JP4115386B2 - 多層絶縁電線及びそれを用いた変圧器 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、絶縁層が２層以上の押出被覆層からなる多層絶縁電線とそれを用いた変圧器に関する。
背景技術
変圧器の構造は、ＩＥＣ規格（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ）Ｐｕｂ．６０９５０などによって規定されている。即ち、これらの規格では、巻線において一次巻線と二次巻線の間には少なくとも３層の絶縁層（導体を被覆するエナメル皮膜は絶縁層（絶縁薄板材料）と認定しない）が形成されていること又は絶縁層の厚みは０．４ｍｍ以上であること、一次巻線と二次巻線の沿面距離は、印加電圧によっても異なるが、５ｍｍ以上であること、また一次側と二次側に３０００Ｖを印加した時に１分以上耐えること、などが規定されている。
このような規格のもとで、現在、主流の座を占めている変圧器としては、図２の断面図に例示するような構造が採用されている。フェライトコア１上のボビン２の周面両側端に沿面距離を確保するための絶縁バリヤ３が配置された状態でエナメル被覆された一次巻線４が巻回されたのち、この一次巻線４の上に、絶縁テープ５を少なくとも３層巻回し、更にこの絶縁テープの上に沿面距離を確保するための絶縁バリヤ３を配置したのち、同じくエナメル被覆された二次巻線６が巻回された構造である。
ところで、近年、図２に示した断面構造のトランスに代わり、図１で示したように、絶縁バリヤ３や絶縁テープ層５を含まない構造の変圧器が登場しはじめている。この変圧器は図２の構造の変圧器に比べて、全体を小型化することができ、また、絶縁テープの巻回し作業を省略できるなどの利点を備えている。
図１で示した変圧器を製造する場合、用いる１次巻線４及び２次巻線６では、いずれか一方もしくは両方の導体４ａ（６ａ）の外周に少なくとも３層の絶縁層４ｂ（６ｂ），４ｃ（６ｃ），４ｄ（６ｄ）が形成されていることが前記したＩＥＣ規格との関係で必要になる。
このような巻線として導体の外周に絶縁テープを巻回して１層目の絶縁層を形成し、更にその上に、絶縁テープを巻回して２層目の絶縁層、３層目の絶縁層を順次形成して互いに層間剥離する３層構造の絶縁層を形成するものが知られている。また、絶縁テープの代わりにフッ素樹脂を、導体の外周上に順次押出被覆して、全体として３層の絶縁層を形成したものも公知である。
しかしながら、前記の絶縁テープ巻の場合は、巻回する作業が不可避である為、生産性は著しく低く、その為電線コストは非常に高いものになっている。
また、前記のフッ素樹脂押出しの場合では、絶縁層はフッ素系樹脂で形成されているので、耐熱性は良好であるという利点を備えているが、樹脂のコストが高く、さらに高剪断速度で引っ張ると外観状態が悪化するという性質があるために製造スピードを上げることも困難で、絶縁テープ巻と同様に電線コストが高いものになってしまうという問題点がある。
こうした問題点を解決するため、導体の外周上に、１層目、２層目の絶縁層として結晶化を制御し分子量低下を抑制した変性ポリエステル樹脂を押出し、３層目の絶縁層としてポリアミド樹脂を押出被覆した多層絶縁電線が実用化されている。さらに、より耐熱性を向上させた多層絶縁電線として、内層にポリエーテルサルホン樹脂、最外層にポリアミド樹脂を押出被覆したものが提案されている。
しかし、近年の電気・電子機器の小型化や高密度化に伴い、構成部品からの発熱や放熱性の悪化などによる機器への影響が懸念され、より高い耐熱性とともに、取り扱い性からも耐溶剤性等の耐薬品性に優れ、さらに、電気的特性においても、課電寿命や耐コロナ性の向上が要求されている。しかし、現状ではこれら全ての特性を満足するものは得られていなかった。
発明の開示
本発明は、導体と前記導体を被覆する押出絶縁層を有してなる２層以上の多層絶縁電線であって、前記絶縁層の少なくとも１層が、ポリエーテルスルホン樹脂により形成され、前記絶縁層以外の少なくとも１層が、ポリフェニレンスルフィド樹脂で最外層として形成されている多層絶縁電線である。
