JP5488165B2 - 水中モータ用電線 - Google Patents

Description

本発明は、水中で使用される水中モータのコイルなどに用いられる水中モータ用電線に関するものである。

従来、水中モータ用電線は、導体の外周に銅イオンの析出・拡散を防止する遮蔽層を形成し、その遮蔽層の外周にポリエチレンなどからなる絶縁被覆層、さらにその絶縁被覆層の外周に絶縁被覆層の外傷を防止する保護層を形成して構成される。この保護層は、耐摩耗性、押出特性などからポリアミド樹脂からなるものが多い（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６２−２５６３１２号公報

ところで、水中モータ用電線を成型し、水中モータを作製する際には、水中モータ用電線の保護層の一部を剥離する必要があり、この剥離工程は、水中モータ用電線に特有の工程である。しかし、従来の水中モータ用電線では、保護層を被覆する時の熱により、絶縁被覆層と保護層が融着してしまい、保護層が絶縁被覆層から剥ぎ取りづらいという問題があった。

一方、水中モータ用電線では、保護層と絶縁被覆層との界面に存在する間隙に水が浸透すると、水トリーが発生しやすくなるため、これを防止するために絶縁被覆層と保護層との密着性は良いほうが望ましいとされている。

そこで、本発明の目的は、従来からの絶縁被覆層と保護層との密着性を維持しつつ、保護層の剥ぎ取り性を改善した水中モータ用電線を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、導体の外周に遮蔽層が形成され、該遮蔽層の外周に絶縁被覆層が形成され、該絶縁被覆層の外周に保護層が設けられた水中モータ用電線において、前記保護層は、ポリアミドを主体とする樹脂を押出被覆して形成した層であり、前記樹脂は、該樹脂の融点から３０℃昇温させたときの温度におけるメルトフローレートが３ｇ／１０ｍｉｎ以上、１５ｇ／１０ｍｉｎ以下であり、前記絶縁被覆層が、ポリオレフィン系樹脂を主体とする材料からなる水中モータ用電線である。

請求項２の発明は、前記保護層のポリアミドを主体とする樹脂のアミド基濃度が、１２．０［基／１００ａｔｏｍ］以下である請求項１に記載の水中モータ用電線である。

本発明によれば、従来からの絶縁被覆層と保護層との密着性を維持しつつ、保護層の剥ぎ取り性を改善した水中モータ用電線を提供することができる。

本発明の一実施の形態を示す水中モータ用電線を示す断面図である。 実施例における剥離強度の測定方法を説明する図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施の形態に係る水中モータ用電線を示す断面図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る水中モータ用電線１は、銅線からなる導体２の外周に遮蔽層３が形成され、遮蔽層３の外周に絶縁被覆層４が形成され、絶縁被覆層４の外周に保護層５が押出被覆されてなる。

遮蔽層３は、導体２から絶縁被覆層４へ銅イオンが析出・拡散するのを防止するための層である。導体２から絶縁被覆層４へ銅イオンが析出・拡散すると、その銅イオンを起因とする水トリーが絶縁被覆層４中に発生し、この水トリーがコイルの絶縁性能を劣化させ、最終的に絶縁破壊を生じてしまう虞がある。このような現象を防止するために、本実施の形態では、導体２と絶縁被覆層４との間に遮蔽層３を形成している。

遮蔽層３は、エポキシ系、ポリイミド系、ポリアミドイミド系、ポリエステルイミド系の樹脂からなる塗料で形成したエナメル層や、ポリエチレンやエチレン共重合体などの樹脂にカーボンブラックなどの導電性付与剤を配合した半導体層で構成することができる。

絶縁被覆層４は、絶縁性、機械的特性に優れたポリオレフィン系樹脂を主成分とする材料からなる。ここで、ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン類、ポリプロピレン類などが挙げられる。これらの中でポリエチレン類が望ましく、ポリエチレン類としては、イオン重合法で重合されたポリエチレン（イオン重合ポリエチレン）、ラジカル重合法で重合されたポリエチレン（ラジカル重合ポリエチレン）、又はこれらイオン重合ポリエチレンとラジカル重合ポリエチレンとを混合したポリエチレンを主体とする高分子材料などを用いることができる。また、これらポリエチレンの他、エチレンエチルアクリレート共重合体やエチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンメタクリレート共重合体などのエチレン共重合体、プロピレンとエチレン共重合体、ポリオレフィンに無水マレイン酸やエポキシなどを含む官能基をグラフトしたものを一種、又は２種以上含んだものでもよい。さらに、これらのポリエチレン類を架橋してなるものでもよい。また、上記ポリエチレン類に、酸化防止剤や架橋剤などの添加剤を配合していてもよい。なお、絶縁被覆層４は、遮蔽層３上に上述した樹脂を押出被覆などにより形成される。

