JP2023064363A - 絶縁電線 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁被膜における密着性の維持が容易な絶縁電線を提供する。【解決手段】導電性材料から形成され長尺状の形状を有する導体２０と、絶縁性材料から形成され、導体２０の周囲を覆う複数の絶縁層を少なくとも有する絶縁被膜３０と、が設けられ、絶縁性材料は、１００℃より高い温度での動的粘弾性における貯蔵弾性率の値が、３０℃の温度での動的粘弾性における貯蔵弾性率より１桁以上低下する。絶縁被膜３０を形成する絶縁性材の貯蔵弾性率の値が、温度の上昇に伴い１桁以上低下するため、絶縁層から導体２０の表面へのアンカー効果や、隣接する絶縁層の間のアンカー効果が得られやすく、絶縁被膜３０における密着性の維持が容易になる。絶縁電線を屈曲させたり伸ばしたりする加工を行った際に、絶縁被膜３０が剥離しにくくなる。【選択図】 図１

Description

本発明は、絶縁電線に関する。

従来、導体の周囲を被覆する複数の被覆層の材料として、ポリイミド（以後「ＰＩ」とも表記する。）を使用したエナメル線が知られている。広く使用されているＰＩ（以後「汎用ＰＩ」とも表記する。）として、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）や、Ｕｐｉｌｅｘ（登録商標）などが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１２－１５３８４８号公報

汎用ＰＩは、エナメル線の導体との密着性や隣接する被覆層との密着性が高くないことが知られている。そのため、エナメル線の製造時に、エナメル線を屈曲させたり伸ばしたりする加工を行うと被覆層が剥離したりする問題があった。

また、汎用ＰＩは、温度による弾性率の変化が小さくエナメル線の製造時に被覆層が軟化しにくい。言い換えると、被覆層から導体の表面へのアンカー効果や、隣接する被覆層の間のアンカー効果が得られにくい。そのため、被覆層と導体との密着性や、隣接する被覆層同士の密着性が得られにくいという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、絶縁被膜における密着性の維持が容易な絶縁電線を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の絶縁電線は、導電性材料から形成され長尺状の形状を有する導体と、絶縁性材料から形成され、前記導体の周囲を覆う複数の絶縁層を少なくとも有する絶縁被膜と、が設けられ、前記絶縁性材料は、１００℃より高い温度での動的粘弾性における貯蔵弾性率の値が、３０℃の温度での動的粘弾性における貯蔵弾性率より１桁以上低下する。

本発明の絶縁電線によれば、絶縁被膜を形成する絶縁性材の１００℃より高い温度での貯蔵弾性率の値が、３０℃の温度での動的粘弾性における貯蔵弾性率より１桁以上低下する。そのため、絶縁層から導体の表面へのアンカー効果や、隣接する絶縁層の間のアンカー効果が得られやすい。言い換えると、絶縁層と導体との密着性や、隣接する絶縁層同士の密着性が得られやすい。また、エナメル線を屈曲させたり伸ばしたりする加工を行った際に、絶縁被膜が剥離しにくくなる。

本発明の絶縁電線によれば、絶縁被膜を形成する絶縁性材の貯蔵弾性率の値が、温度の上昇に伴い１桁以上低下するため、絶縁被膜における密着性の維持が容易になるという効果を奏する。

第１の実施形態に係る絶縁電線の構成を説明する横断面視図である。 各実施例に係る絶縁電線の評価結果と、各比較例の評価結果とを比較する表である。 絶縁被膜を形成する各材料の動的粘弾性における貯蔵弾性率の温度変化を示すグラフである。 ピール試験に用いる試験装置を説明する模式図である。 ピール試験に用いる試料を説明する横断面視図である。 第２の実施形態に係る絶縁電線の構成を説明する横断面視図である。 図６の第１絶縁層及び第２絶縁層の構成を説明する摸式図である。 図６の絶縁電線の製造方法を説明するフローチャートである。 縦断面観察に用いられる絶縁被膜の準備方法を説明する模式図である。 縦断面観察に用いられる絶縁被膜の準備方法を説明する模式図である。 第１絶縁層における導体と隣接する界面を説明するＳＥＭ画像である。 第２絶縁層における第１絶縁層と隣接する界面を説明するＳＥＭ画像である。

〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る絶縁電線１０について図１から図５を参照しながら説明する。本実施形態では絶縁電線１０がエナメル線、具体的にはモータの巻線に用いられるエナメル線である例に適用して説明する。より具体的には、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ），電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ），プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ：Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などの電動自動車の駆動モータの巻線に用いられるエナメル線である例に適用して説明する。

図１は、本実施形態の絶縁電線１０の構成を説明する横断面視図である。図１に示すように、絶縁電線１０には導体２０と、絶縁被膜３０と、が設けられている。
導体２０は、長尺状に延びるとともに、円形の断面形状を有する部材である。本実施形態では、導体２０が、直径０．８ｍｍの丸銅線である例に適用して説明する。なお、導体２０の断面形状は、円形であってもよいし、矩形であってもよく、具体的な形状に限定されない。

導体２０は、電線として一般的に用いられる金属材料を用いて形成される。導体２０の形成に用いられる金属材料としては、銅、銅を含む合金、アルミニウム又はアルミニウムを含む合金を例示することができる。本実施形態では、導体２０が、酸素含有量が３０ｐｐｍ以下の低酸素銅、又は無酸素銅を用いて形成された例に適用して説明する。

絶縁被膜３０は導体２０の周面を覆う部材である。絶縁被膜３０は絶縁性および熱硬化性を有する材料（すなわち、絶縁性材料）を用いて形成されている。本実施形態では、絶縁被膜３０が全芳香族ポリイミド（以降、単にポリイミドとも表記する。）から形成されている例に適用して説明する。

