JP2010157433A - 絶縁電線 - Google Patents

Abstract

【課題】 導体表面にエポキシ樹脂を硬化剤により硬化させた樹脂層を有する絶縁電線において、高温処理によっても密着性が低下しない被覆層を形成させる。
【解決手段】 導体表面に、重量平均分子量が２００００以上のフェノキシ樹脂と溶媒からなる樹脂組成物を塗布し、焼き付けることによってプライマー層を形成し、さらに、当該プライマー層の上層にポリエステルイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも１種以上の樹脂を主体とする絶縁層を形成する。
【選択図】なし

Description

本発明は絶縁電線に関する。

モーターなどのいわゆる巻線などにおいて絶縁被膜が破損されるとレアー不良やアース不良等が発生することに鑑み、機械的強度並びに加工性の向上を図ると共に、芯線などの導体との密着性を向上させることが絶縁電線に求められている。

このような状況下において、例えば特許第３７６６４４７号公報（特許文献１）には、芳香族ポリアミド系塗料、ポリイミド系塗料、ポリアミドイミド系塗料、ポリエステルイミド系塗料、ポリエステル系塗料、ポリウレタン系塗料等の被膜形成樹脂に、当該被膜形成樹脂と異なる金属不活性剤としてのアセチレン類やアルキノール類、アミン類と、前記塗料中の樹脂成分と異なる第２のフェノール樹脂、エポキシ樹脂やメラミン樹脂などの硬化性樹脂とを用いた絶縁被膜形成用の塗料が開示されている。また、特開平１０−３３４７３５号公報（特許文献２）には、ポリイミド系樹脂にメラミンが添加されたポリイミド系樹脂を含む絶縁被膜形成用の塗料が開示されている。

これらの樹脂塗料を導体の表面に塗布、焼き付けることによって、導体と被膜の密着性が高く、かつ、容易に破損されないなど機械的強度が強くしかも加工性にも優れた絶縁電線が得られる。

特許第３７６６４４７号公報 特開平１０−３３４７３５号公報

しかし、これらの絶縁塗料を用いた場合であっても、絶縁電線に大電流が流れた場合には導体が発熱し、その温度上昇によって絶縁被膜の軟化や劣化を引き起こし、レアー不良やアース不良等が発生する虞がある。そこで、密着性や機械的強度が高く、加工性に優れるだけでなく、さらなる耐熱性も望まれた。

また、インサート時（ステータへのコイル挿入時）に生じる摩擦や摩耗を軽減すべく、含浸ワニス処理を施したり、絶縁電線を複数本撚り合わせた後、加熱処理により線間を融着処理することが行われる場合がある。この場合に、上記塗料を用いると、中でもメラニン樹脂を添加した樹脂を用いた場合には、含浸ワニス処理や融着処理時に高温下にさらされた後に、導体との密着性が低下し、被膜のみが延伸されたり、導体の露出を生じる場合があった。

そこで、本願発明者らは、上記問題点を解決すべく、エポキシ樹脂に硬化剤を混合して硬化させたプライマー層を導体表面に形成した絶縁電線を開発し、特許出願を行っている。このプライマー層は、エポキシ樹脂、例えば、ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂にこれらの硬化剤であるメラミン化合物やイソシアネート化合物を添加した樹脂組成物を導体に塗布、硬化させたものである。この結果、導体との密着性が向上するだけでなく、ワニス含浸処理時の高温処理時においても密着性が低下しない絶縁電線が得られることになった。

このような状況下において、本願発明者はさらに研究を進めたところ、硬化剤を用いることなく特定のエポキシ樹脂のみをプライマー層とすることによっても、硬化剤を用いて硬化したプライマー層を形成した場合と遜色のない密着性や耐熱性を有する絶縁電線が得られることを見いだした。

本願発明は上記の背景技術に鑑みて完成されたものであって、本願発明の目的は高温処理によっても密着性が低下しない絶縁電線を提供することにある。

本発明の絶縁電線は、導体と、当該導体表面を被覆するプライマー層と、当該プライマー層を被覆する絶縁層を有する絶縁電線であって、前記プライマー層は重量平均分子量が２００００以上のフェノキシ樹脂からなる層である絶縁電線である。

本発明によると、ワニス含浸処理や融着処理などのように高温にさらされることによっても導体と被膜の密着性が低下せず、機械的強度や可とう性などの加工性にも優れた絶縁電線が提供される。

本発明の絶縁電線は、導体と、当該導体表面を被覆するプライマー層と、当該プライマー層を被覆する絶縁層を有する絶縁電線であって、前記プライマー層は重量平均分子量が２００００以上のフェノキシ樹脂からなる層であることを特徴とする。

