JP2886033B2 - 電気絶縁用ポリエチレンナフタレートフィルムの加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はモーター中の電気絶縁材
料として２軸配向ポリエチレン―２，６―ナフタレート
フィルムをスロット又はウエッジに加工する際の改良方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術の問題点】従来一般的なモーターの電気絶
縁材としてはある程度の耐熱性を有していること、自動
成形の適性、及び経済性等の理由から、ポリエチレンテ
レフタレート（以下ＰＥＴ）フィルムが使用されてき
た。

【０００３】絶縁材の形態は例えばスロットでは両端を
折り曲げた後、概略図１に示す様なＵ字型（半円断面
状）に成形しステータの溝に挿入される。またウエッジ
では概略図２に示すようなＵ状に成形し、コイル間ある
いはコイルの内側に挿入される。

【０００４】近年の電気、電子機器の小型化、高性能化
に伴いこれらモーターの絶縁材の耐熱性においても高い
レベルが要求されるケースが多くなってきている。

【０００５】ところが、ＰＥＴフィルムでは高温、長期
間の使用に耐えられないためアラミド紙あるいはポリイ
ミドフィルムが絶縁材として使用される。もっとも、こ
れらの材料はいずれも非常に高価であり、経済性に問題
があるほか、特にアラミド紙の場合は剛性がないためス
ロットやウエッジを挿入する際に折れ曲がってしまい自
動挿入ができないという問題がある。

【０００６】一方、冷蔵庫やエアコンディショナー等に
用いられる密閉型圧縮機のモーターの場合、絶縁材は冷
媒、潤滑油の共存下でかつ高温、高圧の過酷な環境で使
用される。この際フィルム中に含まれていたオリゴマー
が冷媒、潤滑油中に多量に溶出すると、オリゴマーがノ
ズルを詰まらせたりシリンダー内部に付着してロック現
象を惹起こす等の重大な障害となる。更に、特定フロン
全廃に関連した新代替冷媒で冷媒及び対応する潤滑油が
吸湿し易い特性があり、従来の通常のＰＥＴフィルムを
絶縁材として用いると、加水分解のため長期の耐久性が
懸念されている。

【０００７】以上、詳述した様に現状のＰＥＴフィルム
に較べて耐熱性があり、低オリゴマー溶出性があり、加
水分解性に優れかつある程度の経済性のある絶縁材が求
められている。これらの要求に耐え得るものとして種々
の高分子フィルムが提案されているが、この中で特に優
れたものとして２軸配向ポリエチレン―２，６―ナフタ
レートフィルムが注目されている。しかし、このフィル
ムはその性能が優れているものの、ＰＥＴに較べて硬
く、高剛性である。そして従来の加工機をそのまま使用
すると、スロットあるいはウエッジに成形加工したり、
挿入する際、衝撃的な変形を受けるため割れを生じた
り、層剥離を生じ、これが絶縁不良の原因となったり、
自動成形機中で詰まりが生じ機械が停止してしまうなど
の問題がある。つまり安定した連続加工を行うことが困
難という状況にある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の様に厚み１２５
〜４５０μｍの２軸配向ポリエチレン―２，６―ナフタ
レートフィルムを電気絶縁用のスロットまたはウエッジ
に安定して加工することは極めて困難であった。

【０００９】本発明の目的はかかかる問題点を解消する
ための２軸配向ポリエチレン―２，６―ナフタレートフ
ィルムの改良された加工方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく検討を重ねた結果、本発明を完成するに至
った。

【００１１】すなわち、本発明の第１は、厚み１２５μ
ｍ乃至４５０μｍの２軸配向ポリエチレン―２，６―ナ
フタレートフィルムをモーター中の電気絶縁材料である
スロット又はウエッジに成形加工するに際し、加工時の
フィルム温度を２５℃乃至８０℃とすることを特徴とす
る電気絶縁用ポリエチレン―２，６―ナフタレートフィ
ルムの加工方法である。

【００１２】また、本発明の第２は、厚み１２５μｍ乃
至４５０μｍの２軸配向ポリエチレン―２，６―ナフタ
レートフィルムをモーター中の電気絶縁材料であるウエ
ッジに成形加工するに際し、加工機ポンチ先端の曲率半
径Ｒを７５μｍ乃至５００μｍとすること及びポンチ壁
面とダイとの間隙からフィルムの厚みを減じた片側のク
リアランスを７５μｍ乃至４００μｍとすることを特徴
とする電気絶縁用ポリエチレン―２，６―ナフタレート
フィルムの加工方法である。

