JP2024510100A - 絶縁ワイヤ - Google Patents

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ソルベイ スペシャルティ ポリマーズ ユーエスエー， エルエルシー
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Abstract

本発明は、熱可塑性絶縁体を含むワイヤ、特にマグネットワイヤに関する。特にそれは、全く接着剤層無しにポリアリールエーテルエーテルケトン組成物を含む熱可塑性絶縁体を含むワイヤに関する。【選択図】なし

Description

本出願は、２０２１年２月２２日に出願された米国仮特許出願第６３／１５２００９号及び２０２１年５月４日に出願された欧州特許出願第２１１７１９４１．４号（その内容をあらゆる目的のために参照によって本明細書に完全に組み込む）の優先権を主張する。本出願とこのＰＣＴ出願との間に用語又は表現の明確さに影響を与えるいずれかの矛盾がある場合には、本出願のみが参照されるものとする。
本発明は、熱可塑性絶縁体を含むワイヤ、特にマグネットワイヤに関する。特にそれは、全く接着剤層無しにポリアリールエーテルエーテルケトン組成物の熱可塑性絶縁体を含むワイヤに関する。
マグネットワイヤは、例えばインバータードライブモーター、モーター始動発電機、変圧器等に存在しているので、電気車においてますます使用されている。典型的に、マグネットワイヤは、電気絶縁体を銅、アルミニウム、又は合金導体などの金属導体に適用することによって作られる。絶縁体は、電気的結合性（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）を提供し、マグネットワイヤの短絡を防ぐ。従来の絶縁体はしばしば、連続層として適用されて炉内で焼成されるポリマーエナメルフィルムからなる。より高い耐電圧及び部分放電性能を達成して電気的性能の増加基準を満たすために、より多数の層を適用することと、したがって、エナメルを厚くすることとが典型的に必要である。しかしながら、焼成炉のそれぞれの連続通過はエナメルと導体との間の接着力を低下させ、エナメルの厚さを特定の範囲外に形成することは難しい。更に、エナメルの層化の増加は、溶媒ふくれ又はビーディング及び／又は可撓性の低下をもたらし得る。
最近、押出された熱可塑性材料からマグネットワイヤ絶縁体を形成する試みがなされている。熱可塑性絶縁体は、無被覆導体又はエナメル絶縁体を有する導体のどちらかの上に押出される。例えば、米国特許第９，２２４，５２３号明細書には、ポリエーテルエーテルケトン（「ＰＥＥＫ」）がエナメル層上に押出されるマグネットワイヤが記載されている。同様に、米国特許第９，３２４，４７６号明細書には、ＰＥＥＫ又はポリアリールエーテルケトンのどちらかがエナメル層上に押出されるマグネットワイヤが記載されている。
欧州特許第３６４２２８３号明細書（国際公開第２０１８／２３４１１６号パンフレット）には、ポリマー層とワニス層とを含む層状構造物が開示されている。請求の範囲の溶融粘度を有する組成物の開示はない。
欧州特許第０１８２５８０号明細書には、ポリアリールエーテルケトン及びタルクの組成物を含むポリマー組成物が開示されている。組成物が導体と直接接触しているワイヤの開示はない。
国際公開第２０１４／０８５０８３号パンフレットには、ＰＥＥＫを有する絶縁層が開示されている。充填剤の比率の開示はない。
欧州特許第２９００４７０号明細書（国際公開第２０１４／０５２８０１号パンフレット）は、請求の範囲の粘度を全く開示しない。
国際公開第２０１６／１２０５９２号パンフレットには絶縁層が開示されているが、請求項１の主題の開示はない。
［発明が解決しようとする課題］
比較的高性能の熱可塑性ポリマーが使用されるとき、適切な中間層の接着性を提供するために熱可塑性絶縁体と導体又は下にあるエナメル層との間に接着剤層がしばしば必要とされる。したがって、改良された絶縁マグネットワイヤ、より詳しくは、全く接着剤層及び／又はエナメル層無しに熱可塑性絶縁体を含む改良されたマグネットワイヤの可能性がある。
マグネットワイヤは、良い巻線性を確実にするために十分に可撓性である必要がある。
更に、とりわけ、絶縁フィルムと導体との間に剥離が生じる可能性が高い曲げ及び伸長などの加工をワイヤが受ける時に、絶縁フィルムと導体との間の接着性が十分である必要がある。この剥離によって導体と絶縁フィルムとの間にボイドが生じる場合、電界がそこに集中して絶縁破壊が生じるか、又は応力がそこに集中して絶縁フィルムが容易に破断する傾向がある。
電気車のモーターの出力におけるこの改良のために、生成した熱量が増加する傾向があり、モーターの温度が上昇する。したがって、接着性は高温で維持される必要がある。
したがって、良い巻線性を強い接着性、特に、ワイヤの加工後の且つ高温での強い接着性と組み合わせるワイヤが必要とされている。
四角形又は矩形形状のワイヤの場合、更に別の問題が生じ得る。確かに、隅及び端縁上の応力は、丸いワイヤの場合よりもこれらのワイヤ上でより大きくなり得る。また、全ての４つの側面及び隅上に絶縁体の同じ厚さを得ることが難しくなり得る。
本発明に開示される組成物を使用して、マグネットワイヤがこれらの技術的問題を解決することを目指す。
発明の簡単な概要
本発明は、添付した一組の請求項において説明される。したがって本発明の目的は請求項１～４５において規定されるワイヤである。
本発明の別の目的は、請求項４６～４８のいずれか一項において規定されるワイヤを製造するための方法である。
本発明の別の目的は、請求項４９及び５０において規定される電気機械又はステータである。
本発明の別の目的は、請求項５１において規定される使用である。
別の目的は、本発明の少なくとも１つのワイヤを含む電気機械である。
これらの目的についてのより正確な内容及び詳細はこれから以下に提供される。
本発明のワイヤは、
－ 導体と、
－ 導体の周りに形成され且つ導体と直接接触している少なくとも１つの絶縁層とを含み、ここで、絶縁層は、少なくとも１つのポリアリールエーテルケトンポリマーと組成物の総重量に対して６～４０重量％のタルクとを含む組成物を含むか又はから製造され、且つ組成物は、４００℃及び１０００ｓ－１でＡＳＴＭ Ｄ３８３５に従って測定されるとき少なくとも１２０Ｐａ．ｓの溶融粘度を有する。
したがって、本発明の文脈において使用される絶縁層は、本発明において開示されるポリアリールエーテルケトンポリマーとタルクとを含む組成物を含むことができる。また、使用される絶縁層は、本発明において開示されるポリアリールエーテルケトンポリマーとタルクとを含む組成物から製造することができる。
上で規定した組成物の使用は、導体と熱可塑性絶縁体層との間の接着剤、エナメル又は促進剤の必要をなくすことがわかった。
絶縁層を導体の周りに直接に形成することができる。いくつかの実施形態では、１つ又は複数の絶縁層を導体の周りに形成することができる。
他の実施形態では、導体は表面処理を含むことができるが、但し、前記表面処理は接着剤熱可塑性又は熱硬化性ポリマーを全く含まない。表面処理はより詳しくは、火炎処理、機械的研磨（例えばショットブラスチング）及び化学処理（例えばエッチング）から選択される。絶縁層の適用前に表面を処理してその表面を変える。表面を処理して表面を化学的に改良し、及び／又は表面状態を変える。
組成物を導体の周りに押出すことによって少なくとも１つの絶縁層を形成することができる。特定の実施形態では、組成物を導体の周りに直接に押出すことができる。
いくつかの実施形態では、ワイヤはマグネットワイヤである。
組成物
組成物ポリアリールエーテルケトンポリマー／タルクに関する詳細及び実施形態がここで提供される。組成物の成分の比率は重量％で与えられ、組成物の総重量に基づいている。
組成物は、少なくとも１つのポリアリールエーテルケトンポリマーと組成物の総重量に対して６．０～４０．０重量％のタルクとを含む。組成物は、組成物の総重量に基づいて６～４０重量％のタルクを含む。
下記により詳細に記載されるように、組成物は、
