JP4158867B2 - 絶縁電線 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱性が高いにもかかわらず、絶縁層が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ので半田付け性に優れ、特に高周波機器の変圧器、コイルあるいは配線材に使用すると優れた効果を発揮する押出し被覆絶縁電線に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波機器用途の巻線又は配線材として、図２に示すように、導体（７）上にエナメル被覆層（８）を設けた絶縁素線を所定の本数撚り合わせてなるいわゆるリッツ線（６）が使用されていた。このリッツ線は高周波機器の内、主に低電圧部品に使用されているものである。しかしながらリッツ線はコイル状に巻いた場合、導体の断面が変形するおそれがあり、整列巻きを困難にするものであった。従ってこのようなコイルではコイル断面の変形により、高周波機器としての特性に悪影響を及ぼすものであった。又一方このリッツ線を高周波サージのかかる部品に使用する場合コイルの両端末や層間に大きな電圧が加わるものであるが、従来のリッツ線においては絶縁素線自体の絶縁性によって決まるため、このようなタイプでは層間に新たに絶縁紙を挿入するなど、信頼性確保の為の手段が必要であった。
このような問題に対して、本発明者らはこれの改良として、図１に示すように、先に複数本の絶縁素線２（それぞれ、導体４上にエナメル被覆層５を設けたもの）を集合せしめた後、その外周にカルボキシル基を有するエチレン系共重合体で変性した熱可塑性ポリエステル系樹脂の押し出し被覆層３を設けた高周波機器用途の絶縁電線１を提案した（特開平４−１０３０５号）。この絶縁電線は、従来のリッツ線の欠点を克服し、かつ、電線端末をはんだ浴に浸漬するのみで半田付けが可能である利点を備えたもので、既に実用化に至っている。
しかし、近年、さらなる高周波機器の小型化や高性能化にともない、耐熱性が不足する用途も急激に拡大してきており、耐熱性の向上が極めて重要な課題となってきている。
【０００３】
従って、このような絶縁電線を得るためには、専ら高耐熱性材料への代替による改善が図られている。
【０００４】
しかしながら高耐熱性材料による絶縁層を設けた絶縁電線は、その絶縁層を剥離して端末接続を行おうとするに際し、該絶縁層の剥離性を著しく困難にするという問題があり、これが絶縁電線の端末部における半田付け性を低下させることとなり、絶縁電線の高信頼性の進展に多大な阻害要因となっているものであった。すなわち、絶縁層を薬品または機械により剥離する場合、絶縁層の材料に高耐熱性材料を用いると、剥離条件が厳しくなり、薬品の残留または機械剥離によるキズが増大し、端末接続に悪影響を及ぼす。他方この問題を避けて、端末接続の信頼性を高めようとすると、絶縁電線としての高耐熱化の向上を大きく阻止してしまう。
【０００５】
更に絶縁電線の線径が細径になるに伴って、絶縁層の剥離方法として従来の方法にて行うことはその作業を益々困難にすると共に絶縁電線としての信頼性を喪失させるものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の問題点を解決し、絶縁層が押出被覆法で形成され、直接半田付け性に優れて、しかも少なくとも耐熱性は従来のポリエステル系の樹脂を上回り、配合割合によってはＩＥＣ規格Ｐｕｂ．１７２に規定される耐熱Ｂ種以上を容易に満足する押出被覆絶縁電線を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、各種の耐熱性樹脂単独並びにそれらの混和物について鋭意検討した結果、耐熱性は高いが、半田付け性が本質的に不良とされているポリエーテルスルホン樹脂を必須成分とし場合によってポリエーテルイミド樹脂等も配合する耐熱樹脂に、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートまたはポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレートからなるポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂の少なくとも１種以上を含む樹脂混和物を主成分とする樹脂組成物が、驚くべきことに、薄肉押出が可能であり、しかも耐熱性が優れるとともに良好な半田付け性を示すことを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明においては、導体上に直接もしくは他の層を介して、あるいは導体線心または絶縁線心を複数本集合せしめた多心線の外側に、押出被覆層を設けた押出被覆絶縁電線において、前記押出被覆絶縁層が、ポリエーテルスルホン樹脂を必須成分とし必要によりポリエーテルイミド樹脂も配合する耐熱樹脂（Ａ）１００重量部に、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートまたはポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレートからなるポリエステル樹脂及びポリアミド樹脂の少なくとも１種以上を含む樹脂（Ｂ）１０〜１００重量部を配合する樹脂混和物を主成分とする樹脂組成物からなることを特徴とする押出被覆絶縁電線が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
ここでポリエーテルスルホン樹脂は一般に使用されている、公知の方法で製造されたものから選んで使用できる。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。市販の樹脂としてはビクトレックスＰＥＳ（住友化学社製、商品名）、レーデルＡ・レーデルＲ・ＵＤＥＬ（Ａｍｏｃｏ社製、商品名）等がある。
