JP7469727B2 - 被覆電線および被覆電線の製造方法 - Google Patents
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Description
平角電線基材の形状は、その断面が略長方形の平角線の形状であれば特に限定されない。平角電線基材の断面の角部は直角であってもよいし、平角電線基材の断面の角部が丸みを有していてもよい。また、平角電線基材は、全体の断面が略長方形であれば、単線、集合線、撚線などであってよいが、単線であることが好ましい。
本開示の被覆電線は、平角電線基材の外周に形成された被覆層を含み、被覆層は、第1の層、第2の層および第3の層を含む。本開示の被覆電線においては、通常、第1の層が、平角電線基材の外周に形成され、第2の層が、第1の層の外周に形成され、第3の層が、第2の層の外周に形成される。
第1の層は、アミド基およびイミド基のいずれか一方または両方を有する高分子化合物(1)を含む液状塗料組成物(1)から形成される。液状塗料組成物(1)は、高分子化合物として、アミド基およびイミド基のいずれか一方または両方を有する高分子化合物(1)のみを含むものであってよい。
第2の層は、液状塗料組成物(2)または粉体塗料組成物(2)から形成される。
第3の層は、液状塗料組成物(3)または粉体塗料組成物(3)から形成される。
次に、被覆電線の被覆層に用いる高分子化合物について説明する。以下に説明する高分子化合物は、第1の層を形成する高分子化合物(1)および第2の層を形成する高分子化合物(2)として、好適に用いることができる。
次に、被覆電線の被覆層に用いる含フッ素高分子化合物について説明する。以下に説明する含フッ素高分子化合物は、第2の層を形成する含フッ素高分子化合物(2)、第3の層を形成する含フッ素高分子化合物(3-1)および第3の層を形成する含フッ素高分子化合物(3-2)として、好適に用いることができる。
CF2=CFO(CF2CFY1O)p-(CF2CF2CF2O)q-Rf (1)
(式中、Y1はFまたはCF3を表し、Rfは炭素数1~5のパーフルオロアルキル基を表す。pは0~5の整数を表し、qは0~5の整数を表す。)で表される単量体、および、一般式(2):
CFX=CXOCF2OR1 (2)
(式中、Xは、同一または異なり、H、FまたはCF3を表し、R1は、直鎖または分岐した、H、Cl、BrおよびIからなる群より選択される少なくとも1種の原子を1~2個含んでいてもよい炭素数が1~6のフルオロアルキル基、若しくは、H、Cl、BrおよびIからなる群より選択される少なくとも1種の原子を1~2個含んでいてもよい炭素数が5または6の環状フルオロアルキル基を表す。)で表される単量体からなる群より選択される少なくとも1種を挙げることができる。
カーボネート基[-O-C(=O)-OR3(式中、R3は炭素原子数1~20のアルキル基またはエーテル結合性酸素原子を含む炭素原子数2~20のアルキル基である)]、
アシル基[-C(=O)-R3(式中、R3は炭素原子数1~20のアルキル基またはエーテル結合性酸素原子を含む炭素原子数2~20のアルキル基である)]
ハロホルミル基[-C(=O)X5、X5はハロゲン原子]、
ホルミル基[-C(=O)H]、
式:-R4-C(=O)-R5(式中、R4は、炭素原子数1~20の2価の有機基であり、R5は、炭素原子数1~20の1価の有機基である)で示される基、
式:-O-C(=O)-R6(式中、R6は、炭素原子数1~20のアルキル基またはエーテル結合性酸素原子を含む炭素原子数2~20のアルキル基である)で示される基、
カルボキシル基[-C(=O)OH]、
アルコキシカルボニル基[-C(=O)OR7(式中、R7は、炭素原子数1~20の1価の有機基である)]、
カルバモイル基[-C(=O)NR8R9(式中、R8およびR9は、同じであっても異なっていてもよく、水素原子または炭素原子数1~20の1価の有機基である)]、
