電磁線圈用絕緣膜以及具備其的馬達和變壓器的製作方法

2023-05-26 06:36:01

專利名稱：電磁線圈用絕緣膜以及具備其的馬達和變壓器的製作方法
技術領域：
本發明涉及馬達(電動機)或變壓器等的、在發生異常電壓時要求安全性的電氣部件中使用的電磁線圈用絕緣膜、以及使用該電磁線圈用絕緣膜的馬達和變壓器。本申請根據2009年12月10日在日本提出的特願2009-280038號主張優先權，並將其內容引用到本文中。
背景技術：
以往在馬達中，為了使多個線圈(電磁線圈)互相電絕緣，將絕緣膜成型為槽或楔的形狀，插入線圈間。另外在變壓器中，出於與馬達同樣的目的，利用絕緣膜作為線圈用繞線內的層間絕緣材料或隔膜。因而，這些絕緣膜從電絕緣性、成型加工性優異的方面考慮，廣泛使用聚對苯二甲酸乙二醇酯等的聚酯構成的膜，即聚酯膜(專利文獻I)。近年來，為了提高馬達或變壓器的實用耐久性，對於馬達或變壓器的電絕緣材料要求耐熱性和水蒸氣阻擋性。例如，作為在冰箱或空調等中使用的馬達的電絕緣材料，在要求儘可能耐受該馬達使用時的發熱的耐熱性的同時，由於環境上的問題，隨著全面停用特定氯氟烴，人們陸續提出了各種替代氯氟烴的冷卻介質，但這些冷卻介質以及與其對應的潤滑油容易吸附水分，因此要求具有水蒸氣阻擋性。另外，作為在混合動力汽車或電動汽車中使用的馬達的電絕緣材料，在要求儘可能耐受該馬達使用時的發熱的耐熱性的同時，由於在使用環境下會有水分侵入，因此還要求水蒸氣阻擋性。現有技術文獻 專利文獻
專利文獻I :日本特開2006-35504號公報(段落
欄)。

發明內容
發明要解決的課題
但是，本發明人對聚對苯二甲酸乙二醇酯構成的厚度50 μ m的膜測定其水蒸氣透過率，結果在溫度40°C、相對溼度90%的條件下為lg/m2 *24h以上，這表明在使用環境下水分大量侵入。這樣，在作為馬達或變壓器的電磁線圈用絕緣使用時，水蒸氣阻擋性差，因此有馬達或變壓器的實用耐久性降低的顧慮。因此，本發明鑑於這些情況，第I目的在於提供不僅電絕緣性、成型加工性和耐熱性優異，水蒸氣阻擋性也優異，可用作馬達或變壓器的電磁線圈的絕緣用的電磁線圈用絕緣膜，進而，第2目的在於通過使用這樣的電磁線圈用絕緣膜，提供可提高實用耐久性的馬達和變壓器。解決課題的手段
為實現所述目的，本發明人著眼於採用特定結構的液晶聚酯作為電磁線圈的絕緣膜的原料，從而完成了本發明。S卩，本發明的第一方案是由液晶聚酯構成的電磁線圈用絕緣膜，其特徵在於上述液晶聚酯具有以下式(I)所示的結構單元、式(2)所示的結構單元和式(3)所示的結構單元，相對於全體結構單元的合計含量，含有2，6-萘二基的結構單元的含量為40%摩爾以上
(1)-O-Ar1-CO-
(2)-CO-Ar2-CO-以及
(3)-O-Ar3-O-
(式中，Ar1表不2，6-萘二基、1，4-亞苯基或4，4』 -亞聯苯基(biphenylene)；Ar2和Ar3各自獨立地表示2，6-萘二基、1，4-亞苯基、1，3-亞苯基或4，4』-亞聯苯基(biphenylylene) ；Ar\Ar2或Ar3所表示的基團上的氫原子可各自獨立地被滷素原子、碳原子數1-10的烷基或碳原子數6-20的芳基置換)。 另外，本發明的第二方案是在上述第一方案的構成之上的電磁線圈用絕緣膜，其中，上述液晶聚酯具有280°c以上的流動開始溫度。另外，本發明的第三方案是在上述第一方案或上述第二方案的構成之上的電磁線圈用絕緣膜，其中，在溫度40°c和相對溼度90%測定時，上述液晶聚酯具有O. lg/m2 *24h以下的水蒸氣透過率。另外，本發明的第四方案是由液晶聚酯構成的電磁線圈用絕緣膜，其中，在溫度40°C和相對溼度90%測定時，上述液晶聚酯具有O. 005g/m2 · 24h以下的水蒸氣透過率。另外，本發明的第五方案是由液晶聚酯構成的電磁線圈用絕緣膜，其中，在使膜厚度為50 μ m、且在溫度40°C和相對溼度90%測定時，上述液晶聚酯具有O. 005g/m2 · 24h以下的水蒸氣透過率。另外，本發明的第六方案是馬達，該馬達使用上述第一方案至上述第五方案中的任一種方案的電磁線圈用絕緣膜。並且，本發明的第七方案是變壓器，該變壓器使用上述第一方案至上述第五方案中的任一種方案的電磁線圈用絕緣膜。發明的效果
根據本發明，電磁線圈用絕緣膜的原料為特定的液晶聚酯，因此可以提供電絕緣性、成型加工性、耐熱性和水蒸氣阻擋性優異的馬達用或變壓器用的電磁線圈用絕緣膜。因此，通過用該電磁線圈用絕緣膜組裝馬達或變壓器，可以提高這些電氣部件的實用耐久性。附圖
