JP2007213908A

JP2007213908A - 自己潤滑性エナメル線及び塗料

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Publication number: JP2007213908A
Application number: JP2006030888A
Authority: JP
Inventors: Yuji Takano; 雄二高野; Kenji Asano; 健次浅野; Takahiko Hanada; 孝彦花田; Hideyuki Kikuchi; 英行菊池; Koichi Yagi; 幸一八木; Shinichi Usuda; 真一臼田
Original assignee: Hitachi Cable Ltd; Auto Chemical Industry Co Ltd; Hitachi Magnet Wire Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd; Auto Chemical Industry Co Ltd; Hitachi Magnet Wire Ltd
Priority date: 2006-02-08
Filing date: 2006-02-08
Publication date: 2007-08-23

Abstract

【課題】優れた潤滑性、耐摩耗性、及び処理ワニスとの接着性を兼ね備えた自己潤滑性エナメル線及び塗料を提供するものである。
【解決手段】本発明に係る自己潤滑性エナメル線は、導体１上に絶縁層２を介して塗布焼付けてなる潤滑層３を外周に有するものであり、潤滑層３が、ポリアミドイミド樹脂１００重量部に対し、滑剤１〜１０重量部、酸化防止剤０．１〜５重量部、エポキシ樹脂１〜２００重量部、シランカップリング剤１〜３０重量部から成るものである。
【選択図】図１

Description

本発明はエナメル線、特にワニス接着性に優れた自己潤滑性エナメル線及び塗料に関するものである。

近年、モーターや変圧器などのコイルに用いるエナメル線には、機器の小型化、コイル巻線作業の高速化、及びコイル不良率低減化を目的として、過酷な巻線条件に耐える潤滑性、耐摩耗性の優れたものが要求されてきている。

特に最近では、省エネルギーの観点から、モーターの高効率化が言われるようになってきており、これに対応した高占積率モーター用のエナメル線には、より高い耐摩耗性や潤滑性が求められるようになってきた。

エナメル線の潤滑性や耐摩耗性を改善する方法としては、以下に示す方法がよく行われる。(1)エナメル線表面にパラフィンや脂肪酸エステルを主成分とした潤滑材料を塗布する、あるいは焼付する。(2)潤滑性に優れるナイロン樹脂、あるいはこのナイロン樹脂に低分子量ポリエチレンなどの滑剤を添加した塗料を、導体上に他の絶縁皮膜を介して焼付する。(3)ポリエステルやポリアミドイミドなどの絶縁塗料にポリエチレンワックスあるいは脂肪酸エステルなどの滑剤成分を添加した塗料を、導体上に他の絶縁皮膜を介して焼付する。

特開２００２−７５０６６号公報

モーターや変圧器などのコイルは、一般的にコイルの固着や絶縁性能の向上のため、エポキシ、不飽和ポリエステルなどのワニスにより処理される。しかし、前述した(1)〜(3)などの潤滑エナメル線は、潤滑処理をしていないエナメル線と比較し、処理ワニスとの接着性に劣るという問題があった。特に潤滑エナメル線は、加工中に加えられた熱履歴によって更に処理ワニスとの接着性が劣ってしまう。このため、コイル信頼性向上の面から、処理ワニスとの接着性に優れた自己潤滑エナメル線が要求されるようになってきた。

そこで本発明の目的は、優れた潤滑性、耐摩耗性、及び処理ワニスとの接着性を兼ね備えた自己潤滑性エナメル線及び塗料を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、導体上に絶縁層を介して塗布焼付けてなる潤滑層を外周に有する自己潤滑性エナメル線において、前記潤滑層が、ポリアミドイミド樹脂１００重量部に対し、滑剤１〜１０重量部、酸化防止剤０．１〜５重量部、エポキシ樹脂１〜２００重量部、シランカップリング剤１〜３０重量部から成ることを特徴とする自己潤滑性エナメル線である。

請求項２の発明は、自己潤滑性エナメル線の潤滑層を構成する塗料において、ポリアミドイミド樹脂１００重量部に対し、滑剤１〜１０重量部、酸化防止剤０．１〜５重量部、エポキシ樹脂１〜２００重量部、シランカップリング剤１〜３０重量部から成ることを特徴とする塗料である。

請求項３の発明は、上記滑剤が、ポリオレフィンワックス、脂肪酸アマイド、あるいは脂肪酸エステルから選ばれた１種類、又はそれらを２種類以上混合したものである請求項２に記載の塗料である。