具体的には、絶縁被膜３０が後述する材料１から形成されている絶縁電線１０（以後、実施例１とも表記する。）と、材料３から形成されている絶縁電線１０（以後、実施例２とも表記する。）に適用して説明する。

材料１は、ポリアミド酸を溶剤中で撹拌合成して得られる材料である。
ポリアミド酸は、絶縁被膜３０を構成する絶縁性材料であるポリイミドの前駆体である。本実施形態では、ポリアミド酸がジアミンとテトラカルボン酸二無水物とを重合して得られたものである例に適用して説明する。

ジアミンには、４，４’―ジアミノジフェニルエーテル（以下、ＯＤＡとも表記する。）が含まれる。ＯＤＡの他に、１，４―ビス（４－アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３―ビス（４－アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３―ビス（３－アミノフェノキシ）ベンゼン、４，４’―ビス（４－アミノフェノキシ）ビフェニルがジアミンに含まれても良い。

テトラカルボン酸二無水物には、ピロメリット酸二無水物（以下、ＰＭＤＡとも表記する。）が含まれる。ＰＭＤＡの他に、３，３’，４，４’－ベンゾフェノンテ トラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’－ジフェニルスルホンテトラ カルボン酸二無水物、４，４’－オキシジフタル酸二無水物、 ４，４’－（２，２－ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフタル酸無水物、３，３’，４，４’－ビフェニルテトラカルボン酸二無水物がテトラカルボン酸二無水物に含まれても良い。

本実施形態では、ポリアミド酸が次に説明するジアミンとテトラカルボン酸二無水物とを重合して得られたものである例に適用して説明する。ジアミンとしては、４，４’―ジアミノジフェニルエーテルと、及び４，４’―ビス（４－アミノフェノキシ）ビフェニルを用いて構成される。テトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、及び３，３’，４，４’－ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を用いて構成される。

なお、ポリアミド酸は、次に説明するジアミンとテトラカルボン酸二無水物とを重合して得られたものであってもよい。ジアミンとしては、４，４’―ジアミノジフェニルエーテルで構成される。テトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、及び３，３’，４，４’－ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を用いて構成される。

なお、上述のポリアミド酸をイミド化した絶縁被膜３０を構成するポリイミドは、高分子の末端部分がキャッピングされたものであってもよい。キャッピングに用いられる材料としては、無水酸を含む化合物、又はアミノ基を含む化合物を用いてもよい。

キャッピングに用いられる無水酸を含む化合物としては、フタル酸無水物、４－メチルフタル酸無水物、３－メチルフタル酸無水物、１，２－ナフタル酸無水物マレイン酸無水物、２，３－ナフタレンジカルボン酸無水物、各種フッ素化フタル酸無水物、各種ブロム化フタル酸無水物、各種クロル化フタル酸無水物、２，３－アントラセンジカルボン酸無水物、４－エチニルフタル酸無水物、４－フェニルエチニルフタル酸無水物などを用いることができる。

キャッピングに用いられるアミノ基を含む化合物としては、アミノ基を１つ含む化合物を用いてもよい。

溶剤としては、ＮＭＰ（Ｎ－メチルピロリドン）、ＤＭＡｃ（ジメチルアセトアミド）などを用いることができる。本実施形態では、ＤＭＡｃが溶剤として用いられる例に適用して説明する。

材料３は、主鎖の少なくとも一部がシロキサン結合（－Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ－）で構成されるシリコーン系モノマであるジアミン、または、酸二無水物を重合した材料を含む。
材料３に用いられるシリコーン系モノマの分子量は１，０００未満である。本実施形態では、シリコーン系モノマの分子量が２６０である例に適用して説明する。材料３に用いられる溶剤としては、ＤＭＡｃを例示することができる。

本実施形態では、絶縁被膜３０の全体が１５層の絶縁層によって構成され、絶縁被膜３０の膜厚が約４２μｍである例に適用して説明する。なお、絶縁被膜３０の膜厚は４２μｍよりも厚くても良いし、薄くても良い。例えば、絶縁被膜３０の膜厚は、１０μｍ以上２００μｍ以下である。また、絶縁皮膜３０を構成する絶縁層の層数は、１５層よりも多くても良いし、少なくても良い。

上述の材料１または材料３を、塗布して焼付けする（加熱により硬化させる）ことにより１層の絶縁層が形成される。絶縁被膜３０の膜厚が所望の厚さになるまで、絶縁層の形成が繰り返される。本実施形態では絶縁層の形成が１５回繰り返される。

次に、上述の実施例１および実施例２に係る絶縁電線１０と、各比較例との評価結果の比較について図２および図３を参照しながら説明する。まず、比較の対象となる比較例１および比較例２について説明する。

比較例１に係る絶縁電線には、導体と、シングルコートの絶縁被膜と、が設けられている。比較例１に係る導体は、第１の実施形態に係る導体２０と同じものである。比較例１に係る絶縁被膜は導体の周面を覆う部材であり、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）（以下、汎用ＰＩとも表記する。）を用いて形成されている。

汎用ＰＩに用いられる溶剤としては、ＤＭＡｃを例示することができる。
具体的には、比較例１に係るシングルコートの絶縁被膜は、汎用ＰＩを用いて形成された絶縁層を１５層積層して構成されている。当該絶縁層は約３μｍの厚さを有している。比較例１に係る絶縁被膜の全体では、約４２μｍの厚さを有している。

比較例２に係る絶縁電線には、導体と、シングルコートの絶縁被膜と、が設けられている。比較例２に係る導体は、第１の実施形態に係る導体２０と同じものである。比較例２に係る絶縁被膜は導体の周面を覆う部材であり、材料２を用いて形成されている。

