CN1209633A - 绝缘线 - Google Patents

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Abstract

公开了一种具有挤压贴胶绝缘层的绝缘线,该绝缘层直接或通过某个其它层设置在导体的外表面上,或设置在由聚在一起的导体芯或绝缘芯组成的多芯导线的周边表面上,其中挤压贴胶绝缘层由包括100重量份含有聚醚砜树脂和聚醚酰亚胺树脂的树脂(A)和10～100重量份树脂(B)的树脂混合物构成,该树脂(B)含有至少一种选自聚碳酸酯树脂、多芳基化物树脂、聚酯树脂和聚酰胺树脂的树脂。该形成的绝缘线直接可焊性极好,其耐热性比常规聚酯系列树脂的要好,耐热性易满足至少由IEC标准公布172规定的B类标准。

Description

绝缘线
本发明涉及挤压贴胶绝缘线，其中，即使它具有高的耐热性，在短时间内绝缘层可以被除去，使得当该绝缘线浸渍在焊接槽中时，它可以焊接以易于粘附在导体上，从而可焊性是极好的，且可以表现出来极好的效果，特别是当该绝缘线用在高频设备、线圈或电路的变压器时。
作为高频设备的绕组或接线材料，采用所谓的绞合线(6)，如图2所示，由预定数目的扭曲的单独绝缘的多股绞合线构成，该多股绞合线是通过在每个导体(7)上提供漆包膜(8)而形成的。该绞合线主要用在高频设备外的低压部分中。但是，当绞合线被缠绕成线圈状时，导体的横截面容易变形，使得绕组很难对齐。因此，在这样的线圈中，线圈横截面的变形会不利地影响高频设备的性能。另一方面，当绞合线用在其中应用高频脉冲的部件中时，高电压被用到线圈的两端或各层之间。在这种类型中，需要安全可靠性措施，如在各层之间附加插入绝缘纸，因为在常规的绞合线中，其绝缘性是由绝缘的多股绞合线本身的绝缘性所决定的。
为解决这些问题，本发明的发明人提出一种高频设备用的改进的绝缘线，如图1所示。参照图1，绝缘线1由放在一起的多股漆包绝缘线2(通过在每个导体4的外侧周边表面提供漆包膜而形成)和胶合线2的其它周边上的覆盖层3组成，该覆盖层由用含有羧基的乙烯系列共聚物改性的热塑性聚酯系列树脂挤压贴胶而形成(JP-A-4-l0305(“JP-A”指未审查的公开的日本专利申请))。该绝缘线克服了常规绝缘线的缺陷，它具有下列优点：只有把线的终端浸入焊接槽中时，才有可能焊接。该绝缘线已经在实践中应用。
但是，近年来，由于高频设备制作成体积小、性能高，所以在一些应用中，导线的耐热性变得不令人满意，并且这类应用急剧增加。因此，对耐热性的改进已成为十分重要的主题。
因此，为了得到这样的绝缘线，大多数是通过采用另外高耐热性材料而获得改进。
但是，由具高耐热性材料的绝缘层的绝缘线伴随的问题是：当除去绝缘层以连接终端时绝缘层的除去(剥离)将十分困难。这降低了绝缘线端部的可焊性，并成为影响将要开发的绝缘线的高可靠性的一个主要因素。换句话说，当用化学或机械方法除去绝缘层时，如果将高耐热性材料用作绝缘层材料，除去条件变得很剧烈，引起化学品残留或增加由于机械除去而产生的瑕疵，从而不利地影响终端的连接。另一方面，如果在试验时，避免这个问题，只增加终端连接的可靠性，绝缘线的耐热性的改进将显著受到阻碍。
并且，当降低绝缘线的直径时，除去绝缘层的常规操作方法的难度增加，并导致绝缘线的可靠性失去。
本发明的一个目的是解决上述问题，并提供一种挤压贴胶的绝缘线，该绝缘线的绝缘层是通过挤压贴胶法形成的，其直接可焊性是极好的，其中耐热性至少比常规的聚酯系列树脂的要好，并且其中某些配制比例产生了至少容易满足耐热性类别B(Heat Resistance Class B)标准的耐热性，上述标准是由IEC(国际电气技术委员会)标准公告172规定的。
本发明的其它和进一步的目的、特征和好处从下面结合附图的描述中将十分全面地体现出来。
图1是示出当绝缘线的芯是多芯多股绞合线时，本发明绝缘线的一个实施方案的横截面图，同时示出改进型的绞合线。
图2是示出常规类型绞合线的横截面图。
为了实现上述目的，已广泛研究了各种单一的耐热性树脂及其混合物。结果是，已令人惊奇地发现某种特定的树脂组合物可以很薄地挤压，并且也表现出好的可焊性，导致完成本发明。在该树脂组合物中，其主要组份为含有耐热树脂的树脂组合物，其中包括作为基本成分的聚醚砜树脂，它的耐热性高，它迄今被认为是造成可焊性，实质上的缺陷以及包括另一种耐热性树脂，如聚醚酰亚胺树脂等，在某些情况下可以混合在一起，并且在树脂混合物中含有至少一种聚碳酸酯树脂、多芳基化物树脂、聚酯树脂和聚酰胺树脂。
