JP6775356B2 - 絶縁電線及び絶縁電線の製造方法 - Google Patents
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Description
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る絶縁電線は、線状の導体と、この導体の外周面に積層される1又は複数の絶縁層とを備える絶縁電線であって、上記1又は複数の絶縁層の少なくとも1層が複数の気孔を有し、上記気孔の周縁部に外殻を有し、上記外殻が外面に複数の凸部を有する。
以下、本発明に係る絶縁電線の一つの実施形態について図面を参照しつつ詳説する。
<絶縁電線>
図1の絶縁電線は、線状の導体1と、この導体1の外周面に積層される1つの絶縁層2とを備える。絶縁層2は複数の気孔3を有する。また、当該絶電線は、図2及び図3に示すように、気孔3の周縁部に外殻4を有し、外殻4が外面に複数の凸部5を有する。
導体1は、例えば断面が円形状の丸線とされるが、断面が方形状の角線や、複数の素線を撚り合わせた撚り線であってもよい。
絶縁層2は、樹脂マトリックスと、この樹脂マトリックス中に散在する複数の気孔3と、気孔3の周縁部に形成される外殻4とを有する。絶縁層2は、後述するように、熱分解性コア及びこのコアの外周を被覆するシェルを有するコアシェル構造の中空形成粒子を含有する樹脂ワニスの導体1の外周面への塗布及び加熱によって形成される。
次に、図4を参照して、線状の導体1と、この導体1の外周面に積層される絶縁層2とを備える図1の当該絶縁電線の製造方法を説明する。当該絶縁電線の製造方法は、導体1の外周側に、熱分解性コア3a及びこのコア3aの外周を被覆するシェル4aを有する中空形成粒子6を含有する樹脂ワニスを塗布する塗布工程と、上記塗布工程で塗布された樹脂ワニスを加熱する加熱工程とを備え、シェル4aが外面に複数の凸部5aを有する。
まず、当該絶縁電線の製造方法で用いられる樹脂ワニスについて説明する。上記樹脂ワニスとしては、絶縁層2の上記樹脂マトリックスを形成する主ポリマーと、この主ポリマーに分散する中空形成粒子6とを溶剤で希釈したものが用いられる。また、上記樹脂ワニスは、フィラー、酸化防止剤、レベリング剤、硬化剤、接着助剤等の他の成分を含有していてもよい。
上記主ポリマーとしては、特に限定されないが、例えばポリビニールホルマール前駆体、ポリウレタン前駆体、アクリル樹脂前駆体、エポキシ樹脂前駆体、フェノキシ樹脂前駆体、ポリエステル前駆体、ポリエステルイミド前駆体、ポリエステルアミドイミド前駆体、ポリアミドイミド前駆体、ポリイミド前駆体等の前駆体や、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン等が挙げられる。中でも、上記樹脂ワニスの塗布性を向上できると共に、絶縁層2の強度及び耐熱性を向上させ易いポリイミド前駆体が好ましい。
中空形成粒子6は、図4に示すように、熱分解性樹脂を主成分とするコア3aと、この熱分解性樹脂より熱分解温度が高いシェル4aとを有する。
上記溶剤としては、絶縁電線用樹脂ワニスに従来より用いられている公知の有機溶剤を用いることができる。具体的には、例えばN−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ヘキサエチルリン酸トリアミド、γ−ブチロラクトンなどの極性有機溶媒をはじめ、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、シュウ酸ジエチルなどのエステル類、ジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル類、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの炭化水素類、ジクロロメタン、クロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類、クレゾール、クロルフェノールなどのフェノール類、ピリジンなどの第三級アミン類等が挙げられ、これらの有機溶媒はそれぞれ単独であるいは2種以上を混合して用いることができる。
上記塗布工程では、上述の樹脂ワニスを導体1の外周側に塗布する。上記樹脂ワニスを塗布する方法としては、例えば上記樹脂ワニスを貯留した貯留槽と塗布ダイスとを備える塗布装置を用いた方法が挙げられる。この塗布装置によれば、導体1が貯留槽内を挿通することで樹脂ワニスが導体1の外周側に付着し、その後塗布ダイスを通過することでこの樹脂ワニスが略均一な厚さで塗布される。
上記加熱工程では、上記塗布工程で塗布された樹脂ワニスを加熱する。上記加熱工程によって、上記樹脂ワニスを導体1の外周側に焼き付けることで、導体1の外周側に絶縁層2が積層される。上記加熱工程における加熱方法としては、特に限定されないが、熱風加熱、赤外線加熱、高周波加熱等、従来公知の方法が挙げられる。上記加熱工程における加熱温度としては、通常200℃以上600℃以下である。
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
[No.1]
