JPWO2011118717A1

JPWO2011118717A1 - 発泡電線及びその製造方法

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Publication number: JPWO2011118717A1
Application number: JP2012507065A
Authority: JP
Inventors: 武藤　大介; 大介武藤; 真大矢; 陽介小久保; 田中　彰; 彰田中
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2013-07-04
Anticipated expiration: 2031-03-24
Also published as: CN102812524A; EP2551858A1; EP2551858A4; JP5922571B2; TW201140620A; US9142334B2; KR101477878B1; EP2551858B1; KR20130006617A; CN102812524B; US20130014971A1; WO2011118717A1

Abstract

【課題】絶縁破壊電圧が良好な発泡電線及びその製造方法を提供する。【解決手段】発泡絶縁層２は、耐熱性のある熱可塑性樹脂からなり、かつ、平均気泡径が５μｍ以下である。発泡絶縁層２の実効比誘電率が、２．５以下であるとよく、発泡絶縁層２が、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルエーテルケトン、および熱可塑性ポリイミドのいずれかからなることが好ましく、結晶性の熱可塑性樹脂からなることがより好ましい。さらに、発泡していない外側スキン層を発泡絶縁層２より外側に有するか、発泡していない内側スキン層を発泡絶縁層２より内側に有するか、あるいは、両者を有するとよい。【選択図】図１

Description

本発明は、発泡電線及びその製造方法に関する。

インバータは、効率的な可変速制御装置として、多くの電気機器に取り付けられるようになってきている。しかし、数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚでスイッチングが行われ、それらのパルス毎にサージ電圧が発生する。このようなインバータサージは、伝搬系内におけるインピーダンスの不連続点、例えば接続する配線の始端または終端等において反射が発生し、その結果、最大でインバータ出力電圧の２倍の電圧が印加される現象である。特に、ＩＧＢＴ等の高速スイッチング素子により発生する出力パルスは、電圧俊度が高く、それにより接続ケーブルが短くてもサージ電圧が高く、更にその接続ケーブルによる電圧減衰も小さく、その結果、インバータ出力電圧の２倍近い電圧が発生するのである。

インバータ関連機器、例えば高速スイッチング素子、インバータモーター、変圧器等の電気機器コイルには、マグネットワイヤとして主にエナメル線である絶縁ワイヤが用いられている。従って、前述したように、インバータ関連機器では、インバータ出力電圧の２倍近い電圧がかかることから、インバータサージに起因する部分放電劣化を最小限にすることが、絶縁ワイヤに要求されるようになってきている。

一般に、部分放電劣化は、電気絶縁材料の部分放電で発生した荷電粒子の衝突による分子鎖切断劣化、スパッタリング劣化、局部温度上昇による熱溶融或いは熱分解劣化、または、放電で発生したオゾンによる化学的劣化等が複雑に起こる現象である。実際の部分放電で劣化した電気絶縁材料では、厚さが減少したりすることが見られる。

このような部分放電による絶縁ワイヤの劣化を防ぐため、部分放電が発生しない絶縁ワイヤ、すなわち、部分放電の発生電圧が高い絶縁ワイヤを得るには、絶縁ワイヤの絶縁層の厚さを厚くするか、絶縁層に比誘電率が低い樹脂を用いるといった方法が考えられる。

しかし、絶縁層を厚くすると絶縁ワイヤが太くなり、その結果、電気機器の大型化を招く。このことは、近年のモーターや変圧器に代表される電気機器において、小型化という要求に逆行する。例えば、具体的には、ステータースロット中に何本の電線を入れられるかにより、モーターなどの回転機の性能が決定するといっても過言ではなく、その結果、ステータースロット断面積に対する導体断面積の比率（占積率）が、近年非常に高くなってきている。従って、絶縁層の厚さを厚くすると占積率が低くなってしまうため好ましくない。

一方、絶縁層の比誘電率に対しては、絶縁層の材料として常用的に使用される樹脂のほとんどの比誘電率が３〜４の間であるように比誘電率が特別低いものがない。また、現実的には、絶縁層に求められる他の特性（耐熱性、耐溶剤性、可撓性等）を考慮した場合、必ずしも比誘電率が低いものを選択できるという訳ではない。

