JP2004055377A

JP2004055377A - Insulated wire and self-fusing insulated wire

Info

Publication number: JP2004055377A
Application number: JP2002212246A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Ishigaki; 石垣　敏宏; Masatake Uehara; 上原　正丈; Tomoyuki Shimada; 島田　智雪
Original assignee: Totoku Electric Co Ltd; Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Electronic Corp; Nippan Kenkyujo Co Ltd
Current assignee: Totoku Electric Co Ltd; Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Corp; Nippan Kenkyujo Co Ltd
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2022-07-22
Also published as: TW200404310A; KR20040030238A; JP4021720B2; CN1477650A; CN1312704C; TWI259476B

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent separation between a ceramic insulating film and a fused film of an insulated wire. <P>SOLUTION: A ceramic insulation film 12 is formed on the circumferential surface of the wire 11 with a composition for coating containing a compound of zirconium and a compound of silicon. A primer 13 is formed on the circumferential surface of the insulation film 12 with organic resin modified silicon. A fused film 14 is formed on the circumferential surface of the primer 13 with a polyamide resin, a polyimide resin or an epoxy resin. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、表面が絶縁被膜によって被覆された絶縁導線および自己融着性絶縁導線に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スピーカ用ボイスコイルやモータコイル等に使用される絶縁導線は、自己融着性を備えるために、図１に示されるように、導線１を被覆する絶縁被膜２の表面に融着被膜３が形成されている。
【０００３】
そして、この絶縁被膜２は、ポリエステル等の絶縁塗料によって形成されており、融着被膜３は、有機溶剤に溶解したアルコール可溶性ポリアミド系樹脂塗料によって形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、近年の電気機器の高性能化に伴って、例えばスピーカ用ボイスコイルやモータコイル等への負荷が大きくなって、これらのコイルを構成する絶縁導線に対して高い耐熱性が要求されるようになってきたが、従来の絶縁導線は、絶縁被膜２を形成するポリエステル等の絶縁塗料の耐熱温度が３５０℃程度であるために、この３５０℃以上の環境下においては絶縁導線の特性が低下してしまうといった問題が生じるようになってきた。
【０００５】
このため、絶縁被膜を耐熱性を備えた材料によって形成することが考えられたが、今度は、絶縁被膜と融着被膜とが剥離し易くなるといった新たな問題が発生してきた。
【０００６】
この発明は、上記のような従来の絶縁導線および自己融着性絶縁導線が有している問題点を解決するために為されたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明（請求項１に記載された発明）は、導線の外周面に絶縁被膜が形成され、この絶縁被膜の外周面にプライマが形成され、さらに、このプライマの外周面に融着被膜が形成されていることを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の最も好適と思われる実施形態について、図面を参照しながら説明を行う。
【０００９】
図２は、この発明による絶縁導線の実施形態の一例を各被膜を剥き出した状態で示す斜視図であり、図３はこの絶縁導線の横断面図である。
【００１０】
この例における絶縁導線１０は、銅またはアルミニウム等の導電性金属によって形成された導線１１の外周面が、セラミック絶縁被膜１２によって被覆されている。
【００１１】
導線１１の直径は、この例では０．０２〜０．６ｍｍである。
そして、この絶縁被膜１２の外周面が、プライマ１３によって被覆されており、さらに、このプライマ１３の外周面が融着被膜１４によって被覆されている。
【００１２】
セラミック絶縁被膜１２は、ジルコニウムの化合物およびシリコンの化合物を含む図４に示されるようなコーティング用組成物を導線１の外周面に塗布した後に熱硬化させたジルコニウムシリコンによって形成されている。
このセラミック絶縁被膜１２の厚さは、この例では、３〜１２μｍである。
【００１３】
図５は、このセラミック絶縁被膜１２の化学構造式を示している。
【００１４】
以下、セラミック絶縁被膜１２について説明を行う。
【００１５】
セラミック絶縁被膜１２には、以下の（ａ），（ｂ），（ｃ）の組成物からなるコーティング用組成物（但し、（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）＝１００重量部）が用いられる。
【００１６】
（ａ）　一般式（Ｒ^１ _２　Ｓｉ）ｎ（ＯＲ^２）_２（式中、Ｒ^１は炭素数１〜８の有機基、Ｒ_２は炭素数１〜５のアルキル基または炭素数１〜４のアシル基を示す）で表わされるオルガノポリシロキサンの群から選ばれた少なくとも１種を固形分換算で５〜５５重量部
（ｂ）一般式Ｚｒ（ＯＲ）_４（式中、Ｒは炭素数１〜５の炭化水素残基を示す）で表わされるジルコニウムテトラアルコキシド，ジルコニウムテトラアルコキシドの加水分解物およびこの加水分解物の部分縮合物の群から選ばれた少なくとも１種のジルコニウム化合物、または、このジルコニウム化合物と一般式Ｓｉ（ＯＲ）_４（式中、Ｒは炭素数１〜５の炭化水素残基を示す）で表わされるテトラアルコキシシラン，テトラアルコキシシランの加水分解物およびこの加水分解物の部分縮合物の群から選ばれた少なくとも１種のシラン化合物との混合物を固形分換算で０．５〜１５重量部
（ｃ）有機溶剤を３０〜９４．５重量部
このコーティング用組成物は、オルガノポリシロキサンに対して非常に速い反応性を有し、かつ、耐熱性および耐食性，耐久性に優れたジルコニウム化合物またはシラン・ジルコニウム化合物を配した組成物であり、柔軟性のある高耐熱性の絶縁膜を作るので、上記セラミック絶縁被覆１２に好適に用いることが出来る。
【００１７】
なお、上記成分（ａ），（ｂ），（ｃ）に、有機酸，無機酸，各種界面活性剤，カップリング剤，キレート剤，無機顔料などの添加剤を加えてもよい。
【００１８】
上記（ａ）成分におけるオルガノポリシロキサンは、高耐熱性で柔軟性のある絶縁被覆剤として使用される。
【００１９】
