JPH05325655A - 耐熱耐湿絶縁電線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、４００℃以上の優れた耐熱
性を有し、絶縁性等の電気特性が良好であるとともに耐
湿性も良好な絶縁電線を提供することにある。 【構成】 本発明による耐熱耐湿絶縁電線は、最外層に
無機繊維による編組あるいは横巻きを施した下地電線
に、耐熱性絶縁塗料を塗布してなる耐熱耐湿絶縁電線に
おいて、前記耐熱性絶縁塗料がシリコーン樹脂を主体と
して、シリコーン樹脂固形分１００重量部に対し、固形
分１０重量部以上６５重量部以下のポリイミド樹脂と、
１０重量部以上２００重量部以下の無機充填剤を含有し
てなることを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は４００℃以上の高温でも
使用可能な、優れた耐熱性と耐湿性を有する絶縁電線に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より絶縁電線としては、導体上に有
機系ポリマーを絶縁物として被覆したものが一般的であ
る。しかし、これらの電線は有機物を使用しているた
め、特に耐熱性の優れているフッ素系のポリマーを用い
たとしても、使用上限は３００℃程度であり、例えば、
自動車用の排気ガス浄化触媒ヒータリード線などの高温
になる場所での使用は困難であった。

【０００３】３００℃以上で使用可能な電線としては、
例えば導体上に直接セラミック絶縁層を設けたものや、
アルコキシド系絶縁塗料を塗布焼付けしたものなどがあ
る。しかしながら、これらの絶縁電線は導体上の絶縁層
が厚くなると可撓性が劣ったり、絶縁層にクラックが入
るなどの問題が生じるため、絶縁層の厚さを数十μｍ程
度にしか設定できず、絶縁破壊電圧（Ｂ.Ｄ.Ｖ）が数百
Ｖ以下程度となるという問題がある。

【０００４】そこで、上記の問題を解決するものとし
て、例えば、導体上にポリイミドテープを巻き、その上
にガラス繊維の横巻きを施し、更にガラス繊維の編組を
施した後シリコーンワニス処理した電線や、特公昭６３
−９３２６号公報に示されているように、導体上にガラ
ス糸を横巻きし、その上にセミ無機系ポリマーであるポ
リボロシロキサン樹脂からなる絶縁塗料を塗布焼付けし
たものなどが挙げられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前段の
シリコーンワニス処理を施してなる電線は、３００℃以
上での使用によりシリコーンワニスの有機成分が熱分解
した後では電気特性が低下し、更にガラス繊維の集束性
も低下してしまうという問題がある。

【０００６】また、後段のポリボロシロキサン樹脂を使
用したものは、３００℃以上での使用によりポリボロシ
ロキサン樹脂がセラミック化して絶縁層を保持するた
め、乾燥状態では電気特性の低下はさほど見られないも
のの、吸湿時には電気特性が著しく低下してしまうとい
う問題がある。

【０００７】本発明はこのような点に基づいてなされた
ものでその目的とするところは、４００℃以上の優れた
耐熱性を有し、絶縁性等の電気特性が良好であるととも
に耐湿性も良好な耐熱耐湿絶縁電線を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべく
本発明による耐熱耐湿絶縁電線は、最外層に無機繊維に
よる編組、あるいは横巻きを施した下地電線に、耐熱性
絶縁塗料を塗布してなる耐熱耐湿絶縁電線において、前
記耐熱性絶縁塗料がシリコーン樹脂を主体として、シリ
コーン樹脂固形分１００重量部に対し、固形分１０重量
部以上６５重量部以下のポリイミド樹脂と、１０重量部
以上２００重量部以下の無機充填剤を含有してなること
を特徴とするものである。

【０００９】また、この電線の導体上にマイカテープと
ポリイミドテープの組合わせからなるテープ巻き層を設
けることも考えられる。

【００１０】本発明に使用される下地電線は、例えば図
１（ａ）または図１（ｂ）に示されるような構造のもの
が用いられる。図１（ａ）及び（ｂ）において、符号１
は導体、符号２はマイカテープ、符号３はポリイミドテ
ープ、符号４は前記マイカテープ２及び前記ポリイミド
テープ３とからなるテープ巻き層、符号５は無機繊維の
横巻き、符号６は無機繊維の編組である。

