WO2014112405A1 - 絶縁電線 - Google Patents

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WO2014112405A1
WO2014112405A1 PCT/JP2014/050069 JP2014050069W WO2014112405A1 WO 2014112405 A1 WO2014112405 A1 WO 2014112405A1 JP 2014050069 W JP2014050069 W JP 2014050069W WO 2014112405 A1 WO2014112405 A1 WO 2014112405A1
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fluororesin
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insulated wire
conductor
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増田 晴久
有希 上田
雅巳 西海
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ダイキン工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an insulated wire.
  • Electric wires used in automobiles and robots and coil windings used in motors are required to have excellent insulation properties. Also, in recent years, the trend toward higher voltage and higher current is accelerating, and electric wires and coils having an insulating layer with a low relative dielectric constant are required in order to prevent deterioration of the insulating layer due to partial discharge. Furthermore, high heat resistance and excellent wear resistance are required for windings for motor coils mounted on automobiles.
  • Patent Document 1 an insulated wire provided with a thin insulating coating layer having a film thickness of 0.2 mm or less made of a resin mixture of polyether ether ketone resin 90 to 50% by weight and polyetherimide resin 10 to 50% by weight. has been proposed.
  • Patent Document 2 proposes a resin-coated wire / cable in which a fluororesin layer is formed between a conductor and a polyether ether ketone resin coating layer in a wire / cable obtained by extrusion-coating a polyether ether ketone resin on a conductor. Has been.
  • Patent Document 3 a mixed resin of at least one resin selected from polyamideimide resin, polyimide resin, polyesterimide resin and H-type polyester resin and at least one resin selected from fluororesin and polysulfone resin is applied.
  • An insulated wire having an insulating layer formed by baking has been proposed.
  • Patent Document 4 a first coating layer in which a resin composition obtained by graft polymerization of an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer with a grafting compound is formed immediately above a conductor, a polyphenylene sulfide resin, a polyamide resin, There has been proposed an insulated wire having a second coating layer in which a resin composition, which is a polymer alloy composed of the above, is formed immediately above the first coating layer.
  • patent document 5 it consists of a polymer alloy which mix
  • Patent Document 6 proposes an insulated wire having a resin layer formed by applying and baking a resin in which polyamideimide or polyesterimide and polyphenylene ether are mixed in a ratio (mass ratio) of 60:40 to 95: 5. Has been.
  • An object of this invention is to provide the insulated wire which is equipped with the insulating layer which has a low dielectric constant, and is excellent in heat resistance and abrasion resistance.
  • the inventors of the present invention have intensively studied an insulated wire including an insulating layer having a low relative dielectric constant and having an insulating layer excellent in heat resistance and wear resistance.By using a specific resin and a fluororesin in combination, The present invention has been completed by finding that an insulated wire having an insulating layer having a low relative dielectric constant and having excellent heat resistance and wear resistance can be obtained.
  • the present invention is an insulated wire having a conductor (A) and an insulating layer (B) formed on the outer periphery of the conductor (A), and the insulating layer (B) has a relative dielectric constant of 3.
  • An insulated wire characterized by being formed from a resin composition containing a resin (I) of 0 to 4.0 and a fluororesin (II).
  • the fluororesin (II) is more preferably a copolymer of tetrafluoroethylene and at least one perfluoromonomer selected from the group consisting of perfluoro (alkyl vinyl ether) and hexafluoropropylene.
  • the resin (I) is preferably at least one selected from the group consisting of polyimide, polyamideimide, polyetherimide, polyarylene sulfide, polyarylate, polysulfone, polyethersulfone, and liquid crystal polymer, and polyarylene sulfide. It is more preferable that
  • the mass ratio (I) :( II) of the resin (I) to the fluororesin (II) is preferably 98: 2 to 10:90.
  • the insulated wire of the present invention has the above configuration, the insulated wire includes an insulating layer having a low relative dielectric constant, and is excellent in heat resistance and wear resistance.
  • the insulated wire of the present invention is an insulated wire having a conductor (A) and an insulating layer (B) formed on the outer periphery of the conductor (A), and the insulating layer (B) has a relative dielectric constant of 3.
  • the insulated wire of the present invention has excellent heat resistance and wear resistance, and the insulating layer (B) exhibits a low relative dielectric constant.
  • the partial discharge voltage can be increased.
  • the insulating layer (B) formed on the outer periphery of the conductor (A) may be in contact with the conductor (A), or another layer, for example, another resin layer may be interposed between the conductor (A). It may be formed via.
  • the insulating layer (B) is preferably in contact with the conductor (A), and in that case, an insulated wire in which the adhesion between the conductor (A) and the insulating layer (B) is strong can be obtained.
  • Resin (I) has a relative dielectric constant of 3.0 to 4.0.
  • an insulating layer (B) having a low relative dielectric constant can be formed.
  • the relative dielectric constant of the resin (I) is preferably 3.8 or less, and more preferably 3.6 or less.
  • the relative dielectric constant of the resin (I) is a value obtained by measurement at 23 ° C. and a measurement frequency of 1 MHz.
  • the relative dielectric constant can be measured by a cavity resonator perturbation method using a network analyzer.
  • the resin (I) preferably has a glass transition temperature of 70 ° C. or higher. More preferably, it is 80 degreeC or more, More preferably, it is 90 degreeC or more. When the glass transition temperature is in the above range, the heat resistance of the obtained insulating layer (B) can be improved. Moreover, it is preferable that the glass transition temperature of resin (I) is 300 degrees C or less, and it is more preferable that it is 250 degrees C or less. The glass transition temperature is measured by a differential scanning calorimetry (DSC) apparatus.
  • DSC differential scanning calorimetry
  • the resin (I) can be used without any problem as a crystalline resin or an amorphous resin, but in the case of a crystalline resin, the melting point is preferably 180 ° C. or higher. More preferably, it is 190 ° C. or higher. When the melting point is in the above range, the heat resistance of the obtained insulating layer (B) can be improved. Moreover, it is preferable that melting
  • DSC differential scanning calorimetry
  • the resin (I) is preferably a non-fluorinated resin because of its excellent wear resistance and adhesion to the conductor (A).