即，本发明提供一种具有挤压贴胶绝缘层的挤压贴胶的绝缘线，该绝缘层直接设置在导体的外表面或通过某个其它层(存在于导体与绝缘层之间)，或设置在聚集在一起的由多个导体芯或绝缘芯组成的多芯线的周边表面上，其中所述的挤压贴胶绝缘层由一种树脂组合物构成，该组合物的主要成分是树脂混合物，它包括100重量份的含有作为基本组分的聚醚砜树脂的耐热性树脂(A)、以及任选的一种聚醚酰亚胺树脂和10～100重量份的树脂(B)，该树脂(B)含有至少一个选自下列的树脂：聚碳酸酯树脂、多芳基化物树脂、聚酯树脂和聚酰胺树脂。
在上述树脂中，可以选择和使用通过已知方法制备和通常使用的那些聚醚砜树脂。作为一个例子，聚醚砜树脂可以通过二氯代二苯砜、双酚S、和高沸点溶剂中的碳酸钾反应而制备。作为市售的树脂，可以提到例如，Victrex PES(商标名，由Sumitomo化学有限公司生产)和Radel A. Radel R.UDEL(商标名，由Amoco生产)。
类似地，可以使用由已知方法生产的聚醚酰亚胺树脂。例如，可以通过在作为溶剂的邻二氯苯中的2,2’-双[3-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酸酐与4,4′-二氨基二苯基甲烷的溶液缩聚作用而合成。作为市售的树脂，可以提到，如ULTEM(商标名，由GE塑料有限公司生产)。
上述的聚碳酸酯树脂、多芳基化物树脂、聚酯树脂和聚酰胺树脂是用于本发明的树脂混合物的另一树脂组分(B)，它可以从通常使用的那些树脂中选择并加以应用。作为聚碳酸酯树脂，可以应用通过已知方法(例如，使用二元醇、光气等作为原材料)制备的那些树脂。作为市售的树脂，可提到Lexan(商品名，由GE塑料有限公司生产)、Panlite(商品名，由Teijin化学有限公司生产)和Upiron(商品名，由Mitsubishi气体化学有限公司生产)。
另外，多芳基化合物树脂一般通过界面聚合法制备，其中，例如，溶于碱的水溶液中的双酚A以及溶于有机溶剂(如卤代烃)的对苯二酰氯/间苯二酰氯混合物在常温下反应以合成该树脂。作为市售的树脂，可提到，例如u-polymer(商品，由Uritika有限公司生产)。
另外，作为聚酯树脂，可以使用那些采用二元醇、二价芳族羧酸等作为原材料用已知方法制备的那些树脂。作为市售的树脂，可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)系列树脂，如Sunpet(商品名，由Asahi化学工业有限公司生产)、Byropet(商品名，由Toyobo有限公司生产)、Bellpet(商品名，由Kanebo有限公司生产)和Teijin PET(商品名，由Teijin有限公司生产)；聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)系列树脂，如Teijin PEN(商品名，由Teijin有限公司生产)；和聚对苯二甲酸环己二亚甲基酯(PCT)系列树脂，如EKTAR(商品名，由Toray工业公司生产)。
另外，作为聚酰胺树脂，可以使用那些采用二胺、二羧酸等作为原材料用已知方法制备的那些树脂。作为市售的树脂，可以提到例如，nylon 6,6,如Amilan(商品名，由Toray工业公司生产)、Zytel(由EI.du Pont De Nemours＆Co.,inl.生产)、和Maranyl(商品名，由Unitika有限公司生产)；Nylon 4,6，如Unitika Nylon 46(商品名，由Unitika有限公司生产)；以及nylon 6,T，如ARLEN(商品名，由Mitsui石化工业有限公司生产)。
对于用于本发明的作为耐热树脂的树脂(A)，聚醚砜树脂是一个基本树脂组分。这是由于其可焊性和耐热性与聚醚酰亚胺相比是极好的(由于类似的聚苯硫化物树脂不表现出任何可焊性，所以不能使用它们)。
另外，在本发明中，作为树脂(B)，如聚碳酸酯树脂，多芳基化物树脂、聚酯树脂和聚酰胺树脂，它与具有耐热性的树脂(A)相混合，当该树脂与耐热性树脂(A)相混合(捏合)或当该绝缘线焊接时，部分该树脂(B)预计将分解来生成表现出助熔作用的组分(如羧酸、胺、醇和醛类)。
在本发明中，将与100重量份耐热性树脂(A)相混合的树脂(B)的量限制在10重量份或更多。这是由于当与耐热性树脂(A)相混合的树脂(B)的量太少时，耐热性增加但是不能得到可焊性。另一方面，当将与树脂(A)相混合的树脂(B)的量太多时，可以获得好的可焊性但耐热性降低。这两种性质良好平衡的优选范围是将要混合的树脂(B)的量是100重量份树脂(A)有10～70重量份树脂(B)。
在本发明中，特别可注意到的是耐热性的聚醚酰亚胺树脂和聚醚砜树脂根本不表现出任何可焊性，且聚碳酸酯树脂和多芳基化物树脂的可焊性也不在实用水平上，只有当树脂(A)和(B)相混合时，可焊性才能提高到可实用的水平。尽管聚酯树脂和聚酰胺树脂表现出良好的可焊性，当其分别单独使用时，令人惊奇的是即使在以较低的比率将它们混合时，仍可表现出实用的可焊性。
