KR20200104858A

KR20200104858A - 절연 전선

Info

Publication number: KR20200104858A
Application number: KR1020207015628A
Authority: KR
Inventors: 아키라 다치바나; 쇼이치 단조
Original assignee: 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤; 후루카와 마그넷트 와이야 가부시키가이샤
Priority date: 2018-01-10
Filing date: 2019-01-07
Publication date: 2020-09-04
Also published as: TW201931384A; US11437167B2; JPWO2019138971A1; TWI692779B; US20200328009A1; CN111406297A; EP3739599A4; JP7233820B2; CN111406297B; EP3739599A1; WO2019138971A1

Abstract

본 발명의 절연 전선(10)은, 동합금 도체(1)와, 동합금 도체(1)의 외주면 상에 직접 또는 간접적으로 피복된 적어도 1개의 수지층(4)을 구비한다. 동합금 도체(1)가, Al, Be, Cd, Mg, Pb, Ni, P, Sn 및 Cr에서 선택되는 금속 성분의 합계 함유량이 0.1∼2.0ppm이고, 구리의 함유량이 99.96mass% 이상인 조성을 가지고, 또한, EBSD에 의한 집합 조직 해석으로부터 얻어진 결정 방위 분포 함수를 오일러 각(φ1, Φ, φ2)으로 표시했을 때, φ2=0°, φ1=0°, Φ=0°에서 90°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 평균값이 3.0 이상 35.0 미만이고, 또한, φ2=35°, φ1=45°에서 55°, Φ=65°에서 80°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 최대값이 1.0 이상 30.0 미만인 집합 조직을 가진다.

Description

절연 전선

본 발명은, 절연 전선, 특히 전력을 이용해서 구동하는 차량 등에 탑재되는 전동 발전기의 코일로서 사용되는 절연 전선에 관한 것이다.

종래부터, 인버터 관련 기기, 예를 들면 고속 스위칭 소자, 인버터 모터, 변압기 등의 전기·전자 기기용 코일에는, 마그넷 와이어로서, 이른바 에나멜선으로 이루어지는 절연 전선(절연 와이어), 에나멜 수지로 이루어지는 에나멜 절연층과, 에나멜 수지와는 다른 종류의 수지로 이루어지는 절연층을 포함하는 다층의 피복층을 가지는 절연 전선 등이 이용되고 있다. 이와 같은 다층의 피복층을 가지는 절연 전선으로서, 예를 들면, 특허문헌 1에는, 도체 상에, 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리이미드 수지 등을 압출(押出) 성형해서 형성한 층과, 열경화성 폴리아마이드이미드 수지층을 피복층으로서 가지는 절연 전선이 개시되어 있다.

한편, 모터, 변압기 등으로 대표되는 전기 기기는, 근래, 기기의 고성능화가 진전되고 있다. 그래서, 절연 전선을 권선 가공(코일 가공)해서, 절연 전선을 매우 좁은 부분에 밀어넣어 사용하는 바와 같은 사용법이 많이 보여지게 되었다. 구체적으로는, 모터 등의 회전기의 성능 향상을 위해, 보다 많은 개수의 권선을 고정자(스테이터)의 슬롯 중에 수용하는 것이 요구되고 있다. 즉, 고정자의 슬롯 단면적에 대한 도체의 단면적의 비율(점적율)의 향상에 대한 요구가 높아지고 있다.

점적율을 향상시키는 수단으로서, 도체의 단면이 대략 직사각형모양(矩形狀)인 평각 도체가 사용되고 있다. 평각 도체를 이용해서 소형의 코일을 제작하는 경우, 점적율을 향상시키기 위해서, 도체의 코너부의 곡률 반경이 작은 절연 전선을 에지와이즈로 소경(小徑)의 코어에 권선 가공하는 것에 의해 소형의 코일을 제작한다. 그렇지만, 평각 도체의 사용은, 점적율의 향상에는 극적인 효과를 나타내는 한편, 단면 평각의 코너부는 권선 가공 등의 굽힘 가공에 대해서 극단적으로 약하다. 그 때문에, 강한 압력을 가해서 가공을 행하면 피막이 갈라져 버린다는 문제가 있다. 또, 권선의 절연 피막의 두께를 얇게 하여, 도체간의 거리를 확보할 수 없는 경우, 절연 성능을 확보할 수 없고, 게다가 권선의 절연 피막이 손상을 일으켰을 때, 노출된 권선의 도체로부터 방전이 생기게 된다.

절연 전선의 전기적 특성, 기계적 특성을 높이기 위해, 여러 가지 검토되고 있다. 예를 들면, 에나멜 절연층과 압출 절연층의 비유전율과 압출 절연층의 인장 강도의 온도 의존성을 포함한 관계로부터, 고온 하에서의 절연 성능을 해치는 일 없이 절연 피막을 두껍게 해서, 부분 방전 개시 전압을 높이고, 내열 노화 특성을 개선하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 2 참조).

일본공개특허공보 특개평5－258618호 일본공개특허공보 특개2014－154262호

또, 근래, 회전 전기를 구동 모터로서 이용하는 HV 차량(하이브리드 자동차)이나, 전동 발전기의 코일에 의해 발생한 전력을 이용해서 구동하는 EV 차량(전기 자동차)의 개발도 급속히 진행되고 있다. 이와 같은 차량에서는, 특히 전기 기기의 소형화·고출력화에 대한 요구 수준이 높아지고 있다.

평각 도체의 경우, 단면이 대략 환형(丸形)인 도체와 비교하여 고정자의 점유율을 높일 수 있기 때문에, 전기 기기의 소형화·고출력화를 실현하는 것이 가능하다. 그렇지만, 소형화된 전기 기기는, 그의 고효율화로부터 사용 전압이 높게 설정되고, 그에 수반하여 발열량도 증대한다. 특히, 순간적 또는 단속적(斷續的)으로 고온 하, 예를 들면 절연 전선의 설계값을 넘는 바와 같은 고온 하에 절연 전선이 노출된 후에 있어서도, 충분한 성능을 발휘시키는 내열성이 요구되고 있다. 그 때문에, 절연 전선에는, 전동 발전기의 상기 소형화·고출력화에 수반하여, 더 높은(가일층의) 내열성의 향상이 중요했다.

본 발명은, 양호한 도전성을 가짐과 동시에, 우수한 내열성을 나타내는 절연 전선을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 문제에 대해서 예의 검토를 행한 결과, 도체의 재료로서, 특정의 조성 및 집합 조직을 가지는 고순도의 무산소 동(OFC：Oxgen　Free　Copper)을 사용하는 것에 의해, 고온 지역이더라도, 도체의 결정립(結晶粒)의 이차 재결정(이상립(異常粒) 성장)을 억제할 수 있기 때문에, 도체를 고온 하에 노출시켜도 결정립의 변화를 저감하는 것이 가능해진다는 지견을 얻었다. 이것에 의해, 절연 전선 전체의 내열성을 향상시킬 수 있고, 그 결과, 양호한 도전성을 가짐과 동시에, 내열성도 우수한 절연 전선이 얻어지는 것을 찾아냈다.

즉, 본 발명의 요지 구성은 이하와 같다.

[1]　동합금 도체와,

상기 동합금 도체의 외주면 상에 직접 또는 간접적으로 피복된 적어도 1개의 수지층을 구비하고,

상기 동합금 도체가, Al, Be, Cd, Mg, Pb, Ni, P, Sn 및 Cr에서 선택되는 금속 성분의 합계 함유량이 0.1∼2.0ppm이고, 구리(銅)의 함유량이 99.96mass% 이상인 조성을 가지고, 또한, EBSD에 의한 집합 조직 해석으로부터 얻어진 결정 방위 분포 함수를 오일러 각(φ1, Φ, φ2)으로 표시했을 때, φ2=0°, φ1=0°, Φ=0°에서 90°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 평균값이 3.0 이상 35.0 미만이고, 또한, φ2=35°, φ1=45°에서 55°, Φ=65°에서 80°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 최대값이 1.0 이상 30.0 미만인 집합 조직을 가지는 것을 특징으로 하는 절연 전선.

[2] 상기 동합금 도체의 평균 결정립 지름이, 1㎛∼100㎛인, 상기 [1]에 기재된 절연 전선.

[3] 상기 수지층이, 기포를 가지는 열경화성 수지를 포함하는 발포 절연층을 포함하고 있는, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 절연 전선.

[4] 상기 발포 절연층의 외주면 상에, 열가소성 수지를 포함하는 외측 절연층이 더(추가로) 형성되어 있는, 상기 [3]에 기재된 절연 전선.

[5] 상기 열경화성 수지가, 폴리아마이드이미드(PAI), 폴리이미드(PI), 폴리아마이드(PA), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에스터이미드(PEsI) 및 폴리에테르설폰(PES)으로 이루어지는 군에서 선택되는, 상기 [3] 또는 [4]에 기재된 절연 전선.

[6] 상기 수지층이, 적어도 1층의 에나멜 절연층과, 그 에나멜 절연층의 외주면 상에 피복되고, 열가소성 수지를 포함하는 압출 절연층을 포함하고 있는, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 절연 전선.

[7] 상기 열가소성 수지가, 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 변성 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤케톤, 폴리에테르케톤, 폴리에테르케톤에테르케톤케톤, 폴리페닐렌설파이드(PPS) 및 열가소성 폴리이미드(TPI)로 이루어지는 군에서 선택되는, 상기 [4] 또는 [6]에 기재된 절연 전선.

본 발명에 의하면, 동합금 도체의 재료로서, 특정의 조성 및 집합 조직을 가지는 OFC를 사용하는 것에 의해, 절연 전선 전체에서 내열성을 향상시킬 수 있다. 이것에 의해, 양호한 도전성을 가짐과 동시에, 우수한 내열성을 나타내는 절연 전선을 제공할 수 있고, 예를 들면, 소형화·고출력화가 요구되는 EV 차량 등에 탑재되어 있는 전동 발전기의 코일의 고성능화에 기여할 수 있다.

도 1은, 본 발명에 사용되는 동합금 도체가 가지는 집합 조직을 EBSD로 해석한 결과를 도시하는 도면이고, 도 1a는 φ2=0°의 단면도이고, 도 1b는, φ2=35°의 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 절연 전선의 1실시양태를 도시하는 개략 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 절연 전선의 다른 실시양태를 도시하는 개략 단면도이다.

이하, 본 발명에 관계된 절연 도체의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

[절연 전선]

본 발명에 관계된 절연 전선은, 동합금 도체와, 동합금 도체의 외주면 상에 직접 또는 간접적으로 피복된 적어도 1개의 수지층을 구비하고 있다. 또, 동합금 도체가, Al, Be, Cd, Mg, Pb, Ni, P, Sn 및 Cr에서 선택되는 금속 성분의 합계 함유량이 0.1∼2.0ppm이고, 구리의 함유량이 99.96mass% 이상인 조성을 가지고, 또한, EBSD에 의한 집합 조직 해석으로부터 얻어진 결정 방위 분포 함수를 오일러 각(φ1, Φ, φ2)으로 표시했을 때, φ2=0°, φ1=0°, Φ=0°에서 90°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 평균값이 3.0 이상 35.0 미만이고, 또한, φ2=35°, φ1=45°에서 55°, Φ=65°에서 80°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 최대값이 1.0 이상 30.0 미만인 집합 조직을 가지고 있다. 본 발명에 관계된 절연 전선은, 동합금 도체의 재료로서, 특정의 조성 및 집합 조직을 가지는 OFC를 사용하는 것에 의해, 예를 들면 700℃ 이상의 고온 하이더라도, 동합금 도체의 결정립의 이차 재결정(이상립 성장)이 억제되고, 동합금 도체를 고온 하에 노출시켜도 결정립의 변화를 저감시키는 것이 가능해진다. 그 결과, 절연 전선 전체의 내열성을 향상시킬 수 있고, 양호한 도전성을 가짐과 동시에, 우수한 내열성을 나타내는 절연 전선을 제작할 수 있다.

