(57)【要約】【課題】本発明は潤滑皮膜を形成した絶縁電線及びその製造方法に関するもので、潤滑皮膜分子とエナメル線皮膜分子とが化学結合している超薄膜潤滑皮膜及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】クロロシラン系界面活性剤を潤滑皮膜分子として、その分子を溶解した非水系有機溶媒にエナメル線を浸漬させるか、あるいは前記分子を揮散させ、気相中でエナメル線と接触させることによって、エナメル線皮膜表面の親水性基と潤滑皮膜分子のクロロシリル基との間に脱塩酸反応を起こさせ、シロキサン結合により潤滑皮膜を形成する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エナメル線の樹脂皮膜上にシロキサン結合により潤滑皮膜を形成していることを特徴とする絶縁電線。
【請求項２】
潤滑皮膜分子がフッ化アルキル基を有していることを特徴とする請求項１記載の絶縁電線。
【請求項３】
潤滑皮膜が単分子膜であることを特徴とする請求項１、２記載の絶縁電線。
【請求項４】
前記エナメル線の樹脂皮膜が、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステルイミド、ポリアミドイミドから選ばれる樹脂であることを特徴とする請求項１〜３記載の絶縁電線
【請求項５】
親水性基と反応する官能基を末端に有する潤滑皮膜分子を添加した有機溶媒に、エナメル線を浸漬し、前記潤滑皮膜分子と前記エナメル線皮膜分子とを化学結合させることを特徴とする絶縁電線の製造方法。
【請求項６】
親水性基と反応する官能基を末端に有する分子から成る潤滑皮膜溶液を揮散させ、前記分子とエナメル線とを接触させ化学結合させることを特徴とする絶縁電線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁電線およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁電線は、銅やアルミニウムの導体線表面にポリエステルやポリアミドなどの樹脂を塗布焼付や押出成形により絶縁皮膜を形成させたもので、様々な分野に使用されている。
【０００３】
絶縁電線を巻線として使用する場合、高効率化、高占積率化、作業環境および地球環境面からの含浸ワニス工程省略、小型軽量化、コイル発熱防止、高電圧化対応などの要求がなされている。
【０００４】
その中でも巻線作業の高速化、コイル不良率の低減などのために皮膜強度を向上させるとともに潤滑性も向上させることへの要望は多い。そのような場合、例えば、皮膜下層は導体と密着性の高いエステルイミドなどを用いて皮膜上層の静摩擦係数を小さくし、潤滑性を向上させたアミドイミドを用いて２層の皮膜構成とすることがある。また、皮膜最外層にフッ素系樹脂の皮膜を施したり、ワックスやパラフィンなどを塗布したりすることが行われている。
【０００５】
例えば、特許文献１には絶縁塗料の樹脂にポリヘキサフルオロ−１，３−ブタジエンからなる熱硬化性フッ素樹脂を添加して塗布焼付した自己潤滑性エナメル線が、特許文献２には三塩基酸無水物とポリイソシアネートを分子末端の一部に反応基を有するフッ素樹脂粉末の存在下で反応させて得られた潤滑性ポリアミドイミド皮膜を有する潤滑性絶縁電線が、特許文献３には２５℃の表面張力が３０ｄｙｎ／ｃｍ以下の溶剤にフッ素樹脂を混合させた液をポリアミドイミド樹脂に分散させ、その塗料を皮膜とする方法が、特許文献４には最外層の絶縁層に表面活性化処理されたフッ素樹脂粉末を添加させる方法が、特許文献５には主鎖炭素数を限定した常温で固体の有機潤滑材を常温で液体の有機潤滑材に添加して塗布する方法が各々記載されている。
【０００６】
また、特許文献６にはシラン誘導体をプラズマ化学蒸着によりエナメル電線に薄膜形成する方法が記載されている。