用于本发明中的上述树脂混合物可以采用常用的混合器(如双螺杆挤出机、捏和机和共捏合机)通过熔化和混合而制备。现已发现将要混合的树脂的混合温度对直接可焊性有影响，混合器的混合温度设置得越高，所得的直接可焊性越好。优选混合温度设定在320℃或更高，特别优选是360℃或更高。
上述树脂混合物中可以加入添加剂、无机填料、加工助剂和着色剂，每种物质都是通常使用的，以不损害其直接可焊性和耐热性的量相混合以形成用于挤压贴胶的树脂组合物。
在本发明的绝缘线中，对将要形成的挤压贴胶绝缘层的厚度没有具体限制，但通常厚度为20微米或更大，优选30～60微米。
作为用于本发明的导体，可以使用裸导体、一种具有涂敷在裸导体上的漆包膜或薄绝缘层的绝缘导体、一种由绞合的裸导体构成的多芯绞合线(一束导线)、或一种由绞合的绝缘线(每根绝缘线都涂敷有漆包膜或薄绝缘层)构成的多芯绞合线。可以根据应用的场合随意选择多芯绞合线的绞合的导体的数目或导线数。另一方面，当多芯线的线数目多时，例如，在19-或37-元的导线，多芯导线(单元导线)呈绞合线或非绞合线的形式。在非绞合线的形式中，例如，每一个可以是形成单元导线的裸导线或绝缘线的多个导体可以仅仅集合(聚集)在一起以便在大约平行的方向将它们汇总，或者它们的导线束可以用很大的节距绞合。在这类的每一种情况下，其横截面优选是环形或大致是环形。但是，作为薄绝缘层材料，需要使用本身的可焊性好的树脂，如酯酰亚胺改性的聚氨酯树脂、脲改进的聚氨酯树脂和聚酯酰亚胺树脂，以及具体可使用如WD-4305(商品名，由Hitachi化学有限公司生产)、TSF-200和TPU-7000(商品名，由Totoku Toryo公司生产)和Fs-304(商品名，由Dainichi Seika公司生产)。
本发明的挤压贴胶的绝缘线在终端工作期间的直接可焊性是极好的，并且它也具有满足由IEC标准172规定的Heat Resistance Class B或Class E的性质。
本发明将参照下列实施例进行更详细的描述，但本发明不限于这些实施例。实施例1～10和比较例1～5
表1所示的组分以所示的比例(重量份)相混合，因此制备出挤压贴胶层用的各自的树脂组合物。制备作为导体的直径为0.4毫米的退火铜导线裸线(固体导线)和绞合线，每个导体由七个绝缘的并绞合的芯组成，每一个通过用Insulating Vamish(绝缘清漆)TSF-200(由Totoku Toryo公司生产)涂敷直径为0.15毫米退火的铜导线，使得清漆层的涂敷厚度为8微米，并且导体的外侧周边表面涂敷有上述各个的挤压贴胶的树脂组合物，从而每个挤压贴胶层的涂敷厚度如表1所示，借此制备绝缘线。当该导线的芯是多芯绞合线时，每个如此制备的绝缘线的横截面如图1所示。在图1中，1是绝缘线，含有涂敷在由七个绝缘线芯组成的绞合线2的外侧表面上的上述各种树脂组合物挤压贴胶层3，每个退火的铜导线导体4上涂敷有上述绝缘清漆的绝缘层5。
就如此制备的15种挤压贴胶的绝缘线，其性质评估如下：
可焊性：一部分约40mm的挤压贴胶的绝缘线头在温度为450℃时浸入熔化的焊料中，测量将该焊料粘附在浸渍的30毫米长的部分上所需的时间(秒)。所需的时间越短，可焊性越好。每个所示的值是三个测量值的平均值。
耐热性：挤压贴胶的绝缘线和裸铜导线根据JIS C3003绞合，所得的绞合线在温度为220℃下加热7天，然后测量介电击穿电压。结果表明：该值越大，耐热性越高。当磨损后的介电击穿电压与磨损前介电击穿电压的比例，即磨损后介电击穿电压的残留率(％)是30％或更大时，认为挤压贴胶的绝缘线满足IEC标准的耐热性B类。另外，与上述相同的方式进行耐热性E类试验，除温度为200℃、期限为7天外，并且磨损后满意的残留率(％)为50％或更大。
上述结果示于表1。
表1
                                            实施例
                 1        2       3        4        5        6        7        8导体               绞合线   绞合线  绞合线   绞合线   绞合线   绞合线   绞合线   绞合线绞合线的          本发明的 本发明的 本发明的 本发明的 本发明的 本发明的 本发明的 本发明的
绝缘清漆          TSF-200  TSF-200  TSF-200  TSF-200  TSF-200  TSF-200  TSF-200  TSF-200树脂(A) PES *1      50      70       100      100     100      100      100      100
