(57)【要約】【課題】溶媒の蒸発による発泡を抑制し、絶縁皮膜にボイド及び穴が形成されず、絶縁皮膜を厚膜化し、絶縁電線の耐電圧を高くする。【解決手段】本発明の絶縁電線１１の製造方法は、ポリマーを含む絶縁電着塗料１４を用いて電着法により電線１１の表面に絶縁層１８を形成した後、焼付処理することにより、電線１１の表面に絶縁皮膜１３を形成する方法である。上記焼付処理の前に絶縁層１８中の溶媒１７を蒸発させる前処理を行い、この前処理が近赤外線加熱炉により行われる。また前処理の温度が焼付処理の温度より低い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマーを含む絶縁電着塗料を用いて電着法により電線の表面に絶縁層を形成した後、焼付処理することにより、前記電線の表面に絶縁皮膜を形成する絶縁電線の製造方法において、
前記焼付処理の前に前記絶縁層中の溶媒を蒸発させる前処理を行い、
前記前処理が近赤外線加熱炉により行われ、
前記前処理の温度が前記焼付処理の温度より低い
ことを特徴とする絶縁電線の製造方法。
【請求項２】
前記近赤外線加熱炉のピーク波長が０．７〜２．５μｍの範囲内に設定される請求項１記載の絶縁電線の製造方法。
【請求項３】
前記前処理の温度が５０〜２００℃の範囲内であり、前記焼付処理の温度が２００〜５００℃の範囲内である請求項１記載の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、電着塗装により絶縁層で被覆された電線を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、モーター、リアクトル、トランス等には、電線の表面が絶縁皮膜により被覆された絶縁電線が用いられている。電線の表面に絶縁皮膜を形成する方法として、浸漬法又は電着法が知られている。
【０００３】
ここで、電着法とは、ポリマーを含む絶縁電着塗料中に絶縁電線の芯材になる電線を通過させ、この電線に通電して電線表面にポリマーを電着させ、更にこの電着したポリマーを焼付処理して絶縁皮膜を形成する方法である（例えば、特許文献１参照。）。この電着法により電線の表面に絶縁皮膜を形成するには、電着手段と加熱手段とをこの順に組合せた電線用電着塗装装置を用いて行うことができる。上記電着手段は、ポリマーを含む絶縁電着塗料中に絶縁電線の芯材となる電線を通過させ、この電線に通電して電線表面に絶縁層を形成することを目的とする。また、加熱手段は、電線表面に電着したポリマーを焼付処理することを目的とする。この加熱手段としては、熱風乾燥炉、近赤外線加熱炉、遠赤外線加熱炉、誘導加熱炉等を挙げることができる。
【０００４】
このように構成された電線の塗装方法では、電線上に絶縁皮膜が形成された絶縁電線を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３４２３３０号公報（請求項１、段落［００６６］〜［００７０］、［００８０］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記従来の特許文献１に示された電線の塗装方法では、電着手段により絶縁層を形成しているが、この絶縁層はポリマーのほかに溶媒を一部含むこととなる。ここで、加熱手段を用いて、一気に絶縁層のポリマーが熱硬化する焼付けまで行っているため、厚膜化すると焼付け途中に絶縁皮膜表面が先に乾固してしまい、その後、絶縁皮膜中の溶媒が蒸発して発泡する。その結果、絶縁皮膜中にボイドが発生したり、或いは絶縁皮膜表面にボイドが抜けた穴が形成されたりして、絶縁皮膜の耐電圧が低下するおそれがあった。
【０００７】