また、本発明は、導体と前記導体を被覆する半田付け可能な押出絶縁層を有してなる２層以上の多層絶縁電線であって、前記絶縁層の少なくとも１層が、ポリエーテルイミド樹脂及びポリエーテルスルホン樹脂から選ばれた少なくとも１種の樹脂（Ａ）１００質量部に対して、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂及びポリアミド樹脂から選ばれた少なくとも１種の樹脂（Ｂ）を１０質量部以上配合した樹脂混和物により形成され、前記樹脂混和物により形成された絶縁層以外の少なくとも１層が、ポリフェニレンスルフィド樹脂で最外層として形成されている多層絶縁電線である。
さらに、本発明は、前記いずれかの多層絶縁電線を用いてなる変圧器である。
本発明の上記及び他の特徴及び利点は、添付の図面とともに考慮することにより、下記の記載からより明らかになるであろう。
発明を実施するための最良の形態
本発明によれば、以下の手段が提供される。
（１）導体と前記導体を被覆する押出絶縁層を有してなる２層以上の多層絶縁電線であって、前記絶縁層の少なくとも１層が、ポリエーテルスルホン樹脂により形成され、前記ポリエーテルスルホン樹脂により形成された絶縁層以外の少なくとも１層が、ポリフェニレンスルフィド樹脂で最外層として形成されており、絶縁層として形成された前記ポリフェニレンスルフィド樹脂が、窒素中、１ｒａｄ／ｓ、３００℃における初期の損失弾性率が貯蔵弾性率の２倍以上を有することを特徴とする多層絶縁電線。
（２）導体と前記導体を被覆する半田付け可能な押出絶縁層を有してなる２層以上の多層絶縁電線であって、前記絶縁層の少なくとも１層が、ポリエーテルイミド樹脂及びポリエーテルスルホン樹脂から選ばれた少なくとも１種の樹脂（Ａ）１００質量部に対して、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂及びポリアミド樹脂から選ばれた少なくとも１種の樹脂（Ｂ）を１０質量部以上配合した樹脂混和物により形成され、前記樹脂混和物により形成された絶縁層以外の少なくとも１層が、ポリフェニレンスルフィド樹脂で最外層として形成されており、絶縁層として形成された前記ポリフェニレンスルフィド樹脂が、窒素中、１ｒａｄ／ｓ、３００℃における初期の損失弾性率が貯蔵弾性率の２倍以上を有することを特徴とする多層絶縁電線。
（３）前記樹脂（Ａ）がポリエーテルスルホン樹脂であることを特徴とする（２）項記載の多層絶縁電線。
（４）前記樹脂（Ｂ）がポリカーボネート樹脂であることを特徴とする（２）項記載の多層絶縁電線。
（５）前記樹脂（Ａ）がポリエーテルスルホン樹脂であり、前記樹脂（Ｂ）がポリカーボネート樹脂であることを特徴とする（２）項記載の多層絶縁電線。
（６）前記樹脂混和物が樹脂（Ａ）１００質量部に対して、樹脂（Ｂ）が１０〜７０質量部配合されていることを特徴とする（２）〜（５）のいずれか１項に記載の多層絶縁電線。
（７）前記ポリエーテルスルホン樹脂、もしくは、樹脂混和物により形成された絶縁層が、形成されるポリエーテルスルホン樹脂、もしくは、前記樹脂（Ａ）および（Ｂ）の樹脂混和物１００質量部に対して、無機フィラーが１０〜８５質量部配合された混和物により形成されていることを特徴とする（１）〜（６）のいずれか１項に記載の多層絶縁電線。
（８）前記（１）〜（７）のいずれか１項に記載の多層絶縁電線を用いてなることを特徴とする変圧器。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の多層絶縁電線において、絶縁層は２層以上からなり、好ましくは３層からなる。
絶縁層としては、耐熱性の高い樹脂としてポリエーテルスルホン樹脂を公知のものから選んで使用でき、下記一般式（１）で表わされるものが好ましく用いられる。

［式中、Ｒ_１は単結合又は−Ｒ_２−Ｏ−（Ｒ_２はフェニレン基、ビフェニリレン基、又は

（Ｒ_３は−Ｃ（ＣＨ_３）_２−、−ＣＨ_２−などのアルキレン基を示す）であり、Ｒ_２の基はさらに置換基を有していてもよい。）を示す。ｎは該ポリマーを与えるのに十分大きな正の整数を示す。］
この樹脂の製造方法自体は公知であり、一例としてジクロルジフェニルスルホン、ビスフェノールＳ及び炭酸カリウムを高沸点溶媒中で反応して製造する方法があげられる。市販の樹脂としてはスミカエクセルＰＥＳ（住友化学工業社製、商品名）、レーデルＡ（ＢＰ・Ａｍｏｃｏ社製、商品名）等がある。
耐熱性を損なわない範囲で、他の耐熱性熱可塑性樹脂、通常使用される添加剤、無機充填剤、加工助剤、着色剤なども添加することができる。
