JP2017128667A - 自己融着性樹脂組成物及び自己融着性絶縁電線 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一態様に係る自己融着性樹脂組成物は、フェノキシ樹脂を主成分とする自己融着性樹脂組成物であって、硬化処理後の200℃における弾性率が1MPa以上200MPa以下である。
以下、本発明に係る自己融着性絶縁電線の実施形態について、図面を参照しつつ詳説する。
<自己融着性絶縁電線>
図1の自己融着性絶縁電線1は、線状の金属導体2と、この金属導体2の外周面に積層される絶縁層3と、この絶縁層3の外周面に積層され、最外層を構成する熱融着層4とを備える。また、熱融着層4は、当該自己融着性樹脂組成物から構成される。
金属導体2は、例えば断面が円形状の丸線とされるが、断面が正方形状の角線又は長方形状の平角線や、複数の素線を撚り合わせた撚り線であってもよい。
絶縁層3は、絶縁性を有する樹脂組成物で形成される。絶縁層3を形成する樹脂組成物としては、特に限定されないが、例えばポリビニルホルマール、熱硬化ポリウレタン、熱硬化アクリル、エポキシ、熱硬化ポリエステル、熱硬化ポリエステルイミド、熱硬化ポリエステルアミドイミド、芳香族ポリアミド、熱硬化ポリアミドイミド、熱硬化ポリイミド等の熱硬化性樹脂や、例えば熱可塑性ポリイミド、ポリフェニルサルフォン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン等の熱可塑性樹脂を主成分とするものが使用できる。絶縁層3は2種類以上の樹脂の複合体又は積層体であってもよく、また熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との複合体又は積層体であってもよい。
熱融着層4は、後述する自己融着性樹脂組成物で構成される。熱融着層4の平均厚さの下限としては、1μmが好ましく、3μmがより好ましい。一方、熱融着層4の平均厚さの上限としては、200μmが好ましく、150μmがより好ましい。熱融着層4の平均厚さが上記下限に満たない場合、当該自己融着性絶縁電線間の固着が不十分となるおそれがある。逆に、熱融着層4の平均厚さが上記上限を超える場合、当該自己融着性絶縁電線1を用いて形成されるコイル等の占積率が低くなり、モーター等の効率が低下するおそれがある。
当該自己融着性絶縁電線1は、絶縁層3の主成分が熱硬化性樹脂である場合、金属導体2の外周面に溶媒で希釈した絶縁層形成用樹脂組成物を塗布する工程と、加熱により溶媒を揮発させて、塗布した絶縁層形成用樹脂組成物を硬化する工程と、上記絶縁層形成用樹脂組成物の硬化することにより得られた絶縁層3の外周面に、溶媒で希釈した自己融着性樹脂組成物を塗布する工程と、加熱により溶媒を揮発させて自己融着性樹脂組成物から構成される熱融着層4を最外層に形成する工程とを備える方法により製造できる。
絶縁層形成用樹脂組成物塗布工程では、金属導体2の外周面に絶縁層形成用樹脂組成物を塗布する。絶縁層形成用樹脂組成物を金属導体2の外周面に塗布する方法としては例えば液状の絶縁層形成用樹脂組成物を貯留した液状組成物槽と塗布ダイスとを備える塗布装置を用いた方法を挙げることができる。この塗布装置によれば、導体が液状組成物槽内を挿通することで液状組成物が導体外周面に付着し、その後塗布ダイスを通過することで、この液状組成物が略均一な厚さに塗布される。また、絶縁層形成用樹脂組成物塗布工程においては、押出しなど公知の手法により熱可塑性樹脂を塗布してもよい。さらに、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との積層構造となるように塗布してもよい。
絶縁層形成用樹脂組成物硬化工程では、加熱することによって溶媒に希釈した絶縁層形成用樹脂組成物の溶媒を揮発させるとともに樹脂組成物を硬化させて、絶縁層3を形成する。この加熱に用いる装置としては、特に限定されないが、例えば導体の走行方向に長い筒状の焼付炉を用いることができる。加熱方法は特に限定されないが、例えば熱風加熱、赤外線加熱、高周波加熱等、従来公知の方法により行うことができる。また、加熱温度としては、例えば300℃以上600℃以下とされる。
