KR20200090157A

KR20200090157A - 절연 도체 및 절연 도체의 제조 방법

Info

Publication number: KR20200090157A
Application number: KR1020207013821A
Authority: KR
Inventors: 신타로 이이다; 히데아키 사쿠라이
Original assignee: 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤
Priority date: 2017-11-21
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2020-07-28
Also published as: JP6508405B1; EP3716292A1; CN111357062A; JP2019096606A; KR102590075B1; CN111357062B; WO2019102989A1; US20200399778A1; US11555254B2; EP3716292A4; JP2023009278A; TWI781251B; TW201930058A; JP7420202B2; JP2019096605A

Abstract

본 발명의 절연 도체는, 도체와, 상기 도체의 표면에 구비된 절연 피막을 갖는 절연 도체로서, 상기 절연 피막이, 상기 도체의 표면측에 배치된 저농도 불소층과, 상기 저농도 불소층의 외측 표면의 적어도 일부에 배치된 고농도 불소층을 갖고, 상기 저농도 불소층은, 열경화성 수지의 경화물 및 불소 수지를 포함하고, 상대적으로 불소 원자 함유량이 상기 고농도 불소층보다 낮고, 상기 고농도 불소층은, 열경화성 수지의 경화물 및 불소 수지를 포함하고, 상대적으로 불소 원자 함유량이 상기 저농도 불소층보다 높다.

Description

절연 도체 및 절연 도체의 제조 방법

본 발명은 절연 도체 및 절연 도체의 제조 방법에 관한 것이다.

본원은 2017년 11월 21일에 일본에 출원된 특허출원 2017-223535호, 및 2018년 11월 16일에 일본에 출원된 특허출원 2018-215923호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

구리선 등의 도체를 절연 피막으로 피복한 절연 도체는, 모터나 변압기 등의 각종 전기 기기용 전기 코일에 사용되고 있다. 절연 도체의 절연 피막의 재료로는 열경화성 수지, 특히 폴리아미드이미드나 폴리이미드 등의 폴리이미드계 수지가 널리 이용되고 있다.

절연 도체를 코어에 권회시켜 전기 코일을 제작할 때에, 절연 도체의 절연 피막끼리가 스쳐서 절연 피막에 균열이 생기거나 절연 피막이 박리되거나 하는 경우가 있다. 이 때문에, 절연 피막 표면의 윤활성을 향상시키는 것이 검토되고 있다.

예를 들어, 특허문헌 1 에는, 도체의 표면 상에 형성한 절연층 상에 윤활층을 형성한 절연 도체가 기재되어 있다. 이 특허문헌 1 에는, 윤활층 형성용 절연 도료로서 폴리아미드이미드 수지와 활제 성분을 포함하는 절연 도료가 기재되어 있다.

또, 특허문헌 2 에는, 열경화성 수지 및 불소 수지로 이루어지고, 열경화성 수지와 불소 수지의 질량비가 90 : 10 ∼ 10 : 90 인 절연층을 갖는 절연 도체가 기재되어 있다. 이 특허문헌 2 에서는, 절연층으로서 열경화성 수지 용액과 불소 수지 오르가노졸을 혼합하여, 얻어진 혼합액을 도체 상에 도포하고, 베이킹함으로써 형성된 층을 사용하고 있다. 이 특허문헌 2 에는, 열경화성 수지 용액과 불소 수지 오르가노졸을 혼합하여 얻어진 혼합액으로부터 절연층을 형성하면, 절연층 중에 열경화성 수지와 불소 수지가 균일하게 분산된다고 기재되어 있다.

특허문헌 3 에는, 도체에 실시된 절연 피막이 적어도 2 종류 이상의 수지 성분으로 구성되고, 상기 2 종 이상의 수지 계면이 명확한 계면을 갖지 않고, 연속적 또는 계단상으로 수지 성분 농도가 변화하고 있는 계면을 갖고 있는 절연 전선이 기재되어 있다. 이 특허문헌 3 에는, 수지 성분으로서 불소 수지가 기재되어 있다. 또, 이 특허문헌 3 에서는, 절연 전선의 제조 방법으로서 도체 혹은 절연층이 실시된 전선 표면에, 적어도 2 종류 이상의 열가소성 수지를 용융 혼합한 용융액을 사용하여 압출 피복층을 형성한 후, 혹은 형성함과 동시에, 상기 열가소성 수지 중 가장 높은 융점 혹은 연화점을 갖는 수지의 융점 혹은 연화점에 대하여 0 ∼ 100 ℃ 낮은 온도에서 일정 시간 유지하는 공정을 포함하는 방법이 기재되어 있다.

일본 공개특허공보 2010-238662호 국제 공개 제2011/024809호 일본 공개특허공보 2005-259419호

절연 도체의 절연층 상에 윤활층을 형성하는 것은, 절연 피막 표면의 윤활성을 향상시키는 방법으로는 유효하다. 그러나, 특허문헌 1 에 기재되어 있는 바와 같이, 절연층 상에 윤활층 형성용 절연 도료를 도포하여 윤활층을 형성하는 것은 번잡하고, 절연 도체의 생산에 시간이 든다. 또, 절연 도체에서는, 코일상으로 권회시켰을 때에 피막에 손상이 잘 발생하지 않는 것, 즉 가요성이 높은 것이 요구된다. 그러나, 특허문헌 1 에 기재되어 있는 절연 도체에서는, 윤활 성분을 포함하는 윤활층과 윤활 성분을 포함하지 않는 절연층은 밀착성이 낮기 때문에, 코일상으로 권회시켰을 때에, 윤활층과 절연층이 박리되어 버릴 우려가 있다.

또, 절연 피막 표면의 윤활성을 향상시키기 위해서, 특허문헌 2, 3 에 기재되어 있는 바와 같이 절연층에 불소 수지를 첨가하는 것은 유효하다. 그러나, 불소 수지와 불소 수지 이외의 수지는 친화성이 낮기 때문에, 불소 수지와 불소 수지 이외의 수지의 사이에 큰 균열이 생기기 쉽다는 문제가 있었다.

본 발명은 전술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 절연 피막 표면의 윤활성이 높고, 또한 절연 피막의 가요성이 높아, 절연 피막에 큰 균열이 잘 생기지 않는 절연 도체를 제공하는 것에 있다. 또, 본 발명은 절연 피막 표면의 윤활성이 높고, 또한 절연 피막의 가요성이 높아, 절연 피막에 큰 균열이 잘 생기지 않는 절연 도체를 공업적으로 유리하게 제조할 수 있는 절연 도체의 제조 방법을 제공하는 것도 그 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 절연 도체는, 도체와, 상기 도체의 표면에 구비된 절연 피막을 갖는 절연 도체로서, 상기 절연 피막이, 상기 도체의 표면측에 배치된 저농도 불소층과, 상기 저농도 불소층의 외측 표면의 적어도 일부에 배치된 고농도 불소층을 갖고, 상기 저농도 불소층은, 열경화성 수지의 경화물 및 불소 수지를 포함하고, 상대적으로 불소 원자 함유량이 상기 고농도 불소층보다 낮고, 상기 고농도 불소층은, 열경화성 수지의 경화물 및 불소 수지를 포함하고, 상대적으로 불소 원자 함유량이 상기 저농도 불소층보다 높은 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같은 구성으로 된 본 발명의 절연 도체에 의하면, 저농도 불소층의 외측 표면의 적어도 일부에 저농도 불소층보다 상대적으로 불소 원자 함유량이 높은 고농도 불소층이 배치되어 있으므로, 절연 피막 표면의 마찰 계수가 낮아져, 윤활성이 높아진다. 또, 저농도 불소층은 불소 수지의 함유량이 상대적으로 적기 때문에, 저농도 불소층은 균열이 잘 생기지 않게 된다. 또한, 저농도 불소층과 고농도 불소층은 각각 열경화성 수지의 경화물 및 불소 수지를 포함하고, 조성이 공통되어 있으므로, 저농도 불소층과 고농도 불소층의 밀착성이 높아진다. 또한, 저농도 불소층과 고농도 불소층은 열경화성 수지를 포함하므로, 열에 의한 변형이 잘 일어나지 않아, 고온에서도 고농도 불소층과 저농도 불소층의 높은 밀착성을 유지할 수 있다. 따라서, 코일상으로 권회시켰을 때에도 저농도 불소층과 고농도 불소층이 잘 박리되지 않게 되어, 가요성이 향상된다.

