JP3930254B2 - セラミック絶縁被覆電線、自己融着性セラミック絶縁被覆電線、コーティング用組成物、コイルおよびスピーカー用ボイスコイル - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック絶縁被覆電線、自己融着性セラミック絶縁被覆電線、コーティング用組成物、コイルおよびスピーカー用ボイスコイルに関する。更に詳しくは、高温下においてもコイルの特性を保ちうるセラミック絶縁被覆電線および自己融着性セラミック絶縁被覆電線、前記セラミック絶縁被覆電線を製造するためのコーティング用組成物、前記セラミック絶縁被覆電線を用いたコイルおよびスピーカー用ボイスコイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スピーカー用ボイスコイルやモーターコイルとして自己融着性電線を整列巻きにしたコイルを使用している。
このような自己融着性電線において、絶縁皮膜には、ポリエステル等の絶縁塗料を使用している。また、融着皮膜には、有機溶剤に溶解したアルコール可溶性ポリアミド系樹脂塗料を使用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、電気機器が高性能化してスピーカー用ボイスコイルやモーターコイルへの負荷が大きくなるのに伴い、コイルの耐熱性の向上が要求されている。
しかし、絶縁皮膜の耐熱温度が３５０℃程度であるため、自己融着性電線が３５０℃以上になると、コイルの特性低下が起こる問題点があった。
そこで、本発明の第１の目的は、高温下においてもコイルの特性を保ちうるセラミック絶縁被覆電線および自己融着性セラミック絶縁被覆電線を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、前記セラミック絶縁被覆電線を製造するためのコーティング用組成物を提供することにある。
また、本発明の第３の目的は、前記セラミック絶縁被覆電線を用いたコイルおよびスピーカー用ボイスコイルを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、後述する第３の観点によるコーティング用組成物を導体上に塗布、熱硬化させセラミック絶縁皮膜を形成したことを特徴とするセラミック絶縁被覆電線を提供する。
上記第１の観点によるセラミック絶縁被覆電線は、ジルコニウムの化合物およびシリコンの化合物を含むコーティング用組成物を導体に直接塗布・焼付硬化させセラミック絶縁皮膜を形成したため、高温下においてもコイルの特性を保ちうる耐熱性を持ちながら柔軟性のある電線が得られた。
【０００５】
第２の観点では、本発明は、ポリアミド系樹脂またはポリイミド系樹脂を有機溶剤により溶解させた接着塗料を、上記構成のセラミック絶縁被覆電線のセラミック絶縁皮膜上に塗布、熱硬化させ融着皮膜を形成したことを特徴とする自己融着性セラミック絶縁被覆電線を提供する。
上記第２の観点による自己融着性セラミック絶縁被覆電線は、高温下においてもコイルの特性を保ちうる耐熱性を持つ自己融着性電線が得られた。
【０００６】
第３の観点では、本発明は、コーティング用組成物が、
（ａ）一般式
（式中、Ｒ１は炭素数１〜８の有機基、Ｒ２は炭素数１〜５のアルキル基および／または炭素数１〜４のアシル基を示す。）で表わされるオルガノポリシロキサンの群から選ばれた少なくとも１種を固形分換算で５〜５５重量部、
（ｂ）一般式Ｚｒ（ＯＲ）４（式中、Ｒは炭素数１〜５の炭化水素残基を示す。）で表わされるジルコニウムテトラアルコキシド、該ジルコニウムテトラアルコキシドの加水分解物および該加水分解物の部分縮合物の群から選ばれた少なくとも１種のジルコニウム化合物、または／および、該ジルコニウム化合物と一般式Ｓｉ（ＯＲ）４（式中、Ｒは炭素数１〜５の炭化水素残基を示す。）で表わされるテトラアルコキシシラン、該テトラアルコキシシランの加水分解物および該加水分解物の部分縮合物の群から選ばれた少なくとも１種のシラン化合物との混合物を固形分換算で０.５〜１５重量部、
（ｃ）有機溶剤を３０〜９４.５重量部、
から成る（但し、（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）＝１００重量部）ことを特徴とするコーティング用組成物を提供する。
上記第３の観点によるコーティング用組成物は、オルガノポリシロキサンに非常に反応性が速く、かつ耐熱性、耐食性、耐久性に優れたジルコニウム化合物または／およびシラン・ジルコニウム化合物を配した組成物であり、柔軟性のある高耐熱性の絶縁膜を作るため、上記構成のセラミック絶縁被覆電線または自己融着性セラミック絶縁被覆電線に好適に用いることが出来る。
なお、上記成分（ａ）（ｂ）（ｃ）に、有機酸，無機酸，各種界面活性剤，カップリング剤，キレート剤，無機顔料などの添加剤を加えてもよい。
【０００７】
上記（ａ）成分におけるオルガノポリシロキサンは、高耐熱性で柔軟性のある絶縁被覆剤として使用される。