酸無水物結合[-C(=O)-O-C(=O)-]、
などをあげることができる。
-CR10=CR11R12
(式中、R10、R11およびR12は、同じであっても異なっていてもよく、水素原子、フッ素原子または炭素原子数1~20の1価の有機基である。)で表される官能基が挙げられ、-CF=CF2、-CH=CF2、-CF=CHF、-CF=CH2および-CH=CH2からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。
N=I×K/t (A)
I:吸光度
K:補正係数
t:フィルムの厚さ(mm)
従って、たとえば、-COFの官能基数とは、-CF2COFに起因する吸収周波数1883cm-1の吸収ピークから求めた官能基数と、-CH2COFに起因する吸収周波数1840cm-1の吸収ピークから求めた官能基数との合計である。
本開示の被覆電線は、たとえば、
液状塗料組成物(1)を、平角電線基材の外周に塗布することにより、第1の層を形成し、
液状塗料組成物(2)または粉体塗料組成物(2)を、第1の層の外周に塗布することにより、第2の層を形成し、
液状塗料組成物(3)または粉体塗料組成物(3)を、第2の層の外周に塗布することにより、第3の層を形成する
製造方法により製造することができる。
平角電線基材と、前記平角電線基材の外周に形成された被覆層とを含む被覆電線であって、
前記被覆層が、
アミド基およびイミド基のいずれか一方または両方を有する高分子化合物(1)を含む液状塗料組成物(1)から形成される第1の層と、
アミド基およびイミド基のいずれか一方または両方を有する高分子化合物(2)、ならびに、含フッ素高分子化合物(2)を含む液状塗料組成物(2)、または、アミド基およびイミド基のいずれか一方または両方を有する高分子化合物(2)、ならびに、含フッ素高分子化合物(2)を含む粉体塗料組成物(2)から形成される第2の層と、
含フッ素高分子化合物(3-1)を含む液状塗料組成物(3)、または、含フッ素高分子化合物(3-2)を含む粉体塗料組成物(3)から形成される第3の層と、
を含む被覆電線が提供される。
<2> 本開示の第2の観点によれば、
高分子化合物(1)または高分子化合物(2)が、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリイミドおよび熱可塑性ポリイミドからなる群より選択される少なくとも1種である第1の観点による被覆電線が提供される。
<3> 本開示の第3の観点によれば、
含フッ素高分子化合物(2)、含フッ素高分子化合物(3-1)または含フッ素高分子化合物(3-2)が、パーフルオロ系高分子化合物である第1または第2の観点による被覆電線が提供される。
<4> 本開示の第4の観点によれば、
含フッ素高分子化合物(2)、含フッ素高分子化合物(3-1)または含フッ素高分子化合物(3-2)の比誘電率が、2.0~2.2である第1~第3のいずれかの観点による被覆電線が提供される。
<5> 本開示の第5の観点によれば、
含フッ素高分子化合物(3-2)の融点が、250~320℃である第1~第4のいずれかの観点による被覆電線が提供される。
<6> 本開示の第6の観点によれば、
高分子化合物(2)と含フッ素高分子化合物(2)との体積比が、10/90~90/10である第1~第5のいずれかの観点による被覆電線が提供される。
<7> 本開示の第7の観点によれば、
前記平角電線基材の形成材料が、銅、銅合金、アルミニウムおよびアルミニウム合金からなる群より選択される少なくとも1種である第1~第6のいずれかの観点による被覆電線が提供される。
<8> 本開示の第8の観点によれば、
前記平角電線基材の面粗さSzが、0.2~12μmの範囲にある第1~第7のいずれかの観点による被覆電線が提供される。
<9> 本開示の第9の観点によれば、
前記被覆層の厚みが、30~200μmであって、前記被覆層の比誘電率が、2.3~3.0である第1~第8のいずれかの観点による被覆電線が提供される。