請求項４の発明は、上記エポキシ樹脂が、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するものである請求項２又は３記載のエナメル塗料である。

本発明は、外周に設けた潤滑層の潤滑性、耐摩耗性、及び処理ワニスとの接着性が良好な自己潤滑性エナメル線を得ることができる。

以下本発明の実施の形態を添付図面により説明する。

本発明の好適一実施の形態に係る自己潤滑性エナメル線は、図１に示すように、導体１上に設けた絶縁層２の外周に、ポリアミドイミド樹脂１００重量部に対し、滑剤１〜１０重量部、酸化防止剤０．１〜５重量部、エポキシ樹脂１〜２００重量部、シランカップリング剤１〜３０重量部から成る塗料を塗布焼付けし、潤滑層３を設けたものである。この潤滑層３の外周に処理ワニス（図示せず）が設けられる。

塗料に用いる滑剤としては、ポリオレフィンワックス、脂肪酸アマイドあるいは脂肪酸エステルから選ばれた１種類、またはそれらを２種類以上混合してなるものをいう。特に、ポリオレフィンワックスあるいは脂肪酸アマイドの１種類、またはそれらを混合したものが好ましい。

ポリオレフィンワックスとは、分子量５０００以下の低分子量ポリオレフィンであり、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレンが代表的である。また、これらを酸化して分子中にカルボキシル基を導入したもの、無水マレイン酸や無水フタル酸などの酸無水物、酢酸ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルなどのビニル系モノマを共重合したポリエチレン、ポリプロピレン系ワックスなどが代表である。例えば、三井化学社製ハイワックス１１０Ｐ、ハイワックス４００Ｐ、ハイワックス４０５２Ｅ、ハイワックス１１０５Ａ、ハイワックス２２０３Ａ、ハイワックス１４５９Ａや、ヤスハラケミカル社製ネオワックスＥ、ネオワックスＥ−２０、ネオワックスＥ−３、ネオワックスＡＥ−３などが挙げられるが、これらに限るものではない。一方、脂肪酸アマイドとは長鎖の脂肪酸とアミンからなるアマイドであり、オレイン酸アマイド、Ｎオレイルステアリン酸アマイドなどが代表である。また、脂肪酸エステルとは長鎖の脂肪酸とアルコールからなるエステルであり、カルナバロウ、蜜蝋、モンタンワックスなどが代表であるが、これらに限るものではない。

滑剤の添加量は、ポリアミドイミド樹脂１００重量部当り１〜１０重量部であり、１重量部未満では潤滑性、耐摩耗性が低下し、１０重量部より多いとワニス接着性が低下する。

塗料に用いる酸化防止剤としては、ポリアミドイミド塗料に溶解し、溶液の安定性に問題の無いものであれば、特にその種類は規定しない。このようなものとしては、2,6-ジ-t-ブチル-p-クレゾール、4,4′-チオビス-（6-t-ブチル-3-メチルフェノール）、2,2′メチレンビス-（4-メチル-6-t-ブチルフェノール）、2,2′-メチレンビス-（4-エチル-6-t-ブチルフェノール）、3-ヒドロキシ-5,7-ジ-tert-ブチル-フラン-2-オンとｏ-キシレンの反応性生物、トリス（2,4-ジ-tert-ブチルフェニル）フォスファイト、ペンタエリスリトールテトラキス［3-（3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、オクタデシル-3-（3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル）プロピオネート、3,3',3",5,5',5"-ヘキサ-tert-ブチル-a,a',a"-（メシチレン-2,4,6-トリイル）トリ-p-クレゾールなどがその代表である。例えば、大内新興化学工業社製ノクラック２００、ノクラック３００、ノクラック４００、ノクラック５００、またはチバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製イルガノックスＨＰ２２１５、イルガノックスＨＰ２２２５、イルガノックスＨＰ２２５１、イルガノックスＨＰ２９２１、イルガノックスＨＰ２４１１、イルガノックスＨＰ２３４１などが挙げられるが、これらに限るものではない。

酸化防止剤の添加量は、ポリアミドイミド樹脂１００重量部当り０．１〜５重量部であり、０．１重量部未満では潤滑性、耐摩耗性が低下し、５重量部を超えるとワニス接着性が低下する。