여기서, 본 발명의 절연 도체에 있어서는, 상기 저농도 불소층에 포함되는 상기 불소 수지는 열가소성 수지이고, 상기 고농도 불소층에 포함되는 상기 불소 수지는 열가소성 수지인 것이 바람직하다.

이 경우, 저농도 불소층과 고농도 불소층에 포함되는 불소 수지는, 표면 자유 에너지가 낮고, 열경화성 수지와의 상용성이 낮기 때문에, 가열함으로써 절연 피막의 표면측으로 이동하므로, 절연 피막 표면의 마찰 계수가 보다 낮아져, 윤활성이 보다 높아진다.

또, 본 발명의 절연 도체에 있어서는, 상기 저농도 불소층은, 열경화성 수지의 경화물을 포함하는 해상 (海相) 과, 상기 해상에 분산된 불소 수지를 포함하는 도상 (島相) 으로 구성된 해도 구조를 갖는 것이 바람직하다.

이 경우, 저농도 불소층은, 열경화성 수지의 경화물을 포함하는 해상과 불소 수지를 포함하는 도상으로 나누어진 비연속적인 해도 구조가 되므로, 저농도 불소층 중의 열경화성 수지의 경화물과 불소 수지의 사이의 균열이 잘 성장하지 않게 되어, 큰 균열이 보다 잘 생기지 않게 된다.

또, 본 발명의 절연 도체에 있어서는, 상기 고농도 불소층의 불소 원자 함유량과, 상기 저농도 불소층의 두께 방향에 있어서의 중앙 영역의 불소 원자 함유량의 차가 7 원자％ 이상인 것이 바람직하다.

이 경우, 고농도 불소층의 불소 원자 함유량이, 상기 저농도 불소층의 두께 방향에 있어서의 중앙 영역의 불소 원자 함유량보다 7 원자％ 이상 높기 때문에, 절연 피막 표면의 마찰 계수가 확실하게 낮아져, 윤활성이 확실하게 높아진다.

또, 본 발명의 절연 도체에 있어서는, 상기 고농도 불소층의 불소 원자 함유량이 35 원자％ 이상인 것이 바람직하다.

이 경우, 고농도 불소층의 불소 원자 함유량이 35 원자％ 이상이므로, 절연 피막 표면의 마찰 계수가 보다 낮아져, 윤활성이 보다 확실하게 높아진다.

또, 본 발명의 절연 도체에 있어서는, 상기 저농도 불소층과 상기 고농도 불소층이 연속상인 것이 바람직하다.

이 경우, 저농도 불소층과 고농도 불소층이 연속상이므로, 코일상으로 권회시켰을 때에도 저농도 불소층과 고농도 불소층이 보다 잘 박리되지 않게 되어, 가요성이 보다 확실하게 향상된다.

또, 본 발명의 절연 도체에 있어서는, 상기 고농도 불소층의 두께가 0.5 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

이 경우, 고농도 불소층의 두께가 0.5 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하의 범위 내에 있으므로, 고농도 불소층의 강도가 높아져, 윤활성을 안정적으로 높일 수 있다.

본 발명의 절연 도체의 제조 방법은, 상기 서술한 절연 도체를 제조하는 절연 도체의 제조 방법으로서, 도체의 표면에, 열경화성 수지 입자와 불소 수지 입자를 포함하는 전착액을 전착시켜, 전착층이 형성된 도체를 얻는 전착 공정과, 상기 전착층이 형성된 도체를, 가열하고 건조시켜, 건조 전착층이 형성된 도체를 얻는 건조 공정과, 상기 건조 전착층이 형성된 도체를, 상기 불소 수지 입자의 융점에 대하여 －40 ℃ 이상 ＋30 ℃ 이하의 온도에서 가열하는 가열 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같은 구성으로 된 본 발명의 절연 도체의 제조 방법에 의하면, 가열 공정에 있어서, 건조 전착층이 형성된 도체를, 불소 수지 입자의 융점에 대하여 －40 ℃ 이상 ＋30 ℃ 이하의 온도에서 가열함으로써, 불소 수지를 건조 전착층의 표면측으로 이동시켜 고농도 불소층을 형성하므로, 절연층 상에 윤활층 형성용 절연 도료를 도포하여 윤활층을 형성하는 공정을 실시할 필요가 없다. 따라서, 본 발명의 절연 도체의 제조 방법에 의하면, 표면의 윤활성이 높고, 또한 가요성이 높은 절연 도체를 공업적으로 유리하게 제조할 수 있다.

여기서, 본 발명의 절연 도체의 제조 방법에 있어서는, 상기 가열 공정에 있어서의 가열 시간이 5 분 이상인 것이 바람직하다.

이 경우, 가열 공정에 있어서의 가열 시간이 5 분 이상으로 되어 있으므로, 열가소성 불소 수지 입자를 확실하게 건조 전착층의 표면측으로 이동시킬 수 있고, 이로써 표면의 윤활성이 보다 높은 절연 피막을 구비한 절연 도체를 제조하는 것이 가능해진다.

본 발명에 의하면, 절연 피막 표면의 윤활성이 높고, 또한 절연 피막의 가요성이 높아, 절연 피막에 큰 균열이 잘 생기지 않는 절연 도체를 제공하는 것이 가능해진다. 또, 본 발명에 의하면, 절연 피막 표면의 윤활성이 높고, 또한 절연 피막의 가요성이 높아, 절연 피막에 큰 균열이 잘 생기지 않는 절연 도체를 공업적으로 유리하게 제조하는 것이 가능해진다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태인 절연 도체의 횡단면도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태인 절연 도체의 제조 방법의 플로도이다.
도 3A 는 본 발명예 1 에서 얻어진 절연 구리선의 절연 피막 단면의 SEM 사진이다.
도 3B 는 도 3A 의 불소 원자의 원소 매핑 화상이다.
도 4 는 본 발명예 1 에서 얻어진 절연 구리선의 절연 피막의 두께 방향에 있어서의 원소 분포를 나타내는 그래프이다.
도 5 는 본 발명예 1 에서 얻어진 절연 구리선의 절연 피막을 구성하는 저농도 불소층 단면의 SEM 사진이다.