本発明の絶縁電線に用いられる導体としては、従来から絶縁電線に用いられている導体と同様な導体が用いられ、銅線やアルミニウム線などが例示される。

本発明におけるプライマー層はフェノキシ樹脂からなる。フェノキシ樹脂とは、ビスフェノールとエピクロルヒドリンなどのエピハロクロルヒドリンとから得られるビスフェノール系エポキシ樹脂のうち分子量が大きな樹脂を意味する。本発明においては、このような高分子量のビスフェノール系エポキシ樹脂（フェノキシ樹脂）のうち、特に重量平均分子量が２００００以上のビスフェノール系樹脂が好適に用いられる。このような高分子量のビスフェノール系エポキシ樹脂を用いることにより、硬化剤を用いることなく良好なプライマー層を形成できる。本発明は、重量平均分子量が２００００以上のフェノキシ樹脂を用いることにより耐熱性を向上させることを目的とするのであり、当該目的を達成できる限りにおいて、分子量の上限は特に制約されるものではない。ただし、溶媒への溶解・分散性や得られるプライマー層の柔軟性などを考慮すると、その上限は大きくとも重量平均分子量が２０万、好ましくは１０万である。

好ましいビスフェノール系エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡとエピハロヒドリンとから得られるビスフェノールＡ系エポキシ樹脂、ビスフェノールＦとエピハロヒドリンとから得られるビスフェノールＦ系エポキシ樹脂、ビスフェノールＳとエピハロヒドリンとから得られるビスフェノールＳ系エポキシ樹脂が例示される。また、これらの各種エポキシ樹脂は、単独で用いるだけでなく、２種以上のエポキシ樹脂を混合して用いることも可能である。

また、上記フェノキシ樹脂に使用されうるビスフェノールの具体例として、例えば、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルフィド、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホン、３，４，５，６−ジベンゾ−１，２−オキサホスファン−２−オキサイドヒドロキノンなどが例示される。

本発明においては、このようなフェノキシ樹脂の中でも、耐熱性のよい絶縁被膜を形成させる上では、ビスフェノールＡ系のエポキシ樹脂が好ましい。

本発明におけるプライマー層は上記フェノキシ樹脂からなるものであって、硬化剤を用いて硬化させたものではない。もっとも、プライマー層には、本発明の趣旨を損ねない範囲で、他の樹脂を混合してもよい。

フェノキシ樹脂は有機溶媒に混合した樹脂組成物（樹脂溶液）として使用され、当該樹脂組成物を導体表面に塗布、焼き付けることによりプライマー層が形成される。このとき用いられる有機溶媒は特に限定されるものではない。用いることができる有機溶媒として、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ヘキサエチルリン酸トリアミド、γ−ブチロラクトンなどの極性有機溶媒をはじめ、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、シュウ酸ジエチルなどのエステル類、ジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル（ブチルセロソルブ）、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル類、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの炭化水素類、ジクロロメタン、クロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類、クレゾール、クロルフェノールなどのフェノール類、ピリジンなどの第三級アミン類などが例示され、これらの有機溶媒はそれぞれ単独であるいは２種以上を混合して用いられる。

有機溶媒の量は特に限定されるものではなく、フェノキシ樹脂を均一に分散させ、導体表面に塗布することができる量があればよい。通常、フェノキシ樹脂１００質量部に対し、好ましくは５質量部以上、より好ましくは１０質量部以上、さらに好ましくは３０質量部以上であるが、多すぎると適切な塗膜を形成することができず、この観点からその量は多くても２００質量部以下、好ましくは１５０質量部以下、さらに好ましくは１００質量部以下である。

この樹脂組成物には、本発明の目的が阻害されない範囲内で、必要に応じて、アルミナやシリカ、酸化マグネシウム、炭化ケイ素、炭化チタンなどのフィラー、絶縁塗料の流動性を改善するために、例えばテトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート、テトラヘキシルチタネートなどのチタン系化合物、ナフテン酸亜鉛、オクテン酸亜鉛などの亜鉛化合物、硬化促進剤、酸化防止剤、レベリング剤などの添加剤を配合しても差し支えない。この場合において、フィラーなどフェノキシ樹脂以外の成分はフェノキシ樹脂１００質量部に対して１０質量部以下、好ましくは５質量部以下で混合される。１０質量部以上となれば機械的強度が高まるが密着性が低下するおそれがある。従って、本発明のプライマー層中のフェノキシ樹脂含有量は少なくとも９０％以上、好ましくは９５％以上、さらに望ましくは９９〜１００％であると言える。