塗料に用いるエポキシ樹脂としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するものをいい、エピクロルヒドリンをビスフェノールＡやビスフェノールＦと反応させたものなどがその代表である。例えば、ジャパンエポキシレジン社製ＥＰ−１００１、ＥＰ−１００２、ＥＰ−１００３、ＥＰ−１００４、ＥＰ−１０５５、ＥＰ−１００７、ＥＰ−１００９、ＥＰ−１０１０、ＥＰ−４００４Ｐ、ＥＰ−４００７Ｐ、ＥＰ−１０３１Ｓ、ＥＰ−１０３２Ｈ６０、ＥＰ−ＸＹ４０００、ＥＰ−ＸＹ４０００Ｈなどが挙げられるが、これに限るものではない。また、エポキシ樹脂添加時のワニス安定性改良のため、ポリエチレンアミンなどの処理によりエポキシ基をつぶしたタイプも有効である。

エポキシ樹脂の添加量は、ポリアミドイミド樹脂１００重量部当り１〜２００重量部であり、１重量部未満では処理ワニス接着性を高める効果が小さく、２００重量部を超えると潤滑性、耐摩耗性が低下する。

塗料に用いるシランカップリング剤としては、ポリアミドイミド塗料に溶解し、溶液の安定性に問題の無いものであれば、特にその種類は規定しない。このようなものとしては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β-（3,4エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシランなどがその代表である。例えば、信越化学工業社製ＫＢＭ−３０３、ＫＢＭ−４０３、ＫＢＭ−４０２や、東レダウコーニングシリコーン社製ＡＹ４３−０２６、ＡＹ４３−０３１、ＳＨ６０４０、ＳＨ６０６２、ＳＨ６０８３などが挙げられるが、これらに限るものではない。

シランカップリング剤の添加量は、ポリアミドイミド樹脂１００重量部当り１〜３０重量部であり、１重量部未満ではワニス接着性を高める効果が小さく、３０重量部を超えると潤滑性、耐摩耗性が低下する。

また、ポリアミドイミド樹脂１００重量部に対し、滑剤１〜１０重量部、酸化防止剤０．１〜５重量部、エポキシ樹脂１〜２００重量部、シランカップリング剤１〜３０重量部を溶剤に溶解あるいは分散させた塗料を用いてもよい。その際、溶剤としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルアミド（ＤＭＦ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を用いることができる。また、滑剤等の助剤を溶解して使用する場合には、キシレン等の溶剤を用いることができる。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

本実施の形態に係る自己潤滑性エナメル線は、導体１に設けた絶縁層２の外周に、ポリアミドイミド樹脂、滑剤、酸化防止剤、エポキシ樹脂、シランカップリング剤を溶解あるいは分散させた塗料を塗布し焼付けたことが特徴である。この塗料は、例えば、ポリアミドイミド塗料に、ポリアミドイミド樹脂分１００重量部に対して滑剤を１〜１０重量部、酸化防止剤を０．１〜５重量部、エポキシ樹脂を１〜２００重量部、シランカップリング剤を１〜３０重量部の割合で溶解あるいは分散させることで得られる。

機械的強度の高いポリアミドイミド樹脂に潤滑性の良い滑剤を添加することにより、潤滑性、耐摩耗性の良好なエナメル線が得られる。また、ポリアミドイミド樹脂にエポキシ樹脂及びシランカップリング剤を添加することにより、潤滑層３と処理ワニスとの接着性が向上し、エナメル線が熱履歴を受けても処理ワニス接着性の低下防止が図れるものである。処理ワニスの接着性が向上する原理は、エポキシ樹脂及びシランカップリング剤が有する官能基、例えばエポキシ基、メトキシシラン基、エトキシシラン基が、処理ワニス主成分の末端基、例えば不飽和ポリエステルのカルボン酸、水酸基と反応することが挙げられる。

特許文献１に記載された従来の自己潤滑性エナメル線においては、潤滑層を構成する塗料に安定化イソシアネートを比較的大量に添加することで、耐摩耗性を向上させていた。しかし、安定化イソシアネートは、塗料焼付の際の高温焼付作業性が劣ると共に、ワニス熱処理の際にワニスクレージングが発生してしまう。そこで、本実施の形態に係る自己潤滑性エナメル線は、潤滑層３を構成する塗料に、耐摩耗性向上成分として安定化イソシアネートではなく、滑剤と酸化防止剤を添加している。これによって、塗料焼付の際の高温焼付作業性が良好となると共に、ワニス熱処理の際にワニスクレージングが発生するおそれがなくなる。また、酸化防止剤を添加することで、滑剤の劣化を防いで耐熱性を更に向上させることができる。