－ 少なくとも１つのＰＡＥＫポリマーと、
－ ６．０～４０．０重量％のタルクと、
－ 任意選択的に少なくとも１つのＰＡＥＳポリマーと、
－ 任意選択的に少なくとも１つの核剤と、
－ 任意選択的に少なくとも１つのプラスチック添加剤を含むか又はそれからなる。
第１の実施形態
この第１の実施形態によると、タルクの比率は少なくとも１０．０重量％である。組成物は好ましくは、組成物の総重量に対して少なくとも１１重量％及び／又は最大でも３０重量％、好ましくは最大でも２８重量％のタルクを含む。
タルクの比率は有利には少なくとも１１．０重量％、更に少なくとも１１．５重量％、更に少なくとも１２．０重量％、更に少なくとも１２．５重量％、更に少なくとも１３．０重量％、更に少なくとも１３．５重量％、更に少なくとも１４．０重量％、更に少なくとも１４．５重量％、更に少なくとも１５．０重量％である。
タルクの比率は有利には最大でも３０．０重量％、更に最大でも２９．５重量％、更に最大でも２９．０重量％、更に最大でも２８．５重量％、更に最大でも２８．０重量％、更に最大でも２７．５重量％、更に最大でも２７．０重量％、更に最大でも２６．５重量％、更に最大でも２６．０重量％、更に最大でも２５．５重量％、更に最大でも２５．０重量％である。
１０．０～２６．０重量％のタルクを含む組成物は、導体への良い接着性をもたらすことがわかった。
第２の実施形態
この第２の実施形態によると、タルクの比率は５．０～１０．０重量％の間である。
タルクの比率は有利には少なくとも５．５重量％、更に少なくとも６．０重量％、更に少なくとも６．５重量％である。
タルクの比率は有利には最大でも９．５重量％、更に最大でも９．０重量％、更に最大でも８．５重量％、更に最大でも８．０重量％、更に最大でも７．５重量％、更に最大でも７．０重量％である。
５．５～９．５重量％、更に６．０～９．０重量％、更に６．３～８．５重量％のタルクを含む組成物は、特性の良い妥協点、特に導体への良い接着性及び良い破断点伸びを示すことがわかった。
絶縁層の組成物は、ただ１つのＰＡＥＫポリマーを含むか又はから製造され得る。
また、絶縁層の組成物は、２つ以上のＰＡＥＫポリマーを含むか又はから製造され得る。組成物中のＰＡＥＫポリマーは、ポリマー中の繰り返し単位（ＲＰＡＥＫ）の性質及び比に関して異なり得るか、又はそれらは分子量、すなわち溶融粘度に関して異なり得る。
また、組成物は、１つのＰＡＥＫポリマー及び異なった性質のポリマーを含むか又はから製造され得る。
組成物の成分についてのより詳細な内容がここで提供される。
ＰＡＥＫポリマー
組成物は、以下に「ＰＡＥＫポリマー」と称される、少なくとも１つのポリアリールエーテルケトンポリマーを含むか又はから製造される。本明細書で用いるところでは、「ＰＡＥＫポリマー」という表現は、Ａｒ－Ｃ（＝Ｏ）－Ａｒ’基（Ａｒ及びＡｒ’は、互いに等しいか又は異なり、芳香族基である）を有する繰り返し単位（ＲＰＡＥＫ）少なくとも５０重量％を含む任意のポリマーを意味する。
いくつかの実施形態ではＰＡＥＫポリマーは、少なくとも６０重量％、少なくとも８０重量％、少なくとも９０重量％、少なくとも９５重量％又は少なくとも９８重量％の繰り返し単位（ＲＰＡＥＫ）を有する。繰り返し単位（ＲＰＡＥＫ）は、以下の、式（Ｊ－Ａ）～（Ｊ－Ｑ）：
Figure 2024510100000001
Figure 2024510100000002
Figure 2024510100000003
 （式中、
－ Ｒ’のそれぞれは、互いに等しく又は異なり、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ又はアルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ又はアルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン及び４級アンモニウムからなる群から選択され、
－ ｊ’は、ゼロであるか、又は０～４の整数であり。ｊ’は好ましくは０である）からなる群から選択される式によって表わすことができる。
いくつかの実施形態では、繰り返し単位（ＲＰＡＥＫ）のそれぞれのフェニレン部分は独立して、繰り返し単位においてＲ’とは異なる他の部分に対して１，２－、１，４－又は１，３－結合を有することができる。いくつかの実施形態では、フェニレン部分は１，３－又は１，４－結合を有する。更なる実施形態では、フェニレン部分は、１，４－結合を有する。
更に、いくつかの実施形態では、繰り返し単位（ＲＰＡＥＫ）におけるｊ’は、出現ごとにゼロであり得る；すなわち、フェニレン部分は、ポリマーの主鎖における結合を可能にするもの以外の置換基を全く持たない。いくつかのそのような実施形態では、繰り返し単位（ＲＰＡＥＫ）は、下式（Ｊ’－Ａ）～（Ｊ’－Ｏ）：
Figure 2024510100000004
Figure 2024510100000005
 の群から選択される式によって表わすことができる。
ＰＡＥＫポリマーは、ホモポリマー、ランダム、交互又はブロックコポリマーであってよい。ＰＡＥＫポリマーがコポリマーである場合、それは、（ｉ）式（Ｊ－Ａ）～（Ｊ－Ｏ）から選ばれる少なくとも２つの異なる式の繰り返し単位（ＲＰＡＥＫ）、又は（ｉｉ）１つ若しくは複数の式（Ｊ－Ａ）～（Ｊ－Ｏ）の繰り返し単位（ＲＰＡＥＫ）及び繰り返し単位（ＲＰＡＥＫ）とは異なる繰り返し単位（Ｒ＊ＰＡＥＫ）を含有することができる。
いくつかの実施形態によれば、繰り返し単位（ＲＰＡＥＫ）は、式（Ｊ’－Ａ）～（Ｊ’－Ｄ）の単位：
Figure 2024510100000006
 からなる群から選択される。
ＰＡＥＫは、当該技術分野に公知の重縮合技術、とりわけ求核経路又は求電子経路によって調製される。より正確には、ＰＡＥＫは、ジアリールエーテル結合が得られる芳香族求核置換によって調製することができる。重縮合は一般的に、Ｋ２ＣＯ３などの塩基の補助によって３００℃以上の、ジフェニルスルホンなどの溶媒中で行われる。より具体的にはまた、ＰＡＥＫは、２つのヒドロキシ基を有する少なくとも１つの芳香族化合物と２つのハロゲン、例えばフッ素を有する少なくとも芳香族化合物との混合物の重縮合によって得ることができる。例えば、ＰＥＥＫは一般的に、高温、例えば＞３００℃の不活性雰囲気下で少なくとも１つのアルカリ金属炭酸塩の存在下でジフェニルスルホン中でヒドロキノンを４，４’－ジフルオロベンゾフェノンと反応させることによって調製される。求核置換を必要とする重縮合についての詳細は、例えば米国特許第４，１７６，２２２号明細書に見出すことができる。
より正確には、ＰＡＥＫは、ジアリールケトン結合が得られるＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ求電子置換によって調製することができる。重縮合は一般的に、ＡｌＣｌ３などのルイス酸の補助によって１５０℃未満の温度の溶媒中で行われる。Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ求電子置換を必要とする重縮合についての詳細は、例えば米国特許第４，８４１，０１３号明細書、米国特許第４，８１６，５５６号明細書、国際公開第２０１１／００４１６４号パンフレット及び国際公開第２０１４／０１３２０２号パンフレットに見出すことができる。
ＰＥＥＫ
組成物中のＰＡＥＫポリマーはより詳しくはポリエーテルエーテルケトン（「ＰＥＥＫ」）ポリマーであり得る。本明細書で用いるところでは、用語「ＰＥＥＫポリマー」は、繰り返し単位の少なくとも５０重量％が式Ｊ’－Ａの繰り返し単位（ＲＰＡＥＫ）である任意のポリマーを意味する。いくつかの実施形態では、ＰＥＥＫポリマーの繰り返し単位の少なくとも７５重量％、少なくとも８５重量％、少なくとも９５重量％、又は少なくとも９９重量％が、式Ｊ’－Ａの繰り返し単位である。いくつかの実施形態では、ＰＥＥＫポリマーの９９．９９重量％が式Ｊ’－Ａの繰り返し単位である。いくつかの実施形態では、ＰＥＥＫポリマーの繰り返し単位の実質的に全てが式Ｊ’－Ａの繰り返し単位である。
