JP2549179B2 - 絶縁電線の製造方法 - Google Patents

絶縁電線の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特定のポリイミドを絶縁体とした絶縁電線
の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
近年、電気、電子工業分野の発展は目覚ましく、特に
装置の小型化、軽量化の流れは部品や絶縁素材に対して
更なる耐熱性を要求している。
このような素材として、芳香族ポリイミドは有機ポリ
マーの中で最高級の耐熱性に加え、優れた機械的性質を
有しており、例えば、ビス(4−アミノフェニル)エー
テルとピロメリット酸二無水物とからなるポリイミド
(Dupont社製、商標名KAPTON,BESPEL)、ビス(4−ア
ミノフェニル)エーテルと3,3′,4,4′−ビフェヒルテ
トラカルボン酸二無水物とからなるポリイミド(宇部興
産社製、商標 ユーピレックス)等がある。これらのポ
リイミドは加熱溶融が困難であるため、溶融押出成形法
により絶縁電線を得ることが困難である。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の課題は、特定ポリイミドの溶融押出成形によ
り被覆された、耐熱性に優れた絶縁電線の製造方法を提
供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、上記課題を達成するために鋭意検討し
た。その結果、特定の繰返し構造単位からなるポリイミ
ドを用い、溶融押出成形が可能で、かつ耐熱性に優れた
ポリイミド被覆絶縁電線が得られることを見出し、本発
明に至った。
即ち、本発明は導体と該導体を被覆する絶縁体からな
る絶縁電線の製造方法において、 一般式〔I〕、 (式中、Rは炭素数2以上の脂肪族基、環式脂肪族基、
単環式芳香族基、縮合多環式芳香族基、芳香族基が直接
または架橋員により相互に連結された非縮合多環式芳香
族基からなる群より選ばれた4価の基を示し、Xは単結
合、硫黄原子、スルホン基、カルボニル基、イソプロピ
リデン基またはヘキサフルオロイソプロピリデン基の2
価の基を示す)で表される繰返し構造単位を有するポリ
イミドを押出機により300〜450℃の温度範囲で加熱溶融
して導体を被覆し、冷却固化して絶縁体を成形すること
を特徴とする絶縁電線の製造方法である。
一般式〔I〕において、Rは、好ましくは、 の4価の基である。
以下、本発明の構成について詳細に説明する。
本発明におけるポリイミドは、特定の芳香族テトラカ
ルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとの脱水縮合反応に
よって得ることができる。
このポリイミドを得るために用いる芳香族テトラカル
ボン酸二無水物は、ピロメリット酸二酸無水物、エタン
テトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二
無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、1,
2,3,4−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−
ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8,−ナフ
タレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6,−ナフタレ
ンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテト
ラカルボン酸二無水物、2,3,6,7,−アントラセンテトラ
カルボン酸二無水物、1,2,7,8,−フェナントレンテトラ
カルボン酸二無水物、、3,3′,4,4−ビフェニルテトラ
カルボン酸二無水物、2,2′,3,3′−ビフェニルテトラ
カルボン酸二無水物、3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテ
トラカルボン酸二無水物、2,2′,3,3′−ベンゾフェノ
ンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカル
ボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−
ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、ビス(3,4
−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(2,
3−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス
(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビ
