(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体上に、絶縁塗料を塗布焼付けして形成した少なくとも１層の絶縁層と、前記絶縁層を有する被覆層の表面層に減摩剤を塗布焼付けして形成した減摩剤層を有する絶縁電線であって、前記減摩剤はワックス及び熱硬化性樹脂を含有し、ロジン系樹脂及びマレイン酸系樹脂を除く減摩剤固形分１００重量部に対して、ロジン系樹脂又はマレイン酸系樹脂を３〜２０重量部含んでなることを特徴とする絶縁電線。
【請求項２】
絶縁層を形成する絶縁塗料がポリアミドイミド系樹脂を含んでなることを特徴とする請求項１記載の絶縁電線。
【請求項３】
請求項１に記載の絶縁電線をコイル巻きし、含浸ワニス処理することを特徴とするコイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モーターや発電機などのコイルとして使用される絶縁電線に関するものである。さらに詳しくは本発明は、コイル加工性と含浸ワニス塗着性がともに良好な絶縁電線、及びそれを用いたコイルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気絶縁物で被覆された絶縁電線は各種の電気機器に組み込まれたコイルの用途に大量に使用されている。近年、この絶縁電線のコイル巻線加工工程における高速化、合理化が進められ、コイル巻き作業も従来の手巻きから自動コイル巻線機による加工に移行されている。
しかし、この自動コイル巻線加工を行う場合、絶縁電線に大きな張力が加わり、かつ、高速で作業が行われるので被膜のストレスが大きく、必然的に絶縁電線は損傷を受けやすくなる。このため、レヤーショート、アース不良等、コイルの絶縁不良が起こりやすくなる。
【０００３】
また、コイルを形成する際、コイルにおけるステータスロット内の絶縁電線の占積率をできるかぎり大きくすることが結果として機器全体の小型化、コスト低下につながることから、電線外径の細径化が要望されている。近年、この細径化の中で、さらに機器のパワーアップを意図して導体径の据え置きないしは増大が求められ、絶縁被膜の薄肉化が必要となってきた。
しかし絶縁被膜の薄肉化は、上記のコイル加工（コイル巻き作業及びステータスロット内への挿入作業）時の被膜損傷の頻度を増大させ、コイルの絶縁不良の発生率を高めることになってしまう。
上記の問題の解決には、電線同士、あるいは電線と接触する物体（金属棒・相間紙等）との摩擦係数の低下と、被膜強度の向上が考えられる。摩擦係数が低いほどコイル巻き作業が容易になり、被膜強度が強いほどコイル加工の際の損傷が少なくなる。
【０００４】
従来から行われている摩擦係数低下の手段としては、電線表面に潤滑剤を塗布する方法、または絶縁塗料中に潤滑剤を添加して塗布焼付けする方法がある。
被膜強度向上の手法としては、通常、ポリアミドイミド塗料を塗布焼付けした絶縁電線が使用される。この電線は他の樹脂( ポリエステル、ポリウレタン、ポリエステルイミド、ポリエステルアミドイミド、ポリイミド) と比べて機械的強度が高く、耐摩耗性に優れているため、コイル加工の条件が厳しい場合に多く使用されていた。
【０００５】
したがって厳しい条件でコイル巻き加工を行う場合には、絶縁層として上記のポリアミドイミド塗料を塗布焼付けした被膜を有し、さらに表面層に潤滑処理を施したエナメル線が広く使用されている。この潤滑処理には近年、大幅な摩擦係数の低下と耐耗性の向上が望めることから、ワックスと熱硬化性樹脂を水中に分散せしめた潤滑塗料（減摩剤）が使用されるようになってきた。