【特許文献１】特許第３０６７２５号公報
【特許文献２】特許第３２０２０６３号公報
【特許文献３】特許第２５１９８１４号公報
【特許文献４】特許第２６８６１４８号公報
【特許文献５】特公平７−７３００８号公報
【特許文献６】特許第３２３６４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の潤滑性絶縁電線では、以下に示すような課題がある。
【０００８】
ワックスなどを使用した場合、潤滑性能は向上できるが用途によっては溶媒などによりワックスが抽出され悪影響を及ぼすことがある。例えば、コンプレッサーなどに用いられるハーメチックモータは冷媒や冷凍機油に曝されるため、そこに用いられている絶縁電線も冷媒などにより表面のワックスが抽出され、キャピラリ詰まりなどを引き起こす可能性がある。
【０００９】
また、電子機器の小型化に伴い、モータについても小型軽量化が進んでいる。そのためモータ用巻線には小径化が求められている。また、高性能化するためにも巻線の占積率の向上が求められている。これらの要求を満たすためにはより薄い皮膜で潤滑性や強度の向上を図る必要がある。そのため従来のような塗布焼付方法や押出成形による皮膜成形方法では皮膜の薄膜化には限度がある。
【００１０】
また特許文献６のような薄膜による皮膜成形方法も提案されているが、プラズマＣＶＤ装置が必要であり、容易に導入できない。
【００１１】
また、従来のような多層皮膜の成形方法では皮膜界面が存在するため、機械的衝撃や熱衝撃によって、その界面での接合強度の低下などが起き、皮膜が剥がれることがある。
【００１２】
以上述べてきたような従来法の課題をふまえ、本発明の目的は、超薄膜で、かつ、潤滑皮膜分子とエナメル皮膜分子とが化学結合をしていることにより層間剥離などが起きずに、十分に潤滑性を向上した絶縁電線及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
エナメル線の樹脂皮膜上にシロキサン結合により潤滑皮膜を形成していることを特徴とする絶縁電線でかかる従来の課題を解決できる。
【００１４】
さらに、その潤滑皮膜分子がフッ化アルキル基を有していることで、静摩擦係数を大きく低下させることができ、潤滑性を大幅に向上できるため、好ましい。
【００１５】
また、潤滑皮膜が単分子膜であれば、皮膜厚みを数ｎｍ以下にできるため、好ましい。エナメル線の樹脂皮膜が、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステルイミド、ポリアミドイミドから選ばれる樹脂であることが、従来のエナメル線が有している各種特徴を発揮できるため、好ましい。
【００１６】
親水性基と反応する官能基を末端に有する潤滑皮膜分子を添加した有機溶媒に、エナメル線を浸漬し、前記潤滑皮膜分子と前記エナメル線皮膜分子とを化学結合させることを特徴とする絶縁電線の製造方法で、かかる従来の課題を解決できる。
【００１７】
また、親水性基と反応する官能基を末端に有する分子から成る潤滑皮膜溶液を揮散させ、前記分子とエナメル線とを接触させ化学結合させることを特徴とする絶縁電線の製造方法の場合、上記溶媒に浸漬する方法に比べて溶媒浸漬後の洗浄工程が不要となるため、好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明は、エナメル線の樹脂皮膜上にシロキサン結合により潤滑皮膜を形成することにより、単分子膜レベルの厚みでも充分な潤滑性を有する潤滑膜を提供できる。また、強固な結合により熱収縮率の差による影響や、撚り、ねじれ、曲げ、伸長加工などの機械的な力による皮膜剥離が起きない。
【００１９】