オルガノポリシロキサンは、ハロゲン化アルキルシランやアルコキシシランの加水分解物を脱水縮合したもので、純シリコーンワニスを使用する。これはシロキサン（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−）結合を主鎖とし、メチル基、フェニル基を側鎖にもつシリコンポリマーでモノメチル或いはモノトリクロロシランに少量のジメチル、ジエチル、ジクロロシランを混合してつくった初期縮合物を溶剤に溶かしたものでポリシロキサン中に残っている水酸基同士の縮合を更に進めて三次元網目構造をつくるものである。アルキル基がメチルのとき耐熱性が最も高く撥水性にすぐれる。このため、本発明のコーティング用組成物におけるオルガノポリシロキサンは、主としてジメチルシリコーンレジンが使用される。
なお、上記（ａ）成分におけるオルガノポリシロキサン中の固形分は、通常４５〜６０重量％であり、好ましくは５０〜５５重量％である。
【０００８】
上記コーティング用組成物中における（ａ）成分の割合は、固形分換算で５〜５５重量部、好ましくは２５〜５０重量部である。５重量部未満では塗膜が薄すぎたり、相対的に（ｃ）成分が増えて塗着率が悪くなり、一方、５５重量部を越えると、粘度が上昇しすぎて作業性が悪くなったり、塗膜が厚くなりすぎて割れたりして好ましくない。
【０００９】
上記（ｂ）成分におけるジルコニウムテトラアルコキシドは、微量の水の存在により加水分解し、加水分解物ジルコニウムテトラヒドロキシドとなり、また該加水分解物が重縮合して部分縮合物を生じ、更に高分子量化して経時により薄膜をつくるので、上記（ａ）成分とともに高耐熱性被覆剤として、更に上記（ａ）成分の硬化および高密度化、高耐熱化を促進する働きをする。
上記（ｂ）成分におけるジルコニウムテトラアルコキシドは、加水分解および重縮合反応が非常に早く、従って（ａ）成分との併用により低温加熱で短時間に硬化するものである。
ジルコニウムテトラアルコキシド中のＲは、例えば炭素数１〜５のアルキル基であり、メチル基、エチル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｎ−プロピル基などである。具体的には、ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニウムテトラエトキシド、ジルコニウムテトラ−ｎ−ブトキシド、ジルコニウムテトラ−ｓｅｃ−ブトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシドなどを挙げることができ、これらの１種または２種以上を併用することができる。上記（ｂ）成分としては、特にジルコニウムテトラ−ｎ−ブトキシドが好ましい。
【００１０】
なお、上記（ｂ）成分のジルコニウムテトラアルコキシドは、ジルコニウムテトラアルコキシドのほかに、その加水分解物および該加水分解物の部分重縮合物を包含するものである。かかる加水分解物および／または部分重縮合物は、混合物中でジルコニウムテトラアルコキシドより生成したものでもよく、また混合物調整の際に予め配合したものでもよい。
【００１１】
上記（ｂ）成分におけるテトラアルコキシシランも、上記ジルコニウムテトラアルコキシドと同様に、水の存在により徐々に加水分解し、加水分解物テトラシラノールとなり、また該加水分解物が重縮合して部分重縮合物を生じ、更に高分子量化して薄膜をつくるので、高耐熱性被覆剤として、更に（ａ）成分の硬化および高密度化、高耐熱化を促進する働きをする。
テトラアルコキシシランは、ジルコニウムテトラアルコキシドに比較すると加水分解および重縮合反応が非常に緩やかである。そこで、両者を混合することにより、加水分解速度が適度になり、作業性がよく、また塗膜硬度（柔軟性）の調節、割れ防止などができる。
テトラアルコキシシラン中のＲは、例えば炭素数１〜５のアルキル基であり、メチル基、エチル基、ｎ−ブチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基などである。具体的には、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−ｎ−ブトキシシラン、テトラ−ｎ−プロポキシシランなどを挙げることができ、これらの１種または２種以上を併用することもできる。上記（ｂ）成分としては、特にテトラエトキシシランが好ましい。
【００１２】
なお、上記（ｂ）成分におけるテトラアルコキシシランは、テトラアルコキシシランのほかに、加水分解物および該加水分解物の部分縮合物も包含するものである。かかる加水分解物および／または部分縮合物は、組成物中でテトラアルコキシシランより組成したものでもよく、また組成物調整の際に予め加水分解物および／または部分重縮合物を使用してもよい。
【００１３】
上記（ｂ）成分としてジルコニウムテトラアルコキシドとテトラアルコキシシランの混合物を用いる場合の混合割合は、２０〜７０：３０〜８０重量部であり、好ましくは３０〜６０：４０〜７０重量部（但し、合計は１００重量部）である。
【００１４】
上記コーティング用組成物中における（ｂ）成分の割合は、固形分換算で０.５〜１５重量部、好ましくは１〜５重量部である。０.５重量部未満では硬化反応が遅くなったり、耐熱性が不十分になり、一方、１５重量部を越えると反応が速くなりすぎたり、また、硬化反応が進みすぎて塗膜に割れや剥離が生じたりして好ましくない。
【００１５】
上記（ｃ）成分における有機溶剤は、前記（ａ）（ｂ）成分の混合分散剤および濃度調整剤であり、また、これら（ａ）（ｂ）成分の硬化速度調整剤として使用するものである。