  • an engineering plastic is more preferable because of its excellent heat resistance of the insulated wire.
  • resin (I) what is generally called engineering plastics can be used.
  • Resin (I) is selected from the group consisting of polyimide, polyamideimide, polyetherimide, polyarylene sulfide, polyarylate, polysulfone, polyethersulfone, and liquid crystal polymer because the insulated wire has better heat resistance. It is preferable that it is at least one kind.
  • At least one selected from the group consisting of polyarylene sulfide, polyimide, and polyamideimide is more preferable, and the moldability is more excellent.
  • Arylene sulfide is more preferred.
  • the polyimide can be obtained by, for example, heat-treating (baking) a varnish mainly composed of a polyimide precursor obtained by polycondensation reaction of aromatic diamine and aromatic tetracarboxylic acid and / or anhydride thereof. Moreover, since it is excellent in moldability, thermoplastic polyimide can also be used.
  • polyamideimide examples include those obtained by polycondensation reaction of aromatic dicarboxylic acid and aromatic diisocyanate, and those obtained by polycondensation reaction of aromatic dianhydride and aromatic diisocyanate.
  • aromatic dicarboxylic acid isophthalic acid, terephthalic acid and the like can be used.
  • aromatic dianhydride trimellitic anhydride and the like can be used.
  • Tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, orthotolylane diisocyanate, m-xylene diisocyanate, and the like can be used.
  • polyetherimide for example, those having an imide bond and an ether bond in the molecule can be used.
  • polyarylene sulfide for example, the following formula: -(Ar-S)- (Wherein Ar represents an arylene group and S represents sulfur), and the content of the repeating unit in the resin is preferably 70 mol% or more.
  • Arylene groups include p-phenylene, m-phenylene, o-phenylene, alkyl-substituted phenylene, phenyl-substituted phenylene, halogen-substituted phenylene, amino-substituted phenylene, amide-substituted phenylene, p, p'-diphenylenesulfone, p, p ' -Biphenylene, p, p'-biphenylene ether and the like.
  • Polyarylene sulfide can be broadly classified into resins having a crosslinked or branched structure (crosslinked type) and resins having substantially no crosslinked or branched structure (linear type
  • the polyarylate can be obtained, for example, by a polycondensation reaction of a dihydric phenol such as bisphenol A and an aromatic dicarboxylic acid such as terephthalic acid or isophthalic acid.
  • the polysulfone can be obtained, for example, by a polycondensation reaction between bisphenol A and 4,4'-dichlorodiphenylsulfone.
  • polyethersulfone for example, those in which an aromatic group is bonded by a sulfone group or an ether group can be used.
  • Liquid crystal polymers include paraoxybenzoic acid (POB) / polyethylene terephthalate (PET) copolymer, hydroxynaphthoic acid (HNA) / POB copolymer, and biphenol / benzoic acid / POB copolymer. Examples include polyester.
  • the fluororesin (II) is, for example, a polymer having polymerized units based on at least one fluorine-containing ethylenic monomer.
  • the fluororesin (II) it is possible to obtain an insulated wire having an insulating layer (B) having a lower relative dielectric constant and further excellent in heat resistance and wear resistance.
  • the insulated wire of the present invention has better wear resistance.
  • melt processable fluororesin examples include tetrafluoroethylene (TFE) / hexafluoropropylene (HFP) copolymer, TFE / HFP / perfluoro (alkyl vinyl ether) (PAVE) copolymer, and TFE / PAVE copolymer.
  • the fluororesin (II) preferably has a relative dielectric constant of less than 3.0.
  • a relative dielectric constant of less than 3.0 By being formed from a composition containing a fluororesin having a relative dielectric constant of less than 3.0, an insulated wire including an insulating layer (B) having a lower relative dielectric constant can be obtained. More preferably, it is 2.8 or less. Although a minimum is not specifically limited, For example, it is 2.0.
  • the relative dielectric constant of the fluororesin (II) is a value obtained by measurement at 23 ° C. and a measurement frequency of 1 MHz.
  • the relative dielectric constant can be measured by a cavity resonator perturbation method using a network analyzer.
  • TFE Tetrafluoroethylene
  • Rf 1 represents —CF 3 or —ORf 2.
  • Rf 2 represents a perfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms
  • Rf 1 is —ORf 2
  • Rf 2 is more preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • the perfluoroethylenically unsaturated compound represented by the general formula (1) is preferably at least one selected from the group consisting of perfluoro (alkyl vinyl ether) and hexafluoropropylene. More preferably, it is at least one selected from the group consisting of fluoro (methyl vinyl ether), perfluoro (ethyl vinyl ether) and perfluoro (propyl vinyl ether), and from the group consisting of hexafluoropropylene and perfluoro (propyl vinyl ether). More preferably, it is at least one selected.
  • the fluororesin (II) is preferably composed of 80 to 99 mol% of TFE and 1 to 20 mol% of a perfluoroethylenically unsaturated compound represented by the general formula (1).
  • the lower limit of the content of TFE constituting the fluororesin (II) is more preferably 85 mol%, further preferably 87 mol%, particularly preferably 90 mol%, and particularly preferably 93 mol%.
  • the upper limit of the content of TFE constituting the fluororesin (II) is more preferably 97 mol%, still more preferably 95 mol%.
  • the lower limit of the content of the perfluoroethylenically unsaturated compound represented by the general formula (1) constituting the fluororesin (II) is more preferably 3 mol%, further preferably 5 mol%.
  • the upper limit of the content of the perfluoroethylenically unsaturated compound represented by the general formula (1) constituting the fluororesin (II) is more preferably 15 mol%, further preferably 13 mol%, and more preferably 10 mol%. Is particularly preferred, with 7 mol% being even more preferred.