[동합금 도체]

본 발명에서는, 동합금 도체를 사용하고, 바람직하게는 짧은쪽(短手) 방향의 단면 형상이 대략 직사각형(矩形), 사다리꼴(台形), 다각형 등인 동합금 도체, 보다 바람직하게는 평각 도체를 사용한다. 이와 같은 형상의 도체의 사용에 의해, 단면 형상이 원형인 도체와 비교하여, 권선 시에 고정자 코어의 슬롯에 대한 점적율을 높게 할 수 있다. 도체의 사이즈는 용도에 따라 결정하는 것이기 때문에 특별히 한정하는 것은 아니지만, 평각 도체를 사용하는 경우, 한 변의 길이에 있어서, 예를 들면, 그의 긴변(폭)은 1.0㎜∼5.0㎜가 바람직하고, 1.4㎜∼2.7㎜가 보다 바람직하고, 그의 짧은변(두께)은 0.4㎜∼3.0㎜가 바람직하고, 0.5㎜∼2.5㎜가 보다 바람직하다. 다만, 본 발명의 효과가 얻어지는 도체 사이즈의 범위는 그러하지 아니하다(이 범위에 들지 않는다). 또, 평각 도체의 단면 형상도 용도에 따라 다르지만, 단면 정방형(正方形)보다도, 단면 장방형(長方形)이 일반적이다. 또, 평각 도체를 사용하는 경우, 그 도체 단면의 네 모서리의 모따기(面取)(곡률 반경 r)는, 고정자 슬롯 내에서의 도체 점유율을 높이는 관점에서는, 곡률 반경 r은 작은 편이 바람직하지만, 네 모서리에의 전계 집중에 의한 부분 방전 현상을 억제한다는 관점에서는, 곡률 반경 r은 큰 편이 바람직하다. 따라서 이들의 밸런스를 고려하여, 곡률 반경 r은 0.6㎜ 이하가 바람직하고, 0.2㎜∼0.4㎜가 보다 바람직하다. 다만, 본 발명의 효과가 얻어지는 곡률 반경 r의 범위는 그러하지 아니하다.

또, 본 발명에 있어서, 동합금 도체는, 복수의 세그먼트로 분할된 분할 도체이더라도 좋다. 도체를 복수로 분할하는 것에 의해, 표면 효과에 의한 전류 저감의 영향을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 전기 기기의 소형화에 수반하여, 도체로서 세선, 극세선과 같은 매우 가는 전선을 사용해도, 예를 들면, 도전성 등의 도체 특성을 보다 향상할 수 있다.

＜동합금 도체의 조성＞

본 발명에서는, 동합금 도체의 재료로서, 특정의 조성을 가지는 OFC가 사용된다. 일반적으로, OFC란, 산소 함유량이 30ppm 이하인 저산소 동, 더욱더 바람직하게는 20ppm 이하인 저산소 동 또는 무산소 동을 의미한다. 산소 함유량이 30ppm 이하이면, 동합금 도체를 용접하기 위해서 열로 용융시킨 경우, 용접 부분에 함유 산소에 기인하는 보이드의 발생이 없고, 용접 부분의 전기 저항이 악화되는 것을 방지함과 동시에, 용접 부분의 강도를 유지(保持)할 수 있다. 또, 본 발명에 사용되는 동합금 도체에 포함되는 구리의 함유량은, 99.96mass% 이상이고, 바람직하게는 99.99mass% 이상이다. 구리의 함유량이 99.96mass% 미만이면, 열전도율이 저하하여, 소망하는 방열성(내열성)이 얻어지지 않는다. 또, 본 발명에 사용되는 동합금은, Al, Be, Cd, Mg, Pb, Ni, P, Sn 및 Cr에서 선택되는 금속 성분의 합계 함유량이 0.1∼2.0ppm이다. 이들 금속 성분의 합계 함유량의 하한값은 특별히 한정할 필요는 없지만, 불가피적 불순물을 고려하여, 0.1ppm으로 했다. 한편, 이들 금속 성분의 합계 함유량이 2.0ppm을 넘으면, 소망의(원하는) 방위 밀도가 얻어지지 않는다. 본 발명의 동합금 도체에는, 구리와, Al, Be, Cd, Mg, Pb, Ni, P, Sn 및 Cr에서 선택되는 금속 성분 이외에 잔부(殘部)로서 불가피적 불순물이 포함되어 있어도 좋다. 불가피적 불순물은, 제조 공정 상, 불가피적으로 포함될 수 있는 함유 레벨의 불순물을 의미한다.

구리 이외의 상기 금속 성분의 정량 분석에는, GDMS법을 이용할 수 있다. GDMS법이란, Glow　Discharge　Mass　Spectrometry의 약어이며, 고체 시료를 음극(陰極)으로 하고 글로 방전을 이용하여 시료 표면을 스퍼터링하고, 방출된 중성 입자를 플라즈마 내의 Ar이나 전자와 충돌시키는 것에 의해서 이온화시키고, 질량 분석기로 이온 수를 계측함으로써, 금속에 포함되는 극미량 원소의 비율을 해석하는 기술이다.

＜집합 조직＞

본 발명에 사용되는 동합금 도체는, EBSD에 의한 집합 조직 해석으로부터 얻어진 결정 방위 분포 함수(ODF: crystal orientation distribution function)를 오일러 각(φ1, Φ, φ2)으로 표시했을 때, φ2=0°, φ1=0°, Φ=0°에서 90°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 평균값이 3.0 이상 35.0 미만이고, 또한, φ2=35°, φ1=45°에서 55°, Φ=65°에서 80°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 최대값이 1.0 이상 30.0 미만이다. 압연 방향을 RD방향, 동합금 도체의 폭방향(RD방향에 대해서 직교하는 방향)을 TD방향, 압연면(RD면)에 대해서 수직인 방향을 ND방향으로 했을 때, RD방향을 축으로 한 방위 회전이 Φ, ND방향을 축으로 한 방위 회전이 φ1, TD방향을 축으로 한 방위 회전이 φ2로서 표시된다. 방위 밀도는, 집합 조직에 있어서의 결정 방위의 존재 비율 및 분산 상태를 정량적으로 해석할 때에 이용되는 파라미터이고, EBSD 및 X선 회절을 행하고, (100), (110), (112) 등의 3종류 이상의 정(正)극점도 측정 데이터에 기초하여, 급수 전개법에 의한 결정 방위 분포 해석법에 의해 산출된다. EBSD에 의한 집합 조직 해석으로부터 얻어지는 φ2를 소정의 각도로 고정한 단면도에 있어서, RD면 내에서의 방위 밀도의 분포가 나타내어 진다.

도 1a 및 도 1b는, 본 발명의 동합금 도체의 집합 조직을 EBSD로 해석한 결과의 1예를 도시하는 도면이고, 도 1a는 φ2=0°의 단면도이고, 도 1b는, φ2=35°의 단면도이다. 결정 방위 분포가 랜덤한 상태를, 방위 밀도가 1이라고 하고, 그에 대해서 몇배의 집적으로 되어 있는지가 등고선으로 표시되어 있다. 도 1에서는, 흰 부분은 방위 밀도가 높고, 검은 부분은 방위 밀도가 낮은 것을 나타내고, 회색의 부분은 흰색에 가까울수록 방위 밀도가 높은 것을 나타내고 있다.

본 발명에서는, φ2=0°, φ1=0°, Φ=0°에서 90°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 평균값이 3.0 이상 35.0 미만이고, 또한, φ2=35°, φ1=45°에서 55°, Φ=65°에서 80°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 최대값이 1.0 이상 30.0 미만인 것에 의해, 700℃ 이상의 고온에서도 결정립의 성장이 억제된다. Φ=0°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 평균값이 3.0 미만에서는, 동합금 도체를 고온 하(예를 들면 700℃ 이상의 고온 하)에 노출시켜도, 결정립의 이차 재결정의 억제 특성이 부족하고, 결정립이 입경(粒徑) 300㎛ 이상으로까지 현저하게 성장해 버려, 절연 전선에 소망으로 하는 내열성이 부여되지 않는다. 한편, Φ=0°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 평균값이 35.0 이상이면, 동합금 도체의 인장 강도가 저하하여, 변형이 생기기 쉬워진다. 또, φ2=35°, φ1=45°에서 55°, Φ=65°에서 80°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 최대값이 30.0 이상이더라도, 동합금 도체를 고온 하(예를 들면 700℃ 이상의 고온 하)에 노출시키면, 결정립의 이차 재결정의 억제 특성이 부족하고, 결정립이 입경 300㎛ 이상으로까지 현저하게 성장해 버려, 절연 전선에 소망으로 하는 내열성이 부여되지 않는다. 또한, φ2=0°, φ1=0°, Φ=0°에서 90°의 범위에 있어서의 방위 밀도는 전체적으로 높지만, φ2=35°, φ1=45°에서 55°, Φ=65°에서 80°의 범위에 있어서의 방위 밀도는 국소적으로 높다. 그래서, 전자(前者)에 대해서는, 평균값을 규정하고, 후자(後者)에 대해서는, 최대값을 규정했다.

EBSD법이란, Electron　Back　Scatter　Diffraction의 약어이며, 주사 전자현미경(SEM) 내에서 시료에 전자선을 조사했을 때에 생기는 반사 전자를 이용한 결정 방위 해석 기술이다. EBSD에 의한 해석시, 측정 면적 및 스캔 스텝은, 시료의 결정립의 크기에 따라 결정하면 좋다. 측정 후의 결정립의 해석에는, 예를 들면, TSL사제의 해석 소프트 OIM　Analysis(상품명)를 이용할 수 있다. EBSD에 의한 결정립의 해석에 있어서 얻어지는 정보는, 전자선이 시료에 침입하는 수 10㎚의 깊이까지의 정보를 포함하고 있다. 동합금 도체의 두께 방향의 측정 개소는, 시료 표면으로부터 동합금 도체의 두께의 1/8배∼1/2배의 위치 부근으로 하는 것이 바람직하다.

＜평균 결정립 지름＞

본 발명에 사용되는 동합금 도체의 평균 결정립 지름은, 1㎛∼100㎛인 것이 바람직하다. 평균 결정립 지름이 1㎛ 미만이면, 결정 방위를 충분히 제어할 수 없는 경우가 있다. 한편, 평균 결정립 지름이 100㎛를 넘으면, 충분한 인장 강도가 얻어지지 않아, 외부로부터의 부하 응력에 대해서, 변형, 박리 등이 생겨 버리는 경우가 있다. 또한, 결정립 지름은, 동합금 도체의 RD면에 있어서의 EBSD 해석에 의해 측정할 수 있다.

＜특성＞

본 발명에 사용되는 동합금 도체는, 인장 강도가 150∼330MPa인 것이 바람직하다. 인장 강도가 150MPa 미만이면, 강도가 불충분하고, 인장 강도가 330MPa를 넘으면, 가공성이 저하하는 경향이 있다.

