(57)【要約】【課題】外周面に平行な一対の平坦面を含む導線におけるいずれの面も確実な絶縁性を得るために十分な厚さの樹脂絶縁層で被覆する。【解決手段】外周面に平行な一対の平坦面を含む導線をワニスに通して電着塗装することにより前記導線の外周面を樹脂絶縁層で被覆する絶縁電線の製造方法では、前記ワニスは、塗装用樹脂と、水と、前記塗装用樹脂に対して良溶媒である水溶性溶媒とを含み、前記ワニスにおける水の含有量が５５〜７５質量％である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に平行な一対の平坦面を含む導線をワニスに通して電着塗装することにより前記導線の外周面を樹脂絶縁層で被覆する絶縁電線の製造方法であって、
前記ワニスは、塗装用樹脂と、水と、前記塗装用樹脂に対して良溶媒である水溶性溶媒と、を含み、
前記ワニスにおける水の含有量が５５〜７５質量％である絶縁電線の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載された絶縁電線の製造方法において、
前記導線が扁平な断面形状を有する平角導線である絶縁電線の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された絶縁電線の製造方法において、
前記ワニスにおける前記水溶性溶媒の含有量が２４〜３２質量％である絶縁電線の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載された絶縁電線の製造方法において、
前記塗装用樹脂がポリイミド系樹脂又はポリアミドイミド系樹脂であり、且つ前記水溶性溶媒がＮ−メチル−２−ピロリドンである絶縁電線の製造方法。
【請求項５】
扁平な断面形状を有する平角導線と、前記平角導線の外周面を被覆する樹脂絶縁層と、を備えた絶縁電線であって、
前記樹脂絶縁層は、前記平角導線の扁平な断面形状における短辺に対応する部分の厚さが長辺に対応する部分の厚さよりも厚い絶縁電線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は絶縁電線及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気・電子機器分野では、高性能化、軽薄短小化、省電力化等が急速に進展している。これに伴って電子基板上に実装されるコイル、ノイズフィルタ、インダクタ、リアクトル等の一層の小型化が求められている。そこで、断面積当たりの導体の占有面積を高めるべく、断面形状を扁平にした平角導線が実用化されている。かかる平角導線は、通常、外周面が樹脂製の樹脂絶縁層で被覆された絶縁電線として用いられる。そして、平角導線の外周面の樹脂絶縁層での被覆を電着塗装で行うことが知られている。例えば、特許文献１には、平角導線の外周面を被覆する樹脂絶縁層を、主鎖中にシロキサン結合を含有すると共に、分子中にアニオン性基を有するブロック共重合ポリイミド樹脂で形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１７４５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
平角導線の外周面を電着塗装により樹脂絶縁層で被覆する場合、確実な絶縁性を得るためには、いずれの面の樹脂絶縁層も十分な厚さを有することが必要である。
【０００５】
本発明の課題は、外周面に平行な一対の平坦面を含む導線におけるいずれの面も確実な絶縁性を得るために十分な厚さの樹脂絶縁層で被覆することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の絶縁電線の製造方法は、外周面に平行な一対の平坦面を含む導線をワニスに通して電着塗装することにより前記導線の外周面を樹脂絶縁層で被覆する絶縁電線の製造方法であって、前記ワニスは、塗装用樹脂と、水と、前記塗装用樹脂に対して良溶媒である水溶性溶媒とを含み、前記ワニスにおける水の含有量が５５〜７５質量％である。