上記（ｃ）成分における有機溶剤としては、例えば低沸点有機溶剤、グリコール誘導体、アルコール類が好適である。具体例としては、キシレン、トルエン、メチルエチルケトン、エチレングリコール、酢酸エチレン、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ｎ−ブチルアルコール、メタノール、エタノール等を挙げることができる。これらの１種でも２種以上を併用することもできる。
なお、上記（ｃ）成分における有機溶剤には、（ａ）（ｂ）成分に含まれる有機溶剤も包含される。
【００１６】
上記コーティング用組成物中における（ｃ）成分の割合は、３０〜９４.５重量部であり、好ましくは、４０〜８０重量部である。３０重量部未満では組成物の粘度が高くなって作業性が悪くなったり、塗膜が厚くなりすぎて割れたりする。一方、９４.５重量部を越えると塗膜が薄すぎて絶縁性が実現できなくなるなどで好ましくない。
【００１７】
第４の観点では、本発明は、上記構成のセラミック絶縁被覆電線を巻回してなるコイルであって、巻回中に前記セラミック絶縁被覆電線に塗布した接着塗料によりコイル形状を保持させたことを特徴とするコイルを提供する。
上記第４の観点によるコイルは、上記構成のセラミック絶縁被覆電線を用いたため、耐熱性が向上し、高温環境下での使用に極めて好適となり、接着塗料によりコイル形状の保持性も良好となる。
【００１８】
第５の観点では、本発明は、上記構成のセラミック絶縁被覆電線を巻回してなるコイルであって、巻回中に前記セラミック絶縁被覆電線に塗布した上位構成のコーティング用組成物によりコイル形状を保持させたことを特徴とするコイルを提供する。
上記第５の観点によるコイルは、上記構成のセラミック絶縁被覆電線を用いると共に上記構成のコーティング用組成物によりコイル形状を保持させたため、より耐熱性が向上し、高温環境下での使用に極めて好適となり、形状保持性も良好となる。
【００１９】
第６の観点では、本発明は、上記構成のセラミック絶縁被覆電線または自己融着性セラミック絶縁被覆電線を用いたことを特徴とするスピーカー用ボイスコイルを提供する。
上記第６の観点によるスピーカー用ボイスコイルは、上記構成の自己融着性セラミック絶縁被覆電線または自己融着性セラミック絶縁被覆電線を用いため、耐熱性が向上し、高温環境下での使用に極めて好適となり、高出力スピーカー用として極めて好適となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００２１】
−第１の実施形態−
図１は、本発明の第１の実施形態に係るセラミック絶縁被覆電線１０の断面図である。
このセラミック絶縁被覆電線１０は、導体１の外周にセラミック絶縁皮膜２を形成した構造である。
前記導体１は、直径０.０２〜０.５ｍｍの銅線である。
前記セラミック絶縁皮膜２は、図２に記載の組成例１，組成例２または組成例３のコーティング用組成物を、導体１に塗布し、熱硬化させ（加熱硬化させて）形成したものである。セラミック絶縁皮膜２の厚さは、３〜１２μｍである。
図３に、前記セラミック絶縁皮膜２の化学構造式を示す。
【００２２】
−第２の実施形態−
図４は、本発明の第２の実施形態に係る自己融着性セラミック絶縁被覆電線２０の断面図である。
この自己融着性セラミック絶縁被覆電線２０は、上記セラミック絶縁被覆電線１０の外周に融着皮膜３を形成した構造である。
前記融着皮膜３は、ポリアミド系樹脂またはポリイミド系樹脂を有機溶剤により溶解させた塗料を、前記セラミック絶縁被覆電線１０に塗布し、熱硬化させ（加熱硬化させて）形成したものである。融着皮膜３の厚さは、３〜１０μｍである。
上記ポリアミド系樹脂は、独国elf atchem社の商品名Ｍ１１７８またはＭ１６０３を用いた。
また、前記ポリイミド系樹脂は、三菱ガス化学社の商品名ＢＴ２１００を用いた。
【００２３】
−第３の実施形態−
図５は、本発明の第３の実施形態に係るスピーカー用ボイスコイル３０の断面図である。
このスピーカー用ボイスコイル３０は、円筒状のボビン３１の外周に、上記自己融着性セラミック絶縁被覆電線２０（外径０.２５ｍｍ）を巻回して巻線（抵抗値３.５Ω）を形成し、１９０℃で３０分間加熱して巻線全体を一体的に融着させた構造である。ただし、自己融着性セラミック絶縁被覆電線２０の融着被覆３には、ポリアミド系ワニスを用いた。
前記ボビン３１は、ガラス繊維クロスにポリイミド樹脂をコーティングした材料である。
【００２４】
図６は、上記スピーカー用ボイスコイル３０を用いた高出力スピーカー４０の断面図である。
この高出力スピーカー４０は、フレーム４１にダンパー４２を介してスピーカー用ボイスコイル３０を支持し、そのスピーカー用ボイスコイル３０とフレーム４１の間にエッジ４７を介して振動板４３を張設し、さらにフレーム４１にプレート４４とヨーク４５とマグネット４６とより構成される磁気回路を支持した構造である。この高出力スピーカー４０の口径は、１７ｃｍである。
【００２５】
図７は、上記高出力スピーカー４０の試験回路のブロック図である。
ピンクノイズ発振器ＮＧでピンクノイズを発生し、ピンクノイズから試験用周波数特性を作るためのウエイティングネットワークＷＮ（ＩＥＣ２６８−１Ｃ準拠）、クリッピング回路ＣＬおよびアンプＡを介して、高出力スピーカー４０を駆動した。また、実効値型電圧計Ｖで電圧を計測し、電力を求めた。
