TWI512061B - Insulating coatings, insulated wires, and insulated wires - Google Patents
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Description
本發明係關於一種絕緣塗料、絕緣電線、及絕緣電線之製造方法。
自先前以來,以絕緣皮膜被覆導體而成之絕緣電線被用於馬達或變壓器等各種電氣設備用電線圈。形成該電線圈之絕緣電線必須要具有對導體之密合性、電氣絕緣性及耐熱性。特別是近年來,對於宇宙用電氣設備、飛行器用電氣設備、原子力用電氣設備、能量用電氣設備、汽車用電氣設備要求小型化或輕量化並且高性能化。例如,於馬達等旋轉電機或變壓器中,必須具有較先前更高之輸出化。
進而,近年來,伴隨設備之小型化、輕量化之傾向,對於旋轉電機亦要求更小型、輕量且高性能者。為了滿足此要求,必須於馬達之芯捲繞更多之絕緣電線,但為於芯之槽(slot)中儘可能地塞入較多之絕緣電線,而提高絕緣電線之絕緣皮膜的高密合化要求。因此,必須抑制因暴露於高溫下後生成之氧化皮膜所致的密合力降低。
作為自先前以來一直用於製作絕緣皮膜之含有熱硬化性樹脂的絕緣塗料,大量報告有在將絕緣皮膜形成於導體上之步驟中提高絕緣皮膜的密合性者。然而,該等絕緣塗料雖可獲得初期之密合性,但於絕緣電線持續長時間暴露於高溫環境下之情形時,難以保持導體與絕緣皮膜之
密合性。進而,存在以下缺點:如上述先前之絕緣塗料所產生的密合性改良效果係僅限於絕緣塗料與導體直接接觸時才可顯現出之效果,若為了提高機械強度等對絕緣電線所要求之其他特性而欲鑽研皮膜結構,則其構成會受到限制。
因此,進行以下嘗試:將提高絕緣被膜之與金屬導體之密合性的成分(密合改良劑)添加於絕緣塗料,使絕緣被膜之機械強度提高,藉此亦改善絕緣電線之耐加工性(例如,參照專利文獻1~4)。密合改良劑通常相對於樹脂而添加數%。然而,此種絕緣電線雖可保持絕緣皮膜對金屬導體之密合力,但存在藉由添加密合改良劑而使絕緣皮膜自身之耐熱性變得不足之情況。因此,產生以下問題:因捲線時之加熱等熱歷程而使機械強度降低,因而使絕緣電線之耐加工性惡化,導致絕緣被膜之損傷,造成絕緣特性降低。
如上所述,先前並無利用以下操作作為提高導體與絕緣皮膜之密合性之手段的情況:於將絕緣塗料燒附於導體上後,藉由皮膜所含之添加劑或殘留之溶劑成分而產生對導體之積極的化學反應。
[專利文獻1]日本特開平8-218007號公報
[專利文獻2]國際公開第2009/048102號
[專利文獻3]日本特開2009-9824號公報
[專利文獻4]日本特開2009-123403號公報
本發明之課題在於提供一種具有對導體之密合性且可形成耐熱性優異之絕緣被膜的絕緣塗料。
進而,本發明之課題在於提供一種即便長時間暴露於高溫環境下,絕
緣皮膜之密合力亦不會降低之絕緣電線。
進而,本發明之課題在於提供一種上述絕緣電線之製造方法。
本發明人等係鑒於上述課題,對如下絕緣電線之製造方法進行潛心研究:藉由使絕緣電線之絕緣皮膜含有特定之還原劑,而抑制導體表面之氧化皮膜之生成,即便於高溫環境下亦可保持絕緣皮膜對金屬導體之密合力。其結果發現:藉由使用含有下述特定還原劑之絕緣塗料來形成絕緣皮膜,而可利用燒附步驟後殘留於皮膜中之還原劑來防止熱處理後之導體之氧化,且無損絕緣皮膜之諸特性,可製作長期耐熱性優異之絕緣電線,該還原劑係均勻分散於構成絕緣皮膜之樹脂組成物的溶劑成分中,且其沸點夠高者。本發明係基於此見解而完成者。
根據本發明,提供下述手段。
(1)一種絕緣塗料,於含有可藉由塗佈、燒附而形成絕緣皮膜之樹脂的絕緣塗料中含有沸點為160℃以上之還原劑。
(2)如上述(1)之絕緣塗料,其中,上述還原劑之含量相對於樹脂固形物成分為1質量%以上30質量%以下。
(3)如上述(1)或(2)之絕緣塗料,其中,上述還原劑為具有還原性羥基之化合物。
(4)如上述(1)至(3)中任一項之絕緣塗料,其中,上述還原劑為1分子中之碳數為10以上的化合物。
(5)如上述(1)至(4)中任一項之絕緣塗料,其中,上述還原劑為具有羥基之類萜。
(6)如上述(1)或(2)之絕緣塗料,其中,上述還原劑選自由香茅醇、辛醇、氫醌、香葉醇、抗壞血酸、沉香醇、三縮四乙二醇(tetraethylene glycol)及十二烷硫醇(dodecanethiol)組成之群。
(7)一種絕緣電線,其係藉由將含有可形成絕緣皮膜之樹脂的絕緣塗
料塗佈、燒附於導體上而形成1層或2層以上之絕緣皮膜者,於該絕緣皮膜之至少1層中含有沸點為160℃以上之還原劑。
(8)如上述(7)之絕緣電線,其中,上述還原劑之含量相對於樹脂固形物成分為1質量%以上30質量%以下。
(9)如上述(7)或(8)之絕緣電線,其中,上述還原劑為具有還原性羥基之化合物。
(10)如上述(7)至(9)中任一項之絕緣電線,其中,上述還原劑為1分子中之碳數為10以上的化合物。
(11)如上述(7)至(10)中任一項之絕緣電線,其中,上述還原劑為具有羥基之類萜。
(12)如上述(7)或(8)之絕緣電線,其中,上述還原劑選自由香茅醇、辛醇、氫醌、香葉醇、抗壞血酸、沉香醇、三縮四乙二醇及十二烷硫醇組成之群。
