드 피브리드의 폭을 SEM 관찰 등에 의해 측정하여 평균해도 된다.
본 발명에 있어서의 아라미드 피브리드의 길이는 특별히 한정되는 것은 아니나, 100∼2000㎛의 범위가 바람직하고, 200∼1500㎛의 범위가 보다 바람직하며, 300∼1000㎛의 범위가 보다 더 바람직하다.
[시트 기재]
본 발명의 절연지의 시트 기재는 아라미드 플록 및 아라미드 피브리드로부터 주로 구성되는 다공성 시트상물이며, 다수의 공극을 갖는다. 시트상물의 형태는 특별히 한정되는 것은 아니며, 직포, 부직포, 종이 등의 각종 형태를 들 수 있으나, 종이의 형태인 것이 바람직하다.
상기 공극의 사이즈, 특히, 당해 공극을 구형에 근사할 수 있을 때, 그 구의 직경(공경)은 0.1∼10㎛가 바람직하고, 1∼8㎛가 보다 바람직하며, 2∼6㎛가 보다 더 바람직하다.
시트 기재의 두께는 10∼1000㎛가 바람직하고, 20∼800㎛가 보다 바람직하며, 30∼500㎛가 보다 더 바람직하다. 또한, 시트 기재의 평량은 10∼1000g/㎡가 바람직하고, 20∼500g/㎡가 보다 바람직하며, 30∼300g/㎡가 보다 더 바람직하다.
시트 기재는 시트 기재의 전체 중량(전체 질량)에 대해 아라미드 플록을 20∼80중량％ 포함하는 것이 바람직하고, 30∼70중량％ 포함하는 것이 보다 바람직하며, 40∼60중량％ 포함하는 것이 보다 더 바람직하다.
시트 기재는 시트 기재의 전체 중량에 대해 아라미드 피브리드를 20∼80중량％ 포함하는 것이 바람직하고, 30∼70중량％ 포함하는 것이 보다 바람직하며, 40∼60중량％ 포함하는 것이 보다 더 바람직하다.
시트 기재에 있어서의 아라미드 플록 및 아라미드 피브리드의 혼합 비율은 임의로 할 수 있으나, 아라미드 플록/아라미드 피브리드의 혼합비(중량비)는 20:80∼80:20이 바람직하고, 30:70∼70:30이 보다 바람직하며, 40:60∼60:40이 보다 더 바람직하다.
시트 기재는 예를 들면, 아라미드 플록 및 아라미드 피브리드를 혼합 후에 시트화하는 방법에 의해 제조 가능하다. 구체적으로는 예를 들면, 아라미드 플록 및 아라미드 피브리드를 건식 혼합 후에 기류를 이용하여 시트를 형성하는 방법; 아라미드 플록 및 아라미드 피브리드를 물 등의 액체 매체 중에 분산 혼합하여 슬러리를 얻은 후, 액체 투과성의 그물, 벨트 등의 지지체 상에 당해 슬러리를 토출하여 시트화하고, 액체 매체를 제거하여 건조하는 방법을 사용할 수 있으나, 후자가 바람직하고, 그 중에서도 물을 액체 매체로서 사용하는 이른바, 습식 초조법이 바람직하다.
습식 초조법에서는 아라미드 플록 및 아라미드 피브리드를 적어도 함유하는 수성 슬러리를 초지기에 공급하여 분산 후, 탈수, 착수 및 건조함으로써, 시트로서 권취하는 방법(습식 초지법)이 일반적이다. 초지기로는 장망 초지기, 원망 초지기, 경사형 초지기 및 이들을 조합한 콤비네이션 초지기 등이 이용 가능하다. 콤비네이션 초지기에서의 제조의 경우, 배합 비율이 상이한 슬러리를 시트 성형하여 합일함으로써, 복수의 지층으로 이루어지는 복합체 시트를 얻을 수 있다. 초조시에 필요에 따라 분산성 향상제, 소포제, 지력 증강제 등의 첨가제가 사용된다.
상기와 같이 하여 얻어진 시트 기재는, 예를 들면, 한 쌍의 롤 사이에서 고온 고압으로 열압함으로써, 밀도, 결정화도, 내열성, 치수 안정성, 기계 강도 등을 향상시킬 수 있다. 이에 의해 아라미드 플록의 적어도 일부 및 아라미드 피브리드의 적어도 일부가 열융착하는 것이 바람직하다. 열압의 조건은 예를 들면 금속제 롤을 사용하는 경우, 온도 100∼350℃(바람직하게는, 200∼350℃), 선압 50∼400㎏/㎝의 범위 내를 예시할 수 있으나, 이들에 한정되지 않는다. 열압 시에 복수의 시트 기재를 적층할 수도 있다. 또한, 상기 열압 가공을 임의의 순서로 복수회 행할 수도 있다.
[미세 바인더 섬유]
본 발명의 절연 시트는 시트 기재의 적어도 표면에 존재하는 5㎛ 미만의 평균 섬유폭을 갖는 미세 바인더 섬유를 포함한다.
상기 미세 바인더 섬유는 시트 기재의 표면에만 존재해도 되나, 시트 기재 중에 존재해도 된다. 구체적으로는 상기 미세 바인더 섬유는 시트 기재 중의 미세한 공극에 존재해도 된다. 시트 기재의 미세한 공극에 존재하는 경우의 미세 바인더 섬유의 존재 형태는 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 당해 공극이 적어도 1개의 미세 바인더 섬유에 의해 충전되어 있어도 된다. 한편, 미세 바인더 섬유의 전체 길이가 상기 공극에 포함되어 있을 필요는 없고, 그 일부가 공극 내에 존재해도 된다. 또한, 상기 공극은 완전히 충전되어 있지 않아도 된다.