材料２は、主鎖の少なくとも一部がシロキサン結合（－Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ－）で構成されるシリコーン系モノマであるジアミン、または、酸二無水物を重合した材料を含む。材料２に用いられるシリコーン系モノマの分子量は１，０００以上である。本実施形態では、シリコーン系モノマの分子量が１，３４０である例に適用して説明する。

材料２に用いられる溶剤としては、ＤＭＡｃを例示することができる。
比較例２に係る絶縁被膜は、材料２を用いて導体の外周に形成された１５層の絶縁層を有している。これらの絶縁層は約３μｍの厚さを有している。比較例２に係る絶縁被膜の全体では、約４２μｍの厚さを有している。

次に、上述の実施例１および実施例２に係る絶縁電線１０と、各比較例との評価結果について説明する。図２は、上述の実施例１および実施例２に係る絶縁電線１０と、各比較例との評価結果を説明する表である。図３は、絶縁被膜に用いられる各材料における動的粘弾性における貯蔵弾性率の温度変化を説明するグラフである。

実施例１に係る絶縁電線１０、実施例２に係る絶縁電線１０、比較例１に係る絶縁電線、および、比較例２に係る絶縁電線は、それぞれ１種類の材料を用いて絶縁被膜３０、比較例１に係る絶縁被膜、比較例２に係る絶縁被膜を形成している。

図２の材料の欄には、絶縁被膜を形成する材料が記載されている。実施例１の材料の欄には材料１が記載されている。実施例２の材料の欄には材料３が記載されている。なお、材料１および材料３は汎用ＰＩと比較して部分放電開始電圧（ＰＤＩＶとも表記する。）が高い材料でもある。比較例１の材料の欄には汎用ＰＩが記載されている。比較例２の材料の欄には材料２が記載されている。

図２の貯蔵弾性率の桁数変化の欄には、絶縁被膜を形成する材料の動的粘弾性における貯蔵弾性率（以下、貯蔵弾性率とも表記する。）が記載されている。具体的には、３００℃以上３５０℃以下の温度範囲における桁数変化が記載されている。

実施例１の貯蔵弾性率の桁数変化、つまり材料１の貯蔵弾性率の桁数変化は１桁である。実施例２の貯蔵弾性率の桁数変化、つまり材料３の貯蔵弾性率の桁数変化は２桁である。比較例１つまり汎用ＰＩの貯蔵弾性率の桁数変化は０桁である。比較例２つまり材料２の貯蔵弾性率の桁数変化は０桁である。

ここで、貯蔵弾性率の桁数変化の測定について説明する。貯蔵弾性率の桁数変化は、絶縁被膜を形成する材料から形成されたＰＩフィルムの動的粘弾性における貯蔵弾性率により評価した。ＰＩフィルムは、次の通りの工程を経て形成した。

まず、それぞれの材料であるポリアミック酸ワニスを、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）シート上に３００μｍのギャップを有するバーコータで延伸する。その後、１００℃、２００℃、および、３００℃でそれぞれ３０分間焼成する。これにより厚さが約５０μｍのＰＩフィルムが得られる。

上述の工程を経て形成したＰＩフィルムから試験片を切除する。試験片の幅は５ｍｍ、長さは３０ｍｍである。試験に用いられる長さであるチャック間の距離は２０ｍｍである。

上述の試験片を、動的粘弾性測定装置を用いて引っ張りモードにて評価する。試験の条件は、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、周波数１０Ｈｚ、歪み０．０５％、データ取り込み間隔０．５℃毎とした。

図３は、絶縁被膜を形成する各材料の動的粘弾性における貯蔵弾性率Ｅ’の温度変化を示すグラフである。
図３に示すように、汎用ＰＩの貯蔵弾性率Ｅ’は、温度の上昇とともに値が小さくなるとともに、約３０℃以上約３９０℃以下の温度範囲での値の減少幅が相対的に小さい。具体的には、汎用ＰＩの貯蔵弾性率Ｅ’の値の変化が１×１０^９（Ｐａ）以上１×１０^１０（Ｐａ）以下の範囲に収まる。なお、汎用ＰＩの貯蔵弾性率Ｅ’の値は、３０℃の温度において１×１０^９（Ｐａ）以上である。

言い換えると、約３０℃以上約３９０℃以下の温度範囲における貯蔵弾性率Ｅ’の値の変化が１桁未満（０桁とも表記する。）に収まっている。３００℃以上３５０℃以下の温度範囲においても、汎用ＰＩの貯蔵弾性率Ｅ’の値の変化が１桁未満に収まっている。

材料１の貯蔵弾性率Ｅ’は、温度の上昇とともに値が小さくなるとともに、約３０℃以上約３９０℃以下の範囲での値の減少幅が相対的に大きい。具体的には、約３０℃以上約３００℃未満の範囲での貯蔵弾性率Ｅ’の値の変化は、１×１０^９（Ｐａ）以上１×１０^１０（Ｐａ）以下の範囲に収まり、値の変化は１桁未満となる。なお、材料１の貯蔵弾性率Ｅ’の値は、３０℃の温度において１×１０^９（Ｐａ）以上である。その一方で、３００℃（第１所定閾値に相当する。）以上３５０℃以下の範囲での値の変化は、１×１０^８（Ｐａ）以上１×１０^９（Ｐａ）以下の範囲を超え、値の変化は１桁以上となる。