(13)如上述(7)至(12)中任一項之絕緣電線,其具有至少1層之絕緣皮膜,該絕緣皮膜係塗佈、燒附上述(1)至(6)中任一項之絕緣塗料而形成者。
(14)一種絕緣電線之製造方法,其包含下述步驟:將含有可藉由塗佈、燒附而形成絕緣皮膜之樹脂的絕緣塗料塗佈、燒附於導體上;於上述絕緣塗料中含有沸點為160℃以上之還原劑。
(15)一種絕緣電線之製造方法,其係將含有可藉由塗佈、燒附而形成絕緣皮膜之樹脂的絕緣塗料塗佈、燒附於導體上,藉此而形成絕緣皮膜,並於絕緣皮膜上塗佈、燒附沸點為160℃以上之還原劑。
(16)一種絕緣電線之製造方法,其係將沸點為160℃以上之還原劑塗佈、燒附於導體上,進一步塗佈、燒附含有可藉由塗佈、燒附而形成絕緣皮膜之樹脂的絕緣塗料,藉此而形成絕緣皮膜。
(17)如上述(14)至(16)中任一項之絕緣電線之製造方法,其中,上述還原劑為具有還原性羥基之化合物。
(18)如上述(14)至(17)中任一項之絕緣電線之製造方法,其中,上述還原劑為1分子中之碳數為10以上的化合物。
(19)如上述(14)至(18)中任一項之絕緣電線之製造方法,其中,上述還原劑為具有羥基之類萜。
(20)如上述(14)至(16)中任一項之絕緣電線之製造方法,其中,上述還原劑選自由香茅醇、辛醇、氫醌、香葉醇、抗壞血酸、沉香醇、三縮四乙二醇及十二烷硫醇組成之群。
根據本發明之絕緣塗料,可形成一種保持對導體之密合性且耐熱性優異之絕緣被膜。
又,本發明之絕緣電線發揮如下優異之效果:即便長時間暴露於高溫環境下,絕緣皮膜對導體之密合力亦不降低。
進而,本發明之絕緣電線之製造方法可提供一種即便長時間暴露於高溫環境下,絕緣皮膜對導體之密合力亦不降低的絕緣電線。
又,於高於實際使用環境之溫度區域中實施熱處理來作為絕緣電線之耐熱試驗,本發明之絕緣電線可通過此種試驗。因此,根據本發明,可提供一種可靠性高之絕緣電線。
1‧‧‧導體
2‧‧‧含有還原劑之絕緣皮膜
3‧‧‧不含還原劑之絕緣層
4‧‧‧含有密合改良劑之絕緣層
10‧‧‧絕緣電線
圖1係表示本發明之絕緣電線之一實施態樣之剖面圖。
圖2係表示本發明之絕緣電線之另一實施態樣之剖面圖。
圖3係表示本發明之絕緣電線之又一實施態樣之剖面圖。
圖4係表示本發明之絕緣電線之又一實施態樣之剖面圖。
圖5係表示本發明之絕緣電線之又一實施態樣之剖面圖。
參照圖式,對本發明進行詳細說明。然而,本發明並不限於此。
再者,於本說明書中,所謂「還原劑」係下述還原性物質之總稱:即便長時間地處於高溫環境下亦藉由還原反應抑制因與絕緣電線之金屬導體中的氧反應而生成之氧化膜的生成。本發明人等發現:藉由利用還原劑而一直將金屬導體之表面保持於正常之狀態,可於熱處理後亦使絕緣皮膜之密合力固定。
圖1~5係表示本發明之絕緣電線之較佳之一實施形態之概略剖面圖。如圖1~5所示,本發明之絕緣電線10於導體1之外周設置有含有還原劑之絕緣皮膜2。再者,含有還原劑之絕緣皮膜2既可如圖2、4及5所示直接設置於導體1之外周,亦可如圖3所示隔著含有密合改良劑之層4等其他層而設置於導體1上。進而,亦可如圖1~3及5所示,於導體1與含有還原劑之絕緣皮膜2之間、含有還原劑之絕緣皮膜2之外側等設置不含還原劑之絕緣皮膜3等。即,於本發明中,含有還原劑之層(皮膜)既可直接形成於導體上,亦可隔著其他層而設置於導體之外周。
本發明之絕緣塗料係使特定之還原劑均勻地分散於構成絕緣皮膜之樹脂組成物之溶劑成分中。作為用於本發明之溶劑成分,並無特別限制,例如可列舉:N-甲基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺等醯胺系溶劑;N,N-二甲基乙烯尿素、N,N-二甲基丙烯尿素、四甲基尿素等尿素系溶劑;γ-丁內酯、γ-己內酯等內酯系溶劑;丙烯碳酸酯等碳酸酯系溶劑;甲基乙基酮、甲基異丁乙基酮、環己酮等酮系溶劑;環丁碸等碸系溶劑等。該等之中,於高溶解性、高反應促進性等
方面較佳為醯胺系溶劑、尿素系溶劑,於不具有易於阻礙利用加熱之交聯反應之氫原子等方面,更佳為N-甲基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙烯尿素、N,N-二甲基丙烯尿素、四甲基尿素,特佳為N-甲基-2-吡咯啶酮。
於本發明中,為了避免因為將絕緣塗料塗佈、燒附於導體上而造成還原劑完全地蒸發,使用沸點為160℃以上(較佳為180℃以上,更佳為210℃以上,較佳為290℃以下,更佳為250℃以下,較佳為180℃~290℃,更佳為210℃~250℃)者。於還原劑之沸點未滿160℃之情形時,成為如下之結果:因還原劑之反應性高,故於構成熱硬化性樹脂之低分子量成分彼此聚合、硬化之溫度區域,會因還原劑與該低分子量成分發生反應而阻礙熱硬化性樹脂之聚合反應,且利用燒附之硬化不足,故絕緣皮膜之強度降低。
若將還原劑之沸點設為160℃以上,則還原劑不會完全地蒸發、或不會與熱硬化性樹脂之成分發生反應,而可恰當地混入熱硬化性樹脂中。作為此種還原劑,只要為與可藉由塗佈、燒附而形成絕緣皮膜之樹脂相溶且抑制導體之氧化膜生成者,則並無特別限制,可列舉醇類、多元醇類、醛類、硫醇類、氫醌類、糖類等有機化合物。又,上述還原劑較佳為於150℃以上250℃以下之範圍內被氧化者。還原劑於標準狀態(23℃)下既可為固體狀,亦可為液體狀。