また、本発明の潤滑皮膜形成方法により、特殊な装置を用いることなく、簡便に皮膜形成が可能となり、さらに、気相中で皮膜形成をする場合には溶剤の影響を全く受けない製造方法が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明に供される潤滑皮膜分子はフッ化アルキル基を含有するクロロシラン系界面活性剤が好ましい。勿論フッ化アルキル基を含有していなくても所望の潤滑性などが得られる
ものであれば構わない。例えば、単純なアルキル基を含有するクロロシラン系界面活性剤でもよい。
【００２１】
フッ化アルキル基を有するクロロシラン系界面活性剤としては、下記のものを一例として挙げることができる。
（１）トリクロロシラン系界面活性剤の例
ＣＦ3（ＣＦ2）7（ＣＨ2）2ＳｉＣｌ3，
ＣＦ3ＣＨ2Ｏ（ＣＨ2）15ＳｉＣｌ3，
ＣＦ3（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）15ＳｉＣｌ3，
Ｆ（ＣＦ2）4（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）15ＳｉＣｌ3，
Ｆ（ＣＦ2）8（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）15ＳｉＣｌ3，
ＣＦ3ＣＯＯ（ＣＨ2）15ＳｉＣｌ3，
ＣＦ3（ＣＦ2）5（ＣＨ2）2ＳｉＣｌ3，
（２）低級アルキル基置換のモノクロロシラン系あるいはジクロロシラン系界面活性剤（但し式中のｎは何れも１または２）
ＣＦ3（ＣＦ2）7（ＣＨ2）2ＳｉＣｌｎ（ＣＨ3）3-n，
ＣＦ3（ＣＦ2）7（ＣＨ2）2ＳｉＣｌｎ（Ｃ2Ｈ5）3-n，
ＣＦ3ＣＨ2Ｏ（ＣＨ2）15ＳｉＣｌｎ（ＣＨ3）3-n，
ＣＦ3ＣＨ2Ｏ（ＣＨ2）15ＳｉＣｌｎ（Ｃ2Ｈ5）3-n，
ＣＦ3（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）15ＳｉＣｌｎ（ＣＨ3）3-n，
ＣＦ3（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）15ＳｉＣｌｎ（Ｃ2Ｈ5）3-n，
Ｆ（ＣＦ2）8（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）9ＳｉＣｌｎ（ＣＨ3）3-n，
Ｆ（ＣＦ2）8（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）9ＳｉＣｌｎ（Ｃ2Ｈ5）3-n，
ＣＦ3ＣＯＯ（ＣＨ2）15ＳｉＣｌｎ（ＣＨ3）3-n，
ＣＦ3ＣＯＯ（ＣＨ2）15ＳｉＣｌｎ（Ｃ2Ｈ5）3-n，
これらの中でも特にトリクロロシラン系界面活性剤の親水性基と結合したクロロシリル基以外のクロロシリル基が、隣合うクロロシリル基とシロキサン結合で分子間結合を形成するため、より強固な潤滑皮膜となり好ましい。
【００２２】
また、ＣＦ3（ＣＦ2）ｎＣＨ2ＣＨ2ＳｉＣｌ3（但し式中のｎは整数であり、３〜２５程度が最も扱いやすい）が、溶剤溶解性と潤滑性との釣合が取れているため好ましい。
【００２３】
さらに、フッ化アルキル鎖またはアルキル鎖部分に二重結合基や三重結合基を組み込んでおけば、コ−ティング後、５メガラド程度の電子線照射で架橋できるので、潤滑皮膜の強度を向上させることも可能である。
【００２４】
本発明に適用できるクロロシラン系界面活性剤は、前記のような直鎖状分子だけではなく、フッ化アルキル基が分岐した形状でも、あるいは末端のケイ素にフッ化アルキル基が置換した形状（即ちＲ，Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3をフッ化アルキル基として、一般式Ｒ2ＳｉＣｌ2、Ｒ3ＳｉＣｌ，Ｒ1Ｒ2ＳｉＣｌ2，Ｒ1Ｒ2Ｒ3ＳｉＣｌ等）であってもよい。しかし、潤滑皮膜密度を高めるためには直鎖状分子がより好ましい。
【００２５】