본 발명에 있어서의 미세 바인더 섬유의 평균 섬유폭은 4.5㎛ 미만이 바람직하고, 4.0㎛ 미만이 보다 바람직하며, 3.5㎛ 미만이 보다 더 바람직하고, 3.0㎛ 미만이 보다 더 바람직하며, 2.5㎛ 미만이 보다 더 바람직하다. 상기 미세 바인더 섬유의 평균 섬유폭은 0.1㎛ 이상이 바람직하고, 0.2㎛ 이상이 보다 바람직하며, 0.3㎛ 이상이 보다 더 바람직하고, 0.4㎛ 이상이 보다 더 바람직하며, 0.5㎛ 이상이 보다 더 바람직하다. 따라서, 상기 미세 바인더 섬유의 평균 섬유폭은 0.1∼4.5㎛ 미만이 바람직하고, 0.2∼4㎛ 미만이 보다 바람직하며, 0.3∼3.5㎛ 미만이 보다 더 바람직하고, 0.4∼3.0㎛ 미만이 보다 더 바람직하며, 0.5∼2.5㎛ 미만이 보다 더 바람직하다. 평균 섬유폭은 예를 들면, 미세 바인더 섬유의 소정 개수(예를 들면, 100개)의 폭을 평균하여 얻을 수 있다. 구체적으로는 본 발명의 절연 시트의 표면 상의 소정 면적 범위(예를 들면, 60,000㎛2)에 존재하는 미세 바인더 섬유의 폭을 SEM 관찰 등에 의해 측정하여 평균해도 된다.
본 발명에 있어서의 미세 바인더 섬유의 길이는 특별히 한정되는 것은 아니나, 100∼2000㎛의 범위가 바람직하고, 200∼1500㎛의 범위가 보다 바람직하며, 300∼1000㎛의 범위가 보다 더 바람직하다.
상기 미세 바인더 섬유는 유기 미세 섬유인 것이 바람직하고, 유기 고분자제 미세 섬유인 것이 보다 바람직하며, 또한, 내열성이 높은 것(예를 들면, 융점 150℃ 이상, 바람직하게는 융점 200℃ 이상, 보다 바람직하게는 융점 250℃ 이상)이 특히 바람직하다.
미세 바인더 섬유로는, 아라미드 플록 또는 아라미드 피브리드와 동일한 폴리메타페닐렌이소프탈아미드 및 그 공중합체, 그 외의 아라미드(예를 들면, 파라계 아라미드), 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 그 공중합체, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 그 공중합체, 마이크로피브릴셀룰로오스 또는 셀룰로오스나노파이버 등의 셀룰로오스 등을 예시할 수 있다. 그 중, 폴리메타페닐렌이소프탈아미드 섬유가 바람직하다. 본 발명에서는 1종류의 섬유를 사용해도 되고, 2종류 이상을 조합하여 사용(이른바, 혼초)해도 상관없다.
미세 바인더 섬유로는 아라미드 플록 및/또는 아라미드 피브리드와 동일한 아라미드로 이루어지는 미세 아라미드 섬유가 바람직하다.
미세 아라미드 섬유는 예를 들면, 아라미드 피브리드를 미세화 처리함으로써 제조할 수 있다. 상기 미세화 처리의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 초음파 처리 등의 비기계적 미세화 처리여도 되나, 호모지나이저 처리 또는 리파이너 처리가 바람직하다. 더블 디스크 리파이너 또는 코니컬 리파이너 처리가 보다 바람직하다. 따라서, 미세 아라미드 섬유는 더블 디스크 리파이너 또는 코니컬 리파이너 처리가 된 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 절연 시트는 미세 바인더 섬유 및 후술하는 필러로 이루어지는 층을 구비하는 것이 바람직하다. 본 발명의 절연 시트가 미세 바인더 섬유 및 후술하는 필러로 이루어지는 층을 구비하는 경우는 당해 층 중의 상기 바인더 섬유의 양은 당해 층의 중량을 기준으로 하여 5∼80중량％일 수 있으며, 또한 10∼60중량％, 또한 15∼40중량％일 수 있다.
상기 층 중의 상기 미세 바인더 섬유 대 후술하는 필러의 중량비는 5:90∼90:5일 수 있다.
본 발명의 절연 시트에 있어서의 상기 미세 바인더 섬유의 양은 특별히 한정되는 것은 아니나, 절연 시트의 전체 중량(전체 질량)에 대해 예를 들면, 0.01∼30중량％일 수 있으며, 0.1∼20중량％가 바람직하고, 0.5∼10중량％가 보다 바람직하며, 1∼5중량％가 보다 더 바람직하다.
[필러]
본 발명의 절연 시트는 시트 기재의 적어도 표면에 존재하는 적어도 1종의 필러(충전재)를 포함한다. 필러는 입자의 형상을 갖는다.