【００１１】導体１としては純ニッケル、あるいは銅の
上にニッケルメッキや銀メッキを施したものが用いら
れ、これらは単線または撚り線のどちらでも良い。マイ
カテープ２としては、ガラスクロスに軟質、あるいは硬
質集成マイカ箔を貼り合わせたものが用いられる。ポリ
イミドテープ３としては、ポリイミドのみ、あるいは無
機フィラーを充填させたフィルムテープが用いられる。
最外層に施される編組または横巻きには、ガラス繊維、
セラミック繊維等の無機繊維のヤーン、ロービング等が
用いられる。

【００１２】本発明において使用されるシリコーン樹脂
としては、メチルシリコーン系、メチルフェニルシリコ
ーン系等が挙げられる。好ましくはメチルフェニルシリ
コーン系を用いる。シリコーン樹脂は溶剤可溶であれば
固形状でもワニス状でも良いが、固形状のものは溶剤に
溶かして使用する。シリコーン樹脂は、本発明品が使用
時に高温（４００℃以上）になった場合にも無機化して
無機充填剤のバインダーとして、及び編組または横巻き
の集束剤として作用する。

【００１３】本発明において使用されるポリイミド樹脂
としては、ビスマレイミド系のものを用いる。ポリイミ
ド樹脂には、ポリピロメリット系またはビスマレイミド
系のものがあるが、ポリピロメリット系のものは不溶不
融であるため、加工時には前駆体のポリアミック酸の形
のものを使用しなければならない。そして、このポリア
ミック酸を脱水縮合させてイミド化させなければならな
いが、この際に生ずる水分によりシリコーン樹脂が加水
分解を受けたり、残留する水分により電気特性が低下し
てしまうことがある。一方、ビスマレイミド系のもの
は、溶剤に可溶であるためポリピロメリット系のものの
ようなことがない。このため、本発明ではビスマレイミ
ド系のものを用いる。このビスマレイミド系ポリイミド
樹脂は、固体状であってもワニス状であっても良い。

【００１４】上記ポリイミド樹脂は、シリコーン樹脂固
形分１００重量部に対し、固形分で１０重量部以上６５
重量部以下用いられる。ポリイミド樹脂は、本発明品が
使用時に温度が上昇していくときに、シリコーン樹脂の
有機成分が徐々に熱分解し無機化していくその間（約３
００℃〜４００℃）、編組または横巻きがほつれるのを
防ぐために用いられ、更に高温（４００℃以上）では熱
分解を起こし揮発する。このため、１０重量部未満では
ほつれ止めの効果が無く、また６５重量部を超えた場合
には、揮発した後の空孔によって吸湿特性が劣ってしま
う。また、ポリイミド樹脂はワニス化により、高粘度と
なるため６５重量部を超える使用は、塗料粘度を著しく
高くしてしまい、好ましくない。

【００１５】本発明において使用される無機充填剤とし
ては、マグネシア、アルミナ、シリカ、チタニア、ジル
コニア等の酸化物系セラミック、炭化珪素、窒化珪素、
窒化チタン等の非酸化物系セラミック、各種ガラス類な
どが挙げられる。これらは単独でも混合して使用しても
良い。また、これらの形状は球状、フレーク状、繊維状
等各種形状のものを使用できる。更に、これらは天然物
であっても、合成品であっても良く、表面処理されてい
ても良い。

【００１６】上記無機充填剤はシリコーン樹脂固形分１
００重量部に対し、１０重量部以上２００重量部以下用
いられる。無機充填剤は、本発明品が使用時に高温（４
００℃）になった場合、無機化したシリコーン樹脂のバ
インダーによって結着し、バインダーとともに耐熱耐湿
集束膜を形成する。このため、１０重量部未満では耐熱
耐湿集束特性が劣ってしまい、２００重量部を超えると
バインダーに対して無機充填剤が多すぎるため結着力が
劣り、耐熱耐湿集束膜は脆くなってしまう。また、この
無機充填剤は塗料粘度に大きな影響を与える。２００重
量部を超える量の使用は塗料粘度を著しく高くしてしま
うため、好ましくない。