ス(2,3−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、
2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)1,1,1,3,3,3
−ヘキサフロロプロパン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジ
カルボキシフェニル)1,1,1,3,3,3−ヘキサクロロプロ
パン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニ
ル)エタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニ
ル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニ
ル)メタン二無水物、4,4′−(p−フェニルレンジオ
キシ)ジフタル酸二無水物、4,4′−(m−フェニレン
ジオキシ)ジフタル酸二無水物等の化合物が挙げられ
る。好ましくは、例えば、ピロメリット酸二無水物、3,
3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、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′−ジフェニルエーテルテトラカルボン
酸二無水物、p−フェニレンジオキシジ(4−フタル
酸)二無水物である。
これらの化合物は単独、または2種以上を混合して用
いても差し支えない。
また、ポリイミドを得るために用いる芳香族ジアミン
は、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]ス
ルフィド、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニ
ル]スルホン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フ
ェニル]ケトン、4,4′−ビス(3−アミノフェノキ
シ)ビフェニル、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノ
キシ)フェニル]プロパンまたは2,2−ビス[4−(3
−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキ
サフルオロプロパンであり、これらの中から選ばれる化
合物とを単独で、または2種以上を混合して使用でき
る。
本発明における芳香族ジアミンは、上記ジアミンの一
部をその他の芳香族ジアミンで代替して使用することが
できる。
代替して使用するその他の芳香族ジアミンは、全ジア
ミン中、20モル%未満が望ましい。
他の芳香族ジアミンとしては、例えば、p−フェニレ
ンジアミン、m−フェニレンジアミン、m−アミノベン
ジルアミン、p−アミノベンジルアミン、4,4′−ジア
ノビフェニル、3,3′−ジアミノビフェニル、4,4′−ジ
アミノジフェニルエーテル、3,3′−ジアミノフェニル
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、1,1−ビス(4−アミノフ
ェニル)エタン、1,1−ビス(3−アミノフェニル)エ
タン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,2
−ビス(3−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス
(4−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3,−ヘキサフルオ
ロプロパン、2,2−ビス−(3−アミノフェニル)−1,
1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、3,3′−ジアミノ
ジフェニルスルフィド、4,4′−ジアミノジフェニルス
ルフィド、3,3′−ジアミノジフェニルスルホン、3,3′
−ジアミノベンゾフェノン、4′4−ジアミノベンゾフ
ェノン、などが挙げられる。
本発明にかかわるボリイミドは、これらの芳香族テト
ラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを、通常の公
知の方法、例えば、モノマー同志またはモノマーを有機
溶媒中に懸濁または溶解させた後、加熱または化学的に
脱水し、生成物を分離、精製することによりポリイミド
を得ることが出来る。
得られたポリイミドは粉状まは予め粉状に成型加工し
て使用される。
被覆電線を製造するために使用される導体としては、
比抵抗が20×10-6Ωcm以下の金属元素単体、あるいは合
金が使用される。
金属元素単体としては、例えば、亜鉛、アルミニウ
ム、金、銀、銅、鉄、ニッケル、ニオブ等があり、アル
ミニウム、銅が特に好ましく用いられる。また、合金と
して、例えば、銀、クロム、ジルコニウム、錫、鉛、テ