將一級醇、二級醇、一級硫醇、二級硫醇氧化,分別轉換成羧酸、羰基、亞磺酸、硫羰基,從而可進行導體之還原。該導體之還原係於置於熱環境時特別能促進反應,故可維持長時間暴露於高溫環境下時之導體與絕緣皮膜之間之密合力。
作為可用於本發明之醇類,並無特別限制,可列舉:單萜(碳數:10)、倍半萜(碳數:15)、二萜(碳數:20)、二倍半萜(碳數:25)、
三萜(碳數:30)、四萜(碳數:40)等萜類中之具有羥基之類萜(例如,香葉醇、沉香醇、金合歡醇、印度防己毒、佛波醇而莽草毒素(phorbol anisatin)、沉香醇、甘草次酸、松脂醇、香葦醇(carveol)、香茅醇、松脂醇);茴香醇、苄醇、二氫月桂烯醇、二甲基苯乙醇、二丙烯甘醇、十二烷醇、葑醇、3-甲氧基-3-甲基丁醇、辛醇、3-(5-異龍腦基(isocamphyl))-環己醇、四氫沉香醇、己醇、2-第三丁基環己醇等飽和醇;香茅醇、金合歡醇、橙花醇、2-苯乙烯醇、抗壞血酸、苯乙烯二甲基甲醇、2-甲基-4-(2,2,3-三甲基-3-環戊烯-1-基)-2-丁烯-1-醇、檀香醇、香葦醇、香茅醇、松脂醇、桂皮醇、順式-3-乙烯醇等不飽和醇等。於本發明中,既可單獨使用該等醇類中之1種,亦可組合2種以上而使用。
作為可用於本發明之多元醇類,並無特別限制,可列舉:乙二醇、二伸乙甘醇、三甘醇、三縮四乙二醇、1,2-丙二醇、二丙烯甘醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇-1,5-戊二醇及聚乙二醇等二醇類。於本發明中,既可單獨使用該等多元醇類中之1種,亦可組合2種以上而使用。更佳為該等多元醇類中之於兩末端具有羥基之二醇類,於熱硬化性樹脂之溶解力優異之方面,進而較佳為三縮四乙二醇。
作為可用於本發明之醛類,並無特別限制,可列舉紫蘇醛、香茅醛、香葉醇、橙花醛。該等之中,於存在氧之情況下之清漆穩定性、對溶劑之溶解性之方面更佳為香葉醇、橙花醛。既可單獨使用該等醛類中之1種,亦可組合2種以上而使用。
作為可用於本發明之硫醇類,並無特別限制,可列舉:辛烷硫醇、癸烷硫醇、十二烷硫醇、十八烷硫醇等脂肪族硫醇類、雙(2-巰基乙基)硫醚、雙(2,3-二巰丙基)硫醚、1,2-雙(2-巰基乙基硫)乙烷、2-(2-巰基乙基硫)-1,3-二巰基丙烷、1,2-雙(2-巰基乙基硫)-3-巰基丙烷、4-巰基甲基-1,8-二巰基-3,6-二硫雜辛烷、2,4-雙(巰基甲基)-1,5-
二巰基-3-硫噴妥鈉(thiopentone)、4,8-雙(巰基甲基)-1,11-二巰基-3,6,9-三硫癸烷、4,7-雙(巰基甲基)-1,11-二巰基-3,6,9-三硫癸烷、5,7-雙(巰基甲基)-1,11-二巰基-3,6,9-三硫癸烷、1,2,7-三巰基-4,6-二硫雜庚烷(dithiaheptane)、1,2,9-三巰基-4,6,8-三硫雜壬烷(trithianonane)、1,2,8,9-四巰基-4,6-二硫雜壬烷(dithianonane)、1,2,10,11-四巰基-4,6,8-三硫癸烷、1,2,12,13-四巰基-4,6,8,10-四硫雜三癸烷、四(4-巰基-2-硫雜丁基)甲烷、四(7-巰基-2,5-二硫雜庚基)甲烷、1,5-二巰基-3-巰基甲基硫-2,4-二硫噴妥鈉、3,7-雙(巰基甲基硫)-1,9-二巰基-2,4,6,8-四硫雜壬烷(tetrathianonane)、1,1,3,3-四(巰基甲基硫)丙烷、2,5-雙(巰基甲基)-1,4-二硫、2,5-雙(2-巰基乙基)-1,4-二硫、2,5-雙(巰基甲基)-1-硫、2,5-雙(2-巰基乙基)-1-硫、雙(4-巰基苯基)硫醚、雙(4-巰基甲基苯基)硫醚、3,4-噻吩二硫醇等聚硫醇類、及該等之二聚物~二十聚物等之類的低聚物等硫醇類。該等之中,於對溶劑之溶解性、於空氣中不易劣化之方面更佳為十二烷硫醇、4,7-雙(巰基甲基)-1,11-二巰基-3,6,9-三硫癸烷。既可單獨使用該等硫醇類中之1種,亦可組合2種以上而使用。
作為可用於本發明之氫醌類,並無特別限制,可列舉:氫醌、單甲基氫醌、單乙基氫醌、2,3-二甲基氫醌、2,5-二甲基氫醌、2,6-二甲基氫醌、及氫醌化合物(例如,3-甲基-4-羥基苯基戊酸酯、3-甲基-4-羥基苯基癸酸酯、3-甲基-4-羥基苯基油酸酯、3-乙基-4-羥基苯基辛酸酯、3-乙基-4-羥基苯基油酸酯、3-丙基-4-羥基苯基肉豆蔻酸酯(myristate)、3-丙基-4-羥基苯基棕櫚油酸(palmitoleate)、3-異丙基-4-羥基苯基棕櫚酸酯、3-異丙基-4-羥基苯基肉豆蔻酸酯(myristoleate)、3-丁基-4-羥基苯基月桂酸酯、3-丁基-4-羥基苯基亞麻油酸酯、3-異丁基-4-羥基苯基戊酸酯、3-異丁基-4-羥基苯基亞