試験は、試験開始入力ワット数で１分駆動し、２分休止することを１０回繰り返し、その時点でスピーカー用ボイスコイル３０の抵抗値から温度を求めることを、ボイスコイルが破壊するまで、入力ワット数を１０Ｗずつ上げながら繰り返した。
【００２６】
図８に試験結果を示すように、上記高出力スピーカー４０は、２５０Ｗ以上まで断線しなかった。
なお、図８の試験結果では、最終的には、ポリアミド系ワニスの融着被覆が熱溶解してボビン３１から電線が外れ、電線がプレート４４またはヨーク４５にぶつかることにより断線した。この断線によりボイスコイルが破壊した状態においても、セラミック絶縁電線被覆は全く溶解することなく電線表面を覆っており、絶縁性能を保持していた。
【００２７】
図９は、比較例の試験結果である。比較例のスピーカーは、２００Ｗで断線した。
この比較例のスピーカーは、セラミック絶縁被覆２の代わりにアミドイミド絶縁被覆を用い、融着被覆にポリアミド系ワニスを用いた自己融着性電線（東京特殊電線(株)製自己融着性ＡＩＷ線）を巻回してボイスコイルとしたものである。
なお、断線は、アミドイミド絶縁被覆とポリアミド系ワニスの融着被覆の両方が熱溶解してコイルがほどけ、電線がプレート４４にぶつかることにより生じていた。
【００２８】
−第４の実施形態−
上記セラミック絶縁被覆電線１０（外径０.２５ｍｍ）に、セラミック絶縁皮膜２と同じ組成のコーティング用組成物を塗布しながら、直径３０ｍｍの円筒状のボビンの外周に、２層（１層目８０ターン、２層目７０ターン）に巻回して、コイルを形成した。
このコイルに通電し、電流を増しながら表面温度を測定したところ、５００℃でも異常がなかった。
【００２９】
比較例として、アミドイミド絶縁被覆電線（外径０.２５ｍｍ）に、ポリアミド系ワニスを塗布しながら、直径３０ｍｍの円筒状のボビンの外周に、２層（１層目８０ターン、２層目７０ターン）に巻回して、コイルを形成した。
このコイルに通電し、電流を増しながら表面温度を測定したところ、４５１℃で短絡を生じた。
【００３０】
本発明のコーティング用組成物は、その他金属類の耐熱性絶縁用として好適である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のセラミック絶縁被覆電線および自己融着性セラミック絶縁被覆電線によれば、高温下においてもコイルの特性を保つことが出来る。
【００３２】
また、本発明のコーティング用組成物によれば、上記構成のセラミック絶縁被覆電線または自己融着性セラミック絶縁被覆電線を好適に製造することが出来る。また、その他金属類の耐熱性絶縁用として好適である。
【００３３】
また、本発明のコイルおよびスピーカー用ボイスコイルによれば、耐熱性が向上し、高温環境下での使用に極めて好適となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係るセラミック絶縁被覆電線を示す断面図である。
【図２】本発明に係るコーティング用組成物の組成例を示す図表である。
【図３】本発明に係るセラミック絶縁被覆の化学構造式を示す説明図である。
【図４】第２の実施形態に係る自己融着性セラミック絶縁被覆電線を示す断面図である。
【図５】第３の実施形態に係るスピーカー用ボイスコイルを示す断面図である。
【図６】第３の実施形態に係るスピーカー用ボイスコイルを用いた高出力スピーカーを示す断面図である。
【図７】スピーカーの試験回路を示すブロック図である。
【図８】第３の実施形態に係るスピーカー用ボイスコイルを用いた高出力スピーカーの試験結果を示す特性図である。
【図９】比較例のスピーカーの試験結果を示す特性図である。
【符号の説明】
１ 導体
２ セラミック絶縁被覆
３ 融着被覆
１０ セラミック絶縁被覆電線
２０ 自己融着性セラミック絶縁被覆電線
３０ スピーカー用ボイスコイル
４０ 高出力スピーカー
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック絶縁被覆電線、自己融着性セラミック絶縁被覆電線、コーティング用組成物、コイルおよびスピーカー用ボイスコイルに関する。更に詳しくは、高温下においてもコイルの特性を保ちうるセラミック絶縁被覆電線および自己融着性セラミック絶縁被覆電線、前記セラミック絶縁被覆電線を製造するためのコーティング用組成物、前記セラミック絶縁被覆電線を用いたコイルおよびスピーカー用ボイスコイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スピーカー用ボイスコイルやモーターコイルとして自己融着性電線を整列巻きにしたコイルを使用している。
このような自己融着性電線において、絶縁皮膜には、ポリエステル等の絶縁塗料を使用している。また、融着皮膜には、有機溶剤に溶解したアルコール可溶性ポリアミド系樹脂塗料を使用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、電気機器が高性能化してスピーカー用ボイスコイルやモーターコイルへの負荷が大きくなるのに伴い、コイルの耐熱性の向上が要求されている。
しかし、絶縁皮膜の耐熱温度が３５０℃程度であるため、自己融着性電線が３５０℃以上になると、コイルの特性低下が起こる問題点があった。
