絕緣電線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及絕緣電線。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，公開了一種絕緣電線。該絕緣電線包括導體和形成在該導體上的絕緣膜，所述絕緣膜包括由含有粘合性提高劑的第一聚酰胺酰亞胺構(gòu)成的第一層；形成在所述第一層上的由第二聚酰胺酰亞胺構(gòu)成的第二層，該第二聚酰胺酰亞胺通過使共含有10～70摩爾％的2,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯和二聚酸二異氰酸酯的異氰酸酯成分與酸成分反應而獲得；和形成在所述第二層上的由聚酰亞胺構(gòu)成的第三層。
【專利說明】絕緣電線
[0001]相關申請的交叉參考
[0002]本申請基于并要求2012年7月20日提交的在先日本專利申請第2012-162117號的優(yōu)先權(quán)，該申請全文通過引用納入本文。
【技術(shù)領域】
[0003]本文的實施方式一般涉及可用于電動機的線圈等的絕緣電線。
【背景技術(shù)】
[0004]近年來，隨著電子設備和電氣設備的小型化，這些設備中裝備的線圈的主流發(fā)生變化，從采用具有圓形橫截面的常規(guī)漆包線(圓形漆包線)的線圈變?yōu)椴捎镁哂芯匦螜M截面的漆包線(矩形漆包線)的線圈。該矩形漆包線通過以下方法制造:將絕緣清漆涂布在具有矩形橫截面的導體(矩形導體)上并進行烘烤，以形成絕緣膜。通過使用該矩形漆包線，當將漆包線纏繞成線圈時，可以減小漆包線之間的間隙(即、可提高漆包線的占空系數(shù))，能夠?qū)崿F(xiàn)線圈的小型化。最近，為了使線圈進一步小型化，人們正在將漆包線的直徑制得更小。
[0005]對于電動機的線圈所使用的漆包線的絕緣膜，已廣泛使用撓性好、耐熱性也較優(yōu)異的樹脂，例如聚酯酰亞胺和聚酰胺酰亞胺。但是，盡管聚酯酰亞胺和聚酰胺酰亞胺等樹脂的耐熱性優(yōu)異，由于采用這種樹脂作為絕緣膜材料的漆包線的耐熱溫度為約200°C，所以該樹脂的耐熱性未必足夠。此外，這種樹脂具有低的耐熱劣化性，因此當在施以苛刻的加工應力如卷繞后使上述漆包線熱劣化、或者在使上述漆包線熱劣化后施以加工應力時，該絕緣膜有時會發(fā)生斷裂、產(chǎn)生裂紋、從導體剝離等。
[0006]對于該問題，人們提出了一種絕緣電線，其中，將添加有粘合性提高劑的絕緣清漆、例如高粘合性聚酯酰亞胺或高粘合性聚酰胺酰亞胺涂布在導體上并進行烘烤，并在其外周形成芳族聚酰胺膜。這種絕緣電線的對絕緣膜的導體的粘合性得到提高，且耐熱性和耐熱劣化性也得到提高。
[0007]但是，由于形成了芳族聚酰亞胺膜，所以絕緣電線的絕緣膜的撓性下降，從而在卷繞時絕緣膜容易發(fā)生斷裂或產(chǎn)生裂紋。特別是，在上述的具有小尺寸的矩形漆包線中，當卷繞時受到的加工應力更為劇烈時，將難以耐受該加工。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的一個目的是提供一種絕緣電線，該絕緣電線具有優(yōu)異的耐加工性且足以耐受劇烈的加工應力，并且耐熱性和耐熱劣化性也相當優(yōu)異。
[0009]本發(fā)明的一個實施方式的絕緣電線包括導體和形成在該導體上的絕緣膜，所述絕緣膜包括由含有粘合性提高劑的第一聚酰胺酰亞胺構(gòu)成的第一層；形成在所述第一層上的由第二聚酰胺酰亞胺構(gòu)成的第二層，該第二聚酰胺酰亞胺通過使共含有10?70摩爾％的2，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯和二聚酸二異氰酸酯的異氰酸酯成分與酸成分反應而獲得；和形成在所述第二層上的由聚酰亞胺構(gòu)成的第三層。