【０００７】
本発明の絶縁電線は、扁平な断面形状を有する平角導線と、前記平角導線の外周面を被覆する樹脂絶縁層とを備えた絶縁電線であって、前記樹脂絶縁層は、前記平角導線の扁平な断面形状における短辺に対応する部分の厚さが長辺に対応する部分の厚さよりも厚い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電着塗装に用いるワニスが、塗装用樹脂と、水と、塗装用樹脂に対して良溶媒である水溶性溶媒とを含み、そして、ワニスにおける水の含有量が５５〜７５質量％であることにより、外周面に平行な一対の平坦面を含む導線におけるいずれの面も確実な絶縁性を得るために十分な厚さの樹脂絶縁層で被覆することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る絶縁電線の製造方法の工程順を示す図である。
【図２Ａ】実施形態に係る平角導線の斜視図である。
【図２Ｂ】実施形態に係る他の平角導線の斜視図である。
【図３Ａ】実施形態に係る絶縁電線の斜視図である。
【図３Ｂ】実施形態に係る他の絶縁電線の斜視図である。
【図４】コイル絶縁破壊電圧値の測定方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
実施形態に係る絶縁電線の製造方法は、図１に示すように、伸線加工工程、冷間加工工程、焼鈍工程、油分除去工程、及び電着塗装工程を含む。なお、これらの工程は、それぞれの工程をバッチ式で行ってもよく、また、全ての工程を連続式で行ってもよく、更には、例えば伸線加工工程及び冷間加工工程を連続式で行った後、焼鈍工程のみをバッチ式で行い、それ以降の油分除去工程及び電着塗装工程を連続式で行う場合のようにバッチ式と連続式とを組み合わせて行ってもよい。
【００１２】
＜伸線加工工程＞
伸線加工工程では、母線としての荒引線を細径化して横断面が円形の丸線に伸線加工する。荒引線には、例えば純度４Ｎ以上の高純度銅のものを用いる。伸線加工としては、一般的には、荒引線を伸線ダイスに通す加工が挙げられる。荒引線の外径は例えば８．０ｍｍであり、伸線後の丸線の外径は例えば０．０５〜０．２ｍｍである。なお、伸線加工は通常は多段階で行い、例えば、まず外径が８．０ｍｍの荒引き線を外径が２．６〜３．２ｍｍとなるように伸線し、次いで０．６〜０．８ｍｍとなるように伸線し、さらに０．０５〜０．２ｍｍとなるように伸線する。
【００１３】
＜冷間加工工程＞
冷間加工工程では、伸線工程で伸線した丸線を、外周面に平行な一対の平坦面を含む導線に冷間加工する。冷間加工としては、例えば、丸線を圧延機のローラー間に通す圧延加工、丸線をダイスに通す加工等が挙げられる。冷間加工によって得られる導線は、図２Ａに示すような上下面及び両側面が平坦面に形成された断面形状が扁平な矩形の平角導線１１であってもよい。このような平角導線１１は、例えば、丸線を厚さ方向及び幅方向のそれぞれで圧延加工することにより得ることができる。また、冷間加工によって得られる導線は、図２Ｂに示すような上下面が平坦面に形成され且つ両側面が外側に膨出した曲面に形成された断面形状が扁平な平角導線１１であってもよい。このような平角導線１１は、例えば、丸線を厚さ方向のみで圧延加工することにより得ることができる。これらの平角導線１１は、例えば、厚さが０．０１〜１ｍｍ及び幅が０．２〜４．０ｍｍであり、厚さに対する幅の比（幅／厚さ）が１／１〜２５／１である。なお、冷間加工によって得られる導線は、外周面に平行な一対の平坦面を含むものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、厚さ方向及び幅方向の寸法が等しい断面形状が正方形のものであってもよい。