簡述
圖I是顯示組裝了本發明的實施方案I的電磁線圈用絕緣膜的馬達的半截面圖。圖2是顯示組裝了本發明的實施方案2的電磁線圈用絕緣膜的變壓器的斜視圖，是其組裝狀態圖。圖3是顯示組裝了本發明的實施方案2的電磁線圈用絕緣膜的變壓器的斜視圖，是其分解狀態圖。
具體實施方案以下對本發明的實施方案進行說明。[發明的實施方案I]
圖I顯示本發明的實施方案I(將本發明的電磁線圈用絕緣膜應用於馬達的實施方案)。
馬達I如圖I所示，具有圓筒狀的殼體2，在殼體2內，沿著其內周面安裝定子(stator) 3。該定子3由圓筒狀鐵芯8和沿著該鐵芯8的內側並排設置的多個線圈9構成。這些線圈9中，各線圈9以分別被電磁線圈用絕緣膜10覆蓋的形式互相電絕緣。另外，在殼體2的中心部，圓筒狀的圓柱狀輸出軸5受2個軸承6支撐，以軸心CTl為中心、沿箭頭M方向自由旋轉。在輸出軸5的周面上安裝的圓筒狀的轉子(rotor)7,可伴隨著輸出軸5的旋轉，在定子3的內部空間旋轉。
這裡，電磁線圈用絕緣膜10由液晶聚酯構成，該液晶聚酯具有特定結構。尚需說明，電磁線圈用絕緣膜10的厚度可根據馬達I的輸出或線圈9的配置狀況等適當選擇。但是，上述電磁線圈用絕緣膜10的厚度過薄，則電磁線圈用絕緣膜10的原本的功能一絕緣性有受損的顧慮。另一方面，電磁線圈用絕緣膜10的厚度過厚，則成型加工性消失。因此，優選上述電磁線圈用絕緣膜10的厚度在可確保絕緣性和成型加工性兩者的範圍內(例如1-1000 μm)。以下，依次說明作為該電磁線圈用絕緣膜10的原料的特定結構的液晶聚酯和使用該液晶聚酯的電磁線圈用絕緣膜10的製造方法。
構成電磁線圈用絕緣膜10的液晶聚酯在熔融時顯示光學各向異性，具有下式(I)所示的結構單元、式(2)所示的結構單元和式(3)所示的結構單元,相對於全體結構單元的合計含量(將構成液晶聚酯的各結構單元的質量除以該各結構單元的式量，由此求出各結構單元的物質量當量(摩爾)，將它們進行合計所得的值)，含有2，6-萘二基的結構單元的含量為40%摩爾以上。該液晶聚酯的流動開始溫度(流動開始溫度)為280°C以上，且以比流動開始溫度高的溫度測定時，熔體張力(melt tension)的最大值優選為O. 0098N以上。(I) -O-Ar1-CO-
(2)-CO-Ar2-CO-以及
(3)-O-Ar3-O-
(式中，Ar1表示2，6-萘二基、I, 4-亞苯基或4，4』 -亞聯苯基；Ar2和Ar3各自獨立地表示2，6-萘二基、I, 4-亞苯基、I, 3-亞苯基或4，4』 -亞聯苯基；Ar\Ar2或Ar3所表示的基團上的氫原子可各自獨立地被滷素原子、碳原子數1-10的烷基或碳原子數6-20的芳基置換)。這裡，液晶聚酯是指在450°C以下的溫度下熔融時顯示光學各向異性的聚酯。這類液晶聚酯可通過在其製造階段選擇含有2，6-萘二基的單體和除此以外的具有芳環的單體作為原料單體，使它們聚合而獲得。具體來說，上述液晶聚酯可通過在上述液晶聚酯中，調節原料單體的加入量並將其聚合，使含有2，6-萘二基的結構單元的含量為40%摩爾以上而獲得。如上所述，構成電磁線圈用絕緣膜10的液晶聚酯中，相對於上述式(I)所示的結構單元、式(2)所示的結構單元和式(3)所示的結構單元的合計含量,使含有2，6-萘二基的結構單元的含量為40%摩爾以上，因此可以提高電磁線圈用絕緣膜10的水蒸氣阻擋性。本發明中使用的液晶聚酯中，相對於全體結構單元的合計含量，優選含有2，6-萘二基的結構單元的含量為50%摩爾以上。從液晶聚酯的性能(例如水蒸氣阻擋性等)方面考慮，含有2，6-萘二基的結構單元的含量越多越優選。其上限值沒有特別限定，但也考慮到例如液晶聚酯的生產性方面，則優選50-95%摩爾，進一步優選65-90%摩爾，特別優選70-85%摩爾。通過使各構成單元的含量在上述數值範圍內，含有更多2，6-萘二基的液晶聚酯可以使電磁線圈用絕緣膜10的水蒸氣阻擋性進一步提高。