麻酸酯(linolenate)、3-第二丁基-4-羥基苯基硬脂酸酯、3-第二丁基-4-羥基苯基肉豆蔻酸酯、3-第三丁基-4-羥基苯基戊酸酯、3-第三丁基-4-羥基苯基癸酸酯、3-第三丁基-4-羥基苯基油酸酯、3-戊基-4-羥基苯基辛酸酯、3-戊基-4-羥基苯基亞麻酸酯)。該等之中,就對溶劑之溶解性之觀點而言,更佳為氫醌、單乙基氫醌。既可單獨使用該等氫醌類中之1種,亦可組合2種以上而使用。
作為可用於本發明之糖類,可列舉單糖類及多糖類。具體而言,可列舉阿洛糖、阿卓糖、葡萄糖、果糖、乳糖、甘露糖、古洛糖、艾杜糖、半乳糖、塔羅糖等。於本發明中,既可單獨使用該等糖類中之1種,亦可組合2種以上而使用。該等糖類中,就為通用之物質且較為廉價之觀點而言,較佳為使用葡萄糖。
作為可用於本發明之羧酸,並無特別限制,可列舉若於高溫下分解則轉換成具有甲醯基(醛)之甲酸的草酸、或具有羥基之抗壞血酸。
作為用於本發明之還原劑,較佳為於180℃以上之高溫活躍地表現還原作用。就此種觀點而言,作為用於本發明之還原劑,較佳為具有還原性羥基之化合物。
又,作為用於本發明之還原劑,較佳為具有某種程度之分子量之化合物,以使即便將絕緣塗料塗佈、燒附於導體上還原劑亦不會完全地分解、蒸發。就此種觀點而言,作為用於本發明之還原劑,較佳為還原劑1分子中之碳數為10以上(較佳為15以下,更佳為12以下,較佳為10~15,更佳為10~12)之化合物。
進而,作為可用於本發明之有機系還原劑,較佳為高沸點、且熱硬化性樹脂低聚物之溶解能充分。就此種觀點而言,作為用於本發明之還原劑,較佳為下述具有羥基之類萜:因為具有不飽和烴基故揮發性高,且變為氣體方顯示出還原性之。
於本發明中,既可單獨使用上述還原劑中之1種,亦可組合2種以上而使用。
本發明之絕緣塗料中之還原劑之含量可根據還原劑之種類適當設定,但相對於樹脂固形物成分為1質量%以上(較佳為2質量%以上)30質量%以下(較佳為15質量%以下,更佳為10質量%)、或1~30質量%,較佳為1~15質量%,更佳為2~10質量%。若還原劑之含量相對於樹脂固形物成分過少,則於燒附時所有還原劑蒸發,不易表現效果。另一方面,若還原劑之含量相對於樹脂固形物成分過多,則樹脂固形物成分之溶解能降低,熱硬化性樹脂之硬化反應不易進行,產生熱硬化性樹脂之析出等,清漆之穩定性變差,絕緣皮膜之強度降低。
作為用於本發明之可形成絕緣皮膜之樹脂,並無特別限制,就耐熱性之觀點而言,較佳地使用聚酯樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚酯醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂等熱硬化性樹脂。於本發明中,熱硬化性樹脂既可單獨使用1種,亦可混合2種以上而使用。
作為可用於本發明之聚酯樹脂,並無特別限制,可列舉藉由在芳香族聚酯中添加酚樹脂等而改質者。具體而言,可列舉耐熱等級(class)為H種之聚酯樹脂。作為市售之H種聚酯樹脂,可列舉Isone1200(商品名,Schenectady International公司製)等。
作為可用於本發明之聚醯亞胺樹脂,並無特別限制,可列舉熱硬化性芳香族聚醯亞胺等通常之聚醯亞胺樹脂,例如藉由下述方法而熱硬化者:使用將芳香族四羧酸二酐與芳香族二胺類於極性溶劑中反應而獲得之聚醯胺酸溶液,藉由形成絕緣皮膜時之燒附時的加熱處理而醯亞胺化,藉此。作為市售之聚醯亞胺樹脂,可列舉U清漆(商品名、宇部興產公司製)、U醯亞胺清漆(商品名、Unitika公司製)等。
作為可用於本發明之聚醯胺醯亞胺樹脂,並無特別限制,可列舉於極
性溶劑中使三羧酸酐與二異氰酸酯類直接反應而得者、於極性溶劑中將二胺類混合於三羧酸酐中並藉由二異氰酸酯類而醯胺化所得者。作為市售之聚醯胺醯亞胺樹脂,可列舉HI406(商品名、日立化成公司製)等。
作為可用於本發明之聚酯樹脂,並無特別限制,作為市售之聚酯醯亞胺樹脂,可列舉Neoheat 8200K2、Neoheat 8600、LITON 3300(商品名、東特塗料公司製)等。
亦可於無損本發明之效果之範圍內,於本發明之絕緣塗料中,摻合結晶化成核劑、結晶化促進劑、氣泡化成核劑、抗氧化劑、抗靜電劑、抗紫外線劑、光穩定劑、螢光增白劑、顏料、染料、相容劑、潤滑劑、強化劑、難燃劑、交聯劑、交聯助劑、塑化劑、增黏劑、減黏劑及彈性體等各種添加劑、或三聚氰胺樹脂、環氧樹脂等密合改良劑、用以提高皮膜強度之無機氧化物填料、樹脂填料、滑石等礦物。
作為用於本發明之絕緣電線之導體1,例如可列舉銅、銅合金、鋁、鋁合金或其等之組合等通常用作絕緣電線之導體者。又,導體1之剖面形狀亦無特別限制,既可如圖1~4所示為圓形狀,亦可如圖5所示為矩形且角變圓者。
本發明之絕緣電線係藉由將含有可形成絕緣皮膜的樹脂之絕緣塗料塗佈、燒附於導體上而形成1層或2層以上之絕緣皮膜者,於該絕緣皮膜之至少1層中含有沸點為160℃以上之還原劑。絕緣皮膜中所含有之還原劑藉由抑制於高溫環境下在導體產生之氧化膜之成長,而保持絕緣皮膜對導體之密合性。因此,本發明之絕緣電線發揮以下優異之效果:耐熱性及機械特性優異,並且即便長時間暴露於高溫環境下時絕緣被膜之密合性亦不降低。
作為可形成用於本發明之絕緣電線之絕緣皮膜的樹脂及還原劑之具體例,與用於上述絕緣塗料者相同,且較佳之範圍亦相同。又,關於還原劑