また、前述した従来の自己潤滑性エナメル線においては、潤滑層を構成する塗料にワニス接着性向上剤として、シランカップリング剤のみを添加していた。しかし、シランカップリング剤のみの添加ではワニス接着力にばらつきが生じてしまう。そこで、本実施の形態に係る自己潤滑性エナメル線は、潤滑層３を構成する塗料にワニス接着性向上剤として、シランカップリング剤と共にエポキシ樹脂を添加している。これによって、潤滑層３と処理ワニスとのワニス接着力にばらつきが生じることはなく、良好なワニス接着力が得られる。

また、本実施の形態に係る自己潤滑性エナメル線の潤滑層３は、加熱処理後に処理ワニスを設けた場合であっても、十分なワニス接着性を有しているものの、滑剤として脂肪酸エステルを使用すると、ワニス接着性に悪い影響を及ぼす。このため、滑剤として、脂肪酸エステルを使用せず、ポリオレフィンワックスあるいは脂肪酸アマイドの１種類、またはそれらを混合したものを使用することが好ましい。

次に、本発明の実施例及び比較例を説明する。

実施例及び比較例に用いる供試線は以下のように製造した。導体径０．６ｍｍの銅導体の上に、ポリエステルイミド塗料（大日精化社製、ＥＨ−４０２−４０）を皮膜厚さ２５μｍとなるように塗布焼付けし、さらにその上層にポリアミドイミド塗料（日立化成社製、ＨＩ−４０６−３０）を皮膜厚さ５μｍとなるように塗布焼付けし、トータルの絶縁層の皮膜厚さが３０μｍのベース線を製造した。このベース線の上層に、各実施例及び比較例に示す塗料を皮膜厚さ３μｍとなるように塗布焼付し、それぞれの供試線を得た。

各供試線について、往復摩耗をＪＩＳＣ−３００３に準拠して測定し、傾斜法により線間の静摩擦係数を測定した。また、各供試線と処理ワニスとの接着力は、ＮＥＭＡ法に準拠し、供試線を径４．９ｍｍ、長さ８０ｍｍのヘリカルコイルとし、一方は無処理（加熱処理無し）、他方には前処理として１８０℃×１時間の加熱処理を施し、これらを処理ワニス（日立化成社製、ＷＰ−２８２０）に浸漬した後、１５０℃で硬化させた。次に、このサンプルを支点間距離４５ｍｍとして座屈強度を測定し、ワニス接着力を評価した。

判定は、往復摩耗が５００回以上、静摩擦係数が０．０６以下、ワニス接着力が無処理のもので８０Ｎ以上、加熱処理を施したもので４０Ｎ以上を、それぞれ合格とした。

（実施例１）
ポリアミドイミド塗料（日立化成社製、ＨＩ−４０６−３０）に、低密度ポリエチレン（三井化学社製、ハイワックス１１０Ｐ）をポリアミドイミド塗料中のポリアミドイミド樹脂分１００重量部に対して５重量部添加し、酸化防止剤（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、イルガノックスＨＰ２２５１）をポリアミドイミド塗料中のポリアミドイミド樹脂分に対して１重量部添加し、エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製、ＥＰ１００７）をポリアミドイミド塗料中のポリアミドイミド樹脂分に対して５０重量部添加し、シランカップリング剤（東レダウコーニングシリコーン社製、ＳＨ６０６２）を同じくポリアミドイミド塗料中のポリアミドイミド樹脂分に対して１５重量部添加して実施例１の塗料を得た。次に、この塗料を先に示したベース線上に塗布焼付し、実施例１の供試線（自己潤滑性エナメル線）を得た。