필러의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니나, 무기 입자가 바람직하고, 예를 들면, 탤크, 실리카, 마이카(운모), 그라파이트, 세리사이트·카오린·벤토나이트·하이드로탈사이트 등의 점토, 카본 나노 튜브, 질화알루미늄, 산화알루미늄, 질화붕소, 탄산칼슘, 탄산수소마그네슘, 황산바륨, 산화마그네슘, 산화아연 등의 무기 필러를 들 수 있다. 본 발명에 있어서는, 필러는 시트 기재의 초지 공정에 있어서 배합되지 않는 것이 바람직하다. 시트 기재의 초지 공정에 있어서 배합되지 않는 한, 필러는 하이드로탈사이트여도 되나, 만약, 필러가 시트 기재의 초지 공정에 있어서 배합되는 경우, 필러는 하이드로탈사이트가 아닌 편이 바람직하다.
상기 필러는 망간, 아연, 비스무트, 알루미늄의 화합물인 것이 바람직하고, 비스무트 화합물을 포함하는 것이 보다 바람직하다. 상기 필러가 비스무트 화합물인 것이 보다 더 바람직하다.
비스무트 화합물로는 특별히는 한정되는 것은 아니나, 비스무트의 산화물, 수화산화물, 수산화물, 및, 질산염, 차질산염, 탄산염, 차탄산염 등의 비스무트의 염을 들 수 있다. 구체적으로는 산화비스무트, 수산화비스무트, 차질산비스무트, 차탄산비스무트, 또한, 열분해에 의해 산화비스무트를 생성할 수 있는 비스무트의 그 외의 화합물을 들 수 있다.
본 발명의 절연 시트는 미세 바인더 섬유 및 필러로 이루어지는 층을 구비하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 필러는 시트 기재 중에 포함되어도 되나, 그 양은 적은 편이 바람직하다. 상기 필러는 시트 기재의 표면에만 존재하는 것이 보다 바람직하다.
미세 바인더 섬유 및 필러로 이루어지는 상기 층 중의 상기 필러의 양은 상기 층의 중량을 기준으로 하여 20∼95중량％일 수 있으며, 또한 40∼90중량％, 또한 60∼85중량％일 수 있다.
상기 층 중의 상기 필러 대 상기 미세 바인더 섬유의 중량비는 20:80∼80:20일 수 있다.
본 발명의 절연 시트는 필러만으로 이루어지는 층을 구비해도 된다. 이 경우, 필러만으로 이루어지는 층의 표면에 상기 미세 바인더 섬유만으로 이루어지는 층을 구비하는 것이 바람직하다. 한편, 이 경우도, 상기 필러는 시트 기재 중에 포함되어도 되나, 그 양은 적은 편이 바람직하다. 상기 필러는 시트 기재의 표면에만 존재하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 절연 시트에 있어서의 상기 필러의 양은, 특별히 한정되는 것은 아니나, 절연 시트의 전체 중량(전체 질량)에 대해 예를 들면, 0.01∼30중량％ 미만일 수 있으며, 0.1∼20중량％ 미만이 바람직하고, 0.5∼10중량％ 미만이 보다 바람직하며, 1∼5중량％ 미만이 보다 더 바람직하다.
[절연 시트]
본 발명의 절연 시트는 예를 들면, 시트 기재의 편면 또는 양면을 미세 바인더 섬유 및 필러로 피복함으로써 제조할 수 있다.
구체적으로는 예를 들면, 미세 바인더 섬유 및 필러를 시트 기재의 표면에 그대로 건식 살포하는 방법, 혹은, 미세 바인더 섬유 및 필러를 물 등의 액체 매체 중에 분산하여 도포액으로 하고, 당해 도포액을 시트 기재 상에 도포하여 미세 바인더 섬유 및 필러를 시트 기재 상에 습식 살포하는 방법을 들 수 있다. 습식 살포의 경우, 도포액이 건조되어 액체 매체가 제거된다. 건식 살포 또는 습식 살포 중 어느 것에 의해서도 시트 기재의 편면 또는 양면에 미세 바인더 섬유 및 필러로 이루어지는 층을 형성할 수 있다. 특히, 습식 살포는 미세 바인더 섬유 및 필러로 이루어지는 층을 용이하게 형성할 수 있다.
습식 살포의 경우, 예를 들면, 시트 기재의 공극을 개재하여 액체 매체를 흡인 제거해도 된다. 그러나, 이 경우, 시트 기재의 공극 내에 미세 바인더 섬유 및 필러가 흡인되기 쉬워지고, 시트 기재의 표면에 미세 바인더 섬유 및 필러를 존재시키는 것이 곤란해지기 때문에 바람직하지 않다.
미세 바인더 섬유 및 필러가 시트 기재 상에 층을 형성하는 것은 필수는 아니나, 시트 기재 상에 미세 바인더 섬유 및 필러로 이루어지는 층을 구비하는 경우, 당해 층의 두께는 시트 기재의 두께보다도 작다. 미세 바인더 섬유로 이루어지는 층의 두께는 예를 들면, 1∼300㎛가 바람직하고, 2∼200㎛가 보다 바람직하며, 3∼100㎛가 보다 더 바람직하다.
또한, 미세 바인더 섬유 및 필러로 이루어지는 층은 시트 기재의 적어도 일부에 존재하면 되나, 시트 기재의 표면의 적어도 50％에 존재하는 것이 바람직하고, 적어도 80％에 존재하는 것이 보다 바람직하며, 적어도 90％에 존재하는 것이 보다 더 바람직하다.