<10> 本開示の第10の観点によれば、
第2の層の厚みが、10~100μmである第1~第9のいずれかの観点による被覆電線が提供される。
<11> 本開示の第11の観点によれば、
前記被覆層の部分放電開始電圧が、1000~2100(Vp)である第1~第10のいずれかの観点による被覆電線が提供される。
<12> 本開示の第12の観点によれば、
含フッ素高分子化合物(2)、含フッ素高分子化合物(3-1)または含フッ素高分子化合物(3-2)が、炭素原子106個あたり5~1000個の官能基を有する第1~第11のいずれかの観点による被覆電線が提供される。
<13> 本開示の第13の観点によれば、
含フッ素高分子化合物(3-2)が、炭素原子106個あたり0~4個の官能基を有する第1~第11のいずれかの観点による被覆電線が提供される。
<14> 本開示の第14の観点によれば、
含フッ素高分子化合物(3-2)のメルトフローレート(MFR)が、0.1~100g/10分である第1~第13のいずれかの観点による被覆電線が提供される。
<15> 本開示の第15の観点によれば、
液状塗料組成物(2)または液状塗料組成物(3)の粘度が、10~10000(cP)である第1~第14のいずれかの観点によるの被覆電線が提供される。
<16> 本開示の第16の観点によれば、
粉体塗料組成物(2)または粉体塗料組成物(3)の平均粒径が、1~100(μm)である第1~第15のいずれかの観点による被覆電線が提供される。
<17> 本開示の第17の観点によれば、
第1の層が、前記平角電線基材の外周に形成され、第2の層が、第1の層の外周に形成され、第3の層が、第2の層の外周に形成される第1~第16のいずれかの観点による被覆電線が提供される。
<18> 本開示の第18の観点によれば、
第1~第17のいずれかの観点による被覆電線を製造するための被覆電線の製造方法であって、
液状塗料組成物(1)を、前記平角電線基材の外周に塗布することにより、第1の層を形成し、
液状塗料組成物(2)または粉体塗料組成物(2)を、第1の層の外周に塗布することにより、第2の層を形成し、
液状塗料組成物(3)または粉体塗料組成物(3)を、第2の層の外周に塗布することにより、第3の層を形成する
製造方法が提供される。
<19>本開示の第19の観点によれば、
第1~第17のいずれかの観点による被覆電線を備えるモータが提供される。
レーザー顕微鏡で8000μm2の視野における面粗さSzを測定した。
含フッ素高分子化合物を330~340℃にて30分間溶融し、圧縮成形して、厚さ0.20~0.25mmのフィルムを作製した。このフィルムをフーリエ変換赤外分光分析装置〔FT-IR(商品名:1760X型、パーキンエルマー社製)により40回スキャンし、分析して赤外吸収スペクトルを得、完全にフッ素化されて官能基が存在しないベーススペクトルとの差スペクトルを得た。この差スペクトルに現れる特定の官能基の吸収ピークから、下記式(A)に従って、含フッ素高分子化合物における炭素原子106個あたりの官能基数Nを算出した。
I:吸光度
K:補正係数
t:フィルムの厚さ(mm)
JIS Z8803に記載のB型粘度計(東機産業社製BII型粘度計)を用いて、塗料組成物の粘度を測定した。測定には、回転ローター#4を用いた。測定温度は25℃とした。
日機装社製レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置により、粉体塗料組成物の平均粒径を測定した。体積基準による粒度分布における中央値の粒径(メディアン径)を平均粒径とした。
ASTM D1238に従って、メルトインデクサー(安田精機製作所社製)を用いて、372℃、5kg荷重下で、内径2.1mm、長さ8mmのノズルから10分間あたりに流出する共重合体の質量(g/10分)を求めた。