オルガノポリシロキサンは、ハロゲン化アルキルシランやアルコキシシランの加水分解物を脱水縮合したもので、純シリコーンワニスを使用する。
【００２０】
これは、シロキサン（−Ｓｉ−０−Ｓｉ−）結合を主鎖とし、メチル基、フェニル基を側鎖にもつシリコンポリマで、モノメチルまたはモノトリクロロシランに少量のジメチル，ジエチル，ジクロロシランを混合してつくった初期縮合物を溶剤に溶かしたもので、ポリシロキサン中に残っている水酸基同士の縮合をさらに進めて、三次元網目構造をつくるものである。
【００２１】
アルキル基がメチルのときに耐熱性が最も高く、撥水性に優れる。
このため、このコーティング用組成物におけるオルガノポリシロキサンは、主としてジメチルシリコーンレジンが使用される。
【００２２】
なお、上記（ａ）成分におけるオルガノポリシロキサン中の固形分は、通常４５〜６０重量％であり、好ましくは５０〜５５重量％である。
【００２３】
上記コーティング用組成物中における（ａ）成分の割合は、固形分換算で５〜５５重量部、好ましくは２５〜５０重量部である。
【００２４】
５重量部未満では、塗膜が薄すぎたり、相対的に（ｃ）成分が増えて塗着率が悪化し、また、５５重量部を越えると、粘度が上昇し過ぎて作業性が悪くなったり、塗膜が厚くなりすぎて割れたりするので、好ましくない。
【００２５】
上記（ｂ）成分におけるジルコニウムテトラアルコキシドは、微量の水の存在により加水分解し、加水分解物ジルコニウムテトラヒドロキシドとなり、また、この加水分解物が重縮合して部分縮合物を生じ、高分子量化して経時により薄膜をつくるので、上記（ａ）成分とともに高耐熱性被覆剤として、上記（ａ）成分の硬化および高密度化，高耐熱化を促進する働きをする。
【００２６】
上記（ｂ）成分におけるジルコニウムテトラアルコキシドは、加水分解および重縮合反応が非常に速く、従って、（ａ）成分との併用によって、低温加熱で短時間に硬化する。
【００２７】
ジルコニウムテトラアルコキシド中のＲは、例えば炭素数１〜５のアルキル基であり、メチル基，エチル基，ｎ−ブチル基，ｓｅｃ−ブチル基，ｎ−プロピル基などである。
【００２８】
具体的には、ジルコニウムテトラメトキシド，ジルコニウムテトラエトキシド，ジルコニウムテトラ−ｎ−ブトキシド，ジルコニウムテトラ−ｓｅｃ−ブトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシドなどが挙げられ、これらの１種または２種以上を併用することができる。
【００２９】
上記（ｂ）成分としては、特にジルコニウムテトラ−ｎ−ブトキシドが好ましい。
【００３０】
なお、上記（ｂ）成分のジルコニウムテトラアルコキシドは、ジルコニウムテトラアルコキシドの他に、その加水分解物およびこの加水分解物の部分重縮合物を包含するものである。
【００３１】
この加水分解物およぴ部分重縮合物は、混合物中でジルコニウムテトラアルコキシドから生成したものでもよく、また、混合物調整の際に予め配合したものでもよい。
【００３２】
上記（ｂ）成分におけるテトラアルコキシシランも、上記ジルコニウムテトラアルコキシドと同様に、水の存在により徐々に加水分解し、加水分解物テトラシラノールとなり、また、この加水分解物が重縮合して部分重縮合物を生じ、さらに高分子量化して薄膜をつくるので、高耐熱性被覆剤として、（ａ）成分の硬化および高密度化，高耐熱化を促進する働きをする。
【００３３】
テトラアルコキシシランは、ジルコニウムテトラアルコキシドに比較すると、加水分解および重縮合反応が非常に緩やかである。
【００３４】
そこで、両者を混合することにより、加水分解速度が適度になり、作業性がよく、また、塗膜硬度（柔軟性）の調節、割れ防止などを行うことが出来る。
【００３５】
テトラアルコキシシラン中のＲは、例えば炭素数１〜５のアルキル基であり、メチル基，エチル基，ｎ−ブチル基，ｎ−プロピル基，ｉ−プロピル基などである。
【００３６】
具体的には、テトラメトキシシラン，テトラエトキシシラン，テトラ−ｎ−ブトキシシラン，テトラ−ｎ−プロポキシシランなどが挙げられ、これらの１種または２種以上を併用することもできる。
【００３７】
上記（ｂ）成分としては、特に、テトラエトキシシランが好ましい。
なお、上記（ｂ）成分におけるテトラアルコキシシランは、テトラアルコキシシランの他に、加水分解物およびこの加水分解物の部分縮合物も包含するものである。
【００３８】
この加水分解物および部分縮合物は、組成物中においてテトラアルコキシシランから組成したものでもよく、また、組成物調整の際に、予め加水分解物または部分重縮合物を使用してもよい。
【００３９】
上記（ｂ）成分として、ジルコニウムテトラアルコキシドとテトラアルコキシシランの混合物を用いる場合の混合割合は、２０〜７０：３０〜８０重量部であり、好ましくは、３０〜６０：４０〜７０重量部（但し、合計１００重量部）である。
【００４０】
上記コーティング用組成物中における（ｂ）成分の割合は、固形分換算で０．５〜１５重量部、好ましくは、１〜５重量部である。
【００４１】
０．５重量部未満では、硬化反応が遅くなったり耐熱性が不十分になり、また、１５重量部を越えると、反応が速くなり過ぎたり、また、硬化反応が進み過ぎて、塗膜に割れや剥離が生じる虞があるので、好ましくない．
上記（ｃ）成分における有機溶剤は、（ａ），（ｂ）成分の混合分散剤および濃度調整剤であり、また、これら（ａ），（ｂ）成分の硬化速度調整剤として使用されるものである。
【００４２】
上記（ｃ）成分における有機溶剤としては、例えば低沸点有機溶剤，グリコール誘導体，アルコール類が好適である。
【００４３】
具体例としては、キシレン，トルエン，メチルエチルケトン，エチレングリコール，酢酸エチレン，エチレングリコール，モノエチルエーテル，ジエチレングリコールモノブチルエーテル，ｎ−ブチルアルコール，メタノール，エタノール等が挙げられる。
さらに、これらの１種または２種以上を併用することもできる。
【００４４】
なお、上記（ｃ）成分における有機溶剤には、（ａ），（ｂ）成分に含まれる有機溶剤も包含される。
【００４５】
上記コーティング用組成物中における（ｃ）成分の割合は、３０〜９４．５重量部であり、好ましくは、４０〜８０重量部である。
【００４６】
３０重量部未満では、組成物の粘度が高くなって作業性が悪くなったり、塗膜が厚くなり過ぎて割れたりする虞がある。
【００４７】
一方、９４．５重量部を越えると、塗膜が薄すぎて絶縁性が実現できなくなる虞があるので、好ましくない。
【００４８】
次に、プライマ１３について説明を行う。
【００４９】
プライマ１３は、有機樹脂変性シリコンによって形成される。
この有機樹脂変性シリコンは、シリコンワニスと有機樹脂を不揮発分率５０〜９０：１０〜５０（合計１００）で単にコールドブレンドするコールドブレンド法、または、有機樹脂と溶剤を窒素導入下で加熱した後、溶剤と縮合水を除去し、これにシリコンワニスをコールドブレンド法の場合と同様の比率になるように加えて昇温し、縮合水を除去した後、さらに溶剤を加えて粘度調節するクッキング法によって製造される。
【００５０】
このシリコンワニスは、コールドブレンド法の場合には、官能基が水酸基のものが使用され、クッキング法の場合には、メトキシ基および水酸基のものが使用される。
【００５１】
有機樹脂には、エポキシ，アクリル、ポリエステル，アルキッド，ウレタン，エポキシ変性アルキッドなどの樹脂のうちの１種または２種が使用される。
【００５２】
なお、上記において、プライマ１３のシリコンと有機樹脂の比率は、５０〜９０：１０〜５０（合計１００）であるが、６０〜８０：２０〜４０（合計１００）の比率とするのが好ましい。
【００５３】
また、上記において、プライマ１３の耐熱性と反応性を向上させるために、有機樹脂変性シリコンにアルコキシ金属やアルコキシ金属の加水分解物，この加水分解物の部分縮合物を加えるようにしても良い。
【００５４】
このアルコキシ金属としては、テトラアルコキシシラン，テトラアルコキシチタン，テトラアルコキシジルコニウムなどが挙げられる。
【００５５】
有機樹脂変性シリコンの例としては、以下のようなものが挙げられる。