【０００６】
しかし、この減摩剤を用いたエナメル線は、ワックス及び熱硬化性樹脂が電線表面に焼き付けられているため、含浸ワニス処理（コイル状にエナメル線を巻いた後、線間を埋めてエナメル線を一体化するため、全体をワニスで固める処理）を行うと、ワニスの種類によっては電線の表面がワニスをはじいてしまうという問題があった。含浸ワニス処理を行うとモーターなどの振動で線がばらけなくなり、また、コイル加工で生じたエナメル線の傷を封じることもできるが、電線表面がワニスをはじくとエナメル線に対する固着力が低下して線がばらけやすくなり、エナメル線の傷も封じにくくなるため、絶縁不良を生じやすくなる。また、モーターや発電機などの製造においては、電線をスロット中に押し込む工程で電線に傷がつくが、ワニスが表面にしっかり着いていない電線ではこの傷が封じられないためピンホールが多数生ずることとなる。このような電線表面がワニスをはじくことがモーターや発電機の製造において問題となっている。
この問題は溶剤型ワニス、無溶剤型ワニスのいずれを用いた場合も起こるが、特に無溶剤型の粉体エポキシ樹脂系ワニスがはじかれやすい。また、この現象はエナメル線上への減摩剤の焼付け条件によっても変化することが判明しており、一般に高温高速で焼付けるほど電線表面はワニスをはじきやすくなる。したがって、生産性の高い方法で潤滑処理を施し、かつ、ワニスをはじかない電線表面とすることは困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の目的は、自己潤滑性を有し、コイル加工性に優れるとともに含浸ワニス塗着性が高く、絶縁被膜を薄肉化しても厳しい条件でのコイル加工が可能で、かつ、良好に含浸ワニス処理が行える絶縁電線を提供することにある。
また本発明の目的は、自己潤滑性の絶縁電線を用いて含浸ワニス処理が良好に行えるコイルの製造方法に関する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題に鑑み鋭意検討した結果、表面の潤滑処理に用いる減摩剤にロジン系樹脂又はマレイン酸系樹脂を所定量含有させることにより含浸ワニス塗着性が向上した、ワニスをはじかない表面を有する絶縁電線とすることができることを見出し、この知見に基づき本発明をなすに至った。
すなわち本発明は、
（１）導体上に、絶縁塗料を塗布焼付けして形成した少なくとも１層の絶縁層と、前記絶縁層を有する被覆層の表面層に減摩剤を塗布焼付けして形成した減摩剤層を有する絶縁電線であって、前記減摩剤はワックス及び熱硬化性樹脂を含有し、ロジン系樹脂及びマレイン酸系樹脂を除く減摩剤固形分１００重量部に対して、ロジン系樹脂又はマレイン酸系樹脂を３〜２０重量部含んでなることを特徴とする絶縁電線、
（２）絶縁層を形成する絶縁塗料がポリアミドイミド系樹脂を含んでなることを特徴とする（１）項記載の絶縁電線、及び
（３）（１）項に記載の絶縁電線をコイル巻きし、含浸ワニス処理することを特徴とするコイルの製造方法
を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の絶縁電線は、導体上に少なくとも１層の絶縁層と、減摩剤層を有する。導体としては、特に制限はなく、通常用いられるものをあげることができる。本発明において絶縁層は、絶縁塗料を通常の方法で塗布焼付けして形成することができる。絶縁塗料は通常使用されるものを用いることができ、具体的には例えばポリビニルホルマール、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリエステルアミドイミド、ポリアミドイミド、ポリイミド等から選ばれる１種以上を含んでなる。絶縁層は、単独で１層としても、２種以上の塗料を組み合わせて２層以上としてもよい。
