(57)【要約】【課題】耐加工性および可とう性に優れた絶縁電線を提供する。【解決手段】導体３と、導体３を被覆する２層以上の絶縁層１，２からなる絶縁被膜とを有してなる多層絶縁電線であって、前記絶縁皮膜の最内層の絶縁層２がトリスヒドロキシエチルイソシアヌレート変性ポリエステル樹脂を用いて形成され、最内層が絶縁皮膜の全膜厚に対して１０〜９０％の割合の膜厚であり、最内層の上に、トリレンジイソシアネート５５〜８５モル％、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート１０〜３０モル％、および４，４’−ビトリレンジイソシアネート５〜１５モル％を配合されたイソシアネート成分とトリメリット酸無水物１００モル％からなる酸成分とを用いて重合されたポリアミドイミドを用いて形成された絶縁層１を有することを特徴とする多層絶縁電線。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体と、前記導体を被覆する２層以上の絶縁層からなる絶縁被膜とを有してなる多層絶縁電線であって、前記絶縁皮膜の最内層の絶縁層がトリスヒドロキシエチルイソシアヌレート変性ポリエステル樹脂を用いて形成され、該最内層が絶縁皮膜の全膜厚に対して１０〜９０％の割合の膜厚であり、該最内層の上に、トリレンジイソシアネート５５〜８５モル％、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート１０〜３０モル％、および４，４’−ビトリレンジイソシアネート５〜１５モル％を配合されたイソシアネート成分とトリメリット酸無水物１００モル％からなる酸成分とを用いて重合されたポリアミドイミドを用いて形成された絶縁層を有することを特徴とする多層絶縁電線。
【請求項２】
前記絶縁被膜の最外層が自己潤滑性を有することを特徴とする請求項１記載の多層絶縁電線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁電線に関し、詳しくは、モータや発電機などのコイルを構成するために好適な、耐加工性と可とう性に優れた多層絶縁電線に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モータや発電機の小型化、軽量化、高出力化へのニーズが高まってきており、これを実現するために、モータのコアに、より多くの絶縁電線を巻き付ける必要が生じてきている。このために、より多くの絶縁電線を、狭いコアスロットの中に詰め込むことになり、絶縁電線の被膜には、過酷な加工条件に耐え、かつ絶縁性能を保持できることが要求されるようになってきている。
【０００３】
一般的なポリアミドイミド樹脂を用いた絶縁電線、例えば、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネートとトリメリット酸無水物から重合により合成される剛直な構造を有したポリアミドイミド樹脂を用いた絶縁電線では、上記の用途に供すると、加工時に受ける過酷な力により損傷を受け、電気特性に不具合を生じるという問題が生じていた。
そこで、ワニスの合成原料に４，４’−ビトリレンジイソシアネートを加え、ポリアミドイミドの分子構造中にビフェニル構造を導入したり（特許文献１）、絶縁電線の耐外傷性をさらに向上させるために、合成に用いる酸無水物としてトリメリット酸無水物の他にピロメリット酸二無水物を併用し、分子構造中のイミド基の割合を増やして絶縁被膜の弾性率を大きくすることで耐加工性能を向上させる提案（特許文献２）がなされてきた。
【０００４】