  • the fluororesin (II) preferably has a melt flow rate (MFR) measured under conditions of 372 ° C. and a load of 5000 g of 0.1 to 100 g / 10 minutes, preferably 10 to 40 g / 10 minutes. More preferred.
  • MFR melt flow rate
  • the processing characteristics of the insulating layer (B) of the present invention are improved. Further, the insulating layer (B) and the conductor (A) are more firmly bonded.
  • the more preferable lower limit of MFR is 12 g / 10 minutes, and the particularly preferable lower limit is 15 g / 10 minutes.
  • the more preferable upper limit of MFR is 38 g / 10 minutes, and the particularly preferable upper limit is 35 g / 10 minutes.
  • the MFR of the fluororesin (II) is measured using a melt indexer according to ASTM D3307-01.
  • the melting point of the fluororesin (II) is not particularly limited, but it is preferable that the fluororesin (II) is already melted at a temperature at which the resin (I) used in molding is melted. It is preferable that the temperature be equal to or lower than the melting point.
  • the melting point of the fluororesin (II) is preferably 230 to 350 ° C.
  • the melting point of the fluororesin (II) is determined as a temperature corresponding to the maximum value in the heat of fusion curve when the temperature is raised at a rate of 10 ° C./min using a differential scanning calorimetry (DSC) apparatus.
  • the fluororesin (II) may be treated with fluorine gas by a known method or may be treated with ammonia.
  • the mass ratio (I) :( II) of the resin (I) to the fluororesin (II) is preferably 98: 2 to 10:90.
  • an insulating layer (B) has the outstanding insulation and heat resistance, and shows a low dielectric constant. Further, the insulating layer (B) and the conductor (A) are firmly bonded.
  • the content of the fluororesin (II) exceeds 90 by mass ratio with the resin (I), the adhesive strength and the wear resistance between the insulating layer (B) and the conductor (A) tend to be inferior, and less than 2. If so, the relative dielectric constant may increase.
  • a more preferred range is 90:10 to 15:85.
  • the matrix of the resin composition constituting the insulating layer (B) tends to be the resin (I).
  • the matrix of the resin composition constituting the insulating layer (B) tends to be the fluororesin (II) It is in.
  • the dispersion form of the resin (I) and the fluororesin (II) is such that the fluororesin (II) is dispersed in the matrix of the resin (I), even if the fluororesin (II) is dispersed in the resin (I) matrix.
  • the average dispersed particle size of the dispersed particles of the resin (I) is preferably 30 ⁇ m or less, and more preferably 10 ⁇ m or less.
  • the insulating layer (B) contains the resin (I) and the fluororesin (II), but may contain other components as necessary. Although it does not specifically limit as said other component, For example, a titanium oxide, a silica, an alumina, barium sulfate, a calcium carbonate, aluminum hydroxide, a potassium titanate, a magnesium oxide, a calcium oxide, clay, a talc etc. are mentioned.
  • the insulating layer (B) may also contain a filler, an adhesion promoter, an antioxidant, a lubricant, a processing aid, a colorant, and the like.
  • the thickness of the insulating layer (B) is not limited, but can be 1 to 100 ⁇ m, for example.
  • the film thickness of the insulating layer (B) can be 60 ⁇ m or less, or 40 ⁇ m or less. Moreover, it can also be thinned to 30 ⁇ m or less. Reducing the thickness of the insulating layer (B) is advantageous in that it has excellent heat dissipation performance.
  • the said insulating layer (B) can be obtained by forming the resin composition which consists of resin (I) and specific fluororesin (II) on the outer periphery of a conductor (A).
  • the insulated wire of the present invention includes, for example, a step of preparing a resin composition containing the resin (I) and the fluororesin (II), and molding the resin composition to form an insulating layer (B ) Is formed by a manufacturing method.
  • the method for preparing the resin composition is not particularly limited, and a mixer such as a compounding mill, a Banbury mixer, a pressure kneader, and an extruder that are usually used for mixing a resin composition such as a molding composition is used. And can be carried out under normal conditions.
  • a mixer such as a compounding mill, a Banbury mixer, a pressure kneader, and an extruder that are usually used for mixing a resin composition such as a molding composition is used. And can be carried out under normal conditions.
  • the resin composition may contain other components different from the resin (I) and the fluororesin (II).
  • the other components may be added in advance to the resin (I) and the fluororesin (II) and mixed, or may be added when the resin (I) and the fluororesin (II) are blended. .
  • the adhesive strength between the insulating layer (B) obtained from the resin composition and the conductor (A) can be 10 N / cm or more. Due to the adhesive strength within the above range, it is particularly suitable for use in automobile electric wires and motor coil windings.
  • the adhesive strength is more preferably 15 N / cm or more, and further preferably 20 N / cm or more.
  • the method for forming the insulating layer (B) is not particularly limited, and various conditions can be used as conventionally known. Further, the insulating layer (B) may be formed directly on the conductor (A), or may be formed through another layer, for example, another resin layer.
  • the insulating layer (B) is formed by melting and extruding the resin composition on the surface of the conductor (A) or the surface of the resin layer of the conductor (A) on which another resin layer has been formed in advance.
  • a resin composition is melt-extruded to produce a film, the film is slit to a predetermined size, and then the surface of the conductor (A) or the surface of the resin layer of the conductor (A) in which another resin layer is formed in advance.
  • the film can be formed by a method of winding the film.
  • the forming temperature is a temperature equal to or higher than the melting point of the resin (I) used.
  • the molding temperature is preferably a temperature lower than the lower one of the decomposition temperature of the fluororesin (II) and the decomposition temperature of the resin (I).
  • Such a molding temperature may be 250 to 400 ° C., for example.
  • the molding temperature is preferably 280 to 400 ° C.
  • the insulated wire of the present invention may be heated after forming the insulating layer (B).
  • the heating may be performed at a temperature near the melting point of the fluororesin.
  • the insulating layer (B) is formed on the outer periphery of the conductor (A). Another layer such as another resin layer may be provided between the conductor (A) and the insulating layer (B).