【００１３】本発明におけるポリエチレン―２，６―ナ
フタレートは、ポリエチレン―２，６―ナフタレートホ
モポリマーのみならず、少割合（例えば１０モル％以
下、更には５モル％以下）の第三成分で変性されたポリ
エチレン―２，６―ナフタレートコポリマーや少割合
（例えば２０重量％以下、更には１０重量％以下）の第
三成分を混合したブレンドポリマーも包含する。

【００１４】このポリエチレン―２，６―ナフタレート
は基本的には公知であり、また公知の方法で製造するこ
とができる。例えばポリエチレン―２，６―ナフタレー
トは、一般に、２，６―ナフタレンジカルボン酸又はそ
のエステル形成性誘導体とエチレングリコール又はその
エステル形成性誘導体とを、触媒の存在下で縮重合反応
させることによって製造される。コポリマーを製造する
場合には、第三成分を縮重合反応が完了するまでの段階
で添加し、反応させるとよく、またブレンドポリマーを
製造する場合には製膜前の段階で第三成分のポリマーを
混合するとよい。

【００１５】好適な第三成分としては、２価のエステル
形成性官能基を有する化合物、例えばシュウ酸、アジピ
ン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、２，７
―ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカル
ボン酸等の如きジカルボン酸またはその低級アルキルエ
ステル；ｐ―オキシ安息香酸、ｐ―オキシエトキシ安息
香酸等の如きオキシカルボン酸またはその低級アルキル
エステル；あるいはプロピレングリコール、トリメチレ
ングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチ
レングリコール、ネオペンチルグリコール等の如き２価
アルコール類等を挙げることができる。

【００１６】また、ポリエチレン―２，６―ナフタレー
トは、例えば安息香酸、メトキシポリアルキレングリコ
ールなどの１官能性化合物によって末端の水酸基および
／またはカルボキシル基の一部または全部を封鎖したも
のであってもよく、あるいは例えば極く少量のグリセリ
ン、ペンタエリスリトール等の如き３官能以上のエステ
ル形成性化合物で実質的に線状のポリマーが得られる範
囲内で変性されたものでもよい。

【００１７】かかるポリエチレン―２，６―ナフタレー
トには、フィルムの滑り性付与のため滑剤例えば微粒子
状のシリカ、タルク、クレー等を含有させることがで
き、また他の添加剤、例えば安定剤、紫外線吸収剤、着
色剤、難燃剤等を添加することもできる。

【００１８】ここで成形加工の１例としてはウエッジの
成形工程について詳述する。図３はウエッジ成形機の断
面を示すものであって、モーターの機種、容量により異
なるが、冷蔵庫等の小型密閉式の圧縮機用モーターでは
大略巾１０〜１５ｍｍ、長さ５０〜８０ｍｍに切断され
たフィルム１は図３上部の一点鎖線で示される部分に挿
入される。しかる後に上方からのポンチ２によりダイ３
に沿って下方に押し出されマガジン４に挿着される。こ
の工程でフィルムは塑性変形を受け図２に示すＵ状に加
工される。ここで加工されるフィルムは極く短時間で曲
げ応力及びポンチの移動により、及びダイとの摩擦によ
り剪断力を受けることとなる。この結果折り曲げ部また
は切断端部で層間剥離を生じやすい。この層間剥離は通
常のＰＥＴフィルムでは殆ど発生しないが、二軸配向ポ
リエチレン−２，６−ナフタレートフィルムでは高い頻
度で発生してしまう。ポリエチレン−２，６−ナフタレ
ートフィルムはＰＥＴフィルムに較べその分子構造上面
方向に配向し易いため曲げ応力、剪断力が衝撃的にかか
ると層状に剥離してしまう。

【００１９】ところで、本発明（第１発明）に示したと
おり、加工時の二軸配向ポリエチレン―２，６―ナフタ
レートフィルムの温度を２５℃以上にすると層間剥離の
現象が大きく低減する傾向がある。この現象は加工時の
フィルム温度を上げることによりフィルムが軟化し可塑
性が増加するため、衝撃的な応力が加わっても剥離しな
いものと考えられる。この温度は２５℃以上が必要であ
って、更に３０℃以上が望ましい。温度は高い方が層間
剥離の観点では好ましいものの、高すぎるとフィルムが
軟化し加工時にポンチとダイの間にひっかかって加工機
が停止したり、頭を切った角錐状の形状が歪みになって
しまうため８０℃以下とすべきである。勿論７０℃以下
が望ましい。

【００２０】本発明の２軸配向ポリエチレン―２，６―
ナフタレートの製造する際の２軸延伸は公知の方法が使
用でき縦方向及び横方向の逐次２軸延伸でも、同様２軸
延伸でもよい。

