JP4117525B2 - 電気絶縁用樹脂組成物及びエナメル線 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気絶縁用樹脂組成物及びこれを用いたエナメル線に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、耐熱性を有する絶縁電線としては、ポリイミド線、ポリアミドイミド線及びポリエステルイミド線が知られている。これらのうち、例えば、特性と価格のバランスの点から、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレート(以下THEICと略す)を使用して分子鎖中にイミド結合及びイソシアヌレート環を導入したポリエステルイミド樹脂を焼き付けたポリエステルイミド線が比較的多量に使用されている。
【０００３】
しかしながら、ポリエステルイミド樹脂を焼き付けたポリエステルイミド線は、焼付け線外観にしわや波肌を生じ易く、このしわ、波肌を改善するために、金属塩等のレべリング剤が使用されてきたが、レベリング剤を添加すると焼付け線外観のしわ波肌は減少するが発泡を生じ易くなり、一般的にはレベリング剤が使用されず、現状では、焼付線外観は、しわ波肌が改善できず、また、絶縁皮膜厚さが不均一の状態であり、絶縁性の信頼性が劣っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の従来技術の問題を解決し、導体に焼付けてエナメル線とした場合でも外観にしわ、波肌を発生せず、また、発泡もしないことから、皮膜が均一になり、絶縁性の信頼性が向上する電気絶縁用樹脂組成物及びこれを用いたエナメル線を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、酸成分の15〜65当量％にイミドジカルボン酸を使用し、アルコール成分の40〜90当量％にトリス-(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートを使用したポリエステルイミド樹脂100重量部に、溶媒として、ベンジルアルコール10〜70重量部を配合してなる電気絶縁用樹脂組成物及びこの樹脂組成物を導体上に塗布し、焼付けてなるエナメル線を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明における分子鎖中にイソシアヌレート環を有するポリエステルイミド樹脂は、酸成分とアルコール成分との反応により得られる。ここで、イソシアヌレート環とは、次の構造で示されるものである。
本発明に用いるポリエステルイミド樹脂としては、酸成分の一部として一般式（１）
【０００７】
【化１】

〔式中、Ｒ1はトリカルボン酸の残基等の３価の有機基、Ｒ2はジアミンの残基等の２価の有機基を意味する〕
で表されるイミドジカルボン酸を用いるものが好ましい。
一般式（１）で表されるイミドジカルボン酸としては、例えばジアミン１モルに対してトリカルボン酸無水物２モルを反応させることにより得られるイミドジカルボン酸（特公昭51-40113号公報参照）が挙げられる。
また、あらかじめジアミンとトリカルボン酸無水物とを反応させてイミドジカルボン酸として用いないで、ジアミンとトリカルボン酸無水物をポリエステルイミドの製造時に加えて、イミドジカルボン酸の残基を形成してもよい。
【０００８】
トリカルボン酸無水物としては、トリメリット酸無水物、3,4,4'-ベンゾフェノントリカルボン酸無水物、3,4,4'-ビフェニルトリカルボン酸無水物等があり、トリメリット酸無水物が好ましい。
ジアミンとしては、4,4'-ジアミノジフェニルメタン、4,4'-ジアミノジフェニルエーテル、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、1,4-ジアミノナフタレン、ヘキサメチレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン等が用いられる。
【０００９】
イミドジカルボン酸の使用量は、全酸成分の15〜65当量％の範囲とすることが好ましく、20〜60当量％の範囲とすることがより好ましい。イミドジカルボン酸の使用量が少なすぎると耐熱性が劣る傾向にあり、多すぎると可とう性及びエナメル線の外観が低下する場合がある。
上記のイミドジカルボン酸以外の酸成分としては、テレフタル酸又はその低級のアルキルエステル、例えば、テレフタル酸モノメチル、テレフタル酸の低級アルキルのジエステル等のテレフタル酸ジエステル、例えば、テレフタル酸ジメチルなどが用いられる。また、エナメル線用ポリエステルイミドワニスに常用される化合物、例えば、イソフタル酸、アジピン酸、フタル酸、セバシン酸などを用いることもできる。