之含量之較佳範圍,亦與上述絕緣塗料之較佳範圍相同。
作為本發明之絕緣電線之製造方法,只要為包含於絕緣皮膜中具有160℃以上之沸點之還原劑之方法則並無特別限制。作為本發明之絕緣電線中之絕緣被膜之形成方法,可列舉:將本發明之絕緣塗料塗佈、燒附於導體上之方法;於將不含還原劑之絕緣塗料塗佈、燒附於導體上後或於燒附中,吹送氣體狀之還原劑之方法;藉由將含有可形成絕緣皮膜的樹脂之絕緣塗料塗佈、燒附於導體上而形成絕緣皮膜,並於絕緣皮膜上塗佈、燒附還原劑之方法;將還原劑塗佈、燒附於導體上,進而塗佈、燒附含有可形成絕緣皮膜的樹脂之絕緣塗料之方法等。藉由該等方法,即便於長時間暴露於高溫環境下時,亦可保持絕緣電線之導體與絕緣被膜之間之密合力。
於將還原劑塗佈、燒附於導體上或絕緣皮膜上之情形時,既可對導體或絕緣皮膜噴霧還原劑單體或還原劑組成物,亦可將導體或連同設置有絕緣皮膜之導體浸漬於還原劑組成物中。於該情形時,對於還原劑組成物中之還原劑之濃度,並無特別限制,但較佳為30重量%以上,以使還原劑組成物之溶劑易於藉由燒附而蒸發。作為上述溶劑,只要可溶解還原劑則並無特別限制,例如較佳為使用乙基甲基酮、丙酮、乙酸乙酯、乙酸甲酯、甲苯、四氫呋喃、甲醇、乙醇、異丙醇、氯仿、二氯亞甲基(dichloromethylene)等揮發性相對較高者。
用於本發明之絕緣電線之還原劑即便不將含有還原劑之絕緣塗料塗佈、燒附於導體上或塗佈、燒附成其他層,亦可表現其效果。於本發明中,亦可將沸點為160℃以上之還原劑直接塗佈於導體上,並於其上,形成不含還原劑之熱硬化性樹脂層。對於還原劑之塗佈方法並無特別限制,既可於塗佈熱硬化性樹脂清漆前,將還原劑溶液噴霧塗佈於導體上,亦可使導體浸漬於還原劑溶液中。或者,既可將不含還原劑之絕緣層形成
於導體上,並於其上噴霧塗佈還原劑溶液,亦可浸漬於還原劑溶液中。
於本發明中,還原劑既可以單體直接塗佈,亦可以揮發性良好之有機溶劑(例如,乙酸乙酯、甲醇、丙酮、甲基乙基酮、氯仿、甲苯、己烷、環己烷、四氫呋喃等)稀釋而使用。對於還原劑之濃度並無特別限制,於可抑制還原劑之強烈味道之方面,較佳為5%~80體積%。
本發明之絕緣電線較佳為具有至少1層塗佈、燒附本發明之絕緣塗料而形成之絕緣皮膜。此種絕緣皮膜既可直接設置於導體上,亦可隔著其他層而設置於導體之外周。
亦可於本發明之絕緣電線中,形成與導體之密合性優異之含有密合改良劑之密合層。密合層可藉由在導體上塗佈密合層用熱硬化性樹脂清漆,並進行燒附硬化而形成。藉由形成此種密合層,可提高特別是初期之密合性、即於導體上形成絕緣皮膜之步驟中的絕緣皮膜之密合性。
作為可用於密合層之熱硬化性樹脂,例如可列舉聚醯亞胺、聚胺酯(polyurethane)、聚醯胺醯亞胺、聚酯、聚苯并咪唑、聚酯醯亞胺、三聚氰胺樹脂、環氧樹脂等。
作為密合改良劑,例如可使用矽烷氧化物系密合改良劑(矽烷偶合劑)、烷氧化鈦、醯化鈦、鈦螯合物等鈦系密合改良劑、三系密合改良劑、咪唑系密合改良劑、三聚氰胺系密合改良劑、碳二醯亞胺系密合改良劑、硫醇系密合改良劑等通常用作絕緣電線之密合改良劑者。
對於密合改良劑之添加量並無特別限制,較佳為相對於樹脂固形物成分為0.01質量%以上,更佳為10質量%以下,進而較佳為0.01~10質量%左右。又,對於密合層之厚度並無特別限制,較佳為1 μm以上。
於本發明中,因使用沸點為160℃以上且於約150~250℃時特別容易氧化之還原劑,故當於上述範圍或其以上之溫度範圍內暴露絕緣電線之情形時,可抑制下述氧化膜之生成:因與由還原劑所造成之被含有
於導體中之氧反應而生成者。
當於絕緣電線之被膜中含有密合改良劑之情形時,為表現密合力而於密合改良劑與導體金屬之間形成配位鍵,故必須使含有密合改良劑之密合層直接接觸於導體。進而,利用該密合改良劑之反應係僅於固體或液體之狀態下發生。相對於此,用於本發明之還原劑於例如導體為銅之情形時,作用於在液體或氣體狀態下生成於導體表面之氧化銅,而將其還原成銅。因此,即便還原劑單體或含有還原劑之絕緣層不直接接觸於導體表面,但只要成為氣體之還原劑穿透構成絕緣皮膜之樹脂內部並到達至導體表面即可。用於本發明之還原劑於約140℃左右開始氣化反應。藉此,可抑制導體表面之氧化銅之成長。又,利用還原劑之還原反應係暴露絕緣電線之溫度越高越容易進行。
進而,絕緣塗料之燒附即便於以500℃以上進行之情形時,於絕緣塗料中所含之溶劑蒸發期間,絕緣皮膜之溫度不會上升至上述溫度,亦不滿300℃。因此,考慮到此方面,於本發明之絕緣電線中,只要以於燒附後絕緣皮膜中亦殘留還原劑之方式適當設定燒附溫度、燒附時間、還原劑之種類、還原劑之沸點、還原劑之含量等即可。
以下,基於實施例,進一步詳細地說明本發明,但本發明並不限定於該等實施例。
(實施例1)
於2 L可分離式燒瓶中,逐量添加熱硬化性聚酯樹脂清漆(商品名:Neoheat 8200K2,東特塗料公司製,樹脂固形物成分:40%)2000 g作為熱硬化性樹脂清漆,並添加N,N'-二甲基乙醯胺670 g作為溶劑。於室溫下進行攪拌,獲得暗褐色透明之接觸於導體之層用絕緣樹脂清漆。
於另一2 L可分離式燒瓶中,逐量添加熱硬化性聚酯樹脂清漆(商品