상기와 같이 하여 얻어진 절연 시트는 예를 들면, 한 쌍의 롤 사이에서 고온 고압으로 열압함으로써, 밀도, 결정화도, 내열성, 치수 안정성, 기계 강도 등을 향상시킬 수 있다. 열압의 조건은 예를 들면 금속제 롤을 사용하는 경우, 온도 100∼350℃(바람직하게는, 200∼350℃), 선압 50∼400㎏/㎝의 범위 내를 예시할 수 있으나, 상기 열압 가공을 임의의 순서로 복수회 행할 수도 있다.
본 발명의 절연 시트는 상기 아라미드 플록 및 상기 아라미드 피브리드로부터 주로 구성되는 시트 기재의 표면 상에, 및/또는, 시트 기재 중의 공극에 상기 미세 바인더 섬유가 존재하고, 또한, 시트 기재의 적어도 표면에 상기 필러가 존재함으로써, 우수한 전기 절연성을 구비할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 절연 시트는 절연 내력이 15kV/㎜ 이상이며, 또한 비인열 강도가 25mN·㎡/g 이상일 수 있다. 본 발명의 절연 시트의 절연 내력은 16kV/㎜ 이상이 바람직하고, 17kV/㎜ 이상이 보다 더 바람직하다. 본 발명의 절연 시트의 비인열 강도는 30mN·㎡/g 이상이 바람직하고, 35mN·㎡/g 이상이 보다 바람직하다.
절연 내력과 비인열 강도는, 통상, 트레이드 오프의 관계에 있다. 따라서, 예를 들면, 아라미드 피브리드의 배합 비율을 높여 절연 내력을 높이면, 비인열 강도가 저하되는 한편, 아라미드 플록의 배합 비율을 높여 비인열 강도를 높이면, 절연 내력이 저하된다. 그러나, 본 발명의 절연 시트에서는 미세 바인더 섬유가 시트 기재의 표면을 피복하고, 및/또는, 시트 기재 중의 공극을 충전함으로써, 아라미드 피브리드의 사용에 의한 절연 내력의 향상에 더하여 추가로 절연 내력을 높이는 것이 가능해지고, 그 한편, 필요에 따라 아라미드 플록을 적당량 사용하여 비인열 강도를 높일 수 있다. 따라서, 본 발명의 절연 시트는 높은 절연 내력과 높은 비인열 강도를 양립 가능하다.
본 발명의 절연 시트의 두께는 10∼1200㎛가 바람직하고, 20∼1000㎛가 보다 바람직하며, 30∼800㎛가 보다 더 바람직하다. 또한, 본 발명의 절연 시트의 평량은 10∼1500g/㎡가 바람직하고, 20∼1000g/㎡가 보다 바람직하며, 30∼500g/㎡가 보다 더 바람직하다.
[그 외의 바인더]
본 발명의 절연 시트는 필요에 따라 미세 바인더 섬유 이외의 적어도 1종의 그 외의 바인더를 추가로 포함할 수 있다. 그 외의 바인더로는 예를 들면 부정형 수지를 들 수 있다. 그 외의 바인더로서 사용되는 수지는 시트 기재의 제지용 분산체에 직접 첨가되는 수용성 또는 분산성 폴리머의 형태여도 되고, 혹은 건조 또는 추가적인 압축 및/또는 가열 처리 사이에 가해지는 열에 의해 바인더로서 활성화되도록 아라미드 섬유와 혼합된 열가소성 수지 재료의 분체의 형태여도 된다. 수용성 또는 분산성 폴리머로는, 예를 들면, 폴리아미드 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 우레탄 수지, 멜라민포름알데히드 수지, 열경화성 폴리에스테르 수지, 알키드 수지 등의 수용성 또는 수분산성 열경화성 수지를 들 수 있다. 특히 유용한 것은 수용성 폴리아미드 수지이다. 폴리(비닐알코올), 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리(초산비닐) 등의 열가소성 수지의 수용액 또는 수분산체도 동일하게 사용할 수 있다. 한편, 이들의 열가소성 수지는 상기 열가소성 수지 재료의 분체로서 사용할 수 있다.
상기 그 외의 바인더는 시트 기재 중에 포함되어도 되며, 또한, 본 발명의 절연 시트가 미세 바인더 섬유 및 필러로 이루어지는 층을 구비하는 경우에는 당해 층 중에 포함되어 있어도 된다. 단, 특히 상기 그 외의 바인더가 필름 형성성인 경우, 상기 그 외의 바인더의 존재 비율이 너무 높으면 절연 시트의 통기성이 저하하여, 열 가공시에 블리스터가 발생할 우려가 있으므로, 상기 그 외의 바인더의 배합량은 적은 편이 바람직하다. 상기 그 외의 바인더의 배합량은 절연 시트의 전체 중량(전체 질량)에 대해 예를 들면, 0.001∼10중량％일 수 있으며, 0.005∼7중량％가 바람직하고, 0.01∼3중량％가 보다 바람직하며, 0.05∼1중량％가 보다 더 바람직하다. 한편, 본 발명의 절연 시트는 상기 그 외의 바인더를 포함하지 않는 것이 특히 바람직하다.
[그 외의 성분]