본 발명에 사용되는 동합금 도체는, 도전율이 95% IACS 이상인 것이 바람직하다. 도전율이 95% 미만이면, 열전도율이 저하하여, 양호한 전기 특성이 얻어지지 않을 뿐만 아니라, 방열성이 열화(劣化)하는 경향이 있다.

＜동합금 도체의 제조 방법＞

다음에, 본 발명의 동합금 도체의 제조 방법의 1예를 설명한다.

본 발명에 관계된 동합금 도체의 제조 방법에서는, 용해·주조 공정[공정 1], 균질화 열처리 공정[공정 2], 열간압연 공정[공정 3], 냉각 공정[공정 4], 면삭(面削) 공정[공정 5], 제1 냉간압연 공정[공정 6], 제1 소둔(燒鈍) 공정[공정 7], 제2 냉간압연 공정[공정 8], 제2 소둔 공정[공정 9], 마무리 압연 공정[공정 10], 최종 소둔 공정[공정 11], 표면 산화막 제거 공정[공정 12]으로 구성되는 처리가 순차 행해지고, 소망의 두께의 동판재(銅板材)를 제작한다. 그 다음에, 얻어진 동판재를, 소망의 사이즈의 단면 형상을 가지는 동합금 도체(예를 들면, 평각선의 형상)로 가공하는 성형 공정[공정 13]을 행하는 것에 의해, 본 발명에 사용되는 동합금 도체가 제조된다. 본 발명에서는, 특히, 제1 냉간압연 공정[공정 6]과 제1 소둔 공정[공정 7]과 제2 소둔 공정[공정 9]의 조건을 적절히 제어하는 것에 의해, 동합금 도체의 RD방향으로부터 TD방향에 걸쳐서, 양호한 인장 강도 및 도전율을 가지고, 나아가서는 내열성이 우수한 동합금 도체를 얻을 수 있다.

용해·주조 공정[공정 1]에서는, 구리 소재를 용해하고, 주조하는 것에 의해서 주괴(鑄塊)를 얻는다. 구리 소재는, Al, Be, Cd, Mg, Pb, Ni, P, Sn 및 Cr에서 선택되는 금속 성분의 합계 함유량이 0.1∼2.0ppm, 구리의 함유량이 99.96mass% 이상인 조성을 가진다. 균질화 열처리 공정[공정 2]에서는, 얻어진 주괴에 대해서, 유지 온도 700∼1000℃, 유지 시간 10분∼20시간의 균질화 열처리를 행한다. 열간압연 공정[공정 3]에서는, 총가공율이 10∼90%로 되도록 열간압연을 행한다. 냉각 공정[공정 4]에서는, 10℃／sec 이상의 냉각 속도로 급냉을 행한다. 면삭 공정[공정 5]에서는, 냉각된 재료의 양면을 각각 약 1.0㎜씩 면삭한다. 이것에 의해, 동합금 도체 표면의 산화막이 제거된다.

제1 냉간압연 공정[공정 6]에서는, 총가공율이 75% 이상으로 되도록 냉간압연을 복수회 행한다. 제1 냉간압연 공정[공정 6]에 있어서, 총가공율이 75% 미만이면, 소망의 집합 조직이 얻어지지 않는다.

제1 소둔 공정[공정 7]에서는, 승온 속도가 1∼100℃／초, 도달 온도가 100∼500℃, 유지 시간이 1∼900초, 또한, 냉각 속도가 1∼50℃／초인 조건에서 열처리를 실시한다. 제1 소둔 공정에 있어서의 각 열처리 조건이 상기 범위에서 벗어나면 소망의 집합 조직이 얻어지지 않는다.

제2 냉간압연 공정[공정 8]에서는, 총가공율이 60∼95%로 되도록 냉간압연을 행한다.

제2 소둔 공정[공정 9]에서는, 승온 속도가 10∼100℃／초, 도달 온도가 200∼550℃, 유지 시간이 10∼3600초, 또한, 냉각 속도가 10∼100℃／초인 조건에서 열처리를 실시한다. 제1 소둔 공정에 있어서의 각 열처리 조건이 상기 범위에서 벗어나면 소망의 집합 조직이 얻어지지 않는다.

마무리 압연 공정[공정 10]에서는, 총가공율이 10∼60%로 되도록 냉간압연을 행한다. 최종 소둔 공정[공정 11]에서는, 도달 온도가 125∼400℃인 조건에서 열처리를 실시한다. 표면 산화막 제거 공정[공정 12]에서는, 동합금 도체 표면의 산화막 제거와 세정을 목적으로 해서, 산세(酸洗) 및 연마를 행한다. 또한, 상기 압연 공정에 있어서의 가공율 R(%)은 하기 식으로 정의된다.

R={(t₀－t)/t₀}×100　

식중, t₀은 압연 전의 동합금 도체의 두께이고, t는 압연 후의 동합금 도체의 두께이다.

성형 공정[공정 13]에서는, 상기의 공정을 거쳐 얻어진 동판재를, 소망의 도체(선경(線徑)) 사이즈로 성형 가공한다. 성형 가공은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, EBSD에 의해서 측정하는 방향(긴쪽(長手) 방향)을 따라 동판재를 소망의 사이즈로 슬릿하고, 그 후, 카세트 롤러다이스 등을 거쳐서 평각선 가공을 행하는 것에 의해, 소망으로 하는 형상의 동합금 도체가 얻어진다. 그 때, 동합금 도체(평각 도체)의 단면 형상이 장방형인 경우, 동판재의 두께는, 장방형의 짧은변측에 맞추는 것이 바람직하다. 이와 같은 성형 가공에 의해, 동판재의 압연 표면이 동합금 도체의 플랫면에, 동판재의 측면이 동합금 도체의 에지면에 각각 상당하는 동합금 도체가 얻어진다.

[수지층]

본 발명에 관계된 절연 전선은, 동합금 도체의 외주면 상에 직접 또는 간접적으로 피복된 적어도 1개의 수지층을 구비하고 있다. 수지층의 형상은, 특별히 한정되는 것은 아니고, 동합금 도체의 형상에 따라 적당히(適宜) 설계할 수 있다. 수지층에는, 절연성을 가지는 수지가 사용되고 있으며, 또, 수지층의 구성은, 이와 같은 수지를 포함하는 단층이라도 좋고, 또는, 이와 같은 수지를 포함하는 층이 복수 적층되어 있어도 좋다. 수지층의 전체 두께는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 절연성을 해치지 않고, 소형화된 전기 기기 등에 적용시키는 관점에서 10㎛∼300㎛가 바람직하고, 20㎛∼200㎛가 보다 바람직하다.

＜발포 절연층＞

본 발명에서는, 절연 전선에 사용되는 수지층이, 기포를 가지는 열경화성 수지를 포함하는 발포 절연층을 포함하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 발포 수지층은, 기포의 존재에 의해 높은 진동 감쇠성을 나타낸다. 차량에 탑재되는 전기 기기의 소형화에 수반하여, 도체를 피복하는 수지층의 두께저감화(薄肉化)도 요구되고 있기 때문에, 이와 같은 얇은 수지층도 자동차의 진동에 견딜 필요가 있다. 따라서, 도체로서 상술한 특정의 조성 및 집합 조직을 가지는 동합금 도체와, 수지층으로서 발포 수지층이 조합된 이와 같은 절연 전선을, 차량 등에 탑재되어 있는 소형화된 전기 기기에 사용해도, 자동차의 진동에 충분히 견딜 수 있고, 그 결과, 동합금 도체로부터의 수지층의 박리를 보다 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 발포 절연층의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 본 발명에서는, 10∼200㎛가 바람직하다. 또, 본 발명에서는, 발포 절연층은 1층이라도 2층 이상의 복수의 층으로 구성되어 있어도 좋다.

발포 절연층의 재료는, 동합금 도체에 도포하고 베이킹(燒付)해서 절연 피막을 형성할 수 있도록 바니시(와니스)상태의 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는, 발포 절연층을 구성하는 수지는 열경화성 수지를 사용한다. 열경화성 수지로서는, 종래 이용되고 있는 수지를 사용할 수 있고, 폴리아마이드이미드(PAI), 폴리이미드(PI), 폴리아마이드(PA), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에스터이미드(PEsI) 및 폴리에테르설폰(PES)으로 이루어지는 군에서 선택되는 수지가 바람직하고, 이 중에서도 내용제성이 우수한 폴리아마이드이미드(PAI) 및 폴리이미드(PI)가 보다 바람직하고, 폴리아마이드이미드(PAI)가 특히 바람직하다. 사용하는 열경화성 수지는, 1종 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 혼합해서 이용해도 좋다.

폴리아마이드이미드 수지로서는, 시판품(예를 들면, HI406(히타치 카세이(日立化成)사제) 등을 이용하거나, 통상의 방법에 의해, 예를 들면 극성 용매중에서 트라이카르본산(트라이카복실산) 무수물과 다이아이소시아네이트류를 직접 반응시켜서 얻은 생성물을 이용할 수 있다. 폴리이미드로서는, 예를 들면, U이미드(유니치카사(UNITIKA LTD.)제), U－와니스(우베 코산(宇部興産)사제), HCI 시리즈(히타치 카세이사제), 오럼(AURUM)(미츠이 카가쿠(三井化學)사제) 등을 사용할 수 있다.

발포 절연층을 형성하는 열경화성 수지에는, 결정성 수지의 경우는 융점이 240℃ 이상인 열가소성 수지, 또는, 비정성(非晶性) 수지의 경우는 유리 전이 온도가 240℃ 이상인 열가소성 수지가 더(추가로) 첨가되어 있어도 좋다. 이 때의 열가소성 수지는, 25℃에서의 저장 탄성률이 1GPa 이상인 것이 바람직하다. 열경화성 수지가 열가소성 수지를 더 함유함으로써, 가요성, 신장 특성이 개선된다. 열가소성 수지의 유리 전이 온도는, 바람직하게는 180℃ 이상이고, 더욱더 바람직하게는 210∼350℃이다. 이와 같은 열가소성 수지의 첨가량은 수지 고형분의 5∼50질량%가 바람직하다.

이 목적으로 사용가능한 열가소성 수지는, 비정성 수지인 것이 바람직하고, 예를 들면, 폴리에테르이미드, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌에테르, 폴리페닐설폰(PPSU) 및 폴리이미드에서 선택되는 적어도 1종이 바람직하다. 폴리에테르이미드로서는, 예를 들면, 우르템(GE 플라스틱사제) 등을 사용할 수 있다. 폴리에테르설폰으로서는, 예를 들면, 스미카 엑셀 PES(스미토모 카가쿠(住友化學)사제), PES(미츠이 카가쿠사제), 울트라 존 E(BASF 재팬사제), 레이델 A(솔베이 어드반스트 폴리머즈(Solvay Advanced Polymers)사제) 등을 사용할 수 있다. 폴리페닐렌에테르로서는, 예를 들면, 자이론(아사히 카세이(旭化成) 케미컬즈사제), 유피에이스(Iupiace)(미츠비시(三菱) 엔지니어링 플라스틱스사제) 등을 사용할 수 있다. 폴리페닐설폰으로서는, 예를 들면, 레이델(RADEL) R(솔베이 어드반스트 폴리머즈사제) 등을 사용할 수 있다. 폴리이미드로서는, 예를 들면, U－와니스(우베 코산사제), HCI 시리즈(히타치 카세이사제), U이미드(유니치카사제), 오럼(미츠이 카가쿠사제) 등을 사용할 수 있다. 용제에 녹기 쉬운 점에 있어서 폴리페닐설폰, 폴리에테르이미드가 보다 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 특성에 영향을 미치지 않는 범위에서, 발포 절연층을 형성하는 열경화성 수지에 대해서, 기포화 핵제, 산화 방지제, 대전 방지제, 자외선 방지제, 광 안정제, 형광 증백제, 안료, 염료, 상용화제(相溶化劑), 활제(滑劑, lubricant), 강화제, 난연제, 가교제, 가교 조제(助劑), 가소제, 증점제(增粘劑), 감점제(減粘劑), 및 일래스토머 등의 각종 첨가제를 배합해도 좋다.