多層絶縁電線の絶縁層の構成としては、該ポリエーテルスルホン樹脂を２層以上押出し被覆した方が耐熱性が確保されて好ましい。また、導体上に該ポリエーテルスルホン樹脂を押出し被覆する際、必要に応じて導体の予備加熱を行うことができる。導体を予備加熱する場合、温度は１４０℃以下の温度に設定するのが好ましい。予備加熱をおこなうことによって、導体と該ポリエーテルスルホン樹脂の密着性がより強くなる。
その一方、絶縁層に特に半田付け性を要求される場合には、前記の樹脂（Ａ）と（Ｂ）の樹脂混和物よりなる絶縁層が少なくとも１層、形成されることが好ましく、耐熱性を重視する場合は、最外層を除く全層がこの樹脂混和物からなることが好ましい。
前記樹脂（Ａ）としては、前記耐熱性の高いポリエーテルスルホン樹脂を公知のものから選んで使用できる。また、前記樹脂（Ａ）には、ポリエーテルイミド樹脂を用いることもできる。このポリエーテルイミド樹脂も製造方法とともに公知であり、一例として２，２’−ビス［３−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）−フェニル］プロパンジ酸無水物と４，４’−ジアミノジフェニルメタンとをオルソ−ジクロルベンゼンを溶媒として溶液重縮合して合成される。
このポリエーテルイミド樹脂は、好ましくは一般式（２）で表わされるものである。

［式中、Ｒ_４及びＲ_５は置換基を有していてもよい、フェニレン基、ビフェニリレン基、

（式中、Ｒ_６は好ましくは炭素数１〜７のアルキレン基であり、好ましくは、メチレン、エチレン、プロピレン（特に好ましくはイソプロピリデン）である）又はナフチレン基を示し、これらの基が置換基を有する場合の置換基としてはアルキル基（メチル、エチルなど）などがあげられる。ｍは該ポリマーを与えるのに十分大きな正の整数である。］
市販の樹脂としてはＵＬＴＥＭ（ＧＥプラスチックス社製、商品名）等がある。
本発明において耐熱性の樹脂（Ａ）と樹脂（Ｂ）を混合することにより、樹脂組成物は半田付け性が付与される。
樹脂（Ｂ）として用いられる前記のポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂及びポリアミド樹脂は特に限定するものではない。ポリカーボネート樹脂は、例えば２価アルコールとホスゲン等を原料として公知の方法により製造されるものが使用できる。市販の樹脂としてはレキサン（ＧＥプラスチック社製、商品名）、パンライト（帝人化成社製、商品名）、ユーピロン（三菱瓦斯化学社製、商品名）等がある。本発明に用いられるポリカーボネート樹脂は、公知のものを用いることができる。例えば一般式（３）で表わされるものがある。

［式中、Ｒ_７は置換基を有していてもよい、フェニレン基、ビフェニリレン基、

（式中、Ｒ_８は好ましくは炭素数１〜７のアルキレン基であり、好ましくは、メチレン、エチレン、プロピレン（特に好ましくはイソプロピリデン）である）又はナフチレン基を示し、これらの基が置換基を有する場合の置換基としてはアルキル基（メチル、エチルなど）などがあげられる。ｓは該ポリマーを与えるのに十分大きな正の整数である。］
ポリアリレート樹脂は、界面重合法で製造されており、アルカリ水溶液に溶解したビスフェノールＡとハロゲン化炭化水素などの有機溶媒に溶解したテレ／イソ混合フタル酸クロリドとを常温で反応させて合成するもので、市販の樹脂としてＵポリマー（ユニチカ社製、商品名）等がある。
ポリエステル樹脂には、２価アルコールと２価芳香族カルボン酸等を原料として公知の方法により製造されるものが使用できる。市販の樹脂として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）系樹脂は、バイロペット（東洋紡社製、商品名）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）系樹脂は帝人ＰＥＮ（帝人化成社製、商品名）等がある。
ポリアミド樹脂では、ジアミンとジカルボン酸等を原料として公知の方法により製造されるものが使用できる。市販の樹脂としてはナイロン６，６はアミラン（東レ社製、商品名）、ザイテル（デュポン社製、商品名）、マラニール（ユニチカ社製、商品名）、ナイロン６，Ｔはアーレン（三井化学社製、商品名）等がある。
本発明において、樹脂（Ａ）１００質量部に対する樹脂（Ｂ）の配合量は１０質量部以上である。樹脂（Ａ）１００質量部に対して、樹脂（Ｂ）が１０質量部未満では、耐熱性は高いが、半田付け性が得られない。樹脂（Ｂ）の配合量の上限は、要求する耐熱性のレベルを考慮して定められるが、好ましくは、１００質量部以下である。高い半田付け性を維持して、特に高い耐熱性のレベルを実現する場合には、樹脂（Ｂ）の使用量は７０質量部以下とするのが好ましく、この両特性のバランスが特に良く好適な範囲は樹脂（Ｂ）２０〜５０質量部とするのがさらに好ましい。