【００１０】
本発明においては、絶縁層の被膜強度を向上させるうえで、絶縁塗料にポリアミドイミド系樹脂塗料を用いることが好ましい。このときのポリアミドイミド系樹脂塗料のベース樹脂は、特に制限はなく、常法により、例えば極性溶媒中でトリカルボン酸無水物とジイソシアネート類を直接反応させて得たもの、あるいは、極性溶媒中でトリカルボン酸無水物にジアミン類を先に反応させて、まずイミド結合を導入し、ついでジイソシアネート類でアミド化して得たものを用いることができる。
【００１１】
この樹脂の調製に用いるトリカルボン酸無水物としては、通常、トリメリット酸無水物を用いる。この場合、トリカルボン酸無水物の一部量をテトラカルボン酸無水物に置き換えて反応させてもよい。このときのテトラカルボン酸無水物としては例えばピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物などが用いられる。また、トリカルボン酸無水物の一部量を他の酸または酸無水物、例えばトリメリット酸、イソフタル酸、テレフタル酸などに置き換えてもよい。一方、トリカルボン酸無水物と反応させるジイソシアネート類としては、例えば、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート類が挙げられ、ジアミン類としてはｍ−フェニレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフォン、４，４’−ジアミノベンゾフェノン等の芳香族ジアミン類が挙げられる。また、極性溶媒としては好ましくはＮ−メチル−２−ピロリドンを用いることができる。
【００１２】
また、絶縁層と導体の密着性を向上させるため、このポリアミドイミド系樹脂塗料にトリアルキルアミンやアルコキシ化メラミン樹脂を含有させることもできる。トリアルキルアミンとしては、好ましくはトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン等の低級アルキルのトリアルキルアミンが使用できる。この中でも可とう性および密着性の点でトリメチルアミン、トリエチルアミンが最も好ましい。また、アルコキシ化メラミン樹脂としては、例えばブトキシ化メラミン樹脂、メトキシ化メラミン樹脂等の低級アルコキシ基で置換されたメラミン樹脂を用いることができ、樹脂の相溶性の点でメトキシ化メラミン樹脂が好ましい。
このような導体との密着性の高い絶縁層を最下層として、さらに別の組成の絶縁層を形成したり、外部からの応力を最下層に伝えないようにする中間層を形成した上に絶縁層を設けたりしてもよい。
【００１３】
本発明の絶縁電線において、絶縁層の厚さは特に制限はないが、通常２０〜４０μｍ、好ましくは２５〜３５μｍである。
また、絶縁塗料の焼付け処理は当業者に自明の処理であり、温度などの条件は用いる絶縁塗料の種類、絶縁層の厚さなどに応じて適宜定めることができ、例えばポリアミドイミド系樹脂塗料を用いた場合、焼付け温度４００〜５００℃が好ましい条件として採用できる。
【００１４】
本発明の絶縁電線は、上記した少なくとも１層の絶縁層を有する被覆層の表面層に、減摩剤層を有する。この減摩剤層は、ワックス、熱硬化性樹脂などとともにロジン系樹脂又はマレイン酸系樹脂を含んでなる減摩剤を、塗布焼付けして形成することができる。