本発明の目的は、絶縁皮膜を厚膜化しても溶媒の蒸発による発泡の発生を抑制し、絶縁皮膜にボイド及び穴が絶縁皮膜に形成されず、絶縁電線の耐電圧を高くすることができる、絶縁電線の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点は、ポリマーを含む絶縁電着塗料を用いて電着法により電線の表面に絶縁層を形成した後、焼付処理することにより、電線の表面に絶縁皮膜を形成する絶縁電線の製造方法において、焼付処理の前に絶縁層中の溶媒を蒸発させる前処理を行い、この前処理が近赤外線加熱炉により行われ、前処理の温度が焼付処理の温度より低いことを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更に近赤外線加熱炉のピーク波長が０．７〜２．５μｍの範囲内に設定されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第３の観点は、第１又は第２の観点に基づく発明であって、更に前処理の温度が５０〜２００℃の範囲内であり、焼付処理の温度が２００〜５００℃の範囲内であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の第１の観点の絶縁電線の製造方法では、焼付処理の前に絶縁層中の溶媒を蒸発させる前処理を行い、この前処理が近赤外線加熱炉により行われ、前処理の温度が焼付処理の温度より低いので、電線表面に電着された絶縁層やこの絶縁層中の溶媒等が加熱される前に、電線を確実に加熱することができる。このため、電線表面に電着された絶縁層が電線に接した部分から表面に向って次第に加熱されるので、絶縁層中の溶媒が電線に接した部分から表面に向って順に蒸発する。この結果、絶縁層の表面が先に乾固することがないので、溶媒の蒸発による発泡を抑制することができる。従って、絶縁皮膜を厚膜化することができ、絶縁電線の耐電圧を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態及び実施例の絶縁皮膜を電線表面に形成するプロセスを示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態の電着塗装装置を模式的に表した図である。
【図３】従来の形態及び比較例の絶縁皮膜を電線表面に形成するプロセスを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。図１（ｄ）に示すように、絶縁電線１１は、電線１２と、この電線１２の表面に形成された絶縁皮膜１３とを備える。上記電線１２は、横断面が扁平の四角形状に形成される。また、図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、絶縁皮膜１３は、ポリマーと溶媒１７とを含む絶縁電着塗料１４が、電着法により電線１２の表面に形成された絶縁層１８を加熱して硬化させたポリマーの絶縁皮膜である。絶縁電着塗料１４のポリマーは水分散系又は水溶系のいずれでも構わない。更に、電線１２としては、銅線、アルミ線、鋼線、銅合金線、アルミ合金線等が挙げられる。
【００１４】
このように構成された絶縁電線の製造方法を説明する。先ず、絶縁電着塗料を調製する。本発明の絶縁電着塗料には、ポリマーと、溶媒として有機溶媒及び水とが含まれる。ポリマーとして、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ-アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂の少なくともいずれか１種類を含むことが好ましい。また、有機溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、γ−ブチロラクトン（γＢＬ）、アニソール、テトラメチル尿素、及びスルホランから選ばれる１種又は２種以上が挙げられる。特に、ＮＭＰが好ましい。
【００１５】
この実施の形態では、ポリマーとしてポリイミド樹脂を用い、有機溶媒としてＮＭＰを用いて、水分散型ポリイミド絶縁電着塗料を調製する。具体的には、先ず、ポリイミド樹脂をＮＭＰに溶解させたポリイミド溶液に中和剤を添加し撹拌してポリイミドを中和した後、ポリイミドの貧溶媒である水を添加し混合・撹拌しポリイミドを析出させて調製する。このポリイミドの重量平均分子量（Ｍｗ）は、ポリスチレン換算で、２０，０００〜１５０，０００であることが好ましく、４５，０００〜９０，０００であることが特に好ましい。ここで、中和剤としては、アミノエタノール、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、ピリジンなどの塩基性化合物を用いることができる。このように調製された水分散型ポリイミド絶縁電着塗料は、ポリイミド樹脂からなるポリマー粒子が分散した懸濁液となっている。ポリマー粒子の平均粒子径は０．０１〜１０μｍであるのが好ましく、０．０５〜１μｍがより好ましい。ここで、ポリマー粒子の平均粒子径は、粒度分布測定装置（堀場製作所製ＬＡ−９５０）を用いて測定した粒子径であり、体積基準平均粒子径である。