名:Neoheat 8200K2,東特塗料公司製,樹脂固形物成分:40%)2000 g作為熱硬化性樹脂清漆。進而添加香茅醇19.2 g,於室溫下進行攪拌,獲得暗紅色透明之含有還原劑之絕緣塗料(外層用)。
於導體(導體直徑1 mm之銅線)上,塗佈接觸於上述導體之層用清漆,並藉由大約10 m之熱風循環式豎型爐而於520℃下以通過時間10~20秒進行塗佈、燒附,形成厚度8 μm之層。進而,於其上,使用上述含有還原劑之絕緣塗料,藉由大約10 m之熱風循環式豎型爐於520℃下以通過時間10~20秒進行塗佈、燒附,形成還原劑層,製作絕緣皮膜之厚度為30 μm之絕緣電線。
將該實施例1之絕緣電線之剖面圖示於圖1中。
(實施例2)
於2 L可分離式燒瓶中,逐量添加聚醯胺醯亞胺樹脂清漆(商品名:HI-406series,日立化成公司製,樹脂固形物成分:32%)2000 g作為熱硬化性樹脂清漆。進而添加辛醇19.2 g,於室溫下進行攪拌,獲得暗褐色透明之含有還原劑之絕緣塗料。
於另一2 L可分離式燒瓶中,逐量添加聚醯胺醯亞胺樹脂清漆(商品名:HI-406series,日立化成公司製,樹脂固形物成分:32%)2000 g作為熱硬化性樹脂清漆,進而添加NMP(N-甲基-2-吡咯啶酮)135 g作為稀釋溶劑。於室溫下進行攪拌,獲得暗褐色透明之外層用絕緣塗料。
使用所調製之含有還原劑之絕緣塗料,藉由大約10 m之熱風循環式豎型爐於520℃下以通過時間10~20秒對導體直徑1 mm之銅線進行塗佈、燒附,形成厚度為8 μm之還原劑層。進而,於其上,與還原劑層同樣地塗佈、燒附上述外層用絕緣塗料,形成厚度為22 μm之外層,製作絕緣皮膜之厚度為30 μm之絕緣電線。
將該實施例2之絕緣電線之剖面圖示於圖2中。
(實施例3、4、6及8~12、以及比較例2~4)
將熱硬化性樹脂、還原劑、及相對於熱硬化性樹脂之固形物成分之還原劑的含量如表1~3般變更,除此以外係與實施例2同樣地製作絕緣電線。
將該等實施例及比較例之絕緣電線之剖面圖示於圖2中。
(實施例5)
於2 L可分離式燒瓶中,逐量添加聚醯胺醯亞胺樹脂清漆(商品名:HI-406series,日立化成公司製,樹脂固形物成分:32%)2000 g作為熱硬化性樹脂清漆。進而添加抗壞血酸6.4 g,於室溫下進行攪拌,獲得暗褐色透明之接觸於導體之層用的含有還原劑之絕緣塗料。
於另一2 L可分離式燒瓶中,逐量添加聚醯胺醯亞胺樹脂清漆(商品名:HI-406series,日立化成公司製,樹脂固形物成分:32%)2000 g作為熱硬化性樹脂清漆,進而添加NMP 135g、及抗壞血酸6.4 g作為稀釋溶劑,於室溫下進行攪拌,獲得暗褐色透明之外層用的含有還原劑之絕緣塗料。
使用所調製之接觸於導體之層用的含有還原劑之絕緣塗料,藉由大約10 m之熱風循環式豎型爐於520℃下以通過時間10~20秒對銅線進行塗佈、燒附,形成還原劑層。進而,於其上,塗佈、燒附外層用塗料,形成外層,製作絕緣皮膜之厚度為30 μm之絕緣電線。
將該實施例5之絕緣電線之剖面圖示於圖2中。
(實施例7)
將還原劑、及相對於熱硬化性樹脂之固形物成分之還原劑之含量如表1般變更,除此以外係與實施例5同樣地製作絕緣電線。
將該實施例7之絕緣電線之剖面圖示於圖2中。
(實施例13)
於2 L可分離式燒瓶中,逐量添加聚醯胺醯亞胺樹脂清漆(商品名:HI-406series,日立化成公司製,樹脂固形物成分:32%)2000 g作為熱硬
化性樹脂清漆,並添加三聚氰胺樹脂(商品名:Super Beckamine,DIC公司製)24 g作為密合改良劑。於室溫下進行攪拌,獲得暗褐色透明之含有密合改良劑之絕緣樹脂清漆。
於另一2 L可分離式燒瓶中,逐量添加聚醯胺醯亞胺樹脂清漆(商品名:HI-406series,日立化成公司製,樹脂固形物成分:32%)2000 g作為熱硬化性樹脂清漆。進而添加沉香醇19.2 g,於室溫下進行攪拌,獲得暗紅色透明之含有還原劑之絕緣塗料(中間層用)。
於又一2 L可分離式燒瓶中,逐量添加聚醯胺醯亞胺樹脂清漆(商品名:HI-406series,日立化成公司製,樹脂固形物成分:32%)2000 g作為熱硬化性樹脂清漆,進而添加NMP 135g作為稀釋溶劑。於室溫下進行攪拌,獲得暗褐色透明之最外層用絕緣樹脂清漆。
使用上述含有密合改良劑之絕緣樹脂清漆,藉由大約10 m之熱風循環式豎型爐於520℃下以通過時間10~20秒對導體直徑1 mm之銅線進行塗佈、燒附,形成厚度為6 μm之密合層。進而,於其上,與密合層同樣地塗佈、燒附上述含有還原劑之絕緣塗料,形成還原劑層,進而於其上,與還原劑層同樣地塗佈、燒附上述最外層用絕緣樹脂清漆,形成最外層,製作絕緣皮膜之厚度為30 μm之絕緣電線。
將該實施例13之絕緣電線之剖面圖示於圖3中。
(實施例14)
將聚醯亞胺樹脂清漆(商品名:U-清漆,宇部興產公司製,樹脂固形物成分:20%)作為熱硬化性樹脂塗佈於導體上,藉由10 m之熱風循環式豎型爐於520℃下以通過時間10~20秒對導體直徑1 mm之銅線進行塗佈、燒附,製作絕緣皮膜之厚度為30 μm之絕緣電線。進而,將上述絕緣電線浸漬於以乙酸乙酯500 g稀釋香茅醇150 g所得之還原劑溶液中1秒左右,藉由空氣乾燥而去除乙酸乙酯。