【００１７】本発明において調製される耐熱性絶縁塗料
の粘度は、０．５Ｐａ・ｓ以上５Ｐａ・ｓ以下が好まし
い。０．５Ｐａ・ｓ未満では無機充填剤の沈降が起こり
易く、５Ｐａ・ｓを超える場合では、無機繊維への耐熱
塗料の含浸性が悪く、編組または横巻きの集束性が劣っ
てしまう。前述したように塗料粘度は、ポリイミド樹脂
や無機充填剤の使用量とも大きく関係するが、本発明に
おける使用量範囲であれば、実用的な塗料濃度において
粘度は０.５Ｐａ・ｓ以上５Ｐａ・ｓ以下の範囲となる。

【００１８】本発明において使用される溶剤は、脂肪族
炭化水素系、芳香族炭化水素系、エステル系、ケトン系
溶剤など各種溶剤が挙げられるが、シリコーン樹脂、ポ
リイミド樹脂の両方が溶解できるものでなければならな
い。

【００１９】本発明において使用される耐熱性絶縁塗料
を得る方法としては、ボールミルにシリコーン樹脂、ポ
リイミド樹脂、無機充填剤を所用量仕込み、必要に応じ
て希釈剤を加えて４時間程度撹拌し、十分撹拌されてい
ることを確認する。撹拌が不十分な場合は十分になるま
で撹拌する。このようにして得られる耐熱性絶縁塗料は
塗工性を良くするために更に溶剤を加えても良い。

【００２０】本発明では、上記のようにして調製した耐
熱性絶縁塗料を下地電線に塗布乾燥して耐熱耐湿絶縁電
線を製造する。

【００２１】

【作用】本発明による耐熱耐湿絶縁電線は、最外層に無
機繊維による編組、あるいは横巻を施した下地電線に、
シリコーン樹脂を主体として、ポリイミド樹脂及び無機
充填剤を適当量混合してなる耐熱性絶縁塗料を塗布して
なるため、４００℃以上の高温においても使用可能な優
れた絶縁性、耐湿性及び無機繊維集束性を兼ね備えたも
のとなる。

【００２２】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更
に詳しく説明する。尚、以下の実施例及び比較例では、
シリコーン樹脂として東芝シリコーン（株）製、商品名
ＴＳＲ−１４５、ポリイミド樹脂として三井石油化学工
業（株）製、商品名テクマイトＥ−２０２０、無機充填
剤として日本軽金属（株）製アルミナ、商品名ＬＳ−
２２０、無機充填剤として日本アエロジル（株）製シ
リカ、商品名アエロジル１３０、無機充填剤として石
塚硝子（株）製、シーリングガラス、商品名ＩＧ−８４
６０を用いた。また、下地電線としては、下地電線Ｘ
（図１(ａ)に示す）と、下地電線Ｙ（図１(ｂ)に示す）
の２種類を使用し、該下地電線の最外層の編組または横
巻きにはガラス繊維を用いた。

【００２３】《実施例１》シリコーン樹脂１００重量
部、ポリイミド樹脂２２重量部、無機充填剤３８重量
部、無機充填剤１１重量部をボールミルに仕込み、４
時間撹拌して耐熱性絶縁塗料（粘度：１.７Ｐａ・ｓ）を
得た。次に、この塗料を下地電線Ｘに塗布し１５０℃で
２０分間乾燥させた後、毎時１００℃の速度で４００℃
まで昇温させ、２時間保持した後取り出しサンプルと
し、以下のＡからＣの試験を行い、加熱後の電気特性と
ガラス横巻きの集束性を評価した。試験結果は表１に示
した。尚、本実施例では１つの試験につき５本のサンプ
ルを使用し、測定値はそれらの平均値を記した。

【００２４】試験Ａ：絶縁破壊電圧（Ｂ．Ｄ．Ｖ）を測
定する。 試験Ｂ：４０℃、１００％ＲＨ雰囲気中に６時間放置し
た後の１ｍ当りの絶縁抵抗を測定する。 試験Ｃ：サンプルの一端を切断し、切口のガラス横巻き
のほつれ具合いを目視で確認する。

【００２５】

【表１】

【００２６】《比較例１、２》比較例１では、シリコー
ン樹脂を用いず、ポリイミド樹脂を１３０重量部、無機
充填剤８重量部、無機充填剤１０重量部、キシレン
１００重量部をボールミルに仕込み、４時間撹拌して調
製した塗料を、また比較例２ではシリコーン樹脂１００
重量部のみからなる塗料をそれぞれ下地電線Ｘに塗布
し、１５０℃で２０分間乾燥させた後取り出しサンプル
とし、実施例１と同様の試験を行った。試験結果は表１
に併記した。