另外，相對於全體結構單元的合計含量，優選式(I)所示的來自芳族羥基羧酸的結構單元的合計含量為30-80%摩爾、式(2)所示的來自芳族二羧酸的結構單元的合計含量為10-35%摩爾、式(3)所示的來自芳族二醇的結構單元的合計含量為10-35%摩爾。尚需說明，本發明中使用的液晶聚酯可以各自獨立地具有2種以上的式(I)所示的結構單元、式(2)所示的結構單元和式(3)所示的結構單元。另外，本發明中使用的液晶聚酯可以具有式(I)、(2)和(3)所示的結構單元以外的結構單元，其含量相對於全體結構單元的合計含量通常為1-10%摩爾，優選1-5%摩爾。另外，本發明中使用的液晶聚酯優選為全芳族液晶聚酯。這裡，全芳族液晶聚酯是指只使用芳族化合物作為原料單體而成的液晶聚酯。全芳族液晶聚酯的耐熱性也優異，因此可以作為電磁線圈用絕緣膜10的材料適合地使用。這裡,相對於全體結構單元的合計含量,上述來自芳族輕基羧酸的結構單元(I)、上述來自芳族二羧酸的結構單元(2)以及上述來自芳族二醇的結構單元(3)的含量在上述範圍，則液晶聚酯可表現高度的液晶性，並且熔融加工性優異，因此優選。尚需說明，上述來自芳族羥基羧酸的結構單元(I)相對於全體結構單元的合計含量為40-70%摩爾則更優選，為45-60%摩爾則尤其優選。另一方面，上述來自芳族二羧酸的結構單元(2)和上述來自芳族二醇的結構單元(3)相對於全體結構單元的合計含量分別為15-30%摩爾則更優選，為17. 5-27. 5%摩爾則尤其優選。形成式(I)所示的結構單元的單體可舉出2-羥基-6-萘甲酸、對羥基苯甲酸或4-(4_羥基苯基)苯甲酸，還可進一步舉出它們的苯環或萘環的氫原子被滷素原子、碳原子數1-10的烷基或芳基置換得到的單體。這裡，本發明的形成含有2，6-萘二基的結構單元的單體可舉出2-羥基-6-萘甲酸，並且，2-羥基-6-萘甲酸的萘環的氫原子可被滷素原子、碳原子數1-10的烷基或芳基置換。還可進一步製成後述的酯形成性衍生物使用。形成式(2)所示的結構單元的單體可舉出2，6-萘二甲酸、對苯二甲酸、間甲苯二甲酸或聯苯_4，4』 - 二羧酸，還可進一步舉出它們的苯環或萘環的氫原子被滷素原子、碳原子數1-10的烷基或芳基置換得到的單體。這裡，本發明的形成含有2，6-萘二基的結構單元的單體是2，6-萘二甲酸，並且，2，6-萘二甲酸的萘環的氫原子可被滷素原子、碳原子數1-10的烷基或芳基置換。還可進一步製成後述的酯形成性衍生物使用。形成式(3)所示的結構單元的單體可舉出2，6_萘二醇、氫醌、間苯二酚或4，4』 - 二羥基聯苯，還可進一步舉出它們的苯環或萘環的氫原子被滷素原子、碳原子數1-10的烷基或芳基置換的單體。這裡，本發明的形成具有2，6-萘二基的結構單元的單體是2，6-萘二醇，並且，2，6-萘二醇的萘環的氫原子可被滷素原子、碳原子數1-10的烷基或芳基置換。還可進一步製成後述的酯形成性衍生物使用。如上所述，式(I)所示的結構單元、式(2)所示的結構單元或式(3)所示的結構單元均可在芳環(苯環或萘環)上具有上述取代基(滷素原子、碳原子數1-10的烷基、芳基)。例示這些取代基，則滷素原子例如可舉出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。另外，碳原子數I-IO的燒基是以甲基、乙基、丙基、丁基、己基、羊基、癸基等為代表的燒基，它們可以是直鏈也可以分支，還可以是脂環基。另外，芳基例如可舉出以苯基、萘基等為代表的碳原子數6-20的芳基。為了在製造聚酯的過程中容易聚合，形成上式(I)所示的結構單元、式(2)所示的結構單元或式(3)所示的結構單元的單體優選使用酯形成性衍生物。該酯形成性衍生物表示具有促進成酯反應的基團的單體，作為具體例示可舉出將單體分子內的羧基轉換為滷代甲醯基或醯氧基羰基的酯形成性衍生物、或將單體分子內的羥基製成醯氧基的酯形成性衍生物等的高反應性衍生物。作為本發明中使用的液晶聚酯的優選的單體的組合，從提高耐熱性和熔體張力的方面考慮，優選日本特開2005-272810號公報所記載的液晶聚酯。具體來說，來自2-羥基-6-萘甲酸的結構單元(I)的含量為40-74. 8%摩爾，來自氫醌的結構單元(II)的含量為12. 5-30%摩爾，來自2，6-萘二甲酸的結構單元(III)的含量為12. 5-30%摩爾，以及來自對苯二甲酸的結構單元(IV)的含量為O. 2-15%摩爾，且結構單元(III)和(IV)的摩爾比滿足(III)/{(III) + (IV)}彡 O. 5 的關係。可以舉出，更優選相對於全體結構單元的合計含量，上述結構單元(I)的含量為40-64. 5%摩爾，上述結構單元(II)的含量為17. 5-30%摩爾，上述結構單元(III)的含量為17. 5-30%摩爾，以及上述結構單元(IV)的含量為O. 5-12%摩爾，且上述結構單元(III)和(IV)的摩爾比滿足(III)/{(III) + (IV)}彡 O. 6。