다음으로, 본 발명의 실시형태인 절연 도체 및 절연 도체의 제조 방법에 대하여, 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

＜절연 도체＞

도 1 은 본 발명의 일 실시형태인 절연 도체의 횡단면도이다.

본 실시형태의 절연 도체 (10) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 도체 (11) 와, 도체 (11) 의 표면에 구비된 절연 피막 (12) 을 갖는다.

[도체]

도체 (11) 의 재질은, 양호한 도전성을 갖는 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 등의 금속인 것이 바람직하다. 도 1 에 기재되어 있는 도체 (11) 는, 횡단면이 원형의 금속선으로 되어 있지만, 도체 (11) 의 횡단면 형상은 특별히 제한은 없고, 예를 들어 타원형, 사각형이어도 된다. 또, 도체 (11) 는, 금속판이어도 된다.

[절연 피막]

절연 피막 (12) 은, 도체 (11) 의 표면측에 배치된 저농도 불소층 (13) 과, 저농도 불소층 (13) 의 외측 표면 (도체 (11) 측과는 반대측 표면) 의 적어도 일부에 배치된 고농도 불소층 (14) 을 갖는다. 저농도 불소층 (13) 은, 열경화성 수지의 경화물 및 불소 수지를 포함하고, 상대적으로 불소 원자 함유량이 고농도 불소층 (14) 보다 낮다. 고농도 불소층 (14) 은, 열경화성 수지의 경화물 및 불소 수지를 포함하고, 상대적으로 불소 원자 함유량이 저농도 불소층 (13) 보다 높다.

(저농도 불소층)

저농도 불소층 (13) 은, 도체 (11) 의 표면을 피복하여, 도체 (11) 를 절연하는 작용을 갖는다.

저농도 불소층 (13) 은, 열경화성 수지의 경화물 및 불소 수지를 포함한다. 저농도 불소층 (13) 중의 불소 수지는, 저농도 불소층 (13) 의 비유전율을 저감시켜, 부분 방전을 잘 발생하지 않게 하고, 또한 부분 방전 개시 전압을 높이는 효과가 있다.

불소 수지는, 융점이 열경화성 수지의 경화물의 분해 온도보다 낮은 열가소성 수지인 것이 바람직하다. 불소 수지의 융점은, 250 ℃ 이상 350 ℃ 이하의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 불소 수지는, 단독 중합체여도 되고, 공중합체여도 된다. 불소 수지의 예로는, 퍼플루오로알콕시 불소 수지 (PFA), 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 및 4 불화에틸렌·6 불화프로필렌 공중합체 (FEP) 를 들 수 있다. 이들 불소 수지는, 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.

열경화성 수지는, 이미드 결합 및 아미드 결합의 어느 일방 혹은 양방을 갖는 수지인 것이 바람직하다. 열경화성 수지의 예로는, 폴리아미드이미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아믹산 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에테르이미드 수지 및 폴리에스테르이미드 수지를 들 수 있다. 이들 열경화성 수지는, 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 열경화성 수지는, 이미드 결합을 갖는 폴리이미드계 수지 (폴리아미드이미드 수지, 폴리이미드 수지) 인 것이 특히 바람직하다.

저농도 불소층 (13) 의 두께는 5 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 저농도 불소층 (13) 의 두께가 이 범위에 있으면, 절연 피막 (12) 의 가요성을 저해하지 않고, 도체 (11) 를 절연할 수 있다.

저농도 불소층 (13) 은, 두께 방향에 있어서의 중앙 영역의 불소 원자 함유량이 10 원자％ 이상 50 원자％ 이하의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 20 원자％ 이상 40 원자％ 이하의 범위 내에 있는 것이 보다 바람직하다. 불소 원자 함유량이 이 범위에 있으면, 절연 피막 (12) 의 가요성을 저해하지 않고, 저농도 불소층 (13) 의 비유전율을 저감시킬 수 있다. 저농도 불소층 (13) 의 두께 방향에 있어서의 중앙 영역은, 저농도 불소층 (13) 의 두께 방향에 있어서의 중심에 대하여, 도체 (11) 측으로 저농도 불소층 (13) 의 두께의 1/4 의 길이의 위치로부터 고농도 불소층 (14) 측으로 저농도 불소층 (13) 의 두께의 1/4 의 길이의 위치까지의 범위이다. 예를 들어, 저농도 불소층 (13) 의 두께가 40 ㎛ 인 경우, 중앙 영역은, 저농도 불소층 (13) 의 두께 방향에 있어서의 중심에 대하여, 도체 (11) 측으로 10 ㎛ 의 위치로부터 고농도 불소층 (14) 측으로 10 ㎛ 의 위치까지의 범위이다.

여기서, 본 실시형태에 있어서, 저농도 불소층 (13) 의 불소 원자 함유량은, 저농도 불소층 (13) 에 포함되는 원소의 전체 원자 개수에 대한 불소의 원자 개수의 비율이다. 예를 들어, 도체 (11) 가 구리로 구성되고, 저농도 불소층 (13) 이 폴리아미드이미드와 불소 수지로 구성되어 있는 경우에는, 불소 원자 함유량은, 저농도 불소층 (13) 에 포함되는 불소 (F), 탄소 (C), 질소 (N), 산소 (O), 구리 (Cu) 의 합계 원자 개수에 대한 불소 (F) 의 원자 개수의 비율이다. 저농도 불소층 (13) 의 두께 방향에 있어서의 중앙 영역의 불소 원자 함유량은, 예를 들어 저농도 불소층 (13) 의 두께 방향을 따라 각 원소의 함유량을 선 분석하여, 중앙 영역에 포함되는 각 원소의 함유량을 산출함으로써 구할 수 있다.

저농도 불소층 (13) 은, 열경화성 수지의 경화물을 포함하는 해상 (매트릭스상) 과, 해상에 분산된 불소 수지를 포함하는 도상 (도메인상) 으로 구성된 해도 구조를 갖고 있는 것이 바람직하다. 저농도 불소층 (13) 이 해도 구조를 갖는 것은, 주사형 전자 현미경 (SEM) 과, 에너지 분산형 X 선 분광 (EDS) 분석 장치를 사용하여 확인할 수 있다. 예를 들어, 저농도 불소층 (13) 의 단면을, SEM-EDS 분석 장치를 사용하여 관찰하여, 불소가 검출되지 않는 연속된 부분 (해상) 과, 불소가 입상으로 검출된 부분 (도상) 이 확인된 경우에는, 저농도 불소층 (13) 은 해도 구조를 갖는다고 할 수 있다.

도상의 형상은 특별히 제한은 없고, 구 형상, 타원 구형상, 원추 형상, 다각 형상, 판 형상, 원기둥 형상, 다각기둥 형상 및 이들의 형상을 조합한 형상으로 할 수 있다. 도상의 형상은, 굵은 부분의 사이에 가는 잘록한 부분을 갖는 굴곡 형상이나 표주박 형상이어도 된다. 굴곡 형상이나 표주박 형상의 도상은, 해상과의 접촉 면적이 넓어, 해상과의 밀착성이 향상되므로, 저농도 불소층 (13) 전체의 형상 안정성이 높아진다.

(고농도 불소층)

고농도 불소층 (14) 은, 절연 피막 (12) 표면의 윤활성을 향상시키는 작용을 갖는다.