  • the material for forming the conductor (A) is not particularly limited as long as the material has good conductivity, and examples thereof include copper, copper alloy, copper clad aluminum, aluminum, silver, gold, and galvanized iron.
  • the shape of the conductor (A) is not particularly limited, and may be circular or flat. In the case of a circular conductor, the diameter of the conductor (A) may be 0.3 to 2.5 mm.
  • the insulated wire of the present invention can be suitably used for wrapping wires, automotive wires, robot wires, and the like. Moreover, it can be used conveniently also as a coil winding (magnet wire), and if it uses the electric wire of this invention, it will be hard to produce the damage by winding processing.
  • the above winding is suitable for motors, rotating electrical machines, compressors, transformers, etc., requires high voltage, high current and high thermal conductivity, requires high-density winding processing, and is downsized. -It has the characteristics that it can sufficiently withstand the use with high output motors. Moreover, it is suitable also as an electric wire for power distribution, power transmission, or communication.
  • ⁇ Abrasion resistance evaluation> Using insulated wires obtained in the following examples or comparative examples, using a wire coating wear tester (a scrape tester manufactured by Toyo Seiki Kogyo Co., Ltd.), wear under conditions of a load of 300 g according to JIS-C3003 The number of times to reach was measured.
  • a wire coating wear tester a scrape tester manufactured by Toyo Seiki Kogyo Co., Ltd.
  • Resin (I) Polyphenylene sulfide (trade name: “Fortron 0220A” manufactured by Polyplastics Co., Ltd., relative dielectric constant 3.6)
  • Resin (I) Polyamideimide (trade name: “Toron TI-5013” manufactured by Toray Industries, Inc., relative dielectric constant 3.8)
  • Fluororesin (II): Tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (composition weight ratio; tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene / perfluoro (propyl vinyl ether) 87.5 / 11.5 / 1.0, relative dielectric Rate 2.1)
  • the obtained resin composition pellets were supplied to an electric wire forming machine having a screw outer diameter of 30 mm ⁇ to produce a coated electric wire having a coating thickness of 0.1 mm using a copper stranded wire having an outer diameter of 1.0 mm ⁇ as a core wire.
  • heat resistance evaluation, wear resistance evaluation, relative dielectric constant measurement, and volume resistivity were measured. The results are shown in Table 1.
  • the insulated wire of the present invention includes an insulating layer having a low relative dielectric constant and is excellent in heat resistance and wear resistance, it can be suitably used for wrapping wires, automotive wires, robot wires, and the like. Moreover, since it is hard to produce the damage by winding processing, it can be used conveniently also as a coil winding (magnet wire). In particular, it is suitable for motors, rotating electrical machines, compressors, transformers, and the like.

Abstract

本発明は、低い比誘電率を有する絶縁層を備え、かつ耐熱性及び耐摩耗性に優れる絶縁電線を提供することを目的とする。 本発明は、導体(A)と、前記導体(A)の外周に形成される絶縁層(B)とを有する絶縁電線であって、絶縁層(B)は、比誘電率が3.0~4.0の樹脂(I)と、フッ素樹脂(II)とを含む樹脂組成物から形成されることを特徴とする絶縁電線である。