減摩剤調製は通常、ワックスの水分散物と熱硬化性樹脂のアルカリ水溶液を混合して行われ、本発明においてはさらに、ロジン系樹脂又はマレイン酸系樹脂を例えばアルコール溶液又はアルカリ水溶液として混合する。
【００１５】
この減摩剤において、通常減摩剤に用いられるワックスを特に制限なく用いることができ、例えばカルナバワックス、みつろう、キャデリラワックス、ライスワックス等の天然ワックス、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、モンタンワックス等の合成ワックスがあげられる。絶縁電線の耐摩耗性、滑り性の点からは、できるだけ高硬度のワックスを用いることが好ましい。減摩剤中のワックスと熱硬化性樹脂の比率は特に制限はないが、ワックス／樹脂が重量比で３０／７０〜７０／３０であることが好ましい。
熱硬化性樹脂は、減摩剤を焼付けたときにワックスを固着させる作用を有する。本発明においては通常減摩剤に用いられる熱硬化性樹脂を用いることができ、例えば、セラック樹脂、フェノール樹脂が好適に使用できる。
【００１６】
本発明においては上記減摩剤に対してさらにロジン系樹脂又はマレイン酸系樹脂を含有させる。本発明で用いることのできるロジン系樹脂又はマレイン酸系樹脂としては、例えば、ロジン、ロジン変性マレイン酸樹脂、スチレン−マレイン酸樹脂などがあげられる。ロジン系樹脂、マレイン酸系樹脂は、酸価が８０以上のものが好ましい。酸価の低すぎるものは樹脂がアルコールに不溶となり、また、アルカリ水溶液が調製できなくなるので、減摩剤に混合するのが困難になることがある。
本発明においてロジン系樹脂又はマレイン酸系樹脂の添加量は、ロジン系樹脂及びマレイン酸系樹脂を除く通常の減摩剤の固形分１００重量部に対し、通常、３〜２０重量部、好ましくは５〜１５重量部である。ロジン系樹脂又はマレイン酸系樹脂が３重量部未満では、含浸ワニス塗着性が十分向上せず、２０重量部を越えると減摩剤の塗料安定性が損なわれる。
本発明では、減摩剤層にロジン系樹脂又はマレイン酸系樹脂を所定量添加することにより、減摩剤自体の熱硬化性樹脂の硬化が抑制され減摩剤層の固着が適度に弱まると考えられ、含浸ワニス塗着性が高く、含浸ワニス処理において粉体型ワニスも良好に塗着する平滑な表面の絶縁電線とすることができる。
【００１７】
本発明の絶縁電線において、減摩剤層の厚さは特に制限はないが、１〜２μｍが好ましい。また、全被膜厚さも特に制限はないが、２５〜３５μｍが好ましい。
減摩剤塗料の焼付け処理も当業者に自明の処理であり、温度などの条件は線速などに応じて適宜定められるが、３００〜５００℃の範囲の温度で行うことが好ましい。
【００１８】
本発明のコイルの製造方法において、コイル巻きの方法は特に制限はなく、通常行われている自動コイル巻線加工などにより行うことができる。本発明方法において用いる本発明の絶縁電線はコイル加工性に優れるので、条件の厳しい自動コイル巻線加工も可能である。コイルの形状、種類は特に制限はない。
本発明の絶縁電線を含浸ワニス処理する場合、液状ワニスを用いる方法でも、粉体型ワニスを用いる方法でも、良好に行うことができる。例えば従来、潤滑処理した電線にはじかれやすかった粉体エポキシ樹脂系ワニスを用いても、電線が十分に固着し、線がばらけるなどの問題を生じない。
【００１９】
【実施例】
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する。
なお、各実施例及び比較例における絶縁塗料の焼付けは５００℃で、減摩剤塗料の焼付けは５００℃で行った。
実施例１