고농도 불소층 (14) 은, 열경화성 수지의 경화물 및 불소 수지를 포함한다. 고농도 불소층 (14) 은, 불소 원자 함유량이 저농도 불소층 (13) 보다 상대적으로 높기 때문에, 마찰 계수가 낮아, 윤활성이 높다. 고농도 불소층 (14) 에 포함되어 있는 열경화성 수지의 경화물 및 불소 수지는, 저농도 불소층 (13) 에 포함되어 있는 열경화성 수지의 경화물 및 불소 수지와 동일한 것이 바람직하다. 또, 저농도 불소층 (13) 과 고농도 불소층 (14) 이 동일한 열경화성 수지의 경화물 및 불소 수지를 포함함으로써, 저농도 불소층 (13) 과 고농도 불소층 (14) 의 밀착성이 높아져, 가요성이 향상된다.

고농도 불소층 (14) 의 불소 원자 함유량을 A 원자％ 로 하고, 저농도 불소층 (13) 의 두께 방향에 있어서의 중앙 영역의 불소 원자 함유량을 B 원자％ 로 했을 때의 차 (A-B) 는 7 원자％ 이상인 것이 바람직하다. 이 차 (A-B) 가 7 원자％ 미만이면, 고농도 불소층 (14) 의 윤활성이 충분히 향상되지 않을 우려가 있다. 단, 차 (A-B) 가 지나치게 커지면, 코일상으로 권회시켰을 때에, 저농도 불소층 (13) 과 고농도 불소층 (14) 이 박리되거나 파손이 발생하거나 하기 쉬워질 우려가 있다. 이 때문에, 저농도 불소층 (13) 의 두께 방향에 있어서의 중앙 영역과 고농도 불소층 (14) 의 불소 원자 함유량의 차는, 20 원자％ 이하인 것이 바람직하다.

고농도 불소층 (14) 의 불소 원자 함유량은, 예를 들어 고농도 불소층 (14) 의 두께 방향을 따라 각 원소의 함유량을 선 분석하여, 고농도 불소층 (14) 에 포함되는 각 원소의 함유량을 산출함으로써 구할 수 있다.

또, 고농도 불소층 (14) 의 불소 원자 함유량은 35 원자％ 이상인 것이 바람직하다. 고농도 불소층 (14) 의 불소 원자 함유량이 35 원자％ 미만이면, 고농도 불소층 (14) 의 윤활성이 충분히 향상되지 않을 우려가 있다. 한편, 고농도 불소층 (14) 의 불소 원자 함유량이 지나치게 많아지면, 고농도 불소층 (14) 이 딱딱해져, 코일상으로 권회시켰을 때에 저농도 불소층 (13) 과 박리되기 쉬워질 우려가 있다. 이 때문에, 고농도 불소층 (14) 의 불소 원자 함유량은, 60 원자％ 이하인 것이 바람직하다.

저농도 불소층 (13) 과 고농도 불소층 (14) 은 불연속상이어도 되지만, 연속상인 것, 즉 고농도 불소층 (14) 의 불소 원자 함유량은, 저농도 불소층 (13) 의 불소 원자 함유량에 대하여 연속적으로 증가하고 있는 것이 바람직하다.

저농도 불소층 (13) 과 고농도 불소층 (14) 의 경계는, 저농도 불소층 (13) 과 고농도 불소층 (14) 이 연속상이 아닌 경우에는, 불소 농도가 불연속으로 변화한 위치이다. 또, 저농도 불소층 (13) 과 고농도 불소층 (14) 이 연속상인 경우의 경계는, 고농도 불소층의 불소 원자 함유량이, 상기 저농도 불소층의 두께 방향에 있어서의 중앙 영역의 불소 원자 함유량보다 7 원자％ 높아진 위치이다.

고농도 불소층 (14) 의 두께는 0.5 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 고농도 불소층 (14) 의 두께가 0.5 ㎛ 미만이면, 윤활성이 저하되어 마찰 계수가 증가할 우려가 있다. 한편, 고농도 불소층 (14) 의 두께가 5 ㎛ 를 초과하면, 고농도 불소층 (14) 이 딱딱해져, 코일상으로 권회시켰을 때에 저농도 불소층 (13) 과 박리되기 쉬워질 우려가 있다.

＜절연 도체의 제조 방법＞

도 2 는 본 발명의 일 실시형태인 절연 도체의 제조 방법의 플로도이다.

본 실시형태의 절연 도체의 제조 방법은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 전착 공정 S01 과, 건조 공정 S02 와, 가열 공정 S03 을 포함한다.

[전착 공정]

전착 공정 S01 에서는, 도체의 표면에, 열경화성 수지 입자와 불소 수지 입자를 포함하는 전착액을 전착시켜, 전착층이 형성된 도체를 얻는다. 여기서, 전착액에 대하여, 열경화성 수지 입자가 이미드 결합을 갖는 폴리이미드계 수지 입자인 경우를 예로 들어 설명한다.

(전착액)

전착액은, 분산매와 고형분으로 이루어진다. 고형분은, 폴리이미드계 수지 입자와 불소 수지 입자를 포함한다.

고형분 중의 불소 수지 입자의 함유 비율은, 바람직하게는 20 질량％ 이상 70 질량％ 이하의 범위 내, 보다 바람직하게는 30 질량％ 이상 70 질량％ 이하의 범위 내이다. 또, 폴리이미드계 수지 입자의 메디안 직경은, 바람직하게는 50 ㎚ 이상 400 ㎚ 이하의 범위 내, 보다 바람직하게는 50 ㎚ 이상 200 ㎚ 이하의 범위 내이다. 또, 불소 수지 입자의 메디안 직경은, 50 ㎚ 이상 500 ㎚ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, 폴리이미드계 수지 입자는 불소 수지 입자보다 작은 메디안 직경을 갖는 것이 바람직하다. 여기서, 고형분 중의 불소 수지 입자의 바람직한 함유 비율을 20 질량％ 이상 70 질량％ 이하의 범위 내로 한 것은, 20 질량％ 미만에서는 절연 피막의 유전율을 낮출 수 없고, 70 질량％ 를 초과하면 절연 피막이 해도 구조를 형성하기 어려워지기 때문이다. 또, 폴리이미드계 수지 입자의 바람직한 메디안 직경을 50 ㎚ 이상 400 ㎚ 이하의 범위 내로 한 것은, 50 ㎚ 미만에서는, 전착에 의해 형성한 전착층 내의 수지 입자간에 존재하는 분산매가 적고 전착층의 저항이 커지기 때문에 전착 속도가 느려져, 두께가 두꺼운 전착층을 얻는 데에 시간을 필요로 하고, 400 ㎚ 를 초과하면 전착액의 분산 안정성이 저하되기 때문이다. 또한, 불소 수지 입자의 바람직한 메디안 직경을 50 ㎚ 이상 500 ㎚ 이하의 범위 내로 한 것은, 50 ㎚ 미만에서는, 전착에 의해 형성한 전착층 내의 수지 입자간에 존재하는 분산매가 적고 전착층의 저항이 커지기 때문에 전착 속도가 느려져, 두께가 두꺼운 전착층을 얻는 데에 시간을 필요로 하고, 500 ㎚ 를 초과하면 전착액이 응집되어 침전이 발생하여 분산 안정성이 저하되어 버리기 때문이다.