將該實施例14之絕緣電線之剖面圖示於圖4中。
(實施例15)
代替將絕緣電線浸漬於還原劑溶液中,而將以乙酸乙酯500 g稀釋香茅醇150 g所得之還原劑溶液直接使用噴霧塗佈於導體上,除此以外係以與實施例14相同之方式獲得絕緣皮膜之厚度為30 μm之絕緣電線。
將該實施例15之絕緣電線之剖面圖示於圖4中。
(比較例1)
於2 L可分離式燒瓶中,逐量添加聚醯胺醯亞胺樹脂清漆(商品名:HI-406series,日立化成公司製,樹脂固形物成分:32%)2000 g作為熱硬化性樹脂清漆,進而添加NMP 135g作為稀釋溶劑。於室溫下進行攪拌,獲得暗褐色透明之絕緣塗料。
使用絕緣塗料,藉由大約10 m之熱風循環式豎型爐於520℃下以通過時間10~20秒對導體直徑1 mm之銅線進行塗佈、燒附。進而,於其上,使用相同之絕緣塗料形成外層,製作絕緣皮膜之厚度為30 μm之絕緣電線。
(比較例5)
使用聚醯亞胺(商品名:U-清漆,宇部興產公司製,樹脂固形物成分:20%)作為熱硬化性樹脂,除此以外係以與比較例1相同之方式製作絕緣皮膜之厚度為30 μm之絕緣電線。
對實施例1~15及比較例1~5之絕緣電線,進行下述試驗。將試驗結果示於表1~3中。
<可撓性>
以JIS C3003中記載之瓷漆線試驗方法為基準,對可撓性進行試驗。當自實施例1~15及比較例1~5之絕緣電線切取3個適當長度之試驗片,對於各者以於試驗片自身之周圍線與線接觸之方式緊密地捲繞10次時,藉由目視而觀察皮膜中是否產生能觀察到導體之龜裂。將未產生龜裂者判斷為
可撓性良好(GOOD),將產生龜裂者判斷為可撓性不良(BAD)。
<剝離撚回>
對於210℃、24小時之熱處理前後之絕緣電線,取長度為30 cm之試驗片,將單側固定於旋轉機,另一側亦固定。自固定之試驗片之圓周上之一點向線之行進方向賦予傷痕,轉動旋轉機,測定至切斷絕緣皮膜為止之次數。次數越多,表示絕緣電線之絕緣被膜之密合力越高。
<熱處理後之剝離強度>
使用拉伸試驗機(依據JIS B7721),進行絕緣電線之180°剝離試驗。以壓製機破壞210℃、24小時之熱處理前後之絕緣電線,對絕緣皮膜施以1 mm寬之狹縫。將狹縫部之絕緣皮膜固定於拉伸試驗機,以25℃、20 mm/分鐘之速度測定剝離強度。強度越大,表示絕緣電線之絕緣被膜之密合力越強。
<伸長切斷>
對於210℃、24小時之熱處理前後之絕緣電線,取長度為40 cm之試驗片,於其中央部標記長度250 mm之標線。使用拉伸試驗機(依據JIS B7721),以25℃、200 mm/分鐘之速度拉伸直至切斷,測定切斷時之標線之移位作為絕緣電線之伸長之標準。進而,觀測藉由切斷時之絕緣皮膜之收縮而露出之導體之長度作為絕緣電線之絕緣被膜之密合力。再者,對於導體之露出,於伸長之情形時,將密合之部位較少且變成筒狀者判斷為不良(NG)。
<還原法氧化膜厚測定>
對210℃、24小時之熱處理前後之絕緣電線施以寬0.5 mm之狹縫,並浸漬於0.1 mol/L之氯化鉀水溶液中,流通5 mA之電流。測定之記錄速度係設為20 mm/min。此時,根據用於導體之還原之電力,測定絕緣電線之氧化皮膜之厚度。
再者,於表1~3中,PAI、PEsI及PI係表示如下者。
PAI:聚醯胺醯亞胺樹脂清漆(商品名:HI-406series,日立化成公司製,樹脂固形物成分:32%)
PEsI:熱硬化性聚酯樹脂清漆(商品名:Neoheat 8200K2,東特塗料公司製,樹脂固形物成分:40%)
PI:聚醯亞胺樹脂清漆(商品名:U-清漆,宇部興產公司製,樹脂固形物成分:20%)
如表1及2所示,於實施例1~15中,機械特性優異,即便於長時間之熱處理後亦可防止導體之氧化,絕緣皮膜之密合力之降低得到抑制。
相對於此,如表3所示,於比較例1及比較例5中,因絕緣皮膜中不含還原劑,故無法抑制於高溫環境下產生於導體上之氧化膜之成長,因而絕緣皮膜之密合性降低。於比較例2及比較例3中,還原劑之沸點較低,熱硬化性樹脂之低分子量成分於硬化之溫度區域與還原劑發生反應,阻礙燒附後之分子量降低之熱硬化性樹脂之硬化反應,因而燒附後之絕緣皮膜之強度降低。於比較例4中,因使用無還原力之具有酚性之羥基之甲酚,故導體與絕緣層密合之部位較少,於加熱處理後,產生起源於某些機械特性之密合不良。
1‧‧‧導體
2‧‧‧含有還原劑之絕緣皮膜
3‧‧‧不含還原劑之絕緣層
10‧‧‧絕緣電線
Claims (31)
- 一種絕緣塗料,其含有可藉由塗佈、燒附而形成絕緣皮膜之樹脂,以及沸點為160℃以上之選自由一級醇、二級醇、多元醇類、硫醇類及糖類組成之群中至少1種的還原劑(其中,不包括氫醌)。
- 一種絕緣塗料,其含有可藉由塗佈、燒附而形成絕緣皮膜之樹脂,以及沸點為160℃以上之還原劑(其中,不包括具有酚性之羥基之化合物)。
- 如申請專利範圍第1或2項之絕緣塗料,其中,該樹脂係熱硬化性樹脂。
- 如申請專利範圍第3項之絕緣塗料,其中,該熱硬化性樹脂係選自由聚醯亞胺樹脂、聚酯醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂組成之群中至少1種熱硬化性樹脂。