可以舉出，進一步優選相對於全體結構單元的合計含量，上述結構單元(I)的含量為50-58%摩爾，上述結構單元(II)的含量為20-25%摩爾，上述結構單元(III)的含量為20-25%摩爾，以及上述結構單元(IV)的含量為2-10%摩爾，且上述結構單元(III)和(IV)的摩爾比滿足(III)/{(III) + (IV)}彡 0.6。另外，液晶聚酯的製造方法可採用公知的方法，特別優選使用用低級羧酸將單體分子內的羥基轉換為醯氧基的衍生物作為上述酯形成性衍生物來製造。醯基化通常可通過使具有羥基的單體與乙酸酐反應來實現。這樣醯基化得到的酯形成性衍生物可以通過脫乙酸縮聚進行聚合，可以容易地製造聚酯。上述液晶聚酯的製造方法可採用公知的方法(例如日本特開2002-146003號公報所記載的方法等)。即，可舉出以下的方法選擇與上述式(I)所示的結構單元、式(2)所示的結構單元和式(3)所示的結構單元對應的單體，將單體的加入量調節為，使與含有2，6-萘二基的結構單元對應的單體相對於全體單體的合計含量為40%摩爾以上。接著，根據需要將單體轉換為酯形成性衍生物，然後熔融縮聚，獲得較低分子量的芳族液晶聚酯(以下簡稱為「預聚物」)。接著，將該預聚物製成粉末，通過加熱進行固相聚合，獲得液晶聚酯。採用這類固相聚合，則聚合可以更容易地進行，可實現高分子量化。將熔融縮聚得到的預聚物製成粉末，這例如可以將預聚物冷卻固化，然後粉碎。粉末的粒徑優選平均O. 05mm以上3mm以下，從促進芳族液晶聚酯的高聚合度化考慮，特別優選O. 05mm以上I. 5mm以下。並且,如果為O. Imm以上Imm以下，則粉末的顆粒間不會發生燒結，可促進液晶聚酯的高聚合度化，因此進一步優選。
固相聚合中的加熱通常是一邊升溫一邊進行，例如由室溫升溫至比預聚物的流動開始溫度低20°C以上的溫度。此時的升溫時間沒有特別限定，從縮短反應時間的方面考慮，優選在I小時以內進行。對於液晶聚酯的製造，固相聚合中的加熱優選由比預聚物的流動開始溫度低20°C以上的溫度升溫至280°C以上的溫度。升溫優選以O. 3°C/分鐘以下的升溫速度進行。該升溫速度優選O. 1-0. 15°C /分鐘。該升溫速度為O. 3°C /分鐘以下，則難以發生粉末的顆粒間的燒結，因此容易製造高聚合度的液晶聚酯，從該方面優選。這裡，為了提高液晶聚酯的聚合度，固相聚合中的加熱根據所得液晶性樹脂的芳族二醇或芳族二羧酸成分的單體種類而不同，在280°C以上的溫度、優選280°C _400°C的範圍內反應30分鐘以上為優選。尤其是從液晶性樹脂的熱穩定性方面考慮，優選在反應溫度280-350 V下反應30分鐘-30小時，進一步優選在反應溫度285 °C -340 V下反應30分鐘-20小時。本發明的液晶聚酯的流動開始溫度是指對於由上述製造方法得到的液晶聚酯(粉末或顆粒)，對使用擠出機通過熔融混煉得到的顆粒進行測定的值。從耐熱性的提高、特別是可耐受作為高密度封裝技術的回流焊處理的耐熱性方面考慮，該顆粒的流動開始溫度為280°C以上是必須的；特別是如果為290°C以上380°C以下，則耐熱性高，並且可抑制成型時聚合物的分解劣化，因此優選；進一步優選295°C以上350°C以下。這裡，流動開始溫度是使用安裝有內徑1mm、長度IOmm的模頭的毛細管型流變儀，在9. 8MPa (100kgf/cm2)的載荷下、以升溫速度4°C /分鐘將液晶聚酯由噴嘴擠出時，顯示熔融粘度為4800Pa · s (48000泊)的溫度(例如參照小出直之編「液晶聚合物-合成 成型·應用第 95-105 頁，'> 一二 A — (CMC)，1987 年 6 月 5 日發行)。這樣得到的具有上述規定結構單元組成的液晶聚酯的水蒸氣阻擋性優異，優選在製成厚度50 μ m的膜、且在溫度40°C和相對溼度90%下測定時，具有O. 005g/m2 · 24h以下的水蒸氣透過率。接著，對於使用擠出機對由上述製造方法得到的液晶聚酯(粉末或顆粒)進行熔融混煉的具體方法進行說明。例如，使用單軸或多軸擠出機，優選雙軸擠出機、班伯裡混煉機、輥式混煉機等，在從比按照上述液晶聚酯的製造方法得到的樹脂單一成分(粉末或顆粒)的流動開始溫度低10°C的溫度，至比流動開始溫度高100°c的溫度的範圍內進行熔融混煉，得到顆粒。從防止液晶聚酯的熱劣化方面考慮，進行上述熔融混煉的溫度優選從比流動開始溫度低10°c的溫度至比流動開始溫度高70°c的溫度的範圍，進一步優選從比流動開始溫度低10°C的溫度至比流動開始溫度高50°c的溫度的範圍。