    PEI *2      50      30        -        -       -        -        -        -树脂(B) PAR *3      -       -        45        -       -        -        -        -
    PC  *4      45      45        -       45       -        -       20       70
    PCT *5      -       -         -        -       45       -        -        -
    Nylon 4,6 *6-       -         -        -       -        45       -        -
    PET     *7  -       -         -        -       -        -        -        -
    lonomer *8  -       -         -        -       -        -        -        -涂敷厚度(微米)              30       30        30       30      30       30       30       30线的外观            好       好        好       好      好       好       好       好可焊性         *9  3.0      2.5       2.5      2.0     2.5     2.5       3.0      1.5
    耐热性：
  B类           82       85        88       88      85      74        95       65
  E类           -        -         -        -       -        -        -        97注解：*1 PES：Victrex PES 41 00G(商品名，由Sumitomo化学有限公司生产)聚醚矾树脂。
  *2 PEI：ULTEM 1000(商品名，由GE塑料有限公司生产)聚醚亚酰胺树脂。
  *3 PAR：U polymer(U-100)(商品名，由Unitika有限公司生产)聚芳基化物树脂。
  *4 PC：Lexan Sp-1210(商品名，由GE塑料有限公司生产)聚碳酸酯树脂。
  *5 PCT：EKTAR-676(商品名，由Toray工业公司生产)聚对苯二甲酸环己二甲醇酯树脂。
  *6 Nylon 4,6：(商品名，由Unitika有限公司生产)聚酰胺树脂。
  *7 PET：TR-8550(商品名，由Teijin有限公司生产)聚对苯二甲酸乙二醇酯。
  *8 Ionomer：Hi-Milan 1855(商品名，由Mitsui聚合化学公司生产)乙烯/甲基丙烯酸共聚物树脂。
  *9“×”表示所需的可焊性不能表现出来。
表1(续)
                    实施例                    比较例
                 9         10     1        2       3        4        5导体              绞合线    固体线  绞合线   绞合线   绞合线   绞合线   绞合线绞合线的          本发明的    表    本发明的 本发明的 本发明的 本发明的 本发明的绝缘清漆          TSF-200           TSF-200   TSF-200  TSF-200  TSF-200  TSF-200树脂(A)PES *1      100       100      -        100       -       100       100
   PEI *2       -         -       -         -        100       -        -树脂(B)PAR *3       -         -       -         -        -         -
   PC  *4      90        45       -         -        -         5       200