기포를 가지는 열경화성 수지로 형성된 발포 절연층의 발포 배율은, 1.2배 이상이 바람직하고, 1.4배 이상이 보다 바람직하다. 발포 배율의 상한에 제한은 없지만, 통상 5.0배 이하로 하는 것이 바람직하다. 발포 배율은, 발포를 위해서 피복한 수지의 밀도(ρf) 및 발포 전의 밀도(ρs)를 수중 치환법에 의해 측정하고, (ρs/f)에 의해 산출한다.

발포 절연층에 포함되는 기포의 크기, 즉, 평균 기포 지름은 10㎛ 이하가 바람직하고, 5㎛ 이하가 보다 바람직하고, 3㎛ 이하가 더욱더 바람직하고, 1㎛ 이하가 특히 바람직하다. 10㎛를 넘으면 절연 파괴 전압이 저하하는 일이 있고, 10㎛ 이하로 함으로써 절연 파괴 전압을 양호하게 유지할 수 있다. 또, 5㎛ 이하, 3㎛ 이하로 하는 것에 의해, 순차 절연 파괴 전압을 보다 확실하게 유지할 수 있다. 평균 기포 지름의 하한에 제한은 없지만, 1㎚ 이상인 것이 실제적이고, 바람직하다.

평균 기포 지름은, 발포 절연층의 단면을 주사 전자현미경(SEM)으로 관찰하고, 발포 밀도를 관찰한 범위에서 균등하게, 합계 50개의 기포를 무작위로 선택하고, 그 다음에 화상 치수 계측 소프트(미타니 쇼지(三谷商事)사제의 상품명：WinROOF)를 이용해서 지름 측정 모드로 측정하고, 이들을 평균해서 산출한 값이다. 기포 지름은, 발포 배율, 수지의 농도, 점도, 온도, 발포제의 첨가량, 베이킹로(燒付爐)의 온도 등의 제조 프로세스에 의해서 조정할 수 있다.

발포 절연층은 공기를 포함함으로써 비유전율을 저하시키고, 전압이 인가되었을 때에 선간의 공기 갭에 발생하는 부분 방전, 코로나 방전을 억제할 수 있다.

발포 절연층은, 열경화성 수지와, 특정의 유기 용제 및 적어도 1종류의 고비등점 용제를 포함하는 2종류 이상, 바람직하게는 3종 이상의 용제를 혼합한 절연 바니시를 동합금 도체의 주위에 도포, 베이킹하는 것에 의해 얻을 수 있다. 바니시의 도포는 동합금 도체 상에, 직접, 도포해도, 사이에 다른 절연층(수지층)을 개재시켜서 행해도 좋다.

발포 절연층의 제작에 사용되는 바니시의 유기 용제는, 열경화성 수지를 용해시키는 용매로서 작용한다. 이와 같은 유기 용제는, 열경화성 수지의 반응을 저해하지 않는 한은 특별히 제한은 없고, 예를 들면, N－메틸－2－피롤리돈(NMP), N, N－다이메틸아세트아마이드(DMAC), 다이메틸설폭사이드, N, N－다이메틸폼아마이드 등의 아마이드계 용매, N, N－다이메틸에틸렌유레아, N, N－다이메틸프로필렌유레아, 테트라메틸요소(尿素) 등의 요소계 용매, γ－부티롤락톤, γ－카프로락톤 등의 락톤계 용매, 프로필렌 카보네이트 등의 카보네이트계 용매, 메틸에틸케톤, 메틸아이소뷰틸케톤, 사이클로헥산온 등의 케톤계 용매, 초산 에틸, 초산 n－뷰틸, 뷰틸셀로솔브 아세테이트, 뷰틸카르비톨 아세테이트, 에틸셀로솔브 아세테이트, 에틸카르비톨 아세테이트 등의 에스터계 용매, 다이글라임(diglyme), 트라이글라임, 테트라글라임 등의 글라임계 용매, 톨루엔, 자일렌, 사이클로헥산 등의 탄화 수소계 용매, 설포레인 등의 설폰계 용매 등을 들 수 있다. 이들 중, 고용해성, 고반응 촉진성 등의 점에서 아마이드계 용매, 요소계 용매가 바람직하고, 가열에 의한 가교 반응을 저해하기 쉬운 수소 원자를 갖지 않는 화합물의 점에서, N－메틸－2－피롤리돈, N, N－다이메틸아세트아마이드, N, N－다이메틸에틸렌유레아, N, N－다이메틸프로필렌유레아, 테트라메틸요소가 보다 바람직하고, N－메틸－2－피롤리돈이 특히 바람직하다. 이 유기 용제의 비등점은, 바람직하게는 160℃∼250℃이고, 보다 바람직하게는 165℃∼210℃이다.

기포 형성용으로 사용가능한 고비등점 용제는, 비등점이 180℃∼300℃인 것이 바람직하고, 210℃∼260℃인 것이 보다 바람직하다. 구체적으로는, 다이에틸렌글라이콜다이메틸에테르, 트라이에틸렌글라이콜다이메틸에테르, 다이에틸렌글라이콜다이뷰틸에테르, 테트라에틸렌글라이콜다이메틸에테르, 테트라에틸렌글라이콜모노메틸에테르 등을 이용할 수 있다. 기포 지름의 편차가 작은 점에 있어서 트라이에틸렌글라이콜다이메틸에테르가 보다 바람직하다. 이들 이외에도, 다이프로필렌글라이콜다이메틸에테르, 다이에틸렌글라이콜에틸메틸에테르, 다이프로필렌글라이콜모노메틸에테르, 다이에틸렌글라이콜다이에틸에테르, 다이에틸렌글라이콜모노메틸에테르, 다이에틸렌글라이콜뷰틸메틸에테르, 트라이프로필렌글라이콜다이메틸에테르, 다이에틸렌글라이콜모노뷰틸에테르, 에틸렌글라이콜모노페닐에테르, 트라이에틸렌글라이콜모노메틸에테르, 트라이에틸렌글라이콜뷰틸메틸에테르, 폴리에틸렌글라이콜다이메틸에테르, 폴리에틸렌글라이콜모노메틸에테르, 프로필렌글라이콜모노메틸에테르 등을 사용할 수 있다.

고비등점 용제는, 1종이더라도 좋지만, 기포가 넓은 온도 범위에서 발생하는 효과가 얻어지는 점에서, 적어도 2종을 조합해서 이용하는 것이 바람직하다. 고비등점 용매의 적어도 2종의 바람직한 조합은, 테트라에틸렌글라이콜다이메틸에테르와 다이에틸렌글라이콜다이뷰틸에테르, 다이에틸렌글라이콜다이뷰틸에테르와 트라이에틸렌글라이콜다이메틸에테르, 트라이에틸렌글라이콜모노메틸에테르와 테트라에틸렌글라이콜다이메틸에테르, 트라이에틸렌글라이콜뷰틸메틸에테르와 테트라에틸렌글라이콜다이메틸에테르를 포함하고, 보다 바람직하게는 다이에틸렌글라이콜다이뷰틸에테르와 트라이에틸렌글라이콜다이메틸에테르, 트라이에틸렌글라이콜모노메틸에테르와 테트라에틸렌글라이콜다이메틸에테르의 조합을 포함한다.

기포 형성용의 고비등점 용매는, 열경화성 수지를 용해시키는 용매보다도 고비등점인 것이 바람직하고, 1종류로 바니시에 첨가되는 경우에는 열경화성 수지의 용매보다 10℃ 이상 높은 것이 바람직하다. 또, 1종류의 고비등점 용매를 사용하는 경우에는, 고비등점 용매는 기포 핵제와 발포제의 양쪽의 역할을 가진다. 한편, 2종류 이상의 고비등점 용매를 사용하는 경우에는, 가장 높은 비등점의 용매가 발포제, 중간의 비등점을 가지는 기포 형성용의 고비등점 용매가 기포 핵제로서 작용한다. 가장 비등점이 높은 용매는, 바니시의 유기 용제보다 20℃ 이상 높은 것이 바람직하고, 30∼60℃ 이상 높은 것이 보다 바람직하다. 중간의 비등점을 갖는 기포 형성용의 고비등점 용매는, 발포제로서 작용하는 용매의 비등점과 바니시의 유기 용제의 비등점의 중간에 비등점이 있으면 좋고, 발포제의 비등점과 10℃ 이상의 비등점 차를 가지고 있는 것이 바람직하다. 중간의 비등점을 가지는 기포 형성용의 고비등점 용매가, 발포제로서 작용하는 용매보다 열경화성 수지에의 용해도가 높은 경우, 바니시 베이킹 후에 균일한 기포를 형성시킬 수 있다. 2종류 이상의 고비등점 용매를 사용하는 경우에, 중간의 비등점을 갖는 고비등점 용매에 대한 가장 높은 비등점을 갖는 고비등점 용매의 사용 비율은, 예를 들면, 질량비로 99/1∼1/99인 것이 바람직하고, 기포 생성의 용이성의 점에 있어서 10/1∼1/10인 것이 보다 바람직하다.

(외측 절연층)

본 발명에서는, 발포 절연층의 외주면 상에, 열가소성 수지를 포함하는 외측 절연층이 더 형성되어 있어도 좋다. 도 2는, 이와 같은 수지층의 구성을 가지는 본 발명에 관계된 절연 전선(10)의 실시형태의 1예를 도시한 개략 단면도이고, 동합금 도체(1)의 외주면 상에 발포 절연층(2)이 형성되고, 발포 절연층(2)의 외주면 상에 외측 절연층(3)이 더 형성되어 있다. 발포 절연층(2)에 기포(공기)가 포함되는 것에 의해서 형상을 변형할 수 있는 것을 이용하고, 발포 절연층(2)의 상층에 외측 절연층(3)으로서 열가소성 수지의 층을 더 마련하는 것에 의해, 공기 갭을 메울 수 있고, 그 결과, 부분 방전의 발생을 억제하는 성능이 우수한 수지층을 형성할 수 있다. 이 효과를 더욱더 높이기 위해서, 외측 절연층에 사용되는 열가소성 수지로서, 비정성 수지의 경우에는 240℃ 이상의 유리 전이 온도를 가지는 열가소성 수지, 또는, 결정성 수지의 경우에는 240℃ 이상의 융점을 가지는 열가소성 수지를 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 외측 절연층을 구성하는 열가소성 수지로서, 예를 들면, 엔지니어링 플라스틱 및 슈퍼 엔지니어링 플라스틱 등의 열가소성 수지가 호적하다.