另外，通過在本發明中使用的液晶聚酯中含有填充劑等，可以製成液晶聚酯樹脂組合物。這裡，填充劑例如可舉出磨碎玻璃纖維、切碎玻璃纖維等玻璃纖維、玻璃珠、中空玻璃球、玻璃粉末、雲母、滑石、粘土、二氧化矽、氧化鋁、鈦酸鉀、矽灰石、碳酸鈣(重質、輕質、膠質等)、碳酸鎂、鹼式碳酸鎂、硫酸鈉、硫酸鈣、硫酸鋇、亞硫酸鈣、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鈣、矽酸鈣、矽砂、矽石、石英、氧化鈦、氧化鋅、氧化鐵石墨、鑰、石棉、氧化矽氧化鋁 纖維、氧化鋁纖維、石膏纖維、碳纖維、炭黑、白炭黑、硅藻土、膨潤土、絹雲母、火山灰('> 7^ )、石墨等無機填充劑；鈦酸鉀晶須、氧化鋁晶須、硼酸鋁晶須、碳化矽晶須、氮化矽晶須等金屬或非金屬系晶須類；它們的2種以上的混合物等。其中優選玻璃纖維、玻璃粉末、雲母、滑石、碳纖維等。
填充劑還可以用表面處理劑進行表面處理。該表面處理劑可舉出矽烷系偶聯劑、鈦酸酯系偶聯劑、硼烷系偶聯劑等反應性偶聯劑；高級脂肪酸、高級脂肪酸酯、高級脂肪酸金屬鹽、碳氟化合物系表面活性劑等潤滑劑等。這些填充劑的使用量,相對於100質量份芳族液晶聚酯,通常為O. 1-400質量份的範圍，優選10-400質量份,更優選10-250質量份的範圍。另外，除上述填充劑之外，液晶聚酯樹脂組合物還可以含有液晶聚酯以外的熱塑性樹脂或添加劑等。這裡，熱塑性樹脂例如可舉出聚碳酸酯樹脂、聚醯胺樹脂、聚碸樹脂、聚苯硫醚樹月旨、聚苯醚樹脂、聚醚酮樹脂、聚醚醯亞胺樹脂等。另外，添加劑例如可舉出氟樹脂、金屬皂類等的脫模改良劑，成核劑、抗氧化劑、穩定劑、增塑劑、增滑劑、抗著色劑、著色劑、紫外線吸收劑、抗靜電劑、潤滑劑和阻燃劑等。液晶聚酯樹脂組合物例如可通過將上述得到的液晶聚酯與上述填充劑、根據需要使用的熱塑性樹脂或添加劑等混合來製造。此時的混合可使用研缽、亨舍爾混合機、球磨機、螺條拌合器等，也可使用單軸擠出機、雙軸擠出機、班伯裡混煉機、輥、布拉本德混合機(寸』O —、、捏合機等熔融混煉機，優選在上述熔融混煉條件下實施。本發明中使用的液晶聚酯中，將按照上述方法得到的液晶聚酯(粉末或顆粒)熔融混煉，得到顆粒，優選在比該顆粒的流動開始溫度高的溫度下測定的熔體張力的最大值顯示為O. 0098N以上(優選O. 015N以上，進一步優選O. 020N以上)。進一步，通過使用在比流動開始溫度高25°C的溫度下測定的熔體張力的最大值為O. 0098N以上的液晶聚酯，可以穩定地膜化。該熔體張力是指按照上述製造方法得到液晶聚酯(粉末或顆粒)，將其熔融混煉得到顆粒，在熔融粘度測定試驗機(流動特性試驗機)上填充該顆粒，料筒直徑1mm，活塞的擠出速度5_/分鐘，一邊通過變速卷取機自動提高速度一邊將試樣拉成絲狀，在其斷裂時的張力(單位N)。
本發明的電磁線圈用絕緣膜10例如可通過下述方法製造。本發明中使用的電磁線圈用絕緣膜10中，可以使用如下獲得的膜或片材將所述液晶聚酯，例如，通過由T模頭將熔融樹脂擠出並卷取的T模頭法，或者由設置了環狀模頭的擠出機將熔融樹脂擠出成圓筒狀、冷卻並卷取的吹脹成膜法得到的膜或片材；或者通過熱壓法或溶劑流延法得到的膜或片材；或者通過注射成型法或擠出法得到片材，再將其進一步進行單軸拉伸或雙軸拉伸得到的膜或片材。在注射成型、擠出成型等情況下，也可不經預先的混煉工序，將成分的粉末或顆粒在成型時幹混、熔融成型，得到膜或片材。在T模頭法中，優選使用通過T模頭擠出的熔融樹脂沿卷取機方向(長度方向)邊拉伸邊卷取得到的單軸拉伸膜或雙軸拉伸膜。單軸拉伸膜成膜時的擠出機的設定條件可根據液晶聚酯的結構單元組成適當設定，料筒設定溫度優選200-360°C的範圍，進一步優選230-350°C的範圍。在上述範圍外，則有發生液晶聚酯的熱解，或者成膜變得困難的情況，因此不優選。