同様にポリエーテルイミド樹脂は公知の方法で製造されたものが使用できる。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。市販の樹脂としてはＵＬＴＥＭ（ＧＥ
プラスチック社製、商品名）等がある。
本発明の樹脂混和物のもう一方の成分であるポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートまたはポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレートからなるポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂については一般に使用されているものから選択して使用できる。ポリカーボネート樹脂は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。
【０００９】
また、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合成する。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。
また、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートまたはポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレートからなるポリエステル樹脂は、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。市販の樹脂としてはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）系樹脂は、サンペット（旭化成社製、商品名）、バイロペット（東洋紡社製、商品名）、ベルペット（鐘紡社製、商品名）、帝人ＰＥＴ（帝人社製、商品名）。ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）系樹脂は帝人ＰＥＮ（帝人社製、商品名）、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）系樹脂はエクター（東レ社製、商品名）等がある。
さらにポリアミド樹脂は、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４，６はユニチカナイロン４６（ユニチカ社製、商品名）。ナイロン６，Ｔはアーレン（三井石油化学社製、商品名）等がある。
【００１０】
本発明における耐熱樹脂としての樹脂（Ａ）はポリエーテルスルホン樹脂を必須成分とするがこの理由は半田付け特性及び耐熱特性がポリエーテルイミド樹脂に比べ優れている為である。（類似のポリフェニレンサルファイド樹脂は全く半田付け性を示さないので使用することはできない）。
また、樹脂（Ａ）と配合できる樹脂（Ｂ）としては、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートまたはポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレートからなるポリエステル樹脂又はポリアミド樹脂から選ばれた、前記耐熱樹脂との混練り時あるいは絶縁電線としての半田付け時に樹脂の一部分が分解しフラックス作用を示す成分（カルボン酸類、アミン類、アルコール類、アルデヒド類等）を発生すると推定される樹脂が使用できる。
また、耐熱樹脂に配合する樹脂を限定する理由は耐熱樹脂１００重量部に対して１０重量部以下では耐熱性は高くなるが、半田付け性が得られない為であり、１００重量部以上では、半田付け性は良好になるが耐熱性が低下する為である。この両特性のバランスが取れ好適な範囲は１０〜７０重量部となる。
本発明で特に注目したいことは、耐熱樹脂のポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂は全く半田付け性を示さず、またポリカーボネート樹脂及びポリアリレート樹脂もそれ自体の半田付け性は実用的でないレベルであるということであり、両樹脂を配合して始めて、半田付け性が実用レベルまでに改善できる。またポリエステル樹脂とポリアミド樹脂はいずれも良好な半田付けをしめすが、混合割合が少ないにもかかわらず、実用的な半田付け性を発揮できることは驚くべきことである。
【００１１】
本発明に用いられる前記樹脂混和物は、通常の２軸押出機、ニーダー、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、直接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。
前記樹脂混和物には、直接半田付け性、耐熱性を損なわない範囲で、通常使用される添加剤、無機充填剤、加工助剤、着色剤などを添加して押出被覆用の樹脂組成物とすることができる。
本発明の絶縁電線において、形成される押出被覆絶縁層の厚さは特に制限するものではないが、通常２０μｍ以上、好ましくは３０〜６０μｍである。
【００１２】
本発明に用いられる導体としては、裸導体、または裸導体にエナメル被覆層や薄肉絶縁層を設けた絶縁導体あるいは、導体線心を撚り合わせた多心撚り線、またはエナメル絶縁線心もしくは薄肉絶縁線心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、用途により随意選択することができる。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、薄肉絶縁材料として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で半田付け性が良好な樹脂などである必要があり、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。