엔지니어링 플라스틱 및 슈퍼 엔지니어링 플라스틱으로서는, 폴리아마이드(PA)(나일론), 폴리아세탈(POM), 폴리카보네이트(PC), 폴리페닐렌에테르(변성 폴리페닐렌에테르를 포함한다), 폴리뷰틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 신디오택틱 폴리스타이렌 수지(SPS), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 초고분자량 폴리에틸렌 등의 범용 엔지니어링 플라스틱 외에, 폴리설폰(PSF), 폴리에테르설폰(PES), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리아릴레이트(U폴리머), 폴리아마이드이미드, 폴리에테르케톤(PEK), 폴리아릴에테르케톤(PAEK), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 변성 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤케톤(PEKK), 폴리에테르케톤에테르케톤케톤(PEKEKK), 폴리이미드(PI), 열가소성 폴리이미드 수지(TPI), 폴리아마이드이미드(PAI), 액정 폴리에스터 등의 슈퍼 엔지니어링 플라스틱, 또, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)를 베이스 수지로 하는 폴리머 얼로이, ABS/폴리카보네이트, 폴리페닐렌에테르/나일론 6, 6, 폴리페닐렌에테르/폴리스타이렌, 폴리뷰틸렌테레프탈레이트/폴리카보네이트 등의 상기 엔지니어링 플라스틱을 포함하는 폴리머 얼로이를 들 수 있다. 본 발명에 있어서는, 내열성과 내스트레스 크랙성의 점에 있어서, 신디오택틱 폴리스타이렌 수지(SPS), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리아릴에테르케톤(PAEK), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 열가소성 폴리이미드 수지(TPI)를 이용하는 것이 특히 바람직하다. 또, 상기에 예시한 수지에 의해서 사용 수지가 한정되는 것은 아니고, 앞서 열거한 수지 이외에도, 그들 수지보다 성능적으로 우수한 수지라면 사용가능하다.

이들 열가소성 수지 중, 결정성 열가소성 수지로서는, 예를 들면, 폴리아마이드(PA), 폴리아세탈(POM), 폴리뷰틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 초고분자량 폴리에틸렌 등의 범용 엔지니어링 플라스틱, 폴리에테르에테르케톤(PEEK)(변성 PEEK를 포함한다), 폴리에테르케톤(PEK), 폴리에테르케톤케톤(PEKK), 폴리에테르케톤에테르케톤케톤(PEKEKK), 폴리아릴에테르케톤(PAEK), 열가소성 폴리이미드 수지(TPI)를 들 수 있다. 또, 상기 결정성 수지를 이용한 폴리머 얼로이를 들 수 있다. 한편, 비정성 열가소성 수지로서는, 예를 들면, 폴리카보네이트(PC), 폴리페닐렌에테르, 폴리아릴레이트, 신디오택틱 폴리스타이렌 수지(SPS), 폴리아마이드이미드(PAI), 폴리벤조이미다졸(PBI), 폴리설폰(PSF), 폴리에테르설폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리페닐설폰(PPSU), 비정성 열가소성 폴리이미드 수지 등을 들 수 있다.

본 발명에서는, 외측 절연층을 구성하는 열가소성 수지로서, 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 변성 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤케톤(PEKK), 폴리에테르케톤(PEK), 폴리에테르케톤에테르케톤케톤(PEKEKK), 폴리페닐렌설파이드(PPS) 및 열가소성 폴리이미드(TPI)로 이루어지는 군에서 선택되는 수지가 바람직하고, PEEK 또는 변성 PEEK가 특히 바람직하다.

또, 외측 절연층을 형성하는 열가소성 수지에 대해서, 특성에 영향을 미치지 않는 범위에서, 산화 방지제, 대전 방지제, 자외선 방지제, 광 안정제, 형광 증백제, 안료, 염료, 상용화제, 활제, 강화제, 난연제, 가교제, 가교 조제, 가소제, 증점제, 감점제, 및 일래스토머 등의 각종 첨가제를 배합해도 좋다.

외측 절연층의 두께에 제한은 없지만, 20∼150㎛가 실제적이고, 바람직하다. 또, 발포 절연층과 외측 절연층의 두께의 비는, 적당히 조절할 수 있다. 즉, 발포 절연층이 두꺼울수록 비유전율이 저하하기 때문에, 부분 방전 개시 전압을 상승시키는 것이 가능하다. 한편, 강도 및 가요성 등의 기계 특성을 상승시키고 싶은 경우에는, 외측 절연층을 두껍게 설계하면 좋다. 발포 절연층과 외측 절연층의 두께의 비, 즉, 발포 절연층의 두께/외측 절연층의 두께의 비는, 강도 및 방전 개시 전압의 특장을 발현시키는 점에서 5/95∼95/5인 것이 바람직하고, 특히 기계 특성이 요구되는 경우에는, 5/95∼60/40인 것이 보다 바람직하다.

＜발포 절연층을 포함하는 절연 전선의 제작＞

수지층이 발포 절연층을 포함하는 절연 전선은, 다음과 같이 해서 제작할 수 있다. 도체로서 상기와 같이 제작한 동합금 도체를 이용하고, 그 주위에 발포 절연층을 형성하는 바니시를 도포한다. 바니시는, 발포 절연층을 구성하는 열경화성 수지를 용해할 수 있는 상기의 유기 용제와, 발포제로서 작용하는 기포 형성용의 고비등점 용매와, 임의로, 기포 핵제로서 작용하는 중간의 비등점을 가지는 기포 형성용의 고비등점 용매를 포함하는 용제를 혼합하는 것에 의해 조제된다. 그 다음에 바니시를 가열해서 베이킹하는 과정에서, 유기 용제를 기화시키면, 바니시중에 기포가 발생하고, 기포를 가지는 발포 절연층이 동합금 도체의 외주면 상에 형성된다. 또, 발포 절연층의 외주면 상에 외측 절연층을 형성하는 경우, 외측 절연층을 구성하는 열가소성 수지 조성물을 압출 성형하는 것에 의해, 발포 절연층의 외주면 상에 외측 절연층을 마련할 수 있다.

＜에나멜 절연층 및 압출 절연층＞

본 발명에서는, 절연 전선에 사용되는 수지층이, 적어도 1층의 에나멜 절연층과, 에나멜 절연층의 외주면 상에 피복되고, 열가소성 수지를 포함하는 압출 절연층을 포함하고 있는 것이 바람직하다. 도 3은, 이와 같은 수지층의 구성을 가지는 본 발명에 관계된 절연 전선(10)의 실시양태의 1예를 도시한 개략 단면도이고, 동합금 도체(1)의 외주면 상에, 수지층(4)으로서, 에나멜 절연층(4a)이 형성되고, 에나멜 절연층(4a)의 외주면 상에 압출 절연층(4b)이 더 형성되어 있다. 이와 같은 구성을 가지는 수지층(4)에는, 압출 절연층(4b)과 동합금 도체(1) 사이에 에나멜 절연층(4a)이 개재하고 있기 때문에, 동합금 도체(1)와 압출 절연층(4b)과의 밀착성을 보강하면서, 압출 피복에 의해 에나멜 절연층(4a) 상에 압출 절연층(4b)을 강고하게 피복할 수 있다. 차량에 탑재되는 전기 기기의 소형화에 수반하여, 도체의 두께저감화도 요구되고 있기 때문에, 이와 같은 도체는, 보다 강고하게 수지층에 밀착될 필요가 있다. 따라서, 상술한 특정의 조성 및 집합 조직을 가지는 동합금 도체가, 이와 같은 구성을 가지는 수지층으로 피복되는 것에 의해, 동합금 도체가 보다 강고하게 밀착되고, 그 결과, 동합금 도체로부터의 수지층의 박리를 보다 확실하게 방지할 수 있다.

＜에나멜 절연층＞

에나멜 절연층은, 열경화성 수지로 구성된다. 본 발명에서는, 동합금 도체로부터 순서대로 에나멜 절연층, 압출 절연층을 가지고, 특히, 에나멜 절연층은 동합금 도체에 직접 접해서 그 동합금 도체의 외주에 마련되는 것이 특히 바람직하다. 다만, 필요성에 따라, 동합금 도체와 에나멜 절연층 사이에 다른 절연층(수지층)이 마련되어 있어도 좋다. 이하, 에나멜 절연층은, 단지 에나멜층이라고 하는 경우도 있다.

(열경화성 수지)

에나멜층을 형성하는 에나멜 수지는, 열경화성 수지라면 종래 이용되고 있는 수지를 사용할 수 있고, 예를 들면, 폴리아마이드이미드(PAI), 폴리이미드(PI), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에스터이미드(PEsI), 폴리우레탄(PU), 폴리에스터(PEst), 폴리벤조이미다졸, 멜라민 수지, 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들 중, 폴리아마이드이미드(PAI), 폴리이미드(PI), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에스터이미드(PEsI), 폴리우레탄(PU), 폴리에스터(PEst)가 바람직하고, 이 중에서도, 이미드 결합을 가지는 열경화성 수지가 바람직하다. 이미드 결합을 가지는 열경화성 수지는, 상기에서는, 폴리아마이드이미드(PAI), 폴리이미드(PI), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에스터이미드(PEsI)를 들 수 있다. 본 발명에서는, 특히, 폴리아마이드이미드(PAI), 폴리이미드(PI) 및 폴리에테르이미드(PEI)에서 선택되는 수지가 바람직하다.

상기의 폴리아마이드이미드(PAI)는, 다른 수지에 비해 열전도율이 낮고, 절연 파괴 전압이 높고, 베이킹 경화가 가능하다. 이와 같은 폴리아마이드이미드는, 특별히 한정되지 않지만, 상법(常法)에 의해, 예를 들면 극성 용매중에서 트라이카르본산 무수물과 다이아이소시아네이트 화합물을 직접 반응시켜서 얻은 생성물, 또는, 극성 용매중에서 트라이카르본산 무수물에 다이아민 화합물을 먼저 반응시키고, 처음에 이미드 결합을 도입하고, 그 다음에 다이아이소시아네이트 화합물로 아마이드화해서 얻어지는 생성물을 들 수 있다. 시판품의 폴리아마이드이미드(PAI)는, 예를 들면, HPC－9000(히타치 카세이사제), HI406(히타치 카세이사제) 등을 들 수 있다.

상기의 폴리이미드(PI)는, 특별히 한정되지 않고, 전방향족 폴리이미드 또는 열경화성 방향족 폴리이미드 등, 통상의 폴리이미드를 이용할 수 있다. 또, 상법에 의해, 방향족 테트라카르본산(테트라카복실산) 이무수물과 방향족 다이아민 화합물을 극성 용매중에서 반응시켜서 폴리아마이드산 용액을 얻고, 그 다음에 베이킹시의 가열 처리에 의해서 당해(當該) 폴리아마이드를 이미드화시키는 것에 의해서 얻어지는 생성물을 이용할 수 있다. 시판품의 폴리이미드(PI)는, 예를 들면, U이미드(유니치카사제), U－와니스－A(우베 코산사제), ＃3000(토레이·듀퐁사(DU PONT－TORAY CO., LTD.)제) 등을 들 수 있다.

상기의 폴리에테르이미드(PEI)는, 분자 내에 에테르 결합과 이미드 결합을 가지는 열경화성 수지라면 좋고, 예를 들면, 방향족 테트라카르본산 이무수물과 분자 내에 에테르 결합을 가지는 방향족 다이아민류를 극성 용매중에서 반응시켜서 폴리아마이드산 용액을 얻고, 그 다음에 베이킹시의 가열 처리에 의해서 당해 폴리아마이드를 이미드화시키는 것에 의해서 얻어지는 생성물을 이용할 수도 있다. 시판품의 폴리에테르이미드(PEI)는, 예를 들면, 우르템 1000(SABIC사제)을 들 수 있다.