T模頭的狹縫間隔優選O. 2-2mm,進一步優選O. 2-1. 2mm。單軸拉伸膜的牽伸比優選I. 1-40的範圍，進一步優選10-40，特別優選15-35。該牽伸比是指將T模頭狹縫的截面積除以與長度方向垂直的面的膜的截面積所得的值。牽伸比低於1.1，則膜強度不足，牽伸比超過45，則可能膜表面平滑性不足。該牽伸比可通過控制擠出機的設定條件、卷取速度等來設定。雙軸拉伸膜可通過以下方法獲得同時拉伸的方法，在與單軸拉伸膜的成膜同樣的擠出機設定條件下進行液晶聚酯的熔融擠出，將從T模頭擠出的熔融體片材沿長度方向和與長度方向垂直的方向(寬度方向)同時拉伸；或者逐次拉伸的方法，首先將由T模頭擠出的熔融體片材沿長度方向拉伸，然後在同一工序內、在100-300°c的高溫下，將該拉伸片材用擴幅機沿寬度方向拉伸；等。上述擠出機的設定條件是料筒設定溫度優選200-360°C 的範圍，進一步優選230-350°C的範圍，T模頭的狹縫間隔優選O. 2-1. 2mm的範圍。獲得雙軸拉伸膜時，優選其拉伸比在長度方向為I. 2-40倍，在寬度方向為I. 2-20倍的範圍。拉伸比在上述範圍外，則膜強度不足，或者可能難以獲得均勻厚度的膜。也優選使用將由圓筒形的模頭擠出的熔融體片材通過吹脹法成膜得到的吹脹膜等。即，將液晶聚酯供給具備環狀狹縫模頭的熔融混煉擠出機，在料筒設定溫度200-360°C、優選230-350°C下進行熔融混煉，以筒狀膜的形式由擠出機的環狀狹縫向上方或下方擠出熔融樹脂。環狀狹縫間隔通常為O. 1-5_，優選O. 2-2_，進一步優選O. 6-1. 5mmο環狀狹縫的直徑通常為20-1000mm，優選25_600mm。對熔融擠出的熔融樹脂膜沿長度方向(MD)施加牽引，同時由該筒狀膜的內側吹入空氣或惰性氣體例如氮氣等，由此可以使膜沿著與長度方向垂直的寬度方向(TD)膨脹拉伸。吹脹成型(成膜)中，優選的吹脹比(寬度方向的拉伸比吹脹氣泡的直徑/環狀狹縫的直徑)為I. 5-10,更優選2-5,優選的噴絲頭拉伸比(draw down ratio, MD拉伸倍率泡拉伸速度/樹脂噴出速度)為I. 5-50，進一步優選5-30。另外，泡的形狀優選選擇所謂的B型(酒杯型)。吹脹成膜時的設定條件在上述範圍外，則可能難以獲得厚度均勻、沒有皺褶的高強度的電磁線圈用絕緣膜10，因此不優選。膨脹的膜通常將其圓周空冷或水冷，然後使其通過壓料輥而取出。吹脹成膜時，可以根據電磁線圈用絕緣膜10來選擇使筒狀的熔融體膜以均勻的厚度膨脹為表面平滑的狀態的條件。本發明中使用的電磁線圈用絕緣膜10的厚度沒有特別限定，優選3-1000μπι，更優選10-200 μ m，進一步優選12-150 μ m。通過使厚度在上述範圍內，可以使電磁線圈用絕緣膜的耐熱性、電絕緣性優異，質量輕因而可實現薄壁化，機械強度良好，具有柔軟性，並且成本低。這樣得到的電磁線圈用絕緣膜10通過由具有上述規定的結構單元組成的液晶聚酯構成，水蒸氣阻擋性優異。所得電磁線圈用絕緣膜在溫度40°C和相對溼度90%下測定時，水蒸氣透過率通常為O. lg/m2 · 24h以下,優選O. 05g/m2 · 24h以下,更優選O. 01g/m2 · 24h以下，進一步優選O. 005g/m2 · 24h以下。本發明中，可以預先對電磁線圈用絕緣膜10的表面實施表面處理。這類表面處理方法例如可舉出電暈放電處理、等離子體處理、火焰處理、濺射處理、溶劑處理、紫外線處理、研磨處理、紅外線處理、臭氧處理等。電磁線圈用絕緣膜10可以是無色，也可以含有顏料或染料等的著色成分。使其含有著色成分的方法例如有在膜制膜時預先混煉進著色成分的方法；或者在基材上印刷著色成分的方法等。另外，也可以將著色膜與無色膜貼合使用。至此，完成了本發明的電磁線圈用絕緣膜10的製造操作。尚需說明，在不損害作為電磁線圈用絕緣膜10所要求的特性的範圍內，可以根據需要對該電磁線圈用絕緣膜10實施表面處理。表面處理的方法例如可舉出電暈放電處理、火焰處理、濺射處理、溶劑處理、UV處理、等離子體處理等。另外，從耐熱性提高的角度考慮，本發明的電磁線圈用絕緣膜10優選由流動開始溫度280°C以上的液晶聚酯構成。由這類液晶聚酯構成的電磁線圈用絕緣膜10不會由於馬達I的動作等所伴隨的發熱(最高到達溫度100°C左右)而發生軟化或斷裂。 並且，本發明的電磁線圈用絕緣膜10由特定結構的液晶聚酯構成，因此水蒸氣阻擋性優異。如上所述，本發明的電磁線圈用絕緣膜10不僅電絕緣性、成型加工性和耐熱性優異，水蒸氣阻擋性也優異，因此，若使用該電磁線圈用絕緣膜10組裝馬達1，可以提高馬達I的實用耐久性。[發明的實施方案2]
圖2和圖3顯示本發明的實施方案2(將本發明電磁線圈用絕緣膜應用於變壓器的實施方案)。