さらに、例えばＳｉＣｌ4、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＨ2Ｃｌ2、Ｃｌ（ＳｉＣｌ2Ｏ）ｎＳｉＣｌ3（但し式中ｎは自然数）、ＳｉＣｌｍ（ＣＨ3）4-m、ＳｉＣｌｍ（Ｃ2Ｈ5）4-m（但し式中ｍは１〜３の整数）、ＨＳｉＣｌｋ（ＣＨ3）3-k、ＨＳｉＣｌｋ（Ｃ2Ｈ5）3-k（但し式中ｋは１または２）等のようなクロロシリル基を複数個含む分子を本発明の潤滑皮膜製造方法により反応させた後、水と反応させると、表面のクロロシリル基が親水性のシラノ−ル基に置換され、エナメル線皮膜表面が親水性となる。
【００２６】
これらの中でも、テトラクロロシランは反応性が高く分子量も小さいことから、高密度
にシラノ−ル基を付与できるため、より好ましい。これにより、潤滑皮膜分子も高密度化されるため、潤滑性や皮膜強度も向上させることができる。
【００２７】
本発明の絶縁電線に用いられるエナメル線は一般に使用されるどのような皮膜を有するものでもかまわない。皮膜表面に例えば−ＯＨ基，−ＣＯＯＨ基，−ＮＨ2基等の親水性基を含む皮膜であれば何れでもよい。皮膜の樹脂は、例えば、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステルイミド、ポリアミドイミドなどが挙げられるが、表面の親水性基が少ない皮膜の場合は、例えばオゾン酸化もしくは電子線照射等、通常手段の化学処理、あるいは、前述したようなテトラクロロシラン処理等によって、親水性基を増やして用いると、本発明により適した皮膜とすることができる。
【００２８】
本発明の絶縁電線製造方法に供される有機溶媒は、潤滑皮膜分子が水系分子と反応するためできるだけ水分の少ない非水系有機溶媒でしかもエナメル線皮膜を侵さず、かつ潤滑皮膜分子を充分溶解させることができる溶媒であれば何れでもよい。例えば、１、１−ジクロロ、１−フルオロエタン、１、１−ジクロロ、２、２、２−トリフルオロエタン、１、１−ジクロロ、２、２、３、３、３−ペンタフルオロプロパン、１、３−ジクロロ、１、１、２、２、３−ヘプタフルオロプロパン、フルオロアルキル基を有する三級アミンあるいはフルオロアルキル基を有する環状エ−テル等のフッ素系溶媒、例えばヘキサン、オクタン、ヘキサデカン、シクロヘキサン等の炭化水素系溶媒、例えばジブチルエ−テル、ジベンジルエ−テル等のエ−テル系溶媒、例えば酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸アミル等エステル系溶媒の何れかが好ましい。ケトン系溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン等が一例として挙げられる。ただし、フッ素系溶媒の場合、規制対象となっているクロロフルオロカーボン類は地球環境保護のために使用しない方がよい。
【００２９】
また、本発明の潤滑皮膜は単分子膜一層だけでも充分な機能が得られる。単分子膜を形成するには、有機溶剤を使用する場合、クロロシラン系界面活性剤またはクロロシリル基を複数個含む分子を用いてコ−ティングした後、水分に接触させずに非水系有機溶剤で余分な保護膜分子を洗浄すれば良い。また、気相中でコ−ティングする場合、そのような洗浄工程は必要なく、簡便に単分子膜が形成できる。また、このような単分子膜を累積させ、膜厚を厚くした潤滑皮膜でもよいことは勿論である。
【００３０】
以下具体的実施例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。
【実施例１】
【００３１】
潤滑皮膜分子として、フッ化アルキル基を含むクロロシラン系界面活性剤であるヘプタデカフルオロデシルトリクロロシランを用いた。
【００３２】
また、エナメル線として、線径１．０ｍｍ、下層にポリエステルイミド、上層にポリアミドイミド皮膜を施した１種エナメル銅線を使用した。
【００３３】