상기의 폴리에스터이미드(PEsI)는, 분자 내에 에스터 결합과 이미드 결합을 가지는 폴리머로서 열경화성을 가지고 있으면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 트라이카르본산 무수물과 아민 화합물로부터 이미드 결합을 형성하고, 알콜과 카르본산 또는 그의 알킬 에스터로부터 에스터 결합을 형성하고, 또, 이미드 결합의 유리산기 또는 무수기가 에스터 형성 반응에 가해짐(더해짐)으로써 얻어지는 생성물을 이용할 수 있다. 이와 같은 폴리에스터이미드는, 예를 들면, 트라이카르본산 무수물, 다이카르본산 화합물 또는 그의 알킬 에스터, 알콜 화합물 및 다이아민 화합물을 공지의 방법으로 반응시켜서 얻어지는 생성물을 이용할 수도 있다. 시판품의 폴리에스터이미드(PEsI)는, 예를 들면, 네오히트 8600A(토토쿠 토료(東特塗料)사제)를 들 수 있다.

열경화성 수지의 비유전율은, 3.0∼4.5가 바람직하고, 3.0∼4.0이 보다 바람직하고, 3.0∼3.5가 더욱더 바람직하다. 또한, 비유전율은, 전선 표면에 도전성 페이스트를 이용해서 전극을 마련하고, 시판되는 LCR미터 등의 측정 장치를 이용해서 도체와 전극간의 정전 용량을 측정하고, 전극 길이와 절연 피막의 두께로부터 산출할 수 있다. 본 발명에 있어서는 특별히 기재가 없는 한 100℃의 항온조중에서 측정한 값을 의미한다. 또, 주파수에 대해서는 필요에 따라 변경할 수 있지만, 본 발명에 있어서는 특별히 기재가 없는 한, 100㎐로 측정한 값을 의미한다.

적층된 에나멜 절연층의 경우, 각각의 에나멜 절연층의 열경화성 수지의 25℃에 있어서의 비유전율은, 동일해도 달라도 좋지만, 다른 것이 바람직하다. 특히 동합금 도체 상의 열경화성 수지의 비유전율은 큰 편이 보다 바람직하다. 이와 같은 열경화성 수지를 사용함으로써, 동합금 도체 계면의 전계가 작아지고, 동합금 도체 상의 상처나 이물의 영향을 받지 않아 우수한 내전압을 얻을 수 있다.

열경화성 수지는, 동일한 에나멜 절연층에 있어서, 1종 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다. 또, 다른 에나멜 절연층에 있어서 사용되는 열경화성 수지는, 서로 인접하는 경우 이외는, 서로 달라도 동일하더라도 좋다.

(첨가제)

열경화성 수지층에는, 트라이알킬아민, 알콕시화 멜라민 수지, 싸이올계(티올계) 화합물과 같은 첨가제를 더함으로써, 동합금 도체에의 밀착력을 더욱더 높일 수 있다.

트라이알킬아민으로서는, 바람직하게는 트라이메틸아민, 트라이에틸아민, 트라이프로필아민, 트라이뷰틸아민 등의 저급 알킬의 트라이알킬아민을 들 수 있다. 이들 중에서도 가요성 및 밀착성의 점에서 트라이메틸아민, 트라이에틸아민이 보다 바람직하다.

알콕시화 멜라민 수지로서는, 예를 들면, 부톡시화 멜라민 수지, 메톡시화 멜라민 수지 등의 저급 알콕시기로 치환된 멜라민 수지를 이용할 수 있고, 수지의 상용성(相溶性)의 점에서 메톡시화 멜라민 수지가 바람직하다.

싸이올계 화합물이란, 메르캅토기(－SH)를 가지는 유기 화합물이다. 구체적으로는, 펜타에리트리톨테트라키스(3－메르캅토 뷰틸레이트), 1, 3, 5－트리스(3－메르캅토 뷰틸옥시에틸)－1, 3, 5－트라이아진－2, 4, 6(1H, 3H, 5H)－트라이온, 뷰테인디올 비스(3－메르캅토 뷰틸레이트), 뷰테인디올 비스(3－메르캅토 펜틸레이트), 5－아미노－1, 3, 4－티아다이아졸－2－싸이올, 트라이메틸올프로판트리스(3－메르캅토 뷰틸레이트), 5－메틸－1, 3, 4－티아다이아졸－2－싸이올, 2, 5－다이메르캅토－1, 3, 4－티아다이아졸, 2－아미노－1, 3, 4－티아다이아졸, 1, 2, 4－트라이아졸－3－싸이올, 3－아미노－5－메르캅토－1, 2, 4－트라이아졸 등을 들 수 있다.

상기의 첨가제의 함유량으로서는, 특별히 제한되지 않지만, 열경화성 수지 100질량부에 대해서, 5질량부 이하가 바람직하고, 3질량부 이하가 보다 바람직하다. 또한, 본 발명에서는, 에나멜 절연층 사이에서, 첨가제의 함유량, 종류가 다를 뿐이더라도, 서로 다른 에나멜 절연층으로서 카운트한다.

에나멜 절연층은 1층이라도 2층 이상이 적층되어 있어도 좋지만, 본 발명에서는, 에나멜 절연층은 1∼4층이 바람직하고, 1∼3층이 보다 바람직하고, 1 또는 2층이 더욱더 바람직하다.

에나멜 절연층의 두께는, 높은 부분 방전 개시 전압을 실현할 수 있을 정도로 두께증가화(厚肉化)해도, 에나멜층을 형성할 때의 베이킹로를 통과시키는 횟수를 줄여서 동합금 도체와 에나멜층과의 접착력이 극단적으로 저하하는 것을 방지할 수 있고, 또 기포의 발생도 방지할 수 있는 점에서, 60㎛ 이하가 바람직하고, 50㎛ 이하가 보다 바람직하고, 45㎛ 이하가 더욱더 바람직하고, 40㎛ 이하가 특히 바람직하다. 또, 절연 전선의 수지층으로서의 에나멜선에 필요한 특성인, 내전압 특성, 내열 특성을 해치지 않기 위해서는, 에나멜층이 어느 정도의 두께를 가지고 있는 것이 바람직하다. 에나멜층의 두께는, 적어도 핀홀이 생기지 않을 정도의 두께라면 특별히 제한되는 것은 아니고, 바람직하게는 3㎛ 이상, 더욱더 바람직하게는 6㎛ 이상이다. 또한, 에나멜 절연층의 두께는, 동합금 도체와 압출 절연층 사이에 존재하는 에나멜 절연층의 총합이다. 적층된 에나멜 절연층의 경우, 각각의 에나멜 절연층의 두께는, 서로 동일해도 달라도 좋지만, 다른 것이 바람직하고, 동합금 도체로부터 떨어질수록 두꺼운 것이 바람직하다.

＜압출 절연층＞

압출 절연층은, 열가소성 수지를 포함하고 있다. 본 발명에 있어서는, 압출 절연층은, 적어도 1층의 압출 절연층이, 적어도 1층의 에나멜 절연층 상에 마련되지만, 압출 절연층은, 1층이라도 2층 이상의 적층 구조라도 좋다.

(열가소성 수지)

열가소성 수지는, 폴리아마이드(PA)(나일론), 폴리아세탈(POM), 폴리카보네이트(PC), 폴리페닐렌에테르(변성 폴리페닐렌에테르를 포함한다), 폴리뷰틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 초고분자량 폴리에틸렌 등의 범용 엔지니어링 플라스틱 외에, 폴리설폰(PSF), 폴리에테르설폰(PES), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리아릴레이트(U폴리머), 폴리에테르케톤(PEK), 폴리아릴에테르케톤(PAEK), 테트라플루오로에틸렌·에틸렌 공중합체(ETFE), 폴리에테르에테르케톤(PEEK)(변성 폴리에테르에테르케톤(변성 PEEK)을 포함한다), 폴리에테르케톤케톤(PEKK), 폴리에테르케톤에테르케톤케톤(PEKEKK), 테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로 알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 열가소성 폴리이미드(TPI), 열가소성 폴리아마이드이미드(TPAI), 액정 폴리에스터 등의 슈퍼 엔지니어링 플라스틱, 또, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)를 베이스 수지로 하는 폴리머 얼로이, ABS/폴리카보네이트, 나일론 6, 6, 방향족 폴리아마이드 수지(방향족 PA), 폴리페닐렌에테르/나일론 6, 6, 폴리페닐렌에테르/폴리스타이렌, 폴리뷰틸렌테레프탈레이트/폴리카보네이트 등의 상기 엔지니어링 플라스틱을 포함하는 폴리머 얼로이를 들 수 있다.

열가소성 수지는, 결정성이라도 비정성이더라도 좋다. 또, 열가소성 수지는 1종이더라도 2종 이상의 혼합이라도 좋다.

본 발명에서는, 열가소성 수지로서, 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 변성 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤케톤(PEKK), 폴리에테르케톤(PEK), 폴리에테르케톤에테르케톤케톤(PEKEKK), 폴리페닐렌설파이드(PPS) 및 열가소성 폴리이미드(TPI)로 이루어지는 군에서 선택되는 수지가 바람직하고, 특히, 내용제성의 점에서, 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리페닐렌설파이드(PPS)가 보다 바람직하다.

열가소성 수지의 비유전율은, 2.0∼4.0이 바람직하고, 2.0∼3.5가 보다 바람직하고, 2.0∼3.0이 더욱더 바람직하다.

적층된 압출 절연층의 경우, 각각의 압출 절연층의 열가소성 수지의 비유전율은, 동일해도 달라도 좋지만, 다른 것이 바람직하다. 또, 최외층(最外層)의 비유전율이 큰 편이 바람직하다. 이와 같은 압출 절연층의 적층 구조에 의해, 최외층의 전계가 작아지고 수지층의 외상의 영향을 받기 어려워 우수한 내전압을 얻을 수 있다.

압출 절연층은 1층이라도 2층 이상이 적층되어 있어도 좋지만, 본 발명에서는, 압출 절연층은 1∼4층이 바람직하고, 1∼3층이 보다 바람직하고, 1 또는 2층이 더욱더 바람직하다.

압출 절연층의 두께는 에나멜 절연층의 두께와 동일해도 달라도 좋다. 본 발명에서는, 압출 절연층의 두께는 10∼200㎛가 바람직하고, 40∼150㎛가 보다 바람직하고, 60∼100㎛가 더욱더 바람직하다. 또한, 압출 절연층의 두께는, 에나멜 절연층 상에 존재하는 압출 절연층의 총합이다.

적층된 압출 절연층의 경우, 각각의 압출 절연층의 두께는, 서로 동일해도 달라도 좋다. 본 발명에서는, 1층의 압출 절연층의 두께는, 10㎛ 이상이 바람직하고, 30㎛ 이상이 보다 바람직하고, 50㎛ 이상이 더욱더 바람직하다. 또한, 1층의 압출 절연층의 두께의 상한은, 100㎛ 이하가 바람직하고, 90㎛ 이하가 보다 바람직하고, 80㎛ 이하가 더욱더 바람직하다.

압출 절연층은, 열가소성 수지를 사용하는 것으로 인해 통상 압출 성형으로 형성된다.

(첨가제)

압출 절연층에는, 필요에 따라, 각종 첨가물을 함유시킬 수 있다. 이와 같은 첨가물로서는, 예를 들면, 안료, 가교제, 촉매, 산화 방지제를 들 수 있다. 이와 같은 첨가물의 함유량은, 압출 절연층을 구성하는 수지 100질량부에 대해, 0.01∼10질량부가 바람직하다.