【００１４】
＜焼鈍工程＞
焼鈍工程では、熱処理により、導線を形成する金属の結晶粒度や０．２％耐力等の物性調整を行う。
【００１５】
焼鈍工程は、長さ方向の特性を均一化させる観点からはバッチ式で行うことが好ましく、その場合、冷間加工工程後の導線を巻回したボビンを熱処理炉に投入後、所定の昇温速度で炉内の温度を所定の保持温度まで高め、その保持温度で所定の保持時間を保持した後、所定の降温速度で炉内の温度を低下させることが好ましい。このとき、昇温速度は、例えば２０〜２０００℃／ｈである。保持温度（焼鈍温度）は、例えば１５０〜１０００℃である。保持時間（焼鈍時間）は、例えば１秒間〜１００時間である。降温速度は、例えば１０〜２０００℃／ｈである。また、焼鈍工程を連続式で行う場合、熱処理条件は好ましくは焼鈍温度５００〜９００℃で焼鈍時間１〜６０秒、より好ましくは焼鈍温度６００〜８００℃で焼鈍時間１〜１０秒である。焼鈍工程は、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。
【００１６】
＜油分除去工程＞
油分除去工程では、導線の表面に付着した油分を洗浄除去する。この洗浄は、例えば、導線を洗浄液に浸漬して引き上げた後、窒素ガス等の不活性ガスを吹き付けて導線に付着した洗浄液を飛散させることにより行うことができる。
【００１７】
ここで、洗浄液としては、例えば、水（温水）、有機溶剤等が挙げられる。洗浄液を水とする場合、水温は例えば１０〜６０℃である。洗浄液には洗剤を含めてもよい。
【００１８】
＜電着塗装工程＞
電着塗装工程では、導線の表面に電着塗装を施して電着皮膜の絶縁被覆層を設ける。具体的には、導線をワニスに連続して通過させると共に導線を一方の電極としてワニスに電圧を印加することにより導線の表面に絶縁被膜を付着させ、そして、それを焼付炉に通して導線に付着した絶縁被膜を焼き付けることにより絶縁被覆層を形成する。
【００１９】
ここで、電着塗装に用いるワニスは、塗装用樹脂と、水と、水溶性溶媒とを含む。ワニスは、アニオン型のものであっても、また、カチオン型のものであっても、どちらでもよい。ワニスは、水溶液の塗装用樹脂が水に溶解した水溶液であっても、また、塗装用樹脂の粒子が水に分散した分散液であっても、どちらでもよい。
【００２０】
塗装用樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂を骨格とするポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド樹脂を骨格とするポリアミドイミド系樹脂、ポリエステルイミド樹脂を骨格とするポリエステルイミド系樹脂、アクリル樹脂を骨格とするアクリル系樹脂、エポキシ樹脂を骨格とするエポキシ系樹脂、エポキシアクリレート樹脂を骨格とするエポキシアクリレート系樹脂、ポリウレタン樹脂を骨格とするポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂を骨格とするポリエステル系樹脂等が挙げられる。塗装用樹脂として、これらのうちの１種又は２種以上を用いることが好ましい。絶縁被覆層の耐熱性及び硬度を高める観点からは、塗装用樹脂として、ポリイミド系樹脂及び／又はポリアミドイミド系樹脂を用いることがより好ましい。ワニスにおける塗装用樹脂を含む固形分の濃度は、好ましくは１質量％以上、より好ましくは５質量％以上であり、また、好ましくは１５質量％以下、より好ましくは１０質量％以下である。
【００２１】
ワニスは水を含むが、その含有量は５５〜７５質量％である。このようにワニスにおける水の含有量が５５〜７５質量％であることにより、外周面に平行な一対の平坦面を含む導線におけるいずれの面も確実な絶縁性を得るために十分な厚さの樹脂絶縁層で被覆することができる。かかる観点から、ワニスにおける水の含有量は、好ましくは６０質量％以上であり、また、好ましくは７０質量％以下である。