ＰＡＥＫポリマーは、ポリアリールエーテルケトンポリマーの製造のための当該技術分野で公知の任意の方法によって調製することができる。上記を参照のこと。更に、ＰＥＥＫは、Ｓｏｌｖａｙ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ＵＳＡ，ＬＬＣからＫｅｔａＳｐｉｒｅ（登録商標）ポリエーテルエーテルケトンとして市販されている。
上記のとおり、組成物は、２つ以上のＰＡＥＫポリマーを含むか又はから製造され得る。例えば、ＰＡＥＫポリマーは、４００℃で１，０００ｓ－１の剪断速度でＡＳＴＭ Ｄ３８３５に従って直径０．５ｍｍ×長さ３．１７５ｍｍの寸法を有するダイを有する細管レオメーターを使用して測定される場合のそれらの溶融粘度で異なる２つのＰＥＥＫ（ＰＥＥＫ１及びＰＥＥＫ２）の組合せに相当し得る。
いくつかの実施形態では、ＰＥＥＫ１及びＰＥＥＫ２の繰り返し単位の少なくとも７５重量％、少なくとも８５重量％、少なくとも９５重量％、又は少なくとも９９重量％が式Ｊ’－Ａの繰り返し単位である。いくつかの実施形態では、ＰＥＥＫ１及びＰＥＥＫ２の９９．９９重量％が式Ｊ’－Ａの繰り返し単位である。いくつかの実施形態では、実質的に全てのＰＥＥＫ１及びＰＥＥＫ２の繰り返し単位が式Ｊ’－Ａのものである。
ＰＥＥＫ１はより詳しくは、３００Ｐａｓより高い（上記の条件における）粘度を示すことができる。ＰＥＥＫ１の粘度は３５０～６００Ｐａｓであり得る。適したＰＥＥＫ１の例は、３８０～５００Ｐａ．ｓの溶融粘度を有するＫｅｔａＳｐｉｒｅ（登録商標）ＫＴ－８２０高粘度銘柄ＰＥＥＫである。
ＰＥＥＫ２はより詳しくは、２００Ｐａｓより低い（上記の条件における）粘度を示すことができる。ＰＥＥＫ２の粘度は１００～２００Ｐａｓの間であり得る。適したＰＥＥＫ２の例は、１２０～１８０Ｐａ．ｓの溶融粘度を有するＫｅｔａＳｐｉｒｅ（登録商標）ＫＴ－８８０高粘度銘柄ＰＥＥＫである。
重量比ＰＥＥＫ１／ＰＥＥＫ２は、５０／５０～７０／３０の間、更に６０／４０～７０／３０の間であり得る。
組成物ＰＡＥＫ／ＰＡＥＳ
代替実施形態では、組成物は、１つのＰＡＥＫポリマー及び異なった性質のポリマーを含むことができる。この実施形態の有利な態様では、組成物は、少なくとも１つのＰＡＥＫポリマー及び少なくとも１つのポリアリールエーテルスルホンポリマー、以下に「ＰＡＥＳポリマー」を含むことができる。「ＰＡＥＳポリマー」という表現は、繰り返し単位の少なくとも５０モル％が式：
Figure 2024510100000007
 （式中、
－ 各Ｒ３は、互いに等しいか又は異なり、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ又はアルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ又はアルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン及び第四級アンモニウムからなる群から独立して選択され；
－ 各ｃは、互いに等しいか又は異なり、０、１、２、３、及び４、好ましくは０から独立して選択され；
－ Ｔは、結合、スルホン基［－Ｓ（＝Ｏ）２－］、及び基－Ｃ（Ｒ４）（Ｒ５）－（ここで、Ｒ４及びＲ５は、互いに等しいか又は異なり、水素、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ又はアルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ又はアルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン、及び第四級アンモニウムから独立して選択される）からなる群から選択される）の繰り返し単位（ＲＰＡＥＳ）である任意のポリマーを意味する。Ｒ４及びＲ５は好ましくはメチル基である。
好ましくは、繰り返し単位（ＲＰＡＥＳ）の少なくとも６０モル％、７０モル％、８０モル％、９０モル％、９５モル％、９９モル％は、式（Ｂ）の繰り返し単位である。
ＰＡＥＳポリマーは、当該技術分野に公知の重縮合技術、とりわけ任意選択的に置換された４，４’－ジハロジフェニルスルホン、とりわけ任意選択的に置換された４，４’－ジクロロジフェニルスルホンを必要とする求核経路によって調製される。
いくつかの実施形態では、ＰＡＥＳはポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）である。本明細書で用いるところでは、「ポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）」は、繰り返し単位（ＲＰＡＥＳ）の５０モル％超が、式：
Figure 2024510100000008
 （式中、Ｒ６及びｄは、各場合において、それぞれ、Ｒ３及びｃについて上に記載された群から独立して選択される）の繰り返し単位である任意のポリマーを意味する。好ましくは、式（Ｂ－１）における各ｄは、ゼロである。
好ましくは、繰り返し単位（ＲＰＡＥＳ）の少なくとも６０モル％、７０モル％、８０モル％、９０モル％、９５モル％、９９モル％は、式（Ｂ－１）の繰り返し単位である。
ＰＰＳＵは公知の方法で調製することができ、Ｓｏｌｖａｙ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ＵＳＡ，Ｌ．Ｌ．Ｃ．からＲＡＤＥＬ（登録商標）ＰＰＳＵとして入手可能である。
本発明において使用するために適したＰＰＳＵは、３６５℃の温度及び５．０ｋｇの重りを使用してＡＳＴＭ Ｄ１２３８に従って測定される場合５．０～４５．０ｇ／１０分、好ましくは１０．０～４０．０ｇ／１０分、より好ましくは１５．０～３５．０ｇ／１０分及び更により好ましくは２０．０～３０．０ｇ／１０分の範囲のメルトフローレート（ＭＦＲ）を有することができる。
いくつかの実施形態では、ＰＡＥＳはポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）である。本明細書で用いるところでは、「ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）」は、繰り返し単位（ＲＰＡＥＳ）の５０モル％超が式：
Figure 2024510100000009
 （式中、各Ｒ７及びｅは、各場合において、それぞれ、Ｒ３及びｃについて上に記載された群から独立して選択される）の繰り返し単位である任意のポリマーを意味する。好ましくは、式（Ｂ－２）中の各ｅはゼロである。
好ましくは、繰り返し単位（ＲＰＡＥＳ）の少なくとも６０モル％、７０モル％、８０モル％、９０モル％、９５モル％、９９モル％は、式（Ｂ－２）の繰り返し単位である。
ＰＥＳは、公知の方法で調製することができ、Ｓｏｌｖａｙ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ＵＳＡ，Ｌ．Ｌ．Ｃ．からＶＥＲＡＤＥＬ（登録商標）ＰＥＳＵとして入手可能である。
本発明において使用するために適したＰＥＳは、３８０℃の温度及び２．１６ｋｇの重りを使用してＡＳＴＭ Ｄ１２３８に従って測定される場合１０．０～５０．０ｇ／１０分、好ましくは１５．０～４５．０ｇ／１０分、より好ましくは２０．０～４０．０ｇ／１０分及び更により好ましくは２５．０～３５．０ｇ／１０分の範囲のメルトフローレート（ＭＦＲ）を有することができる。
いくつかの実施形態では、ＰＡＥＳはポリスルホン（ＰＳＵ）である。本明細書で用いるところでは、「ポリスルホン（ＰＳＵ）」は、繰り返し単位（ＲＰＡＥＳ）の５０モル％超が、式：
Figure 2024510100000010
 （式中、各Ｒ８及びｆは、各場合において、それぞれ、Ｒ３及びｃについて上に記載された群から独立して選択される）の繰り返し単位である任意のポリマーを意味する。好ましくは、式（Ｂ－３）中の各ｆはゼロである。
好ましくは、繰り返し単位（ＲＰＡＥＳ）の少なくとも６０モル％、７０モル％、８０モル％、９０モル％、９５モル％、９９モル％は、式（Ｂ－３）の繰り返し単位である。