【００５６】
融着被膜１４は、ポリアミド系樹脂またはポリイミド系樹脂，エポキシ系樹脂を有機溶剤によって溶解させた塗料を、プライマ１３の表面に塗布して、焼き付けすることにより成形する。
この融着被膜１４の厚さは、この例では３〜１０μｍである。
【００５７】
上記の絶縁導線１０において、セラミック絶縁被膜１２と融着被膜１４の間にプライマ１３を形成するのは以下の理由による。
【００５８】
すなわち、セラミック絶縁被膜１２を形成するジルコニアシリコンは、融着被膜１４を形成するポリイミド系樹脂やポリイミド等の樹脂系ワニスとの密着性が悪く、融着被膜をセラミック絶縁被膜の表面に直接形成すると、例えば絶縁導線がスピーカ用ボイスコイルとして使用された場合のスピーカのハイパワー動作時等に、スピーカの大振幅動作によって、セラミック絶縁被膜と融着被膜とが剥離して、導線がスピーカのボビンから脱落する虞がある。
【００５９】
また、融着被膜がセラミック絶縁被膜の表面に直接形成された絶縁導線が、高温の環境下におかれた場合、セラミック絶縁被膜や融着被膜から発生するガスの圧力によって融着被膜とセラミック絶縁被膜とが剥離して、絶縁導線が、例えばスピーカのボビンなどの取り付け位置から脱落してしまう虞がある。
【００６０】
絶縁導線１０は、この互いの密着性が悪いセラミック絶縁被膜１２と融着被膜１４との間に、プライマ１３が、セラミック絶縁被膜１２と融着被膜１４のそれぞれの素材との間で良好な密着性を有する有機樹脂変性シリコンにより形成されることによって、融着被膜１４がセラミック絶縁被膜１２から剥離するのが防止される。
【００６１】
そして、この絶縁導線１０は、プライマ１３が耐熱性および耐屈曲性に優れた高密度の膜を形成する有機樹脂変性シリコンにより形成されることによって、耐熱性と使用時の屈曲性を確保することが出来る。
【００６２】
このプライマ１３の厚さは、このプライマ１３を形成する有機樹脂変性シリコンが有する耐熱性に応じて、１〜５μｍとするのが好ましい。
【００６３】
なお、このプライマ１３は、セラミック絶縁被膜１２が、ジルコニアシリコン（ジルコニウムの化合物およびシリコンの化合物を含むコーティング組成物）の他に、
・　シリコンワニス
・　テトラアルコキシシランの加水分解物
・　シリコンワニスまたはテトラアルコキシチタンとテトラアルコキシシランの加水分解物，分子混合物
・　上記のそれぞれに絶縁性を有する粒子または繊維状の粉末を３〜５０％混入した各混合物
などのセラミック系コーティング材によって形成される場合にも、適用することが出来る。
【００６４】
絶縁導線１０のセラミック絶縁被膜１２と融着被膜１４との間にプライマ１３を形成することによる絶縁導線１０の性能試験を、下記の各方法によって行った。
【００６５】
（１）スピーカのＭＭＰ試験
図６は、セラミック絶縁被膜と融着被膜の間にプライマが形成された絶縁導線とプライマが形成されていない絶縁導線を、それぞれスピーカ用ボイスコイルとして使用したスピーカのＭＭＰ試験データを示している。
【００６６】
なお、この試験に使用した絶縁導線のプライマには、シリコンポリエステルワニスが使用されている。
【００６７】
このＭＭＰ試験は、図７に示されるように、それぞれ、直径０，２５ｍｍのプライマを有する絶縁導線とプライマを有しない絶縁導線を、スピーカ用ボイスコイル２０としてボビン２１に巻回して抵抗値３．５オームの巻線を形成し、２００℃で３０分間加熱することによって、巻線全体をボビン２１に自己融着させたものについて行った。
【００６８】
この試験に使用されたプライマを有する絶縁導線とプライマを有しない絶縁導線の融着被膜には、何れも、ポリアミド系ワニスが使用されており、ボビン２１は、ガラス繊維クロスにポリイミド樹脂をコーティングした材料によって成形されている。
【００６９】
図８は、図７のスピーカ用ボイスコイルが組み込まれた高出力スピーカを示す側断面図である。
【００７０】
この高出力スピーカ３０は、フレーム３１にダンパ３２を介してボビン２１が支持されており、このボビン２１とフレーム３１の間にエッジ３３を介して振動板３４が介設されている。
【００７１】
図８中、３５はプレート，３６はヨーク，３７はマグネットであり、これらによってスピーカの磁気回路が構成されている。
なお、この例における高出力スピーカのロ径は、１７ｃｍである。
【００７２】
図９は、図８の高出力スピーカの試験回路を示すブロック図である。
【００７３】
この図９において、ピンクノイズ発振器ＮＧによってピンクノイズが発生され、ウエイティングネットワークＷＮ（ＩＥＣ２６８−１Ｃ準拠）によってピンクノイズから試験用周波数特性が作られ、クリッピング回路ＣＬおよびアンプＡを介して、高出力スピーカ３０が駆動されるようになっている。
【００７４】
そして、実効値型電圧計Ｖによって電圧が計測されて、電力が求められるようになっている。
【００７５】
ＭＭＰ試験は、試験開始入力ワット数で高出力スピーカ３０を１分間駆動させ、その後２分間休止することを１０回繰り返し、それぞれの時点でスピーカ用ボイスコイル２０の抵抗値から温度を求めることを、スピーカ用ボイスコイル２０が破壊するまで、入力ワット数を１０Ｗずつ上昇させながら繰り返して行う。
【００７６】
このＭＭＰ試験の結果、図６から、スピーカ用ボイスコイル２０にプライマを有する絶縁導線を使用した場合（○のプロット）の方が、プライマを有しない絶縁導線を使用した場合（△のプロット）よりも、明らかにスピーカ用ボイスコイル２０が断線する温度が高いことが分かる。
【００７７】
なお、このＭＭＰ試験において、最終的には、ポリアミド系ワニスの融着被膜が熱溶解してスピーカ用ボイスコイル２０がボビン２１から外れ、このスピーカ用ボイスコイル２０が、プレート３４またはヨーク３５に接触することによって断線した。
【００７８】
なお、このスピーカ用ボイスコイル２０の断線時においても、セラミック絶縁被膜は溶解することなく導線の被覆状態を保持していて、その絶縁性能を保持していた。
【００７９】
（２）セロテープ剥離試験
銅板にジルコニアシリコン絶縁塗料とプライマ，ポリアミド系ワニスを順に塗布して、加熱硬化させた後、セロテープによる剥離試験を行った。
【００８０】
また、比較例として、銅板にジルコニアシリコン絶縁塗料とポリアミド系ワニスを順に塗布して加熱硬化させた後、セロテープによる剥離試験を行った。
【００８１】
それぞれの被膜の加熱温度および時間，膜厚は、以下の通りである。
【００８２】