市販の減摩剤塗料  ＴＥＣ９６０１（商品名、東芝ケミカル社製、カルナバワックスとセラック樹脂からなる）にロジン変性マレイン酸樹脂（酸価３００、マルキード３３（商品名、荒川化学工業社製））を、ＴＥＣ９６０１の全固形分１００重量部に対し５重量部添加し、常温で攪拌して減摩剤塗料Ｎo.１を得た。
１．０ｍｍφの銅線上に市販のポリアミドイミド樹脂塗料  ＨＩ４０６（商品名、日立化成工業社製）を炉長８ｍの縦形熱風焼付け機を用いて複数回塗布焼付けし、被膜厚さ３０μｍの下層絶縁層を形成した。この上に減摩剤塗料Ｎo.１を１回塗布焼付けして被膜厚さ２．０μｍの減摩剤層を形成し、全被膜厚さ３２μｍの絶縁電線を得た。
【００２０】
実施例２
ロジン変性マレイン酸樹脂の添加量をＴＥＣ９６０１の全固形分１００重量部に対し１０重量部とした以外は実施例１と全く同様にして減摩剤塗料Ｎo.１’を得た。
実施例１と同様にして銅線上に絶縁層を形成し、この上に減摩剤塗料Ｎo.１’を１回塗布焼付けして全被膜厚さ３２μｍ（絶縁層３０μｍ、減摩剤層２．０μｍ）の絶縁電線を得た。
【００２１】
実施例３
ロジン変性マレイン酸樹脂に代えてスチレンマレイン酸樹脂（酸価２００、アラスター７００（商品名、荒川化学工業社製））を、ＴＥＣ９６０１の全固形分１００重量部に対し５重量部用いた以外は実施例１と全く同様にして減摩剤塗料Ｎo.２を得た。
実施例１と同様にして銅線上に絶縁層を形成し、この上に減摩剤塗料Ｎo.２を１回塗布焼付けして全被膜厚さ３２μｍ（絶縁層３０μｍ、減摩剤層２．０μｍ）の絶縁電線を得た。
【００２２】
実施例４
ロジン変性マレイン酸樹脂に代えて実施例３と同じスチレンマレイン酸樹脂を、ＴＥＣ９６０１の全固形分１００重量部に対し１０重量部用いた以外は実施例１と全く同様にして減摩剤塗料Ｎo.２’を得た。
実施例１と同様にして銅線上に絶縁層を形成し、この上に減摩剤塗料Ｎo.２’を１回塗布焼付けして全被膜厚さ３２μｍ（絶縁層３０μｍ、減摩剤層２．０μｍ）の絶縁電線を得た。
【００２３】
実施例５
ロジン変性マレイン酸樹脂に代えてロジン樹脂（中国ロジン（商品名、荒川化学工業社製））を、ＴＥＣ９６０１の全固形分１００重量部に対し５重量部用いた以外は実施例１と全く同様にして減摩剤塗料Ｎo.３を得た。
実施例１と同様にして銅線上に絶縁層を形成し、この上に減摩剤塗料Ｎo.３を１回塗布焼付けして全被膜厚さ３２μｍ（絶縁層３０μｍ、減摩剤層２．０μｍ）の絶縁電線を得た。
【００２４】
実施例６
ロジン変性マレイン酸樹脂に代えて実施例５と同じロジン樹脂を、ＴＥＣ９６０１の全固形分１００重量部に対し１０重量部用いた以外は実施例１と全く同様にして減摩剤塗料Ｎo.３’を得た。
実施例１と同様にして銅線上に絶縁層を形成し、この上に減摩剤塗料Ｎo.３’を１回塗布焼付けして全被膜厚さ３２μｍ（絶縁層３０μｍ、減摩剤層２．０μｍ）の絶縁電線を得た。
【００２５】
実施例７
１．０ｍｍφの銅線上に市販の密着製改良型ポリアミドイミド樹脂塗料  ＨＩ４０６Ａ（商品名、日立化成工業社製）を炉長８ｍの縦形熱風焼付け機を用いて複数回塗布焼付けし、被膜厚さ３０μｍの下層絶縁層を形成した。この上に実施例１と同じ減摩剤塗料Ｎo.１を１回塗布焼付けして被膜厚さ２．０μｍの減摩剤層を形成し、全被膜厚さ３２μｍの絶縁電線を得た。
【００２６】
比較例１
実施例１と同様にして銅線上に絶縁層を形成し、この上に市販の減摩剤塗料ＴＥＣ９６０１を１回塗布焼付けして全被膜厚さ３２μｍ（絶縁層３０μｍ、減摩剤層２．０μｍ）の絶縁電線を得た。
比較例２