ＰＳＵは、公知の方法によって調製することができ、またＳｏｌｖａｙ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ＵＳＡ，Ｌ．Ｌ．Ｃ．からＵＤＥＬ（登録商標）ＰＳＵとして入手可能である。
好ましくは、ＰＡＥＳは、ＰＳＵ、ＰＰＳＵ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、ＰＡＥＳには、ＰＳＵ及びＰＰＳＵが含まれる。最も好ましくは、ＰＡＥＳはＰＰＳＵである。
本発明において使用するために適したＰＳＵは、３４３℃の温度及び２．１６ｋｇの重りを使用してＡＳＴＭ Ｄ１２３８に従って測定される場合２．０～２０．０ｇ／１０分、好ましくは３．０～１６．０ｇ／１０分、より好ましくは４．０～１２．０ｇ／１０分及び更により好ましくは５．０～９．０ｇ／１０分の範囲のメルトフローレート（ＭＦＲ）を有することができる。
本発明の文脈において、組成物はより詳しくは、
－ 少なくとも１つのＰＡＥＫポリマーと、
－ ６．０～４０．０重量％のタルクと、
－ 任意選択的に、ＰＰＳＵ、ＰＳＵ、ＰＥＳ及びそれらの組合せの群から選択される少なくとも１つのＰＡＥＳポリマーと、
－ 任意選択的に少なくとも１つの核剤と、
－ 任意選択的に少なくとも１つのプラスチック添加剤を含むか又はそれからなることができる。
ＰＡＥＳポリマーはより詳しくは、ＰＰＳＵ、ＰＳＵ及びそれらの組合せの群から選択され得る。
存在しているとき、ポリマー組成物中のＰＡＥＳの量は好ましくは、組成物中のＰＡＥＫ及びＰＡＥＳポリマーの総重量に基づいて１．０～４５．０重量％、好ましくは３０．０～４０．０重量％の範囲である。
本発明の文脈において、組成物はより詳しくは、
－ 少なくとも１つのＰＡＥＫポリマーと、
－ ６．０～４０．０重量％のタルクと、
－ 任意選択的に少なくとも１つのＰＰＳＵと、
－ 任意選択的に少なくとも１つの核剤と、
－ 任意選択的に少なくとも１つのプラスチック添加剤を含むか又はそれからなることができる。
存在しているとき、ポリマー組成物中のＰＰＳＵの量は好ましくは、組成物中のＰＡＥＫ及びＰＰＳＵポリマーの総重量に基づいて１．０～４５．０重量％、好ましくは３０．０～４０．０重量％の範囲である。
本発明の文脈において、組成物はより詳しくは、
－ 少なくとも１つのＰＡＥＫポリマーと、
－ ６．０～４０．０重量％のタルクと、
－ 任意選択的に少なくとも１つのＰＳＵと、
－ 任意選択的に少なくとも１つの核剤と、
－ 任意選択的に少なくとも１つのプラスチック添加剤を含むか又はそれからなることができる。
存在しているとき、ポリマー組成物中のＰＳＵの量は好ましくは、組成物中のＰＡＥＫ及びＰＳＵポリマーの総重量に基づいて１．０～４５．０重量％、好ましくは３０．０～４０．０重量％の範囲である。
組成物は有利には、組成物中のＰＥＥＫ及びＰＰＳＵの総重量に基づいて５５．０～７０．０重量％のＰＥＥＫ及び４５．０～３０．０重量％のＰＰＳＵを含むことができる。
また、ＰＡＥＫとＰＡＥＳとを含む組成物は、上に開示された２つのＰＥＥＫの組合せをベースとすることができる。この実施形態について換言すれば、ＰＡＥＫポリマーは、４００℃で１，０００ｓ－１の剪断速度でＡＳＴＭ Ｄ３８３５に従って直径０．５ｍｍ×長さ３．１７５ｍｍの寸法を有するダイを有する細管レオメーターを使用して測定される場合のそれらの溶融粘度で異なる２つのＰＥＥＫ（ＰＥＥＫ１及びＰＥＥＫ２）の組合せに相当し得る。この組合せＰＥＥＫ１／ＰＥＥＫ２に関連する全ての詳細及び実施形態はここでも当てはまる。
タルク
用語「タルク」は、ケイ酸マグネシウム鉱物又は鉱物クロライト（ケイ酸アルミニウムマグネシウム）、又は任意選択的に他の鉱物、例えば、ドロマイト及び／又はマグネサイトと混在されたこの２つの混合物のどちらかを意味する。また、用語「タルク」は、タルコース（ｔａｌｃｏｓｅ）としても知られる、合成タルクを意味することができる。
タルクは有利には、天然水和ケイ酸マグネシウムである。
タルクの粒子は、任意の適した寸法及び／又はアスペクト比を有することができる。
タルクは有利には、１０．０μｍより低い、更に７．０μｍより低い、更に５．０μｍより低いＤ５０を示す。Ｄ５０は、有利には０．５μｍより高い、更に１．０μｍより高い。Ｄ５０は、０．５～１０．０μｍの間、好ましくは７．０μｍの間、好ましくは０．５～５．０μｍの間、好ましくは１．０～５．０μｍの間であり得る。
タルクは有利には０．１μｍより大きい、更に０．２μｍより大きいＤ１０を示す。Ｄ１０は０．１～１．０μｍの間又は０．２～１．０μｍの間であり得る。
タルクは有利には、１５．０μｍより小さい、更に１０．０μｍより小さいＤ９０を示す。Ｄ９０は５．０～１５．０μｍの間又は０．２～１．０μｍの間であり得る。
Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０は、沈降方法によって得られる粒子の等価球直径の（体積における）分布から決定される。Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｍｏｒｃｒｏｓｓ，Ｇｅｏｒｇｉａ，ＵＳＡによって供給される「Ｓｅｄｉｇｒａｐｈ ＩＩＩ ５１２０」装置を使用することができる（より詳細にはｗｗｗ．ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ．ｃｏｍ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ．ｃｏｍ／Ｒｅｐｏｓｉｔｏｒｙ／Ｆｉｌｅｓ／ＳｅｄｉＧｒａｐｈ＿５１２０＿Ｂｒｏｃｈｕｒｅ．ｐｄｆ）。この技術及びセディグラフは、粒子が重力下で落下する速度を測定することによって分布を決定することを可能にする。この技術及びセディグラフは、Ｘ線の狭い平行ビームを使用して、液状媒体中の粒子濃度を直接に測定する。
Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０は、統計学及び粒径分析の分野において用いられる通常の意味を有する。例えばｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｈｏｒｉｂａ．ｃｏｍ／ｆｉｌｅａｄｍｉｎ／ｕｐｌｏａｄｓ／Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ／Ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／ＰＳＡ／ＰＳＡ Ｇｕｉｄｅｂｏｏｋ．ｐｄｆ．Ｄ５０（メジアン）は、５０％での累積分布に対応するサイズ値と定義される。同様に、Ｄ１０及びＤ９０は、それぞれ１０％及び９０％での累積分布に対応するサイズとして定義される。
好適にはタルクは以下の特性を示すことができる：
－ １．０～５．０μｍの間のＤ５０；及び
－ ０．１μｍより高いＤ１０及び／又は１５．０μｍより低いＤ９０。
核剤
いくつかの実施形態では、組成物は任意選択的に少なくとも１つの核剤も含むことができる。核剤の比率は一般的に２．０重量％未満、更に１．５重量％未満である。核剤は、窒化ホウ素、黒鉛、グラフェン、マイカ及びそれらの組合せからなる群から選択される。グラフェンはまた、黒鉛ナノプレートリットとしても知られる。核剤は好ましくは窒化ホウ素である。
核剤は、とりわけＰＡＥＫ及びＰＡＥＳをベースとした組成物について、溶融組成物が導体上に押し出されるときにその晶出を速めるのに役立つ。これは、コーティングにおけるより高レベルの結晶度によって－ワイヤ上のコーティングのより良好な全性能－例えば耐薬品性を確実にする。更に、核剤は、ワイヤコーティングの調製の処理量の増加を促進する。
プラスチック添加剤
いくつかの実施形態では、組成物は、着色剤（例えば、染料及び／若しくは顔料）、紫外線安定剤、熱安定剤、酸化防止剤、酸掃去剤、加工助剤、内部潤滑剤及び／若しくは外部潤滑剤、難燃剤、煙抑制剤、帯電防止剤、ブロッキング防止剤、又はそれらの任意の組合せを含むが、それらに限定されない１つ若しくは複数の添加剤を任意選択的に含むことができる。