Description

絶縁電線
本発明は、絶縁電線に関するものである。
自動車やロボットに使用される電線や、モーターに使用されるコイル用の巻き線には、優れた絶縁性が要求される。また、近年、高電圧・大電流化の動きが加速しており、部分放電による絶縁層の劣化を防止するため、比誘電率の低い絶縁層を有する電線やコイルが必要とされている。更に、自動車に搭載されるモーターコイル用の巻き線には、高い耐熱性や優れた耐摩耗性が求められている。
このような背景の下、電線の特性を向上させるため、種々の検討がなされており、例えば、下記のように、2種以上の樹脂を用いて絶縁層を形成した電線が提案されている。
例えば、特許文献1では、ポリエーテルエーテルケトン樹脂90~50重量%とポリエーテルイミド樹脂10~50重量%との樹脂混和物による被膜厚0.2mm以下の薄肉絶縁被覆層が設けられた絶縁電線が提案されている。
特許文献2では、ポリエーテルエーテルケトン樹脂を導体上に押出被覆してなる電線・ケーブルにおいて、導体とポリエーテルエーテルケトン樹脂被覆層との間にフッ素樹脂層を形成した樹脂被覆電線・ケーブルが提案されている。
特許文献3では、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂及びH種ポリエステル樹脂から選ばれる1種以上の樹脂と、フッ素樹脂及びポリスルホン樹脂から選ばれる1種以上の樹脂との混合樹脂を塗布、焼付けして形成された絶縁層を有する絶縁電線が提案されている。
特許文献4では、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体に対してグラフト性化合物がグラフト重合されてなる樹脂組成物が導体の直上に形成された第1の被覆層と、ポリフェニレンスルフィド樹脂とポリアミド樹脂とからなるポリマーアロイである樹脂組成物が第1の被覆層の直上に形成された第2の被覆層とを有する絶縁電線が提案されている。
特許文献5では、ポリエーテルスルホン樹脂と、ポリフェニレンスルフィド樹脂及びポリエーテルエーテルケトン樹脂から選ばれる少なくとも1種の結晶性樹脂とを配合したポリマーアロイからなり、ポリエーテルスルホン樹脂と結晶性樹脂との重量比が50:50~90:10の範囲内である絶縁層を有する絶縁電線が提案されている。
特許文献6では、ポリアミドイミド又はポリエステルイミドと、ポリフェニレンエーテルとを60:40~95:5の割合(質量比)で混合した樹脂を塗布、焼付けして形成された樹脂層を有する絶縁電線が提案されている。
特開平5-225832号公報 特開平8-17258号公報 特開2010-67521号公報 特開2011-165485号公報 特開2010-123389号公報 特開2011-159578号公報
しかしながら、自動車やロボットに使用される機器、並びに、モーターに対する小型化や高出力化の要求を受け、そこで使用される電線やコイルに流れる電流の密度も大きくなり、また、巻き線の密度も高くなる傾向にあり、従来の電線では達成できなかった高い性能を有する電線が求められている。
本発明は、低い比誘電率を有する絶縁層を備え、かつ耐熱性及び耐摩耗性に優れる絶縁電線を提供することを目的とする。
本発明者等が、低い比誘電率を有する絶縁層を備え、かつ耐熱性及び耐摩耗性に優れる絶縁層を備える絶縁電線について鋭意検討したところ、特定の樹脂とフッ素樹脂を併用することで、低い比誘電率を有する絶縁層を備え、かつ耐熱性及び耐摩耗性に優れる絶縁電線とすることができることを見出し、本発明は完成したものである。
すなわち、本発明は、導体(A)と、該導体(A)の外周に形成される絶縁層(B)とを有する絶縁電線であって、絶縁層(B)は、比誘電率が3.0~4.0の樹脂(I)と、フッ素樹脂(II)とを含む樹脂組成物から形成されることを特徴とする絶縁電線である。
フッ素樹脂(II)は、テトラフルオロエチレン及び下記一般式(1):
CF=CF-Rf   (1)
(式中、Rfは、-CFまたは-ORfを表す。Rfは、炭素数1~5のパーフルオロアルキル基を表す。)で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物の共重合体であることが好ましい。フッ素樹脂(II)は、テトラフルオロエチレンと、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)及びヘキサフルオロプロピレンからなる群より選択される少なくとも1種のパーフルオロモノマーとの共重合体であることがより好ましい。
樹脂(I)は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリアリーレンサルファイド、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン及び、液晶ポリマーからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、ポリアリーレンサルファイドであることがより好ましい。
絶縁層(B)は、樹脂(I)とフッ素樹脂(II)との質量比(I):(II)が98:2~10:90であることが好ましい。
本発明の絶縁電線は、上記構成を有することから、低い比誘電率を有する絶縁層を備え、かつ耐熱性及び耐摩耗性に優れる。
本発明の絶縁電線は、導体(A)と、該導体(A)の外周に形成される絶縁層(B)とを有する絶縁電線であって、絶縁層(B)は、比誘電率が3.0~4.0の樹脂(I)と、フッ素樹脂(II)とを含む樹脂組成物から形成されるものである。
本発明の絶縁電線は、上記構成を有することによって、優れた耐熱性及び耐摩耗性を有するとともに、絶縁層(B)が低い比誘電率を示すものである。本発明の絶縁電線は、絶縁層(B)が低い比誘電率を有するものであるため、部分放電電圧を高くすることができる。
導体(A)の外周に形成される絶縁層(B)は、導体(A)と接するものであってもよいし、導体(A)との間に、他の層、例えば他の樹脂層を介して形成されたものであってもよい。
絶縁層(B)は、導体(A)と接するものであることが好ましく、その場合、導体(A)と絶縁層(B)との接着が強固な絶縁電線が得られる。
樹脂(I)は、比誘電率が3.0~4.0である。比誘電率が3.0~4.0の樹脂を用いることによって、低い比誘電率を有する絶縁層(B)を形成することができる。更に、絶縁電線の耐熱性及び耐摩耗性も優れる。樹脂(I)の比誘電率は、3.8以下であることが好ましく、3.6以下であることがより好ましい。
樹脂(I)の比誘電率は、23℃、測定周波数1MHzで測定して得られた値である。上記比誘電率は、ネットワークアナライザを用いて、空洞共振器摂動法により測定することができる。
樹脂(I)は、ガラス転移温度が70℃以上であることが好ましい。より好ましくは、80℃以上であり、更に好ましくは、90℃以上である。上記範囲のガラス転移温度であることによって、得られる絶縁層(B)の耐熱性を向上させることができる。また、樹脂(I)のガラス転移温度は、300℃以下であることが好ましく、250℃以下であることがより好ましい。上記ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)装置によって測定される。