前記樹脂組成物は、通常の２軸押出機やコニーダーなどの混練り機で溶融配合することができる。配合樹脂の混練り温度は直接半田付け性に影響を与えることが判明しており、半田付け性は混和時の混練り機の温度設定を高く設定した方が良い特性が得られる。３２０℃以上、特に３６０℃以上の温度設定が好ましい。
また、半田付け性や耐熱性を損なわない範囲で、他の耐熱性熱可塑性樹脂、通常使用される添加剤、無機充填剤、加工助剤、着色剤なども添加することができる。
多層絶縁電線の絶縁層の構成としては、該樹脂混合物を２層以上組合せて押出し被覆した方が耐熱性の確保と半田付け性のバランスが良く、好ましい。また、導体上に該樹脂混和物を押出し被覆する際、導体の予備加熱を行わない方が半田付け性には望ましく、予熱する場合でも温度は１４０℃以下の温度に設定するのが好ましい。これは、予備加熱しないことによって導体と該樹脂混和物被覆層の接着性が弱まること、そして、該樹脂混和被覆層が半田付け時に長手方向に、１０〜３０％の大きな熱収縮を生じることが相まって半田付け性が改善する為である。
また、ポリフェニレンスルフィド樹脂による絶縁層が少なくとも１層最外層に形成される。
ポリフェニレンスルフィド樹脂は、一般に、Ｐ−ジクロロベンゼンとＮａＳＨ／ＮａＯＨあるいは、硫化ナトリウムとをＮ−メチルピロリドン中、高温加圧下で重縮合反応させて製造する方法がある。種類としては架橋型と直鎖型があり、架橋型では反応時に生成する環状オリゴマーを熱架橋工程でポリマー内に取り込むの対し、直鎖型では反応工程において、重合助剤により高分子量化されたものである。本発明で好ましく使用できるのは、直鎖型を主体としたポリフェニレンスルフィド樹脂である。本発明においては、窒素中、１ｒａｄ／ｓ、３００℃における初期の損失弾性率が貯蔵弾性率の２倍以上のポリフェニレンスルフィド樹脂を使用する。評価方法としては、損失弾性率および貯蔵弾性率の時間依存性を測定する装置を利用することによって容易に評価でき、例えば、レオメトリック・サイエンティフィック社製Ａｒｅｓ測定装置があげられる。各々の弾性率の比率が架橋レベルの目安となり、損失弾性率が貯蔵弾性率の２倍未満を示すポリフェニレンスルフィド樹脂では、成形加工が難しいことがある。
直鎖型を主体としたポリフェニレンスルフィド樹脂は、連続押出成形が可能であるとともに、多層絶縁電線の被覆層として十分な可とう性を有する。一方、架橋型ポリフェニレンスルフィド樹脂では、成形の際に、ゲル化物の形成の可能性があるが、この成形加工性を阻害しない範囲で、直鎖型を主体としたポリフェニレン樹脂に架橋型ポリフェニレンスルフィド樹脂を組み合わせることや、ポリマー内部に架橋成分、分岐成分などを含有することは可能である。ここで、直鎖型を主体をするとは、ポリフェニレンスルフィド樹脂の構成成分中、通常７０モル％以上が直鎖型ポリフェニレンスルフィド樹脂成分からなることを意味する。
また、ポリフェニレンスルフィド樹脂は、厚肉の場合、一般に引っ張り破断時の伸び率が非常に小さく、架橋型では１〜３％、直鎖型でも２０〜４０％であり、絶縁電線の被覆材料用途には全く適さない。ところが、驚くべきことに、本発明のような、薄肉（１８０μｍ以下）構造の場合、直鎖型主体のポリフェニレンスルフィド樹脂を用いると、引っ張り破断時の伸び率が５０〜７０％にまで発現できることを見出した。引っ張り破断時の伸び率が５０％以上であれば、被覆材料としては十分な可とう性を有することを示す。
さらに、このポリフェニレンスルフィド樹脂を、前記ポリエーテルスルホン樹脂、または、前記樹脂混和層よりなる絶縁層よりも外層に少なくとも１層設けることによって、これを設けない場合に比べて耐溶剤性などの耐薬品性を著しく向上させることができる。結晶性樹脂であれば、耐溶剤性などの耐薬品性に強いことはよく知られているが、本発明のような薄膜構造でも耐薬品性を有し、高速押出成形することが可能で、かつ、多層絶縁電線としての特性をも兼ね備えることのできる樹脂としては、初めて見出したことになる。耐熱性という面では、ポリアミド樹脂のように表面からの熱酸化劣化により、内部に進行する酸化メカニズムとは基本的に異なることから、薄肉構造でも十分な耐熱性を有するものと推定される。