自己融着性樹脂組成物塗布工程では、溶媒で希釈した自己融着性樹脂組成物を上記絶縁層3の外周面に塗布する。塗布方法としては上記絶縁層形成用樹脂組成物塗布工程と同様の方法を用いることができる。
自己融着性樹脂組成物乾燥工程では、加熱することによって溶媒を揮発させて自己融着性樹脂組成物から構成される熱融着層4を最外層に形成する。この加熱に用いる装置としては、特に限定されないが、絶縁層形成用樹脂組成物硬化工程と同様のものを用いることができる。加熱方法は特に限定されないが、絶縁層形成用樹脂組成物硬化工程と同様に従来公知の方法により行うことができる。また、加熱温度としては、例えば200℃以上400℃以下とされる。なお、この際の加熱温度とは、加熱工程の環境温度であり、自己融着性樹脂組成物自体の温度ではない。
当該自己融着性絶縁電線は、例えば当該自己融着性絶縁電線を捲線加工して、当該自己融着性絶縁電線の熱融着層同士を固着させるコイル用電線としての用途、平行に配置された複数の当該自己融着性絶縁電線の熱融着層同士を固着させた状態とするような用途、当該自己融着性絶縁電線とモーターのコア部分との融着及び固定等に用いることができる。
当該自己融着性樹脂組成物は、熱融着前の可とう性を備えつつ、熱融着後においては高い耐熱性を有し、高温下における固着力に優れる熱融着層を得ることができる。従って、上記熱融着層が当該自己融着性樹脂組成物から構成される自己融着性絶縁電線は、熱融着後の高温下における自己融着性絶縁電線同士の高い固着力を有するので、電線同士の固着の信頼性が高い。また、当該自己融着性絶縁電線は、モーターのコア部分との融着及び固定等に用いることができる。従って、自動車用モーター、発電機等、耐熱性が要求される用途に使用することができる。
<自己融着性絶縁電線>
本発明の第2実施形態に係る自己融着性絶縁電線は、化学発泡剤又は熱膨張性マイクロカプセルを含有する当該自己融着性樹脂組成物から形成される熱融着層を備える。すなわち第2実施形態に係る自己融着性樹脂組成物は、フェノキシ樹脂を主成分とする第1実施形態に係る自己融着性樹脂組成物に、さらに発泡剤として、化学発泡剤又は熱膨張性マイクロカプセルを含有させたものである。
この熱融着層14は、後述する自己融着性樹脂組成物で構成される。熱融着層14は、加熱により発泡剤16が膨張することによって全体的に膨張する。
発泡剤16としては化学発泡剤又は熱膨張性マイクロカプセルを用いることができる。
発泡剤16として用いられる化学発泡剤は、加熱することにより分解して、例えば窒素ガス、炭酸ガス、一酸化炭素、アンモニアガス等を発生するものであり、有機発泡剤又は無機発泡剤が使用できる。
発泡剤16として用いられる熱膨張性マイクロカプセルは、内部発泡剤からなる芯材(内包物)と、この芯材を包む外殻とを有し、芯材の膨張によって外殻が膨張する。
当該自己融着性絶縁電線10の製造方法としては、例えば第1実施形態の当該自己融着性絶縁電線1の製造方法の自己融着性樹脂組成物塗布工程において、発泡剤16を含有する自己融着性樹脂組成物を溶媒で希釈して塗布する方法等が挙げられる。
当該自己融着性樹脂組成物が化学発泡剤又は熱膨張性マイクロカプセルを含有することによって、上記第1実施形態に係る自己融着性樹脂組成物の効果と併せて、発泡剤16の膨張に伴って熱融着層14を膨張させることができる。当該自己融着性絶縁電線10においては、熱融着層14が、マトリックス15中に発泡剤16を分散して形成されていることによって、発泡剤16の膨張に伴って熱融着層14が確実かつ比較的均一に膨張することができる。その結果、熱融着層14同士をより強く圧着し、電線間及び電線−コア間の固着をより確実にできる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
プライマー処理層は、層間の密着性を高めるために設けられる層であり、例えば公知の樹脂組成物により形成することができる。