１つ若しくは複数の他の添加剤が存在する場合、組成物は、組成物の総重量に対して、５０重量％以下、２０重量％以下、１０重量％以下又は５重量％以下の１つ若しくは複数の他の添加剤を含むことができる。最も好ましくは、プラスチック添加剤の比率は５．０重量％未満である。
組成物の粘度
この組成物の、０．５×３．１７５ｍｍのタングステンカーバイドダイを使用して４００℃及び１０００ｓ－１でＡＳＴＭ Ｄ３８３５に従って測定される溶融粘度は、少なくとも１２０Ｐａ．ｓ、更に少なくとも１３０Ｐａ．ｓ、ｓｔｉｌｌ少なくとも１５０Ｐａ．ｓ、更に少なくとも２００Ｐａ．ｓ、好ましくは少なくとも２５０Ｐａ．ｓ、より好ましくは少なくとも２７０Ｐａ．ｓである。また、この粘度は少なくとも３００Ｐａ．ｓ、より好ましくは少なくとも３２０Ｐａ．ｓであり得る。
この組成物の、０．５×３．１７５ｍｍのタングステンカーバイドダイを使用して４００℃及び１０００ｓ－１でＡＳＴＭ Ｄ３８３５に従って測定される溶融粘度は有利には、最大でも６００Ｐａ．ｓ、更に最大でも５８０Ｐａ．ｓ、好ましくは最大でも５５０Ｐａ．ｓ、より好ましくは最大でも５２０Ｐａ．ｓ、最も好ましくは最大でも５００Ｐａ．ｓであり得る。
２５０～５２０Ｐａ．ｓ、好ましくは２５０～５００Ｐａ．ｓの間、好ましくは３００～５００Ｐａ．ｓの間、又は３００～４００Ｐａｓの間又は更に好ましくは３００～３６０Ｐａｓの間の範囲の溶融粘度を有する組成物は、驚くべきことに導体への良い接着性をもたらすことがわかった。
１００００ｓ－１における粘度：この組成物の、０．５×３．１７５ｍｍのタングステンカーバイドダイを使用して４００℃及び１００００ｓ－１でＡＳＴＭ Ｄ３８３５に従って測定される溶融粘度は、少なくとも５０Ｐａｓ、更に少なくとも９０Ｐａ．ｓ、更に少なくとも１００Ｐａ．ｓであり得る。この組成物の、０．５×３．１７５ｍｍのタングステンカーバイドダイを使用して４００℃及び１００００ｓ－１でＡＳＴＭ Ｄ３８３５に従って測定される溶融粘度は、最大でも１３０Ｐａ．ｓ、更に最大でも１２０Ｐａ．ｓであり得る。
１００ｓ－１における粘度：この組成物の、０．５×３．１７５ｍｍのタングステンカーバイドダイを使用して４００℃及び１００ｓ－１でＡＳＴＭ Ｄ３８３５に従って測定される溶融粘度は、少なくとも２００Ｐａ．ｓ、更に少なくとも４００Ｐａ．ｓであり得る。この組成物の、０．５×３．１７５ｍｍのタングステンカーバイドダイを使用して４００℃及び１００ｓ－１でＡＳＴＭ Ｄ３８３５に従って測定される溶融粘度は、最大でも１０００Ｐａ．ｓ、更に最大でも９００Ｐａ．ｓであり得る。
粘度の比ｒ：また、粘度の比ｒが５．０～１０．０の間であるときに特性の良いバランスが得られることも発見されており、ｒは、４００℃及び１００ｓ－１での溶融粘度を４００℃及び１００００ｓ－１での溶融粘度で割った比として定義される。比ｒは好ましくは少なくとも６．０である。比ｒは好ましくは最大でも９．０又は最大でも８．０である。
また、比ｒは好ましくは５．０～９．０の間、好ましくは６．０～８．０の間であり得る。
破断点引張伸び
組成物は有利には、ＡＳＴＭ Ｄ６３８に従って測定される場合（厚さ３．２ｍｍのタイプＩ試験片、５０ｍｍ／分）、少なくとも１０．０％、好ましくは少なくとも１３．０％、より好ましくは少なくとも１６．０％、及び更により好ましくは少なくとも２０．０％の破断点引張伸びを示す。
破断点引張伸びは通常最大でも３０．０％、更に最大でも１５．０％である。
組成物の調製方法
組成物は、熱可塑性組成物又は化合物を調製するのに適した任意の公知の溶融混合プロセスによって製造することができる。この方法は、溶融混合装置で実施されるのが便利である。溶融混合によってポリマー組成物を調製する当業者に公知の任意の溶融混合装置を使用することができる。
適した溶融混合装置は例えば、ニーダー、バンバリーミキサー、一軸スクリュー押出機及び二軸スクリュー押出機からなるリストの中で選択されることができる。便利な溶融混合装置は一軸スクリュー押出機又は二軸スクリュー押出機である。便利な溶融混合装置は実施例において使用される装置であり得る。
配合スクリューの設計（例えばねじのピッチ及び幅、クリアランス、長さ）並びに押出機の操作条件は好ましくは及び有利には、十分な熱及び機械的エネルギーを提供して組成物のポリマー成分を十分に溶融し且つ組成物の様々な成分の均質分布を得るように選択される。押出機の出口で、組成物のストランド押出物は、散水によるコンベヤー上での特定の冷却時間の後、例えば回転カッティングナイフによって細断することができる。組成物は、粉末の形態又はペレットの形態であり得る。後者の形態は、使用するのにより便利であるので好ましい。
本発明の組成物の調製のために実施例における調製方法に有利に用いることができる。
絶縁層
いくつかの実施形態では、絶縁層は、上に詳述された組成物からなる。
絶縁層の厚さは典型的に２００μｍ未満、更に１８０μｍ未満である。絶縁層の厚さは好ましくは５μｍ以上、より好ましくは１５μｍである。
本発明に開示される組成物は、特性の良い妥協点を保持しながら厚さを増加させることを可能にする。厚さを３００．０μｍまで増加させることができる。したがって絶縁層の厚さは一般的に５．０～３００．０μｍの間であり得る。
組成物は導体の十分な絶縁を提供する。組成物は結晶性であるので、それはまた、良い化学抵抗及び機械抵抗を提供する。
電気導体
導体は、多種多様で適切な材料及び／又は材料の組合せから形成することができる。例えば、導体は、銅、アルミニウム、アニールした銅、無酸素銅、銀めっき銅、ニッケルめっき銅、銅被覆アルミニウム、銀、金、導電性合金、バイメタル、カーボンナノチューブ、又は任意の他の適した電気導電材料から形成することができる。典型的に、導体は、銅ベースの導体である。典型的に、導体は、本質的に銅からなる。
更に、導体は、任意の適した寸法及び／又は断面形状を有するように形成することができる。導体は、円形又は丸い断面形状を有することができるか、又はそれは、四角形状、矩形形状、楕円又は卵形形状、又は任意の他の適した断面形状を有するように形成することができる。
導体は、任意の適したゲージ、直径、高さ、幅、断面積等の任意の適した寸法を有することができる。
ワイヤは、上で規定した少なくとも１つの絶縁層が、導体の表面と直接接触していることを条件に、２つ以上の絶縁層及び／又は付加的な層を含むことができる。本発明の絶縁層の組成物によって、全く接着剤層及び／又はエナメル無しに導体への絶縁層の良い接着性を得ることができることが見出された。したがって本発明のワイヤは、導体と組成物との間に接着剤及び／又はエナメル層を全く含まない。
２つ以上の絶縁層が使用されるとき、それらは、同一又は異なる組成を有することができる。
特定の実施形態では、１つ又は複数の絶縁層の他にワイヤは、１つ又は複数の適したラップ又はテープを備えることができる。例えばポリマーテープを導体及び絶縁層の周りに巻き付けることができる。他の実施形態では、ワイヤは、絶縁層の組成と異なる組成を有する押出材料の１つ又は複数の層を備えることができる。
ワイヤを製造するための方法
本発明の更なる目的はワイヤを製造するための方法である。
特定の実施形態では、導体は、絶縁層の適用と併せて形成することができる。他の実施形態では、所望の寸法を有する導体を予備成形するか又は外部ソースから得ることができる。次に、絶縁層を導体上に適用或いは他の方法で形成することができる。
特定の実施形態では、絶縁層を押出し、押出された絶縁体を導体の周りに直接に形成する。公知の押出コーティング技術を用いて導体の周りに直接に絶縁層を形成することができる。押出された絶縁層を所望の任意の適した厚さを有するように形成することができる。押出された絶縁層の厚さは、例えば電気モーターにおいて、得られたワイヤの比較的密な充填を可能にするために十分に薄くなるように、しかし適した絶縁及び／又は機械抵抗を提供するために十分に厚くなるように選択される。実施例において使用される条件を銅に適用し、使用することができるが、任意の他の金属にも使用することができる。
代替実施形態では、絶縁層をフィルム又はテープの形態で押出し、次いで導体に適用することができる。例えば、絶縁層を導体の周りに巻き付け、次いで熱処理に供して構造物を圧密することができる。