분산매는, 극성 용제, 물 및 염기를 포함하는 것이 바람직하다. 또, 극성 용제는 물보다 높은 비점을 갖는 것이 바람직하다. 극성 용제로는, N-메틸-2-피롤리돈, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 디메틸술폭시드, N,N디메틸아세트아미드 등의 유기 용제를 들 수 있다. 또한, 염기로는, 트리-n-프로필아민, 디부틸아민, 피페리딘, 트리에틸아민 등을 들 수 있다. 분산매 중의 물의 함유 비율은, 10 질량％ 이상 40 질량％ 이하의 범위 내인 것이 바람직하고, 18 질량％ 이상 30 질량％ 이하의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 또, 분산매 중의 극성 용제의 함유 비율은 60 질량％ 이상 90 질량％ 이하의 범위 내인 것이 바람직하고, 분산매 중의 염기의 함유 비율은 0.01 질량％ 이상 0.3 질량％ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, 전착액 중의 고형분의 함유 비율은 1 질량％ 이상 10 질량％ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.

여기서, 분산매 중의 물의 바람직한 함유 비율을 10 질량％ 이상 40 질량％ 이하의 범위 내로 한 것은, 10 질량％ 미만에서는 전착액의 도전율이 작아 전착에 의한 전착층을 형성할 수 없고, 40 질량％ 를 초과하면 전착액의 건조시에 분산매의 휘발 속도가 빨라져 전착층을 두껍게 형성하면 전착층이 발포하기 쉬워져 버리기 때문이다. 또, 분산매 중의 극성 용제의 바람직한 함유 비율을 60 질량％ 이상 90 질량％ 이하의 범위 내로 한 것은, 60 질량％ 미만에서는 분산매 중에 있어서의 물의 비율이 많아져 휘발 속도가 빨라져 발포하기 쉬워지고, 90 질량％ 를 초과하면 분산매 중에 있어서의 물의 비율이 줄어들어 전착 속도가 느려져, 후막의 전착층을 얻는 데에 시간을 필요로 하기 때문이다. 또, 분산매 중의 염기의 바람직한 함유 비율을 0.01 질량％ 이상 0.3 질량％ 이하의 범위 내로 한 것은, 0.01 질량％ 미만에서는 폴리이미드계 수지 입자의 메디안 직경이 증가하여 분산 안정성이 악화되어 버리고, 0.3 질량％ 를 초과하면 폴리이미드계 수지 입자의 메디안 직경이 감소하여, 전착에 의해 형성한 전착층 내의 수지 입자간에 존재하는 분산매가 적고 전착층의 저항이 커지기 때문에 전착 속도가 느려져, 두께가 두꺼운 전착층을 얻는 데에 시간을 필요로 하기 때문이다. 또한, 전착액 중의 고형분의 바람직한 함유 비율을 1 질량％ 이상 10 질량％ 이하의 범위 내로 한 것은, 1 질량％ 미만에서는 전착 속도가 느려져, 후막의 전착층을 얻는 데에 시간을 필요로 하고, 10 질량％ 를 초과하면 분산 안정성이 악화되어 버리기 때문이다. 또한, 상기 폴리이미드계 수지 입자의 메디안 직경 및 불소 수지 입자의 메디안 직경은, 동적 광산란 입경 분포 측정 장치 (호리바 제작소 제조 LB-550) 를 사용하여 측정한 체적 기준 평균 입경이다.

다음으로 전착액의 제조 방법을 설명한다.

(폴리이미드계 수지 바니시의 합성)

우선, 교반기, 냉각관, 질소 도입관 및 온도계를 구비한 2 리터의 4 구 플라스크 안에, 극성 용제와 이소시아네이트 성분과 산 성분을 혼합하고, 80 ∼ 130 ℃ 의 온도로 승온시켜 이 온도로 2 ∼ 8 시간 유지하여 반응시킴으로써 폴리이미드계 수지를 얻는다. 여기서, 이소시아네이트 성분으로는, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트 (MDI), 디페닐메탄-3,3'-디이소시아네이트, 디페닐메탄-3,4'-디이소시아네이트, 디페닐에테르-4,4'-디이소시아네이트, 벤조페논-4,4'-디이소시아네이트, 디페닐술폰-4,4'-디이소시아네이트 등의 방향족 디이소시아네이트 등을 들 수 있고, 산 성분으로는 트리멜리트산 무수물 (TMA), 1,2,5-트리멜리트산 (1,2,5-ETM), 비페닐테트라카르복실산 2 무수물, 벤조페논테트라카르복실산 2 무수물, 디페닐술폰테트라카르복실산 2 무수물, 옥시디프탈산 2 무수물 (OPDA), 피로멜리트산 2 무수물 (PMDA), 4,4'-(2,2'-헥사플루오로이소프로필리덴)디프탈산 2 무수물 등을 들 수 있다. 그 후, 상기 합성한 폴리이미드계 수지를, 극성 용제에 의해 희석시켜 폴리이미드계 수지 바니시를 조제한다.

(폴리이미드계 수지 입자의 분산액의 조제)

이어서, 상기 얻어진 폴리이미드계 수지 바니시를, 유기 용제로 추가로 희석시키고, 염기성 화합물을 첨가한 후, 교반하면서, 실온하에서 물을 첨가한다. 이로써, 메디안 직경이 50 ㎚ 이상 400 ㎚ 이하의 범위 내에 있는 폴리이미드계 수지 입자의 분산액이 얻어진다.

(불소 수지 입자의 분산액의 조제)

시판되는 불소 수지 입자의 디스퍼전을 물로 희석시킨 후, 교반함으로써, 메디안 직경이 50 ㎚ 이상 500 ㎚ 이하의 범위 내에 있는 불소 수지 입자의 분산액이 얻어진다.

(전착액의 조제)

폴리이미드계 수지 입자의 분산액과 불소 수지 입자의 분산액을 혼합함으로써 전착액이 얻어진다.

(전착)

전착액을 도체의 표면에 전착시키는 방법으로는, 전착액에 대향 전극과 도체를 침지시키고, 이어서 대향 전극을 음극으로 하고, 도체를 양극으로 하여, 직류 전압을 인가하는 방법을 사용할 수 있다. 인가하는 직류 전압은, 1 V 이상 600 V 이하의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 직류 전압 인가시의 전착액의 온도는, 5 ℃ 이상 40 ℃ 이하의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 직류 전압의 인가 시간은 0.01 초 이상 30 초 이하의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

[건조 공정]

건조 공정 S02 에서는, 전착 공정 S01 에서 얻어진 전착층이 형성된 도체를, 가열하여 건조시켜, 건조 전착층이 형성된 도체를 얻는다. 전착층이 형성된 도체의 건조 분위기는 특별히 제한은 없고, 대기 분위기여도 되고, 불활성 분위기여도 된다.

건조 온도는, 폴리이미드계 수지 입자의 경화 온도 이상, 통상은 220 ℃ 이상이고, 또한 불소 수지 입자의 융점 이하의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 건조 온도가 이 범위에 있으면, 불소 수지 입자를 외부로 유출시키지 않고, 전착층을 효율적으로 건조시킬 수 있다. 이 건조에 의해, 전착층 중의 폴리이미드계 수지 입자가 경화되어, 폴리이미드계 수지 경화물을 포함하는 해상이 형성되고, 그 해상에 불소 수지 입자가 분산된 건조 전착층이 생성된다. 건조 시간은, 건조 온도, 도체의 사이즈나 전착층의 두께 등의 요인에 따라 변동되지만, 통상은 1 분 이상 10 분 이하의 범위 내이다.