さらに、本発明の多層絶縁電線が電気特性の中でも課電寿命特性の向上に効果のあることも確認した。ポリフェニレンスルフィド樹脂の場合、耐トラッキング性がよくないと言われているが、本発明において多層絶縁電線の絶縁層構成の一部に利用することによって、課電試験時における寿命時間が長くなること、および、耐コロナ性に効果のあることを見出した。これは、放電によるオゾン発生が減少したことによるものであり、従来からの射出成形等で培った成型材料の技術的見地からは想像つかないことであって、本発明の構成にして初めて発現するものである。
市販のポリフェニレンスルフィド樹脂としては、フォートロン（ポリプラスチックス社製、商品名）、ＤＩＣ．ＰＰＳ（大日本インキ化学工業社製、商品名）、ＰＰＳ（ディーアイシーＥＰ社製、商品名）等がある。なかでも、例えば、フォートロン（０２２０ Ａ９、グレード名）、ＤＩＣ−ＰＰＳ（ＦＺ−２２００−Ａ５、グレード名）、ディーアイシーＥＰ・ＰＰＳ（ＬＴ−４Ｐ、グレード名）、はそれぞれの初期弾性率の比率［損失弾性率／貯蔵弾性率］（窒素中、１ｒａｄ／ｓ、３００℃）が、３．５、３．５、５．９を有しており、好ましい。
また、耐熱性や耐薬品性を損なわない範囲で、他の耐熱性熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、通常使用される添加剤、無機充填剤、加工助剤、着色剤なども添加することができる。成形加工の際には、成型機内部での酸化による分岐や架橋反応の進行を抑制するために、窒素置換する方法を採用しても構わない。
また、成形加工後には、必要に応じてアニール処理をおこなうことも可能である。アニールすることによって、より高い結晶化度が得られ、耐薬品性はさらに向上することになる。
また、無機充填剤（無機フィラー）については、ポリエーテルスルホン樹脂１００質量部、もしくは、前記樹脂（Ａ）および（Ｂ）の樹脂混和物１００質量部に対して、１０〜８５質量部配合されると、電気特性の面でより向上させることができるので好ましい。
無機充填剤としては、例えば酸化チタン、シリカ、アルミナなどを用いることができる。
市販の酸化チタンとして、ＦＲ−８８（古河機械金属社製、グレード名、平均粒径：０．１９μｍ）、シリカとしては５Ｘ（龍森社製、グレード名、平均粒径：１．５μｍ）、アルミナとしてはＲＡ−３０（岩谷産業社製、グレード名、平均粒径：０．１μｍ）を用いることができる。無機充填剤の量が少なすぎる場合は、その電気特性への効果が現れず、多すぎると、多層絶縁電線としての可とう性を失うことになり、また耐熱性が損なわれることになる。無機充填剤の添加により、特に課電寿命を著しく向上させることができる。
本発明に用いられる導体としては、金属裸線（単線）、または金属裸線にエナメル被覆層や薄肉絶縁層を設けた絶縁電線、あるいは金属裸線の複数本またはエナメル絶縁電線もしくは薄肉絶縁電線の複数本を撚り合わせた多心撚り線を用いることができる。これらの撚り線の撚り線数は、高周波用途により随意選択できる。また、線心（素線）の数が多い場合（例えば１９−、３７−素線）、撚り線ではなくてもよい。撚り線ではない場合、例えば複数の素線を略平行に単に束ねるだけでもよいし、または束ねたものを非常に大きなピッチで撚っていてもよい。いずれの場合も断面が略円形となるようにすることが好ましい。ただし、薄肉絶縁材料はエステルイミド変性ポリウレタン樹脂、尿素変性ポリウレタン樹脂、ポリエステルイミド樹脂などのようにそれ自体半田付け性が良好な樹脂などである必要があり、例えば日立化成社製商品名ＷＤ−４３０５、東特塗料社製商品名ＴＳＦ−２００、ＴＰＵ−７０００、大日精化社製商品名ＦＳ−３０４などが使用できる。また、導体に半田又は錫メッキすることによって、半田付け性を助ける手段となる。
本発明の好ましい実施構成をあげると、この多層絶縁電線は、１層目には導体外周にポリエーテルスルホン樹脂を押出被覆して所望厚みの１層目の絶縁層を形成し、次いで、この１層目の絶縁層の外周に２層目用のポリエーテルスルホン樹脂を押出被覆して所望厚みの２層目の絶縁層を形成し、さらに、この２層目の絶縁層の外周に３層目用としてポリフェニレンスルフィド樹脂を押出被覆して所望厚みの３層目の絶縁層を形成することにより製造される。このようにして形成される押出被覆絶縁層の全体の厚みは３層では６０〜１８０μｍの範囲内にあるようにすることが好ましい。このことは、絶縁層の全体の厚みが薄すぎると得られた耐熱多層絶縁電線の電気特性の低下が大きく、実用に不向きな場合があり、逆に厚すぎると半田付け性の悪化が著しくなる場合があることによる。さらに好ましい範囲は７０〜１５０μｍである。また上記の３層の各層の厚みは２０〜６０μｍに管理することが好ましい。