そこで、本発明の第１の目的は、高温下においてもコイルの特性を保ちうるセラミック絶縁被覆電線および自己融着性セラミック絶縁被覆電線を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、前記セラミック絶縁被覆電線を製造するためのコーティング用組成物を提供することにある。
また、本発明の第３の目的は、前記セラミック絶縁被覆電線を用いたコイルおよびスピーカー用ボイスコイルを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、後述する第３の観点によるコーティング用組成物を導体上に塗布、熱硬化させセラミック絶縁皮膜を形成したことを特徴とするセラミック絶縁被覆電線を提供する。
上記第１の観点によるセラミック絶縁被覆電線は、ジルコニウムの化合物およびシリコンの化合物を含むコーティング用組成物を導体に直接塗布・焼付硬化させセラミック絶縁皮膜を形成したため、高温下においてもコイルの特性を保ちうる耐熱性を持ちながら柔軟性のある電線が得られた。
【０００５】
第２の観点では、本発明は、ポリアミド系樹脂またはポリイミド系樹脂を有機溶剤により溶解させた接着塗料を、上記構成のセラミック絶縁被覆電線のセラミック絶縁皮膜上に塗布、熱硬化させ融着皮膜を形成したことを特徴とする自己融着性セラミック絶縁被覆電線を提供する。
上記第２の観点による自己融着性セラミック絶縁被覆電線は、高温下においてもコイルの特性を保ちうる耐熱性を持つ自己融着性電線が得られた。
【０００６】
第３の観点では、本発明は、コーティング用組成物が、
（ａ）一般式
（ｂ）一般式Ｚｒ（ＯＲ）４（式中、Ｒは炭素数１〜５の炭化水素残基を示す。）で表わされるジルコニウムテトラアルコキシド、該ジルコニウムテトラアルコキシドの加水分解物および該加水分解物の部分縮合物の群から選ばれた少なくとも１種のジルコニウム化合物、または／および、該ジルコニウム化合物と一般式Ｓｉ（ＯＲ）４（式中、Ｒは炭素数１〜５の炭化水素残基を示す。）で表わされるテトラアルコキシシラン、該テトラアルコキシシランの加水分解物および該加水分解物の部分縮合物の群から選ばれた少なくとも１種のシラン化合物との混合物を固形分換算で０.５〜１５重量部、
（ｃ）有機溶剤を３０〜９４.５重量部、
から成る（但し、（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）＝１００重量部）ことを特徴とするコーティング用組成物を提供する。
上記第３の観点によるコーティング用組成物は、オルガノポリシロキサンに非常に反応性が速く、かつ耐熱性、耐食性、耐久性に優れたジルコニウム化合物または／およびシラン・ジルコニウム化合物を配した組成物であり、柔軟性のある高耐熱性の絶縁膜を作るため、上記構成のセラミック絶縁被覆電線または自己融着性セラミック絶縁被覆電線に好適に用いることが出来る。
なお、上記成分（ａ）（ｂ）（ｃ）に、有機酸，無機酸，各種界面活性剤，カップリング剤，キレート剤，無機顔料などの添加剤を加えてもよい。
【０００７】
上記（ａ）成分におけるオルガノポリシロキサンは、高耐熱性で柔軟性のある絶縁被覆剤として使用される。
オルガノポリシロキサンは、ハロゲン化アルキルシランやアルコキシシランの加水分解物を脱水縮合したもので、純シリコーンワニスを使用する。これはシロキサン（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−）結合を主鎖とし、メチル基、フェニル基を側鎖にもつシリコンポリマーでモノメチル或いはモノトリクロロシランに少量のジメチル、ジエチル、ジクロロシランを混合してつくった初期縮合物を溶剤に溶かしたものでポリシロキサン中に残っている水酸基同士の縮合を更に進めて三次元網目構造をつくるものである。アルキル基がメチルのとき耐熱性が最も高く撥水性にすぐれる。このため、本発明のコーティング用組成物におけるオルガノポリシロキサンは、主としてジメチルシリコーンレジンが使用される。
なお、上記（ａ）成分におけるオルガノポリシロキサン中の固形分は、通常４５〜６０重量％であり、好ましくは５０〜５５重量％である。
【０００８】
上記コーティング用組成物中における（ａ）成分の割合は、固形分換算で５〜５５重量部、好ましくは２５〜５０重量部である。５重量部未満では塗膜が薄すぎたり、相対的に（ｃ）成分が増えて塗着率が悪くなり、一方、５５重量部を越えると、粘度が上昇しすぎて作業性が悪くなったり、塗膜が厚くなりすぎて割れたりして好ましくない。
【０００９】
上記（ｂ）成分におけるジルコニウムテトラアルコキシドは、微量の水の存在により加水分解し、加水分解物ジルコニウムテトラヒドロキシドとなり、また該加水分解物が重縮合して部分縮合物を生じ、更に高分子量化して経時により薄膜をつくるので、上記（ａ）成分とともに高耐熱性被覆剤として、更に上記（ａ）成分の硬化および高密度化、高耐熱化を促進する働きをする。
上記（ｂ）成分におけるジルコニウムテトラアルコキシドは、加水分解および重縮合反応が非常に早く、従って（ａ）成分との併用により低温加熱で短時間に硬化するものである。