絶縁層の実質的な比誘電率を小さくする手段としては、絶縁層を発泡させることが考えられ、従来から、導体と発泡絶縁層とを有する発泡電線が通信電線として広く用いられている。従来は、例えばポリエチレン等のオレフィン系樹脂やフッ素樹脂を発泡させて得られた発泡電線がよく知られ、このような発泡電線として、例えば、特許文献１、２に発泡させたポリエチレン絶縁電線が記載され、特許文献３、４に発泡させたフッ素樹脂絶縁電線が記載され、特許文献５には両者について記載され、特許文献６に、発泡させたポリオレフィン絶縁電線が記載されている。しかし、これらのような従来の発泡電線では、発泡倍率を大きくするほど絶縁破壊電圧が低下する。

特許第２８３５４７２号公報特許第３２９９５５２号公報特許第３２７６６６５号公報特許第３２４５２０９号公報特許第３４５７５４３号公報特許第３２６７２２８号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、発泡倍率を大きくしても絶縁破壊電圧が優れ、発泡化による低誘電率特性により耐部分放電性にも優れた発泡電線及びその製造方法を提供することを課題とする。

本発明の発泡電線は、導体と発泡絶縁層とを有していて、前記発泡絶縁層は、結晶性熱可塑性樹脂の融点または非晶性熱可塑性樹脂のガラス転移点が１５０℃以上である熱可塑性樹脂からなり、かつ、前記発泡絶縁層の平均気泡径が５μｍ以下である。
ここで、「結晶性」とは、高分子が規則正しく配列した状態であることをいう。また、「非晶性」とは、高分子が例えば糸玉状や絡まったような不定形の状態であることをいう。

本発明の発泡電線により、発泡倍率を大きくしても絶縁破壊電圧が優れ、発泡化による低誘電率特性により耐部分放電性にも優れる。
詳細には、発泡絶縁層が、結晶性熱可塑性樹脂の融点または非晶性熱可塑性樹脂のガラス転移点が１５０℃以上である熱可塑性樹脂からなり、かつ、前記発泡絶縁層の平均気泡径が５μｍ以下である本発明の発泡電線により、絶縁破壊電圧が低下しないという効果を得られる。前記結晶性熱可塑性樹脂の融点または非晶性熱可塑性樹脂のガラス転移点の上限値には特に制限はないが、通常、４００℃以下である。前記発泡絶縁層の平均気泡径の下限値には特に制限はないが、通常、０．０１μｍ以上である。
さらに、実効比誘電率が２．５以下、より好ましくは２．０以下である発泡絶縁層により、あるいは、比誘電率が４．０以下、より好ましくは３．５以下である熱可塑性樹脂を使用することにより、部分放電発生電圧の向上効果が大きいという効果を得られ、発泡絶縁層が、結晶性熱可塑性樹脂からなる本発明の発泡電線では、耐溶剤性および耐薬品性が良好になるという効果を得られる。前記発泡絶縁層の実効比誘電率の下限値には特に制限はないが、通常、１．１以上である。前記熱可塑性樹脂の比誘電率の下限値には特に制限はないが、通常、２．０以上である。
また、発泡していない外側スキン層を前記発泡絶縁層より外側に有するか、発泡していない内側スキン層を前記発泡絶縁層より内側に有するか、あるいは、両者を有することにより、耐摩耗性および引張強度などの機械特性を良好に保つことができるという効果を得られた。スキン層は発泡工程で生じるものでもよい。内側スキン層はガスが飽和する前に発泡させることで形成することができる。この場合、発泡絶縁層の厚さ方向に気泡数を傾斜させることもできる。また、多層押出被覆などの方法で設けてもよい。この場合、内側に発泡しにくい樹脂を被覆しておくことで、内側スキン層を形成できる。
本発明の発泡電線の製造方法により、これらの発泡電線を製造することができる。
本発明の上記及び他の特徴及び利点は、適宜添付の図面を参照して、下記の記載からより明らかになるであろう。

図１（ａ）は、本発明の発泡電線の一実施態様を示した断面図であり、図１（ｂ）は、本発明の発泡電線の別の実施態様を示した断面図である。図２（ａ）は、本発明の発泡電線のさらに別の実施態様を示した断面図であり、図２（ｂ）は、本発明の発泡電線のさらに別の実施態様を示した断面図であり、図２（ｃ）は、本発明の発泡電線のさらに別の実施態様を示した断面図である。図３は、実施例１〜８および比較例１〜６において、発泡電線の気泡径に対する絶縁破壊電圧を示したグラフである。