この剥離試験の結果、プライマを形成した被膜は、セロテープによって剥離が生じることはなかったが、プライマが形成されていない被膜の方は、セロテープにポリアミド系ワニスによる被膜が付着してその剥離が生じた。
【００８３】
（３）ボイスコイル・ボビン−コイル剥離試験
セラミック絶縁被膜にジルコニアシリコンを使用し融着被膜にポリアミド系ワニスを使用したセラミック絶縁導線について、プライマを形成した場合と形成しなかった場合とで、融着被膜の剥離強度の測定を行った。
なお、プライマには、シリコンポリエステルワニスを使用した。
【００８４】
この試験方法は、以下の通りである。
先ず、直径２０ｍｍの円筒状のポリイミドボビンに線径０．１５ｍｍのセラミック絶縁被覆導線を５ｍｍ幅に巻回して二層の巻線を形成し、２００℃で３０分間加熱して、巻線全体をボビンに一体的に融着させた。
【００８５】
そして、図１０に示されるように、ボビン４０を巻線４１とともにその軸線に沿って半分に切断した後、巻線４１をボビン４０の接線方向に沿ってその巻き方向と反対側に剥離させていった。
【００８６】
このときの剥離強度の測定結果を示したのが図１１である。
この図１１から、プライマを形成したセラミック絶縁導線の方がプライマを形成しなかったセラミック絶縁導線よりも、剥離強度が約５０パーセント向上していることが分かる。
【００８７】
なお、この剥離試験の終了後、プライマを形成したセラミック絶縁導線においては融着被膜が破壊していたが、プライマを形成しなかったセラミック絶縁導線の場合には、セラミック絶縁被膜と融着被膜との界面で剥離が生じていた。
【００８８】
上記のようなこの発明による絶縁導線の実施形態における例は、導線の外周面に絶縁被膜が形成され、この絶縁被膜の外周面にプライマが形成され、さらに、このプライマの外周面に融着被膜が形成されている絶縁導線の実施形態を、その上位概念とするものである。
【００８９】
この上位概念の実施形態における絶縁導線は、例えば絶縁被膜がジルコニアシリコンによって形成され、融着被膜がポリイミド系樹脂やポリイミド等の樹脂系ワニスによって形成される場合などのように、絶縁被膜と融着被膜のそれぞれを形成する材料の互いの密着性が良好でない場合に、両者との間で良好な密着性を有する材料で絶縁被膜と融着被膜との間にプライマが形成されることによって、絶縁被膜と融着被膜との間の剥離強度が増加される。
【００９０】
これによって、上記絶縁導線および自己融着性絶縁導線は、例えばこの絶縁導線がスピーカ用ボイスコイルとして使用された場合等において、スピーカのハイパワー動作時の大振幅動作等によって、絶縁被膜と融着被膜とが剥離して導線がスピーカのボビンから脱落するといった事態が発生するのを防止することが出来るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の絶縁導線を示す断面図である。
【図２】この発明による絶縁導線の構成を示す斜視図である。
【図３】同絶縁導線の断面図である。
【図４】同絶縁導線の絶縁被膜を形成するコーティング用組成物の組成を示す図である。
【図５】同絶縁導線の絶縁被膜の化学構造式である。
【図６】同絶縁導線をスピーカ用ボイスコイルとして使用した場合のＭＭＰ試験データを示すグラフである。
【図７】同ＭＭＰ試験にスピーカ用ボイスコイルとして使用される絶縁導線を示す断面図である。
【図８】同スピーカ用ボイスコイルが組み込まれたＭＭＰ試験に使用される高出力スピーカを示す側断面図である。
【図９】スピーカのＭＭＰ試験回路を示すブロック図である。
【図１０】ボイスコイル・ボビン−コイル剥離試験の試験方法を示す説明図である。
【図１１】ボイスコイル・ボビン−コイル剥離試験の試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０　　　　　　…絶縁導線
１１　　　…導線
１２　　　…セラミック絶縁被膜
１３　　　…プライマ
１４　　　…融着被膜
２０　　　…スピーカ用ボイスコイル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an insulated wire and a self-fusing insulated wire whose surface is covered with an insulating film.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an insulated conductor used for a voice coil for a speaker, a motor coil, or the like has a self-fusing property. Therefore, as shown in FIG. Is formed.
[0003]
The insulating coating 2 is formed of an insulating coating such as polyester, and the fusion coating 3 is formed of an alcohol-soluble polyamide resin coating dissolved in an organic solvent.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Here, with the recent improvement in the performance of electric equipment, the load on, for example, a voice coil for a speaker, a motor coil, and the like has increased, and high heat resistance has been required for the insulated conductors forming these coils. However, in the conventional insulated wire, since the heat-resistant temperature of the insulating paint such as polyester forming the insulating film 2 is about 350 ° C., the characteristics of the insulated wire under the environment of 350 ° C. or more are not sufficient. A problem such as lowering has started to occur.
[0005]
For this reason, it has been considered that the insulating film is formed of a material having heat resistance, but this time, a new problem has arisen that the insulating film and the fusion film are easily peeled off.
[0006]
The present invention has been made to solve the problems of the conventional insulated conductor and the self-fusing insulated conductor as described above.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention (the invention described in claim 1), an insulating film is formed on an outer peripheral surface of a conductor, a primer is formed on an outer peripheral surface of the insulating film, and furthermore, It is characterized in that a fusion coating is formed on the outer peripheral surface.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the most preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0009]
FIG. 2 is a perspective view showing an example of the embodiment of the insulated conductor according to the present invention in a state where respective coatings are stripped, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the insulated conductor.
[0010]
In the insulated conductor 10 in this example, an outer peripheral surface of a conductor 11 formed of a conductive metal such as copper or aluminum is covered with a ceramic insulating film 12.
[0011]
The diameter of the conductive wire 11 is 0.02 to 0.6 mm in this example.
The outer peripheral surface of the insulating coating 12 is covered with a primer 13, and the outer peripheral surface of the primer 13 is covered with a fusion coating 14.
[0012]
The ceramic insulating coating 12 is formed of zirconium silicon that is thermally cured after applying a coating composition containing a zirconium compound and a silicon compound as shown in FIG.
The thickness of the ceramic insulating coating 12 is 3 to 12 μm in this example.
[0013]
FIG. 5 shows a chemical structural formula of the ceramic insulating coating 12.
[0014]
Hereinafter, the ceramic insulating film 12 will be described.
[0015]
For the ceramic insulating coating 12, a coating composition comprising the following compositions (a), (b) and (c) (however, (a) + (b) + (c) = 100 parts by weight) is used. Can be
[0016]
(A) the general formula ^{_{(R 1 2 Si) n (}} OR 2) 2 ( wherein, ^{R 1} represents an organic group having 1 to 8 carbon atoms, _{R 2} is 1-4 alkyl or C1-5 atoms At least one selected from the group consisting of organopolysiloxanes represented by the following formula: Zr (OR) ₄ (where R is 1 carbon atom) At least one zirconium compound selected from the group consisting of zirconium tetraalkoxides, hydrolysates of zirconium tetraalkoxides and partial condensates of the hydrolysates, or zirconium compounds compounds of the general formula Si (OR) 4 _(wherein, R is a hydrocarbon residue having 1 to 5 carbon atoms) tetraalkoxysilane represented by the tetraalkoxysilane hydrolyzate and this pressure 0.5 to 15 parts by weight of a mixture with at least one silane compound selected from the group of partial condensates of the decomposition product in terms of solid content (c) 30 to 94.5 parts by weight of an organic solvent The composition is a composition having a zirconium compound or a silane-zirconium compound having a very fast reactivity to an organopolysiloxane and having excellent heat resistance, corrosion resistance, and durability. Since a heat-resistant insulating film is formed, it can be suitably used for the ceramic insulating coating 12.
[0017]
In addition, additives such as organic acids, inorganic acids, various surfactants, coupling agents, chelating agents, and inorganic pigments may be added to the components (a), (b), and (c).
[0018]
The organopolysiloxane in the component (a) is used as a highly heat-resistant and flexible insulating coating.
[0019]
The organopolysiloxane is obtained by dehydrating and condensing a hydrolyzate of a halogenated alkylsilane or alkoxysilane, and uses a pure silicone varnish.
[0020]
This is a silicon polymer having a siloxane (-Si-0-Si-) bond as a main chain and a methyl group and a phenyl group in a side chain. A mixture of monomethyl or monotrichlorosilane and a small amount of dimethyl, diethyl, dichlorosilane is mixed. The precondensate produced is dissolved in a solvent, and the condensation of the hydroxyl groups remaining in the polysiloxane is further advanced to form a three-dimensional network structure.
[0021]
When the alkyl group is methyl, the heat resistance is highest and the water repellency is excellent.