[0010]附圖簡要說明
[0011]圖1是ー個實施方式的絕緣電線的剖視圖。
[0012]發(fā)明詳述
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供ー種絕緣電線，該絕緣電線具有優(yōu)異的耐加工性且足以耐受卷繞時的劇烈的加工應力，并且耐熱性和耐熱劣化性也相當優(yōu)異。
[0014]下面將說明本發(fā)明的實施方式。參照附圖進行解釋說明，但附圖僅僅作為圖示說明而提供，本發(fā)明不以任何方式受限于附圖。
[0015]圖1是根據(jù)本發(fā)明的絕緣電線的實施方式的矩形漆包線的橫截面圖。
[0016]如圖1所示，該矩形漆包線包括:通過拉絲形成的具有矩形橫截面的矩形導體10，和具有依次形成在矩形導體10上的三層結(jié)構(gòu)的絕緣膜20，S卩、由第一層21、第二層22和第三層23構(gòu)成的膜。
[0017]上述矩形導體10由具有矩形橫截面的金屬線構(gòu)成，例如，由具有寬度(W)為
2.0?7.0mm和厚度(H)為0.7?3.0_的諸如銅線、銅合金線、鋁線和鋁合金線構(gòu)成?？梢詫匦螜M截面的四角部分進行倒角，也可以不倒角，但從提高纏繞成線圈時的占空系數(shù)的觀點考慮，優(yōu)選不倒角(即、橫截面為矩形)，或者即使將四角部分倒角，各半徑也等于或小于0.4_。作為矩形導體10的材料，可例舉但不限于銅合金、鋁、鋁合金、以及鐵、銀及其合金。從機械強度、導電率等的觀點考慮，優(yōu)選銅或銅合金。
[0018]第一層21是由含有粘合性提高劑的聚酰胺酰亞胺(也稱作高粘合性聚酰胺酰亞胺或第一聚酰胺酰亞胺)構(gòu)成的層，可以通過以下方法形成:將添加有粘合性提高劑的聚酰胺酰亞胺樹脂清漆(高粘合性聚酰胺酰亞胺樹脂清漆)涂布在矩形導體10上并進行烘烤。
[0019]通常，上述聚酰胺酰亞胺樹脂清漆可通過使三羧酸或其衍生物與ニ異氰酸酯和/或ニ胺在有機溶劑中反應來獲得。這里，使用通過將粘合性提高劑添加到該聚酰胺酰亞胺樹脂清漆中而得的粘合性得到提高的物質(zhì)。
[0020]上述三羧酸及其衍生物的例子包括:偏苯三酸酐、偏苯三酸酐單酰氯。ニ異氰酸酯的例子包括:脂肪族ニ異氰酸酯如三亞甲基ニ異氰酸酷、四亞甲基ニ異氰酸酯和三甲基六亞甲基ニ異氰酸酯；芳族ニ異氰酸酯如4，4’ - ニ苯基甲烷ニ異氰酸酷、4，4’ - ニ苯基醚ニ異氰酸酷、2，4-或2，6-甲苯ニ異氰酸酯、和間或?qū)Ε思妆渐水惽杷狨?；衍生物如由酚封端的ニ異氰酸酷，等。ニ胺的例子包?脂肪族ニ胺諸如こニ胺和己ニ胺；芳族ニ胺諸如間苯ニ胺、對苯ニ胺、2，4- ニ氨基甲苯、4，4’ - ニ氨基-3，3’ - ニ甲基-1，I’ -聯(lián)苯、4，4’ - ニ氨基_3，3’ - ニ輕基-1，I’ -聯(lián)苯、3，4’ - ニ氨基ニ苯醚、4，4’ - ニ氨基ニ苯醚、3，3’ - ニ氨基ニ苯諷、4，4’ - ニ氨基ニ苯諷、4，4’ - ニ氨基ニ苯硫醚、2，2-雙(4-氨基苯基)丙燒、2，2-雙(4-氨基苯基)六氟丙烷、I, 3-雙(4-氨基苯氧基)苯、1，4-雙(4-氨基苯氧基)苯、4，4’ -雙(4-氨基苯氧基)聯(lián)苯、2，2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2，2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙燒、雙[4-(3-氨基苯氧基)苯基]砜和雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]諷，以及2, 6- ニ氨基批唳、2，6- ニ氨基-4-甲基批唳、4，4，- (9-荷)ニ苯胺、a，a-雙(4-氨基苯基)-1，3_ ニ異丙基苯，等。