본 발명의 절연 시트는 필요에 따라 아라미드 이외의 재질로 이루어지는 다른 섬유를 포함해도 된다. 다른 섬유로는, 예를 들면, 방향족 폴리에스테르 섬유, 방향족 폴리에테르케톤 섬유, 파라아라미드 섬유 등의 내열성 섬유를 들 수 있다.
파라아라미드 섬유는 파라 배향 방향족 디아민과 파라 배향 방향족 디카르복실산할라이드의 중축합에 의해 얻어지는 것이며, 아미드 결합이 방향족 고리의 파라 위치 또는 그에 준한 배향 위치(예를 들면, 4,4'-비페닐렌, 1,5-나프탈렌, 2,6-나프탈렌 등과 같은 반대 방향에 동축 또는 평행으로 연장되는 배향 위치)에서 결합되는 반복 단위로 실질적으로 이루어지는 것이며, 예를 들면, 폴리(파라페닐렌테레프탈아미드), 폴리(4,4'-벤즈아닐리드테레프탈아미드), 폴리(파라페닐렌-4,4'-비페닐렌디카르복실산아미드), 폴리(파라페닐렌-2,6-나프탈렌디카르복실산아미드) 등의 파라 배향형 또는 파라 배향형에 가까운 구조를 갖는 방향족 폴리아미드를 구체적으로 들 수 있다. 이들의 방향족 폴리아미드는 파라 배향 방향족 디아민과 파라 배향 방향족 디카르복실산할라이드를 중합시킴으로써 제조된다.
상기 파라 배향 방향족 디아민을 예시하면, 파라페닐렌디아민(이하, PPD라고 하는 경우가 있다), 4,4'-디아미노비페닐, 2-메틸-파라페닐렌디아민, 2-클로로-파라페닐렌디아민, 2,6-나프탈렌디아민, 1,5-나프탈렌디아민 및 4,4'-디아미노벤즈아닐리드 등을 들 수 있다.
상기 파라 배향 방향족 디카르복실산할라이드를 예시하면, 테레프탈로일클로라이드(이하, TPC라고 하는 경우가 있다), 4,4'-벤조일클로라이드, 2-클로로테레프탈로일클로라이드, 2,5-디클로로테레프탈로일클로라이드, 2-메틸테레프탈로일클로라이드, 2,6-나프탈렌디카르복실산클로라이드 및 1,5-나프탈렌디카르복실산클로라이드 등을 들 수 있다.
상기 다른 섬유는 시트 기재 중에 포함되어도 되며, 또한, 본 발명의 절연 시트가 미세 바인더 섬유 및 필러로 이루어지는 층을 구비하는 경우에는 당해 층 중에 포함되어 있어도 된다. 한편, 본 발명의 절연 시트는 상기 다른 섬유를 포함하지 않아도 된다.
본 발명의 절연 시트는 전기 절연 시트로서 기능할 수 있다. 본 발명의 절연 시트는 ASTM D-257의 체적 저항률의 방법에 준거하여, 적어도 1013Ω㎝의 전기 저항, 바람직하게는, 적어도 1015Ω㎝의 전기 저항을 가질 수 있다.
본 발명의 절연 시트는 전기 절연 시트로서 우수한 특성을 갖고, 특히, 우수한 전기 절연성 및 강도를 갖기 때문에, 전기 절연체의 구성 요소로서 유용하다. 예를 들면, 본 발명의 절연 시트 또는 그 적층체를 변압기, 발전기, 전동기 등의 전기 디바이스를 구성하는 전기 절연체의 구성 요소로서 사용할 수 있다. 본 발명의 절연 시트 또는 그 적층체는 페놀 수지, 에폭시, 폴리이미드 등의 수지로 함침되어도 되나, 수지로 함침되지 않고도 우수한 전기 절연성을 발휘할 수 있다.
따라서, 본 발명은, 10∼30㎛의 평균 섬유폭을 갖는 아라미드 플록 및 5∼40㎛의 평균 섬유폭을 갖는 아라미드 피브리드로 이루어지는 시트 기재, 상기 시트 기재의 적어도 표면에 존재하는 5㎛ 미만의 평균 섬유폭을 갖는 미세 바인더 섬유, 상기 시트 기재의 적어도 표면에 존재하는 적어도 1종의 필러를 포함하는 절연 시트를 사용하는 전기 절연 방법, 특히, 전기 절연성의 개선 방법, 혹은, 10∼30㎛의 평균 섬유폭을 갖는 아라미드 플록 및 5∼40㎛의 평균 섬유폭을 갖는 아라미드 피브리드로 이루어지는 시트 기재, 상기 시트 기재의 적어도 표면에 존재하는 5㎛ 미만의 평균 섬유폭을 갖는 미세 바인더 섬유, 상기 시트 기재의 적어도 표면에 존재하는 적어도 1종의 필러를 포함하는 절연 시트의 전기 절연을 위한 사용, 특히, 전기 절연성의 개선을 위한 사용의 측면을 갖는다. 상기 아라미드 플록 및 상기 아라미드 피브리드에 대해서는 상기 설명이 적용된다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 이용하여 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명의 범위는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[평가 방법]
(평균 섬유폭)
하기 실시예 및 비교예로부터 얻어진 각 섬유 슬러리를 희석하고, 프레파라트 상에 균일한 박막이 되도록 적하하여 건조시키며, 주사형 전자 현미경으로 100∼400배로 확대하여 랜덤하게 3시야를 관찰하고, 각 시야로부터 무작위로 30개의 섬유폭을 측정하여 수평균 섬유폭을 산출했다.