For this reason, dimethyl silicone resin is mainly used as the organopolysiloxane in the coating composition.
[0022]
The solid content in the organopolysiloxane in the component (a) is usually 45 to 60% by weight, and preferably 50 to 55% by weight.
[0023]
The proportion of the component (a) in the coating composition is 5 to 55 parts by weight, preferably 25 to 50 parts by weight in terms of solid content.
[0024]
If the amount is less than 5 parts by weight, the coating film is too thin or the component (c) relatively increases to deteriorate the coating rate. If the amount exceeds 55 parts by weight, the viscosity becomes too high and the workability deteriorates. It is not preferable because the coating film becomes too thick and breaks.
[0025]
The zirconium tetraalkoxide in the component (b) is hydrolyzed by the presence of a small amount of water to form a hydrolyzate zirconium tetrahydroxide, and the hydrolyzate is polycondensed to form a partial condensate, which is converted to a high molecular weight. Since a thin film is formed over time, it acts as a high heat-resistant coating agent together with the component (a) to promote the curing, high density, and high heat resistance of the component (a).
[0026]
The zirconium tetraalkoxide in the component (b) undergoes a very rapid hydrolysis and polycondensation reaction, and thus is cured in a short time by heating at a low temperature in combination with the component (a).
[0027]
R in the zirconium tetraalkoxide is, for example, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, and an n-propyl group.
[0028]
Specific examples include zirconium tetramethoxide, zirconium tetraethoxide, zirconium tetra-n-butoxide, zirconium tetra-sec-butoxide, zirconium tetrapropoxide, and the like. One or more of these may be used in combination. Can be.
[0029]
As the component (b), zirconium tetra-n-butoxide is particularly preferred.
[0030]
The zirconium tetraalkoxide of the component (b) includes, in addition to the zirconium tetraalkoxide, a hydrolyzate thereof and a partial polycondensate of the hydrolyzate.
[0031]
The hydrolyzate and the partial polycondensate may be formed from zirconium tetraalkoxide in the mixture, or may be previously blended when preparing the mixture.
[0032]
Similarly to the zirconium tetraalkoxide, the tetraalkoxysilane in the component (b) gradually hydrolyzes in the presence of water to form a hydrolyzate tetrasilanol, and the hydrolyzate is polycondensed and partially polycondensed. As a high heat-resistant coating agent, it acts to promote curing of the component (a), high density, and high heat resistance.
[0033]
Tetraalkoxysilanes are much slower in hydrolysis and polycondensation reactions than zirconium tetraalkoxides.
[0034]
Therefore, by mixing the two, the hydrolysis rate becomes appropriate, the workability is good, and the hardness (flexibility) of the coating film can be adjusted, cracks can be prevented, and the like.
[0035]
R in the tetraalkoxysilane is, for example, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, an n-butyl group, an n-propyl group, an i-propyl group.
[0036]
Specific examples include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-butoxysilane, tetra-n-propoxysilane and the like, and one or more of these may be used in combination.
[0037]
As the component (b), tetraethoxysilane is particularly preferred.
The tetraalkoxysilane in the component (b) includes a hydrolyzate and a partial condensate of the hydrolyzate in addition to the tetraalkoxysilane.
[0038]
The hydrolyzate and the partial condensate may be composed of tetraalkoxysilane in the composition, or a hydrolyzate or a partial polycondensate may be used in advance at the time of adjusting the composition.
[0039]
When a mixture of zirconium tetraalkoxide and tetraalkoxysilane is used as the component (b), the mixing ratio is 20 to 70:30 to 80 parts by weight, preferably 30 to 60: 40 to 70 parts by weight (provided that , 100 parts by weight in total).
[0040]
The proportion of the component (b) in the coating composition is 0.5 to 15 parts by weight, preferably 1 to 5 parts by weight in terms of solid content.
[0041]
If the amount is less than 0.5 part by weight, the curing reaction becomes slow or the heat resistance becomes insufficient, and if it exceeds 15 parts by weight, the reaction becomes too fast or the curing reaction proceeds too much, and It is not preferable because cracking or peeling may occur.
The organic solvent in the component (c) is a mixed dispersant and a concentration adjusting agent for the components (a) and (b), and an organic solvent used as a curing speed adjusting agent for the components (a) and (b). It is.
[0042]
As the organic solvent in the component (c), for example, a low-boiling organic solvent, a glycol derivative, and an alcohol are preferable.
[0043]
Specific examples include xylene, toluene, methyl ethyl ketone, ethylene glycol, ethylene acetate, ethylene glycol, monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, n-butyl alcohol, methanol, ethanol, and the like.
Further, one or more of these may be used in combination.
[0044]
The organic solvent contained in the component (c) includes the organic solvent contained in the components (a) and (b).
[0045]
The proportion of the component (c) in the coating composition is 30 to 94.5 parts by weight, preferably 40 to 80 parts by weight.
[0046]
If the amount is less than 30 parts by weight, there is a possibility that the viscosity of the composition increases and the workability deteriorates, or the coating film becomes too thick and cracks.
[0047]
On the other hand, if the amount exceeds 94.5 parts by weight, the coating film is too thin, and it may not be possible to realize the insulating property.
[0048]
Next, the primer 13 will be described.
[0049]
The primer 13 is formed of organic resin-modified silicon.
This organic resin-modified silicon is prepared by a cold blend method in which a silicone varnish and an organic resin are simply cold-blended at a nonvolatile content of 50 to 90:10 to 50 (total 100), or after heating an organic resin and a solvent under nitrogen introduction. A cooking method in which the solvent and condensed water are removed, a silicone varnish is added to the mixture in a ratio similar to that of the cold blending method, the temperature is raised, the condensed water is removed, and the solvent is further added to adjust the viscosity. Manufactured by
[0050]
In the case of the cold blend method, a silicone varnish having a hydroxyl group as a functional group is used, and in the case of the cooking method, a methoxy group and a hydroxyl group having a methoxy group are used.
[0051]
As the organic resin, one or two of resins such as epoxy, acrylic, polyester, alkyd, urethane, and epoxy-modified alkyd are used.
[0052]
In the above description, the ratio of the silicon to the organic resin of the primer 13 is 50 to 90:10 to 50 (total 100), but preferably the ratio is 60 to 80:20 to 40 (total 100).
[0053]
In the above, in order to improve the heat resistance and reactivity of the primer 13, an alkoxy metal, a hydrolyzate of the alkoxy metal, and a partial condensate of the hydrolyzate may be added to the organic resin-modified silicon.
[0054]
Examples of the alkoxy metal include tetraalkoxysilane, tetraalkoxytitanium, and tetraalkoxyzirconium.
[0055]
Examples of the organic resin-modified silicon include the following.

