JP2008243677A - 電気絶縁用樹脂組成物、これを用いた塗料及びエナメル線 - Google Patents

Abstract

【課題】 エナメル線の機械的特性、耐熱性、可とう性、電気絶縁特性等の諸特性を維持しつつ、耐摩耗性及び耐熱性に優れた皮膜を生じうる電気絶縁用樹脂組成物、この電気絶縁用樹脂組成物を用いた塗料及びエナメル線を提供する。
【解決手段】 （Ａ）ポリアミドイミド樹脂及び（Ｂ）ポリカルボジイミドを含有してなる電気絶縁用樹脂組成物及びこの電気絶縁用樹脂組成物を塗膜成分としてなる塗料及びこの塗料を用いて導体上に塗布し、焼付けてなるエナメル線。
【選択図】 なし

Description

本発明は、電気絶縁用樹脂組成物、これを用いた塗料及びエナメル線に関する。

ポリアミドイミド樹脂は、耐熱性、耐薬品性及び耐溶剤性に優れているため、各種塗料、例えば、エナメル線用ワニスなどとして利用されている（例えば、特許文献１、２参照）。

近年、エナメル線を使用する電気メーカーでは、機器の製造工程の合理化のため、自動高速巻線機を導入しているが、巻線加工時にエナメル線が摩擦、衝撃等を受けてエナメル線の絶縁層に機械的損傷を生じ、レアーショート、アース不良などが発生して製品の不良率が増加するという問題が発生している。そこで、このような機械的損傷の少ないエナメル線が要望されている。

従来のポリアミドイミド線は、機械的強度及び耐熱性が他のポリエステル、ポリエステルイミド線などより優れるため、特に厳しい条件で作業される場合には、例えば４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートと無水トリメリット酸との反応により得られるポリアミドイミド樹脂が単層又は多層構造で適用されていた。

しかし、年々さらに、巻線機の高速化及び巻線加工の複雑化が進み、エナメル線に対して伸長、摩耗、屈曲等の厳しいストレスが加えられるようになり、その程度は年々厳しくなっている。したがって、エナメル線に対して、高度な耐摩耗性、耐熱性及び可とう性等が要求されているが、ポリアミドイミドワニスの耐摩耗性は要求に対しては不十分である。

ポリアミドイミドワニスの耐摩耗性を向上させる手段としては、剛直モノマーを使用するなどの方法が挙げられるが、これらの方法を用いると可とう性、耐熱性等の諸特性が低下するという問題があった。

特開２００２−０４７４１４号公報 特開２００５−００２２６１号公報

本発明は、エナメル線の機械的特性、耐熱性、可とう性、電気絶縁特性等の諸特性を維持しつつ、耐摩耗性及び耐熱性に優れた皮膜を生じうる電気絶縁用樹脂組成物、この電気絶縁用樹脂組成物を用いた塗料及びエナメル線を提供するものである。

本発明は、（Ａ）ポリアミドイミド樹脂及び（Ｂ）ポリカルボジイミドを含有してなる電気絶縁用樹脂組成物に関する。
また、本発明は、ポリアミドイミド樹脂（Ａ）１００重量部に対して、ポリカルボジイミド（Ｂ）を０．１〜１０重量部含有してなる前記の電気絶縁用樹脂組成物に関する。

また、本発明は、ポリアミドイミド樹脂が、数平均分子量１０，０００〜５０，０００である前記の電気絶縁用樹脂組成物に関する。
また、本発明は、前記の電気絶縁用樹脂組成物を塗膜成分としてなる塗料に関する。
さらに、本発明は、前記の塗料を用いて導体上に塗布し、焼付けてなるエナメル線に関する。

本発明になる電気絶縁用脂組成物及び塗料を用いれば、耐摩耗性及び可とう性の良好な塗膜を形成することができ、各種基材への絶縁皮膜、保護コート等に有用であり、殊にエナメル線などの近年の過酷な巻線、加工、組立作業にも好適に利用することができる。
また、本発明になるエナメル線は、耐摩耗性に優れるものである。