如圖2和圖3所示，變壓器11具有長方體箱狀的罩箱12，罩箱12的上面開口。2個(一次和二次)線圈13以其層間和上下兩側分別用電磁線圈用絕緣膜15絕緣並層疊的形式容納在罩箱12內。另外,一對磁芯16以上下兩側夾持罩箱12的形式裝配在罩箱12上，其在線圈13的周圍形成磁路。各電磁線圈用絕緣膜15分別與上述實施方案I的馬達用電磁線圈用絕緣膜10同樣，由特定結構的液晶聚酯構成，該特定結構的液晶聚酯優選流動開始溫度為280°C以上。尚需說明，電磁線圈用絕緣膜15的厚度可根據變壓器11的輸出或線圈13的配置狀況等適當選擇。但是，上述電磁線圈用絕緣膜15的厚度過薄，則電磁線圈用絕緣膜15的原本的功能一絕緣性可能受損，相反，過厚則成型加工性消失。因此，優選電磁線圈用絕緣膜15的厚度在可確保絕緣性和成型加工性兩者的範圍內(1-1000 μ m)。另外，作為該電磁線圈用絕緣膜15的原料的特定結構的液晶聚酯、以及使用該特定結構的液晶聚酯的電磁線圈用絕緣膜15的製造方法，與上述實施方案I同樣。因此，這些電磁線圈用絕緣膜15可發揮與上述實施方案I的馬達用電磁線圈用絕緣膜10相同的作用效果。即，本發明的電磁線圈用絕緣膜15不僅電絕緣性、成型加工性和耐熱性優異，水蒸氣阻擋性也優異，同時具有優異的成型加工性，因此彎曲時的自由度高。因此，若使用該電磁線圈用絕緣膜15組裝變壓器11，則可以提高變壓器11的實用耐久性。
實施例以下對本發明的實施例進行說明。尚需說明，本發明並不限於實施例。

在具備攪拌裝置、扭矩儀、氮氣導入管、溫度計和回流冷凝器的反應器中添加1034. 99g (5. 5摩爾)2~羥基-6-萘甲酸、272. 52g (2. 475摩爾，過量添加O. 225摩爾)氫醌、3783. 33g(l. 75 摩爾)2，6-萘二甲酸、83. 07g(0. 5 摩爾)對苯二甲酸、1226. 87g(12 摩爾)乙酸酐和O. 17g作為催化劑的I-甲基咪唑，在室溫下攪拌15分鐘，然後邊攪拌便升溫。在內部溫度達到145°C時，保持該溫度(145°C )攪拌I小時。接著，將餾出的副產物乙酸、未反應的乙酸酐餾去，同時用3小時30分鐘由145°C升溫至310°C。在該溫度(310°C)下保溫3小時，得到液晶聚酯。將這樣得到的液晶聚酯冷卻至室溫，用粉碎機粉碎，得到粒徑約O. I-Imm的粉末狀液晶聚酯(預聚物)。將其作為合成例I。在該合成例I的液晶聚酯中，實質的共聚摩爾分數以上述式(I)所示的結構單元上述式(2)所示的結構單元上述式(3)所示的結構單元表示,為55%摩爾22. 5%摩爾22.5%摩爾。另外，該合成例I的液晶聚酯中，相對於這些結構單元的合計含量，含有2，6-萘二基的結構單元的共聚摩爾分數為72. 5%摩爾。
將與合成例I同樣得到的粉末用I小時由25°c升溫至250°C，然後用5小時由該溫度(2500C )升溫至293°C，接著，在該溫度(293°C)下保溫5小時，進行固相聚合。然後將固相聚合後的粉末冷卻，得到粉末狀的液晶聚酯。將其作為合成例2。在該合成例2的液晶聚酯中，實質的共聚摩爾分數以上述式(I)所示的結構單元上述式(2)所示的結構單元上述式(3)所示的結構單元表示,為55%摩爾22. 5%摩爾22.5%摩爾。另外，該合成例2的液晶聚酯中，相對於這些結構單元的合計含量，含有2，6-萘二基的結構單元的共聚摩爾分數為72. 5%摩爾。
將與合成例I同樣得到的粉末用I小時由25°c升溫至250°C，然後用10小時由該溫度(250°C )升溫至310°C，接著，在該溫度(310°C)下保溫5小時，進行固相聚合。然後將固相聚合後的粉末冷卻，得到粉末狀的液晶聚酯。將其作為合成例3。 在該合成例3的液晶聚酯中，實質的共聚摩爾分數以上述式(I)所示的結構單元上述式(2)所示的結構單元上述式(3)所示的結構單元表示,為55%摩爾22. 5%摩爾22.5%摩爾。另外，該合成例3的液晶聚酯中，相對於這些結構單元的合計含量，含有2，6-萘二基的結構單元的共聚摩爾分數為72. 5%摩爾。
在與合成例I同樣的反應器中，使用991g(6.6摩爾)對羥基苯甲酸、409g(2. 2摩爾)4，4』_ 二羥基聯苯、91g(0. 55摩爾)間苯二甲酸、274g(1.65摩爾)對苯二甲酸、1235g(12. I摩爾)乙酸酐，攪拌。接著，添加O. 17g 1_甲基咪唑，將反應器內用氮氣充分置換，然後在氮氣氣流下用15分鐘升溫至150°C，保持溫度回流I小時。然後添加1.7g I-甲基咪唑，然後在將餾出的副產物乙酸、未反應的乙酸酐餾去的同時用2小時50分鐘升溫至320°C，將確認了扭矩升高的時刻視為反應終止，取出內容物。將這樣得到的液晶聚酯冷卻至室溫，用粉碎機粉碎，得到粒徑約O. I-Imm的液晶聚酯的粉末(預聚物)。將這樣得到的粉末用I小時由25°C升溫至250°C，然後用5小時由該溫度(250°C )升溫至285°C，接著在該溫度(285°C)下保溫3小時，進行固相聚合。然後將固相聚合後的粉末冷卻，得到粉末狀的液晶聚酯。將其作為合成例4。在該合成例4的液晶聚酯中，實質的共聚摩爾分數以上述式(I)所示的結構單元上述式(2)所示的結構單元上述式(3)所示的結構單元表示,為60%摩爾20%摩爾20%摩爾。