示差走査熱量計〔DSC〕を用いて10℃/分の速度で昇温したときの融解熱曲線における極大値に対応する温度として求めた。
マイクロメータにより測定した。
被覆層全体の比誘電率(ε)は、HIOKI社製LCRハイテスタ3522-50を用いて、静電容量を得て下記の式より算出した。
C=Ca+Cb
(式中、Cは被覆の単位長さ当たりの静電容量(pf/m)で、平坦部の静電容量Caと角曲部の静電容量Cbの合成である。)
Ca=(ε/ε0)×2×(L1+L2)/T
Cb=(ε/ε0)×2πε0/Log{(r+T)/r}/r
(式中、ε0は真空の誘電率、L1は平角電線基材の平坦部の長辺の長さ、L2は平角電線基材の平坦部の短辺の長さ、Tは電線全体の被覆厚み、rは導体コーナーの曲率半径である。)
2本の被覆電線(長さ140mm)の断面形状の長辺を含む面同士を、長さ100mmに亘って隙間が無いように重ね合わせた試験片を作成した。その後、試料端部10mmの被覆被膜を取り払い、部分放電測定器(総研電気社製DAC-PD-7)を用いて、相対湿度50%の雰囲気下で2本の被覆電線の平角電線基材間に50Hz正弦波の交流電圧を加えることで測定した。昇圧速度50V/sec、降圧速度50V/sec、電圧保持時間を0secとして、10pC以上の放電が発生した時点の電圧を部分放電開始電圧とした。
U字コイルを用い、基点から10mm地点の両側を長軸方向にR2曲げた時に、被覆層に浮きしわが発生しなかったものを○、発生したものを×とした。
AGS-Jオートグラフ(50N)(島津製作所社製)を用いて測定した。長軸方向に50mm略平行に2本、その両端を短軸方向に被膜を直角に切り込み、端を10mm剥離させ、上部チャックに挟んだ。導体は長面方向が水平になるよう下部に固定した。引張方向に装置を動かしたとき、その縦方向の移動距離に応じて横方向に連動して動く治具を用い、剥離した被膜が常に長面方向の導体と垂直になるよう角度を調整した。30mm剥離させるまでに100mm/minで引っ張った時の引張応力を測定し、その最大点応力を密着強度とした。密着強度が0.1N/mm以上であれば、十分に密着していると判断して○とした。0.1N/mm未満を×とした。
面粗さSzが1.8μmである銅製の平角電線基材の外周に、液状塗料組成物Aを塗布、焼成して第1の層を形成した。さらにその外周に、液状塗料組成物Bを塗布、焼成して第2の層を形成した。さらにその外周に、液状塗料組成物Gを塗布、焼成して第3の層を形成した。液状塗料組成物Aを用いた第1の層の形成方法、液状塗料組成物Bを用いた第2の層の形成方法、および、液状塗料組成物Gを用いた第3の層の形成方法の詳細については後述する。得られた被覆電線について、各種性状を測定した。結果を表3に示す。
第1の層、第2の層および第3の層を形成するための組成物を、表3に記載のとおりに変更した以外は、実施例1と同様にして、被覆電線を得た。得られた被覆電線について、各種性状を測定した。結果を表3に示す。
第1の層を形成しない以外は、実施例3と同様にして、被覆電線を得た。得られた被覆電線について、各種性状を測定した。結果を表3に示す。
ポリアミドイミド(PAI)が3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミドに溶解したPAIワニス(樹脂分:20重量%)を、液状塗料組成物Aとして用いた。この粘度は341cPであった。
この液状塗料組成物Aをスプレー塗装し、100℃で15分間乾燥させた後に、230℃で20分間焼成することにより、10μm厚の被覆膜を得た。
ポリアミドイミド(PAI)ワニス(樹脂分:34重量%)を水中に投入してPAIを析出させた。これをボールミルにより粉砕してPAIの水分散体(固形分20重量%)を得た。これにPTFEの水分散組成物(固形分:60重量%、官能基数:炭素原子106個あたり18個)と水を添加して、PAI/PTFE=25/75(体積%)の液状塗料組成物Bを得た。この粘度は138cPであった。