以下、本発明の発泡電線の実施態様について、図面を参照して説明する。
図１（ａ）に断面図を示した本発明の発泡電線の一実施態様では、導体１と、導体１を被覆した発泡絶縁層２とを有し、図１（ｂ）に断面図を示した本発明の発泡電線の別の実施態様では、導体の断面が矩形である。図２（ａ）に断面図を示した本発明の発泡電線のさらに別の実施態様では、発泡絶縁層２の外側に外側スキン層４を有し、図２（ｂ）に示した本発明の発泡電線のさらに別の実施態様では、発泡絶縁層２の内側に内側スキン層３を有し、図２（ｃ）に断面図を示した本発明の発泡電線のさらに別の実施態様では、発泡絶縁層２の外側に外側スキン層４を有し、かつ、発泡絶縁層２の内側に内側スキン層３を有する。

導体１は、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金又はそれらの組み合わせ等で作られている。導体１の断面形状は限定されるものではなく、円形、矩形（平角）などが適用できる。

発泡絶縁層２は、平均気泡径を５μｍ以下とし、好ましくは１μｍ以下である。５μｍを超えると、絶縁破壊電圧が低下し、５μｍ以下とすることにより絶縁破壊電圧を良好に維持できる。さらに、１μｍ以下とすることにより、絶縁破壊電圧をより確実に保持できる。平均気泡径の下限に制限はないが、１ｎｍ以上であることが実際的であり、好ましい。発泡樹脂層２の厚さに制限はないが、３０〜２００μｍが実際的であり、好ましい。
また、発泡絶縁層２は、耐熱性のある熱可塑性樹脂が好ましく、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）等を用いることができる。本明細書において「耐熱性のある」とは、結晶性熱可塑性樹脂の融点または非晶性熱可塑性樹脂のガラス転移点が１５０℃以上であることを意味する。ここで、融点は、示差走査熱量計（ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＳｃａｎｎｉｎｇＣａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ：ＤＳＣ）で測定された値をいう。また、ガラス転移点は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）で測定された値をいう。さらに、結晶性の熱可塑性樹脂がより好ましい。例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等である。
結晶性の熱可塑性樹脂を用いることで、耐溶剤性、耐薬品性に優れる発泡電線が得られる。さらに、結晶性の熱可塑性樹脂を用いることで、スキン層を薄くすることができ、得られる発泡電線の低誘電特性が良好になる。本明細書において、スキン層とは発泡しない層を意味する。

また、比誘電率が４．０以下の熱可塑性樹脂を用いることが好ましく、３．５以下であることがさらに好ましい。
理由は、得られる発泡電線において、部分放電発生電圧の向上効果を得るためには、発泡絶縁層の実効的な比誘電率は２．５以下であることが好ましく、２．０以下であることがさらに好ましく、これらの発泡絶縁層が、前記比誘電率の熱可塑性樹脂を用いることで得られやすいことにある。
比誘電率は、市販の測定器を使用して測定することができる。測定温度および測定周波数については、必要に応じて変更できるが、本明細書において特に記載のない限り、測定温度を２５℃とし、測定周波数を５０Ｈｚとして測定した。

なお、使用する熱可塑性樹脂は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。

本発明においては、特性に影響を及ぼさない範囲で、発泡絶縁層を得る原料に、結晶化核剤、結晶化促進剤、気泡化核剤、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線防止剤、光安定剤、蛍光増白剤、顔料、染料、相溶化剤、滑剤、強化剤、難燃剤、架橋剤、架橋助剤、可塑剤、増粘剤、減粘剤、およびエラストマーなどの各種添加剤を配合してもよい。また、得られる発泡電線に、これらの添加剤を含有する樹脂からなる層を積層してもよいし、これらの添加剤を含有する塗料をコーティングしてもよい。