保護層５は、絶縁被覆層４の外傷を防止するための層であり、ポリアミドを主体とする樹脂を押出被覆して形成される。この樹脂は、該樹脂の融点から３０℃昇温したときの温度におけるメルトフローレート（ＭＦＲ）が３ｇ／１０ｍｉｎ以上、１５ｇ／１０ｍｉｎ以下であるポリアミドを主体とする樹脂からなる。メルトフローレートの値は、ポリアミドの分子量に起因するものであり、分子量を調整することにより所望のメルトフローレートを有するポリアミドを得ることができる。

なお、保護層５を構成する上述した樹脂は、絶縁被覆層４を押出被覆して形成する際の押出温度Ｔ₁よりも高い押出温度Ｔ₂で押出被覆されることが好ましい。例えば、押出温度Ｔ₁が２００℃程度である場合、押出温度Ｔ₂は２１０℃〜２６０℃程度（１０℃＜Ｔ₂−Ｔ₁＜６０℃）とするのがよい。押出温度Ｔ₂が押出温度Ｔ₁よりも過度に高くなると、保護層５の剥ぎ取り性の改善の効果が低下してしまうおそれがある。また、保護層５を構成する樹脂としては、例えば１７０℃〜２３０℃の融点を有する樹脂が用いられる。

このように、水中モータ用電線１において、絶縁被覆層４と接する保護層５を、融点から３０℃昇温したときの温度におけるメルトフローレートが３ｇ／１０ｍｉｎ以上、１５ｇ／１０ｍｉｎ以下であるポリアミドを主体とする樹脂を用いて形成することにより、保護層５の押出被覆時において、絶縁被覆層４を構成する樹脂の分子と、保護層５を構成する樹脂の分子とが絡みにくくなるため、絶縁被覆層４と保護層５とが押出被覆時の熱によって融着してしまうのを防止することができる。特に、絶縁被覆層４を形成する樹脂として、ポリオレフィン系樹脂を用いた場合、保護層５の押出被覆時において、絶縁被覆層４のポリオレフィン類分子と保護層５のポリアミド分子とが絡みにくくなる作用を効果的に得ることができるため、絶縁被覆層４と保護層５との融着を防止することができる。

ここで、保護層５のポリアミドを主体とする樹脂のメルトフローレートは３ｇ／１０ｍｉｎ以上であることが好ましい。これは、メルトフローレートが３ｇ／１０ｍｉｎ未満であると、保護層５の押出時にポリアミドを主体とする樹脂の一部が押出機内部で焼け、これが異物（ヤケ生成物）となり水中モータ用電線の外観及び電気特性に悪影響を及ぼす虞があるためである。

また、保護層５のポリアミドを主体とする樹脂のメルトフローレートを１５ｇ／１０ｍｉｎ以下としたのは、メルトフローレートが１５ｇ／１０ｍｉｎよりも大きいと、ポリアミド分子の流動性が高くなり、保護層５の押出被覆時の熱で融解した絶縁被覆層４のポリオレフィン類分子と絡みやすく、絶縁被覆層４と保護層５とが融着しやすくなるためである。

さらに、保護層５のポリアミドを主体とする樹脂のアミド基濃度は、１２．０［基／１００ａｔｏｍ］以下であることが好ましい。これは、アミド基濃度が１２．０［基／１００ａｔｏｍ］より大きくなると、ポリアミドを主体とする樹脂の吸水性が高くなり高温水中で加水分解しやすくなるためである。ここで、アミド基濃度とは、主鎖分子の原子１００個に対するアミド基の比率をいう。

以上要するに、本実施の形態に係る水中モータ用電線１によれば、保護層５を、融点から３０℃昇温させたときの温度におけるメルトフローレートが１５ｇ／１０ｍｉｎ以下であるポリアミドを主体とする樹脂で形成しているため、絶縁被覆層と保護層とを有する水中モータ用電線において、絶縁被覆層４と保護層５との密着性（水封止性）を維持し水トリーの発生を防止しつつ、保護層５の剥ぎ取り性を改善し、コイル形成時の作業性を向上させることができる。