   PCT *5       -         -       -         -        -         -        -
   Nylon 4,6 *6 -         -       -         -        -         -        -
   PET *7       -         -      100        -        -         -        -
   Ionomer *8   -         -      15         -        -         -        -
   涂敷厚度     30        100     30        30        30       30        30
   (微米)
   线的外观     好         好     好        好        好       好        好
   可焊性  *9  1.5        4.0    1.0 or    ×                  ×                ×                2.0
                                  less
         耐热性：
        B类     35         81     11        100       100       95      4
        E类     88         -      67        -         -         -       37注解：同上
实施例1和2是其中使用将100重量份的聚醚砜树脂和聚醚酰亚胺树脂的混合树脂和45重量份聚碳酸酯树脂相混合而制备的树脂组合物用作绞合线上的绝缘层的实施例。可以看出：每个性质都是极好的。PES的比率越高，可焊性越好。
在实施例3、4、5和6中，将100重量份聚醚砜树脂与45重量份各个树脂相混合的混合树脂用作每个绝缘层。可以看出，不管混合的树脂如何，每个性质都是极好的。特别是，与聚碳酸酯树脂相混合的混合物可焊性十分良好。
在实施例7、8、9中，改变绝缘层中聚醚砜树脂与聚碳酸酯树脂的混合比例。可以看出，当聚碳酸酯树脂增加时，可焊性改进较大。也可以看出：耐热性相反地降低，但仍令人满意。
在实施例10中，导体是固体裸导线。结果表明，尽管涂敷厚度厚一些，但是由于所用的树脂在本发明所定义的范围内，所以性质是极好的。
比较例1是常规型。可以看出：尽管可焊性好，但耐热性十分低。
在比较例2和3中，由于单个使用每种耐热性树脂，所以耐热性突出地好，但根本不表现出所要求的可焊性。并且，可以看出，在比较例4和5中，树脂的混合比例超出本发明的范围，因此根本不能表现出所需的可焊性，或即使可焊性好，但耐热性显著地低。
已根据本发明的实施方案描述了本发明，但我们的目的是本发明不应受上述任何详细描述所限制(除非特别指明)，而是在本发明的宗旨和范围内广泛地构思，如所附的权利要求书所述。

Claims (6)

1．一种具有挤压贴胶的绝缘层的绝缘线，该绝缘层直接或通过某些其它层设置在导体外表面上，或设置在多芯导线的周边表面上，该多芯导线由聚集在一起的导体芯或绝缘芯构成，其中所述的挤压贴胶绝缘层由将要挤压贴胶的树脂混合物构成，该树脂混合物包括100重量份树脂(A)以及10～100重量份树脂(B)，该树脂(A)含有作为基本组分的聚醚砜树脂和任选的一种聚醚亚酰胺树脂，该树脂(B)含有至少一种选自：聚碳酸酯树脂、多芳基化物树脂、聚酯树脂和聚酰胺树脂的树脂。
2．权利要求1所述的绝缘线，其中所述的挤压贴胶的绝缘层是通过将所述的含有100重量份树脂(A)和10～70重量份树脂(B)的树脂混合物挤压贴胶而形成的。
3．权利要求1所述的绝缘线，其中所述的挤压贴胶的绝缘层是通过将所述的含有100重量份聚醚砜树脂和10～70重量份的一种含有至少一种选自聚碳酸酯树脂、多芳基化物树脂、聚酯树脂和聚酰胺树脂的树脂的树脂混合物挤压贴胶而形成的。
4．权利要求1所述的绝缘线，其中所述的挤压贴胶的绝缘层是通过将所述的含有100重量份聚醚砜树脂和10～70重量份的聚碳酸酯树脂的树脂混合物挤压贴胶而形成。
5．权利要求1所述的绝缘线，其中上面设置有所述的挤压贴胶绝缘层的多芯导线是一种多芯绞合线，该多芯绞合线由绞合在一起的导体芯或绝缘芯构成。
6．权利要求1所述的绝缘线，其中上面设置有所述的挤压贴胶绝缘层的多芯导线是一种多芯非绞合的导线，该多芯非绞合的导线由汇合在一起的导体芯或绝缘芯构成。
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