また、発泡絶縁層より外側に、発泡していない外側スキン層を有するか、発泡絶縁層より内側に、発泡していない内側スキン層を有するか、あるいは両者を有することが好ましい。ただし、この場合、比誘電率を低下させる効果を妨げないように、内側スキン層の厚さと外側スキン層の厚さの合計が、内側スキン層の厚さと外側スキン層の厚さと発泡絶縁層の厚さの合計に対して２０％以下が好ましく、１０％以下であることがより好ましい。前記内側スキン層の厚さと外側スキン層の厚さの合計の、内側スキン層の厚さと外側スキン層の厚さと発泡絶縁層の厚さの合計に対する割合の下限値には特に制限はないが、通常、１％以上である。内側スキン層または外側スキン層を有することにより、表面の平滑性が良くなるため絶縁性が良好になる。さらに、耐摩耗性および引張強度等の機械的強度を保つことができる。

発泡倍率は、１．２倍以上が好ましく、１．４倍以上がより好ましい。これにより、部分放電発生電圧の向上効果を得るために必要な比誘電率を実現しやすい。発泡倍率の上限に、制限はないが、通常、５．０倍以下とすることが好ましい。
発泡倍率は、発泡のために被覆した樹脂の密度（ρｆ）および発泡前の密度（ρｓ）を水中置換法により測定し、（ρｓ／ρｆ）により算出する。

本発明の発泡電線において、熱可塑性樹脂を発泡させる方法は、特に限定するものではないが、押出成形時に発泡剤を混入させたり、窒素ガスや炭酸ガスなどを充填する発泡押出によって被覆をしたり、電線に押出成形した後にガスを充填することで発泡させることでもよい。
電線に押出成形した後にガスを充填することにより発泡させる方法について、より具体的に説明する。本方法は、押出ダイを用いて樹脂を導体の周りに押出被覆した後、加圧不活性ガス雰囲気中に保持することにより不活性ガスを含有させる工程と、常圧下で加熱することにより発泡させる工程とからなる。
この場合、量産性を考慮すると、例えば以下のように製造することが好ましい。すなわち、電線に成形した後、セパレータと交互になるように重ねてボビンに巻くことによりロールを形成し、得られたロールを加圧不活性ガス雰囲気中に保持することにより不活性ガスを含有させ、さらに常圧下で被覆材の原料である熱可塑性樹脂の軟化温度以上に加熱することにより発泡させる。このとき使用するセパレータは特に限定するものではないが、ガスを透過する不織布を用いることができる。大きさはボビンの幅に合わせるもので、必要に応じて適宜調整できる。
また、電線に不活性ガスを含有させた後、送り出し機に設置し、巻き取り機との間に常圧下で熱可塑性樹脂の軟化温度以上に加熱する熱風炉に通すことで連続的に発泡させることもできる。
不活性ガスとしては、ヘリウム、窒素、二酸化炭素、またはアルゴンなどが挙げられる。発泡が飽和状態になるまでの不活性ガス浸透時間、および不活性ガス浸透量は、発泡させる熱可塑性樹脂の種類、不活性ガスの種類、浸透圧力、および発泡絶縁層の厚さによって異なる。不活性ガスとしては、熱可塑性樹脂へのガス浸透性である速度および溶解度を考慮すると、二酸化炭素がより好ましい。

次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、これは本発明を制限するものではない。

本発明者らは、ＰＥＮ樹脂で、平均気泡径が０．１〜５μｍの場合（実施例１〜８）、気泡径が７〜３１μｍの場合（比較例１〜６）、発泡させない場合（比較例７〜８）における絶縁破壊電圧、実効比誘電率、および部分放電発生電圧（ＰＤＩＶ：Partial Discharge Inception Voltage）を比較する実験を行った。

［実施例１］
直径１ｍｍの銅線の外側に、ＰＥＮ樹脂からなる押出被覆層を厚さ１００μｍで形成し、圧力容器に入れ、炭酸ガス雰囲気で、−２５℃、１．７ＭＰａ、１６８時間、加圧処理することにより、炭酸ガスを飽和するまで浸透させた。次に、圧力容器から取り出し、１００℃に設定した熱風循環式発泡炉に１分間、投入することにより発泡させ、図２（ａ）に断面図が示された実施例１の発泡電線を得た。得られた実施例１の発泡電線について、後述する方法により測定を行った。結果を表１−１に示す。

［実施例２］
炭酸ガス雰囲気で、０℃、３．６ＭＰａ、２４０時間、加圧処理したことと、１２０℃に設定した熱風循環式発泡炉に投入したこと以外は、実施例１と同様にして、図２（ａ）に断面図が示された実施例２の発泡電線を得た。得られた実施例２の発泡電線について、実施例１と同様の測定を行った。結果を表１−１に示す。