ルル、カドミウム、ベリリウム等の金属元素の1種また
は2種以上を2重量%以下を2%以下含有する銅合金、
あるいは、マグネシウム、珪素、鉄、ジルコニウム等の
金属元素の1種または2種以上を2重量%以下含有する
アルミニウム合金、あるいはチタン、ジルコニウム、タ
ンタル、錫、ゲルマニウム等の金属元素を含むニオブ系
合金が用いられる。
さらに本発明で使用する導体は、前記金属導体の酸化
・劣化等による比抵抗の増大、導体の発熱、電圧低下等
を防止するため、その表面を被覆したものであっても良
い。被覆するために使用する材料としては錫、亜鉛、ニ
ッケル、銀、アルミニウム、ハンダ、銅等であり、特に
ニッケル、銀等が好ましい。
導体の太さは、その断面積が0.001〜2000mm2の範囲の
ものが好ましい。断面積が0.001mm2未満では製造時、取
扱時に破談し易いので好ましくない。また、断面積が20
00mm2を越えると導体の剛性が著しく取扱が難しい。
本発明にかかわる絶縁電線の製造方法は、本発明に用
いるポリイミドを、周知の技術である溶融押出成形装置
により加熱溶融し、クロスヘッドダイに代表される導体
被覆ダイを用いて、導体を被覆し、冷却して得る方法で
ある。
本発明に使用するポリイミドは、溶融押出に使用する
前に乾燥することが好ましく、ポリイミド中の水分含有
率を200ppm以下にするのが特に好ましい。通常、ポリイ
ミドは粉状またはペレット状態で保存されているが、通
常の保存状態では水分含有率は約0.5〜約1%になって
いる。このような水分含有率のものでも、通常の射出成
形等により成形体を製造する場合には問題がないとされ
るが、本発明により絶縁電線を溶融押出により製造する
場合は、この被覆体の特性に水分が微妙に影響を及ぼ
す。すなわち、水分含有率が0.5〜1%では製造される
絶縁電線の外観および電気絶縁性(耐水中耐電圧)が特
に問題となるが、この水分含有率を200ppm以下に制御す
ることにより安定的に優れた特性を有する絶縁電線を得
ることができる。
ポリイミドの水分含有率は200ppm以下にするにはいか
なる方法でもよいが、一般的には100℃以上の温度でポ
リイミドが溶融しない温度、通常、250℃以下の温度で
3〜24時間保持する。さらにその雰囲気を空気、窒素等
で置換することも効果的であり、更に減圧下で処理して
もよい。
本発明における溶融押出温度はポリマー構造により異
なるが、通常、300〜450℃の範囲である。好ましくは35
0〜430℃の範囲である。300℃未満では樹脂が溶融せ
ず、押出が不可能となる。また、450℃を越えると樹脂
の分解が進行し、気泡、分解粕等により絶縁体としての
機能を損なうので好ましくない。
本発明において、絶縁体の被覆厚さは、0.01〜5mmが
好ましい。絶縁体の被覆厚さが0.01mm未満では被覆厚さ
のバラツキが著しく、ピンホール等の電気的欠陥を引き
起こすので好ましくない。また、絶縁体の被覆厚さが5m
mを越えると電線の曲げ加工等の取扱いに難点がある。
〔実施例〕
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。
尚、実施例において記述したポリイミドの特性値の測
定法は以下に示す通りである。
(1)ガラス転移温度、融点 ガラス転移温度(Tg)、融点(Tm)はDSC法により測
定した。Tmは融解曲線のピーク温度をもって定義した。
(2)溶融粘度 高化式フローテスタを用いて測定し、200sec-1の見掛
け剪断速度、400℃での見掛け粘度(単位 poise)を算
出した。
(3)水中耐電圧 JIS C 3005に準じ、20℃の水中、60Hzの交流電源を用
いて、1000V/minの昇圧速度で試験を行った ポリイミド1 かきまぜ機、還流冷却器および窒素導入管を備えた反
応容器に4,4′−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェ
ニル368.4(1モル)と、N,N−ジメチルアセトアミド23
44gを装入し、窒素雰囲気下に、ピロメリット酸二無水
物218.1g(1モル)を溶液温度の上昇に注意しながら分
割して加え、室温で約20時間かきまぜた。かくして得ら
れたポリアミド酸の対数粘度は3.21dl/gであった。かく
して得られたポリアミド酸溶液に30.3g(0.3モル)のト
リエチルアミンおよび30.6g(0.3モル)の無水酢酸を約
30分かけて添加し、その後約30分かきまぜた。この溶液
に2000gのエタノールを装入し、30℃においてポリイミ
ド粉をろ別した。得られたポリイミド粉をメタノールお
よびアセトンで洗浄した後、窒素雰囲気下に、300℃で
8時間乾燥して517g(収率94%)のポリイミドの粉を得
た。得られたポリイミドはガラス転移温度が271℃、融
点389℃の結晶性樹脂であり、溶融粘度は5500ポイズで
あった。
ポリイミド2 ポリイミド1の合成と同様の反応容器で、4,4′−ビ
ス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,