【００２２】
水溶性溶媒は、塗装用樹脂に対しての良溶媒であることが必要である。ここで、「水溶性溶媒」とは、水に対して親和性を有し、水と混合した際に相分離することなく相溶して均一な単一相となる溶媒をいう。また、「塗装用樹脂に対する良溶媒」とは、塗装用樹脂に対する溶解性が高い溶媒、具体的には、２５℃における溶媒１ｋｇに対する塗装用樹脂の溶解量が１００ｇ以上である溶媒をいう。かかる水溶性溶媒としては、例えば、塗装用樹脂をポリイミド系樹脂やポリアミドイミド系樹脂とした場合におけるＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）が挙げられる。かかる溶剤は、単一種のみが含まれていても、また、複数種が含まれていても、どちらでもよい。ワニスにおけるかかる水溶性溶媒の含有量は、絶縁被覆層の成膜性及び電着塗装後に絶縁被覆層を膨潤させる処理が不要となるという観点から、好ましくは２４質量％以上、より好ましくは２６質量％以上であり、また、いずれの面も確実な絶縁性を得るために十分な厚さの樹脂絶縁層を得る観点から、好ましくは３２質量％以下、より好ましくは３０質量％以下である。
【００２３】
ワニスには、その他に中和剤や着色剤等が含まれていてもよい。
【００２４】
ワニスの粘度は、Ｂ型粘度計により測定されるが、例えば１〜１００ｍＰａ・ｓである。ワニスのｐＨは、ｐＨメーターにより測定されるが、例えば７〜９である。
【００２５】
ワニスへの電圧印加は、定電流法で行っても、また、定電圧法で行っても、どちらでもよい。その印加電圧は、例えば４０〜１００Ｖである。
【００２６】
ワニスの液温は、例えば１０〜３０℃である。導線のワニスへの浸漬時間は、例えば５〜１２０秒である。この浸漬時間は、導線の走行速度の設定によって調節することができる。
【００２７】
電着塗装工程では、ワニスを入れた槽を隔室に収容し、低真空雰囲気（１００Ｐａ以上）或いは窒素ガス雰囲気で導線のワニスへの浸漬を行ってもよい。
【００２８】
焼付処理温度、つまり、焼付炉の炉内温度は、例えば１００〜６００℃である。焼付処理時間は、例えば３００〜１８００秒である。焼付処理時間は、導線の走行速度の設定によって調節することができる。
【００２９】
焼付処理は、単一の焼付処理温度により一段階で行っても、また、相互に異なる焼付処理温度の多段階で行っても、どちらでもよい。後者の場合、例えば、各段階での焼付処理時間を１００〜６００秒の一定としつつ、第１段階では焼付処理温度を１５０〜１８０℃とし、第２段階では第１段階よりも焼付処理温度を高く設定して１８０〜２１０℃とし、第３段階では第２段階よりもさらに焼付処理温度を高く設定して２１０〜２４０℃とし、最後に室温まで冷却する焼付処理が挙げられる。このように焼付処理温度を順次高く設定することにより絶縁被覆層における発泡を抑制することができる。
【００３０】
以上のような実施形態に係る絶縁電線の製造方法によれば、電着塗装に用いるワニスが、塗装用樹脂と、水と、塗装用樹脂に対して良溶媒である水溶性溶媒とを含み、そして、上述した通り、ワニスにおける水の含有量が５５〜７５質量％であることにより、外周面に平行な一対の平坦面を含む導線におけるいずれの面も確実な絶縁性を得るために十分な厚さの樹脂絶縁層で被覆することができる。樹脂絶縁層の厚さは、好ましくは１．５μｍ以上、より好ましくは３μｍ以上であり、また、好ましくは３０μｍ以下、より好ましくは２５μｍ以下である。
【００３１】