(절연 내력)
ASTM D-149에 준거하여 측정했다.
(비인열 강도)
JIS P8116:2000에 준거하여 측정했다.
(열열화 시험)
하기 실시예 및 비교예로부터 얻어진 절연 시트를 5㎝×5㎝로 재단한 것을 2매 준비하여, 그 사이에 구리편을 끼우고, 추가로 시트 전체를 스테인리스 판으로 끼워, 280℃의 오븐에서 120시간 가열한 후, 절연 시트 상태를 하기의 판정 기준으로 육안 평가했다.
◎ 구리편 접촉부와 그 주변에 구멍이 뚫려 있지 않고, 비접촉부와의 변색의 차이가 보이지 않는다.
○ 구리편 접촉부와 그 주변에 구멍이 뚫려 있지 않으나, 비접촉부와의 변색의 차이가 보인다.
× 구리편과 동등한 크기의 구멍이 뚫려 있다.
(필러의 탈락성 평가)
하기 실시예 및 비교예로부터 얻어진 가열 가압 처리 전의 절연 시트를 23㎝×23㎝로 재단하고, 온도 300℃, 선압 60㎏/㎝의 열 캘린더에 상기 시트를 10매 통과시킨 후, 필러가 롤에 전이됨에 의한 오염의 정도를 하기의 판정 기준으로 육안 평가했다.
○ 롤에 오염이 보인다.
× 롤에 오염이 보이지 않는다.
[실시예 1∼5]
아라미드 플록을 표준 이해기를 이용하여 절건 중량 농도 0.3％로 15분간 이해 처리하고, 평균 섬유폭 20㎛의 섬유 슬러리를 얻었다. 이어서, 메타아라미드 피브리드를 표준 이해기를 이용하여 절건 중량 농도 1％로 15분간 이해 처리한 후, 리파이너 처리에 의해 평균 섬유폭이 6.5∼18.5㎛인 섬유 슬러리를 얻었다. 얻어진 아라미드 플록과 메타아라미드 피브리드를 절건 중량비 45:65 또는 50:50으로 혼합하고, 120메시 와이어를 사용한 각형 수초 머신으로 웨트 시트를 제조하고, 프레스기에서의 탈수, 건조기에서의 가열 건조를 행하여, 42g/㎡의 시트 기재를 얻었다. 이어서, 메타아라미드 피브리드를 표준 이해기를 이용하여 절건 중량 농도 1％로 15분간 이해 처리한 후, 고압 호모지나이저를 이용하여 평균 섬유폭이 3∼4.8㎛인 미세 바인더 섬유를 얻었다. 얻어진 미세 바인더 섬유와 비스무트 화합물(나카라이 테스크사 제조, 수산화비스무트(III))을 고형분비 1:4로 혼합하고, 편면당 고형분 부착량이 2.5g/㎡가 되도록 와이어바를 이용하여 상기 시트 기재의 양면에 도포했다. 이를 300℃로 가열한 금속 롤로 가열 가압 처리하여 절연 시트를 제작했다.
[실시예 6]
비스무트 화합물 대신에 하이드로탈사이트(쿄와 화학 공업사 제조, 상품명:알카마이저)를 사용하여 편면당 미세 바인더 섬유의 고형분 부착량을 1.0g/㎡로 하고, 미세 바인더 섬유와 하이드로탈사이트를 고형분비 2:10으로 혼합하며, 편면당 고형분 부착량이 6.0g/㎡가 되도록 와이어바를 이용하여 상기 시트 기재의 양면에 도포한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 절연 시트를 제작했다.
[실시예 7]
메타아라미드 피브리드의 평균 섬유폭을 12.2㎛, 미세 바인더 섬유의 평균 섬유폭이 3.3㎛가 되도록 리파이너 처리 및 호모지나이저 처리를 조절하고, 아라미드 플록과 메타아라미드 피브리드를 절건 중량비 50 대 50으로 혼합한 이외에는 실시예 6과 동일하게 제작했다.
[비교예 1]
비스무트 화합물을 사용하지 않고, 미세 바인더 섬유만을 도포한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 절연 시트를 제작했다.
[비교예 2]
미세 바인더 섬유의 평균 섬유폭이 15㎛가 되도록 호모지나이저 처리를 조절한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 절연 시트를 제작했다.
실시예 1∼7과 비교예 1∼2를 구성하는 각종 섬유의 평균 섬유폭, 필러의 종류, 얻어진 절연 시트의 절연 내력, 비인장 강도, 열열화 시험 결과, 필러의 탈락성 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
표 1에서 명백한 바와 같이, 실시예에서 절연 내력과 비인장 강도가 높고, 또한 열열화 시험 결과가 양호하며, 필러의 탈락도 문제 없는 양호한 절연 시트를 얻었다. 한편, 비교예 1의 시트는 필러를 사용하고 있지 않기 때문에, 열열화를 억제할 수 없었다. 또한, 비교예 2의 시트는 미세 바인더 섬유의 섬유폭이 15㎛로 크기 때문에(5㎛보다 상당히 크기 때문에), 절연 내력 및 비인열 강도가 실시예의 시트보다도 열악하며, 또한, 필러의 탈락을 억제할 수 없었다.