【００２１】また、加熱方法は加工部分のフィルム温度
が実質的に３０℃〜８０℃であればよいので特に限定さ
れるものではなく、例えば熱風を温度をコントロールし
ながら、加工部分に吹きつける方法や、加工部分の機械
部品のヒーターを埋め込みこれによる発熱によりフィル
ム温度をコントロールする方法等が適用できる。

【００２２】次に本発明（第２発明）を説明すると、通
常ポンチ先端の曲率（丸み）半径Ｒ［以後この半径を
「曲率半径Ｒ」、「曲率Ｒ」、または「ポンチＲ」とも
いう］は３０〜５０μｍであり、クリアランスは３０〜
５０μｍとなる様ポンチの形状は設計されている。この
理由は前述の様にＰＥＴフィルムの様な軟らかい材料で
はこの程度のＲ、クリアランスでないと頭を切った角錐
状の形態が形成されず図３に示すマガジン４への装着不
良あるいはモータへの装着不良となってしまうからであ
る。

【００２３】２軸配向ポリエチレン−２，６−ナフタレ
ートフィルムをポンチにて折り曲げ成形する際に、折り
曲げ部に極所的に強い応力が加わるため層剥離が発生す
る傾向がある。この応力の絶対値の減少及び作用する局
所の度合の緩和が層剥離防止に有効である。

【００２４】ポンチの曲率半径Ｒは７５μｍ以上、好ま
しくは１００μｍ以上、クリアランスは７５μｍ以上、
好ましくは１００μｍ以上とすることにより前述の層剥
離は殆ど発生しなくなる。

【００２５】しかし、ポンチＲが大きすぎたり、クリア
ランスが大きすぎるとウエッジ成形時にフィルムがポン
チとダイの間にひっかかってしまい、加工機が停止して
しまうというトラブルが生じたり、頭を切った角錐状の
形態が不充分で（口が広がってしまう）前述の様なウエ
ッジのマガジンへの装着不良やモーターへの装着不良が
発生する。従って、ポンチＲは５００μｍ以下、好まし
くは４００μｍ以下、更に好ましくは３００μｍ以下が
望ましく、クリアランスは４００μｍ以下、好ましくは
３００μｍ以下、更に好ましくは２５０μｍ以下が望ま
しい。もちろん上述の範囲内であれば加工フィルムの厚
み、その物性、ウエッジの大きさ、加工速度等により適
宜ポンチＲやクリアランスを設定できる。

【００２６】本発明の２軸配向ポリエチレン―２，６―
ナフタレートを製造する際の２軸延伸には公知の方法が
使用でき、縦方向及び横方向の逐次２軸延伸でも、同時
２軸延伸でも選択できる。

【００２７】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。

【００２８】実施例及び比較例におけるウエッジの成形
は以下の様にして実施する。（株）小田原エンジニアリ
ング製モーター加工機のウエッジ成形部分を用い、厚み
２５０μｍ、巾１２ｍｍのフィルムを使用して、長さ６
０ｍｍの図２に示す様なウエッジを成形する。

【００２９】得られたウエッジ２０ケについて層剥離の
有無を目視判定しその発生比率を割合で示す。

【００３０】また加工中の加工安定性は以下の様に判定
する。ウエッジ１００ケ成形中にひっかかりが全くなか
ったものを良とし、１回でもひっかかりによる加工機が
停止した場合は不良とする。

【００３１】更にＵ状の形態を評価するためウエッジの
巾（図２のＷで示す）をマイクロメーターで測定する。

【００３２】次にポンチ先端の曲率Ｒは以下の様にして
測定する。東洋化学研究所製シリコンパテ（製品はパテ
ック）をポンチ先端に塗布し、硬化後これを剥離後スラ
イスし、断面を顕微鏡にて５０〜１００倍に拡大した写
真を撮影し曲率半径Ｒを測定する。

【００３３】クリアランスは以下の様にして測定する。
ポンチ厚み、ダイの間隙をマイクロメータで測定し、両
者の差の１／２からフィルムの厚みを引いた値とする。

【００３４】なお、ウエッジの加工速度は２ケ／秒と
し、加工テストは室温（２０℃）、相対湿度６５％にて
行う。

【００３５】

【実施例１〜４及び比較例１〜４】固有粘度０．６０の
ポリエチレン―２，６―ナフタレートを常法によりダイ
スリットから溶融押出し、キャスティングドラム上で冷
却固化させ未延伸フィルムを作成し、これを縦延伸倍率
３．０、横延伸倍率３．３にて２軸延伸し、しかる後に
２３０℃にて熱固定し緊張状態で冷却後、２５０μｍの
厚みのフィルムを得た。このフィルムを前述の方法によ
りウエッジ加工を行った。ここで加工機及びフィルムは
大型の恒温恒湿器に持ち込み、加工及び評価を行った。

