JPS5848966B2 - 紫外線硬化性無溶媒組成物で被覆したエナメル線 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 最近、社会生態保全およびエネルギー保存に関心がもた
れ、それが紫外線（ＵＶ）硬化樹脂系に対する関心を増
大させた。

紫外線硬化系は社会生態上の利益を生ずる可能性がある
だけでなく、生産性を非常に増大するために特にワイヤ
エナメルにおいては紫外線硬化樹脂系に大きな関心が示
された。

紫外線硬化ワイヤエナメルは一過式に塗装でき且つ樹脂
だけに特異的に作用するエネルギー（紫外線）で硬化し
た１００％固体の完全に反応性の樹脂である。

比較のために述べると、代表的な熱硬化性ワイヤエナメ
ルは約７０％の溶媒を含有し、これは樹脂を硬化させる
前にまず蒸発除去しなければならないから、この除去さ
れた溶媒は社会生態上の危害を防止するために焼却除去
しなければならない。

これは無駄にエネルギーが使われる点、および大量の溶
媒が失われて回復できない点で高価につく。

また熱エネルギーは特定の物質たけに特異的に作用する
わけではないから、共鳴系が完全に硬化し始める前にワ
イヤ基材を加熱しなければならない。

また良好な被覆を得るためには複数段階でエナメルを施
さなければならない。

こうして、ＵＶ硬化系の有利であることは明らかである
。

関心が持たれる特異の分野はＵＶ硬化性半田揚げ性の良
好なワイヤエナメルである。

最初のうちは、光増感剤で適当に変性された市販のほと
んど任意のビニル単量体が半ロ］揚げ性の良好なワイヤ
エナメルとして使用できると想像されていたが、そうで
はないことがわかった。

光増感剤を配合したビニル単量体は紫外線煕射により開
始されるフリーラジカル機構によってワイヤエナメルの
性質を備えたフイルムを形威する。

しかし、これらのタイプのワイヤエナメルは４ ０ ０
’Ｃ〜５ ０ ０ ℃での溶融温度の半田でさえ半田
付けされない。

このエナメルフイルムは軟化したり流れることはないが
、簡単に炭化してワイヤ」二に炭素質析出物を残し、こ
れがワイヤの銅基材が半田により適度に濡れるのを妨げ
る。

我々は紫外線で硬化でき、半田揚げ性の良好なフイルム
を形成する脂環式エポキシドを含むエナメル組成物を見
出した。

すなわちこのエナ，メルの硬化した被覆を備えるワイヤ
は、どれを溶融した半田のっぽに浸漬した時に、エナメ
ルは炭化しないで溶融して半田からはなれ、清浄な銅表
面を残し、この銅表面に半田が容易に接着する。

このワイヤエナメルが半田揚げ性が良好であることは全
く予期しなかった驚嘆すべきことであった。

本発明のワイヤエナメルは、半田揚げ性が良好であるこ
とに加えて、良好な接着性をもつ平滑で可撓性のあるフ
イルムを高被覆速度で生ずる。

他の紫外線硬化エナメルの場合と同様に、本発明のエナ
メルは熱硬化ワイヤエナメルよりエネルギ使用量が少く
、事実上環境汚染物を生じない。

ワイヤは本発明のエナメルで一過式に被覆されるから、
例えば従来１本のワイヤを６段階で被覆していた機械で
は６本のワイヤを被覆することが今や可能となった。

米国特許第４，０００，１１５号、第４，０９０，９３
６号およひ第４，１ ７ ３，４ ７ ６号は光重合性
エボキシ樹脂を開示している。

ドイツ特許第２，９ ０ ４，４ ５ ０号および第２
，９ ０ ４，６ ２ ５号も光重合性エボキシ樹脂を
開示している。

本発明のエナメルはエボキシ樹脂から造られるか、この
エポキシ樹脂は脂環式エポキシ樹脂でなけれはならない
。

この脂環式エボキシ樹脂は少くとも２個のエポキシ基を
もち、該エポキシ基中の２個の炭素原子が元の脂環式環
より大きな環構造の一部を形成している完全に飽和した
環式化合物である。

この脂環式エボキシ化合物は正確に２個？エポキシ基を
もつものが好ましい。

脂環式エポキシ化合物の混合物も使用できる。

好ましい混合物はビス（３，４−エポキシシクロヘキシ
ル）アシヘートと３，４−エボキシシクロヘキシルメチ
ル−３，４−エボキシシク口ヘキサンカルボキシレート
との約１：２〜約４：１重量比の混合物である。

ビス（３，４−エポキシシク口ヘキシル）アジペー１・
を前記重量比より少なく使用すると被覆はもろくなり、
もし、この化合物を前記重量比より多く使用するとエナ
メルの製造価格はより高くなる。