Claims (15)

10∼30㎛의 평균 섬유폭을 갖는 아라미드 플록 및 5∼40㎛의 평균 섬유폭을 갖는 아라미드 피브리드로 이루어지는 시트 기재,
상기 시트 기재의 적어도 표면에 존재하는 5㎛ 미만의 평균 섬유폭을 갖는 미세 바인더 섬유, 및,
상기 시트 기재의 적어도 표면에 존재하는 적어도 1종의 필러를 포함하는 절연 시트.
제 1 항에 있어서,
절연 내력이 15kV/㎜ 이상이며, 또한 비인열 강도가 25mN·㎡/g 이상인 절연 시트.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 미세 바인더 섬유가 호모지나이저 처리 또는 리파이너 처리된 것인 절연 시트.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시트 기재 상에 상기 미세 바인더 섬유 및 상기 필러로 이루어지는 층을 구비하는 절연 시트.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 아라미드 플록, 상기 아라미드 피브리드 및 상기 미세 바인더 섬유의 적어도 1개가 메타아라미드로 이루어지는 절연 시트.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시트 기재 중의 상기 아라미드 플록의 양이 상기 시트 기재의 중량을 기준으로 하여 80∼20중량％인 절연 시트.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시트 기재 중의 상기 아라미드 피브리드의 양이 상기 시트 기재의 중량을 기준으로 하여 20∼80중량％인 절연 시트.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 아라미드 플록 대 상기 아라미드 피브리드의 중량비가 20:80∼80:20인 절연 시트.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필러가 무기 입자인 절연 시트.
제 9 항에 있어서,
상기 무기 입자가 비스무트 화합물을 포함하는 절연 시트.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 아라미드 플록의 적어도 일부 및 상기 아라미드 피브리드의 적어도 일부가 열접착하고 있는 절연 시트.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
20∼1000g/㎡의 평량을 갖는 절연 시트.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 절연 시트를 구비하는 전기 절연체.
제 13 항의 전기 절연체를 구비하는 전기 디바이스.
제 14 항에 있어서,
변압기, 발전기 또는 전동기인 전기 디바이스.
KR1020207013550A 2017-11-07 2018-11-06 절연 시트 Withdrawn KR20200077530A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2017-214791 2017-11-07
JP2017214791 2017-11-07
PCT/JP2018/041132 WO2019093305A1 (ja) 2017-11-07 2018-11-06 絶縁シート