[가열 공정]

가열 공정 S03 에서는, 건조 공정 S02 에서 얻어진 건조 전착층이 형성된 도체를, 불소 수지 입자의 융점에 대하여 －40 ℃ 이상 ＋30 ℃ 이하의 온도에서 가열한다. 이 가열 처리에 의해 건조 전착층 중의 불소 수지 입자가 용융 혹은 연화되어, 건조 전착층의 표면으로 불소 수지가 이동하고, 이로써 고농도 불소층이 생성된다. 가열 공정 S03 은, 건조 공정 S02 와 동일한 가열 장치를 사용하여, 건조 공정 S02 와 연속하여 실시하는 것이 바람직하다.

건조 전착층이 형성된 도체의 가열 분위기는 특별히 제한은 없고, 대기 분위기여도 되고, 불활성 분위기여도 된다. 가열 시간은, 가열 온도, 도체의 사이즈나 전착층의 두께 등의 요인에 따라 변동되지만, 5 분 이상인 것이 바람직하고, 5 분 이상 10 분 이하의 범위 내인 것이 특히 바람직하다.

이상과 같은 구성으로 된 본 실시형태의 절연 도체 (10) 에 의하면, 저농도 불소층 (13) 의 외측 표면의 적어도 일부에 저농도 불소층 (13) 보다 상대적으로 불소 원자 함유량이 높은 고농도 불소층 (14) 이 배치되어 있으므로, 절연 피막 (12) 의 표면의 마찰 계수가 낮아져, 윤활성이 높아진다. 또, 저농도 불소층 (13) 은 불소 수지의 함유량이 상대적으로 적기 때문에, 저농도 불소층 (13) 은 균열이 잘 생기지 않게 된다. 또한, 저농도 불소층 (13) 과 고농도 불소층 (14) 이 각각 열경화성 수지의 경화물 및 불소 수지를 포함하고, 조성이 공통되어 있으므로, 저농도 불소층 (13) 과 고농도 불소층 (14) 의 밀착성이 높아져, 코일상으로 권회시켰을 때에도 저농도 불소층 (13) 과 고농도 불소층 (14) 이 잘 박리되지 않게 되어, 가요성이 향상된다.

본 실시형태의 절연 도체 (10) 에 있어서는, 저농도 불소층 (13) 과 고농도 불소층 (14) 에 포함되는 불소 수지를 열가소성 수지로 하여 가열함으로써, 절연 피막 (12) 의 표면측으로 이동하기 쉬워지므로, 절연 피막 (12) 표면의 마찰 계수를 보다 낮출 수 있어, 윤활성을 보다 높일 수 있다.

본 실시형태의 절연 도체 (10) 에 있어서는, 저농도 불소층 (13) 을, 열경화성 수지의 경화물을 포함하는 해상과, 그 해상에 분산된 불소 수지를 포함하는 도상으로 구성된 비연속적인 해도 구조로 함으로써, 저농도 불소층 (13) 중의 열경화성 수지의 경화물과 불소 수지의 사이의 균열이 잘 성장하지 않게 되어, 큰 균열이 보다 잘 생기지 않게 된다.

본 실시형태의 절연 도체 (10) 에 있어서는, 고농도 불소층 (14) 의 불소 원자 함유량을, 저농도 불소층 (13) 의 두께 방향에 있어서의 중앙 영역의 불소 원자 함유량에 대하여 7 원자％ 이상 높게 함으로써, 고농도 불소층 (14) 의 마찰 계수가 확실하게 낮아져, 윤활성을 확실하게 높일 수 있다.

본 실시형태의 절연 도체 (10) 에 있어서는, 고농도 불소층 (14) 의 불소 원자 함유량을 35 원자％ 이상으로 함으로써, 고농도 불소층 (14) 의 마찰 계수가 보다 확실하게 낮아져, 윤활성을 보다 확실하게 높일 수 있다.

본 실시형태의 절연 도체 (10) 에 있어서는, 저농도 불소층 (13) 과 고농도 불소층 (14) 을 연속상으로 함으로써, 코일상으로 권회시켰을 때에도 저농도 불소층 (13) 과 고농도 불소층 (14) 이 보다 잘 박리되지 않게 되어, 가요성을 보다 확실하게 향상시킬 수 있다.

본 실시형태의 절연 도체 (10) 에 있어서는, 고농도 불소층 (14) 의 두께를 0.5 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하의 범위 내로 함으로써, 고농도 불소층 (14) 의 강도가 높아져 윤활성을 안정적으로 높일 수 있다.

또, 본 실시형태의 절연 도체의 제조 방법에 의하면, 가열 공정 S03 에 있어서, 건조 전착층이 형성된 도체를, 불소 수지 입자의 융점에 대하여 －40 ℃ 이상 ＋30 ℃ 이하의 온도에서 가열함으로써, 불소 수지를 건조 전착층의 표면측으로 이동시켜 고농도 불소층을 형성하므로, 절연층 상에 윤활층 형성용 절연 도료를 도포하여 윤활층을 형성하는 공정을 실시할 필요가 없다. 따라서, 본 발명의 절연 도체의 제조 방법에 의하면, 표면의 윤활성이 높고, 또한 가요성이 높은 절연 도체를 공업적으로 유리하게 제조할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 절연 도체의 제조 방법에 있어서는, 가열 공정 S03 에 있어서의 가열 시간을 5 분 이상으로 함으로써, 열가소성 불소 수지 입자를 확실하게 건조 전착층의 표면측으로 이동시킬 수 있고, 이로써 표면의 윤활성이 보다 높은 절연 피막을 구비한 절연 도체를 제조하는 것이 가능해진다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 그 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경이 가능하다.

예를 들어, 도 1 에 기재되어 있는 절연 도체 (10) 에서는, 고농도 불소층 (14) 은 저농도 불소층 (13) 의 표면 전체를 덮도록 형성되어 있지만, 이 경우에 한정되는 것은 아니다. 고농도 불소층 (14) 은, 저농도 불소층 (13) 의 표면의 일부에 형성되어 있으면 된다. 또, 본 실시형태의 절연 도체 (10) 에 있어서는, 더욱 절연 도체 (10) 의 윤활성을 향상시키기 위해서, 절연 피막 (12) 의 고농도 불소층 (14) 의 외주면에 불소 수지를 단독으로 포함하는 불소 수지 단독층을 형성해도 된다. 이 경우, 고농도 불소층 (14) 과 불소 수지 단독층은, 각각 불소 수지를 포함하므로, 밀착성이 높아진다.

또, 본 실시형태의 절연 도체 (10) 에 있어서는, 더욱 도체 (11) 와 절연 피막 (12) 의 밀착성을 향상시키기 위해서, 도체 (11) 와 저농도 불소층 (13) 의 사이에 밀착층을 형성해도 된다. 즉, 저농도 불소층 (13) 은, 도체 (11) 의 표면과 직접적 또는 간접적으로 접하도록 배치되어 있으면 된다. 밀착층은, 열경화성 수지의 경화물 및 불소 수지를 포함하고, 저농도 불소층 (13) 보다 상대적으로 불소 원자 함유량이 높은 층, 혹은 열경화성 수지의 경화물을 단독으로 포함하는 층인 것이 바람직하다.

실시예

다음으로, 본 발명의 작용 효과를 실시예에 의해 상세하게 설명한다.