【００１６】
次いで、図２に示すように、電着塗装装置２０を用いて上記絶縁電着塗料１４を電着法により電線１２の表面に電着させて絶縁層１８（図１（ｂ））を形成する。具体的には、予め、円筒状に巻き込んである横断面円形の円柱状の電線２２（図２）を、直流電源２１の正極に陽極２３を介して電気的に接続しておく。そして、この円柱状の電線２２を図２の実線矢印の方向に引上げて各工程を経る。先ず、第１の工程として、円柱状の電線２２を一対の圧延ローラ２４，２４により扁平に圧延して、横断面長方形の平角状の電線１２を得る。次いで、第２の工程として、絶縁電着塗料１４を電着槽２６に貯留し（図１（ａ）及び図２）、この電着槽２６内の絶縁電着塗料１４中を平角状の電線１２が通過する。ここで、電着槽２６内の絶縁電着塗料１４中には、通過する平角状の電線１２と間隔を設けて直流電源２１の負極に電気的に接続された陰極２７が挿入される。電着槽２６内の絶縁電着塗料１４中を平角状の電線１２が通過する際に、直流電源２１により直流電圧が平角状の電線１２と絶縁電着塗料１４との間に印加されており（図２）、絶縁電着塗料１４の溶媒１７に分散したポリマー粒子１６が平角状の電線１２の表面に電着されて絶縁層１８が形成される（図１（ａ）及び（ｂ））。
【００１７】
ここで、電着槽２６内の絶縁電着塗料１４の温度は５〜６０℃であることが好ましく、絶縁電着塗料１４中のポリマーの濃度は１〜４０質量％であることが好ましい。また、直流電源２１の直流電圧は１〜３００Ｖであることが好ましく、直流電流の通電時間は０．０１〜３０秒であることが好ましい。
【００１８】
次に、表面に絶縁層が電着された平角状の電線１２に対し、焼付処理の前処理として乾燥を行い、絶縁層中の溶媒を蒸発させる。前処理としての乾燥は近赤外線加熱炉により行われる。この実施の形態では、電着槽２６から引上げられた平角状の電線１２を、近赤外線加熱炉２８内を通過させることにより（図２）、前処理としての乾燥を行う。また、近赤外線加熱炉のピーク波長は０．７〜２．５μｍの範囲内に設定されることが好ましい。このため、近赤外線加熱炉２８内の加熱源としては、ハロゲンランプヒータ、タングステンヒータ等が挙げられる。また、前処理の温度は、後述の焼付処理の温度より低く設定される。更に、前処理の温度は５０〜２００℃の範囲内であることが好ましく、前処理の時間は１〜１０分間の範囲であることが好ましい。なお、前処理の温度は、熱電対で測定した近赤外線加熱炉内の中央部の温度である。
【００１９】
ここで、近赤外線加熱炉のピーク波長を０．７〜２．５μｍの範囲内に限定したのは、０．７μｍ未満では電線及び絶縁層を十分に加熱できず、２．５μｍを超えると電線より先に絶縁層の表面が加熱されて絶縁層表面から乾固し、その後絶縁層中の溶媒が蒸発して発泡し、硬化後の絶縁皮膜に上記発泡によるボイド若しくは穴が形成されてしまうからである。また、前処理の温度を焼付処理の温度より低く設定したのは、前処理の温度が高いと発泡が発生し易くなるという理由に基づく。また、前処理の温度を５０〜２００℃の範囲内に限定したのは、５０℃未満では絶縁層を十分に乾燥できず、２００℃を超えると発泡が発生し易くなるからである。更に、前処理の時間を１〜１０分間の範囲内に限定したのは、１分未満では絶縁層を十分に乾燥できず、１０分を超えると生産性が低下するからである。
【００２０】