上記樹脂組成物は導体表面に塗布、焼き付けされてプライマー層に形成される。塗布の方法も特に制約されるものではなく、例えば浸漬法などの常法が用いられる。焼き付けは、常法によって行うことができる。焼き付け温度は、フェノキシ樹脂を十分に被膜に形成させ、導体表面に密着させる観点から、１５０〜４００℃、好ましくは２００〜４００℃である。また、焼き付けは１回だけでもよく、２回以上行っても良い。

こうして得られたプライマー層はそのまま外皮として用いることもできるが、巻線としての利用の観点や耐熱性、耐摩耗性、機械的強度、耐油性、耐薬品性、絶縁性の観点などからいわゆる下地層として用いられ、このプライマー層上に１乃至複数の別な樹脂層（絶縁層）が形成される。このような観点からプライマー層の膜厚は、従来のエステルイミド樹脂などをプライマー層とした場合と同様な厚みに設定される。具体的には、焼き付け後の厚みが０.５〜５μｍ、好ましくは１〜５μｍとなるように前記樹脂組成物が塗布される。

プライマー層の上に積層される絶縁層としては、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルやポリイミドなど、従来から絶縁電線の被膜に用いられる公知である種々の絶縁塗料が用いられる。これらの樹脂は単独で用いることもできるし、２以上の樹脂を混合して用いてもよい。また、積層される樹脂層はこれらの樹脂を主体として用いていればよく、これらの樹脂以外に、耐熱性の向上や耐摩耗性や滑り性を改良する目的などでその他の樹脂や添加剤を配合した樹脂層を排除するものではない。また、これらの樹脂層の上層に、潤滑性を付与すべく、公知である種々の潤滑層を設けることも可能である。なお、本発明においてはこれらの樹脂層は上記プライマー層の上層に設けられるが、その形成方法は従来の方法と何ら変わるところがない。積層される樹脂層は１層に限られず、複数の層を積層してもよいのは言うまでもない。

また、上層に設けられる樹脂層の膜厚も適宜定めることができるが、絶縁電線の樹脂層全体（プライマー層を含めて）として、通例２０〜２００μｍ程度、好ましくは２０μｍ〜１００μｍ程度の膜厚に形成される。

このように、分子量が２００００以上のフェノキシ樹脂を用いることにより、硬化剤を用いずとも、導体との密着性が良好なプライマー層を形成できる。その結果、ワニス含浸処理や融着処理などの高温処理時においても導体から被膜の遊離等がなく、機械的強度、耐軟化特性など耐熱性の良好な絶縁電線が提供される。

次に実施例に基づき、本発明についてさらに詳細に説明する。フェノキシ樹脂としてビスフェノールＡエポキシ樹脂の溶液（東都化成（株）社製、製品名ＹＰ−５０、分子量６００００〜８００００のフェノキシ樹脂をクレゾール／シクロヘキサノンに溶解した溶液（固形分：３０質量％））を、焼き付け後の膜厚が３μｍとなるように直径１.０ｍｍの銅線表面に塗布し、炉内温度３００〜４００℃に設定した焼付炉内で数秒間焼き付けて硬化したフェノキシ樹脂からなるプライマー層を形成した。

次に、汎用ポリエステルイミド樹脂（汎用ＥｓＩ：日立化成工業（株）社製、商品名Isomid４０ＳＭ−４５）の樹脂溶液を、焼き付け後の膜厚が２５μｍとなるように塗布し、炉内温度３００〜４００℃に設定した焼付炉内で数秒間焼き付け、第２層目の樹脂層を形成した。

さらに、汎用ＰＡＩを焼き付け後の膜厚が５μｍとなるように塗布し、上記汎用ＥｓＩと同様の条件で、第３層目の樹脂層を形成した。なお、汎用ＰＡＩは下記方法により得られたものを使用した。

（汎用ＰＡＩの製造）
窒素ガス環境下において、無水トリメリット酸１７６.９ｇ、トリメリット酸１.９５ｇ及びメチレンジイソシアネート２３３.２ｇをフラスコ内に投入し、溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン５３６ｇを添加し、撹拌しながら８０℃で３時間加熱した後、約４時間かけてフラスコ内の温度を１２０℃まで昇温し、同温度で３時間加熱した。その後、加熱をやめ、フラスコ内にキシレン１３４ｇを添加した後放冷し、不揮発分３５質量％であるポリアミドイミド樹脂ワニス（汎用ＰＡＩ）を得た。