＜본 발명예 1＞

[폴리이미드계 수지 바니시의 합성]

우선, 교반기, 냉각관, 질소 도입관 및 온도계를 구비한 2 리터의 4 구 플라스크 안에, 유기 용매로서 N-메틸-2-피롤리돈 747 g, 이소시아네이트 성분으로서 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트 298 g (1.19 몰), 및 산 성분으로서 무수 트리멜리트산 227 g (1.18 몰) 을 투입하여 130 ℃ 까지 승온시켰다. 이 온도에서 약 4 시간 반응시킴으로써, 수 평균 분자량이 17000 인 폴리아미드이미드 수지 (PAI) 를 얻었다. 그 후, 상기 합성한 폴리아미드이미드 수지를, 유기 용매로서 N-메틸-2-피롤리돈을 사용하여, 폴리아미드이미드 수지 (불휘발분) 의 농도가 20 질량％ 가 되도록 희석한 폴리아미드이미드 바니시 (폴리아미드이미드 수지 : N-메틸-2-피롤리돈 = 20 질량％ : 80 질량％) 를 얻었다.

[폴리이미드계 수지 입자 분산액의 조제]

이어서, 상기 얻어진 폴리아미드이미드 바니시 62.5 g 을, N-메틸-2-피롤리돈 140 g 으로 추가로 희석시키고, 염기성 화합물인 트리-n-프로필아민 0.5 g 을 첨가한 후, 이 액을 회전 속도 10000 rpm 의 고속으로 교반하면서, 상온하 (25 ℃) 에서 물을 47 g 첨가하였다. 이로써, 메디안 직경 160 ㎚ 의 폴리아미드이미드 수지 입자의 분산액 (폴리아미드이미드 수지 입자 : N-메틸-2-피롤리돈 : 물 : 트리-n-프로필아민 = 5 질량％ : 76 질량％ : 18.8 질량％ : 0.2 질량％) 250 g 을 얻었다.

[불소 수지 입자 분산액의 조제]

시판되는 퍼플루오로알콕시 불소 수지 (PFA) 디스퍼전을 물로 희석시킨 후, 교반하여, PFA 입자 분산액을 얻었다 (메디안 직경 200 ㎚, PFA 입자 : 물 = 30 질량％ : 70 질량％).

[불소 수지, 폴리아미드이미드 수지 복합 코팅용 전착액의 조제]

폴리아미드이미드 수지 (PAI) 입자 분산액 60 g 과 불소 수지 (PFA) 입자 분산액 10 g 을 혼합하여 전착액을 얻었다 (PAI 입자 : PFA 입자 : N-메틸-2-피롤리돈 : 물 : 트리-n-프로필아민 = 4.3 질량％ : 4.3 질량％ : 65 질량％ : 26.2 질량％ : 0.2 질량％).

[절연 구리선의 제작]

상기 조제한 전착액을 사용하여 절연 구리선을 제작하였다. 구체적으로는 우선, 전착액을 전착조 내에 저류하고, 이 전착조 내의 전착액의 온도를 20 ℃ 로 하였다. 이어서, 길이가 300 ㎜ 이고 직경이 1 ㎜ 인 구리선 (도체) 을 양극으로 하고, 상기 전착조 내의 전착액에 삽입된 원통형의 구리판을 음극으로 하고, 구리선과 원통형의 구리판의 사이에 직류 전압 100 V 를 인가한 상태로, 구리선 및 원통형의 구리판을 전착조 내의 전착액 중에 30 초간 유지하였다. 이로써 구리선의 표면에 전착층이 형성된 전착층이 형성된 구리선을 얻었다. 다음으로, 전착층이 형성된 구리선을 머플 노에 투입하여, 250 ℃ 에서 5 분간 가열하고, 전착층을 건조시켜, 건조 전착층이 형성된 구리선을 얻었다. 그 후, 머플 노의 온도를 300 ℃ 로 승온시키고, 그 온도에서 건조 전착층이 형성된 구리선을 5 분간 가열하여, 표면에 두께 약 40 ㎛ 의 절연 피막이 형성된 구리선을 얻었다. 이 절연 피막이 형성된 구리선 (절연 구리선) 을 본 발명예 1 로 하였다.

＜본 발명예 2 ∼ 4＞

표 1 에 나타내는 바와 같이, 불소 수지 입자의 종류를 각각 변경한 것 이외에는, 본 발명예 1 과 동일하게 하여, 표면에 두께 약 40 ㎛ 의 절연 피막이 형성된 구리선을 얻었다. 이 절연 피막이 형성된 구리선 (절연 구리선) 을 본 발명예 2 ∼ 4 로 하였다. 또한, 표 1 중 「PFA」는 퍼플루오로알콕시 불소 수지이고, 「FEP」는 4 불화에틸렌·6 불화프로필렌 공중합체이며, 「PTFE」는 폴리테트라플루오로에틸렌이다.

＜비교예 1＞

건조 전착층이 형성된 구리선의 가열 처리를 실시하지 않은 것은 본 발명예 1 과 동일하게 하여, 표면에 두께 약 40 ㎛ 의 절연 피막이 형성된 구리선을 얻었다. 이 절연 피막이 형성된 구리선 (절연 구리선) 을 비교예 1 로 하였다.

[평가]

얻어진 절연 구리선 (절연 도체) 에 대하여, 절연 피막의 원소 분포 및 불소 원자 함유량과, 마찰 계수와 가요성과 저농도 불소층의 구조를 하기 방법에 의해 측정하였다.

(절연 피막의 원소 분포 및 불소 원자 함유량)

원소 분포는 절연 구리선을 수지메움 연마에 의해 단면을 낸 후, SEM-EDS 분석 장치 (히타치 하이테크사 제조, 전자 현미경 SU8230) 에 의해, 절연 구리선의 절연 피막 단면의 SEM 사진과, 그 절연 피막 단면의 불소 원자의 원소 매핑 화상을 촬영하였다. 그리고, 얻어진 SEM 사진과 원소 매핑 화상으로부터, 절연 피막에 저농도 불소층과 고농도 불소층이 형성되어 있는지, 혹은 고농도 불소층이 형성되지 않고 절연 피막이 절연층 단층인지를 확인하였다. 또, 절연 구리선의 절연 피막 중의 불소 (F), 탄소 (C), 질소 (N), 산소 (O), 구리 (Cu) 의 각 원소에 대하여 합계 원자 개수를 100 원자％ 로 했을 때의 원소 함유량을 선 분석하여, 절연 피막의 두께 방향에 있어서의 원소 분포를 확인하였다. 그리고, 선 분석에 의해 얻어진 불소 함유량으로부터 고농도 불소층의 두께를 계측하고, 고농도 불소층 및 저농도 불소층 또는 절연층의 불소 함유량을 산출하였다. 고농도 불소층의 불소 함유량은, 고농도 불소층에 있어서의 불소 함유량의 평균치로 하였다. 저농도 불소층 또는 절연층의 불소 함유량은, 저농도 불소층 또는 절연층의 중앙 영역에 있어서의 불소 함유량의 평균치로 하였다. 그 결과를 도 3, 도 4 및 표 1 에 나타낸다.

(정마찰 계수)

속도 변동 마찰 계수 측정기 (트라이보 마스터 type μv1000) 에 의해 정마찰 계수의 측정을 실시하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.