一方、半田付け性を重視する場合においては、１層目と２層目に本発明に用いる前記樹脂混和物を押出被覆によって絶縁層を形成させることによって実現できるものである。
本発明の多層絶縁電線においては、絶縁層として該ポリエーテルスルホン樹脂層を少なくとも１層有し、かつ、前記絶縁層の最外層にポリフェニレンスルフィド樹脂よりなる層を少なくとも１層有したもので、耐熱性、耐薬品性、およびより高い電気特性を満足させることができる。また、絶縁層として該樹脂混和物の層を少なくとも１層有し、かつ、前記絶縁層の最外層にポリフェニレンスルフィド樹脂よりなる層を少なくとも１層有したものであれば、前記特性のほか、半田付け性までも満足させることができる。
本発明の多層絶縁電線を使用した変圧器は、ＩＥＣ６０９５０規格を満足するのはもちろんのこと、絶縁テープ巻していないので小型化が可能でしかも耐熱性が高いので要求水準の厳しい設計に対しても対応できる。
本発明の多層絶縁電線は、前記図１及び２で示したものを含むどのようなタイプの変圧器にも巻線として用いることができる。このような変圧器は１次巻線と２次巻線をコア上に層状に巻くのが普通であるが、１次巻線と２次巻線を交互に巻いた変圧器（特開平５−１５２１３９号）でもよい。また本発明の変圧器は、上記の多層絶縁電線を１次巻線及び２次巻線の両方に使用してもよいが、いずれか片方の使用でもよい。また、本発明の多層絶縁電線が２層からなる場合は、（たとえば１次巻線と２次巻線がいずれも２層絶縁電線、あるいは片方にエナメル線を用いて、もう片方に２層絶縁電線を使用する場合）、両巻線間に絶縁バリア層を少なくとも１層介在させ使用することができる。
本発明によれば、耐熱性と耐薬品性に優れ、電気・電子機器などに組み込む変圧器の巻線やリード線として有用な多層絶縁電線を提供することができる。更に、絶縁層に用いる絶縁材料の構成によっては、絶縁層を半田浴に浸漬すると短時間で除去されて導体に半田を付着させることができる、優れた半田付け性を有する多層絶縁電線を提供することができる。
本発明によれば、耐熱性と耐薬品性に優れ、電気的特性では課電寿命特性が向上し、かつ、耐コロナ性に優れた、工業的生産にも好適な多層絶縁電線を提供することができる。さらに、本発明によれば、このような多層絶縁電線を巻回してなることにより、信頼性の高い変圧器を提供することができる。
本発明の多層絶縁電線は、耐熱性レベルを十分満足するほか、耐溶剤性や耐薬品性に優れることから、巻線加工後の後処理においても巾広い選択が可能となるものである。
また、本発明の多層絶縁電線によれば、絶縁層の少なくとも１層に特定の樹脂混和物を適用することによって、端末加工時に直接半田付けを行うことができる。
前記多層絶縁電線を用いてなる本発明の変圧器は、電気特性に優れ、信頼性が高い。
実施例
次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１〜２６及び比較例１〜７
導体として線径０．４ｍｍの軟銅線および線径０．１５ｍｍの軟銅線に日立化成社製絶縁ワニスＷＤ−４３０５（商品名）を８μｍ厚に被覆した絶縁線心７本を撚り合わせた撚り線を用意した。表１〜表４に示した各層の押出被覆用樹脂の配合（組成は質量部を示す）及び厚さで、導体上に順次押出し被覆して多層絶縁電線を製造した。（表面処理：冷凍機油使用）。
また、前記樹脂組成物は、３０ｍｍφの二軸押出機（Ｌ／Ｄ＝３０）を利用して配合した。得られた多層絶縁電線につき、下記の仕様で各種の特性を試験、測定した。
Ａ．耐熱性（１）
ＩＥＣ規格６０９５０の２．９．４．４項の付属書Ｕ（電線）と１．５．３項の付属書Ｃ（トランス）に準拠した下記の試験方法で評価した。
直径６ｍｍのマンドレルに多層絶縁電線を荷重１１８ＭＰａ（１２ｋｇｆ／ｍｍ^２）をかけながら１０ターン巻付け、Ｂ種：２２５℃（Ｅ種：２１５℃、Ｆ種：２４０℃）１時間加熱、更にＢ種：２００℃（Ｅ種：１９０℃、Ｆ種：２１５℃）７１時間加熱し、更に２５℃９５％ＲＨの雰囲気に４８時間保持し、その後すぐに３０００Ｖにて１分間電圧を印加し短絡しなければ、Ｂ種（Ｅ種、Ｆ種）合格と判定した。（判定はｎ＝５にて評価。一つでもＮＧになれば不合格とした）。