また、特に、導体が図２Ａ及びＢに示すような扁平な断面形状を有する平角導線１１の場合、従来、電着塗装により形成される樹脂絶縁層において、扁平な断面形状における短辺に対応する短辺対応部分の厚さが極端に薄く形成されるため、短辺対応部分が高圧を受けるような用途では、十分な絶縁性が得られないということがあった。しかしながら、実施形態に係る絶縁電線の製造方法によれば、導体が図２Ａ及びＢに示すような扁平な断面形状を有する平角導線１１の場合、図３Ａ及びＢに示すように、得られる絶縁電線１０では、樹脂絶縁層１２において、平角導線１１の扁平な断面形状における短辺に対応する短辺対応部分１２ａ及び長辺に対応する長辺対応部分１２ｂのいずれも確実な絶縁性を得るために十分な厚さを有し、しかも、短辺対応部分１２ａの厚さが長辺対応部分１２ｂの厚さよりも厚く形成される。このように短辺対応部分１２ａの厚さが長辺対応部分１２ｂの厚さよりも厚く形成されると、短辺対応部分１２ａが高圧を受けるような用途であっても、確実に十分な絶縁性を得ることができる。短辺対応部分１２ａの厚さの長辺対応部分１２ｂに対する比は、好ましくは１．０よりも大、より好ましくは１．２以上であり、また、好ましくは１．４以下、より好ましくは１．３以下である。なお、短辺対応部分１２ａ及び長辺対応部分１２ｂの厚さは、それぞれの最も薄い部分の厚さである。
【実施例】
【００３２】
（絶縁電線）
以下の実施例１〜７及び比較例１〜２の絶縁電線の作製を行った。それぞれで用いたワニスの組成については表１に示す。
【００３３】
＜実施例１＞
塗装用樹脂としてのポリイミド系樹脂を含む固形分３．０質量％、水６８．６質量％、メトキシプロパノール４．４質量％、ＮＭＰ２４．０質量％、及び中和剤０．０３質量％を含むワニスを調製した。
【００３４】
上下面及び両側面が平坦面に形成された断面形状が扁平な矩形である高純度銅の平角導線（厚さ０．０２５ｍｍ及び幅０．２５ｍｍ）を上記ワニスに通して電着塗装し、平角導線の外周面を絶縁被覆層で被覆することにより絶縁電線を作製した。これを実施例１とした。
【００３５】
＜実施例２＞
水の含有量を６４．６質量％及びＮＭＰの含有量を２８．０質量％としたワニスを用いたことを除いて実施例１と同一条件で絶縁電線を作製した。これを実施例２とした。
【００３６】
＜実施例３＞
水の含有量を６０．６質量％及びＮＭＰの含有量を３２．０質量％としたワニスを用いたことを除いて実施例１と同一条件で絶縁電線を作製した。これを実施例３とした。
【００３７】
＜実施例４＞
塗装用樹脂としてのポリイミド系樹脂を含む固形分８．０質量％、水６１．３質量％、メトキシプロパノール４．２質量％、及びＮＭＰ２６．５質量％を含むワニスを用いたことを除いて実施例１と同一条件で絶縁電線を作製した。これを実施例４とした。
【００３８】
＜実施例５＞
塗装用樹脂としてのポリイミド系樹脂を含む固形分１．０質量％、水６５．９質量％、メトキシプロパノール４．５質量％、及びＮＭＰ２８．６質量％を含むワニスを用いたことを除いて実施例１と同一条件で絶縁電線を作製した。これを実施例５とした。
【００３９】
＜実施例６＞
水の含有量を６０．６質量％、メトキシプロパノールの含有量を８．４質量％、及びＮＭＰの含有量を２８．０質量％としたワニスを用いたことを除いて実施例１と同一条件で絶縁電線を作製した。これを実施例６とした。
【００４０】
＜実施例７＞
水の含有量を７２．６質量％及びＮＭＰの含有量を２０．０質量％としたワニスを用いたことを除いて実施例１と同一条件で絶縁電線を作製した。これを実施例７とした。
【００４１】
＜比較例１＞
水の含有量を５２．６質量％及びＮＭＰの含有量を４０．０質量％としたワニスを用いたことを除いて実施例１と同一条件で絶縁電線を作製した。これを比較例１とした。
【００４２】
＜比較例２＞
水の含有量を４７．６質量％及びＮＭＰの含有量を４５．０質量％としたワニスを用いたことを除いて実施例１と同一条件で絶縁電線を作製した。これを比較例２とした。
【００４３】
＜参考例＞
水の含有量を７７．６質量％及びＮＭＰの含有量を１５．０質量％としたワニスを用いたが電着塗装による成膜ができなかった。
【００４４】
【表１】