ジルコニウムテトラアルコキシド中のＲは、例えば炭素数１〜５のアルキル基であり、メチル基、エチル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｎ−プロピル基などである。具体的には、ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニウムテトラエトキシド、ジルコニウムテトラ−ｎ−ブトキシド、ジルコニウムテトラ−ｓｅｃ−ブトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシドなどを挙げることができ、これらの１種または２種以上を併用することができる。上記（ｂ）成分としては、特にジルコニウムテトラ−ｎ−ブトキシドが好ましい。
【００１０】
なお、上記（ｂ）成分のジルコニウムテトラアルコキシドは、ジルコニウムテトラアルコキシドのほかに、その加水分解物および該加水分解物の部分重縮合物を包含するものである。かかる加水分解物および／または部分重縮合物は、混合物中でジルコニウムテトラアルコキシドより生成したものでもよく、また混合物調整の際に予め配合したものでもよい。
【００１１】
上記（ｂ）成分におけるテトラアルコキシシランも、上記ジルコニウムテトラアルコキシドと同様に、水の存在により徐々に加水分解し、加水分解物テトラシラノールとなり、また該加水分解物が重縮合して部分重縮合物を生じ、更に高分子量化して薄膜をつくるので、高耐熱性被覆剤として、更に（ａ）成分の硬化および高密度化、高耐熱化を促進する働きをする。
テトラアルコキシシランは、ジルコニウムテトラアルコキシドに比較すると加水分解および重縮合反応が非常に緩やかである。そこで、両者を混合することにより、加水分解速度が適度になり、作業性がよく、また塗膜硬度（柔軟性）の調節、割れ防止などができる。
テトラアルコキシシラン中のＲは、例えば炭素数１〜５のアルキル基であり、メチル基、エチル基、ｎ−ブチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基などである。具体的には、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−ｎ−ブトキシシラン、テトラ−ｎ−プロポキシシランなどを挙げることができ、これらの１種または２種以上を併用することもできる。上記（ｂ）成分としては、特にテトラエトキシシランが好ましい。
【００１２】
なお、上記（ｂ）成分におけるテトラアルコキシシランは、テトラアルコキシシランのほかに、加水分解物および該加水分解物の部分縮合物も包含するものである。かかる加水分解物および／または部分縮合物は、組成物中でテトラアルコキシシランより組成したものでもよく、また組成物調整の際に予め加水分解物および／または部分重縮合物を使用してもよい。
【００１３】
上記（ｂ）成分としてジルコニウムテトラアルコキシドとテトラアルコキシシランの混合物を用いる場合の混合割合は、２０〜７０：３０〜８０重量部であり、好ましくは３０〜６０：４０〜７０重量部（但し、合計は１００重量部）である。
【００１４】
上記コーティング用組成物中における（ｂ）成分の割合は、固形分換算で０.５〜１５重量部、好ましくは１〜５重量部である。０.５重量部未満では硬化反応が遅くなったり、耐熱性が不十分になり、一方、１５重量部を越えると反応が速くなりすぎたり、また、硬化反応が進みすぎて塗膜に割れや剥離が生じたりして好ましくない。
【００１５】
上記（ｃ）成分における有機溶剤は、前記（ａ）（ｂ）成分の混合分散剤および濃度調整剤であり、また、これら（ａ）（ｂ）成分の硬化速度調整剤として使用するものである。
上記（ｃ）成分における有機溶剤としては、例えば低沸点有機溶剤、グリコール誘導体、アルコール類が好適である。具体例としては、キシレン、トルエン、メチルエチルケトン、エチレングリコール、酢酸エチレン、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ｎ−ブチルアルコール、メタノール、エタノール等を挙げることができる。これらの１種でも２種以上を併用することもできる。
なお、上記（ｃ）成分における有機溶剤には、（ａ）（ｂ）成分に含まれる有機溶剤も包含される。
【００１６】
上記コーティング用組成物中における（ｃ）成分の割合は、３０〜９４.５重量部であり、好ましくは、４０〜８０重量部である。３０重量部未満では組成物の粘度が高くなって作業性が悪くなったり、塗膜が厚くなりすぎて割れたりする。一方、９４.５重量部を越えると塗膜が薄すぎて絶縁性が実現できなくなるなどで好ましくない。
【００１７】
第４の観点では、本発明は、上記構成のセラミック絶縁被覆電線を巻回してなるコイルであって、巻回中に前記セラミック絶縁被覆電線に塗布した接着塗料によりコイル形状を保持させたことを特徴とするコイルを提供する。
上記第４の観点によるコイルは、上記構成のセラミック絶縁被覆電線を用いたため、耐熱性が向上し、高温環境下での使用に極めて好適となり、接着塗料によりコイル形状の保持性も良好となる。
【００１８】
第５の観点では、本発明は、上記構成のセラミック絶縁被覆電線を巻回してなるコイルであって、巻回中に前記セラミック絶縁被覆電線に塗布した上位構成のコーティング用組成物によりコイル形状を保持させたことを特徴とするコイルを提供する。
上記第５の観点によるコイルは、上記構成のセラミック絶縁被覆電線を用いると共に上記構成のコーティング用組成物によりコイル形状を保持させたため、より耐熱性が向上し、高温環境下での使用に極めて好適となり、形状保持性も良好となる。
【００１９】
第６の観点では、本発明は、上記構成のセラミック絶縁被覆電線または自己融着性セラミック絶縁被覆電線を用いたことを特徴とするスピーカー用ボイスコイルを提供する。