樹脂(I)は、結晶性樹脂でも非晶性樹脂でも問題なく使用できるが、結晶性樹脂の場合には、融点が180℃以上であることが好ましい。より好ましくは、190℃以上である。上記範囲の融点であることによって、得られる絶縁層(B)の耐熱性を向上させることができる。また、樹脂(I)の融点は、380℃以下であることが好ましく、350℃以下であることがより好ましい。上記融点は、示差走査熱量測定(DSC)装置によって測定される。
樹脂(I)としては、耐摩耗性および導体(A)との接着性が優れることから、非フッ素化樹脂であることが好ましく、中でも、絶縁電線の耐熱性が優れることから、エンジニアリングプラスチックがより好ましい。樹脂(I)としては、一般にエンジニアリングプラスチックと呼称されるものを用いることができる。
また、樹脂(I)は、絶縁電線の耐熱性がより優れることから、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリアリーレンサルファイド、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン及び、液晶ポリマーからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。また、連続使用温度が高く耐熱性に優れることから、ポリアリーレンサルファイド、ポリイミド、及びポリアミドイミドからなる群より選択される少なくとも1種であることがより好ましく、成形加工性がより優れることから、ポリアリーレンサルファイドが更に好ましい。
ポリイミドとしては、例えば、芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸および/またはその無水物を重縮合反応して得られるポリイミド前駆体を主成分とするワニスを熱処理(焼き付け)することで得ることができる。また、成形加工性に優れることから、熱可塑性ポリイミドを使用することもできる。
ポリアミドイミドとしては、例えば、芳香族ジカルボン酸と芳香族ジイソシアネートの重縮合反応により得られるもの、芳香族二酸無水物と芳香族ジイソシアネートの重縮合反応により得られるものが挙げられる。芳香族ジカルボン酸としてはイソフタル酸、テレフタル酸等が使用でき、芳香族二酸無水物としては無水トリメリット酸等が使用でき、芳香族ジイソシアネートとしては4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、オルソトリランジイソシアネート、m-キシレンジイソシアネート等が使用できる。
ポリエーテルイミドとしては、例えば、分子内にイミド結合とエーテル結合を有するものが使用できる。
ポリアリーレンサルファイドとしては、例えば、下記式:
  -(Ar-S)-
(式中、Arはアリーレン基、Sは硫黄を示す)で表わされる繰り返し単位を有するものが挙げられ、樹脂中の前記繰り返し単位の含有割合は70モル%以上が好ましい。
アリーレン基としては、p-フェニレン、m-フェニレン、o-フェニレン、アルキル置換フェニレン、フェニル置換フェニレン、ハロゲン置換フェニレン、アミノ置換フェニレン、アミド置換フェニレン、p,p’-ジフェニレンスルホン、p,p’-ビフェニレン、p,p’-ビフェニレンエーテル等を挙げることができる。
なお、ポリアリーレンサルファイドは、架橋や分岐構造を有する樹脂(架橋型)、架橋や分岐構造が実質的に有さない樹脂(リニア型)に大別することができるが、本発明では架橋型、リニア型のいずれでも問題なく使用することができる。
ポリアリレートとしては、例えば、ビスフェノールA等の二価フェノールおよびテレフタル酸、イソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸の重縮合反応によって得ることができる。
ポリスルホンとしては、例えば、ビスフェノールAと4,4’-ジクロロジフェニルスルホンとの重縮合反応によって得ることができる。
ポリエーテルスルホンとしては、例えば、芳香族基がスルホン基またはエーテル基により結合されているものを使用することができる。
液晶ポリマー(Liquid Crystal Polymer)としては、パラオキシ安息香酸(POB)/ポリエチレンテレフタレート(PET)共重合体、ヒドロキシナフトエ酸(HNA)/POB共重合体、ビフェノール/安息香酸/POB共重合体などの液晶ポリエステルがあげられる。
上記フッ素樹脂(II)は、例えば、少なくとも1種の含フッ素エチレン性単量体に基づく重合単位を有する重合体である。フッ素樹脂(II)を用いることによって、より低い比誘電率を有する絶縁層(B)を備え、更に、耐熱性及び耐摩耗性に優れた絶縁電線を得ることができる。
フッ素樹脂(B)としては、溶融加工性のフッ素樹脂が好ましい。溶融加工性のフッ素樹脂を用いることによって、本発明の絶縁電線は、より優れた耐摩耗性を有するものとなる。
溶融加工性のフッ素樹脂としては、例えば、テトラフルオロエチレン(TFE)/ヘキサフルオロプロピレン(HFP)共重合体、TFE/HFP/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)(PAVE)共重合体、TFE/PAVE共重合体(PFA及びMFA)、エチレン(Et)/TFE共重合体、Et/TFE/HFP共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)/TFE共重合体、Et/CTFE共重合体、TFE/フッ化ビニリデン(VdF)共重合体、VdF/HFP/TFE共重合体、VdF/HFP共重合体等が挙げられる。また、溶融加工性であれば、低分子量のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を用いることも可能である。
上記フッ素樹脂(II)は、比誘電率が3.0未満であることが好ましい。比誘電率が3.0未満であるフッ素樹脂を含む組成物から形成されるものであることによって、より低い比誘電率を有する絶縁層(B)を備える絶縁電線が得られる。より好ましくは、2.8以下である。下限は特に限定されないが、例えば、2.0である。
フッ素樹脂(II)の比誘電率は、23℃、測定周波数1MHzで測定して得られた値である。上記比誘電率は、ネットワークアナライザを用いて、空洞共振器摂動法により測定することができる。
上記フッ素樹脂(II)は、
テトラフルオロエチレン(TFE)及び下記一般式(1):
CF=CF-Rf   (1)
(式中、Rfは、-CF又は-ORfを表す。Rfは、炭素数1~5のパーフルオロアルキル基を表す。)で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物の共重合体であることが好ましい。上記フッ素樹脂(II)を用いることによって、フッ素樹脂(II)が樹脂(I)に対して効率よく分散し、本発明の絶縁電線における絶縁層(B)は、より優れた力学物性を示すと共に、絶縁性に優れ、低い比誘電率を示す。更に、絶縁層(B)と導体(A)との接着がより強固なものとなる。例えば、非溶融加工性のPTFEを用いた場合には、充分な力学物性を示さず、導体(A)との接着強度も低い。
フッ素樹脂(II)は、1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