そして最後に潤滑性を高める自己潤滑ＰＡＩを焼き付け後の膜厚が２μｍとなるように塗布し、上記汎用ＥｓＩと同様の条件で、表面層となる第４層目の樹脂層を形成した。なお、自己潤滑ＰＡＩは下記方法により得られたものを使用した。

（自己潤滑ＰＡＩの製造）
上記で得られた汎用ＰＡＩの固形分量１００質量部に対し、ポリエチレンワックス１.５質量部の割合で混合し、ポリアミドイミド樹脂ワニス（自己潤滑ＰＡＩ）を得た。

また、比較例として、上記エポキシ樹脂の樹脂層の代替として、汎用ポリエステルイミドワニス（汎用ＥｓＩ：日立化成工業（株）社製、商品名Isomid４０ＳＭ−４５）と、高密着タイプのポリエステルイミドワニス（高密着ＥｓＩ：大日精化工業（株）社製、商品名ＥＨ４０２−４５Ｎｏ.３）を用いてプライマー層を形成した絶縁電線（比較例１及び比較例２）を作製した。また、参考例として、上記フェノキシ樹脂溶液に、その固形分１００質量部に対して、硬化剤であるブロック型イソシアネート（日本ポリウレタン工業（株）社製、商品名ＭＳ５０）２０質量部を均一に混合した樹脂組成物を用いてプライマー層を形成した絶縁電線を作製した。そして、実施例及び各比較例並びに参考例の絶縁電線について、可とう性、ヒートショック、一方向摩耗、膜浮き、耐軟化温度について試験を行った。その結果を表１にまとめた。なお、各試験において各実施例、各比較例共に６本の絶縁電線を用意し、数値で評価できるものについては得られた測定値の平均値を示した。

〔可とう性〕
ＪＩＳ Ｃ３００３ ７．可とう性 Ａ法に準じて試験を行った。その結果、比較例１では２倍の倍率において、本実施例をはじめ比較例２、参考例を含めて肉眼での観察において亀裂等は観察されなかった。

〔ヒートショック〕
ＪＩＳ Ｃ３００３ １２．耐熱衝撃 Ａ法に準じて試験を行った。その結果、比較例１では２倍の倍率において、本実施例をはじめ比較例２、参考例を含めて肉眼での観察において亀裂等は観察されなかった。

〔一方向摩耗〕
ＪＩＳ Ｃ３００３ ９．耐摩耗に準じて試験を行った。

〔膜浮き試験〕
ＪＩＳ Ｃ３００３ ８. 密着性の８．１ａ）急激伸長の場合に準じて、切れ目から被膜が浮いている部分の長さを測定した。膜浮き試験については、加熱前（初期）と、１６０℃の恒温槽内で６時間加熱した場合（１６０℃×６ｈ）と、１８０℃の恒温槽内で６時間加熱した場合（１８０℃×６ｈ）について試験を行った。

〔耐軟化温度試験〕
ＪＩＳ Ｃ３００３ １１.１ Ａ法に準じて、耐軟化温度を測定した。

以上の結果から、本発明の絶縁電線では、高密着ポリエステルイミドをプライマー層とした場合とほぼ同様の機械的強度（一方向摩擦）や耐軟化特性が得られた。また、これと比べて著しく密着性（膜浮き）が向上していた。そして、汎用エステルイミドをプライマー層とした場合と比べて特性に遜色のない絶縁電線が得られた。

このように、本発明の絶縁電線は、硬化剤を用いることなくプライマー層を形成しているにもかかわらず、機械的強度が高く、ワニス含浸処理などのように高温に加熱した場合にも密着性や軟化性が良好に維持されるので、モーターの小型化や高出力モーターに対応可能な絶縁電線が提供される。

なお、上記に示された実施形態や実施例は例示であって、本発明は上記の実施形態や実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲及びこれと均等に含まれるすべての変更が本発明に含まれることが意図される。

Claims (3)

1. 導体と、当該導体表面を被覆するプライマー層と、当該プライマー層を被覆する絶縁層を有する絶縁電線であって、
   前記プライマー層が、重量平均分子量が２００００以上のフェノキシ樹脂からなる層である絶縁電線。
2. 前記プライマー層が、前記フェノキシ樹脂と溶媒からなる樹脂組成物を前記導体表面に塗布し、焼き付けることによって形成された層である請求項１に記載の絶縁電線。
3. 前記絶縁層が、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも１種以上の樹脂を主体とする層である請求項１又は２に記載の絶縁電線。