[0056]
The fusion coating 14 is formed by applying a paint obtained by dissolving a polyamide-based resin, a polyimide-based resin, or an epoxy-based resin with an organic solvent to the surface of the primer 13 and baking.
The thickness of the fusion coating 14 is 3 to 10 μm in this example.
[0057]
The reason why the primer 13 is formed between the ceramic insulating coating 12 and the fusion coating 14 in the above insulated conductor 10 is as follows.
[0058]
That is, the zirconia silicon forming the ceramic insulating coating 12 has poor adhesion to the resin-based varnish such as the polyimide resin or the polyimide forming the fusion coating 14, and if the fusion coating is formed directly on the surface of the ceramic insulating coating. For example, at the time of high power operation of a speaker when an insulated conductor is used as a speaker voice coil, the ceramic insulating coating and the fusion coating are separated by the large amplitude operation of the speaker, and the conductor is removed from the bobbin of the speaker. There is a risk of falling off.
[0059]
In addition, when an insulated conductor with the fusion coating directly formed on the surface of the ceramic insulation coating is placed in a high-temperature environment, the pressure of the gas generated from the ceramic insulation coating or the fusion coating causes the fusion coating and the ceramic insulation to be insulated. There is a possibility that the coating may be peeled off and the insulated conductor may fall off from a mounting position such as a bobbin of the speaker.
[0060]
The insulated conductor 10 has a good adhesion between the ceramic insulating coating 12 and the fusion coating 14 between the ceramic insulating coating 12 and the fusion coating 14 having poor adhesion to each other. The fusion coating 14 is prevented from being separated from the ceramic insulating coating 12 by being formed of organic resin-modified silicon having properties.
[0061]
The insulated conducting wire 10 has heat resistance and flexibility in use, because the primer 13 is formed of an organic resin-modified silicon which forms a high-density film having excellent heat resistance and bending resistance. Can be done.
[0062]
The thickness of the primer 13 is preferably 1 to 5 μm, depending on the heat resistance of the organic resin-modified silicon forming the primer 13.
[0063]
In addition, this primer 13 is such that the ceramic insulating film 12 is made of a material other than zirconia silicon (a coating composition containing a zirconium compound and a silicon compound).
・ Silicon varnish ・ Hydrolyzate of tetraalkoxysilane ・ Silicon varnish or hydrolyzate of tetraalkoxytitanium and tetraalkoxysilane, molecular mixture ・ Mixed with insulating particles or fibrous powder of 3 to 50% The present invention can also be applied to a case where it is formed of a ceramic-based coating material such as each of the above-described mixtures.
[0064]
The performance test of the insulated wire 10 by forming the primer 13 between the ceramic insulating film 12 and the fusion film 14 of the insulated wire 10 was performed by the following methods.
[0065]
(1) MMP test of speaker FIG. 6 shows the MMP of a speaker using an insulated conductor having a primer formed between a ceramic insulating film and a fusion coating and an insulated conductor having no primer as a voice coil for a speaker. The test data is shown.
[0066]
It should be noted that a silicone polyester varnish was used for the primer of the insulated conductor used in this test.
[0067]
In this MMP test, as shown in FIG. 7, an insulated conductor having a primer having a diameter of 0.25 mm and an insulated conductor having no primer are wound around a bobbin 21 as a voice coil 20 for a speaker. A 5 ohm winding was formed, and the whole winding was self-fused to the bobbin 21 by heating at 200 ° C. for 30 minutes.
[0068]
A polyamide-based varnish was used for each of the fusion coatings of the insulated conducting wire having a primer and the insulated conducting wire having no primer used in this test, and the bobbin 21 was formed by coating a glass fiber cloth with a polyimide resin. Molded by material.
[0069]
FIG. 8 is a side sectional view showing a high-output speaker in which the speaker voice coil of FIG. 7 is incorporated.
[0070]
In the high-output speaker 30, a bobbin 21 is supported on a frame 31 via a damper 32, and a diaphragm 34 is interposed between the bobbin 21 and the frame 31 via an edge 33.
[0071]
In FIG. 8, reference numeral 35 denotes a plate, 36 denotes a yoke, and 37 denotes a magnet, and these constitute a magnetic circuit of the speaker.
The radius of the high-output speaker in this example is 17 cm.
[0072]
FIG. 9 is a block diagram showing a test circuit of the high-output speaker of FIG.
[0073]
In FIG. 9, pink noise is generated by a pink noise oscillator NG, a test frequency characteristic is created from the pink noise by a weighting network WN (based on IEC268-1C), and a high output is output via a clipping circuit CL and an amplifier A. The speaker 30 is driven.
[0074]
Then, the voltage is measured by the effective value type voltmeter V, and the power is obtained.
[0075]
In the MMP test, driving the high-output speaker 30 at the test start input wattage for 1 minute and then pausing for 2 minutes is repeated 10 times, and at each time point, the temperature is obtained from the resistance value of the speaker voice coil 20. Until the speaker voice coil 20 is broken, the operation is repeatedly performed while increasing the input wattage by 10 W.
[0076]
As a result of the MMP test, FIG. 6 shows that the case where the insulated conductor having the primer was used for the voice coil 20 for the speaker (plot of ○) was better than the case where the insulated conductor without the primer was used (plot of Δ). Also, it is apparent that the temperature at which the speaker voice coil 20 is disconnected is high.
[0077]
In this MMP test, finally, the fused film of the polyamide-based varnish melts and the speaker voice coil 20 comes off the bobbin 21, and the speaker voice coil 20 comes into contact with the plate 34 or the yoke 35. It was broken by doing.
[0078]
Note that even when the speaker voice coil 20 was disconnected, the ceramic insulating coating did not dissolve and maintained the state of covering of the conductor, thus maintaining its insulating performance.
[0079]
(2) Cellotape peeling test A zirconia silicon insulating paint, a primer, and a polyamide varnish were sequentially applied to a copper plate, cured by heating, and then subjected to a peeling test using a cellotape.
[0080]
Further, as a comparative example, a zirconia silicon insulating paint and a polyamide-based varnish were sequentially applied to a copper plate and cured by heating, and then a peeling test using a cellophane tape was performed.
[0081]
The heating temperature, time, and film thickness of each film are as follows.
[0082]