材料２の貯蔵弾性率Ｅ’は、温度の上昇とともに値が小さくなるとともに、約３０℃以上約３９０℃以下の範囲での値の減少幅が相対的に小さい。言い換えると、約３０℃以上約３９０℃以下の範囲における貯蔵弾性率Ｅ’の値の変化が１桁未満に収まっている。なお、材料２の貯蔵弾性率Ｅ’の値は、３０℃の温度において１×１０^９（Ｐａ）以上である。３００℃以上３５０℃以下の温度範囲においても、材料２の貯蔵弾性率Ｅ’の値の変化が１桁未満に収まっている。材料２の貯蔵弾性率Ｅ’の値は、３００℃以上３５０℃以下の温度範囲において１×１０^８（Ｐａ）以上である。

材料３の貯蔵弾性率Ｅ’は、温度の上昇とともに値が小さくなるとともに、約３０℃以上約３９０℃以下の範囲での値の減少幅が相対的に大きい。具体的には、約３０℃以上約１５０℃未満の範囲での貯蔵弾性率Ｅ’の値の変化は、１×１０^８（Ｐａ）以上１×１０^９（Ｐａ）以下の範囲に収まり、値の変化は１桁未満となる。

その一方で、約１５０℃（第２所定閾値に相当する。）以上約３００℃未満の範囲で貯蔵弾性率Ｅ’の値の変化は、約１×１０^７（Ｐａ）以上約１×１０^８（Ｐａ）以下の範囲を超え、値の変化は１桁以上となる。更に約３００℃（第１所定閾値に相当する。）以上約３５０℃以下の範囲での値の変化は、約３×１０^４（Ｐａ）以上約３×１０^６（Ｐａ）以下の範囲を超え、値の変化は２桁以上となる。

図２の密着性の欄には、実施例１および実施例２に係る絶縁電線１０と、各比較例に係る絶縁電線における密着性の評価結果が記載されている。密着性の評価は、以下に説明するピール試験により行った。

ピール試験では、図４に示す試験装置１００が用いられる。試験装置１００には、試料１０Ｔである絶縁電線を把持する把持部１１０Ａ，１１０Ｂが設けられている。把持部１１０Ａ，１１０Ｂは、把持した試料１０Ｔの長手方向の長さが２５０ｍｍとなる位置に配置されている。把持部１１０Ａは、把持された試料１０Ｔを長手方向の軸線まわりに回転させる機構１２０に取り付けられている。把持部１１０Ｂは回転が不可に配置されている、言い換えると固定されている。

ピール試験による評価は、次に説明する通りに行われる。まず、試料１０Ｔを試験装置１００の把持部１１０Ａ，１１０Ｂに固定する。固定された試料１０Ｔの絶縁被膜３０の一部を図５に示す通りに取り除く。具体的には、試料１０Ｔの長手方向に平行な２辺の絶縁被膜３０を、導体２０に達するまで取り除く。

言い換えると、試料１０Ｔを横断面視した図５において、導体２０を間に挟んだ対向する絶縁被膜３０の部分を導体２０が露出するまで取り除く。絶縁被膜３０を取り除く範囲は、試料１０Ｔの長手方向（図５の紙面に垂直方向）の全領域にわたる。

絶縁被膜３０の一部を取り除くと把持部１１０Ａを回転させる。試料１０Ｔの絶縁被膜３０が導体２０から浮く（導体２０から剥離するとも表記する。）まで把持部１１０Ａを回転させる。試料１０Ｔの絶縁被膜３０が導体２０から浮いた時点の回転数を測定する。本実施形態では、把持部１１０Ａの回転角度が３６０°で１回と表記する。

図２に示すように、ピール試験において絶縁被膜３０が導体２０から浮くまでの回数は、実施例１が９８回であり、実施例２が７４回であった。これに対して比較例１は７２回であり、比較例２は０回であった。つまり、ピール試験において実施例１は、比較例１および比較例２よりも密着性が高いと評価された。実施例２は、比較例１と同程度の密着性と評価され、比較例２よりも密着性が高いと評価された。

図２の可撓性の欄には、実施例１および実施例２に係る絶縁電線１０と、各比較例に係る絶縁電線における可撓性の評価結果が記載されている。

評価は次に説明する通りに行われる。まず、長さが５００ｍｍの絶縁電線１０を試料１０Ｔとして用意する。用意した試料１０Ｔの長さを、伸長機を用いて３０％伸張させる。伸張させた試料１０Ｔを円柱状の巻き付け棒の周面に巻き付ける。巻き付け棒の直径は、用意した試料１０Ｔの直径と同じである。

伸長させた試料１０Ｔを巻き付け棒の周面に巻き付けたときに、絶縁被膜３０に亀裂が生じない、かつ、導体２０から絶縁被膜３０が剥離しない場合は合格（〇とも表記する。）と評価する。絶縁被膜３０に亀裂が生じる、または、導体２０から絶縁被膜３０が剥離する場合は不合格（×とも表記する。）と評価する。

実施例１および実施例２に係る伸長させた試料１０Ｔを、それぞれ巻き付け棒の周面に巻き付けたときに、絶縁被膜３０に亀裂が生じず、かつ、導体２０から絶縁被膜３０が剥離しなかった。つまり、実施例１および実施例２は合格（〇）と評価された。

比較例１および比較例２に係る伸長させた試料１０Ｔを、それぞれ巻き付け棒の周面に巻き付けたときに、絶縁被膜３０に亀裂が生じた、または、導体２０から絶縁被膜３０が剥離した。つまり、比較例１および比較例２は不合格（×）と評価された。

上記の構成の絶縁電線１０によれば、絶縁被膜３０を形成する材料１の貯蔵弾性率の値が、温度の上昇に伴い１桁以上低下する。すなわち、絶縁電線１０によれば、絶縁被膜３０を形成する絶縁性材料は、１００℃より高い温度での動的粘弾性における貯蔵弾性率の値が、３０℃の温度での上昇に伴い動的粘弾性における貯蔵弾性率より１桁以上低下する。そのため、第１絶縁層３１から導体２０の表面へのアンカー効果や、隣接する第２絶縁層４１との間のアンカー効果が得られやすい。