上記の公知例では、原料に使用する４，４’−ビトリレンジイソシアネートの割合を増やしてポリアミドイミド中のビフェニル構造の割合を増やすことで弾性率の向上が望めるものの、絶縁被膜の可とう性が悪化する。可とう性の悪化は、絶縁電線において、コイル巻時に、伸長や曲げ加工を受け、絶縁被膜にクラックが生じ、絶縁性能が著しく低下してしまうといった問題が生じる。可とう性を補うためにジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネートを用いることも提案されているが、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネートを併用すると、柔らかくなりすぎることがあるため、高弾性率とするためには設計分子量を高分子量側にする必要があった。
【０００５】
従って、耐加工性を満足するためにはポリアミドイミドの分子量を大きなものにする必要があり、ワニスの粘度が大きなものになってしまい、電線に被覆する場合、溶剤で希釈して粘度調整をすることが必要となる。そのため所定の絶縁被膜厚さを得るためには塗布回数を多くしなければならず、作業性・生産性が悪化するといった問題が生じていた。
【０００６】
また、４，４’−ビトリレンジイソシアネートは、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネートやトリレンジイソシアネートと比較して格段に高価な材料であり、４，４’−ビトリレンジイソシアネートを多く用いると、ワニス価格及びこれを用いた絶縁電線の価格の高騰を招いてしまっていた。
また、特許文献３では、シラン変性ポリアミドイミドを導体上に直接あるいは他の絶縁層を介して塗布焼き付けた絶縁電線の記述があり、さらに、特許文献４では絶縁電線の耐外傷性をさらに向上させるために、絶縁皮膜の強度に加えて導体の柔軟性を特定し、絶縁皮膜が薄肉であっても、厳しい条件下でのコイル加工時の皮膜損傷が防止できる絶縁電線を提供することが記載されている。しかしながら、現在の高い占積率を確保するための厳しい巻線方法に対しては、更なる性能の向上が求められるようになってきた。
【０００７】
一方、モータなどに使用される絶縁電線としては、コイル巻加工などの作業性の向上のために絶縁皮膜の最上層に自己潤滑性樹脂を配したり、経済性、耐熱性に応じてポリアミドイミドを絶縁被膜の多層構造の一部に配するといった多層皮膜構造の絶縁電線が広く使用されている。しかし、前述の剛直な構造を有したポリアミドイミドを絶縁皮膜の一部とした場合、耐加工性が向上するものの、絶縁皮膜の可とう性が低下してしまうといった問題が生じていた。
また、特許文献５では、絶縁電線の最外層にワックスエマルションを塗装、熱処理することや、特許文献６では、シリコーン樹脂微粒子の分散された焼付け樹脂層を設けることにより、特許文献７では、自己潤滑性塗料を塗布、焼付けすることにより耐摩耗性を付与し、絶縁電線の耐加工性を向上させるといった試みが記載されている。さらに、特許文献８では、導体と最下層との間の密着力、皮膜と皮膜との間の密着力を特定することにより、巻線加工後の電気特性を向上させる技術が記載されている。
しかしながら、現在の高い占積率を確保するための厳しい巻線方法に対しては、更なる性能の向上が求められるようになってきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２９３６８９５号公報
【特許文献２】特許第３９７７３０５号公報
【特許文献３】特開平２００１−３１９５２６号公報
【特許文献４】ＷＯ９９−０４１７５７再公表特許公報
【特許文献５】特開平０６−１９６０３５号公報
【特許文献６】特開平０７−０９４０２５号公報
【特許文献７】特開平０５−１５９６３１号公報
【特許文献８】特開平２００８−０９７８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、耐加工性および可とう性に優れた絶縁電線を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以下の多層絶縁電線を提供するものである。