Ｂ．絶縁破壊電圧
ＪＩＳ Ｃ ３００３^{−１９８４}１１．（２）の２個より法で測定した。結果はｋＶ単位で示した。１４ｋＶを下回ると不合格である。
Ｃ．耐熱性（２）
ＪＩＳ Ｃ ３００３^{−１９８４}に準拠して２個撚りし、その状態でＢ種：２２０℃で１６８時間（７日間）の加熱処理を施した後、絶縁破壊電圧を測定した。この値が大きい程、耐熱性に優れていることを示し、また、熱処理前の状態での絶縁破壊電圧に対する上記劣化後の絶縁破壊電圧の比、すなわち絶縁破壊電圧の劣化後の残率（％）が５０％以上であれば、ＩＥＣ規格６０１７２の耐熱性Ｂ種を概略、満足する判定とした。表中、結果は前記絶縁破壊電圧の劣化後の残率（％）で示した。
Ｄ．耐溶剤性
ＪＩＳ Ｃ ３００３^{−１９８４}１４．１（２）による評価で溶剤キシレンに３０分間浸漬後、皮膜の鉛筆硬度又は膨潤がないかを確認した。鉛筆硬度がＨより硬くかつ膨潤のないものを合格とする。表中、不合格のものは、得られた鉛筆硬度（例えばＢ）、又は膨潤したものはその旨を示した。
Ｅ．耐薬品性
２個撚り法にしたがって、サンプル作製してからキシレン系ワニス：ＴＶＢ２０２４（東芝ケミカル社製，商品名）及びスチレンモノマー系ワニス：ＴＶＢ２１８０Ｔ（東芝ケミカル社製，商品名）を含浸、乾燥した後、サンプルに亀裂等がないかを目視により確認した。亀裂等の損傷が認められなかったものを合格とした。
Ｆ．半田付け性
電線の末端約４０ｍｍの部分を温度４５０℃の溶融半田に浸漬し、浸漬したうちの３０ｍｍの部分に半田が付着するまでの時間（秒）を測定した。この時間が短い程、半田付け性に優れることを表す。数値はｎ＝３の平均値。この時間が１０秒を超える場合は不合格であり、好ましくは１００μｍ程度の膜厚で５秒以内、１８０μｍ程度で７秒以内である。
Ｇ．課電寿命
２個撚り法にしたがい、サンプルを裸線（０．６ｍｍ）と撚りあわせて作製し、常温、商用周波数（５０Ｈｚ）、２ｋＶｒｍｓにて課電しながら、サンプルが短絡するまでの時間（時間）を測定した。課電時においては、耐コロナ性として部分放電が発生しているかの確認のため、オゾン臭の有無を官能試験にて確認した。

（注）表中で
”−”は添加せず。
”ＮＤ”は試験せず。
各樹脂を示す略号は以下の通り。
ＰＥＳ：スミカエクセルＰＥＳ ３６００（住友化学工業社製、商品名）ポリエーテルスルホン樹脂
ＰＥＩ：ＵＬＴＥＭ１０００（ＧＥプラスチック社製、商品名）ポリエーテルイミド樹脂ＰＣ：Ｌｅｘａｎ ＳＰ−１０１０（ＧＥプラスチック社製、商品名）ポリカーボネート樹脂
ＰＡＲ：Ｕポリマー（ユニチカ社製、商品名）ポリアリレート樹脂
ＰＡ：ＡＲＬＥＮ ＡＥ−４２００（三井化学社製、商品名）ポリアミド樹脂
ＰＰＳ−１：ＤＩＣ．ＰＰＳ ＦＺ２２００−Ａ５（大日本インキ化学工業社製、商品名）、ｔａｎδ＝３．５ポリフェニレンスルフィド樹脂
ＰＰＳ−２：Ｆｏｒｔｒｏｎ ０２２０ Ａ９（ポリプラスチックス社製、商品名）、ｔａｎδ＝３．５ポリフェニレンスルフィド樹脂
ＰＰＳ−３：ＬＴ−４Ｐ（ディーアイシーＥＰ社製、商品名）、ｔａｎδ＝５．９ ポリフェニレンスルフィド樹脂
ここで、ｔａｎδは、（損失弾性率／貯蔵弾性率）を表す。
表１で示した結果から以下のことが明らかになった。
実施例１〜７は、３層のうちの下２層がポリエーテルスルホン樹脂で、最外層がポリフェニレンスルフィド樹脂で形成されている為、良好な耐熱性を示し、さらに耐溶剤性や耐薬品性にも極めて良好な特性を有している。
しかし、比較例１では３層全てがポリエーテルスルホン樹脂のみで形成されているが、より高い耐熱レベルには至らず、耐溶剤性では皮膜が柔らかくなり、耐薬品性においては亀裂が発生してしまう。比較例２では、最外層がポリアミド樹脂で形成されており、耐溶剤性や耐薬品性には耐性を示すものの、耐熱性が及ばず、表面からの熱劣化が進むことなどから、耐熱性（２）の耐熱性Ｂ種を合格するのも難しい。
また、表２、表３で示した結果からは、以下のことが明らかになった。
実施例８〜１９は、３層のうちの２層を本発明で規定される範囲内の樹脂（Ａ）及び樹脂（Ｂ）の樹脂混和物で形成し、最外層がポリフェニレンスルフィド樹脂で形成されている為、良好な半田付け性と耐熱性を示し、さらに耐溶剤性や耐薬品性も極めて良好な特性を有している。
これに対して、比較例３はポリエーテルスルホン樹脂のみ、また比較例４はポリエーテルイミド樹脂とポリエーテルスルホン樹脂を組み合わせた構造をとっており、いずれも耐熱性は高いが、半田付け性では半田が付着せず、耐溶剤性では皮膜が柔らかく、耐薬品性では亀裂が発生してしまう。