他の実施形態では、１つ又は複数の適した表面改質処理を導体上で利用して絶縁層との接着性を促進することができる。例えば、導体の表面を粗化することができる。粗化は、エッチング（例えば化学エッチング若しくはレーザーエッチング）、機械研削、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。代替の及び／又は追加の表面改質処理の例としては、プラズマ処理、紫外線（「ＵＶ」）処理、コロナ放電処理、及び／又はガス火炎処理が挙げられるがそれらに限定されない。表面処理は、導体のトポグラフィーを変えることができ、及び／又はその後に形成される絶縁層の接合を増強又は促進する官能基を導体の表面上に形成することができる。結果として、表面処理は、中間層の離層を低減することができる。
ワイヤ
本発明のワイヤは、インバータードライブモーター、モーター始動発電機、変圧器等の多種多様な電気機械及びデバイスなど、多種多様な用途において使用することができる。
また、電気機械は、電気モーター、同期発電機又は発電機であり得る。この電気機械は、ステータ及びローターを含む。ステータは、本発明のワイヤを有する金属コアを含む。本発明は、本発明のワイヤを導入するステータに及ぶ。
ワイヤは、円形横断面を有することができる。
また、ワイヤは、非円形横断面を有することができる。例えば、ワイヤは、四角形状横断面、矩形形状横断面、楕円形横断面又は卵形形状横断面を有することができる。また、ワイヤは、略四角形、略矩形、略楕円又は略卵形である横断面を有することができる。
より詳しくは、ワイヤは、第１の外側に向いている表面と第２の外側に向いている表面とを備える横断面を示すことができ、ここで前記第１の表面及び第２の表面は好ましくは略平面であり、好ましくは、前記第１の表面及び第２の表面は反対方向に向いているが、互いに略平行に延在する。
参照により本明細書に組み込まれる任意の特許、特許出願、及び刊行物の開示が、ある用語が不明確になり得る程度にまで本出願の記載と矛盾する場合は、本記載が優先するものとする。
本発明は、実施例を参照することにより以下でより詳細に記載されるが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
原材料：
４００℃で１，０００ｓ－１の剪断速度でＡＳＴＭ Ｄ３８３５に従って直径０．５ｍｍ×長さ３．１７５ｍｍの寸法を有するダイを有する細管レオメーターを使用して測定される場合４２０Ｐａ．ｓの溶融粘度を有するＫｅｔａＳｐｉｒｅ（登録商標）ＫＴ－８２０高粘度銘柄ＰＥＥＫ。
同じ上述の条件を使用して測定される場合１５０Ｐａ－ｓの溶融粘度を有するＫｅｔａＳｐｉｒｅ（登録商標）ＫＴ－８８０低粘度銘柄ＰＥＥＫ。
Ｒａｄｅｌ（登録商標）Ｒ－５８００ＮＴ：Ｓｏｌｖａｙ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｐｏｌｙｍｅｒｓから入手可能なＰＰＳＵ この銘柄は、３６５℃の温度及び５．０ｋｇ重りを用いてＡＳＴＭ Ｄ１２３８に従って測定される場合２５ｇ／１０分のＭＦＲを示す。
タルク：Ｉｍｅｒｙｓ Ｐｅｒｆｏｍａｎｃｅ ＡｄｄｉｔｉｖｅｓからのＭｉｓｔｒｏｎ（登録商標）Ｖａｐｏｒ；約２μｍの中央値粒径Ｄ５０。Ｄ１０＝０．５μｍ及びＤ９０＝７．４μｍ．これらの値はセディグラフによって得られる。
Ｈｏｓｔａｎｏｘ Ｐ－ＥＰＱは、Ｃｌａｒｉａｎｔ Ｃｏｒｐ．から供給される酸化防止剤である。
実施例の組成物の調製
最初に、所望の組成比でブレンドされるポリマーとタルクの粉末を約２０分間タンブルブレンドし、続いて４８：１のＬ／Ｄ比を有する２６ｍｍ Ｃｏｐｅｒｉｏｎ（登録商標）共回転部分かみ合い２軸スクリュー押出機を使用して溶融配合することによって全ての組成物を調製した。押出機は１２のバレル部を有し、バレル部２～１２及びピンホールダイの３５０℃の温度分布設定を有する。押出物についてそれがダイを出たときに記録した溶融温度は、組成物全てについて３７０～３９０℃の範囲であった。押出機の供給は、樹脂成分を押出機供給ホッパーで重量測定によって計量したものであったが、所望の充填剤もバレル部７で表１に相当する比率で重量計量供給装置を使用して計量した。押出機は、３５ｌｂ／時間（１５．９ｋｇ／時間）の全処理量及び２００ｒｐｍのスクリュー速度で操作し、押出機トルク読取り値は、組成物全ての配合中約７５％に維持した。Ｈｇ中真空レベル＞２５を有する真空排出を配合中にバレル部１０で適用して、化合物から水分及びあらゆる可能な残留揮発分をストリップ除去した。それぞれの実行からの押出物をストランドにし、ウォータートラフ中で冷却し、その後直径約２．７ｍｍ、長さ３．０ｍｍのペレットにペレット化した。
試験フィルムの調製
実施例の組成物の調製したペレットをＯＣＳ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ，ＧｍｂＨからの一軸スクリュー押出機を使用して厚さ１３０～１５０μｍ及び幅８～９ｃｍのフィルムに加工した。この押出機は、直径が２０ｍｍ、Ｌ／Ｄ比が３０の単段式ノンベントスクリューを有していた。押出機は、０．５ｍｍのギャップ厚を有する１２５ｍｍ幅のフィルムダイを装備していた。押出機のバレルには４つの加熱部分があり、後方から前方に向かって、それぞれ約３５０℃、３８５℃、３９０℃、及び３９５℃の設定温度で操作された。フィルムダイは３９５℃の温度で設定された。第１及び第２のロールについてそれぞれ２４０及び２４５℃に設定された、２つのチルロールでフィルムを延伸し、形成した。フィルム及びコンパウンドの処理量は、約１ｍ／分のフィルムの巻取速度によって画定され、押出機は、１７ｒｐｍのスクリュー速度で操作された。
ワイヤ試料の作製
試験のために選択配合物を銅ワイヤ上に押出した。Ｅｎｔｗｉｓｔｌｅ１．５インチ（３．８ｃｍ）押出機及びＵｎｉｔｅｋセンター固定クロスヘッドを使用してサイズＡＷＧ１２の無被覆の丸い銅ワイヤをポリマーでコートした。ワイヤを清浄化し、次に、ワイヤ上に押出す前にＺｕｍｂａｃｈ誘導加熱器を使用して３００～４５０℃の間の所望の温度に予備加熱した。０．０８２インチ（０．２１ｃｍ）の先端部及び０．０９０インチ（０．２３ｃｍ）のダイを有する圧力器具を使用した。１２～３７ｍ／分でラインを動かし０．００５インチ（０．１２ｍｍ）の肉厚を目標とした。ワイヤを試験のために集める前に周囲空気中で冷却した。
ワイヤ試料の絶縁層の厚さは１２５μｍであった。
試験
全ての組成物の評価において以下のＡＳＴＭ試験方法を採用した：
Ｄ６３８：引っ張り特性－強度、弾性率及び破断点伸び
Ｄ３８３５：４００℃の温度で０．５×３．１７５ｍｍのタングステンカーバイドダイを使用して細管レオメトリーによる溶融粘度の評価。
射出成形は、実施例配合物によって行なって、機械的特性試験のための厚さ０．１２５インチのＡＳＴＭ引っ張り及び曲げ試験片を作製した。タイプＩ引っ張りＡＳＴＭ試験片及び５インチ×０．５インチ×０．１２５インチの曲げ試験片を、供給業者によって提供されたＰＥＥＫ射出成形ガイドラインを使用して射出成形した。
剥ぎ取り力試験
下記に示すように、コーティングをワイヤから除去するのに必要とされる剥ぎ取り力を測定するために特化された器具を設計し、機械加工した。試験のために３インチ（７．６ｃｍ）の長さのワイヤを使用した。１．５インチ（３．８ｃｍ）のワイヤ片をそのコーティング材料から手で剥ぎ取り、ドリルブッシングの直径０．０８３インチ（２．１ｍｍ）の穴に挿入した。Ｉｎｓｔｒｏｎ Ｍｏｄｅｌ ５５６５に取り付けた器具にドリルブッシングを挿入し、ワイヤの非被覆部分を上のグリップで締め付けた。ワイヤを０．１インチ／分（２．５ｍｍ／分）の速度で引っ張り、グリップ上の負荷を測定し、観察された最大負荷を試料の剥ぎ取り力として記録した。結果を表１にまとめる。
剥離強度試験