［実施例３］
炭酸ガス雰囲気で、−３０℃、１．３ＭＰａ、４５６時間、加圧処理したことと、１２０℃に設定した熱風循環式発泡炉に１分間、投入したこと以外は、実施例１と同様にして、図２（ａ）に断面図が示された実施例３の発泡電線を得た。得られた実施例３の発泡電線について、実施例１と同様の測定を行った。結果を表１−１に示す。

［実施例４］
炭酸ガス雰囲気で、０℃、３．６ＭＰａ、２４０時間、加圧処理したことと、１００℃に設定した熱風循環式発泡炉に１分間、投入したこと以外は、実施例１と同様にして、図２（ａ）に断面図が示された実施例４の発泡電線を得た。得られた実施例４の発泡電線について、実施例１と同様の測定を行った。結果を表１−１に示す。

［実施例５］
炭酸ガス雰囲気で、０℃、３．６ＭＰａ、９６時間、加圧処理したことと、１２０℃に設定した熱風循環式発泡炉に１分間、投入したこと以外は、実施例１と同様にして、図２（ａ）に断面図が示された実施例５の発泡電線を得た。得られた実施例５の発泡電線について、実施例１と同様の測定を行った。結果を表１−１に示す。

［実施例６］
炭酸ガス雰囲気で、０℃、３．６ＭＰａ、９６時間、加圧処理したことと、１４０℃に設定した熱風循環式発泡炉に１分間、投入したこと以外は、実施例１と同様にして、図２（ａ）に断面図が示された実施例６の発泡電線を得た。得られた実施例６の発泡電線について、実施例１と同様の測定を行った。結果を表１−１に示す。

［実施例７］
炭酸ガス雰囲気で、０℃、３．６ＭＰａ、９６時間、加圧処理したことと、１４０℃に設定した熱風循環式発泡炉に１分間、投入したこと以外は、実施例１と同様にして、図２（ａ）に断面図が示された実施例７の発泡電線を得た。得られた実施例７の発泡電線について、実施例１と同様の測定を行った。結果を表１−１に示す。

［実施例８］
炭酸ガス雰囲気で、１７℃、４．７ＭＰａ、１６時間、加圧処理したことと、９０℃に設定した熱風循環式発泡炉に１分間、投入したこと以外は、実施例１と同様にして、図２（ａ）に断面図が示された実施例８の発泡電線を得た。得られた実施例８の発泡電線について、実施例１と同様の測定を行った。結果を表１−１に示す。

［比較例１］
炭酸ガス雰囲気で、１７℃、５．０ＭＰａ、１６時間、加圧処理したことと、１００℃に設定した熱風循環式発泡炉に１分間、投入したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例１の発泡電線を得た。得られた比較例１の発泡電線について、実施例１と同様の測定を行った。結果を表１−２に示す。

［比較例２］
炭酸ガス雰囲気で、１７℃、４．７ＭＰａ、１６時間、加圧処理したことと、１２０℃に設定した熱風循環式発泡炉に１分間、投入したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例２の発泡電線を得た。得られた比較例２の発泡電線について、実施例１と同様の測定を行った。結果を表１−２に示す。

［比較例３］
炭酸ガス雰囲気で、１７℃、５．０ＭＰａ、２４時間、加圧処理したことと、１４０℃に設定した熱風循環式発泡炉に１分間、投入したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例３の発泡電線を得た。得られた比較例３の発泡電線について、実施例１と同様の測定を行った。結果を表１−２に示す。

［比較例４］
炭酸ガス雰囲気で、１７℃、４．８ＭＰａ、３時間、加圧処理したことと、１４０℃に設定した熱風循環式発泡炉に１分間、投入したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例４の発泡電線を得た。得られた比較例４の発泡電線について、実施例１と同様の測定を行った。結果を表１−２に示す。

［比較例５］
炭酸ガス雰囲気で、５０℃、４．９ＭＰａ、７時間、加圧処理したことと、１４０℃に設定した熱風循環式発泡炉に１分間、投入したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例５の発泡電線を得た。得られた比較例５の発泡電線について、実施例１と同様の測定を行った。結果を表１−２に示す。