上記Rfが、-ORfである場合、上記Rfは炭素数が1~3のパーフルオロアルキル基であることがより好ましい。
一般式(1)で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物としては、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)及びヘキサフルオロプロピレンからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)、パーフルオロ(エチルビニルエーテル)及びパーフルオロ(プロピルビニルエーテル)からなる群より選択される少なくとも1種であることがより好ましく、ヘキサフルオロプロピレン及びパーフルオロ(プロピルビニルエーテル)からなる群より選択される少なくとも1種であることが更に好ましい。
上記フッ素樹脂(II)は、80~99モル%のTFE及び1~20モル%の上記一般式(1)で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物から構成されることが好ましい。上記フッ素樹脂(II)を構成するTFEの含有量の下限は、85モル%がより好ましく、87モル%が更に好ましく、90モル%が特に好ましく、93モル%が殊更に好ましい。上記フッ素樹脂(II)を構成するTFEの含有量の上限は、97モル%がより好ましく、95モル%が更に好ましい。
また、上記フッ素樹脂(II)を構成する上記一般式(1)で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物の含有量の下限は、3モル%がより好ましく、5モル%が更に好ましい。上記フッ素樹脂(II)を構成する上記一般式(1)で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物の含有量の上限は、15モル%がより好ましく、13モル%が更に好ましく、10モル%が特に好ましく、7モル%が殊更に好ましい。
上記フッ素樹脂(II)は、372℃、5000g荷重の条件下で測定したメルトフローレート(MFR)が0.1~100g/10分であることが好ましく、10~40g/10分であることがより好ましい。MFRが上記範囲であることにより、本発明の絶縁層(B)は、加工特性が向上する。また、絶縁層(B)と導体(A)とがより強固に接着する。MFRの更に好ましい下限は12g/10分であり、特に好ましい下限は15g/10分である。絶縁層(B)と導体(A)との接着を強固にする観点から、MFRの更に好ましい上限は38g/10分であり、特に好ましい上限は35g/10分である。
上記フッ素樹脂(II)のMFRは、ASTM D3307-01に準拠し、メルトインデクサーを用いて測定する。
上記フッ素樹脂(II)の融点は特に限定されないが、成形する際に用いる樹脂(I)が溶融する温度で既にフッ素樹脂(II)が溶融していることが成形において好ましいため、上記樹脂(I)の融点以下の温度であることが好ましい。例えば、フッ素樹脂(II)の融点は、230~350℃であることが好ましい。フッ素樹脂(II)の融点は、示差走査熱量測定(DSC)装置を用いて、10℃/分の速度で昇温したときの融解熱曲線における極大値に対応する温度として求めたものである。
上記フッ素樹脂(II)は、公知の方法によりフッ素ガス処理したものであってもよいし、アンモニア処理したものであってもよい。
絶縁層(B)は、樹脂(I)とフッ素樹脂(II)との質量比(I):(II)が98:2~10:90であることが好ましい。上記範囲に設定することによって、絶縁層(B)が優れた絶縁性と耐熱性を有し、低い比誘電率を示す。また、絶縁層(B)と導体(A)とが強固に接着する。
フッ素樹脂(II)の含有量が樹脂(I)との質量比で90を超えると、絶縁層(B)と導体(A)との接着強度や耐摩耗性が劣る傾向があり、2未満であると、比誘電率が上昇するおそれがある。より好ましい範囲は、90:10~15:85である。
また、フッ素樹脂(II)の含有量が樹脂(I)との質量比が相対的に少ない場合には、絶縁層(B)を構成する樹脂組成物のマトリックスは樹脂(I)となる傾向にあり、フッ素樹脂(II)の含有量が樹脂(I)との質量比が相対的に多い場合には、絶縁層(B)を構成する樹脂組成物のマトリックスはフッ素樹脂(II)となる傾向にある。
樹脂(I)とフッ素樹脂(II)の分散形態は、樹脂(I)のマトリックス中にフッ素樹脂(II)が分散する形態であっても、フッ素樹脂(II)のマトリックス中に樹脂(I)が分散する形態であってもよいが、樹脂(I)の分散粒子の平均分散粒子径が30μm以下であることが好ましく、10μm以下であることがより好ましい。
絶縁層(B)は、樹脂(I)及びフッ素樹脂(II)を含むものであるが、必要に応じて他の成分を含んでいてもよい。上記他の成分としては特に限定されないが、例えば、酸化チタン、シリカ、アルミナ、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、クレーまたはタルクなどが挙げられる。絶縁層(B)は、また、フィラー、密着付与剤、酸化防止剤、潤滑剤、加工助剤、着色剤等を含むものであってもよい。
絶縁層(B)の膜厚は限定されないが、例えば、1~100μmとすることができる。絶縁層(B)の膜厚は、60μm以下にすることもできるし、40μm以下にすることも可能である。また、30μm以下まで薄くすることもできる。絶縁層(B)の膜厚を薄くすることは、放熱性能に優れる点で有利である。
上記絶縁層(B)は、樹脂(I)及び特定のフッ素樹脂(II)からなる樹脂組成物を導体(A)の外周に形成することで得ることができる。
本発明の絶縁電線は、例えば、樹脂(I)及びフッ素樹脂(II)を含む樹脂組成物を調製する工程と、上記樹脂組成物を成形して、導体(A)の外周に絶縁層(B)を形成する工程と、を含む製造方法により製造することができる。
上記樹脂組成物を調製する方法としては特に限定されず、成形用組成物等の樹脂組成物を混合するために通常用いられる配合ミル、バンバリーミキサー、加圧ニーダー、押出機等の混合機を用いて、通常の条件により行うことができる。
上記樹脂組成物は、樹脂(I)及びフッ素樹脂(II)とは異なる他の成分を含むものであってもよい。上記他の成分は、樹脂(I)及びフッ素樹脂(II)に予め添加して混合しておいてもよいし、樹脂(I)及びフッ素樹脂(II)を配合するときに添加してもよい。
上記樹脂組成物を用いることで、該樹脂組成物から得られる絶縁層(B)と導体(A)との接着強度を10N/cm以上にすることができる。上記範囲の接着強度であることによって、自動車用電線やモーターコイルの巻き線の用途に特に好適である。接着強度は、15N/cm以上であることがより好ましく、20N/cm以上であることが更に好ましい。
上記絶縁層(B)を形成する方法は特に限定されず、その各種条件としても、従来公知のように行うことができる。また、導体(A)の上に直接絶縁層(B)を形成しても、あるいは他の層、例えば他の樹脂層を介して形成してもよい。
絶縁層(B)は、上記樹脂組成物を、導体(A)の表面、又はあらかじめ他の樹脂層を形成した導体(A)の当該樹脂層の表面に、溶融押出して形成する方法や、あらかじめ樹脂組成物を溶融押出してフィルムを製造し、当該フィルムを所定の大きさにスリットした後、導体(A)の表面、又はあらかじめ他の樹脂層を形成した導体(A)の当該樹脂層の表面に、当該フィルムを巻きつけていく方法などで形成することができる。