본 발명에 있어서, 동합금 도체를 피복하는 최외층의 압출 절연층에는, 상법에 의해 왁스, 윤활제 등을 분산, 혼합해서 얻어진 자기(自己) 윤활 수지를 사용할 수도 있다. 왁스로서는, 특별히 제한은 없고, 통상 이용되는 왁스를 사용할 수 있고, 예를 들면, 폴리에틸렌 왁스, 석유 왁스, 파라핀 왁스 등의 합성 왁스 및 카르나우바(Carnauba) 왁스, 칸델릴라(Candelilla) 왁스, 라이스 왁스 등의 천연 왁스를 들 수 있다. 윤활제에 대해서도 특별히 제한은 없고, 예를 들면, 실리콘, 실리콘 매크로모노머, 불소 수지 등을 들 수 있다.

＜에나멜 절연층과 압출 절연층을 포함하는 수지층을 가지는 절연 전선의 제작＞

본 발명에서는, 도체로서 상기와 같이 제작한 동합금 도체의 외주에, 에나멜 절연층을 형성하는 열경화성 수지의 바니시를 도포해서 베이킹하고, 열경화성 수지로 구성되는 에나멜 절연층을 형성한다. 그 다음에, 이 에나멜 절연층 상에, 압출 절연층을 구성하는 열가소성 수지를 포함하는 조성물을, 압출 성형하는 것에 의해, 에나멜 절연층의 외주면 상에 압출 절연층을 형성할 수 있다.

열경화성 수지의 바니시는, 열경화성 수지를 바니시화시키기 위해서 유기 용매 등을 함유한다. 유기 용매로서는, 열경화성 수지의 반응을 저해하지 않는 한은 특별히 제한은 없고, 예를 들면, N－메틸－2－피롤리돈(NMP), N, N－다이메틸아세트아마이드(DMAC), N, N－다이메틸폼아마이드(DMF) 등의 아마이드계 용매, N, N－다이메틸에틸렌유레아, N, N－다이메틸프로필렌유레아, 테트라메틸요소 등의 요소계 용매, γ－부티롤락톤, γ－카프로락톤 등의 락톤계 용매, 프로필렌 카보네이트 등의 카보네이트계 용매, 메틸에틸케톤, 메틸아이소뷰틸케톤, 사이클로헥산온 등의 케톤계 용매, 초산 에틸, 초산 n－뷰틸, 뷰틸셀로솔브 아세테이트, 뷰틸카르비톨 아세테이트, 에틸셀로솔브 아세테이트, 에틸카르비톨 아세테이트 등의 에스터계 용매, 다이글라임, 트라이글라임, 테트라글라임 등의 글라임계 용매, 톨루엔, 자일렌, 사이클로헥산 등의 탄화 수소계 용매, 크레졸, 페놀, 할로겐화 페놀 등의 페놀계 용매, 설포레인 등의 설폰계 용매, 다이메틸설폭사이드(DMSO) 등을 들 수 있다.

이들 중, 고용해성, 고반응 촉진성 등에 주목(着目)하면, 아마이드계 용매, 요소계 용매가 바람직하고, 가열에 의한 가교 반응을 저해하기 쉬운 수소 원자를 갖지 않는 화합물의 점에서, N－메틸－2－피롤리돈(NMP), N, N－다이메틸아세트아마이드, N, N－다이메틸에틸렌유레아, N, N－다이메틸프로필렌유레아, 테트라메틸요소가 보다 바람직하고, N, N－다이메틸아세트아마이드, N－메틸－2－피롤리돈, N, N－다이메틸폼아마이드, 다이메틸설폭사이드가 특히 바람직하다. 유기 용매는, 1종만을 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.

열경화성 수지의 바니시는, 전술한 바와 같이 시판품을 사용해도 좋고, 이 경우는, 유기 용매에 용해되고 있는 것으로 인해, 유기 용매를 함유하고 있다.

상기 열경화성 수지의 바니시를 동합금 도체 상에 도포하는 방법은, 상법으로 좋고, 예를 들면, 도체 형상의 상사형(相似形)으로 한 바니시 도포용 다이스를 이용하는 방법, 우물정자모양(井桁狀)으로 형성된 「유니버설 다이스」라고 불리는 다이스를 이용할 수 있다. 열경화성 수지의 바니시를 도포한 동합금 도체는, 상법으로, 베이킹로(燒付爐)에서 베이킹된다. 구체적인 베이킹 조건은, 그 사용되는 노의 형상 등에 좌우되지만, 대략 8m의 자연 대류식의 수형로(竪型爐, vertical furnace)이면, 노내 온도 400∼650℃에서 통과 시간을 10∼90초로 설정하는 것에 의해, 소망으로 하는 베이킹을 달성할 수 있다.

본 발명에서는, 에나멜 절연층이 형성된 동합금 도체(에나멜선이라고도 칭한다)를 심선(心線)으로 하고, 압출기의 스크류를 이용해서, 압출 절연층을 구성하는 열가소성 수지를 포함하는 조성물을 에나멜선 상에 압출 피복하는 것에 의해, 압출 절연층을 형성하고, 절연 전선을 얻을 수 있다. 이 때, 압출 절연층의 단면의 외형 형상이 동합금 도체의 형상과 상사형 혹은 대략 상사형이고 소정의 변부 및 코너부의 두께, 소정의 최대 두께와 최소 두께가 얻어지는 형상으로 되도록, 열가소성 수지의 융점 이상의 온도(비정성 수지의 경우에는 유리 전이 온도 이상)에서 압출 다이를 이용해서 열가소성 수지의 압출 피복을 행한다. 또한, 압출 절연층은, 유기 용매 등과 열가소성 수지를 이용해서 형성할 수도 있다.

압출 절연층으로서 비정성의 열가소성 수지를 이용하는 경우에는, 압출 성형 외에, 예를 들면, 유기 용매 등에 용해시킨 바니시를, 도체의 형상과 상사형의 다이스를 사용해서, 에나멜선 상에 코팅하여 베이킹해서, 형성할 수도 있다. 열가소성 수지의 바니시의 유기 용매는, 상기 열경화성 수지의 바니시에 있어서 든 유기 용매가 바람직하다. 또, 구체적인 베이킹 조건은, 그 사용되는 노의 형상 등에 좌우되지만, 열경화성 수지에 있어서의 조건으로서 기재한 조건이 바람직하다. 다만, 본 발명에서는, 제조 비용(코스트)을 고려한 제조 적성의 관점에서는, 압출 절연층은 압출 성형하는 것이 바람직하다.

[실시예]

이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱더 상세하게 설명하겠지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1∼13 및 비교예 1∼17)

우선, 표 1에 나타내는 조성을 가지는 구리 소재를 용해하고, 주조해서 주괴를 얻었다([공정 1]). 얻어진 주괴에 대해서, 유지 온도 700∼1000℃, 유지 시간 10분∼20시간의 균질화 열처리를 행했다[공정 2]. 그리고, 총가공율이 10∼90%로 되도록 열간압연을 행한[공정 3] 후, 10℃／sec 이상의 냉각 속도로 급냉을 행했다[공정 4]. 냉각된 재료의 양면을 각각 약 1.0㎜씩 면삭한다[공정 5]. 다음에, 표 2에 나타내는 총가공율로 제1 냉간 처리를 행한[공정 6] 후, 표 2에 나타내는 승온 속도, 도달 온도, 유지 시간 및 냉각 속도로 제1 소둔을 행했다[공정 7]. 다음에, 표 2에 나타내는 총가공율로 제2 냉간압연을 행했다[공정 8]. 표 2에 나타내는 승온 속도, 도달 온도, 유지 시간 및 냉각 속도로 제2 소둔을 행한[공정 9] 후, 표 2에 나타내는 총가공율로 마무리 압연을 행했다[공정 10]. 도달 온도가 125∼400℃인 조건에서 최종 소둔을 행한[공정 11] 후, 산세(酸洗) 및 연마를 행하고[공정 12], 소망의(원하는) 두께의 동판재를 제작했다. 그 후, EBSD에 의해서 측정하는 방향을 따라, 얻어진 동판재를 일정한 사이즈로 슬릿하고, 카세트 롤러다이스를 거쳐서 평각선 가공을 행한다[공정 13]. 이와 같이 해서, 동합금 도체(공시재(供試材))를 제작했다.

그 다음에, 각 실시예 및 각 비교예에 있어서, 제작한 동합금 도체를 각각 2개 준비하고, 한쪽의 동합금 도체의 외주면 상에는 발포 절연층을 포함하는 수지층을, 한쪽의 동합금 도체의 외주면 상에는 에나멜 절연층과 압출 절연층을 포함하는 수지층을 각각 상술한 제조 방법에 따라서 형성했다. 또한, 각 수지층은, 일반적으로 행해지는 제조 조건에서 마찬가지로 형성했다. 이 때, 발포 절연층 및 에나멜 절연층을 구성하는 열경화성 수지로서, 폴리아마이드이미드(PAI)를 사용하고, 압출 절연층을 구성하는 열가소성 수지로서, 폴리에테르에테르케톤(PEEK)을 사용했다.

(측정 방법 및 평가 방법)

＜금속 성분의 정량 분석＞

제작한 각 공시재에 대해서, VG－9000(V. G. Scientific사제)를 이용해서 해석을 행했다. 각 공시재에 포함되는 Al, Be, Cd, Mg, Pb, Ni, P, Sn 및 Cr의 함유량(ppm), Al, Be, Cd, Mg, Pb, Ni, P, Sn 및 Cr(표 1에서는 단지 「금속 성분」이라고 적는다)의 합계 함유량(ppm)과, Cu의 함유량(mass%)을 표 1에 나타낸다. 또한, 각 공시재에는, 불가피적 불순물이 포함되어 있는 경우가 있다. 또, 표 1에 있어서의 「－」는, 해당하는 금속 성분이 검출되지 않은 것을 의미한다.

＜방위 밀도＞

방위 밀도는, OIM 5.0 HIKARI(TSL사제)를 이용해서 EBSD법에 의해 측정했다. 측정 면적은, 결정립을 200개 이상 포함하는, 800㎛×1600㎛의 범위로 하고, 스캔 스텝을 0.1㎛로 했다. 측정 후의 결정립의 해석에는, 해석 소프트로서 OIM Analysis(TSL사제)를 이용했다. 해석에 의해 얻어진 결정 방위 분포 함수를 오일러 각으로 표시했다. φ2=0°의 단면도로부터, φ1=0°, Φ=0°에서 90°의 범위(표 3에서는 「범위 A」라고 적는다)에 있어서의 방위 밀도의 평균값을 산출했다. 또, 오일러 각으로 표시된 φ2=35°의 단면도에 있어서, φ1=45°에서 55°, Φ=65°에서 80°의 범위(표 3에서는 「범위 B」라고 적는다)에 있어서의 방위 밀도의 최대값을 읽어냈다. 각 공시재에 대해서, 범위 A에 있어서의 방위 밀도의 평균값 및 범위 B에 있어서의 방위 밀도의 최대값을 표 3에 나타낸다.

＜평균 결정립 지름＞

평균 결정립 지름은, 방위 밀도와 마찬가지 방법으로 측정했다. 측정 범위에 포함되는 모든 결정립으로부터, 평균 결정립 지름을 산출했다. 각 공시재의 평균 결정립 지름을 표 3에 나타낸다.