エナメルはまた紫外線硬化剤をも含有する。

これは紫外線の存在において陽イオンを発生する化合物
である。

この陽イオンはエポキシ樹脂を硬化させる。

紫外線硬化剤が働くだけの少量の紫外線硬化剤を普通使
用すべきである。

この理由はそれより多くの紫外線硬化剤は不必要であり
、且つ紫外線硬化剤は高価であるからである。

代表的には、全固形分に基いて少くとも約０．１重量の
紫外線硬化剤が必要である。

紫外線硬化剤は普通トリエチレングリコールのようなポ
リオール中の溶液で販売される専売市販品である。

多くの適当な紫外線硬化剤の詳細な記載は米国特許第４
，０ ９ ０，９ ３’６号に見出される。

本発明のエナメル組成物はまた全固形分に基いて約３５
重量％までの変性樹脂を含有する。

約３５％を越す変性樹脂を使用すると、エナメルの性質
は劣化する。

変性樹脂の量は約２０％〜約３０％が好適である。

この変性樹脂は脂環式エボキシと共反応性でなければな
らないし、また半田付けする時に炭化したり、紫外線に
よる硬化を妨げてはならない。

好適な変性樹脂はポリビニルホルマール、固体脂環式エ
ボキシドおよび低分子量ポリエステルである。

低分子量ポリエステル変性剤の製法の付加的な詳細は例
に記載した。

本発明のエナメルは被覆の表面を平滑にするために全固
形分に基いて約１重量％までの表向活性剤を含有するこ
とができる。

表面活性剤としてはフルオロカーボンおよび他の種類の
市販の化合物を使用することができる。

しかし表面活性剤は普通必要ではないからエナメルは表
面活性剤を含まないのが好ましい。

紫外線硬化剤と共に含まれる少量の溶媒以外に、エナメ
ルは非反応性溶媒を含むべきでない。

また、ポリエステル変性剤以外にはエナメルは非共有対
の電子をもつ化合物すなわちルイス塩基を含むべきでは
ない。

この理由はこのような化合物は硬化剤上への活性線の作
用により生じた陽イオンを捕捉することによって紫外線
硬化を不能となすことができるからである。

このような化合物には酸、酸無水物、アミン、アミドま
たはウレタン基を含む化合物が含まれる。

エナメル組成物を造る際には特別な混合順序は必要では
ない。

この組成物は丸形および矩形を含む任意の寸法および形
状の、鋼およびアルミニウムを含めた任意の種類のワイ
ヤに施すことができる。

ワイヤは被覆前に清浄にするのが好ましい。ワイヤがエ
ナメル組成物中を通った後で過剰のエナメル組放物を計
量ダイにより除くことが好ましい。

過剰の７エナメル組成物を除くためにローラーまたはフ
エルトアプリケーターも使用できる。

被覆したワイヤを次に樹脂を硬化するのに充分な強度を
もつ紫外線灯列の間を通す。

紫外線灯の強さおよび数に応じて約３０．５７７２／分
（１００フィート／分）までの、或はそれ以上の被覆速
度を利用できる。

以下に例を掲げて本発明を更に説明する。

例１ ｒＥＲＬ ４ ２ ２ １ Ｊの名でユニオン・カーバ
イドが販売している３，４−エポキシシクロヘキシルメ
チル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレ−
１−６０ｆとネオペンチルグリコールのジグリジルエー
テル（ＤＧＥＮＰＧ）５Ｐとを攪拌しながら約８５℃に
加熱した。

ｒＥＲＲＡ４ ２ １ １ Ｊの名でユニオン・カーバ
イドにより販売される固体の脂環式エポキシ樹脂（変性
樹脂）２０Ｐを溶解するためには加熱が必要であり、前
記混合物を加熱してそれにｒＥＲＲＡ４２１ １Ｊ ２
０グを添加した。

次いで混合物を室温に冷却し、得られた全混合物のうち
の１５ｆ？を３ＭコンパニイによりｒＦｃ５０５Ｊの名
で販売されている固体の紫外線硬化剤５グと均一に混合
した。

得られた混合物を次いで１ ８ ＡＷＧ（ Ａｍｅｒｉ
ｃａｎ Ｗｉｒｅ Ｇａｕｇｅ ，アメリカ線番号）の
銅ワイヤに施し、紫外線を照射して硬化させた。

エナメルフイルムは平滑で、可撓性があり、４５０℃で
炭化することなく４秒以内に半田付けされた。

例２ 第１部：ＥＲＬ４２２１ １８６ｆを８５°Ｃ〜９０
゜Ｃに加熱し、これにモンサントによりＦｏｒ −ｍｖ
ａｒ １ ５ ／ ９ ５ Ｅの名で販売されるポリビ
ニルホルマール７１を徐々に添加した。

得られた混合物を透明溶液となるまで攪拌した。

第２部：ユニオン・カーバイトによりｒＥＲＬ４２２９
Ｊの名で販売されるビス（３，４−エポキシシク口ヘキ
シル）アジペートｌ９ｃｌを８５℃〜９０℃に加熱し、
これにＦｏｒｍｖａｒｌ ５／ ９５Ｅ７２を徐々に添
加した。