この液状塗料組成物Bをスプレー塗装し、100℃で15分間乾燥させた後に、380℃で20分間焼成することにより、19μm厚の被覆膜を得た。
ポリイミド(PI)ワニス(樹脂分:29重量%)を水中に投入してPIを析出させた。これをボールミルにより粉砕してPIの水分散体(固形分:20重量%)を得た。これにPTFEの水分散組成物(固形分:60重量%、官能基数:炭素原子106個あたり18個)と水を添加して、PI/PTFE=30/70(体積%)の液状塗料組成物Cを得た。この粘度は145cPであった。
この液状塗料組成物Cをスプレー塗装し、100℃で15分間乾燥させた後に、380℃で20分間焼成することにより、21μm厚の被覆膜を得た。
ポリアミドイミド(PAI)ワニス(樹脂分:34重量%)にPFA粉末(TFE/PPVE共重合体、官能基数:炭素原子106個あたり220個、MFR:27g/10min、融点:301℃、平均粒径:24μm)と3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミドを添加して、PAI/PFA=25/75(体積%)の液状塗料組成物Dを得た。この粘度は367cPであった。
この液状塗料組成物Dをスプレー塗装し、100℃で15分間乾燥させた後に、380℃で20分間焼成することにより、22μm厚の被覆膜を得た。
ポリアミドイミド(PAI)粉末(平均粒径20μm)とPFA粉末(TFE/PPVE共重合体、官能基数:炭素原子106個あたり220個、MFR:27g/10min、融点:301℃、平均粒径:24μm)を混合して、PAI/PFA=20/80(体積%)の粉体塗料組成物Eを得た。この平均粒径は23μmであった。
この粉体塗料組成物Eを静電塗装し、380℃で20分間焼成することにより、20μm厚の被覆膜を得た。
ポリアミドイミド(PAI)粉末(平均粒径20μm)とFEP粉末(TFE/HFP共重合体、官能基数:炭素原子106個あたり625個、MFR:38g/10min、融点:258℃、平均粒径:41μm)を混合して、PAI/FEP=20/80(体積%)の粉体塗料組成物Fを得た。この平均粒径は26μmであった。
この粉体塗料組成物Fを静電塗装し、320℃で20分間焼成することにより、18μm厚の被覆膜を得た。
PTFEの水分散組成物(固形分:60重量%、官能基数:炭素原子106個あたり18個)に水を添加して、液状塗料組成物Gを得た。この粘度は292cPであった。
この液状塗料組成物Gをスプレー塗装し、100℃で15分間乾燥させた後に、380℃で20分間焼成することにより、28μm厚の被覆膜を得た。
PFA(TFE/PPVE共重合体)の水分散組成物(固形分:60重量%、官能基数:炭素原子106個あたり133個)に水を添加して、液状塗料組成物Hを得た。この粘度は224cPであった。
この液状塗料組成物Hをスプレー塗装し、100℃で15分間乾燥させた後に、380℃で20分間焼成することにより、31μm厚の被覆膜を得た。
PFA粉末(TFE/PPVE共重合体、官能基数:炭素原子106個あたり220個、MFR:27g/10min、融点:301℃、平均粒径:24μm)を、粉体塗料組成物Iとして用いた。
この粉体塗料組成物Iを静電塗装し、380℃で20分間焼成することにより、47μm厚の被覆膜を得た。
PFA粉末(TFE/PPVE共重合体、官能基数:炭素原子106個あたり2個、MFR:28g/10min、融点:301℃、平均粒径:23μm)を、粉体塗料組成物Jとして用いた。
この粉体塗料組成物Jを静電塗装し、380℃で20分間焼成することにより、75μm厚の被覆膜を得た。
FEP粉末(TFE/HFP共重合体、官能基数:炭素原子106個あたり625個、MFR:38g/10min、融点:258℃、平均粒径:41μm)を、粉体塗料組成物Kとして用いた。
この粉体塗料組成物Kを静電塗装し、320℃で20分間焼成することにより、52μm厚の被覆膜を得た。
Claims (18)