（１）導体と、前記導体を被覆する２層以上の絶縁層からなる絶縁被膜とを有してなる多層絶縁電線であって、前記絶縁皮膜の最内層の絶縁層がトリスヒドロキシエチルイソシアヌレート変性ポリエステル樹脂を用いて形成され、該最内層が絶縁皮膜の全膜厚に対して１０〜９０％の割合の膜厚であり、該最内層の上に、トリレンジイソシアネート５５〜８５モル％、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート１０〜３０モル％、および４，４’−ビトリレンジイソシアネート５〜１５モル％を配合されたイソシアネート成分とトリメリット酸無水物１００モル％からなる酸成分とを用いて重合されたポリアミドイミドを用いて形成された絶縁層を有することを特徴とする多層絶縁電線。
（２）前記絶縁被膜の最外層が自己潤滑性を有することを特徴とする請求項１記載の多層絶縁電線。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の多層絶縁電線は耐摩耗特性などの耐加工性に優れ、さらに可とう性に優れる。
また、本発明の多層絶縁電線は、絶縁性、経済性、作業性、生産性、弾性、さらに耐外傷性にも優れたものとすることができる。本発明の多層絶縁電線は、モータや発電機などのコイルを構成するために好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の多層絶縁電線の一実施態様を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の多層絶縁電線の好ましい一実施態様を示す断面図であり、外層１および内層２の絶縁層からなる絶縁被膜と、この絶縁被膜が被覆する導体３からなっている。
【００１４】
絶縁皮膜の外層１は、ジイソシアネート成分として、一般のポリアミドイミドに使用されるジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート（以下、「ＭＤＩ」と称する）に加えて、屈曲構造を有するトリレンジイソシアネート（以下、「ＴＤＩ」と称する）、さらにビフェニル構造を有する４，４’−ビトリレンジイソシアネート（以下、「ＴＯＤＩ」と称する）の３つのイソシアネート成分を用いて合成されたポリアミドイミドを用いて形成された絶縁層である。
【００１５】
外層１に用いられるポリアミドイミドの合成に用いられるジイソシアネート成分中は、ＴＤＩが５５〜８５モル％（好ましくは６０〜８５モル％、さらに好ましくは６５〜７５モル％）、ＭＤＩが１０〜３０モル％（好ましくは１５〜２５モル％、さらに好ましくは１７．５〜２２．５モル％）、ＴＯＤＩが５〜１５モル％（好ましくは６〜１４モル％、さらに好ましくは８〜１２モル％）が配合されたものである。
【００１６】
ＴＤＩを上記の範囲で用いることにより、ポリアミドイミド分子中のビフェニル構造やイミド基の割合を増やしても溶剤への溶解性を向上させることができるため、塗布・焼付時の作業性が良好で、塗布・焼付後の絶縁電線が過酷な巻線工程でも損傷を回避できる被膜の機械的強度を保持できる。これは、屈曲構造付与成分としてＴＤＩを用いることにより、ＭＤＩを屈曲構造付与成分として用いる場合と異なり、自由回転をする部分が無いため、ＭＤＩを用いるより剛直な分子になることが期待でき、ＴＤＩの方がＭＤＩより、できたポリアミドイミドの分子量が多少小さくても高弾性率な被膜になるためと考えられる。逆に、ＴＤＩ量が多すぎると絶縁皮膜が硬くなりすぎ可とう性に乏しくなり、少なすぎると電線作成の際に作業性・生産性が悪化する。
また、ＭＤＩ量が多すぎると電線作製の際に作業性・生産性が悪化し、少なすぎると可とう性が低下する。
また、ＴＯＤＩ量が多すぎると経済的に不利となり、少なすぎると弾性率が低下し、耐加工性が低下する。
【００１７】