絶縁層(B)を溶融押出で形成する場合、形成する温度は、通常、用いる上記樹脂(I)の融点以上の温度であることが好ましい。また、成形温度は、上記フッ素樹脂(II)の分解温度と上記樹脂(I)の分解温度のうち低い方の温度未満の温度であることが好ましい。このような成形温度としては、例えば250~400℃であってよい。成形温度としては、280~400℃であることが好ましい。
本発明の絶縁電線は、絶縁層(B)を形成した後加熱してもよい。上記加熱は、フッ素樹脂の融点付近の温度で加熱してもよい。
本発明の絶縁電線は、導体(A)の外周に絶縁層(B)が形成されたものである。導体(A)と絶縁層(B)との間に、他の層、例えば他の樹脂層を有していてもよい。
導体(A)の形成材料としては、導電性が良好な材料であれば特に制限されず、例えば、銅、銅合金、銅クラッドアルミニウム、アルミニウム、銀、金、亜鉛めっき鉄等が挙げられる。
上記導体(A)は、その形状に特に限定はなく、円形であっても平形であってもよい。円形導体である場合、導体(A)の直径は、0.3~2.5mmであってよい。
本発明の絶縁電線は、ラッピング電線、自動車用電線、ロボット用電線等に好適に使用できる。また、コイルの巻き線(マグネットワイヤー)としても好適に使用でき、本発明の電線を使用すれば巻線加工での損傷を生じにくい。上記巻き線は、モーター、回転電機、圧縮機、変圧器(トランス)等に好適であり、高電圧、高電流及び高熱伝導率が要求され、高密度な巻線加工が必要となる、小型化・高出力化モーターでの使用にも充分に耐えうる特性を有する。また、配電、送電又は通信用の電線としても好適である。
つぎに本発明を実施例をあげて説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
<比誘電率の測定>
下記の実施例の樹脂組成物またはポリフェニレンサルファイド単独樹脂又はフッ素樹脂単独を使用して得られたフィルム(厚み25μm)を、幅2mm・長さ100mmの短冊状に切り出し、空洞共振器摂動法((株)関東電子応用開発製誘電率測定装置、アジレントテクノロジー(株)製ネットワークアナライザ)にて、1MHzにおける比誘電率を測定した。
<体積固有抵抗率の測定>
下記の実施例の樹脂組成物またはポリフェニレンサルファイド単独樹脂又はフッ素樹脂単独を使用して得られたフィルム(厚み25μm)を使用して、四探針法(三菱化学(株)製 Loresta HP MCP-T410装置を使用)にて体積固有抵抗率を測定した。
<耐熱性評価>
下記の実施例の樹脂組成物またはポリフェニレンサルファイド単独樹脂又はフッ素樹脂単独を使用して得られたフィルム(厚み25μm)を、180℃のオーブンに入れ、1500時間、エージング処理を行った。その後、エージング後のフィルムからダンベル状切片を切り出し、引張強度を測定し、未処理の引張強度からの低下率を求めた。
<耐摩耗性評価>
下記の実施例または比較例で得られた絶縁電線を用いて、電線被覆摩耗試験器(東洋精機工業社製スクレープテスタ)を使用して、JIS-C3003に準じて、荷重300gの条件にて摩耗に至るまでの回数を測定した。
実施例および比較例では、下記の材料を用いた。
樹脂(I):ポリフェニレンサルファイド(商品名:ポリプラスチックス株式会社製「フォートロン 0220A」、比誘電率3.6)
樹脂(I):ポリアミドイミド(商品名:東レ株式会社製「トーロン TI-5013」、比誘電率3.8)
フッ素樹脂(II):テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体(組成重量比;テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン/パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)=87.5/11.5/1.0、比誘電率2.1)
<実施例1~7>
樹脂(I)およびフッ素樹脂(II)を表1に示す割合(質量部)で予備混合を行い、二軸押出機(φ30mm、L/D=35)を使用して、シリンダー温度330℃、スクリュウ回転数200rpmの条件下で溶融混練し、樹脂組成物のペレットを製造した。
得られた樹脂組成物ペレットをスクリュー外径30mmφの電線成形機に供給し、外径1.0mmφの銅撚り線を芯線とする被覆厚さ0.1mmの被覆電線を製造した。得られた被覆電線に関して、耐熱性評価、耐摩耗性評価、比誘電率の測定、体積固有抵抗率の測定を行った。結果を表1に示す。
<比較例1~3>
樹脂(I)またはフッ素樹脂(II)のペレットをスクリュー外径30mmφの電線成形機に供給し、外径1.0mmφの銅撚り線を芯線とする被覆厚さ0.1mmの被覆電線を製造した。得られた被覆電線に関して、耐熱性評価、耐摩耗性評価、比誘電率の測定、体積固有抵抗率の測定を行った。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
本発明の絶縁電線は、低い比誘電率を有する絶縁層を備え、かつ耐熱性及び耐摩耗性に優れるため、ラッピング電線、自動車用電線、ロボット用電線等に好適に使用できる。また、巻線加工での損傷を生じにくいため、コイルの巻き線(マグネットワイヤー)としても好適に使用できる。特に、モーター、回転電機、圧縮機、変圧器(トランス)等に好適である。

Claims (6)

  1. 導体(A)と、
    前記導体(A)の外周に形成される絶縁層(B)とを有する絶縁電線であって、
    絶縁層(B)は、比誘電率が3.0~4.0の樹脂(I)と、フッ素樹脂(II)とを含む樹脂組成物から形成される
    ことを特徴とする絶縁電線。
  2. フッ素樹脂(II)は、テトラフルオロエチレン及び下記一般式(1):
    CF=CF-Rf   (1)
    (式中、Rfは、-CFまたは-ORfを表す。Rfは、炭素数1~5のパーフルオロアルキル基を表す。)で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物の共重合体である請求項1記載の絶縁電線。
  3. フッ素樹脂(II)は、テトラフルオロエチレンと、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)及びヘキサフルオロプロピレンからなる群より選択される少なくとも1種のパーフルオロモノマーとの共重合体である請求項1又は2記載の絶縁電線。
  4. 樹脂(I)は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリアリーレンサルファイド、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン及び、液晶ポリマーからなる群より選択される少なくとも1種である請求項1、2又は3記載の絶縁電線。
  5. 樹脂(I)は、ポリアリーレンサルファイドである請求項1、2,3又は4記載の絶縁電線。
  6. 絶縁層(B)は、樹脂(I)とフッ素樹脂(II)との質量比(I):(II)が98:2~10:90である請求項1、2、3、4又は5記載の絶縁電線。
     
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