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200077530A true KR20200077530A (ko) 2020-06-30

Family

ID=66437782

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207013550A Withdrawn KR20200077530A (ko) 2017-11-07 2018-11-06 절연 시트

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JPWO2019093305A1 (ko)
KR (1) KR20200077530A (ko)
CN (1) CN111295479A (ko)
WO (1) WO2019093305A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102656640B1 (ko) * 2023-09-21 2024-04-12 주식회사 엔바이오니아 세라믹 페이퍼 및 그 제조방법
WO2025018495A1 (ko) * 2023-07-20 2025-01-23 (주)연호상사 배터리 모듈

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110373955B (zh) * 2019-08-02 2020-06-16 吉林大学 聚醚醚酮纤维复合纸及其制备方法
CN113463446A (zh) * 2021-05-24 2021-10-01 广西大学 一种高导热复合纳米改性绝缘纸的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3253794B2 (ja) 1994-04-01 2002-02-04 帝人株式会社 アラミド紙の製造方法
JP2014501859A (ja) 2011-01-04 2014-01-23 テイジン・アラミド・ビー．ブイ． 電気絶縁紙
WO2016103966A1 (ja) 2014-12-26 2016-06-30 特種東海製紙株式会社 絶縁紙

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3756908A (en) * 1971-02-26 1973-09-04 Du Pont Synthetic paper structures of aromatic polyamides
JPH0757579A (ja) * 1993-08-18 1995-03-03 New Oji Paper Co Ltd 耐熱絶縁シートの製造方法
JP5895380B2 (ja) * 2011-07-07 2016-03-30 住友ベークライト株式会社 繊維樹脂複合構造体、繊維樹脂複合構造体の製造方法及び成形体の製造方法
US9844928B2 (en) * 2014-06-16 2017-12-19 E I Du Pont De Nemours And Company High limiting oxygen index electrical insulation laminates
CN106245411B (zh) * 2016-08-30 2018-02-02 烟台民士达特种纸业股份有限公司 一种间位芳纶纤维纸基材料的生产方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3253794B2 (ja) 1994-04-01 2002-02-04 帝人株式会社 アラミド紙の製造方法
JP2014501859A (ja) 2011-01-04 2014-01-23 テイジン・アラミド・ビー．ブイ． 電気絶縁紙
WO2016103966A1 (ja) 2014-12-26 2016-06-30 特種東海製紙株式会社 絶縁紙

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2025018495A1 (ko) * 2023-07-20 2025-01-23 (주)연호상사 배터리 모듈
KR102656640B1 (ko) * 2023-09-21 2024-04-12 주식회사 엔바이오니아 세라믹 페이퍼 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN111295479A (zh) 2020-06-16
WO2019093305A1 (ja) 2019-05-16
JPWO2019093305A1 (ja) 2020-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1756360B1 (en) Aramid paper blend
JP5886320B2 (ja) 電気絶縁紙
TWI617717B (zh) Conductive aromatic polyamide paper and method of producing the same
US10173403B2 (en) Aramid resin film laminate and method for producing the same
KR20200077530A (ko) 절연 시트
TWI665686B (zh) 絕緣紙
TWI601582B (zh) Method for producing raw material for papermaking, raw material for papermaking obtained, and heat-resistant electrically insulating sheet using the same
JP6405583B2 (ja) 絶縁紙
TW201704591A (zh) 聚芳醯胺（ａｒａｍｉｄ）紙及其製造方法
KR20140134874A (ko) 인장강도가 우수한 전기전도성 아라미드지
KR102004582B1 (ko) 아라미드-폴리테트라플루오로에틸렌 복합 시트, 그의 제조 방법 및 그것을 사용한 고주파 기기
US10836112B2 (en) Laminate of aramid paper sheet and polyimide film and method for producing same
CN110088371B (zh) 适用于电子应用的芳族聚酰胺纸
JP2986632B2 (ja) 吸湿変形の少ないアラミドボード
KR20210126729A (ko) 아라미드지의 제조 방법
JPH06143476A (ja) 低変形アラミドボード

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20200512

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20210906

Comment text: Request for Examination of Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20230420

Patent event code: PE09021S01D

PC1202 Submission of document of withdrawal before decision of registration

Comment text: [Withdrawal of Procedure relating to Patent, etc.] Withdrawal (Abandonment)

Patent event code: PC12021R01D

Patent event date: 20230810

WITB Written withdrawal of application