對於合成例1-4分別測定粉末狀的液晶聚酯的流動開始溫度。即，使用流動試驗儀 ((株)島津製作所製造的「CFT-500型」)，將約2g試樣填充於安裝了內徑1mm、長度IOmm的模頭的毛細管型流變儀中。在9. 8MPa(100kgf/cm2)的載荷下、以升溫速度4°C /分鐘將液晶聚酯由噴嘴擠出時，顯示熔融粘度為4800Pa ·8(48000泊)的溫度作為流動開始溫度。將這些結果匯總於表I中表示。另外，對於合成例1-4，分別將粉末狀的液晶聚酯制粒，製成顆粒狀，測定該顆粒狀液晶聚酯的流動開始溫度。即，使用各500g合成例1-4的液晶聚酯粉末，通過雙軸擠出機((株)池貝製造的「PCM-30」 )，以各液晶聚酯粉末的流動開始溫度至流動開始溫度+10°C高的的溫度制粒，得到顆粒。對於這樣得到的相應於合成例1-4的顆粒，測定其流動開始溫度。將這些結果匯總於表I中表示。〈熔體張力的測定〉
為了穩定地在工業上製作電磁線圈用絕緣膜，需要一定程度的熔體張力，因此，對於合成例1-4分別測定顆粒狀的液晶聚酯的熔體張力。此時，對各顆粒以比顆粒的流動開始溫度高的溫度實施熔體張力測定，求出熔體張力的最大值。另外,也對試樣無法拉成絲狀、無法實施熔體張力測定的溫度進行研究。即，使用熔融粘度測定試驗機((株)東洋精機製作所製造的々Y 口^ 7 IB型)，加入約IOg試樣，料筒直徑1_，活塞的擠出速度為5_/分鐘，一邊通過變速卷取機自動提高速度一邊將試樣拉成絲狀，以試樣斷裂時的張力作為熔體張力(單位N)。將這些結果匯總於表I中表不。[表 I]
權利要求
1.電磁線圈用絕緣膜，該電磁線圈用絕緣膜由液晶聚酯構成，其中，上述液晶聚酯具有以下式(I)所示的結構單元、式(2)所示的結構單元和式(3)所示的結構單元，相對於全體結構單元的合計含量，含有2，6-萘二基的結構單元的含量為40%摩爾以上(1)-O-Ar1-CO-(2)-CO-Ar2-CO-以及(3)-O-Ar3-O-式中，Ar1表示2，6-萘二基、1,4-亞苯基或4，4』-亞聯苯基；Ar2和Ar3各自獨立地表示2，6-萘二基、I, 4-亞苯基、I, 3-亞苯基或4，4』 -亞聯苯基；Ar\Ar2或Ar3所表示的基團上的氫原子可各自獨立地被滷素原子、碳原子數1-10的烷基或碳原子數6-20的芳基置換。
2.權利要求I的電磁線圈用絕緣膜，其中，上述液晶聚酯具有280°C以上的流動開始溫度。
3.權利要求I或2的電磁線圈用絕緣膜，其中，在溫度40°C和相對溼度90%測定時，上述液晶聚酯具有O. lg/m2 · 24h以下的水蒸氣透過率。
4.電磁線圈用絕緣膜，該電磁線圈用絕緣膜由液晶聚酯構成，其中，在溫度40°C和相對溼度90%測定時，上述液晶聚酯具有O. 005g/m2 · 24h以下的水蒸氣透過率。
5.電磁線圈用絕緣膜，該電磁線圈用絕緣膜由液晶聚酯構成，其中，在使膜厚度為.50 μ m、且在溫度40°C和相對溼度90%測定時，上述液晶聚酯具有O. 005g/m2 *24h以下的水蒸氣透過率。
6.馬達，該馬達使用權利要求1-5中的任一項的電磁線圈用絕緣膜。
7.變壓器，該變壓器使用權利要求1-5中的任一項的電磁線圈用絕緣膜。
全文摘要
本發明涉及含有液晶聚酯的電磁線圈用絕緣膜，其特徵在於該液晶聚酯具有以下式(1)、式(2)和式(3)所示的結構單元，相對於全體結構單元的合計含量，含有2,6-萘二基的結構單元的含量為40%摩爾以上。(1)-O-Ar1-CO-(2)-CO-Ar2-CO-以及(3)-O-Ar3-O-(式中，Ar1表示2,6-萘二基、1,4-亞苯基或4,4'-亞聯苯基；Ar2和Ar3各自獨立地表示2,6-萘二基、1,4-亞苯基、1,3-亞苯基或4,4'-亞聯苯基；Ar1、Ar2或Ar3所表示的基團上的氫原子可各自獨立地被滷素原子、碳原子數1-10的烷基或碳原子數6-20的芳基置換)。
文檔編號H02K3/30GK102639598SQ20108005568
公開日2012年8月15日 申請日期2010年12月6日 優先權日2009年12月10日
發明者岡本敏, 細田朋也 申請人:住友化學株式會社