［比較例６］
炭酸ガス雰囲気で、５０℃、４．９ＭＰａ、３時間、加圧処理したことと、１４０℃に設定した熱風循環式発泡炉に１分間、投入したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例６の発泡電線を得た。得られた比較例６の発泡電線について、実施例１と同様の測定を行った。結果を表１−２に示す。

［比較例７］
直径１ｍｍの銅線の外側に、ＰＥＮ樹脂からなる押出被覆層を厚さ１００μｍで形成し、比較例７の電線を得た。得られた比較例７の電線について、実施例１と同様の測定を行った。結果を表１−２に示す。

［比較例８］
直径１ｍｍの銅線の外側に、ＰＥＮ樹脂からなる押出被覆層を厚さ０．１４μｍで形成し、比較例８の電線を得た。得られた比較例８の電線について、実施例１と同様の測定を行った。結果を表１−２に示す。

［実施例９］
直径１ｍｍの銅線の外側に、ＰＰＳ樹脂からなる押出被覆層を厚さ３０μｍで形成し、圧力容器に入れ、炭酸ガス雰囲気で、−３２℃、１．２ＭＰａ、２４時間、加圧することにより、炭酸ガスを飽和するまで浸透させた。次に、圧力容器から取り出し、２００℃に設定した熱風循環式発泡炉に１分間、投入することにより発泡させ、図２（ｃ）に断面図が示された実施例９の発泡電線を得た。なお、用いたＰＰＳ樹脂には適度のエラストマー成分や添加剤が含まれている。得られた実施例９の発泡電線について、後述する方法により測定を行った。結果を表２に示す。

［実施例１０］
直径０．４ｍｍの銅線の外側に、ＰＰＳ樹脂からなる押出被覆層を厚さ４０μｍで形成し、圧力容器に入れ、炭酸ガス雰囲気で、−３２℃、１．２ＭＰａ、５５時間、加圧することにより、炭酸ガスを飽和するまで浸透させた。次に、圧力容器から取り出し、２００℃に設定した熱風循環式発泡炉に１分間、投入することにより発泡させた後、表１−１に示す厚さの外側スキン層を被覆し、図２（ｃ）に断面図が示された実施例１０の発泡電線を得た。なお、用いたＰＰＳ樹脂には適度のエラストマー成分や添加剤が含まれている。得られた実施例１０の発泡電線について、後述する方法により測定を行った。結果を表２に示す。

［実施例１１］
直径０．４ｍｍの銅線の外側に、ＰＰＳ樹脂からなる押出被覆層を厚さ４０μｍで形成し、圧力容器に入れ、炭酸ガス雰囲気で、１７℃、４．９ＭＰａ、５５時間、加圧することにより、炭酸ガスを飽和するまで浸透させた。次に、圧力容器から取り出し、１２０℃に設定した熱風循環式発泡炉に１分間、投入することにより発泡させ、図２（ｃ）に断面図が示された実施例１１の発泡電線を得た。なお、用いたＰＰＳ樹脂には適度のエラストマー成分や添加剤が含まれている。得られた実施例１１の発泡電線について、後述する方法により測定を行った。結果を表２に示す。

［比較例９］
直径１ｍｍの銅線の外側に、ＰＰＳ樹脂からなる押出被覆層を厚さ４０μｍで形成し、圧力容器に入れ、炭酸ガス雰囲気で、３５℃、５．４ＭＰａ、２４時間、加圧することにより、炭酸ガスを飽和するまで浸透させた。次に、圧力容器から取り出し、２２０℃に設定した熱風循環式発泡炉に１分間、投入することにより発泡させ、比較例９の発泡電線を得た。なお、用いたＰＰＳ樹脂には適度のエラストマー成分や添加剤が含まれている。得られた比較例９の発泡電線について、後述する方法により測定を行った。結果を表２に示す。

［比較例１０］
直径１ｍｍの銅線の外側に、ＰＰＳ樹脂からなる押出被覆層を厚さ３０μｍで形成し、比較例１０の電線を得た。なお、用いたＰＰＳ樹脂には適度のエラストマー成分や添加剤が含まれている。得られた比較例１０の電線について、実施例１と同様の測定を行った。結果を表２に示す。

［比較例１１］
直径０．４ｍｍの銅線の外側に、ＰＰＳ樹脂からなる押出被覆層を厚さ４０μｍで形成し、比較例１１の電線を得た。なお、用いたＰＰＳ樹脂には適度のエラストマー成分や添加剤が含まれている。得られた比較例１１の電線について、実施例１と同様の測定を行った。結果を表２に示す。