各組成物の押出フィルムを使用して剥離試験を行ない、金属基材への組成物の接着性を決定した。各試験片について、銅又はステンレス鋼のどちらかから構成される厚さ０．０２４インチ（０．６１ｍｍ）の５×１０ｃｍ金属シートを基材として使用した。試験前に金属シートをアセトンで清浄化して一切の残留グリース又は油を表面から除去した。試験されるポリマーフィルムを長い端縁が押出方向に垂直である３×１．５インチの矩形に切断した。短い端部の一方でポリマーフィルムの約０．５インチ（１２．７ｍｍ）の上にアルミニウム箔を折り重ねた。溶融プレスの上側及び下側定盤を４００℃に予備加熱した。各試験のために、ポリマーフィルムを金属基材上に置き、定盤間の間隔を約５ｃｍに開け、予備加熱された厚さ３／１６インチ（０．５ｃｍ）のステンレス鋼プレートに隣接した下側定盤上に金属／ポリマー組立体を直接に置いた。次に、上部及び下部定盤の間の間隙が３／１６インチ（０．５ｃｍ）になるように定盤を閉じ、組立体は２分間所定の位置のままであった。次に、定盤を幅１０ｃｍの間隔に開け、組立体を１分間下側定盤上に放置した。プレス上に合計３分置いた後、組立体を厚さ３／１６インチ（０．５ｃｍ）のステンレス鋼ホットプレートに移動させ、プレートを周囲温度の冷却プレスに移動させた。
９０°剥離試験は、上側アタッチメント上にジョーフェースグリップ、下側アタッチメント上に摺動プラットホームを有するＩｎｓｔｒｏｎ Ｍｏｄｅｌ ５５６５で行われた。剥離試験前に各々の長い端縁に沿って金属シートに接着したフィルムに切り目をつけてエッジ効果を取り除き、金属基材から剥離される少なくとも０．５インチ（１２．７ｍｍ）の幅を有するフィルム切片を残す。フィルムを０．１インチ／分（２．５ｍｍ／分）の速度で基材から剥離し、負荷を記録し、切り目をつけた試料幅について正規化した。
結果を表１にまとめ、ここで記号は以下の意味を有する：
（－－－）： 切り目をつける前に剥離した
（－－＋）： 切り目をつける前に部分的に剥離した
（－＋＋）： 切り目をつけた時に剥離した
（＋＋＋）： 裂けた
ここで、溶融粘度はＰａｓ単位で与えられる。
Figure 2024510100000011
平滑な金属基材への接着性は、ＰＥＥＫ又は低量のタルクだけを含有する組成物に対してタルクを添加することによって改良される。接着性は、金属基材と熱可塑性層との間の接着剤層の無い場合でも良いレベルである。
剥離強度のデータは、タルクの同じ配合量で、ワイヤへの接着性は配合物の粘度が高くなると増加することを示す。
表Ｉの結果によって示されるが、実施例のワイヤは、強い接着性を示す。同様に見ることができるように、実施例Ｅ７～Ｅ１０のワイヤは、特性のバランスを示す。

Claims (51)

  1. － 導体と、
    － 前記導体の周りに形成され且つ前記導体と直接接触している少なくとも１つの絶縁層とを含むワイヤであって、前記絶縁層が、少なくとも１つのポリアリールエーテルケトンポリマーと組成物の総重量に対して６．０～４０．０重量％のタルクとを含む組成物を含むか又はそれから製造され、且つ前記組成物が、４００℃及び１０００ｓ－１でＡＳＴＭ Ｄ３８３５に従って測定されるとき少なくとも１２０Ｐａ．ｓの溶融粘度を有する、ワイヤ。
  2. 前記組成物が、
    － 少なくとも１つのポリアリールエーテルケトンポリマー（ＰＡＥＫポリマー）と、
    － ６．０～４０．０重量％のタルクと、
    － 任意選択的に少なくとも１つのポリアリールエーテルスルホンポリマー（ＰＡＥＳポリマー）と、
    － 任意選択的に少なくとも１つの核剤、好ましくは窒化ホウ素と、
    － 任意選択的に少なくとも１つのプラスチック添加剤を含むか又はそれからなる請求項１に記載のワイヤ。
  3. 前記組成物が、
    － 少なくとも１つのポリアリールエーテルケトンポリマー（ＰＡＥＫポリマー）と、
    － ６．０～４０．０重量％のタルクと、
    － 少なくとも１つのポリアリールエーテルスルホンポリマー（ＰＡＥＳポリマー）と、
    － 任意選択的に少なくとも１つの核剤、好ましくは窒化ホウ素と、
    － 任意選択的に少なくとも１つのプラスチック添加剤を含むか又はそれからなる、請求項１に記載のワイヤ。
  4. 前記ＰＡＥＳポリマーが、ＰＰＳＵ、ＰＥＳ、ＰＳＵ、及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項２又は３に記載のワイヤ。
  5. 前記ＰＡＥＳポリマーが、ＰＰＳＵ、ＰＳＵ及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項２又は３に記載のワイヤ。
  6. 前記ポリアリールエーテルケトンポリマーが、式（Ｊ－Ａ）～（Ｊ－Ｑ）：
    Figure 2024510100000012
    Figure 2024510100000013
     （式中、
    －Ｒ’のそれぞれは、互いに等しく又は異なり、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、エーテル、チオエーテル、カルボン酸、エステル、アミド、イミド、アルカリ又はアルカリ土類金属スルホネート、アルキルスルホネート、アルカリ又はアルカリ土類金属ホスホネート、アルキルホスホネート、アミン及び４級アンモニウムからなる群から選択され、
    －ｊ’は、ゼロであるか、又は０～４の整数であり、好ましくはｊ’はゼロである）からなる群から選択される少なくとも５０重量％の繰り返し単位（ＲＰＡＥＫ）を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載のワイヤ。
  7. 前記ＰＡＥＫポリマーの繰り返し単位（ＲＰＡＥＫ）の前記フェニレン部分が、前記繰り返し単位においてＲ’とは異なる他の部分への１，３－又は１，４－結合を有する、請求項１～６のいずれか一項に記載のワイヤ。
  8. 前記ＰＡＥＫポリマーの繰り返し単位（ＲＰＡＥＫ）の前記フェニレン部分が、前記繰り返し単位においてＲ’とは異なる他の部分への１，４－結合を有する、請求項１～６のいずれか一項に記載のワイヤ。
  9. 前記ポリアリールエーテルケトンポリマーが、下記の式（Ｊ’－Ａ）～（Ｊ’－Ｏ）：
    Figure 2024510100000014
     からなる群から選択される少なくとも５０重量％の繰り返し単位（ＲＰＡＥＫ）を含む、請求項１～８のいずれか一項に記載のワイヤ。
  10. 前記ポリアリールエーテルケトンポリマーがホモポリマー、ランダム、交互又はブロックコポリマーである、請求項１～９のいずれか一項に記載のワイヤ。
  11. 前記ポリアリールエーテルケトンポリマーがポリエーテルエーテルケトン（「ＰＥＥＫ」）ポリマーである、請求項１～５のいずれか一項に記載のワイヤ。
  12. 前記ＰＥＥＫポリマーの繰り返し単位の
    － 少なくとも７５重量％、又は
    － 少なくとも８５重量％、又は
    － 少なくとも９５重量％、又は
    － 少なくとも９９重量％が式Ｊ’－Ａ：
    Figure 2024510100000015
     のものである、請求項１１に記載のワイヤ。
  13. 前記ＰＰＳＵ、ＰＥＳ及びＰＳＵが：
    － 少なくとも６０モル％、又は
    － 少なくとも７０モル％、又は
    － 少なくとも８０モル％、又は
    － 少なくとも９０モル％、又は
    － 少なくとも９５モル％、又は
    － 少なくとも９９モル％
    より多いモル％の、それぞれ式（Ｂ１）、（Ｂ２）、（Ｂ３）：
    Figure 2024510100000016
     （式中、ｄ＝ｅ＝ｆ＝０である）の繰り返し単位（ＲＰＡＥＳ）
    を有する、請求項４～１２のいずれか一項に記載のワイヤ。
  14. ３６５℃の温度及び５．０ｋｇの重りを使用してＡＳＴＭ Ｄ１２３８に従って測定される場合の前記ＰＰＳＵのメルトフローレート（ＭＦＲ）が５．０～４５．０ｇ／１０分、好ましくは１０．０～４０．０ｇ／１０分、より好ましくは１５．０～３５．０ｇ／１０分及び更により好ましくは２０．０～３０．０ｇ／１０分の範囲である、請求項４～１３のいずれか一項に記載のワイヤ。