また、比較例５では、ポリカーボネート樹脂のみである為、耐熱性がほとんどなく、半田付け性、耐溶剤性、耐薬品性、どれも悪く実用レベルではない。
さらに、表４で示した結果からは、以下のことが明らかになった。
実施例２１〜２６は３層のうちの下２層が、ポリエーテルスルホン樹脂または本発明で規定される範囲内の樹脂（Ａ）及び樹脂（Ｂ）の樹脂混和物に無機充填剤が配合された組成物で形成され、最外層はポリフェニレンスルフィド樹脂で形成されている。無機充填剤が本発明における好ましい範囲内であれば、良好な耐熱性を示し、さらに耐溶剤性や耐薬品性についても極めて良好な特性を有している。実施例２３〜２６では半田付け性も良好である。
これに対して、比較例６及び７では、最上層がポリエーテルスルホン樹脂からなり、無機充填剤量が多いために、可とう性が影響を受けるため、耐熱性が及ばなくなり、耐溶剤性では皮膜が柔らかく、耐薬品性では亀裂が発生するなどの問題が生じる。
また、実施例２０では課電寿命が長く、無機充填剤を配合した実施例２３では、さらに向上し、その際にオゾン臭もほとんど発生していなかった。
産業上の利用可能性
本発明の多層絶縁電線は、耐熱性と耐薬品性に優れ、電気・電子機器などに組み込む変圧器の巻線やリード線として有用なものである。
また、本発明の変圧器は、信頼性の高い変圧器として好適なものである
本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。
【図面の簡単な説明】
図１は、３層絶縁電線を巻線とする構造の変圧器の例を示す断面図である。
図２は、従来構造の変圧器の１例を示す断面図である。

Claims (8)

1. 導体と前記導体を被覆する押出絶縁層を有してなる２層以上の多層絶縁電線であって、前記絶縁層の少なくとも１層が、ポリエーテルスルホン樹脂により形成され、前記ポリエーテルスルホン樹脂により形成された絶縁層以外の少なくとも１層が、ポリフェニレンスルフィド樹脂で最外層として形成されており、絶縁層として形成された前記ポリフェニレンスルフィド樹脂が、窒素中、１ｒａｄ／ｓ、３００℃における初期の損失弾性率が貯蔵弾性率の２倍以上を有することを特徴とする多層絶縁電線。
2. 導体と前記導体を被覆する半田付け可能な押出絶縁層を有してなる２層以上の多層絶縁電線であって、前記絶縁層の少なくとも１層が、ポリエーテルイミド樹脂及びポリエーテルスルホン樹脂から選ばれた少なくとも１種の樹脂（Ａ）１００質量部に対して、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂及びポリアミド樹脂から選ばれた少なくとも１種の樹脂（Ｂ）を１０質量部以上配合した樹脂混和物により形成され、前記樹脂混和物により形成された絶縁層以外の少なくとも１層が、ポリフェニレンスルフィド樹脂で最外層として形成されており、絶縁層として形成された前記ポリフェニレンスルフィド樹脂が、窒素中、１ｒａｄ／ｓ、３００℃における初期の損失弾性率が貯蔵弾性率の２倍以上を有することを特徴とする多層絶縁電線。
3. 前記樹脂（Ａ）がポリエーテルスルホン樹脂であることを特徴とする請求項２記載の多層絶縁電線。
4. 前記樹脂（Ｂ）がポリカーボネート樹脂であることを特徴とする請求項２記載の多層絶縁電線。
5. 前記樹脂（Ａ）がポリエーテルスルホン樹脂であり、前記樹脂（Ｂ）がポリカーボネート樹脂であることを特徴とする請求項２記載の多層絶縁電線。
6. 前記樹脂混和物が樹脂（Ａ）１００質量部に対して、樹脂（Ｂ）が１０〜７０質量部配合されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の多層絶縁電線。
7. 前記ポリエーテルスルホン樹脂、もしくは、樹脂混和物により形成された絶縁層が、ポリエーテルスルホン樹脂、もしくは、前記樹脂（Ａ）および（Ｂ）の樹脂混和物１００質量部に対して、無機フィラーが１０〜８５質量部配合された混和物により形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の多層絶縁電線。
8. 前記請求項１〜７のいずれか１項に記載の多層絶縁電線を用いてなることを特徴とする変圧器。

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