外層１は、上記のＴＤＩ  ５５〜８５モル％、ＭＤＩ  １０〜３０％、およびＴＯＤＩ  ５〜１５モル％が配合されたジイソシアネート成分と、トリメリット酸無水物（以下「ＴＭＡ」という）１００モル％からなる酸成分とを、好ましくは等モル量、用いて合成されたポリアミドイミドで形成する。
【００１８】
本発明において外層１は、後述するように、好ましくは、ポリアミドイミド樹脂の絶縁樹脂塗料（樹脂組成物）を塗布、焼付けして形成されるが、それに用いられる絶縁樹脂としては、常法により、例えば、極性溶媒中で、上記のジイソシアネート成分と酸成分を等モル量用いて重合させた絶縁樹脂ワニスを用いることができる。
【００１９】
上記の合成時に使用する溶媒は、調製後の樹脂が溶解するものであればいずれでもよく、Ｎ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等を用いることができる。これらの中、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（以下、「ＮＭＰ」と称する）が好ましい。
【００２０】
絶縁被膜の最内層となる内層２は、トリスヒドロキシエチルイソシアヌレート（以下、「ＴＨＥＩＣ」と称する）変性ポリエステル樹脂を用いて形成されている。
ここで、ＴＨＥＩＣ変性ポリエステル樹脂とは、酸成分とＴＨＥＩＣを含む２価あるいは３価のアルコール成分反応させることにより得られたポリエステル樹脂をいう。用いる酸成分としては、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、その誘導体であるテレフタル酸ジメチル、イソフタル酸ジメチル等が用いられる。アルコール成分としては、ＴＨＥＩＣを必須成分として含み、その他に例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン等の２価あるいは３価のアルコールが用いられる。
ＴＨＥＩＣ変性ポリエステル樹脂を製造するに際し、反応の条件は、エステル交換反応等の反応が生じる条件であれば良く特に制限されない。
ＴＨＥＩＣ変性ポリエステル樹脂を含む市販ワニス（絶縁樹脂塗料）としては、Ｉｓｏｎｅｌ２００（商品名、米国スケネクタディインターナショナル（株）製）、ＮＨ８２００Ｋ２（商品名、東特塗料（株）製）が挙げられる。
【００２１】
内層２は絶縁皮膜の全膜厚に対して１０〜９０％、好ましくは５０〜８０％、さらに好ましくは６０〜８０％の割合の膜厚で形成される。
ＴＨＥＩＣ変性ポリエステル樹脂を使用し、上記の膜厚で内層２を形成することにより、導体と絶縁皮膜の密着性が向上し、加工時の絶縁皮膜のウキ、剥がれが防止され耐加工性が向上する。さらに、外層１のポリアミドイミドの著しい可とう性低下を防止することができる。
【００２２】
また、外層１と内層２の間に、必要に応じて、中間層を設けても良い。中間層としては、耐熱ポリエステル樹脂、ポリエステルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂などエナメル被覆電線の被覆樹脂として一般に用いることのできる樹脂による絶縁樹脂層を、被覆電線に求められる加工条件、耐熱性によって用いることができる。
また、外層１の外側にさらに最外層を設けてもよい。最外層としては、上記の中間層と同様のものを挙げることができる。
【００２３】
また、本発明の目的を損なわない範囲で、各絶縁層には、従来から絶縁皮膜中に添加できることが知られている各種の添加剤（例えば潤滑剤、無機微粉末、金属アルコキシレートなど）を添加することができる。
【００２４】