【００１０】
また、分子中にイソシアヌレート環を有するポリエステルイミド樹脂の製造に用いるアルコール成分としては、イソシアヌレート環を有するものを用いることが好ましく、トリス(ヒドロキシメチル)イソシアヌレート、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、トリス(3-ヒドロキシプロピル)イソシアヌレート等、水酸基を３つ有するイソシアヌレート化合物がより好ましいものとして挙げられ、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートが最も好ましいものとして挙げられる。イソシアヌレート化合物の使用量は、全アルコール成分の30〜90当量％の範囲とすることが好ましく、40〜80当量％の範囲とすることがより好ましい。イソシアヌレート化合物の使用量が少なすぎると耐熱性が劣る傾向にあり、多すぎると可とう性が低下する傾向にある。
【００１１】
上記のイソシアヌレート環を有するアルコール成分以外のアルコール成分としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール等のジオール類、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール等のトリオール類などが用いられる。これらの酸成分及びアルコール成分は単独で又は２種以上組み合わせて用いられる。
【００１２】
アルコール成分と酸成分との配合割合は、可とう性及び耐熱性の点から、カルボキシル基に対する水酸基の当量比を1.3〜2.5とすることが好ましく、1.5〜2.2とすることがより好ましい。カルボキシル基に対する水酸基の当量比が2.5より大きいと可とう性が低下する傾向があり、1.3より小さいと耐熱性が低下する傾向がある。
本発明に用いるポリエステルイミド樹脂の合成は、例えば、前記の酸成分とアルコール成分とをエステル化触媒の存在下に160〜250℃、好ましくは170〜250℃の温度で、3〜15時間、好ましくは5〜10時間加熱反応させることにより行われる。この際、用いられるエステル化触媒としては、例えば、テトラブチルチタネート、酢酸鉛、ジブチルスズラウレート、ナフテン酸亜鉛などが挙げられる。また、反応は、窒素ガス等の不活性雰囲気下で行うことが好ましい。前記のイミドジカルボン酸は、あらかじめ合成したものを用いてもよく、また、ジアミン及び無水トリメリット酸のイミド酸となる成分を他の酸成分、アルコール成分と同時に混合加熱してイミド化及びエステル化を同時に行ってもよい。このときジアミンと無水トリメリット酸の配合量は、前記のイミドジカルボン酸の配合量に対応する量とするのが好ましい。
【００１３】
また、合成時の粘度が高いため、例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール等のフェノール系溶媒の共存下で合成を行うことが好ましい。
本発明に使用されるベンジルアルコールは、通常販売されているものが使用できる。
本発明の電気絶縁用樹脂組成物は、前記のようなポリエステルイミド樹脂に、ベンジルアルコールを配合して成る。
ベンジルアルコールの配合量は、ポリエステルイミド樹脂100重量部に対して、10〜70重量部とすることが好ましく、20〜40重量部とすることがより好ましい。ベンジルアルコールの量が10重量部未満であると焼付け線外観を均一にする効果が少なく、また、70重量部を超えるポリエステルイミド樹脂が溶解しない傾向がある。
【００１４】
本発明の電気絶縁用樹脂組成物には、必要に応じて更にテトラブチルチタネート等の硬化剤を添加することができる。硬化剤の使用量は、ポリエステルイミド樹脂に対して3〜10重量％が好ましく、有機酸の金属塩の使用量は、ポリエステルイミド樹脂に対して0.1〜1重量％が好ましい。
【００１５】
本発明の電気絶縁用樹脂組成物は、溶媒としてベンジルアルコール以外の溶媒を併用し使用することができる。この際用いられる溶媒としては、例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、セロソルブ類、キシレンなど、ポリエステルイミド樹脂との溶解性が良好な溶媒が用いられる。
【００１６】