＜도전율＞

도전율은, 20℃(±0.5℃)로 유지된 항온조중에서 사단자법(四端子法)에 의해 계측한 비저항의 수치로부터 산출했다. 또한, 단자간 거리는 100㎜로 했다. 도전율이 95% IACS 이상인 경우를 「양호」, 95% IACS 미만인 경우를 「불량」으로 평가했다. 각 공시재의 도전율을 표 3에 나타낸다.

＜인장 강도＞

각 공시재의 RD방향으로부터, JIS　Z2201－13B호의 시험편(試驗片)을 3개 잘라냈다. JIS　Z2241에 준해서, 각 시험편의 인장 강도를 측정하고, 그 평균값을 산출했다. 인장 강도가 150MPa 이상 330MPa 이하인 경우를 「양호」, 150MPa 미만인 경우 또는 330MPa를 넘는 경우를 「불량」으로 평가했다. 각 공시재의 인장 강도를 표 3에 나타낸다.

＜내열성＞

각 공시재에 대해서, 아르곤 분위기 또는 질소 분위기 하의 관상로(管狀爐)에서 800℃ 5시간의 열처리를 실시한 후, 상기 평균 결정립 지름의 측정 방법과 마찬가지 방법으로, 평균 결정립 지름을 측정했다. 열처리 후의 평균 결정립 지름이 200㎛ 이하인 경우를 내열성이 「우수하다」, 200㎛를 넘는 경우를 내열성이 「불량」으로 평가했다. 각 공시재에 대해서, 열처리 후의 평균 결정립 지름을 표 3에 나타낸다. 일반적으로, 결정립 지름은, 열처리를 고온에서 장시간 행할수록 성장한다. 즉, 800℃에서 5시간의 열처리를 행한 후에 평균 결정립 지름이 200㎛ 이하인 공시재에 대해서는, 700∼800℃에서 10분 이상 5시간 이내의 열처리를 행한 경우도, 평균 결정립 지름이 200㎛ 이하인 것은 자명하다.

표 1 및 표 3에 나타내는 바와 같이, 실시예 1∼13의 동합금 도체는, Al, Be, Cd, Mg, Pb, Ni, P, Sn 및 Cr에서 선택되는 금속 성분의 합계 함유량이 0.1∼2.0ppm, 구리의 함유량이 99.96mass% 이상인 조성을 가지고 있다. 또, 이들 실시예의 동합금 도체는, EBSD에 의한 집합 조직 해석으로부터 얻어진 결정 방위 분포 함수를 오일러 각(φ1, Φ, φ2)으로 표시했을 때, φ2=0°, φ1=0°, Φ=0°에서 90°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 평균값이 3.0 이상 35.0 미만이고, 또한, φ2=35°, φ1=45°에서 55°, Φ=65°에서 80°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 최대값이 1.0 이상 30.0 미만인 집합 조직을 가지고 있다. 그 때문에, 이들 동합금 도체는, 인장 강도가 150∼330MPa이고, 또 도전율이 95% IACS 이상으로 높고, 800℃ 5시간의 열처리를 행한 후의 평균 결정립 지름이 200㎛ 이하이고, 결정립의 성장이 억제되고 있었다.

실시예 1∼13의 동합금 도체는, 도전율이 95% IACS 이상으로 높고, 또, 고온역에 노출시켜도 결정립의 성장이 억제되고 있는 것으로 인해, 이들 동합금 도체의 외주면 상에, 발포 절연층을 포함하는 수지층이 형성되어 있는 절연 전선, 또는, 에나멜 절연층과 압출 절연층을 포함하는 수지층이 형성되어 있는 절연 전선은, 양호한 도전성을 가지고, 절연 전선 전체에서 우수한 내열성을 나타내는 절연 전선이라고 판단할 수 있다.

이에 반해, 비교예 1, 2, 4, 6, 8에서는, Al, Be, Cd, Mg, Pb, Ni, P, Sn 및 Cr에서 선택되는 금속 성분의 합계 함유량이 2.0ppm를 넘고 있고, 또한, φ2=0°, φ1=0°, Φ=0°에서 90°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 평균값이 3.0 미만이었다. 그 때문에, 800℃ 5시간의 열처리를 행한 후의 평균 결정립 지름이 200㎛를 넘고 있고, 결정립의 성장이 확인되었다.

비교예 3, 7에서는, Al, Be, Cd, Mg, Pb, Ni, P, Sn 및 Cr에서 선택되는 금속 성분의 합계 함유량이 각각 150.0ppm, 130.0ppm으로 많고, φ2=0°, φ1=0°, Φ=0°에서 90°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 평균값이 각각 2.3, 0.1로 낮고, 또한, φ2=35°, φ1=45°에서 55°, Φ=65°에서 80°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 최대값이 각각 31.0, 37.0으로 높았다. 그 때문에, 800℃ 5시간의 열처리를 행한 후의 평균 결정립 지름이 각각 368㎛, 399㎛로 크고, 결정립의 성장이 확인되었다.

비교예 5에서는, Al, Be, Cd, Mg, Pb, Ni, P, Sn 및 Cr에서 선택되는 금속 성분의 합계 함유량이 250.0ppm으로 많고, φ2=0°, φ1=0°, Φ=0°에서 90°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 평균값이 0.8로 낮고, 또한, φ2=35°, φ1=45°에서 55°, Φ=65°에서 80°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 최대값이 35.0으로 높았다. 그 때문에, 800℃ 5시간의 열처리를 행한 후의 평균 결정립 지름이 456㎛로 크고, 결정립의 성장이 확인되었다.

비교예 9에서는, 구리의 함유량이 99.00mass%이고, 또한, φ2=35°, φ1=45°에서 55°, Φ=65°에서 80°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 최대값이 31.0으로 높았다. 그 때문에, 도전율이 93.4% IACS로 낮고, 더군다나, 800℃ 5시간의 열처리를 행한 후의 평균 결정립 지름이 400㎛로 크고, 결정립의 성장이 확인되었다.

비교예 10, 12, 14, 17에서는, φ2=0°, φ1=0°, Φ=0°에서 90°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 평균값이 각각 1.9, 2.5, 2.9, 2.9로 낮았다. 그 때문에, 800℃ 5시간의 열처리를 행한 후의 평균 결정립 지름이 각각 402㎛, 420㎛, 400㎛, 399㎛로 높고, 결정립의 성장이 확인되었다.

비교예 11에서는, φ2=0°, φ1=0°, Φ=0°에서 90°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 평균값이 42.5로 높았다. 그 때문에, 인장 강도가 145MPa로 낮고, 더군다나, 800℃ 5시간의 열처리를 행한 후의 평균 결정립 지름이 275㎛로 크고, 결정립의 성장이 확인되었다.

비교예 13에서는, φ2=35°, φ1=45°에서 55°, Φ=65°에서 80°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 최대값이 39.0으로 높았다. 그 때문에, 인장 강도가 385MPa로 높고, 더군다나, 800℃ 5시간의 열처리를 행한 후의 평균 결정립 지름이 435㎛로 크고, 결정립의 성장이 확인되었다.

비교예 15에서는, φ2=35°, φ1=45°에서 55°, Φ=65°에서 80°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 최대값이 31.0으로 높았다. 그 때문에, 800℃ 5시간의 열처리를 행한 후의 평균 결정립 지름이 380㎛로 크고, 결정립의 성장이 확인되었다.

비교예 16에서는, φ2=0°, φ1=0°, Φ=0°에서 90°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 평균값이 2.7로 낮고, 또한, φ2=35°, φ1=45°에서 55°, Φ=65°에서 80°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 최대값이 32.0으로 높았다. 그 때문에, 800℃ 5시간의 열처리를 행한 후의 평균 결정립 지름이 432㎛로 크고, 결정립의 성장이 확인되었다.

따라서, 비교예 1∼17의 동합금 도체에서는, 고온 지역에 노출시켜도 결정립의 성장이 억제되고 있지 않다. 그 때문에, 이들 동합금 도체의 외주면 상에, 실시예 1∼13과 동일한 발포 절연층을 포함하는 수지층이 형성되어 있는 절연 전선, 실시예 1∼13과 동일한 에나멜 절연층과 압출 절연층을 포함하는 수지층이 형성되어 있는 절연 전선은, 실시예 1∼13의 동합금 도체를 사용한 절연 전선보다도, 내열성이 뒤떨어진다고 판단할 수 있다.

이상으로부터, 도체로서, 실시예 1∼13에 기재되어 있는 특정의 조성 및 집합 조직을 가지는 동합금 도체가 사용되고 있는 본 발명에 관계된 절연 전선은, 이와 같은 특정의 조성 및 집합 조직을 가지지 않는 비교예 1∼17에 기재되어 있는 동합금 도체를 사용한 절연 전선보다도, 절연 전선 전체에서 우수한 내열성을 나타낸다고 판단할 수 있다. 그 때문에, 본 발명에 관계된 절연 전선은, 특히, 소형화·고출력화가 요구되는 EV 차량 등에 탑재되어 있는 전동 발전기의 코일 등에의 고성능화에 유용하다는 것을 알 수 있다.

1: 동합금 도체
2: 발포 절연층
3: 외측 절연층
4: 수지층
4a: 에나멜 절연층
4b: 압출 절연층
10: 절연 전선

Claims

동합금(銅合金) 도체와,
상기 동합금 도체의 외주면 상에 직접 또는 간접적으로 피복된 적어도 1개의 수지층을 구비하고,
상기 동합금 도체가, Al, Be, Cd, Mg, Pb, Ni, P, Sn 및 Cr에서 선택되는 금속 성분의 합계 함유량이 0.1∼2.0ppm이고, 구리(銅)의 함유량이 99.96mass% 이상인 조성을 가지고, 또한, EBSD에 의한 집합 조직 해석으로부터 얻어진 결정 방위 분포 함수를 오일러 각(φ1, Φ, φ2)으로 표시했을 때, φ2=0°, φ1=0°, Φ=0°에서 90°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 평균값이 3.0 이상 35.0 미만이고, 또한, φ2=35°, φ1=45°에서 55°, Φ=65°에서 80°의 범위에 있어서의 방위 밀도의 최대값이 1.0 이상 30.0 미만인 집합 조직을 가지는 것을 특징으로 하는 절연 전선.
제 1 항에 있어서,
상기 동합금 도체의 평균 결정립 지름이, 1㎛∼100㎛인, 절연 전선.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 수지층이, 기포를 가지는 열경화성 수지를 포함하는 발포 절연층을 포함하고 있는, 절연 전선.
제 3 항에 있어서,
상기 발포 절연층의 외주면 상에, 열가소성 수지를 포함하는 외측 절연층이 더 형성되어 있는, 절연 전선.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 열경화성 수지가, 폴리아마이드이미드, 폴리이미드, 폴리아마이드, 폴리에테르이미드, 폴리에스터이미드, 및 폴리에테르설폰으로 이루어지는 군에서 선택되는, 절연 전선.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 수지층이, 적어도 1층의 에나멜 절연층과, 그 에나멜 절연층의 외주면 상에 피복되고, 열가소성 수지를 포함하는 압출(押出) 절연층을 포함하고 있는, 절연 전선.
제 4 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 열가소성 수지가, 폴리에테르에테르케톤, 변성 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤케톤, 폴리에테르케톤, 폴리에테르케톤에테르케톤케톤, 폴리페닐렌설파이드, 및 열가소성 폴리이미드로 이루어지는 군에서 선택되는, 절연 전선.