上記潤滑皮膜分子を濃度１０-2ｍｏｌ／１含むシクロヘキサン溶液に、上記エナメル線を窒素雰囲気下室温で３０分間浸漬した。
【００３４】
引き続き、未反応のヘプタデカフルオロデシルトリクロロシランをシクロヘキサンで洗浄し、さらに純水で洗浄することによって、単分子潤滑皮膜を形成した絶縁電線Ａを得た。なお、得られた潤滑皮膜の厚さは約１５Åであった。
【００３５】
比較例として、上記潤滑皮膜を施さないエナメル線Ｂ、およびそのエナメル線に四フッ
化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂を押出成形で厚み３０μｍ潤滑皮膜を施した絶縁電線Ｃを成形した。
絶縁電線の静摩擦係数、往復摩耗回数、層間剥離性を測定した。なお、静摩擦係数はＪＩＳ−Ｃ−３００３に準拠して電線滑り試験機により荷重２００ｇで測定した。また、往復摩耗回数は旧ＪＩＳ規格によって測定した。なお、層間剥離性は、絶縁皮膜を約３０ｃｍ長手方向に切り目を入れた後、電線の一方を固定してもう一方を回転させ、各皮膜が層間剥離する回転数を測定した。回転数が少ないほど層間剥離しやすいことを示している。
その結果をまとめて（表１）に示す。
【００３６】
【表１】
2005259420.tif 000002
なお、層間剥離は絶縁電線Ａ、Ｂでは、ポリエステルイミドとポリアミドイミド層間で発生し、絶縁電線Ｃではポリアミドイミドと四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂層間で発生した。
【００３７】
これらの結果より、本発明の絶縁電線Ａの潤滑皮膜は単分子レベルの薄膜でありながら潤滑性を改善でき、化学結合で強固に結合しているため、潤滑皮膜が剥離することはない。
【００３８】
一方、従来の製造方法で作成した絶縁電線Ｃは潤滑性は十分であるが、潤滑皮膜の密着性が小さいことが判る。また、この従来方法では潤滑皮膜の厚みは数μｍレベルが限界のため、絶縁電線径が大きくなり、例えば、巻線として使用する場合などには占積率が低下して、特性低下を招くこともある。
【実施例２】
【００３９】
次に、実施例１においてヘプタデカフルオロデシルトリクロロシランをパ−フルオロドデシルトリクロロシランに変えて、実施例１と同様の実験を行い、絶縁電線Ｄを得た。
【００４０】
この絶縁電線の静摩擦係数は０．０３、往復摩耗回数３４８回であり、層間剥離はポリエステルイミドとポリアミドイミド層間で９０回で発生した。
【００４１】
この場合も、潤滑皮膜は単分子レベルの薄膜でありながら潤滑性を改善でき、化学結合で強固に結合しているため、潤滑皮膜が剥離することはなかった。
【実施例３】
【００４２】
次に、実施例１と同様のエナメル線を窒素雰囲気中で１時間、６０℃に加熱しているヘプタデカフルオロデシルトリクロロシラン溶液上に曝した後取り出し、絶縁電線Ｅを得た。この絶縁電線の静摩擦係数は０．０３、往復摩耗回数３２６回であり、層間剥離はポリエステルイミドとポリアミドイミド層間で９１回で発生した。
【００４３】
この方法では、実施例１、２よりも処理時間が長くなるが、洗浄工程が不要のため、廃液の発生はなくなる。
【００４４】
本実施例では、単分子膜レベルの潤滑皮膜を形成したが、実施例１，２の場合の洗浄工程でシクロヘキサンによる洗浄を行わず純水で洗浄することによって、単分子膜レベルよりも厚い潤滑皮膜を形成することができるため、勿論それでもかまわない。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の潤滑皮膜は非常に薄くても潤滑性を向上できるため、材料使用量も従来の潤滑皮膜に比べて大幅に削減できる。
【００４６】
また、本発明の製造方法は非常に簡便であり、特別な装置などを必要としない。そのため、装置コスト、ランニングコストも小さく、産業上有効である。