［実施例１２］
直径０．５ｍｍの銅線の外側に、ＰＥＴ樹脂からなる押出被覆層を厚さ３２μｍで形成し、圧力容器に入れ、炭酸ガス雰囲気で、−３０℃、１．７ＭＰａ、４２時間、加圧することにより、炭酸ガスを飽和するまで浸透させた。次に、圧力容器から取り出し、２００℃に設定した熱風循環式発泡炉に１分間、投入することにより発泡させ、図２（ａ）に断面図が示された実施例１２の発泡電線を得た。なお、用いたＰＥＴ樹脂には適度のエラストマー成分が含まれている。得られた実施例１２の発泡電線について、後述する方法により測定を行った。結果を表３に示す。

［比較例１２］
直径０．５ｍｍの銅線の外側に、ＰＥＴ樹脂からなる押出被覆層を厚さ３２μｍで形成し、圧力容器に入れ、炭酸ガス雰囲気で、１７℃、５．０ＭＰａ、４２時間、加圧することにより、炭酸ガスを飽和するまで浸透させた。次に、圧力容器から取り出し、２００℃に設定した熱風循環式発泡炉に１分間、投入することにより発泡させ、比較例１２の発泡電線を得た。なお、用いたＰＥＴ樹脂には適度のエラストマー成分が含まれている。得られた比較例１２の発泡電線について、後述する方法により測定を行った。結果を表３に示す。

［比較例１３］
直径０．５ｍｍの銅線の外側に、ＰＥＴ樹脂からなる押出被覆層を厚さ３２μｍで形成し、比較例１３の電線を得た。なお、用いたＰＥＴ樹脂には適度のエラストマーが含まれている。得られた比較例１３の電線について、実施例１と同様の測定を行った。結果を表３に示す。

評価方法は以下の通りである。

［発泡絶縁層の厚さおよび平均気泡径］
発泡絶縁層の厚さおよび平均気泡径は、発泡電線の断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測することにより求めた。平均気泡径についてより具体的に説明すると、ＳＥＭで観察した断面から任意に選んだ２０個の気泡の直径を測定し、それらの平均値を求めた。

［発泡倍率］
発泡倍率は、発泡電線の密度（ρｆ）および発泡前の密度（ρｓ）を水中置換法により測定し、（ρｆ／ρｓ）により算出した。

［実効比誘電率］
実効比誘電率は、発泡電線の静電容量を測定し、静電容量と発泡絶縁層の厚さから得られた比誘電率を算出した。静電容量の測定には、ＬＣＲハイテスタ（日置電機株式会社製、型式３５３２−５０）を用いた。

［絶縁破壊電圧］
以下に示すアルミ箔法およびツイストペア法があるが、アルミ箔法を選択した。
（アルミ箔法）
適切な長さの電線を切り出し、中央付近に１０ｍｍ幅のアルミ箔を巻き付け、アルミ箔と導体間に正弦波５０Ｈｚの交流電圧を印加して、連続的に昇圧させながら絶縁破壊する電圧（実効値）を測定した。測定温度は常温とする。
（ツイストペア法）
２本の電線を撚り合わせ、各々の導体間に正弦波５０Ｈｚの交流電圧を印加して、連続的に昇圧させながら絶縁破壊する電圧（実効値）を測定する。測定温度は常温とする。

［部分放電発生電圧］
２本の電線をツイスト状に撚り合わせた試験片を作製し、各々の導体間に正弦波５０Ｈｚの交流電圧を印加して、連続的に昇圧させながら放電電荷量が１０ｐＣのときの電圧（実効値）を測定した。測定温度は常温とする。部分放電発生電圧の測定には部分放電試験機（菊水電子工業製、ＫＰＤ２０５０）を用いた。

［融点、ガラス転移点］
融点は、示差走査熱量計（ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＳｃａｎｎｉｎｇＣａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ：ＤＳＣ）により測定した。ガラス転移点は、ＤＳＣにより測定した。

実施例１〜１２および比較例１〜１３で得られた発泡電線の評価結果を、表１−１、表１−２、表３に示す。図３に、実施例１〜８および比較例１〜６において、発泡電線の気泡径に対する絶縁破壊電圧をグラフで示した。実施例１〜８の結果は、○で示し、比較例１〜６の結果は、△で示した。