上記第６の観点によるスピーカー用ボイスコイルは、上記構成の自己融着性セラミック絶縁被覆電線または自己融着性セラミック絶縁被覆電線を用いため、耐熱性が向上し、高温環境下での使用に極めて好適となり、高出力スピーカー用として極めて好適となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００２１】
−第１の実施形態−
図１は、本発明の第１の実施形態に係るセラミック絶縁被覆電線１０の断面図である。
このセラミック絶縁被覆電線１０は、導体１の外周にセラミック絶縁皮膜２を形成した構造である。
前記導体１は、直径０.０２〜０.５ｍｍの銅線である。
前記セラミック絶縁皮膜２は、図２に記載の組成例１，組成例２または組成例３のコーティング用組成物を、導体１に塗布し、熱硬化させ（加熱硬化させて）形成したものである。セラミック絶縁皮膜２の厚さは、３〜１２μｍである。
図３に、前記セラミック絶縁皮膜２の化学構造式を示す。
【００２２】
−第２の実施形態−
図４は、本発明の第２の実施形態に係る自己融着性セラミック絶縁被覆電線２０の断面図である。
この自己融着性セラミック絶縁被覆電線２０は、上記セラミック絶縁被覆電線１０の外周に融着皮膜３を形成した構造である。
前記融着皮膜３は、ポリアミド系樹脂またはポリイミド系樹脂を有機溶剤により溶解させた塗料を、前記セラミック絶縁被覆電線１０に塗布し、熱硬化させ（加熱硬化させて）形成したものである。融着皮膜３の厚さは、３〜１０μｍである。
上記ポリアミド系樹脂は、独国elf atchem社の商品名Ｍ１１７８またはＭ１６０３を用いた。
また、前記ポリイミド系樹脂は、三菱ガス化学社の商品名ＢＴ２１００を用いた。
【００２３】
−第３の実施形態−
図５は、本発明の第３の実施形態に係るスピーカー用ボイスコイル３０の断面図である。
このスピーカー用ボイスコイル３０は、円筒状のボビン３１の外周に、上記自己融着性セラミック絶縁被覆電線２０（外径０.２５ｍｍ）を巻回して巻線（抵抗値３.５Ω）を形成し、１９０℃で３０分間加熱して巻線全体を一体的に融着させた構造である。ただし、自己融着性セラミック絶縁被覆電線２０の融着被覆３には、ポリアミド系ワニスを用いた。
前記ボビン３１は、ガラス繊維クロスにポリイミド樹脂をコーティングした材料である。
【００２４】
図６は、上記スピーカー用ボイスコイル３０を用いた高出力スピーカー４０の断面図である。
この高出力スピーカー４０は、フレーム４１にダンパー４２を介してスピーカー用ボイスコイル３０を支持し、そのスピーカー用ボイスコイル３０とフレーム４１の間にエッジ４７を介して振動板４３を張設し、さらにフレーム４１にプレート４４とヨーク４５とマグネット４６とより構成される磁気回路を支持した構造である。この高出力スピーカー４０の口径は、１７ｃｍである。
【００２５】
図７は、上記高出力スピーカー４０の試験回路のブロック図である。
ピンクノイズ発振器ＮＧでピンクノイズを発生し、ピンクノイズから試験用周波数特性を作るためのウエイティングネットワークＷＮ（ＩＥＣ２６８−１Ｃ準拠）、クリッピング回路ＣＬおよびアンプＡを介して、高出力スピーカー４０を駆動した。また、実効値型電圧計Ｖで電圧を計測し、電力を求めた。
試験は、試験開始入力ワット数で１分駆動し、２分休止することを１０回繰り返し、その時点でスピーカー用ボイスコイル３０の抵抗値から温度を求めることを、ボイスコイルが破壊するまで、入力ワット数を１０Ｗずつ上げながら繰り返した。
【００２６】
図８に試験結果を示すように、上記高出力スピーカー４０は、２５０Ｗ以上まで断線しなかった。
なお、図８の試験結果では、最終的には、ポリアミド系ワニスの融着被覆が熱溶解してボビン３１から電線が外れ、電線がプレート４４またはヨーク４５にぶつかることにより断線した。この断線によりボイスコイルが破壊した状態においても、セラミック絶縁電線被覆は全く溶解することなく電線表面を覆っており、絶縁性能を保持していた。
【００２７】
図９は、比較例の試験結果である。比較例のスピーカーは、２００Ｗで断線した。
この比較例のスピーカーは、セラミック絶縁被覆２の代わりにアミドイミド絶縁被覆を用い、融着被覆にポリアミド系ワニスを用いた自己融着性電線（東京特殊電線(株)製自己融着性ＡＩＷ線）を巻回してボイスコイルとしたものである。
なお、断線は、アミドイミド絶縁被覆とポリアミド系ワニスの融着被覆の両方が熱溶解してコイルがほどけ、電線がプレート４４にぶつかることにより生じていた。
【００２８】
−第４の実施形態−
上記セラミック絶縁被覆電線１０（外径０.２５ｍｍ）に、セラミック絶縁皮膜２と同じ組成のコーティング用組成物を塗布しながら、直径３０ｍｍの円筒状のボビンの外周に、２層（１層目８０ターン、２層目７０ターン）に巻回して、コイルを形成した。
このコイルに通電し、電流を増しながら表面温度を測定したところ、５００℃でも異常がなかった。
【００２９】
比較例として、アミドイミド絶縁被覆電線（外径０.２５ｍｍ）に、ポリアミド系ワニスを塗布しながら、直径３０ｍｍの円筒状のボビンの外周に、２層（１層目８０ターン、２層目７０ターン）に巻回して、コイルを形成した。
このコイルに通電し、電流を増しながら表面温度を測定したところ、４５１℃で短絡を生じた。
【００３０】