これにより、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、電線１２表面に絶縁電着塗料１４中のポリマーを電着して形成された絶縁層１８や、この絶縁層１８中の溶媒１７や、絶縁層１８表面の溶媒１７が加熱される前に、電線１２を加熱することができる。このため、絶縁層１８が電線１２に接した部分から表面に向って次第に加熱されるので、絶縁層１８中の溶媒１７が電線１２に接した部分から表面に向って順に蒸発する。この結果、絶縁層１８の表面が先に乾固することがないので、絶縁層１８中の溶媒１７が蒸発しても、この溶媒は未だ液状の溶媒１７中を通過し、乾燥後の絶縁層２９中にボイド若しくは穴として残らない。
【００２１】
更に、前処理で乾燥された絶縁層２９を焼付処理することにより、電線１２の表面に絶縁皮膜１３を形成する（図１（ｄ））。この実施の形態では、図２に示すように、表面に上記絶縁層が形成された電線１２を、焼付炉３１内を通過させる。上記焼付処理は、近赤外線加熱炉、熱風加熱炉、誘導加熱炉、遠赤外線加熱炉等により行われることが好ましい。また焼付処理の温度は２００〜５００℃の範囲内であることが好ましく、焼付処理の時間は１〜１０℃の範囲内であることが好ましい。ここで、焼付処理の温度を２００〜５００℃の範囲内に限定したのは、２００℃未満では絶縁層を十分に硬化できず、５００℃を超えるとポリマーが熱分解してしまうからである。また、焼付処理の時間を１〜１０分間の範囲内に限定したのは、１分未満では絶縁層を十分に硬化できず、１０分を超えると樹脂が熱分解してしまうからである。なお、焼付処理の温度は焼付炉内の中央部の温度である。
【００２２】
これにより、図１（ｄ）に示すように、焼付処理後の硬化した絶縁皮膜１３にボイド及び穴が形成されず、絶縁皮膜１３を厚膜化しても溶媒の蒸発による発泡が発生せず、絶縁電線１１の耐電圧を高くすることができる。上記絶縁皮膜１３の膜厚は５〜１００μｍ程度まで厚くすることができる。なお、焼付処理の前に溶媒を蒸発させる前処理を行わない場合、即ち図３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、前処理を焼付処理と同時に行った場合、絶縁層１８がその表面から電線１２に接する部分に向って次第に加熱されるので、絶縁層１８の表面が電線１２に接する部分より先に乾固する。この結果、絶縁層１８中の溶媒１７が蒸発すると、図３（ｄ）に示すように、表面の乾固した絶縁層２９の内側にボイド１９ａを形成したり、或いはボイドが表面に抜けるときに硬化後の絶縁皮膜１３に穴１９ｂを形成したりする。従って、絶縁皮膜１３を厚膜化した際に発泡が発生し、絶縁電線１１の耐電圧を高くすることができない。
【実施例】
【００２３】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
【００２４】
＜実施例１＞
先ず、５質量％のポリイミドを含む水分散型ポリイミド絶縁電着塗料を電着槽に貯留した。なお、この絶縁電着塗料中のポリマー粒子の平均粒子径は０．４μｍであった。この電着槽内の絶縁電着塗料の温度は２５℃であった。次いで、幅及び厚さがそれぞれ２ｍｍ及び０．１ｍｍとなる平角状の銅線（電線）を陽極とし、上記電着槽内の絶縁電着塗料に挿入されたステンレス鋼板を陰極とし、平角状の銅線とステンレス鋼板との間に直流電圧５０Ｖを印加した状態で、平角状の銅線を電着槽内の絶縁電着塗料中を５ｍ／分の線速で通過させた。これにより平角状の銅線の表面にポリマー（ポリイミド）が電着されて絶縁層が形成された。なお、平角状の銅線が電着槽内の絶縁電着塗料に接触している時間は５秒間であった。次に、表面に絶縁層が形成された平角状の銅線について前処理を行った。具体的には、表面に絶縁層が形成された平角状の銅線を、１８０℃の温度に保持された近赤外線加熱炉内を５ｍ／分の線速で通過させることにより前処理を行った。これにより平角状の銅線の表面に形成された絶縁層中の溶媒が蒸発した。ここで、近赤外線加熱炉内の加熱源としてハロゲンランプヒータを用い、ピーク波長が１μｍであった。また、近赤外線加熱炉内の温度は、熱電対で測定した炉内中央部の温度である。更に、溶媒が蒸発した絶縁層が表面に形成された平角状の銅線について焼付処理を行った。具体的には、溶媒が蒸発した絶縁層が表面に形成された平角状の銅線を、２５０℃の温度に保持された焼付炉を通過させることにより焼付処理を行い、絶縁皮膜の厚さが２０μｍである絶縁電線を製造した。ここで、焼付炉内の加熱源としてハロゲンランプヒータを用い、ピーク波長が１μｍであった。また、焼付炉内の温度は、熱電対で測定した炉内中央部の温度である。更に、電圧値を７５Ｖに変更することにより、絶縁皮膜の厚さが３０μｍである絶縁電線をそれぞれ製造し、電圧値を１００Ｖに変更することにより、絶縁皮膜の厚さが４０μｍである絶縁電線をそれぞれ製造した。これらの絶縁電線を実施例１とした。