  15. ３４３℃の温度及び２．１６ｋｇの重りを使用してＡＳＴＭ Ｄ１２３８に従って測定される場合の前記ＰＳＵのメルトフローレート（ＭＦＲ）が２．０～２０．０ｇ／１０分、好ましくは３．０～１６．０ｇ／１０分、より好ましくは４．０～１２．０ｇ／１０分及び更により好ましくは５．０～９．０ｇ／１０分の範囲である、請求項４～１４のいずれか一項に記載のワイヤ。
  16. ポリマー組成物中のＰＡＥＳポリマーの量が、前記組成物中の前記ＰＡＥＫ及び前記ＰＡＥＳポリマーの総重量に基づいて１．０～４５．０重量％、好ましくは３０．０～４０．０重量％の範囲である、請求項２～１５のいずれか一項に記載のワイヤ。
  17. 前記タルクが天然水和ケイ酸マグネシウムである、請求項１～１６のいずれか一項に記載のワイヤ。
  18. 前記タルクが０．５～１０．０μｍの間のＤ５０を示し、Ｄ５０が、沈降方法によって得られる粒子の等価球直径の（体積における）分布の中央値である、請求項１～１７のいずれか一項に記載のワイヤ。
  19. 前記タルクが０．１μｍより大きいＤ１０を示し、Ｄ１０が、沈降方法によって得られる粒子の等価球直径の（体積における）累積分布の１０％のサイズとして定義される、請求項１～１８のいずれか一項に記載のワイヤ。
  20. 前記タルクが１５．０μｍより小さいＤ９０を示し、Ｄ９０が、沈降方法によって得られる粒子の等価球直径の（体積における）累積分布の９０％のサイズとして定義される、請求項１～１８のいずれか一項に記載のワイヤ。
  21. 前記ＰＡＥＫポリマーが、４００℃で１，０００ｓ－１の剪断速度でＡＳＴＭ Ｄ３８３５に従って直径０．５ｍｍ×長さ３．１７５ｍｍの寸法を有するダイを有する細管レオメーターを使用して測定されるそれらの溶融粘度で異なる２つのＰＥＥＫ（ＰＥＥＫ１及びＰＥＥＫ２）の組合せに相当する、請求項１～２０のいずれか一項に記載のワイヤ。
  22. ＰＥＥＫ１が、３００Ｐａｓより高い粘度を示し、前記粘度が、４００℃で１，０００ｓ－１の剪断速度でＡＳＴＭ Ｄ３８３５に従って直径０．５ｍｍ×長さ３．１７５ｍｍの寸法を有するダイを有する細管レオメーターを使用して測定される、請求項２１に記載のワイヤ。
  23. ＰＥＥＫ２が、２００Ｐａｓより低い粘度を示し、前記粘度が、４００℃で１，０００ｓ－１の剪断速度でＡＳＴＭ Ｄ３８３５に従って直径０．５ｍｍ×長さ３．１７５ｍｍの寸法を有するダイを有する細管レオメーターを使用して測定される、請求項２１又は２２に記載のワイヤ。
  24. 重量比ＰＥＥＫ１／ＰＥＥＫ２が５０／５０～７０／３０の間、更に６０／４０～７０／３０の間である、請求項２１～２３のいずれか一項に記載のワイヤ。
  25. 前記組成物の前記溶融粘度が最大でも５５０Ｐａ．ｓであり、この粘度が、４００℃で１，０００ｓ－１の剪断速度でＡＳＴＭ Ｄ３８３５に従って直径０．５ｍｍ×長さ３．１７５ｍｍの寸法を有するダイを有する細管レオメーターを使用して測定される、請求項１～２４のいずれか一項に記載のワイヤ。
  26. 前記組成物が、４００℃及び１０００ｓ－１でＡＳＴＭ Ｄ３８３５に従って直径０．５ｍｍ×長さ３．１７５ｍｍの寸法を有するダイを有する細管レオメーターを使用して測定されるとき２５０～５００Ｐａ．ｓの溶融粘度を有する、請求項１～２５のいずれか一項に記載のワイヤ。
  27. 前記組成物の前記溶融粘度が３００～５００Ｐａ．ｓの間であり、前記粘度が、直径０．５ｍｍ×長さ３．１７５ｍｍの寸法を有するダイを有する細管レオメーターを使用して４００℃及び１０００ｓ－１でＡＳＴＭ Ｄ３８３５に従って測定される、請求項１～２６のいずれか一項に記載のワイヤ。
  28. 前記組成物の前記溶融粘度が３００～４００Ｐａ．ｓの間であり、前記粘度が、直径０．５ｍｍ×長さ３．１７５ｍｍの寸法を有するダイを有する細管レオメーターを使用して４００℃及び１０００ｓ－１でＡＳＴＭ Ｄ３８３５に従って測定される、請求項１～２７のいずれか一項に記載のワイヤ。
  29. 前記組成物の前記溶融粘度が３００～３６０Ｐａ．ｓの間であり、前記粘度が、直径０．５ｍｍ×長さ３．１７５ｍｍの寸法を有するダイを有する細管レオメーターを使用して４００℃及び１０００ｓ－１でＡＳＴＭ Ｄ３８３５に従って測定される、請求項１～２８のいずれか一項に記載のワイヤ。
  30. 前記組成物が５．０～１０．０の間の粘度の比ｒを示し、ｒが、１００ｓ－１での溶融粘度を１００００ｓ－１での溶融粘度で割った比として定義され、両方の粘度が、直径０．５ｍｍ×長さ３．１７５ｍｍの寸法を有するダイを有する細管レオメーターを使用して４００℃でＡＳＴＭ Ｄ３８３５に従って測定される、請求項１～２９のいずれか一項に記載のワイヤ。
  31. 前記比ｒが少なくとも６．０である、請求項１～３０のいずれか一項に記載のワイヤ。
  32. 前記比ｒが最大でも９．０又は最大でも８．０である、請求項１～３０のいずれか一項に記載のワイヤ。
  33. 前記組成物が１０．０～３０．０重量％のタルクを含む、請求項１～３２のいずれか一項に記載のワイヤ。
  34. タルクの比率が少なくとも１０．０重量％である、請求項１～３３のいずれか一項に記載のワイヤ。
  35. タルクの前記比率が１０．０～２６．０重量％である、請求項１～３３のいずれか一項に記載のワイヤ。
  36. タルクの前記比率が５．０～１０．０重量％の間である、請求項１～３３のいずれか一項に記載のワイヤ。
  37. タルクの前記比率が５．５～９．５重量％の間である、請求項１～３３のいずれか一項に記載のワイヤ。
  38. タルクの前記比率が６．０～９．０重量％の間である、請求項１～３３のいずれか一項に記載のワイヤ。
  39. タルクの前記比率が６．３～８．５重量％の間である、請求項１～３３のいずれか一項に記載のワイヤ。
  40. 前記組成物が、ＡＳＴＭ Ｄ６３８に従って測定される場合（厚さ３．２ｍｍのタイプＩ試験片、５０ｍｍ／分）、少なくとも１０．０％、好ましくは少なくとも１３．０％、より好ましくは少なくとも１６．０％、及び更により好ましくは少なくとも２０．０％の破断点引張伸びを示す、請求項１～３９のいずれか一項に記載のワイヤ。
  41. 前記組成物が、ＡＳＴＭ Ｄ６３８に従って測定される場合（厚さ３．２ｍｍのタイプＩ試験片、５０ｍｍ／分）、最大でも３０．０％の破断点引張伸びを示す、請求項１～４０のいずれか一項に記載のワイヤ。
  42. 前記絶縁層が、少なくとも１つのポリアリールエーテルケトンポリマーと少なくとも１つのポリアリールエーテルスルホンポリマー、好ましくはポリフェニルスルホンポリマーを含む組成物を含む、請求項１～４１のいずれか一項に記載のワイヤ。
  43. マグネットワイヤである、請求項１～４２のいずれか一項に記載のワイヤ。
  44. 導体が、前記組成物の適用前に予備処理され、表面処理が火炎処理、機械的研磨及び化学処理から選択される、請求項１～４３のいずれか一項に記載のワイヤ。
  45. 表面処理が表面の変更を含む、請求項４４に記載のワイヤ。
  46. 少なくとも１つのポリアリールエーテルケトンポリマーと前記組成物の総重量に対して６～４０重量％のタルクとを含む組成物であって、４００℃及び１０００ｓ－１でＡＳＴＭ Ｄ３８３５に従って測定されるとき、少なくとも１２０Ｐａ．ｓの溶融粘度を有する組成物を押出して前記絶縁層を形成する工程を含む、請求項１～４５のいずれか一項に記載のワイヤを製造するための方法。
  47. 前記絶縁層が押出コーティングによって前記導体上に直接に形成される、請求項４６に記載の方法。
  48. 前記絶縁層がテープの形態で押出され、前記方法が、導体を提供する工程と、前記絶縁層を前記導体の周りに巻き付ける工程と、加熱して前記絶縁層を前記導体に接着させる工程を更に含む、請求項４６に記載の方法。
  49. 請求項１～４５のいずれか一項に記載の少なくとも１つのワイヤを含む電気機械。
  50. 請求項１～４５のいずれか一項に記載のワイヤを組み込むステータ。
  51. インバータードライブモーター、モーター始動発電機、変圧器などの電気機械及びデバイスにおける請求項１～４５のいずれか一項に記載のワイヤの使用。
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