【００１３】
【実施例】
実施例１〜１０、比較例１〜５
表１に示した各成分を表示の割合（重量部）で混練して、各押出被覆層用の樹脂組成物を調製した。導体として線径０．４ｍｍの軟銅線および線径０．１５ｍｍの軟銅線に東特塗料社製絶縁ワニスＴＳＦ−２００を被覆した絶縁線心７本を撚り合わせた撚り線を用意し、その外周に、上記樹脂組成物を、被覆厚が表１に表示の厚みとなるように、押出被覆して絶縁電線を製造した。線心が多心撚り線の場合の得られた各絶縁電線の断面図は、図１に示した通りである。図１中、１は絶縁電線であり、軟銅線の導体４上に前記絶縁ワニスの絶縁層５を設けた絶縁線心７本の撚り線２の外周に前記樹脂組成物の押出し被覆層３を有してなる。
【００１４】
以上の１５種類の押出被覆絶縁電線につき、下記の仕様で各種の特性を評価した。
【００１５】
半田付け性：押出被覆絶縁電線の末端約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。この時間が短いほど半田付け性に優れていることを表す。表示した値は３個の測定値の平均値である。
【００１６】
耐熱性：押出被覆絶縁電線と裸銅線をＪＩＳＣ３００３に準拠して２個撚りし、その状態で、温度２２０℃で７日間の加熱処理を施したのち絶縁破壊電圧を測定した。この値が大きいほど耐熱性に優れていることを示し、また、劣化前の常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残率（％）が３０％以上であれば、ＩＥＣ規格耐熱性Ｂ種を概略満足する判定となる。また耐熱Ｅ種としては、温度２００℃７日間で試験を行い、劣化後残率（％）５０％以上を満足する判定とする以外は上記と同じ方法で判定した。
【００１７】
以上の結果を一括して表１に示した。
【００１８】
【表１】

【００１９】
実施例１、２は、撚り線上の絶縁層にポリエーテルスルホン樹脂とポリエーテルイミド樹脂の混合樹脂１００重量部に対してポリカーボネート樹脂４５重量部を配合した樹脂組成物を使用した例であり、いずれの特性も優れていることがわかる。ＰＥＳの比率は多いほど半田付け性は良好になる。
実施例３、４，５，６は、絶縁層にポリエーテルスルホン樹脂１００重量部に対して配合樹脂をそれぞれ４５重量部を配合した混合樹脂であり、配合樹脂にかかわらず、いずれの特性も優れていることがわかる。特にポリカーボネート樹脂との組み合わせが半田付け性が良好である。
【００２０】
実施例７、８、９は、絶縁層のポリエーテルスルホン樹脂とポリカーボネート樹脂の配合割合を変えてあり、ポリカーボネート樹脂が増えるに従い、半田付け性が良好になっているのがわかる。また逆に耐熱性が低下していることもわかる。
実施例１０は、導体が単線であり、皮膜厚が厚いが本発明の規定の範囲内であるので良好な特性を示している。
比較例１は従来タイプのものであり、半田付け性は良いが耐熱性が極めて低いことがわかる。
比較例２，３はいずれも耐熱樹脂単独なので耐熱性は非常に良いが半田付け性は示さない。比較例４、５は配合割合が本発明の規定からはずれておりそれぞれ半田付け性を示さないか、半田付け性は良いが、耐熱性が低いことがわかる。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の押出被覆絶縁電線は、端末加工時の直接半田付け特性に優れ、しかもＩＥＣ規格１７２に規定される耐熱性Ｂ種あるいはＥ種を満足させる特性を併せ持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】線心が多心撚り線の場合における本発明の絶縁電線の一実施態様を示す断面図であり、改良型リッツ線を示す。
【図２】従来型リッツ線を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 絶縁電線
２ エナメル絶縁線心の多心撚り線
３ 押出し被覆層
４ 導体
５ エナメル被覆層
６ 従来型リッツ線
７ 導体
８ エナメル被覆層

Claims (3)

1. 導体上に直接もしくは他の層を介して、または導体線心もしくは絶縁線心を複数本集合せしめた多心線の外側に、押出被覆絶縁層を設けた押出被覆絶縁電線において、前記押出被覆絶縁層が、ポリエーテルスルホン樹脂を必須成分とし必要によりポリエーテルイミド樹脂を配合した樹脂（Ａ）１００重量部に対して、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートまたはポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレートからなるポリエステル樹脂及びポリアミド樹脂から選ばれる少なくとも１種を含む樹脂（Ｂ）１０〜１００重量部を配合した樹脂混和物を押出し被覆したことを特徴とする絶縁電線。
2. 該押出被覆絶縁層が、ポリエーテルスルホン樹脂１００重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、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートまたはポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレートからなるポリエステル樹脂及びポリアミド樹脂から選ばれる少なくとも１種を含む樹脂１０〜７０重量部を配合した樹脂混和物を押出し被覆したことを特徴とする請求項１記載の絶縁電線。
3. 該押出被覆絶縁層がポリエーテルスルホン樹脂１００重量部に対してポリカーボネート樹脂１０〜７０重量部を配合した樹脂混和物を押出し被覆したことを特徴とする請求項１または２記載の絶縁電線。

Images