(가요성)

JIS C 3216-3 : 2011 (권선 시험 방법- 제 3 부 : 기계적 특성) 에 규정된 방법에 준거하여 측정을 실시하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.

(저농도 불소층의 구조)

상기 절연 피막의 원소 분포의 측정에 의해 저농도 불소층이 확인된 본 발명예 1 ∼ 4 및 비교예 1 의 절연 구리선에 대하여, 저농도 불소층의 구조를, SEM-EDS 분석 장치 (히타치 하이테크사 제조, 전자 현미경 SU8230) 에 의해 확인하였다. 불소가 검출되지 않는 연속한 부분을, 폴리아미드이미드를 포함하는 해상으로 하고, 불소가 입상으로 검출된 부분을, 불소 수지를 포함하는 도상으로 하고, 해상과 도상이 확인된 경우에는 해도 구조로 하였다. 그 결과, 본 발명예 1 ∼ 4 및 비교예 1 의 절연 구리선에 있어서 해도 구조가 확인되었다.

도 3A 는 본 발명예 1 에서 얻어진 절연 구리선의 절연 피막 단면의 SEM 사진이고, 도 3B 는 그 절연 피막 단면의 불소 원자의 원소 매핑 화상이다. 도 4 는 본 발명예 1 에서 얻어진 절연 구리선의 절연 피막의 두께 방향에 있어서의 원소 분포를 나타내는 그래프이다. 원소 매핑 화상에 있어서 흰 부분은 불소 원자를 나타낸다. 도 3A 의 SEM 사진과 도 3B 의 불소 원자의 원소 매핑 화상으로부터, 본 발명예 1 에서 얻어진 절연 구리선에서는, 절연 피막 (12) 에 저농도 불소층 (13) 과 고농도 불소층 (14) 이 형성되어 있는 것이 확인되었다. 또, 도 4 의 그래프로부터, 저농도 불소층과 고농도 불소층은, 각 원소의 분포가 연속적으로 변화하고 있어, 연속상을 형성하고 있는 것이 확인되었다.

도 5 는 본 발명예 1 에서 얻어진 절연 구리선의 절연 피막을 구성하는 저농도 불소층 단면의 SEM 사진이다. 도 5 의 SEM 사진으로부터 저농도 불소층은, 폴리아미드이미드를 포함하는 해상 (15) 과, 해상 (15) 에 분산된 불소 수지를 포함하는 도상 (16) 으로 구성된 해도 구조를 갖는 것이 확인되었다.

본 발명예 2 ∼ 4 에서 얻어진 절연 구리선에 대해서도, 본 발명예 1 과 마찬가지로 절연 피막에 저농도 불소층과 고농도 불소층이 형성되어 있고, 그 저농도 불소층과 고농도 불소층은, 각 원소의 분포가 연속적으로 변화하고 있어, 연속상을 형성하고 있는 것, 또 저농도 불소층은 해도 구조를 갖는 것이 확인되었다. 이에 반하여, 건조 전착층이 형성된 구리선에 대하여 가열 처리를 실시하지 않은 비교예 1 에서 얻어진 절연 구리선에서는, 절연 피막에 고농도 불소층이 형성되지 않고, 절연 피막은 절연층 단층이었다.

또, 표 1 에 나타내는 바와 같이, 고농도 불소층이 형성되어 있지 않은 비교예 1 의 절연 구리선은, 정마찰 계수가 높아졌다.

이에 반하여, 고농도 불소층이 형성되어 있는 본 발명예 1 ∼ 4 에서 얻어진 절연 구리선은, 모두 정마찰 계수가 낮아졌다.

또한, 본 발명예 1 ∼ 4 에서 얻어진 절연 구리선에 대하여 가요성을 평가한 결과, 3 배 직경 감기 (3d) 에서 가요성이 양호하여, 절연 피막에 손상을 발생시키지 않고, 코일상으로 권회할 수 있는 것이 확인되었다. 특히, 불소 수지 입자로서 PTFE 입자를 사용한 본 발명예 4 에서는, 2 배 직경 감기 (2d) 에 있어서도 가요성이 양호하여, 절연 피막에 손상을 발생시키지 않고, 코일상으로 권회할 수 있는 것이 확인되었다.

산업상 이용가능성

본 발명의 절연 도체는, 절연 피막 표면의 윤활성이 높고, 또한 절연 피막의 가요성이 높아, 절연 피막에 큰 균열이 잘 생기지 않기 때문에, 모터나 변압기 등의 각종 전기 기기용 전기 코일로서 유리하게 사용할 수 있다. 또, 본 발명의 절연 도체의 제조 방법을 사용함으로써, 절연 피막 표면의 윤활성이 높고, 또한 절연 피막의 가요성이 높아, 절연 피막에 큰 균열이 잘 생기지 않는 절연 도체를 공업적으로 유리하게 제조할 수 있다.

10 절연 도체
11 도체
12 절연 피막
13 저농도 불소층
14 고농도 불소층
15 해상
16 도상

Claims

도체와, 상기 도체의 표면에 구비된 절연 피막을 갖는 절연 도체로서,
상기 절연 피막이, 상기 도체의 표면측에 배치된 저농도 불소층과, 상기 저농도 불소층의 외측 표면의 적어도 일부에 배치된 고농도 불소층을 갖고,
상기 저농도 불소층은, 열경화성 수지의 경화물 및 불소 수지를 포함하고, 상대적으로 불소 원자 함유량이 상기 고농도 불소층보다 낮고,
상기 고농도 불소층은, 열경화성 수지의 경화물 및 불소 수지를 포함하고, 상대적으로 불소 원자 함유량이 상기 저농도 불소층보다 높은 것을 특징으로 하는 절연 도체.
제 1 항에 있어서,
상기 저농도 불소층에 포함되는 상기 불소 수지는 열가소성 수지이고, 상기 고농도 불소층에 포함되는 상기 불소 수지는 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 절연 도체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 저농도 불소층은, 열경화성 수지의 경화물을 포함하는 해상과, 상기 해상에 분산된 불소 수지를 포함하는 도상으로 구성된 해도 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 절연 도체.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고농도 불소층의 불소 원자 함유량과, 상기 저농도 불소층의 두께 방향에 있어서의 중앙 영역의 불소 원자 함유량의 차가 7 원자％ 이상인 것을 특징으로 하는 절연 도체.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고농도 불소층의 불소 원자 함유량이 35 원자％ 이상인 것을 특징으로 하는 절연 도체.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 저농도 불소층과 상기 고농도 불소층이 연속상인 것을 특징으로 하는 절연 도체.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고농도 불소층의 두께가 0.5 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 절연 도체.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 절연 도체를 제조하는 절연 도체의 제조 방법으로서,
도체의 표면에, 열경화성 수지 입자와 불소 수지 입자를 포함하는 전착액을 전착시켜, 전착층이 형성된 도체를 얻는 전착 공정과,
상기 전착층이 형성된 도체를, 가열하고 건조시켜, 건조 전착층이 형성된 도체를 얻는 건조 공정과,
상기 건조 전착층이 형성된 도체를, 상기 불소 수지 입자의 융점에 대하여 －40 ℃ 이상 ＋30 ℃ 이하의 온도에서 가열하는 가열 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 도체의 제조 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 가열 공정에 있어서의 가열 시간이 5 분 이상인 것을 특징으로 하는 절연 도체의 제조 방법.