- 如申請專利範圍第1或2項之絕緣塗料,其中,該還原劑之含量相對於樹脂固形物成分為1質量%以上30質量%以下。
- 如申請專利範圍第1或2項之絕緣塗料,其中,該還原劑為具有還原性羥基之化合物。
- 如申請專利範圍第1或2項之絕緣塗料,其中,該還原劑為1分子中之碳數為10以上的化合物。
- 如申請專利範圍第1或2項之絕緣塗料,其中,該還原劑為具有羥基之類萜。
- 如申請專利範圍第1或2項之絕緣塗料,其中,該還原劑選自由香茅醇、辛醇、香葉醇、抗壞血酸、沉香醇、三縮四乙二醇(tetraethylene glycol)及十二烷硫醇(dodecanethiol)組成之群。
- 一種絕緣電線,其係藉由將含有可形成絕緣皮膜之樹脂的絕緣塗料塗佈、燒附於導體上而形成1層或2層以上之絕緣皮膜者,於該絕緣皮膜之至少1層中含有沸點為160℃以上之選自由一級醇、二級醇、多元醇類、 硫醇類及糖類組成之群中至少1種的還原劑(其中,不包括氫醌)。
- 一種絕緣電線,其係藉由將含有可形成絕緣皮膜之樹脂的絕緣塗料塗佈、燒附於導體上而形成1層或2層以上之絕緣皮膜者,於該絕緣皮膜之至少1層中含有沸點為160℃以上之還原劑(其中,不包括具有酚性之羥基之化合物)。
- 如申請專利範圍第10或11項之絕緣塗料,其中,該樹脂係熱硬化性樹脂。
- 如申請專利範圍第12項之絕緣塗料,其中,該熱硬化性樹脂係選自由聚醯亞胺樹脂、聚酯醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂組成之群中至少1種熱硬化性樹脂。
- 如申請專利範圍第10或11項之絕緣電線,其中,該還原劑之含量相對於樹脂固形物成分為1質量%以上30質量%以下。
- 如申請專利範圍第10或11項之絕緣電線,其中,該還原劑為具有還原性羥基之化合物。
- 如申請專利範圍第10或11項之絕緣電線,其中,該還原劑為1分子中之碳數為10以上的化合物。
- 如申請專利範圍第10或11項之絕緣電線,其中,該還原劑為具有羥基之類萜。
- 如申請專利範圍第10或11項之絕緣電線,其中,該還原劑選自由香茅醇、辛醇、香葉醇、抗壞血酸、沉香醇、三縮四乙二醇及十二烷硫醇組成之群。
- 如申請專利範圍第10或11項之絕緣電線,其具有至少1層之絕緣皮膜,該絕緣皮膜係塗佈、燒附申請專利範圍第1至9項中任一項之絕緣塗料而形成者。
- 一種絕緣電線之製造方法,其包含下述步驟:將含有可藉由塗佈、 燒附而形成絕緣皮膜之樹脂的絕緣塗料塗佈、燒附於導體上;於該絕緣塗料中含有沸點為160℃以上之選自由一級醇、二級醇、多元醇類、硫醇類及糖類組成之群中至少1種的還原劑(其中,不包括氫醌)。
- 一種絕緣電線之製造方法,其包含下述步驟:將含有可藉由塗佈、燒附而形成絕緣皮膜之樹脂的絕緣塗料塗佈、燒附於導體上;於該絕緣塗料中含有沸點為160℃以上之還原劑(其中,不包括具有酚性之羥基之化合物)。
- 一種絕緣電線之製造方法,其係將含有可藉由塗佈、燒附而形成絕緣皮膜之樹脂的絕緣塗料塗佈、燒附於導體上,藉此形成絕緣皮膜,並於絕緣皮膜上塗佈、燒附沸點為160℃以上之選自由一級醇、二級醇、多元醇類、硫醇類及糖類組成之群中至少1種的還原劑(其中,不包括氫醌)。
- 一種絕緣電線之製造方法,其係將含有可藉由塗佈、燒附而形成絕緣皮膜之樹脂的絕緣塗料塗佈、燒附於導體上,藉此形成絕緣皮膜,並於絕緣皮膜上塗佈、燒附沸點為160℃以上之還原劑(其中,不包括具有酚性之羥基之化合物)。
- 一種絕緣電線之製造方法,其係將沸點為160℃以上之選自由一級醇、二級醇、多元醇類、硫醇類及糖類組成之群中至少1種的還原劑(其中,不包括氫醌)塗佈、燒附於導體上,進一步塗佈、燒附含有可藉由塗佈、燒附而形成絕緣皮膜之樹脂的絕緣塗料,藉此而形成絕緣皮膜。
- 一種絕緣電線之製造方法,其係將沸點為160℃以上之還原劑(其中,不包括具有酚性之羥基之化合物)塗佈、燒附於導體上,進一步塗佈、燒附含有可藉由塗佈、燒附而形成絕緣皮膜之樹脂的絕緣塗料,藉此而形成絕緣皮膜。
- 如申請專利範圍第20至25項中任一項之絕緣電線之製造方法,其中,該樹脂係熱硬化性樹脂。
- 如申請專利範圍第26項之絕緣電線之製造方法,其中,該熱硬化性樹脂係選自由聚醯亞胺樹脂、聚酯醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂組成之群中至少1種熱硬化性樹脂。
- 如申請專利範圍第20至25項中任一項之絕緣電線之製造方法,其中,該還原劑為具有還原性羥基之化合物。
- 如申請專利範圍第20至25項中任一項之絕緣電線之製造方法,其中,該還原劑為1分子中之碳數為10以上的化合物。
- 如申請專利範圍第20至25項中任一項之絕緣電線之製造方法,其中,該還原劑為具有羥基之類萜。
- 如申請專利範圍第20至25項中任一項之絕緣電線之製造方法,其中,該還原劑選自由香茅醇、辛醇、香葉醇、抗壞血酸、沉香醇、三縮四乙二醇及十二烷硫醇組成之群。
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