得られた混合物を透明な溶液となるまで攪拌した。

この第２部の混合物５０１と第１部の混合物３（Ｈ’と
３ＭコンパニイによりｒＦｃ５０７Ｊの名で販売される
紫外線硬化剤１２１との均一な混合物を造り、この混合
物を１８ＡＷＧ鋼ワイヤに施し、紫外線を照射して硬化
させた。

得られたエナメルフイルムは平滑、可撓性で、４５０℃
で炭化することなく４秒以内に半田付けされた。

例３ 攪拌機、温度計および蒸気コンデンサを備えた３ツロフ
ラスコに無水フィルタ酸２６６．４？、トリエチレンク
リコール２５．８？、エチレングリコール１２３．２ｆ
およびグリセリン８８．４５Ｐを装入した。

これらの戒分を１０６゜Ｃに迅速に加熱し、次いで１５
°Ｃ／時間の昇温速度で２３０℃に昇温し、得られた反
応混合物を２３０℃で酸価が８になるまで保ち、低分子
量ポリエステルを造った。

次いで反応を止めるために約１００℃に迅速に冷却し、
そこでＥＲＬ１０１３．２グおよびＥＲＬ４２２１
５４８．７Ｓ’を添加した。

反応混合物を更に室温に冷却し、３Ｍコンパニイにより
ｒＦＣ５０８」の名で販売されている紫外線硬化剤９５
．１１を添加した。

得られた樹脂組或物を２１ＡＷＧ銅ワイヤに塗而し、Ａ
ｓｈｄｅｅ塔中で紫外線照躬により硬化した。

得られたエナメルフイルムは平滑、可撓性で、炭化する
ことなく４秒またはそれ以内に４５０℃で半田付けでき
た。

例４ 温度計、攪拌機および蒸気コンデンサを備えた３ツロフ
ラスコに無水フタル酸２６６．４ｆ、アジピン酸２６２
．８？、トリエチレングリコール５１．６グ、エチレン
グリコール２４６．４Ｌ？およびグリセリン１７６．９
ｆを装入し、これらの諸戒分を急速に１６０゜Ｃに加熱
腰次いで１５°Ｃ／時間の昇温速度で２３０゜Ｃに昇温
し、反応混合物を２３０℃で酸価が８になるまで保ち、
低分子量ポリエステルを造った。

次いで混合物を１００℃以下に迅速に冷却して反応を止
め、これにＥＲＬ４２９９２４８グおよびＥＲＬ４’２
２１ １２４？を添加した。

得られた混合物３１１、ＥＲＬ４２９９４３２、ＥＲＬ
４２２１ ２２グおよびＦＣ５０８グを均一に混合し
、得られた樹脂絹成物を２１ＡＧＷ銅ワイヤ上に被覆し
、アシュデイ（ Ａｓｈｄｅｅ）塔中で紫外線照射によ
り硬化させた。

得られたエナメルフイルムは平滑且つ可撓性で、炭化す
ることなく４秒またはそれ以内に４５０℃で半田付けで
きた。

例５ 攪拌機、温度計および空気コンデンサーを付した３ツロ
フラスコにトリメチロールプロパン２０１Ｐ、グリセリ
ン１３８グ、無水フタル酸１６６．５ｆおよびアジピン
酸１６４．３′？を装入し、これらの成分を迅速に１０
６℃に加熱し、次いで毎時１５℃／時間の昇温速度で２
３０℃に加熱し、反応混合物を酸価が８になるまで２３
０℃に保ち、低分子量ポリエステルを造った。

次いで反応混合物を約１００℃に冷却して反応を止め、
次いでＥＲＬ４２９９ １０２ｔ？およびＥＲＬ４２
２１５１１を添加した。

この混合物１１．２５？、ＥＲＬ４２２１ １９．５
？、ＥＲＬ４２９９３ ９． ７ ５ ′？およびＦＣ
５０８ ４．５′？を充分に混合し、得られた混合物
を２１ＡＷＧ銅ワイヤ上に被覆し、紫外線で硬化させた
。

エナメルフイルムは平滑で、かなり可撓性があり、炭化
することなく４秒以内に４５０℃で半田付けされた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（ａ）少くとも２個の環をもち、各環がエポキシ基 をもつ完全に飽和した化合物と、 （ｂ） 全固形分の３５重量％までの、前記完全に飽
   和した化合物と共反応性の固体の脂環式エポキシド、ポ
   リビニルホルマール、低分子量ポリエステルから選ばれ
   た変性樹脂と、 （ｃ）紫外線の存在で陽イオンを発生する紫外線硬化剤 とを含む紫外線硬化性半田揚げ性の良好な無溶媒組或物
   で被覆した細長い導体からなる絶縁されたエナメル線。 ２ 変性樹脂が全固形分の約２０重量％〜約３０重量％
   をなす特許請求の範囲第１項記載のエナメル線。 ３ 完全に飽和した化合物がビス（３，４−エポキシシ
   ク口ヘキシル）アジペートと３，４−エポキシシク口ヘ
   キシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサン力ルポ
   キシレートとの約１：２〜約４：１重量比の混合物であ
   る特許請求の範囲第１項記載のエナメル線。