2017016956.tif 000002
【００４５】
（試験方法）
＜樹脂絶縁層の厚さ＞
実施例１〜７及び比較例１〜２のそれぞれで作製した絶縁電線の切断断面をマイクロスコープで拡大して観察し、平角導線の外周面を被覆する樹脂絶縁層における上下一対の長辺対応部分のそれぞれの最も薄い部分の厚さを測定して平均した。また、同様に、樹脂絶縁層における両側一対の短辺対応部分のそれぞれの最も薄い部分の厚さを測定して平均した。そして、長辺対応部分の厚さの平均値に対する短辺対応部分の厚さの平均値の比（短辺対応部分の厚さの平均値／長辺対応部分の厚さの平均値）を算出した。
【００４６】
＜絶縁破壊電圧値＞
実施例１〜７及び比較例１〜２のそれぞれで作製した絶縁電線について、「ＪＩＳ  Ｃ３２１６−５：２０１１  ＪＡ．４．２ｃ）金属はく法」に基づいて、樹脂絶縁層が破壊するときの電圧である絶縁破壊電圧値を測定した。そして、試行を１０回行い、その平均値が８００Ｖ以上の場合をＡ、４００Ｖ以上８００Ｖ未満の場合をＢ、及び４００Ｖ未満の場合をＣと評価した。
【００４７】
＜コイル絶縁破壊電圧値＞
実施例１〜７及び比較例１〜２のそれぞれで作製した絶縁電線について、コイル巻きしてテストピースを作製した。
【００４８】
図４に示すように、ホットプレート上に載置された導電体上にコイル状のテストピースを載せ、その上に絶縁板を介して質量１００ｇの錘を載せた。そして、テストピースの絶縁導線の平角導線と導電体との間に電圧を印加し、電圧を徐々に上昇させて樹脂絶縁層、特には樹脂絶縁層における短辺対応部分が破壊するときの電圧であるコイル絶縁破壊電圧値を測定した。昇圧条件は「ＪＩＳ  Ｃ３２１６−５：２０１１  ＪＡ．４．２ｃ）金属はく法」に準じた。
【００４９】
まず、ホットプレートによる加熱を行わずに測定を行った。そして、試行を１５回行い、その最低値が８００Ｖ以上の場合をＡ、４００Ｖ以上８００Ｖ未満の場合をＢ、及び４００Ｖ未満の場合をＣと評価した。
【００５０】
次に、ホットプレートを２５０℃に加熱し、テストピース上に絶縁板を介して錘を載せて２分間保持した後に測定を行った。そして、試行を１５回行い、その最低値が５００Ｖ以上の場合をＡ、３００Ｖ以上５００Ｖ未満の場合をＢ、及び３００Ｖ未満の場合をＣと評価した。
【００５１】
（試験評価結果）
試験結果を表１に示す。
【００５２】
これによれば、ワニスにおける水の含有量を５５〜７５質量％とした実施例１〜７では、樹脂絶縁層における短辺対応部分の厚さが長辺対応部分の厚さよりも厚く形成され、そのため、いずれもコイル絶縁破壊電圧値が高いことが分かる。実施例７では、絶縁破壊電圧値がやや低いが、これは、ワニスにおける水の含有量が比較的低いため、長辺対応部分の厚さがやや薄く形成されたものであると考えられる。
【００５３】
一方、ワニスにおける水の含有量を５２．６質量％及び４７．６質量％とした比較例１〜２では、樹脂絶縁層における短辺対応部分の厚さが長辺対応部分の厚さよりも薄く形成され、絶縁破壊電圧の水準は高いものの、いずれもコイル絶縁破壊電圧値が非常に低いことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は絶縁電線及びその製造方法の技術分野において有用である。
【符号の説明】
【００５５】
１０  絶縁電線
１１  平角導線
１２  樹脂絶縁層
１２ａ  短辺対応部分
１２ｂ  長辺対応部分
２１  ホットプレート
２２  導電体
２３  絶縁板
２４  錘
Ｔ  テストピース
【図１】
2017016956.tif 000003
【図２Ａ】
2017016956.tif 000004
【図２Ｂ】
2017016956.tif 000005
【図３Ａ】
2017016956.tif 000006
【図３Ｂ】
2017016956.tif 000007
【図４】
2017016956.tif 000008