（実施例２）
ハイワックス１１０Ｐの代わりにネオワックスＥ（ヤスハラケミカル社製）を用いた以外は実施例１と同様に実施例２の供試線を得た。

（実施例３）
酸化防止剤としてイルガノックスＨＰ２２５１の代わりにノクラック３００（大内新興化学工業製）を用いた以外は実施例１と同様に実施例３の供試線を得た。

（実施例４）
エポキシ樹脂としてＥＰ１００７の代わりにＥＰ１０３１Ｓ（ジャパンエポキシレジン社製）を用いた以外は実施例１と同様に実施例４の供試線を得た。

（実施例５）
シランカップリング剤としてＳＨ６０６２の代わりにＫＢＭ−３０３（信越化学工業社製）を用いた以外は実施例１と同様に実施例５の供試線を得た。

（実施例６）
ハイワックス１１０Ｐの添加量を１重量部とした以外は実施例１と同様に実施例６の供試線を得た。

（実施例７）
ハイワックス１１０Ｐの添加量を１０重量部とした以外は実施例１と同様に実施例７の供試線を得た。

（実施例８）
イルガノックスＨＰ２２５１の添加量を０．１重量部とした以外は実施例１と同様に実施例８の供試線を得た。

（実施例９）
イルガノックスＨＰ２２５１の添加量を５重量部とした以外は実施例１と同様に実施例９の供試線を得た。

（実施例１０）
ＥＰ１００７の添加量を１重量部とした以外は実施例１と同様に実施例１０の供試線を得た。

（実施例１１）
ＥＰ１００７の添加量を２００重量部とした以外は実施例１と同様に実施例１１の供試線を得た。

（実施例１２）
ＳＨ６０６２の添加量を１重量部とした以外は実施例１と同様に実施例１２の供試線を得た。

（実施例１３）
ＳＨ６０６２の添加量を３０重量部とした以外は実施例１と同様に実施例１３の供試線を得た。

（比較例１）
ハイワックス１１０Ｐの添加量を０．５重量部とした以外は実施例１と同様に比較例１の供試線を得た。

（比較例２）
ハイワックス１１０Ｐの添加量を１２重量部とした以外は実施例１と同様に比較例２の供試線を得た。

（比較例３）
イルガノックスＨＰ２２５１の添加量を０．０５重量部とした以外は実施例１と同様に比較例３の供試線を得た。

（比較例４）
イルガノックスＨＰ２２５１の添加量を６重量部とした以外は実施例１と同様に比較例４の供試線を得た。

（比較例５）
ＨＰ１００７の添加量を０．５重量部とした以外は実施例１と同様に比較例５の供試線を得た。

（比較例６）
ＨＰ１００７の添加量を２３０重量部とした以外は実施例１と同様に比較例６の供試線を得た。

（比較例７）
ＳＨ６０６２の添加量を０．５重量部とした以外は実施例１と同様に比較例７の供試線を得た。

（比較例８）
ＳＨ６０６２の添加量を３５重量部とした以外は実施例１と同様に比較例８の供試線を得た。

各実施例及び比較例の供試線の組成及び特性を表１に示す。

表１からわかるように、本発明で得られた実施例１〜１３の供試線は、良好な耐摩耗性、潤滑性、処理ワニスとの接着性を有し、判定は合格であった。

これに対し、滑剤が規定範囲より少ない比較例１は往復摩耗（耐摩耗性）、静摩擦係数（潤滑性）が劣り、また、滑剤が規定範囲より多い比較例２はワニス接着力が劣る。

酸化防止剤が規定範囲より少ない比較例３は往復摩耗、静摩擦係数が劣り、また、酸化防止剤が規定範囲より多い比較例４はワニス接着力が劣る。

エポキシ樹脂が規定範囲より少ない比較例５はワニス接着力が劣り、また、エポキシ樹脂が規定範囲より多い比較例６は往復摩耗、静摩擦係数が低下する。

シランカップリング剤が規定範囲より少ない比較例７はワニス接着力が劣り、また、シランカップリング剤が規定範囲より多い比較例８は往復摩耗、静摩擦係数が低下する。

以上、本発明により得られる実施例１〜１３の自己潤滑性エナメル線は、すべり性、耐摩耗性、ワニス接着性に優れることが確認できた。

本発明の好適一実施の形態に係る自己潤滑性エナメル線の横断面図である。

符号の説明

１導体
２絶縁層
３潤滑層

Claims

導体上に絶縁層を介して塗布焼付けてなる潤滑層を外周に有する自己潤滑性エナメル線において、前記潤滑層が、ポリアミドイミド樹脂１００重量部に対し、滑剤１〜１０重量部、酸化防止剤０．１〜５重量部、エポキシ樹脂１〜２００重量部、シランカップリング剤１〜３０重量部から成ることを特徴とする自己潤滑性エナメル線。
自己潤滑性エナメル線の潤滑層を構成する塗料において、ポリアミドイミド樹脂１００重量部に対し、滑剤１〜１０重量部、酸化防止剤０．１〜５重量部、エポキシ樹脂１〜２００重量部、シランカップリング剤１〜３０重量部から成ることを特徴とする塗料。
上記滑剤が、ポリオレフィンワックス、脂肪酸アマイド、あるいは脂肪酸エステルから選ばれた１種類、又はそれらを２種類以上混合したものである請求項２に記載の塗料。
上記エポキシ樹脂が、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するものである請求項２又は３記載の塗料。