本発明に用いられるポリアミドイミド樹脂は、前記のように数平均分子量が１０，０００〜５０，０００のものであることが好ましい。数平均分子量が１０，０００未満であると、塗膜としたときの造膜性が悪くなる傾向があり、５０，０００を超えると、塗料として適正な濃度で溶媒に溶解したときに粘度が高くなり、塗装時の作業性が劣る傾向がある。このことから、ポリアミドイミド樹脂の数平均分子量は、１０，０００〜２５，０００とするのがより好ましい。

なお、ポリアミドイミド樹脂の数平均分子量は、樹脂合成時にサンプリングして、ゲルパーミエーションクロマトグラフ（ＧＰＣ）により、標準ポリスチレンの検量線を用いて測定し、目的の数平均分子量になるまで合成を継続することにより上記範囲に管理される。
本発明に用いられるポリアミドイミド樹脂は、例えば、下記一般式（Ｉ）で示される繰り返し構造単位を有する。

（式中Ｒ^１は３価の有機基を表し、Ｒ^２は２価の有機基を表し、ｎは正の整数を表す）

このようなポリアミドイミド樹脂の代表的な合成方法としては、（１）ジイソシアネートと三塩基酸無水物を反応させる方法、（２）ジアミンと三塩基酸無水物を反応させる方法、（３）ジアミンと三塩基酸無水物クロライドを反応させる方法等が挙げられる。ただし、本発明に用いられるポリアミドイミド樹脂の合成方法は、これらの方法に制限するものではない。

上記合成方法で用いられる代表的な化合物を次に列挙する。
まず、ジイソシアネートとしては、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、３，３’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、３，３’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート等が好ましいものとして挙げられる。

また、ジアミンとしては、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，３’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジアミノジフェニルメタン、キシリレンジアミン、フェニレンジアミン等が好ましいものとして挙げられる。

これらの中で、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、３，３’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、３，３’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，３’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジアミノジフェニルメタンがより好ましいものとして挙げられる。

また、三塩基酸無水物としては、トリメリット酸無水物が好ましいものとして挙げられ、三塩基酸無水物クロライドとしては、トリメリット酸無水物クロライドなどが挙げられる。
ポリアミドイミド樹脂を合成する際に、ジカルボン酸、テトラカルボン酸ニ無水物等をポリアミドイミド樹脂の特性を損わない範囲で同時に反応させることができる。

ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸等が挙げられ、テトラカルボン酸ニ無水物としては、ピロメリット酸ニ無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸ニ無水物、ビフェニルテトラカルボン酸ニ無水物などが挙げられる。これらは、全酸成分中の５０当量％以下で使用することが好ましい。

本発明に使用できるポリカルボジイミドの市販品としては、例えば、日清紡社製の商品名：Ｖ−０１、Ｖ−０３、Ｖ−０５、Ｖ−０７、Ｖ−０９等が挙げられる。
本発明になる電気絶縁用樹脂組成物は、前記のようなポリアミドイミド樹脂に、ポリカルボジイミドを配合してなるものである。

ポリカルボジイミドの配合量は、ポリアミドイミド樹脂１００重量部に対して、０．１〜１０重量部とすることが好ましく、０．５〜８重量部とすることがより好ましい。ポリカルボジイミドの量が０．１重量部未満であると、耐摩耗性の向上効果が少なくまた、１０重量部を超えると、エナメル線の耐熱性が低下する傾向がある。

本発明になる電気絶縁用樹脂組成物は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等の極性溶媒、キシレン、トルエン等の芳香族炭化水素溶媒、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類などの溶媒に溶解され、適当な粘度に調整して塗料とすることができる。塗料とする場合、一般に固形分は１０〜５０重量％とされる。

このようにして得られる本発明になる電気絶縁用樹脂組成物は、銅線などの導体上に塗布し、焼付けることにより、耐摩耗性及び耐熱性に優れたエナメル線とすることができる。
本発明になる電気絶縁用樹脂組成物を用いること以外は、エナメル線の製造法は特に制限なく、常法に従って製造することができる。