言い換えると、第１絶縁層３１と導体２０との密着性や、第１絶縁層３１および第２絶縁層４１の間の密着性や、隣接する第２絶縁層４１同士の密着性が得られやすい。

約３００℃以上約３５０℃以下の温度範囲で温度が上昇した際に貯蔵弾性率Ｅ’が３０℃の温度での動的粘弾性における貯蔵弾性率Ｅ’に対して１桁以上低下する材料１を用いることにより、約３００℃未満の低温領域と、約３００℃以上の高温領域とで、絶縁被膜３０の貯蔵弾性率Ｅ’を異ならせることができる。絶縁被膜３０に所望の特性を持たせやすくなる。

絶縁性材として、４，４’－ジアミノジフェニルエーテル、および、ピロメリット酸二無水物を少なくとも含む材料１を用いることにより、約３００℃以上約３５０℃以下の温度範囲で温度が上昇した際の貯蔵弾性率Ｅ’を、３０℃の温度での動的粘弾性における貯蔵弾性率Ｅ’より１桁以上低下させやすい。

また、次に説明する密着性を確保する他の方法を用いた絶縁電線と比較して、本実施形態の絶縁電線１０は、絶縁電線１０を製造して時間が経過しても密着性が低下しにくい。他の方法としては、絶縁被膜をポリエーテルスルホン（以下、ＰＥＳとも表記する。）で形成する方法や、絶縁被膜と導体との界面に化学結合を導入する方法が挙げられる。これらの他の方法は、絶縁電線を製造して時間が経過すると密着性が低下することが知られている。

これらの方法と比較して、本実施形態の４，４’－ジアミノジフェニルエーテル、および、ピロメリット酸二無水物を少なくとも含む材料１は、絶縁電線１０を製造して時間が経過しても密着性が低下しにくい。

具体的には次の通りである。従来のＰＥＳで形成する方法では、分子構造の主鎖が耐熱性に乏しいスルホニル基（－ＳＯ_２－）を含む。そのため、長時間高温（例えば１００℃～１８０℃）に晒されたときに主鎖が切断されてしまい、長期間の密着性を担保できないという問題があった。

これに対して、本実施形態の材料１は、分子構造中に耐熱性に優れるイミド結合を有している。さらに材料１は、モノマとして用いるジアミン、および酸二無水物が長期耐熱性に優れるエーテル結合（－Ｏ－）やベンゼン環のみで構成されている。そのため、材料１を用いて形成された絶縁被膜３０では、熱分解が起こりにくく、かつ、導体２０への密着性を物理的なアンカー効果で付与することができる。言い換えると、長時間加熱後の密着性低下を起こりにくくすることができる。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図６から図１２を参照して説明する。本実施形態の絶縁電線の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、絶縁被膜が異なっている。よって、本実施形態においては、図６から図１２を用いて絶縁被膜について第１の実施形態とは異なる部分を説明し、同じ部分については説明を省略する。

図６は、本実施形態の絶縁電線１０Ａの構成を説明する横断面視図である。図６に示すように、絶縁電線１０Ａには導体２０と、絶縁被膜３０Ａと、が設けられている。絶縁被膜３０Ａは導体２０の周面を覆う部材である。

絶縁被膜３０Ａは、発泡剤を加えた絶縁性および熱硬化性を有する絶縁性材料（以下、塗料とも表記する。）を用いて形成されている点が、発泡剤を加えずに形成される絶縁被膜３０と異なる。ここでは、発泡剤を加えた材料１を用いて絶縁被膜３０Ａが形成される絶縁電線１０Ａ（以下、実施例３とも表記する。）に適用して説明する。なお、絶縁電線１０Ａでは、発泡剤を加えた材料１を用いて形成された絶縁被膜３０Ａで説明するが、これに限定されない。つまり、絶縁電線１０Ａは、発泡剤を加えた材料３を用いて絶縁被膜３０Ａが形成されることでもよい。

図７は、第１絶縁層３１および第２絶縁層４１の構成を説明する摸式図である。
絶縁被膜３０Ａには、図７に示すように、１層の第１絶縁層３１と、複数の第２絶縁層４１と、が設けられている。本実施形態では１４層の第２絶縁層４１が設けられている例に適用して説明する。なお、第２絶縁層４１の層数は１４層よりも多くても良いし、少なくても良い。

第１絶縁層３１は、図７に示すように、導体２０の外周面に隣接する位置に配置されている。第１絶縁層３１は、導体２０の周囲を覆って形成された層であり、後述する３つの領域を有する層である。

第１絶縁層３１は、内側から外側に向かって順に、第１内側領域３２、第１中央領域３３、および、第１外側領域３４を有している。以降では、絶縁被膜３０Ａの厚さ方向において、導体２０側を内側、周面側を外側とも表記する。

第１絶縁層３１は、塗料を導体の外周面に塗布して焼付けする（加熱により硬化させる）ことを１回のみ行って得られる層である。第１絶縁層３１の厚さは、例えば、１μｍ以上５μｍ以下である。

第１内側領域３２は、第１絶縁層３１における導体２０に接触して配置された領域である。言い換えると、第１絶縁層３１における第１中央領域３３よりも導体２０側の領域であってポリイミドなどの絶縁性樹脂から構成される領域である。第１内側領域３２は、後述する第１空孔３７を含まない領域（第１内側無空孔領域とも表記する。）でもある。