市販の減摩剤塗料  ＴＥＣ９６０１に実施例１で用いたのと同じロジン変性マレイン酸樹脂を、ＴＥＣ９６０１の全固形分１００重量部に対し２重量部添加し、常温で攪拌して減摩剤塗料Ｎo.４を得た。
実施例１と同様にして銅線上に絶縁層を形成し、この上に減摩剤塗料Ｎo.４を１回塗布焼付けして全被膜厚さ３２μｍ（絶縁層３０μｍ、減摩剤層２．０μｍ）の絶縁電線を得た。
【００２７】
比較例３
市販の減摩剤塗料  ＴＥＣ９６０１に実施例１で用いたのと同じロジン変性マレイン酸樹脂を、ＴＥＣ９６０１の全固形分１００重量部に対し２５重量部添加し、常温で攪拌して減摩剤塗料Ｎo.５を得た。
実施例１と同様にして銅線上に絶縁層を形成し、この上に減摩剤塗料Ｎo.５を１回塗布焼付けして全被膜厚さ３２μｍ（絶縁層３０μｍ、減摩剤層２．０μｍ）の絶縁電線を得た。
【００２８】
実施例８
実施例１〜７及び比較例１〜３で得られた絶縁電線について、以下に示す試験を行った。結果を表１に示した。
▲１▼塗料安定性
実施例１〜７及び比較例１〜３で用いた各減摩剤塗料を室温で７日間放置し、沈殿の発生の有無により評価した。
○：沈殿の発生なし
×：沈殿発生
▲２▼静摩擦係数
ＪＩＳ  Ｋ  ７１２５の試験法により測定した。
▲３▼耐摩耗性（往復式）
旧ＪＩＳ  Ｃ  ３００３の試験法により測定した。
▲４▼含浸ワニス塗着性
絶縁電線を６．５ｍｍのマンドレルに緊密に巻き付けて長さ７５ｍｍのヘリカルコイルを作製し、これを１９０℃で予熱後、エポキシ樹脂系粉体ワニス（エピフォームＦ２９０（商品名、ソマール社製））中に浸漬させた後引き上げて、１８０℃で熱硬化させた。このコイルの外観を目視で観察し、下記のように評価した。
○：ワニスが均一に付着し、表面が平滑である。
△：ワニスがはじかれている部分があり、表面に凹凸のあるところと平滑なところが混在する。
×：ワニスがはじかれ、表面全体が凹凸している。
▲５▼ワニス塗膜接着力
上記▲３▼と同様にしてヘリカルコイルを作製し、これを１９０℃で予熱後、エポキシ樹脂系粉体ワニス中に浸漬させた後引き上げて、１８０℃で熱硬化させた。このコイルについて、ＡＳＴＭ−Ｄ−２５１９に準拠した方法で常温でのワニス塗膜の接着力を測定した。
【００２９】
【表１】
0004360566.tif 000002
【００３０】
表１の結果より明らかなように、実施例１〜７で得られた絶縁電線は耐摩耗性が良好でコイル加工性に優れ、かつ、コイルを粉体エポキシ樹脂系ワニスで処理したときにワニスが表面に均一に付着しており、ワニス塗膜の接着力も高かった。本発明方法により得られたコイルはコイル巻きでの被膜損傷が少なく、かつ、電線同士がワニスで十分に固着されていた。
これに対し比較例１及び２の絶縁電線は、コイルの含浸ワニス処理において表面がワニスをはじく現象がみられ、ワニス塗膜の接着力が低かった。比較例３の絶縁電線では部分的にワニスがはじかれずに付着したが、接着力は実施例のものより低く、十分ではなかった。また、比較例３で用いた減摩剤塗料Ｎo.５は安定性が悪く、作製後７日で沈殿が生じた。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の絶縁電線は、厳しいコイル加工条件にも耐えうる自己潤滑性を有し、かつ、含浸ワニス塗着性に優れる。したがって本発明の絶縁電線は、従来含浸ワニス処理が不十分ないしは困難であった自己潤滑性のエナメル線の含浸ワニス処理を可能にする。したがって、このような絶縁電線を用いてコイル巻き後、含浸ワニス処理を行うコイル加工を行えば、耐摩耗性、コイル加工性に優れ、ワニスによる固着性の優れたコイルが得られる。