実施例１〜６及び比較例１〜３は、外径約４．５ｍｍの銅線からなる導体の外周に、エポキシ樹脂を主体とする塗料を繰り返し塗布し、焼付けて厚さ約０．０６ｍｍの遮蔽層を形成した。この遮蔽層の外周に、表１に示す配合組成（配合単位は質量部）の絶縁被覆層を１．５ｍｍの厚さで押出被覆し、７０℃の飽和水蒸気に１２時間晒し、絶縁被覆層を架橋した。その後、保護層として表２に示すポリアミドを主体とする樹脂を厚さ０．２ｍｍで押出被覆することで、水中モータ用電線を完成させた。

表２の右側に示した評価内容は、各水中モータ用電線のサンプルに対する特性評価結果をまとめたものである。

保護層の剥ぎ取り性評価は、図２に示すように、完成した各水中モータ用電線を１０ｃｍの長さに切断し、その先端から保護層１００に、水中モータ用電線の長手方向に切り込みを５ｍｍの間隔で平行に２本入れ、絶縁被覆層１０１から幅５ｍｍの保護層１００を剥離した際の剥離強度を評価した。より具体的には、水中モータ用電線の保護層１００の一部をある程度剥がしておき、これをサンプルとして、サンプルの末端を下部で固定し、ロードセル（荷重測定器）の取り付けられた治具に剥がしてある保護層１００を挟み、上方向に引き剥がす際にロードセルに加わる荷重を測定し、そのときの測定値の最大値を剥離した保護層１００の幅で割った値を剥離強度とした。

表２では、剥離強度が１０Ｎ／ｃｍ以下のものは良と判断し○印を、１０Ｎ／ｃｍより大きいものは不良と判断し×印を記入した。

また、実施例１〜６及び比較例１〜３の各水中モータ用電線をそれぞれ、巻線形成時の最小曲げ半径（ｒ＝約１５ｍｍ）で２．５回巻きしたサンプルを各々１０個作製し、水トリー特性の評価に用いた。

水トリー特性の評価は、各サンプル５個を９０℃の温水に浸漬し、導体と温水との間に５０Ｈｚで３ｋＶの交流電流を５００日間印加して行った。５００日後、絶縁被覆層の断面を薄くスライスしてメチレンブルー水溶液で煮沸染色し、光学顕微鏡を用いて水トリーの長さを計測し、２００μｍ以上の水トリーの発生個数を計数した。

発生個数が１．５×１０³（個／ｍｍ³）以上であれば不良と判断して表２中に×印を記入し、発生個数が１．０×１０²（個／ｍｍ³）より多く１．５×１０³（個／ｍｍ³）より少ないときは良と判断して表２中に△印を記入し、発生個数が１．０×１０²（個／ｍｍ³）以下であれば優良と判断して表２中に○印を記入した。

表２の評価欄に示したように、保護層を融点から３０℃昇温させたときの温度におけるメルトフローレートが３ｇ／１０ｍｉｎ以上、１５ｇ／１０ｍｉｎ以下のポリアミドを主体とした樹脂で形成した実施例１〜６は、保護層を融点から３０℃昇温させたときの温度におけるメルトフローレートが１５ｇ／１０ｍｉｎより大きいポリアミドを主体とする樹脂で形成した比較例１〜３と比べ、保護層の剥ぎ取り性が優れている。

また、実施例１〜６は、保護層にヤケ生成物がなく良好であった。

また、実施例１〜６は、従来技術である比較例１〜３と同等の水トリー特性を有している。

さらに、保護層をアミド基濃度が１２．０［基／１００ａｔｏｍ］以下のポリアミドを主体とする樹脂で形成した実施例２〜６は、水トリー特性がさらに良い。

以上より、本発明の構成とすることにより、従来からの絶縁被覆層と保護層との間の密着性（水封止性）を維持し水トリーの発生を防止しつつ、保護層の剥ぎ取り性を改善し、コイル形成時の作業性を向上した水中モータ用電線を得られることが証明された。

１ 水中モータ用電線
２ 導体
３ 遮蔽層
４ 絶縁被覆層
５ 保護層

Claims (2)

1. 導体の外周に遮蔽層が形成され、該遮蔽層の外周に絶縁被覆層が形成され、該絶縁被覆層の外周に保護層が設けられた水中モータ用電線において、
   前記保護層は、ポリアミドを主体とする樹脂を押出被覆して形成した層であり、前記樹脂は、該樹脂の融点から３０℃昇温させたときの温度におけるメルトフローレートが３ｇ／１０ｍｉｎ以上、１５ｇ／１０ｍｉｎ以下であり、前記絶縁被覆層が、ポリオレフィン系樹脂を主体とする材料からなることを特徴とする水中モータ用電線。
2. 前記保護層のポリアミドを主体とする樹脂のアミド基濃度が、１２．０［基／１００ａｔｏｍ］以下である請求項１に記載の水中モータ用電線。

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