本発明のコーティング用組成物は、その他金属類の耐熱性絶縁用として好適である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のセラミック絶縁被覆電線および自己融着性セラミック絶縁被覆電線によれば、高温下においてもコイルの特性を保つことが出来る。
【００３２】
また、本発明のコーティング用組成物によれば、上記構成のセラミック絶縁被覆電線または自己融着性セラミック絶縁被覆電線を好適に製造することが出来る。また、その他金属類の耐熱性絶縁用として好適である。
【００３３】
また、本発明のコイルおよびスピーカー用ボイスコイルによれば、耐熱性が向上し、高温環境下での使用に極めて好適となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係るセラミック絶縁被覆電線を示す断面図である。
【図２】本発明に係るコーティング用組成物の組成例を示す図表である。
【図３】本発明に係るセラミック絶縁被覆の化学構造式を示す説明図である。
【図４】第２の実施形態に係る自己融着性セラミック絶縁被覆電線を示す断面図である。
【図５】第３の実施形態に係るスピーカー用ボイスコイルを示す断面図である。
【図６】第３の実施形態に係るスピーカー用ボイスコイルを用いた高出力スピーカーを示す断面図である。
【図７】スピーカーの試験回路を示すブロック図である。
【図８】第３の実施形態に係るスピーカー用ボイスコイルを用いた高出力スピーカーの試験結果を示す特性図である。
【図９】比較例のスピーカーの試験結果を示す特性図である。
【符号の説明】
１ 導体
２ セラミック絶縁被覆
３ 融着被覆
１０ セラミック絶縁被覆電線
２０ 自己融着性セラミック絶縁被覆電線
３０ スピーカー用ボイスコイル
４０ 高出力スピーカー
Claims (6)
- （ａ）一般式
（式中、Ｒ １ は炭素数１〜８の有機基、Ｒ ２ は炭素数１〜５のアルキル基および／または炭素数１〜４のアシル基を示す。）で表わされるオルガノポリシロキサンの群から選ばれた少なくとも１種を固形分換算で５〜５５重量部、
（ｂ）一般式Ｚｒ（ＯＲ） ４ （式中、Ｒは炭素数１〜５の炭化水素残基を示す。）で表わされるジルコニウムテトラアルコキシド、該ジルコニウムテトラアルコキシドの加水分解物および該加水分解物の部分縮合物の群から選ばれた少なくとも１種のジルコニウム化合物、または／および、該ジルコニウム化合物と一般式Ｓｉ（ＯＲ） ４ （式中、Ｒは炭素数１〜５の炭化水素残基を示す。）で表わされるテトラアルコキシシラン、該テトラアルコキシシランの加水分解物および該加水分解物の部分縮合物の群から選ばれた少なくとも１種のシラン化合物との混合物を固形分換算で０ . ５〜１５重量部、
（ｃ）有機溶剤を３０〜９４ . ５重量部、
から成る（但し、（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）＝１００重量部）コーティング用組成物を導体上に塗布、熱硬化させセラミック絶縁皮膜を形成したことを特徴とするセラミック絶縁被覆電線。 - ポリアミド系樹脂またはポリイミド系樹脂を有機溶剤により溶解させた接着塗料を、請求項１に記載のセラミック絶縁被覆電線のセラミック絶縁皮膜上に塗布、熱硬化させ融着皮膜を形成したことを特徴とする自己融着性セラミック絶縁被覆電線。
- コーティング用組成物が、
（ａ）一般式
（式中、Ｒ１は炭素数１〜８の有機基、Ｒ２は炭素数１〜５のアルキル基および／または炭素数１〜４のアシル基を示す。）で表わされるオルガノポリシロキサンの群から選ばれた少なくとも１種を固形分換算で５〜５５重量部、
（ｂ）一般式Ｚｒ（ＯＲ）４（式中、Ｒは炭素数１〜５の炭化水素残基を示す。）で表わされるジルコニウムテトラアルコキシド、該ジルコニウムテトラアルコキシドの加水分解物および該加水分解物の部分縮合物の群から選ばれた少なくとも１種のジルコニウム化合物、または／および、該ジルコニウム化合物と一般式Ｓｉ（ＯＲ）４（式中、Ｒは炭素数１〜５の炭化水素残基を示す。）で表わされるテトラアルコキシシラン、該テトラアルコキシシランの加水分解物および該加水分解物の部分縮合物の群から選ばれた少なくとも１種のシラン化合物との混合物を固形分換算で０.５〜１５重量部、
（ｃ）有機溶剤を３０〜９４.５重量部、
から成る（但し、（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）＝１００重量部）ことを特徴とするコーティング用組成物。 - 請求項１に記載のセラミック絶縁被覆電線を巻回してなるコイルであって、巻回中に前記セラミック絶縁被覆電線に塗布した接着塗料によりコイル形状を保持させたことを特徴とするコイル。
- 請求項１に記載のセラミック絶縁被覆電線を巻回してなるコイルであって、巻回中に前記セラミック絶縁被覆電線に塗布した請求項３に記載のコーティング用組成物によりコイル形状を保持させたことを特徴とするコイル。
- 請求項１に記載のセラミック絶縁被覆電線または請求項２に記載の自己融着性セラミック絶縁被覆電線を用いたことを特徴とするスピーカー用ボイスコイル。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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