【００３６】恒温恒湿器内温度は表１に示す温度±１℃
でコントロールした。また相対湿度は６０±５％にてコ
ントロールした。なお、ウエッジ加工機及びフィルム温
度を設定温度と一致させるため温度コントロール開始か
ら約３時間経過した後、ウエッジ加工を実施した。

【００３７】得られた結果を表１に示した。

【００３８】

【表１】

【００３９】以上の結果から明らかなように、第１発明
の２軸配向ポリエチレン―２，６―ナフタレートフィル
ムの加工方法はウエッジの層剥離が殆んどなくかつ加工
中のひっかかり等の不具合も全くみられなかった。

【００４０】一方、フィルム温度の低い比較例１及び同
２は、層剥離の発生頻度が高くフィルム温度の高い比較
例３及び４は層剥離はないものの、加工時のひっかかり
が生じたり、このための加工機停止のトラブルが生じ
た。

【００４１】

【実施例５〜８】実施例１で得られたフィルムを用いて
ウエッジ加工を施した。

【００４２】ポンチ先端Ｒ及びクリアランス表２に記載
した水準を実施した。

【００４３】

【比較例５】固有粘度０．６５のポリエチレンテレフフ
タレートを実施例５と同様の方法で厚み２５０μｍのフ
ィルムを製膜し、前述のウエッジ加工を行った。ポンチ
Ｒ及びクリアランス表２に記載のものを用いた。

【００４４】

【比較例６〜１０】実施例５〜８のフィルムを用い、ポ
ンチＲ及びクリアランス表２に記載のものを用いた。

【００４５】得られた結果を表２に示した。なお、表中
のフィルムの材質は以下の通りである。 ＰＥＮ：２軸配向ポリエチレン―２，６―ナフタレー
ト； ＰＥＴ：２軸配向ポリエチレンテレフタレート、

【００４６】

【表２】

【００４７】以上の結果から明らかなように、第２の発
明の２軸配向ポリエチレン―２，６―ナフタレートフィ
ルムの加工方法はウエッジの層剥離が殆どなく、また加
工中のひっかかり等の不具合もまったくみられなかっ
た。またウエッジの形態保持性を示すＷ寸法も既存のＰ
ＥＴと同等もしくはそれ以下で頭を切った角錐の形状が
しっかりしていた。

【００４８】一方、ポンチＲ又はクリアランスの小さい
比較例６〜８はＷ寸法がＰＥＴより小さく、形態は良好
なものの、層剥離の頻度が著しく高い。更にポンチＲ又
はクリアランスの大きい比較例９〜１０では層剥離がな
いものの加工安定性は不良であり、またＷ寸法が大きく
ウエッジの広がりが大きいため、形態が不良なものしか
得られなかった。

【００４９】

【発明の効果】本発明の電気絶縁用ポリエチレン―２，
６―ナフタレートフィルムの加工方法は層剥離がない等
の品質が優れかつ加工安定性にも優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフィルムをスロットに成形加工した斜
視図である。

【図２】本発明のフィルムをウエッジに成形加工した状
態を示す斜視図である。図面においてＷは折曲げ加工を
施されたときの見掛けの幅を示す。

【図３】ウエッジ成形機の断面図を示す。図面におい
て、１は本発明のフィルム、２はポンチ、３はダイ及び
４はマガジンである。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B29C 51/00 - 51/46

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚み１２５μｍ乃至４５０μｍの２軸配
   向ポリエチレン―２，６―ナフタレートフィルムをモー
   ター中の電気絶縁材料であるスロット又はウエッジに成
   形加工するに際し、加工時のフィルム温度を２５℃乃至
   ８０℃とすることを特徴とする電気絶縁用ポリエチレン
   ―２，６―ナフタレートフィルムの加工方法。
2. 【請求項２】 厚み１２５μｍ乃至４５０μｍの２軸配
   向ポリエチレン―２，６―ナフタレートフィルムをモー
   ター中の電気絶縁材料であるウエッジに成形加工するに
   際し、加工機ポンチ先端のＲ（曲率半径）を７５μｍ乃
   至５００μｍとすること及びポンチ壁面とダイとの間隙
   からフィルムの厚みを減じた片側クリアランスを７５μ
   ｍ乃至４００μｍとすることを特徴とする電気絶縁用ポ
   リエチレン―２，６―ナフタレートフィルムの加工方
   法。