例えば、導体上に本発明の電気絶縁用樹脂組成物を塗布し、３５０〜５５０℃、好ましくは４００〜５００℃で１分〜５分間、好ましくは２〜４分間加熱して焼付ける工程を複数回繰り返し、所望の厚みの皮膜を導体上に形成する方法が挙げられる。

最終的に形成される皮膜の厚みは、特に制限はないが、通常０．０１〜０．０８ｍｍが好ましく、０．０２〜０．０６ｍｍとすることがより好ましい。このようにして得られる本発明のエナメル線は、可とう性、耐熱性等の諸特性が低下することはない。

以下に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に制限するものではない。なお、実施例中の「％」は特に断らない限り「重量％」を意味する。
実施例１
ポリアミドイミド樹脂液の調製
温度計、攪拌機及びコンデンサ付き４つ口フラスコに、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート２５５．０ｇ（１．０２モル）、無水トリメリット酸１９２．０ｇ（１．００モル）及びＮ−メチル−２−ピロリドン６６０ｇを２リットルのフラスコに仕込み、攪拌しながら３時間で温度を１３０℃に上昇させ、この温度で５時間保温して数平均分子量が２２，０００のポリアミドイミド樹脂溶液を得た。

（２）電気絶縁用樹脂組成物の調製
上記（１）で得られたポリアミドイミド樹脂液１００重量部（樹脂分濃度３０重量％）に、Ｖ−０３（商品名、有効成分５０％）を３重量部（樹脂液の固形分に対して５％）添加して電気絶縁用樹脂組成物を得た。

実施例２
実施例１（２）において、Ｖ−０３の代わりに、Ｖ−０５（商品名、有効成分１００％）を１．５重量部（樹脂液の固形分に対して５％）添加した以外は、実施例１と同様の工程を経て電気絶縁用樹脂組成物を得た。

実施例３
実施例１（２）において、Ｖ−０３の代わりに、Ｖ−０７（商品名、有効成分５０％）を３．０重量部（樹脂液の固形分に対して５％）添加した以外は、実施例１と同様の工程を経て電気絶縁用樹脂組成物を得た。

比較例１
実施例１（１）のポリアミドイミド樹脂液をそのまま用いた。

〈試験例〉
実施例１〜３及び比較例１で得られた樹脂組成物を、下記の焼付け条件に従って直径１．０ｍｍの銅線に塗布し、線速１６ｍ／分で焼付け、エナメル線を作製した。

（塗布・焼付け条件）
焼付け炉：熱風式竪炉（炉長５．５ｍ）
炉 温：入口／出口＝３２０℃／４３０℃
塗装方法：樹脂組成物をくぐらせたエナメル線をダイスで絞り、焼付け炉を通過させる手順を８回行う。１回目から８回目までのダイスの径を１．０５ｍｍ、１．０６ｍｍ、１．０７ｍｍ、１．０８ｍｍ、１．０９ｍｍ、１．１０ｍｍ、１．１１ｍｍ及び１．１２ｍｍと変化させた。

また、得られたエナメル線の特性（可とう性、一方向式摩耗、絶縁破壊電圧、耐軟化性、ピンホール）をＪＩＳ Ｃ３００３に準じて測定し、その結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１〜３で得られた電気絶縁用樹脂組成物を用いて作製したエナメル線は、比較例１で得られた電気絶縁用樹脂組成物に比べて、耐摩耗性に優れると共に、可とう性及び耐軟化性もほぼ同等に良好であることが明らかである。

Claims (5)

1. （Ａ）ポリアミドイミド樹脂及び（Ｂ）ポリカルボジイミドを含有してなる電気絶縁用樹脂組成物。
2. ポリアミドイミド樹脂（Ａ）１００重量部に対して、ポリカルボジイミド（Ｂ）を０．１〜１０重量部含有してなる請求項１記載の電気絶縁用樹脂組成物。
3. ポリアミドイミド樹脂が、数平均分子量１０，０００〜５０，０００である請求項１又は２記載の電気絶縁用樹脂組成物。
4. 請求項１、２又は３記載の電気絶縁用樹脂組成物を塗膜成分としてなる塗料。
5. 請求項４記載の塗料を用いて導体上に塗布し、焼付けてなるエナメル線。