表１−１、表１−２からわかるように、実施例１〜８において絶縁破壊電圧が良好に維持でき、かつ、発泡による実効比誘電率の低下ならびにＰＤＩＶの向上が認められる。一方、比較例１〜６は、実効比誘電率の低下ならびにＰＤＩＶの向上が認められるものの、絶縁破壊電圧が低下した。比較例１〜６では、発泡させない比較例７、８で測定された絶縁破壊電圧に対して８０％を下回った場合を、低下とみなした。

表２から分かるように、実施例９〜１１において、絶縁破壊電圧が良好に維持でき、かつ、発泡による実効比誘電率の低下ならびにＰＤＩＶの向上が認められる。一方、比較例９は、実効比誘電率の低下ならびにＰＤＩＶの向上が認められるものの、絶縁破壊電圧が低下した。比較例９では、発泡させない比較例１０、１１で測定された絶縁破壊電圧に対して８０％を下回った場合を、低下とみなした。

表３からわかるように、実施例１２において絶縁破壊電圧が良好に維持でき、かつ、発泡による実効比誘電率の低下ならびにＰＤＩＶの向上が認められる。これに対し、比較例１２は、絶縁破壊電圧が低下した。比較例１２では、発泡させない比較例１３で測定された絶縁破壊電圧に対して８０％を下回った場合を、低下とみなした。

本発明の発泡電線は、図１（ａ）〜１（ｂ）および図２（ａ）〜２（ｃ）に断面図が示されたような断面である。
実施例１〜８、１２は、内側スキン層３がないように、図２（ａ）に断面図が示されたような断面である。また、実施例９〜１１は、内側スキン層３および外側スキン層４を設けたので、図２（ｃ）に断面図が示されたような断面である。
これらに対して、本発明の発泡電線は、図１（ａ）に断面図が示されたように、内側スキン層３および外側スキン層４がない場合や、図１（ｂ）に断面図が示されたように、矩形の導体１にも適用可能である。

本発明は、自動車をはじめ、各種電気・電子機器等、耐電圧性や耐熱性を必要とする分野に利用可能である。

本発明は、上記の実施態様に限定されることはなく、本発明の技術的事項の範囲内において、種々の変更が可能である。本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。

本願は、２０１０年３月２５日に日本国で特許出願された特願２０１０−０７００６８に基づく優先権を主張するものであり、これはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。

１導体
２発泡絶縁層
３内側スキン層
４外側スキン層

Claims

導体と発泡絶縁層とを有する発泡電線において、前記発泡絶縁層は、結晶性熱可塑性樹脂の融点または非晶性熱可塑性樹脂のガラス転移点が１５０℃以上である熱可塑性樹脂からなり、かつ、平均気泡径が５μｍ以下である発泡電線。
前記発泡絶縁層の実効比誘電率が、２．５以下である請求項１に記載の発泡電線。
前記熱可塑性樹脂の比誘電率が、４．０以下である請求項１又は２に記載の発泡電線。
前記発泡絶縁層が、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルエーテルケトン、および熱可塑性ポリイミドのいずれかからなる請求項１〜３のいずれかに記載の発泡電線。
前記発泡絶縁層より外側に、発泡していない外側スキン層を有し、該外側スキン層の厚さは、外側スキン層の厚さと前記発泡絶縁層の厚さの合計に対して２０％以下である請求項１〜４のいずれかに記載の発泡電線。
前記発泡絶縁層より内側に、発泡していない内側スキン層を有し、該内側スキン層の厚さは、内側スキン層の厚さと前記発泡絶縁層の厚さの合計に対して２０％以下である請求項１〜４のいずれかに記載の発泡電線。
前記発泡絶縁層より外側に、発泡していない外側スキン層を有し、かつ、前記発泡絶縁層より内側に、発泡していない内側スキン層を有し、該内側スキン層の厚さと該外側スキン層の厚さの合計は、内側スキン層の厚さと外側スキン層の厚さと前記発泡絶縁層の厚さの合計に対して２０％以下である請求項１〜４のいずれかに記載の発泡電線。
導体に被覆した絶縁層を平均気泡径が５μｍ以下で発泡させることにより、発泡絶縁層を得る工程を有する発泡電線の製造方法。