As a result of this peeling test, the primer-formed film did not peel off with the cellophane tape, but the film without the primer did not peel off because the polyamide-based varnish film adhered to the cellophane tape. Was.
[0083]
(3) Voice coil / bobbin-coil peeling test Regarding a ceramic insulated wire using zirconia silicon as a ceramic insulating film and a polyamide varnish as a fusion coating, a fusion was performed between when a primer was formed and when no primer was formed. The peel strength of the deposited film was measured.
Note that a silicone polyester varnish was used as a primer.
[0084]
The test method is as follows.
First, a two-layer winding is formed by winding a ceramic insulation-coated conductor wire having a wire diameter of 0.15 mm to a width of 5 mm around a cylindrical polyimide bobbin having a diameter of 20 mm, and then heating the coil at 200 ° C. for 30 minutes. The bobbin was integrally fused.
[0085]
Then, as shown in FIG. 10, after cutting the bobbin 40 in half along the axis thereof together with the winding 41, the winding 41 is peeled along the tangential direction of the bobbin 40 to the opposite side to the winding direction. Was.
[0086]
FIG. 11 shows the measurement results of the peel strength at this time.
From FIG. 11, it can be seen that the peel strength of the ceramic insulated conductor having the primer formed is about 50% higher than that of the ceramic insulated conductor having no primer formed.
[0087]
After completion of the peeling test, the fusion coating was broken in the ceramic insulated conductor with the primer formed, but in the case of the ceramic insulated conductor without the primer formed, the ceramic insulation coating and the fusion coating were broken. Separation occurred at the interface.
[0088]
An example of the embodiment of the insulated conductor according to the present invention as described above is that an insulation coating is formed on the outer peripheral surface of the conductor, a primer is formed on the outer peripheral surface of the insulation coating, and a fusion coating is formed on the outer peripheral surface of the primer. The embodiment of the insulated wire in which is formed is a general concept thereof.
[0089]
The insulated conductor in this embodiment of the generic concept is formed by fusing the insulating film with the insulating film, for example, when the insulating film is formed by zirconia silicon and the fusion film is formed by a resin-based varnish such as polyimide resin or polyimide. If the adhesion of the materials forming each of the coatings is not good, a primer is formed between the insulating coating and the fusion coating with a material having a good adhesion between the two, so that the insulation is obtained. The peel strength between the coating and the fusion coating is increased.
[0090]
As a result, when the insulated conductor and the self-fusing insulated conductor are used as a speaker voice coil, the insulated conductor and the self-fusing insulated conductor are fused to the insulating film by a large-amplitude operation during a high-power operation of the speaker. It is possible to prevent a situation in which the conductor is detached from the bobbin of the speaker due to peeling off of the coating.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a conventional insulated conductor.
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of an insulated conductor according to the present invention.
FIG. 3 is a sectional view of the insulated conductor.
FIG. 4 is a view showing a composition of a coating composition for forming an insulating film of the insulated conducting wire.
FIG. 5 is a chemical structural formula of an insulating coating of the insulated conducting wire.
FIG. 6 is a graph showing MMP test data when the insulated conductor is used as a speaker voice coil.
FIG. 7 is a sectional view showing an insulated conductor used as a speaker voice coil in the MMP test.
FIG. 8 is a side cross-sectional view showing a high-output speaker used in an MMP test in which the speaker voice coil is incorporated.
FIG. 9 is a block diagram showing an MMP test circuit of the speaker.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a test method of a voice coil / bobbin-coil peeling test.
FIG. 11 is a graph showing test results of a voice coil / bobbin-coil peeling test.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Insulated conducting wire 11 ... Conducting wire 12 ... Ceramic insulating coating 13 ... Primer 14 ... Fused coating 20 ... Speaker voice coil