【００２７】表１に示した試験結果から判るように、実
施例１は加熱後においても絶縁破壊電圧が５ｋＶ以上、
絶縁抵抗が４０ＭΩ以上と良好な電気特性を示してお
り、また切口のガラス横巻きのほつれも全く見られなか
った。一方、比較例１においては、シリコーン樹脂を使
用しなかったため、加熱後のガラス横巻きの集束性が悪
く切口から５ｍｍ程ほつれており、また絶縁破壊電圧や
絶縁抵抗も劣っている。比較例２においては、ポリイミ
ド樹脂を使用しなかったため、加熱中にガラス横巻きの
ほつれが生じ、そのうえ無機充填剤も用いなかったため
加熱後の耐熱耐湿集束特性が低下し、電気特性が劣って
いる。

【００２８】《実施例２、３、４、５、６、７》実施例
２から実施例７はポリイミド樹脂の使用量を変更した例
を示すものである。実施例２から実施例４までは下地電
線Ｘを用い、実施例５から実施例７までは下地電線Ｙを
用いた。各材料を表２に示した配合量でボールミルに仕
込み、４時間撹拌して耐熱性絶縁塗料を得た。これらの
塗料をそれぞれ下地電線に塗布し、１５０℃で２０分乾
燥させた。このようにして作製した電線をサンプルとし
て、以下のＤからＩの試験を行い、常態及び加熱後の電
気特性とガラス編組またはガラス横巻きのほつれ具合い
を評価した。試験結果は表２に併記した。

【００２９】試験Ｄ：４０℃、１００％ＲＨ雰囲気中に
６時間放置した後の絶縁破壊電圧（Ｂ．Ｄ．Ｖ）を測定
する。 試験Ｅ：４０℃、１００％ＲＨ雰囲気中に６時間放置し
た後の１ｍ当たりの絶縁抵抗を測定する。 試験Ｆ：電線自己径の５倍径を持つマンドレルへ巻き付
けた後、サンプルの一端を切断し切口のガラス編組また
はガラス横巻きのほつれ具合いを目視で確認する。 試験Ｇ：４００℃で２００時間加熱した後、４０℃、１
００％ＲＨ雰囲気中に６時間放置した後の絶縁破壊電圧
（Ｂ．Ｄ．Ｖ）を測定する。 試験Ｈ：４００℃で２００時間加熱した後、４０℃、１
００％ＲＨ雰囲気中に６時間放置した後の１ｍ当りの絶
縁抵抗を測定する。 試験Ｉ：サンプルの一端を切断し、４００℃で２００時
間加熱した後、切口のガラス編組またはガラス横巻きの
ほつれ具合いを目視で確認する。

【００３０】

【表２】

【００３１】《比較例３、４、５、６》比較例３から比
較例６はポリイミド樹脂の使用量を本発明の範囲外とし
た例を示すものである。比較例３及び比較例４は、下地
電線Ｘを用い、比較例５及び６は下地電線Ｙを用いた。
各材料の使用量は表２に示した。耐熱性絶縁塗料の調製
方法、条件、サンプルの作成方法、条件、及び試験項目
は実施例２から実施例７と同様に行った。試験結果は表
２に併記した。

【００３２】表２に示した試験結果から判るように、実
施例２から実施例７は加熱後においても絶縁破壊電圧が
５ｋＶ以上、絶縁抵抗が４０ＭΩ以上と良好な電気特性
を示しており、また切口のガラス編組及びガラス横巻き
のほつれも全く見られなかった。しかし、比較例３及び
比較例５においてはポリイミド樹脂を使用しなかったた
め、シリコーン樹脂の有機成分が熱分解し始め、完全に
無機化する間の集束性が悪く、ガラス編組及びガラス横
巻きが切口から３ｍｍ程ほつれていた。また、比較例４
及び比較例６においてはポリイミド樹脂の使用量が多す
ぎるため、加熱後の耐熱耐湿集束膜に空孔が多く、ガラ
ス編組及びガラス横巻きのほつれは見られないものの、
絶縁破壊電圧と絶縁抵抗が劣っている。