3,3,3−ヘキサフルオロプロパンとピロメリット酸二無
水物とをポリイミド1の合成に準じた方法で反応させて
ポリイミドの粉を得た。
得られたポリイミドは、ガラス転移温度が247℃、融
点385℃の結晶性樹脂であり、溶融粘度は4800ポイズで
あった。
ポリイミド3〜15 表−1に示す種々の芳香族テトラカルボン酸二無水物
と芳香族ジアミンとの組み合わせで、ポリイミド1の合
成に準じた方法でポリイミド粉を得た。得られたポリイ
ミド粉のガラス転移温度、融点、溶融粘度を表−1に示
す。
実施例1 ポリイミド1の粉末を150℃で24時間乾燥した。この
時の水分含有量は180ppmであった。これをスクリューコ
ンパクターによりφ15mm押出機(L/D=22)に供給し、
押出温度420℃で加熱溶融し、200℃に加熱した20AWGの
銀メッキ銅線をクロスヘッドダイに供給し、絶縁層の厚
さが約0.2mmとなるように銅線の引き取り速度を調整し
た。この時の引き取り速度は、1m/minであった。被覆線
がダイから出た後は自然放冷した。押出条件および得ら
れた絶縁電線の物性は表−2に示すとおりであり、耐熱
性に優れた電線であった。
実施例2 ポリイミド2の粉末を150℃で24時間乾燥した。この
時の水分含有量は200ppmであった。これをスクリューコ
ンパクターによりφ15mm押出機(L/D=22)に供給し、4
00℃の温度で加熱溶融し、内径2mmのノズルから押出し
(押出量18.6g/min.)、自然放冷し、カットし、長さ約
3mmのペレットを得た。このペレットを実施例1同様な
方法により押出成形し、絶縁電線を得た。外観上問題の
ない、耐熱性に優れた電線であった。
実施例3〜15 ポリイミド3〜15の粉末を実施例1と同様な方法によ
り、溶融押出し、絶縁電線を得た。押出条件、電線の物
性は表−2に示すとおりであり、外観上問題のない、耐
熱性に優れた電線であった。
比較例1 実施例1で使用したポリイミド1の粉末を実施例1と
同様に溶融押出を行った。但し、押出温度は460℃で行
った。樹脂の分解による発泡、分解粕が発生し、外観不
良であった。
比較例2 ポリイミド1の粉末を乾燥条件を90℃で5時間行い、
この時の水分含有量は300ppmであった。これを用い実施
例1と同様な溶融押出を行った。発泡が認められ、外観
が著しく悪かった。
比較例3 実施例2で使用したポリイミド2の粉末を使用し実施
例2と同様に溶融押出を行った。但し、押 出温度は470℃で行った。樹脂の分解による発泡、分解
粕が発生し、外観が著しく悪かった。
比較例4 実施例7で使用したポリイミド7の粉末を使用し、押
出温度を290℃とし、実施例1と同様に押出を行ったが
押出不可能であった。
〔発明の効果〕
本発明の方法では成形温度300℃以上450℃以下、水分
含有率200ppm以下に制御した特定のポリイミドを用いる
ことにより、押出成形性、電線被覆層の外観にすぐれ、
さらに水中耐電圧にも優れた絶縁電線を製造することが
できる。以上のように、本発明により得られる絶縁電線
は、絶縁体が溶融押出成形が可能でかつ耐熱性に優れた
新規なポリイミドからなり、耐熱性、電気絶縁性に優れ
た電線である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中倉 敏行 神奈川県横浜市栄区尾月8―7 (56)参考文献 特開 昭51−76977(JP,A) 特開 昭59−29303(JP,A) 特開 昭42−19349(JP,A) 特開 平1−124904(JP,A)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導体と該導体を被覆する絶縁体からなる絶
    縁電線の製造方法において、一般式〔I〕 (式中、Rは炭素数2以上の脂肪族基、環式脂肪族基、
    単環式芳香族基、縮合多環式芳香族基、芳香族基が直接
    または架橋員により相互に連結された非縮合多環式芳香
    族基からなる群より選ばれた4価の基を示し、Xは単結
    合、硫黄原子、スルホン基、カルボニル基、イソプロピ
    リデン基またはヘキサフルオロイソプロピリデン基の2
    価の基を示す)で表される繰り返し構造単位を有するポ
    リイミドを押出機により300℃以上450℃以下の温度範囲
    で加熱溶融して導体を被覆し、冷却固化して絶縁体を成
    形することを特徴とする絶縁電線の製造方法。
  2. 【請求項2】一般式〔I〕において、Rが の4価の基である請求項1記載の絶縁電線の製造方法。
  3. 【請求項3】ポリイミドの水分含有量が、押出機に供給
    される直前において200ppm如何であることを特徴とする
    請求項1または2記載の絶縁電線の製造方法。
  4. 【請求項4】絶縁体の被覆厚さが、0.01〜5mmであるこ
    とを特徴とする請求項1記載の絶縁電線の製造方法。
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