まず、銅を鋳造、延伸、伸線及び軟化し、断面が円形で平均径1mmの導体を得た。一方、主ポリマーとしてポリイミド前駆体を用い、溶剤としてN−メチル−2−ピロリドンを用いて主ポリマーをこの溶剤で希釈した樹脂組成物を作成した。次に、中空形成粒子としてコアがPMMA粒子でシェルがシリコーンであり、コアの平均粒子径が3.0μmのコア/シェル型複合粒子を用い、上記樹脂組成物に上記中空形成粒子を分散させて樹脂ワニスを得た。このコア/シェル型複合粒子のシェルの外面には複数の凸部が形成されており、この凸部の平均高さは0.1μm、凸部の底部における平均径は0.1μm、シェル1個の単位面積(14μm2)当たりの凸部5aの平均存在個数は90個であった。また、このコア/シェル型複合粒子におけるシリコーンの含有量は10質量%であった。この樹脂ワニスを上記導体の外周面に塗布し、線速2.5m/min、加熱炉入口温度350℃、加熱炉出口温度450℃の条件で焼き付けることによって絶縁層を積層し、No.1の絶縁電線を得た。なお、絶縁層は単層で、その平均厚さは30μmとした。また、この絶縁電線は、コアのガス化によって形成された気孔、及びコアが除去されて中空となったシェルで構成され、外面に複数の凸部を有する外殻を有していた。さらに、この外殻における凸部の平均高さ、凸部の底部における平均径、及び外殻1個の単位面積(14μm2)当たりの凸部の存在個数は、シェルの外面に形成される凸部の平均高さ、この凸部の底部における平均径、及びシェル1個の単位面積(14μm2)当たりの凸部の存在個数と同様であった。また、この絶縁電線における絶縁層の気孔率は30体積%であった。
中空形成粒子として、シェルの凸部の平均高さが0.2μm、凸部の底部における平均径が0.2μm、シェル1個の単位面積(14μm2)当たりの凸部の平均存在個数が38個、シリコーンの含有量が17質量%であるコア/シェル型複合粒子を用いた以外はNo.1と同様にしてNo.2の絶縁電線を得た。なお、この絶縁電線の外殻における凸部の平均高さ、凸部の底部における平均径、及び外殻1個の単位面積(14μm2)当たりの凸部の存在個数は、シェルの外面に形成される凸部の平均高さ、この凸部の底部における平均径、及びシェル1個の単位面積(14μm2)当たりの凸部の存在個数と同様であった。また、この絶縁電線における絶縁層の気孔率は30体積%であった。
中空形成粒子として、シェルの凸部の平均高さが0.3μm、凸部の底部における平均径が0.4μm、シェル1個の単位面積(14μm2)当たりの凸部の平均存在個数が15個、シリコーンの含有量が25質量%であるコア/シェル型複合粒子を用いた以外はNo.1と同様にしてNo.3の絶縁電線を得た。なお、この絶縁電線の外殻における凸部の平均高さ、凸部の底部における平均径、及び外殻1個の単位面積(14μm2)当たりの凸部の存在個数は、シェルの外面に形成される凸部の平均高さ、この凸部の底部における平均径、及びシェル1個の単位面積(14μm2)当たりの凸部の存在個数と同様であった。また、この絶縁電線における絶縁層の気孔率は30体積%であった。
[No.4]
中空形成粒子として、シェルが外面に凸部を有しないコア/シェル型複合粒子を用いた以外はNo.1と同様にしてNo.4の絶縁電線を得た。このコア/シェル型複合粒子におけるコアの平均径は2.5μmであり、シリコーンの含有量は10質量%であった。なお、No.4の絶縁電線は、コアのガス化によって形成された気孔、及びコアが除去されて中空となったシェルで構成される外殻を有しており、この外殻の外面には凸部は形成されていなかった。
No.1〜No.3の絶縁電線は、外殻が外部に複数の凸部を有していることから、気孔同士の分散性に優れると共に、気孔同士が連通した連続気孔も確認されなかった。また、No.1〜No.3の絶縁電線では、中空形成粒子におけるシリコーンの含有量が多いほど凸部のサイズが大きくなっており、これにより気孔同士の間隔も大きくなっていた。これに対し、No.4の絶縁電線は、外殻が外面に凸部を有しないため、気孔同士が凝集する部分が見られ、気孔の分散性が不十分であることが分かった。
2 絶縁層
3 気孔
3a コア
4 外殻
4a シェル
5,5a 凸部
6 中空形成粒子
Claims (10)
- 線状の導体と、この導体の外周面に積層される1又は複数の絶縁層とを備える絶縁電線であって、
上記1又は複数の絶縁層の少なくとも1層が複数の気孔を有し、
上記気孔の周縁部に外殻を有し、
上記外殻が外面に複数の凸部を有する絶縁電線。 - 上記複数の凸部の平均高さが0.01μm以上0.5μm以下である請求項1に記載の絶縁電線。
- 上記外殻1個の単位面積(14μm2)当たりの凸部の平均存在個数が5個以上200個以下である請求項1又は請求項2に記載の絶縁電線。
- 上記外殻の主成分がシリコーンである請求項1、請求項2又は請求項3に記載の絶縁電線。
- 上記複数の気孔を有する絶縁層が樹脂マトリックスを有し、この樹脂マトリックスの主成分がポリイミドである請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の絶縁電線。
- 上記外殻の平均厚さが0.01μm以上0.5μm以下である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の絶縁電線。
- 上記気孔の平均径が0.5μm以上10μm以下である請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の絶縁電線。
- 上記導体と絶縁層との間にプライマー処理層を有する請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の絶縁電線。
- 上記複数の気孔を有する絶縁層と材質が同一であり、かつ気孔を有しない他の層の誘電率に対する上記複数の気孔を有する絶縁層の誘電率の比が0.95以下である請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の絶縁電線。
- 線状の導体と、この導体の外周面に積層される1又は複数の絶縁層とを備える絶縁電線の製造方法であって、
上記導体の外周側に、熱分解性コア及びこのコアの外周を被覆するシェルを有する中空形成粒子を含有する樹脂ワニスを塗布する塗布工程と、
上記塗布された樹脂ワニスを加熱する加熱工程と
を備え、
上記シェルが外面に複数の凸部を有する絶縁電線の製造方法。
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