直径1.0mmの銅線に、平均厚さ40μmの絶縁層及び平均厚さ12.5μmの熱融着層をこの順に積層することによって、自己融着性絶縁電線No.1〜No.14を試作した。絶縁層及び熱融着層は、それぞれ下記に記載する組成の樹脂組成物を塗布ダイスにより塗布し、炉長3mの横炉を用いて絶縁層と融着層とを形成した。
絶縁層形成用樹脂としては、ポリエステルイミドを使用した。
自己融着性絶縁電線No.1〜No.14について、表1に示すように、フェノキシ樹脂及び硬化剤を材料として自己融着性樹脂組成物の調製を行った。
自己融着性絶縁電線No.1〜No.14のフェノキシ樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシとビスフェノールS型フェノキシとの共重合体(新日鉄住金化学株式会社の「YPS007−A30」)を用いた。
硬化剤としては、表1に示すように自己融着性絶縁電線No.1〜No.14について以下の硬化剤(多官能エポキシ化合物、シアネート樹脂、エステルイミド樹脂)を使用した。
以上のようにして得られた自己融着性絶縁電線No.1〜No.14について、熱融着前の可とう性と、熱融着後の熱融着層の200℃における弾性率並びに固着力とを評価した。
自己融着性絶縁電線No.1〜No.14の硬化後の熱融着層について、200℃での貯蔵弾性率を測定して耐熱性を評価した。貯蔵弾性率は、「JIS−K−0129(2005)に準拠して動的粘弾性測定(DMA)の引張モードにより測定した。
固着力は、以下のように評価した。始めに同じ長さ(50cm)の自己融着性絶縁電線を8本用意する。上記8本の中の2本を第1自己融着性絶縁電線とし、残りの6本を第2自己融着性絶縁電線とする。次に、2本の第1自己融着性絶縁電線の端面同士を対向するように接触させて直線状に配置する。次に、2本の第1自己融着性絶縁電線を中央にし、これらの第1自己融着性絶縁電線の接触部分を、第2自己融着性絶縁電線の端部から25cmの中心部で取り囲むように6本の第2自己融着性絶縁電線を揃えて配置し、ピアノ線で外れないように固定する。次に、210℃で20分間硬化処理を行い、第1自己融着性絶縁電線及び第2自己融着性絶縁電線の熱融着層を融着して自己融着性絶縁電線同士を固着したものを試料とする。そして、6本の第2自己融着性絶縁電線から突出した2本の第1自己融着性絶縁電線の両端部を汎用の引張試験機を用いて引張り、上記試料の中央部の第1自己融着性絶縁電線の熱融着層とこれらを取り囲む第2自己融着性絶縁電線の熱融着層とが破断して中央部の2本の第1自己融着性絶縁電線の同士が外れた時の引張りせん断力を測定し、これを自己融着性絶縁電線間の固着力の指標とした。
線径1mmの自己融着性絶縁電線を3倍径の3mmの鉄心の周り30回巻き付け、皮膜割れ(熱融着層に顕在する割れ)の発生の有無を目視により確認し、皮膜割れが発見されなかったものを「A」、皮膜割れが発見されたものを「B」とした。
2 金属導体
3 絶縁層
4、14 熱融着層
15 マトリックス
16 発泡剤
Claims (6)
- フェノキシ樹脂を主成分とする自己融着性樹脂組成物であって、
硬化処理後の200℃における弾性率が1MPa以上200MPa以下である自己融着性樹脂組成物。 - 上記フェノキシ樹脂が、ビスフェノールA型エポキシに由来する構造とビスフェノールS型フェノキシに由来する構造とを有する請求項1に記載の自己融着性樹脂組成物。
- 1又は複数の硬化剤をさらに含有する請求項1又は請求項2に記載の自己融着性樹脂組成物。
- 上記硬化剤として、多官能エポキシ化合物を含む請求項3に記載の自己融着性樹脂組成物。
- 上記フェノキシ樹脂に対する上記硬化剤の含有率が5質量%以上80質量%以下である請求項3又は請求項4に記載の自己融着性樹脂組成物。
- 線状の金属導体と、この金属導体の外周面側に積層され、最外層を構成する熱融着層とを備える自己融着性絶縁電線であって、
上記熱融着層が、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の自己融着性樹脂組成物から構成される自己融着性絶縁電線。
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