【００２５】
＜実施例２と比較例１〜５＞
実施例２及び比較例１〜５の絶縁電線は、表１に示すように前処理の加熱源、前処理の温度、焼付処理の加熱源及び焼付処理の温度を変更して、絶縁皮膜の厚さが２０μｍ、３０μｍ及び４０μｍである絶縁電線をそれぞれ製造した。なお、表１に示した前処理の加熱源、前処理の温度、焼付処理の加熱源、焼付処理の温度及び絶縁皮膜の厚さ以外は、実施例１と同様にして、絶縁電線を製造した。
【００２６】
＜比較試験１及び評価＞
実施例１及び２と比較例１〜５の絶縁電線について、ＡＣ耐電圧試験機（菊水電子社製：ＴＯＳ５０００）により耐電圧をそれぞれ測定した。その結果を表１に示す。なお、表１において、膜厚は絶縁皮膜の厚さである。また、表１において、ボイド・穴とは、溶媒の蒸発により発泡して、絶縁皮膜中にボイドが形成され若しくは絶縁皮膜表面に穴が形成された状態をいう。更に、表１において、焼付不足とは、ポリマーの熱硬化が不十分である状態をいう。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１から明らかなように、比較例１、３及び５の絶縁電線では、前処理の加熱源として熱風を用いたため、絶縁膜の厚さが４０μｍと厚くなると、絶縁皮膜にボイド若しくは穴が形成された。また、比較例２及び４の絶縁電線では、前処理温度及び焼付処理温度が同一であったため、絶縁膜の厚さが４０μｍと厚くなると、絶縁皮膜にボイド若しくは穴が形成されたり、絶縁皮膜の焼付不足が発生したりした。これらに対し、実施例１及び２の絶縁電線では、前処理の加熱源として近赤外線加熱炉のハロゲンランプヒータを用い、かつ前処理温度を焼付処理温度より低くしたので、絶縁膜の厚さが４０μｍと厚くなっても、絶縁皮膜にボイド及び穴が形成されず、１０ｋＶのＡＣ電圧に耐えた。
【００２９】
＜実施例３〜６＞
実施例３〜６の絶縁電線は、表２に示すように前処理温度及び焼付処理温度を変更して、絶縁皮膜の厚さが４０μｍである絶縁電線をそれぞれ製造した。なお、表２に示した前処理温度及び焼付処理温度以外は、実施例１と同様にして、絶縁皮膜の厚さが４０μｍである絶縁電線を製造した。
【００３０】
＜比較試験２及び評価＞
実施例３〜６の絶縁電線について、比較試験１と同様に、ＡＣ耐電圧試験機（菊水電子社製：ＴＯＳ５０００）により耐電圧をそれぞれ測定した。ここで、前処理の加熱源としてはハロゲンランプヒーターを使用し、焼付処理の加熱源としては熱風炉を使用し、絶縁膜の厚さは４０μｍとした。その結果を表２に示す。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
表２から明らかなように、実施例３〜６の絶縁電線は、絶縁皮膜にボイド及び穴が形成されず、１０ｋＶのＡＣ電圧に耐えた。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の絶縁電線の製造方法は、車載用インバータのトランス、リアクトル、モーター等に利用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１１  絶縁電線
１２  平角状の電線（電線）
１３  絶縁皮膜
１４  絶縁電着塗料
１７  溶媒
１８，２９  絶縁層
【図１】
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【図２】
2016149281.tif 000006
【図３】
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