こうして得られる本発明の電気絶縁用樹脂組成物は、銅線等の導体上に塗布し、焼付けることにより、焼付け線外観に優れ、可とう性、耐熱性などの諸特性に優れたエナメル線が得られる。本発明の組成物を用いること以外は、エナメル線の製造法は特に制限なく、常法に従うことができる。例えば、導体上に本発明の電気絶縁用樹脂組成物を塗布し、350〜550℃、好ましくは400〜500℃で１分〜５分間、好ましくは２〜４分間加熱して焼付ける工程を複数回繰り返し、所望の厚みの皮膜を導体上に形成する方法が挙げられる。最終的に形成される皮膜の厚みは、特に制限はないが、通常0.02〜0.08mmが好ましく、0.03〜0.06mmとすることがより好ましい。このようにして得られる本発明のエナメル線は、可とう性などの諸特性が低下することはない。
【００１７】
【実施例】
次に、本発明を実施例により更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、例中の「％」は特に断らない限り「重量％」を意味する。
実施例１
（１） ポリエステルイミド樹脂液の調製
温度計、攪拌機及びコンデンサ付き４つ口フラスコに、4,4'-ジアミノジフェニルメタン 158.4g(1.6当量)、無水トリメリット酸 307.2g(3.2当量)、テレフタル酸ジメチル 232.8g(2.4当量)、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレート 375.8g(4.32当量)、エチレングリコール 89.3g(2.88当量)、クレゾール 385g及びテトラブチルチタネート 1.16gを入れ、窒素気流中で室温から１時間で170℃に昇温して３時間反応させた。
次いで、得られた溶液を215℃に昇温して６時間反応させ、ポリエステルイミドを合成した。得られた樹脂溶液にベンジルアルコール200gクレゾール 720gを加え、テトラブチルチタネート 41.2gを添加して不揮発分42%のポリエステルイミド樹脂液を得た。
【００１８】
実施例２
実施例１に示したポリエステルイミドにベンジルアルコール500gクレゾール 420gを加え、テトラブチルチタネート 41.2gを添加して不揮発分42%のポリエステルイミド樹脂液を得た。
【００１９】
実施例３
実施例１に示したポリエステルイミドにベンジルアルコール700gクレゾール 220gを加え、テトラブチルチタネート 41.2gを添加して不揮発分42%のポリエステルイミド樹脂液を得た。
【００２０】
比較例１
温度計、攪拌機及びコンデンサ付き４つ口フラスコに、4,4'-ジアミノジフェニルメタン 79.2g(0.8当量)、無水トリメリット酸 153.6g(1.6当量)、テレフタル酸ジメチル 310.4g(3.2当量)、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレート 375.8g(4.32当量)、エチレングリコール 89.3g(2.88当量)、クレゾール 385g及びテトラブチルチタネート 1.16gを入れ、窒素気流中で室温から１時間で170℃に昇温して３時間反応させた。
次いで、得られた溶液を215℃に昇温して6時間反応させ、ポリエステルイミドを合成した。得られた樹脂溶液にクレゾール 920gを加え、テトラブチルチタネート 41.2gを添加して不揮発分42%、数平均分子量5000のポリエステルイミド樹脂液を得た。
【００２１】
【試験例】
実施例１〜３及び比較例１で得られた樹脂組成物を、下記の焼付け条件に従って直径1.0mmの銅線に塗布し、線速14及び16m/分で焼付け、エナメル線を作製した。
【００２２】
【塗布・焼付け条件】
焼付け炉：熱風式竪炉（炉長5.5m）
炉温 ：入口／出口＝320℃／430℃
塗装方法：樹脂組成物をくぐらせたエナメル線をダイスで絞り、焼付け炉を通過させる手順を７回行う。１回目から７回目までのダイスの径を1.05mm、1.06mm、1.07mm、1.08mm、 1.09mm、1.10mm、1.11mmと変化させた。
また、得られたエナメル線の一般特性（外観、可とう性、耐熱衝撃性、絶縁破壊電圧、耐軟化性）をJIS C3003に準じて測定し、その結果を表1に示す。
表1に示した結果から、実施例１〜３で得られた樹脂組成物を用いて作製したエナメル線は、比較例で得られたものに比べて、焼付け線外観、一般特性に優れることが示される。
【００２３】
【表１】

【００２４】
【発明の効果】
本発明による電気絶縁用樹脂組成物を用いれば、従来よりも焼付け線外観にすぐれ、絶縁性の信頼性に優れたエナメル線を製造することができる。

Claims (2)

1. 酸成分の15〜65当量％にイミドジカルボン酸を使用し、アルコール成分の30〜90当量％にトリス-(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートを使用したポリエステルイミド樹脂100重量部に、溶媒としてベンジルアルコール１０〜７０重量部を配合してなる電気絶縁用樹脂組成物。
2. 請求項１記載の電気絶縁用樹脂組成物を導体上に塗布し、焼付けてなるエナメル線