例えば、多層絶縁電線の絶縁皮膜の最外層を、自己潤滑性を有するポリアミドイミド皮膜とすることで、電線の耐加工性をさらに高めることができる。ここで言う表面潤滑層とは、ポリアミドイミド樹脂溶液に潤滑剤微粒子を分散させたワニスを塗布・焼付して形成した樹脂被膜層を指す。樹脂溶液に分散させる潤滑剤としては、カルナバワックスやモンタンワックスの様なエステル系ワックスや、ポリエチレンやポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のような合成樹脂系ワックスから、電線表面に付与させる潤滑性能に合わせて１種または複数種のものを用いることができる。潤滑剤微粒子を分散させるポリアミドイミド樹脂溶液としては、上記の外層１に用いられるワニスと同じ組成のものであっても、異なるものであってもよい。
【００２５】
本発明の多層絶縁電線において、導体１としては通常、銅またはその合金からなるものを用いる。また、導体１の形状も図示されるような、断面形状が丸形の線に限定されるものではなく、正方形、長方形などであってもよく、異形線、平角線であってもよい。
また、絶縁被膜の全膜厚についても特に限定されないが、全膜厚で２０μｍ〜６０μｍとすることが好ましい。
【００２６】
本発明の多層絶縁電線は、例えば、上記の内層１の形成に用いられる絶縁樹脂塗料を導体上に塗布、焼き付けし、その上に、上記の外層２の形成に用いられる絶縁樹脂塗料を塗布、焼き付けして、絶縁皮膜を形成して製造される。各絶縁樹脂塗料の調製とその塗布、焼き付けは通常の方法によって行うことができる。例えば、焼き付けは、通常４００〜５５０℃、数回塗布焼き付けて行うことができる。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２８】
実施例１
［ポリアミドイミドワニスの合成方法］
容量３リットルの３つ口フラスコに、加熱冷却装置、窒素導入装置、撹拌機を備えた合成装置を用意した。その中に、酸成分としてＴＭＡ  １７０．３６ｇ（１００モル％）と、ジイソシアネート成分として、ＴＤＩ  １０９．１８ｇ（７０モル）、ＭＤＩ  ４４．８３ｇ（２０モル％）、およびＴＯＤＩ  ２３．６７ｇ（１０モル％）と、溶媒として、ＮＭＰ  ６３０．０ｇを加え、窒素気流中撹拌しながら、常温から１４０℃まで２時間かけて昇温した。フラスコ内から激しく炭酸ガスの発生が見られ、フラスコ内の溶液が粘調になるまで、１４０℃で５時間撹拌を続けた。その後、ＮＭＰ  ３２７．２７ｇ加え、常温まで冷却し、ポリアミドイミドワニス（樹脂濃度２２質量％）１２２７．２７ｇを得た。
【００２９】
［電線製造］
導体（１．４ｍｍ径銅線）に、ＴＨＥＩＣ変性ポリエステル絶縁樹脂（ＮＨ８２００Ｋ２）を数回塗布・焼付し（皮膜厚０．０３０ｍｍ）、外層に前記ポリアミドイミドワニスを数回塗布・焼付し（皮膜厚０．０１０ｍｍ）、全体膜厚に対する内層厚比率が７５％の多層絶縁電線を製造した。
【００３０】
実施例２
内層厚比率を８８％とした以外は実施例１と同様に多層絶縁電線を製造した。
【００３１】
実施例３
内層厚比率を２５％とした以外は実施例１と同様に多層絶縁電線を製造した。
【００３２】
実施例４
ＴＤＩ配合量を５５モル％、ＭＤＩ配合量を３０モル％、ＴＯＤＩ配合量を１５モル％とした以外は実施例１と同様に多層絶縁電線を製造した。
【００３３】
実施例５
ＴＤＩ配合量を８５モル％、ＭＤＩ配合量を１０モル％、ＴＯＤＩ配合量を５モル％とした以外は実施例１と同様に多層絶縁電線を製造した。
【００３４】
実施例６
ＴＤＩ配合量を６５モル％、ＭＤＩ配合量を３０モル％、ＴＯＤＩ配合量を５モル％とした以外は実施例１と同様に多層絶縁電線を製造した。
【００３５】
実施例７
ＴＤＩ配合量を７５モル％、ＭＤＩ配合量を１０モル％、ＴＯＤＩ配合量を１５モル％とした以外は実施例１と同様に多層絶縁電線を製造した。
【００３６】
実施例８
ＴＤＩ配合量を６５モル％、ＭＤＩ配合量を２０モル％、ＴＯＤＩ配合量を１５モル％とした以外は実施例１と同様に多層絶縁電線を製造した。
【００３７】
実施例９
ＴＤＩ配合量を７５モル％、ＭＤＩ配合量を２０モル％、ＴＯＤＩ配合量を５モル％とした以外は実施例１と同様に多層絶縁電線を製造した。
【００３８】
比較例１