第１中央領域３３は、第１絶縁層３１における中央の領域である。第１中央領域３３は、第１内側領域３２および第１外側領域３４に隣接して配置されており、ポリイミドなどの絶縁性樹脂および複数の第１空孔３７から構成された領域（第１空孔領域とも表記する。）である。

第１外側領域３４は、第１絶縁層３１における第１中央領域３３よりも第２絶縁層４１側の領域である。第１外側領域３４は、ポリイミドなどの得絶縁性樹脂から構成され、第１空孔３７を含まない領域（第１外側無空孔領域とも表記する。）である。

第１空孔３７は、内部に気体が含まれた空間である。気体には、空気、後述する熱分解性ポリマが分解されて発生する気体などが含まれる。第１空孔３７の空孔径は２μｍ以下である。

空孔径は、空間が球形の場合には直径であり、楕円をその軸周りに回転させた回転楕円体の場合には長軸に沿った直径であり、その他の立体形状の場合には最大となる長さである。

空孔径は、独立した１つの第１空孔３７における直径または長さである。第１絶縁層３１が形成される過程で複数の第１空孔３７がつながった空間や、第１絶縁層３１が形成された後に複数の第１空孔３７がつながった空間は、第１空孔３７の空孔径とはしない。

第１内側領域３２、および第１外側領域３４は、絶縁被膜３０Ａの厚さ方向に沿った厚さが、第１中央領域３３に含まれる第１空孔３７の空孔径より大きいことがよい。これにより、後述する空孔の連通が発生しにくくなり、また、導体２０と第１絶縁層３０との界面での密着性を向上させることができる。

独立した１つの第１空孔３７としては、内壁が球体や回転楕円体のように外向きに凸な連続する曲面形状のみを有しているものを例示できる。つながった複数の第１空孔３７としては、内壁が外向きに凸な曲面形状以外の形状を含むものを例示できる。

第２絶縁層４１は、第１絶縁層３１の外周側に配置され、導体２０および第１絶縁層３１の周囲を覆う層である。第２絶縁層４１は、内側から外側に向かって順に、第２内側領域４２、および、第２外側領域４４を有している。

第２内側領域４２は、第２絶縁層４１における第１絶縁層３１側の領域であってポリイミドおよび複数の第２空孔４７から構成された領域（第２空孔領域とも表記する。）である。第２外側領域４４は、第２内側領域４２に隣接して位置し、第１絶縁層３１と反対側である外側の領域であってポリイミドから構成された領域（第２外側無空孔領域とも表記する。）である。第２空孔４７の空孔径は２μｍ以下である。

第２外側領域４４は、絶縁被膜３０Ａの厚さ方向に沿った厚さが、第２内側領域４２に含まれる第２空孔４７の空孔径より大きいことがよい。これにより、第２絶縁層４１において後述する空孔の連通が発生しにくくなる。

次に、上述の絶縁電線１０Ａの製造方法について図８を参照しながら説明する。具体的には、絶縁電線１０Ａにおける絶縁被膜３０Ａの製造方法を説明する。図８は、絶縁電線１０Ａの製造方法を説明するフローチャートである。

まず、絶縁電線１０Ａの絶縁被膜３０Ａを形成する発泡剤を加えた材料１の調製工程が行われる（Ｓ１１）。具体的には、ポリアミド酸を溶剤中で撹拌合成して材料１を得る工程が行われる。次に、材料１に熱分解性ポリマからなる発泡剤を加えて攪拌混合して発泡剤を加えた材料１（実施例３の場合）を得る工程が行われる。

熱分解性ポリマからなる発泡剤は、撹拌合成前の塗料中の樹脂分に対して例えば１０重量部（ｐｈｒ：ｐｅｒ ｈｕｎｄｒｅｄ ｒｅｓｉｎ）以上６０重量部以下（所定重量部に相当する。）加えられる。本実施形態では、撹拌合成後の塗料中の樹脂分に対して２０重量部の熱分解性ポリマが加えられる例に適用して説明する。

発泡剤に用いる熱分解性ポリマとしては、例えば、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧとも表記する。）などを用いることができる。本実施形態では、分子量が４００のジオール型ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ４００とも表記する。）が熱分解性ポリマとして用いられる例に適用して説明する。

次に、調製した塗料を導体２０の周囲に塗布する第１塗布工程が行われる（Ｓ１２）。具体的には、第１絶縁層３１を形成する塗料を塗布する作業が行われる。塗料を１回塗布して得られる塗装塗料が導体２０の周面に形成される。

塗料は、次の第１絶縁層形成工程後に第１絶縁層３１の厚さが例えば約３μｍとなる所望の厚さに塗布される。本実施形態では、ダイスを用いて導体２０の周囲に所望の厚さの塗装塗料を形成する例に適用して説明する。

上述のダイスは、その内部に塗装塗料が形成された導体２０を挿通するための貫通孔を有する。導体２０の周囲に、第１絶縁層３１が有する所望の厚さよりも厚い発泡剤を加えた材料１からなる塗装塗料を形成した後に、当該導体２０がダイスの貫通孔に通される。ダイスにより塗装塗料の外周部分の一部が除去され、貫通孔の外径に応じた厚さの塗装塗料が導体２０の周囲に残る。

なお、塗料を導体２０の周囲に塗布する方法としては、上述の方法に限定されるものではなく、エナメル線の製造の際に用いられる他の公知の塗布方法を用いることができる。

次に、導体２０の周囲に塗料が１回塗布されたことで形成された塗装塗料が形成された状態の導体２０を加熱して、第１絶縁層３１を形成する第１絶縁層形成工程が行われる（Ｓ１３）。具体的には、塗料が１回塗布された導体２０が、３００℃から５００℃の範囲に保たれた炉内に入れられる。