Claims

An insulated conductor, wherein an insulating coating is formed on an outer peripheral surface of the conductor, a primer is formed on an outer peripheral surface of the insulating coating, and a fusion coating is formed on an outer peripheral surface of the primer.

The insulated conductive wire according to claim 1, wherein the insulating coating is a ceramic insulating coating formed by a coating composition containing a compound of zirconium and a compound of silicon.

The insulating coating is made of a silicon varnish or a hydrolyzate of tetraalkoxysilane, a silicon varnish or a hydrolyzate or molecular mixture of tetraalkoxytitanium and tetraalkoxysilane, and particles or fibrous powder having insulating properties, respectively. The insulated wire according to claim 1, wherein the insulated wire is a mixture of 3 to 50%.

The insulated conductor according to claim 1, wherein the primer is formed of an organic resin-modified silicon.

The insulated conducting wire according to claim 4, wherein one or two or more of an alkoxy metal or a hydrolyzate of the alkoxy metal, and a partially reduced product of the hydrolyzate are added to the organic resin-modified silicon.

The insulated conductive wire according to claim 5, wherein the alkoxy metal is one or more of tetraalkoxysilane, tetraalkoxytitanium, and tetraalkoxyzirconium.

The fusion coating is formed by applying an adhesive coating obtained by dissolving a polyamide-based resin, a polyimide-based resin, or an epoxy-based resin with an organic solvent to an outer peripheral surface of a primer formed on an outer peripheral surface of the insulating film, and then baking. The insulated conducting wire according to claim 1, wherein the conducting wire is formed.

The insulated conductor according to claim 1, which is used for a voice coil for a speaker.

A self-fusing insulated wire, wherein the insulated wire according to claim 1 has a self-fusing property.