内層にＭＤＩとＴＭＡから合成されたポリアミドイミド樹脂を塗布焼付けした以外は実施例１と同様に多層絶縁電線を製造した。
【００３９】
比較例２
ＴＤＩ配合量を０モル％、ＭＤＩ配合量を１００モル％、ＴＯＤＩ配合量を０モル％とした以外は実施例１と同様に多層絶縁電線を製造した。
【００４０】
比較例３
ＴＤＩ配合量を５５モル％、ＭＤＩ配合量を４０モル％、ＴＯＤＩ配合量を５モル％とした以外は実施例１と同様に多層絶縁電線を製造した。
【００４１】
比較例４
内層厚比率を９３％とした以外は実施例１と同様に多層絶縁電線を製造した。
【００４２】
比較例５
内層厚比率を８％とした以外は実施例１と同様に多層絶縁電線を製造した。
【００４３】
比較例６
ＴＤＩ配合量を４５モル％、ＭＤＩ配合量を２０モル％、ＴＯＤＩ配合量を３５モル％とした以外は実施例１と同様に多層絶縁電線を製造した。
【００４４】
比較例７
ＴＤＩ配合量を６０モル％、ＭＤＩ配合量を１５モル％、ＴＯＤＩ配合量を２５モル％とした以外は実施例１と同様に多層絶縁電線を製造した。
【００４５】
比較例８
ＴＤＩ配合量を９０モル％、ＭＤＩ配合量を５モル％、ＴＯＤＩ配合量を５モル％とした以外は実施例１と同様に多層絶縁電線を製造した。
【００４６】
比較例９
ＴＤＩ配合量を８０モル％、ＭＤＩ配合量を５モル％、ＴＯＤＩ配合量を１５モル％とした以外は実施例１と同様に多層絶縁電線を製造した。
【００４７】
比較例１０
ＴＤＩ配合量を８０モル％、ＭＤＩ配合量を２０モル％、ＴＯＤＩ配合量を０モル％とした以外は実施例１と同様に多層絶縁電線を製造した。
【００４８】
以上の実施例および比較例の多層絶縁電線について、以下の評価試験を行った。結果を表１に示す
【００４９】
試験例１
（ａ）一方向摩耗  導体露出荷重
ＪＩＳ  Ｃ  ３００３に従って一方向摩耗試験を行い、導体露出荷重（ｇ）を測定した。
（ｂ）定荷重摩耗  導体露出荷重
直径１．０ｍｍのピアノ線を絶縁電線に対して直交に接触させ、所定の荷重を載せた状態で、一定速度で絶縁電線を磨耗させた後、絶縁皮膜の損傷状態を観察し、導体露出荷重（Kg）を測定した。
なお、摩耗性の良否の判定は、一方向摩耗２８００ｇ以上、低荷重摩耗７ｋｇ以上を良好と判断した。
【００５０】
（ｃ）可とう性
ＪＩＳ  Ｃ  ３００３に従って可とう性を試験した。絶縁電線自身の周囲に線と線とが接触するように緊密に１０回巻きつけたとき、拡大顕微鏡観察において皮膜に導体が見える亀裂が生じていないものを可とう性が良好（ＯＫ）と判断し、皮膜に導体が見える亀裂が生じているものを可とう性が不良（ＮＧ）と判断した。
【００５１】
【表１】
2010205542.tif 000003
【００５２】
表１に示されるように、実施例１〜９では、耐摩耗性および可とう性がいずれも優れたものとなっている。これに対して、内層をポリアミドイミドした比較例１では耐摩耗性が劣っている。また、内層膜厚比が９０％を越えた比較例４は可とう性に優れているものの、摩耗特性が劣っており、逆に１０％未満の比較例５は、摩耗特性に優れているものの、可とう性が悪化している。また、ポリアミドイミドの各イソシアネート成分を本発明の範囲外とした比較例２、３、６〜１０では、耐摩耗性および可とう性の両者を満足する絶縁電線が得られなかった。
【００５３】
実施例１０
最外層にＭＤＩとＴＭＡから合成されたポリアミドイミド樹脂に潤滑剤としてポリエチレンワックスを２質量％含む自己潤滑ポリアミドイミド樹脂からなる層を厚さ０．００３ｍｍで設けた以外は実施例１と同様に絶縁電線を製造した。
得られた、絶縁電線について、試験例１と同様に、評価試験を行った。その結果、一方向摩耗は３２５０ｇ、定荷重摩耗（導体露出荷重）は７ｋｇ、可とう性は「ＯＫ」であり、耐摩耗性および可とう性がいずれも優れたものとなった。
【符号の説明】
【００５４】
１  絶縁層（外層）
２  絶縁層（内層）
３  導体
【図１】
2010205542.tif 000004