炉内では、高温により溶剤が塗装塗料から除去される。その後、熱分解性ポリマとポリアミド酸とが相分離した状態で塗装塗料に含まれるポリアミド酸のイミド化反応が進み、第１絶縁層３１が形成される。ポリアミド酸のイミド化反応と同時に、発泡剤である熱分解性ポリマが熱分解され、第１絶縁層３１に第１空孔３７が形成される。

本実施形態において、発泡剤として用いる熱分解性ポリマは、相対的に導体２０に対する付着しやすさ（濡れ性または親和性とも表記する。）が、ポリアミド酸に対する付着しやすさよりも低い。そのため、塗装塗料における第１内側領域３２に相当する部分と、第１中央領域３３および第１外側領域３４に相当する部分とを比較すると、第１中央領域３３および第１外側領域３４に相当する部分に発泡剤である熱分解性ポリマが存在する割合が高くなると考えられる。

言い換えると、第１内側領域３２に相当する部分に発泡剤である熱分解性ポリマが存在する割合が低くなると考えられる。そのため、第１絶縁層３１の第１内側領域３２は、絶縁性樹脂であるポリイミドから構成され、後述する第１空孔３７を含まない。

上述のように、塗装塗料における第１外側領域３４に相当する部分には、発泡剤である熱分解性ポリマが存在する割合が高い。その一方で、加熱により分解されて気化した熱分解性ポリマは、ポリアミド酸がイミド化してポリイミドになる前に塗装塗料から放出されると考えられる。そのため、第１絶縁層３１の第１外側領域３４は、絶縁性樹脂であるポリイミドから構成され、後述する第１空孔３７を含まない。

塗装塗料における第１中央領域３３に相当する部分では、気化した熱分解性ポリマが塗装塗料から放出される前に、ポリアミド酸がイミド化してポリイミドになると考えられる。そのため、第１絶縁層３１の第１中央領域３３は、絶縁性樹脂であるポリイミドおよび複数の第１空孔３７から構成される。

次に、調製した塗料を第１絶縁層３１の周囲に塗布する第２塗布工程が行われる（Ｓ１４）。具体的には、第２絶縁層４１を形成する塗料を第１絶縁層３１の周面に塗布する作業が行われる。発泡剤を加えた材料１の塗装塗料が第１絶縁層３１の周囲に形成される。

塗料は、次の第２絶縁層形成工程後に第２絶縁層４１の厚さが例えば約３μｍとなる所望の厚さに塗布される。塗装塗料の厚さの調整は、第１塗布工程Ｓ１２と同様にダイスを用いて行われる。なお、ここで用いられるダイスは、第１絶縁層３１が周面に形成された導体２０の外径に対応した貫通孔を有する。

なお、塗料を第１絶縁層３１の周囲に塗布する方法としては、上述の方法に限定されるものではなく、エナメル線の製造の際に用いられる他の公知の塗布方法を用いることができる。

次に、塗装塗料を加熱して第２絶縁層４１を形成する第２絶縁層形成工程が行われる（Ｓ１５）。具体的には、第１絶縁層形成工程Ｓ１３と同様に、塗装塗料が形成された導体２０および第１絶縁層３１が、３００℃から５００℃の範囲に保たれた炉内に入れられる。

第１絶縁層形成工程Ｓ１３と同様に、炉内では高温により溶剤が材料１の塗装塗料から除去される。その後、塗装塗料に含まれるポリアミド酸と熱分解性ポリマとが相分離した状態でポリアミド酸のイミド化反応が進み、第２絶縁層４１が形成される。ポリアミド酸のイミド化反応と同時に、発泡剤である熱分解性ポリマが熱分解され、第２絶縁層４１に第２空孔４７が形成される。

第１絶縁層形成工程Ｓ１３とは異なり、第１絶縁層３１の周面に形成された材料１の塗装塗料は、導体２０ではなく第１絶縁層３１と接する。そのため、第２塗布工程Ｓ１４で形成された塗装塗料には、第１塗布工程Ｓ１２で形成された塗装塗料と比較して、発泡剤である熱分解性ポリマが相対的に均一に存在すると考えられる。

塗装塗料における第２絶縁層４１の第２外側領域４４に相当する部分では、加熱により分解されて気化した熱分解性ポリマは、ポリアミド酸がイミド化してポリイミドになる前に塗装塗料から放出されると考えられる。そのため、第２外側領域４４は、絶縁性樹脂であるポリイミドから構成され第２空孔４７を含まない。

塗装塗料における第２内側領域４２に相当する部分では、気化した熱分解性ポリマが塗装塗料から放出される前に、ポリアミド酸がイミド化してポリイミドになると考えられる。そのため、第２内側領域４２は、絶縁性樹脂であるポリイミドおよび複数の第２空孔４７から構成される。

第２絶縁層４１が１４層形成されていない場合（Ｓ１６のＮＯの場合）には、再び上述の第２塗布工程Ｓ１４に戻り、第２絶縁層４１を形成する工程が繰り返される。第２絶縁層４１が１４層形成されている場合（Ｓ１６のＹＥＳの場合）には、導体２０の周囲に絶縁被膜３０Ａを形成する工程が終了する。

言い換えると、第２塗布工程Ｓ１４および第２絶縁層形成工程Ｓ１５の組合せが１４回行われて、１４層の第２絶縁層４１が形成される。特に、２回目以降の第２塗布工程Ｓ１４では、材料１を第２絶縁層４１の周囲に塗布して第２絶縁層４１の周囲に塗装塗料を形成する。また、２回目以降の第２絶縁層形成工程Ｓ１５では、第２絶縁層１４の周囲に形成された塗装塗料を加熱することで、第２絶縁層４１の周囲に第２絶縁層４１を形成する。これにより、絶縁電線１０Ａの絶縁被膜３０Ａが製造される。絶縁被膜３０Ａの全体では１層の第１絶縁層３１と、１４層の第２絶縁層４１が形成される。膜厚が約４２μｍの絶縁被膜３０Ａが形成される。