- 平角電線基材と、前記平角電線基材の外周に形成された被覆層とを含む被覆電線であって、
前記被覆層が、
アミド基およびイミド基のいずれか一方または両方を有する高分子化合物(1)を含む液状塗料組成物(1)から形成される第1の層と、
アミド基およびイミド基のいずれか一方または両方を有する高分子化合物(2)、ならびに、含フッ素高分子化合物(2)を含む液状塗料組成物(2)、または、アミド基およびイミド基のいずれか一方または両方を有する高分子化合物(2)、ならびに、含フッ素高分子化合物(2)を含む粉体塗料組成物(2)から形成される第2の層と、
含フッ素高分子化合物(3-1)を含む液状塗料組成物(3)、または、含フッ素高分子化合物(3-2)を含む粉体塗料組成物(3)から形成される第3の層と、
を含み、
高分子化合物(1)が、ポリアミドイミドおよびポリイミドからなる群より選択される少なくとも1種であり、
高分子化合物(2)が、ポリアミドイミドおよびポリイミドからなる群より選択される少なくとも1種である
被覆電線。 - 含フッ素高分子化合物(2)、含フッ素高分子化合物(3-1)または含フッ素高分子化合物(3-2)が、パーフルオロ系高分子化合物である請求項1に記載の被覆電線。
- 含フッ素高分子化合物(2)、含フッ素高分子化合物(3-1)または含フッ素高分子化合物(3-2)の比誘電率が、2.0~2.2である請求項1または2に記載の被覆電線。
- 含フッ素高分子化合物(3-2)の融点が、250~320℃である請求項1または2に記載の被覆電線。
- 高分子化合物(2)と含フッ素高分子化合物(2)との体積比が、10/90~90/10である請求項1または2に記載の被覆電線。
- 前記平角電線基材の形成材料が、銅、銅合金、アルミニウムおよびアルミニウム合金からなる群より選択される少なくとも1種である請求項1または2に記載の被覆電線。
- 前記平角電線基材の面粗さSzが、0.2~12μmの範囲にある請求項1または2に記載の被覆電線。
- 前記被覆層の厚みが、30~200μmであって、前記被覆層の比誘電率が、2.3~3.0である請求項1または2に記載の被覆電線。
- 第2の層の厚みが、10~100μmである請求項1または2に記載の被覆電線。
- 前記被覆層の部分放電開始電圧が、1000~2100(Vp)である請求項1または2に記載の被覆電線。
- 含フッ素高分子化合物(2)、含フッ素高分子化合物(3-1)または含フッ素高分子化合物(3-2)が、炭素原子106個あたり5~1000個の官能基を有する請求項1または2に記載の被覆電線。
- 含フッ素高分子化合物(3-2)が、炭素原子106個あたり0~4個の官能基を有する請求項1または2に記載の被覆電線。
- 含フッ素高分子化合物(3-2)のメルトフローレート(MFR)が、0.1~100g/10分である請求項1または2に記載の被覆電線。
- 液状塗料組成物(2)または液状塗料組成物(3)の粘度が、10~10000(cP)である請求項1または2に記載の被覆電線。
- 粉体塗料組成物(2)または粉体塗料組成物(3)の平均粒径が、1~100(μm)である請求項1または2に記載の被覆電線。
- 第1の層が、前記平角電線基材の外周に形成され、第2の層が、第1の層の外周に形成され、第3の層が、第2の層の外周に形成される請求項1または2に記載の被覆電線。
- 請求項1または2に記載の被覆電線を製造するための被覆電線の製造方法であって、
液状塗料組成物(1)を、前記平角電線基材の外周に塗布することにより、第1の層を形成し、
液状塗料組成物(2)または粉体塗料組成物(2)を、第1の層の外周に塗布することにより、第2の層を形成し、
液状塗料組成物(3)または粉体塗料組成物(3)を、第2の層の外周に塗布することにより、第3の層を形成する
製造方法。 - 請求項1または2に記載の被覆電線を備えるモータ。
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