【００３３】これらの結果より、ポリイミド樹脂の使用
量はシリコーン樹脂固形分１００重量部に対して１０重
量部以上６５重量部以下が好ましいと言える。

【００３４】《実施例８、９、１０、１１、１２、１
３》実施例８から実施例１３までは無機充填剤の使用量
を変更した例を示すものである。実施例８から実施例１
０までは下地電線Ｘを用い、実施例１１から実施例１３
までは下地電線Ｙを用いた。各材料を表３に示した配合
量でボールミルに仕込み、４時間撹拌して耐熱性絶縁塗
料を得た。これらの塗料をそれぞれ下地電線に塗布し、
１５０℃で２０分乾燥させた後、電線自己径の１０倍径
のマンドレルに巻き付けた後、４００℃で２００時間加
熱したものをサンプルとして、以下のＪからＬの試験を
行い、電気特性とガラス編組またはガラス横巻きのほつ
れ具合いを評価した。試験結果は表３に併記した。

【００３５】試験Ｊ：４０℃、１００％ＲＨ雰囲気中に
６時間放置した後の絶縁破壊電圧（Ｂ．Ｄ．Ｖ）を測定
する。 試験Ｋ：４０℃、１００％ＲＨ雰囲気中に６時間放置し
た後の１ｍ当りの絶縁抵抗を測定する。 試験Ｌ：サンプルの一端を切断し、切口のガラス編組ま
たはガラス横巻きのほつれ具合いを目視で確認する。

【００３６】

【表３】

【００３７】《比較例７、８、９、１０》比較例７から
比較例１０は無機充填剤の使用量を本発明の範囲外とし
た例を示すものである。比較例７及び比較例８は下地電
線Ｘを用い、比較例９及び比較例１０は下地電線Ｙを用
いた。各材料の使用量は、表３に示した。耐熱性絶縁塗
料の調製方法、条件、サンプルの作成方法、条件、及び
試験項目は実施例８から実施例１３と同様に行った。試
験結果は表３に併記した。

【００３８】表３に示した試験結果から判るように、実
施例８から実施例１３は絶縁破壊電圧が５ｋＶ以上、絶
縁抵抗が４０ＭΩ以上と良好な電気特性を示しており、
切口のガラス編組及びガラス横巻きのほつれも全く見ら
れなかった。しかし、比較例７及び比較例９においては
無機充填剤を使用しなかったため、加熱後の耐熱耐湿集
束特性が劣り、ガラス編組及びガラス横巻きが切口から
２ｍｍ程度ほつれており、更に絶縁破壊電圧や絶縁抵抗
も劣っている。また、比較例８及び比較例１０において
は無機充填剤の使用量が多すぎるため、加熱後の塗膜は
脆く、塗膜の表面にクラックが入っていた。当然、絶縁
破壊電圧や絶縁抵抗も劣っている。

【００３９】これらの結果より、無機充填剤の使用量は
シリコーン樹脂固形分１００重量部に対して１０重量部
以上２００重量部以下が好ましいと言える。

【００４０】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
最外層に無機繊維による編組、あるいは横巻きを施した
下地電線と、ポリイミド樹脂と無機充填剤を含有したシ
リコーン樹脂主体の耐熱性絶縁塗料とを組合わせること
によって、４００℃以上の高温下でも使用可能な電線を
得ることができる。しかも、この電線は４００℃以上の
高温でも優れた耐湿性を有するとともに、集束性の低下
もないものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図で、（ａ）は最外層
に無機繊維による横巻きを施してなる下地電線の一部切
欠斜視図、（ｂ）は最外層に無機繊維による編組を施し
てなる下地電線の一部切欠斜視図である。

【符号の説明】

１ 導体 ２ マイカテープ ３ ポリイミドテープ ４ テープ巻き層 ５ 横巻き ６ 編組

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年２月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３０】

【表２】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】

【表３】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 最外層に無機繊維による編組あるいは横
   巻きを施した下地電線に、耐熱性絶縁塗料を塗布してな
   る耐熱耐湿絶縁電線において、前記耐熱性絶縁塗料がシ
   リコーン樹脂を主体として、シリコーン樹脂固形分１０
   ０重量部に対し、固形分１０重量部以上６５重量部以下
   のポリイミド樹脂と、１０重量部以上２００重量部以下
   の無機充填剤を含有してなることを特徴とする耐熱耐湿
   絶縁電線。
2. 【請求項２】 導体上にマイカテープとポリイミドテー
   プの両方の組合わせからなるテープ巻き層を設けてなる
   請求項１記載の耐熱耐湿絶縁電線。