次に、上述の絶縁電線１０Ａにおける絶縁被膜３０Ａの界面の縦断面観察結果について図９から図１２を参照しながら説明する。図９および図１０は、縦断面観察に用いられる絶縁被膜３０Ａの準備方法を説明する模式図である。

縦断面を観察する場合には、まず、所定の長さの絶縁電線１０Ａを観察対象として準備する。次に、図９に示すように、絶縁電線１０Ａの導体２０を取り除いて筒状の絶縁被膜３０Ａを得る。導体２０を取り除く方法としては、電気分解を用いることができる。なお、電気分解以外の他の方法を用いて導体２０を取り除いてもよい。

次に、筒状の絶縁被膜３０Ａを矩形膜状の絶縁被膜３０Ａとする加工が行われる。具体的には、筒状の絶縁被膜３０Ａに長手方向に延びる１本の切り込みＣｔが入れられる。長手方向は、図９において紙面に対して直交する方向である。筒状の絶縁被膜３０Ａは、切込みＣｔにおいて開かれて、図１０に示すような矩形膜状の絶縁被膜３０Ａとなる。

図１１は、第１絶縁層３１における導体２０と隣接する界面を説明するＳＥＭ画像である。
第１絶縁層３１における導体２０と隣接する界面３１ｆには、図１１に示すように、空孔が観察されない。なお、図１１において、第１絶縁層３１の長手方向に直線状に延びる筋状に形成された白色の線は、導体２０の表面の凹凸が第１絶縁層３１に転写された跡Ｗｄである。

図１２は、第２絶縁層４１における第１絶縁層３１と隣接する界面を説明するＳＥＭ画像である。
第２絶縁層４１における第１絶縁層３１と隣接する界面４１ｆには、図１２に示すように、第２空孔４７が観察される。図１２における円形または楕円形の白色の輪郭線が、界面４１ｆに表れた第２空孔４７である。界面４１ｆは、例えば、矩形膜状の絶縁被膜３０Ａから第１絶縁層３１を剥離して第２絶縁層４１を露出させた面である。

本実施形態では、第２絶縁層４１における第１絶縁層３１と隣接する界面４１ｆを観察したが、２つの隣接する第２絶縁層４１のうちの外側の第２絶縁層４１における内側の第２絶縁層４１と隣接する界面４１ｆｆを観察してもよい。

次に、上述の実施例３に係る絶縁電線１０Ａと、各比較例との評価結果の比較について図２を参照しながら説明する。

図２における実施例３の材料の欄には発泡剤が加えられた材料１（材料１＋発泡剤とも表記する。）が記載されている。なお、実施例３に係る絶縁電線１０Ａは１種類の材料を用いて絶縁被膜３０Ａを形成している。

図２の密着性の欄には、実施例３に係る絶縁電線１０Ａにおける密着性の評価結果、具体的にはピール試験による評価結果が記載されている。実施例３のピール試験において絶縁被膜３０Ａが導体２０から浮くまでの回数は９８回であった。

つまり、ピール試験において実施例３は、比較例１（７２回）および比較例２（０回）よりも密着性が高いと評価された。また、実施例３の密着性の評価は、実施例１の評価と同等であった。

図２の可撓性の欄には、実施例３に係る絶縁電線１０Ａと、各比較例に係る絶縁電線における可撓性の評価結果が記載されている。実施例３に係る伸長させた試料１０Ｔを巻き付け棒の周面に巻き付けたときに、絶縁被膜３０Ａに亀裂が生じず、かつ、導体２０から絶縁被膜３０Ａが剥離しなかった。つまり実施例３は、実施例１および実施例２と同様に合格（〇）と評価された。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、本発明を上記の実施形態に適用したものに限られることなく、これらの実施形態を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定するものではない。

１０，１０Ａ…絶縁電線、 ２０…導体、 ３０，３０Ａ…絶縁被膜、 ３１…第１絶縁層、 ４１…第２絶縁層

Claims (6)

1. 導電性材料から形成され長尺状の形状を有する導体と、
   絶縁性材料から形成され、前記導体の周囲を覆う複数の絶縁層を少なくとも有する絶縁被膜と、
   が設けられ、
   前記絶縁性材料は、１００℃より高い温度での動的粘弾性における貯蔵弾性率の値が、３０℃の温度での動的粘弾性における貯蔵弾性率より１桁以上低下する、絶縁電線。
2. 前記絶縁性材料は、１００℃より高い温度での前記貯蔵弾性率の値が、第１所定閾値以上の温度範囲で、３０℃の温度での動的粘弾性における貯蔵弾性率の値より１桁以上低下する請求項１記載の絶縁電線。
3. 前記絶縁性材料は、４，４’－ジアミノジフェニルエーテル、および、ピロメリット酸二無水物を少なくとも含む請求項２記載の絶縁電線。
4. 前記絶縁性材料は、１００℃より高い温度での前記貯蔵弾性率の値が、前記第１所定閾値よりも温度が低い第２所定閾値以上、かつ、前記第１所定閾値未満の温度範囲で、３０℃の温度での動的粘弾性における貯蔵弾性率の値より１桁以上低下する請求項２記載の絶縁電線。
5. 前記絶縁性材料は、分子量が１０００未満のシリコーン系モノマを重合させた材料である請求項４記載の絶縁電線。
6. 前記絶縁被膜は、空孔を含む請求項１乃至５の何れか１項に記載の絶縁電線。

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