作為反應溶劑，可例舉非質(zhì)子極性溶劑如2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮和N，N- ニ甲基こ酰胺；酚類溶劑如苯酚、甲酚和ニ甲苯酚，等。粘合性提高劑的例子包括:噻ニ唑、噻唑、巰基苯并咪唑、苯硫酚、噻吩、硫醇、四唑、苯并咪唑、丁基化的三聚氰胺、雜環(huán)硫醇，等。
[0021]各種添加有粘合性提高劑的聚酰胺酰亞胺樹脂清漆可市售獲得，并且能夠適當?shù)剡x擇使用ー種或多種這些市售品。具體而言，上述產(chǎn)品是例如東特涂料株式會社(TotokuToryo C0.Ltd.)制的 A1-505、和日立化成株式會社(Hitachi Chemical C0.Ltd)制的H1-406A(以上為產(chǎn)品名)，等。
[0022]較好是構(gòu)成第一層21的高粘合性聚酰胺酰亞胺的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為250?3000C，更好是 255 ?270°C。
[0023]第二層22是由聚酰胺酰亞胺(也稱為高撓性聚酰胺酰亞胺或第二聚酰胺酰亞胺)構(gòu)成的層，可以通過以下方法獲得:使包含2，4’ - ニ苯基甲烷ニ異氰酸酯和ニ聚酸ニ異氰酸酯的異氰酸酯成分與酸成分反應，以形成包含高撓性聚酰胺酰亞胺的樹脂清漆，將該樹脂清漆涂布在上述第一層21上并進行烘烤。
[0024]下面對用于形成第二層22的高撓性聚酰胺酰亞胺樹脂清漆進行說明。
[0025]對于上述高撓性聚酰胺酰亞胺樹脂清漆，2，4’ - ニ苯基甲烷ニ異氰酸酯(2，4’-MDI)和ニ聚酸ニ異氰酸酯被用作異氰酸酯成分。由于使用上述異氰酸酷成分，可形成具有優(yōu)異撓性的第二層22，從而能夠賦予絕緣電線以優(yōu)異的耐加工性。較好是2，4’-MDI和ニ聚酸ニ異氰酸酯的總量為異氰酸酯成分的10?70摩爾％，更好是30?60摩爾％。
[0026]作為與上述異氰酸酷共同使用的其他異氰酸酷，可例舉4，4’ - ニ苯基甲烷ニ異氰酸酷(4，4’ -MDI)、3，4’ - ニ苯基甲烷ニ異氰酸酷、3，3’ - ニ苯基甲烷ニ異氰酸酷、2，3’ - ニ苯基甲烷ニ異氰酸酷、2，2’ - ニ苯基甲烷ニ異氰酸酯、甲苯ニ異氰酸酯(TDI)、ニ苯基醚ニ異氰酸酷、萘ニ異氰酸酯、苯ニ異氰酸酷、ニ甲苯ニ異氰酸酯、ニ苯基砜ニ異氰酸酷、聯(lián)甲苯ニ異氰酸酯、聯(lián)茴香胺ニ異氰酸酯及其異構(gòu)體等。此外，它們還可以與脂肪族ニ異氰酸酯如六亞甲基ニ異氰酸酷、異佛爾酮ニ異氰酸酯、ニ環(huán)己基甲烷ニ異氰酸酯、ニ甲苯ニ異氰酸酯和環(huán)己烷ニ異氰酸酯；多官能的異氰酸酯如三苯基甲烷三異氰酸酯；聚合物如聚合異氰酸酷、甲苯ニ異氰酸酯等共同使用。
[0027]作為酸成分，可例舉芳族四羧酸ニ酐如偏苯三酸酐(TMA)、均苯四甲酸ニ酐(PMDA)、ニ苯甲酮四羧酸ニ酐(BTDA)、聯(lián)苯基四羧酸ニ酐、ニ苯基砜四羧酸ニ酐(DSDA)、氧雙鄰苯ニ甲酸酐、及其異構(gòu)體；脂環(huán)族四羧酸ニ酐如丁烷四羧酸ニ酐、5-(2，5- ニ氧代四氫-3-呋喃基)-3-甲基-3-環(huán)己烯-1，2- ニ羧酸酐；三羧酸及其異構(gòu)體如均苯三酸和三(2-羧基こ基)異氰脲酸酯(CIC酸)等。其中，因為偏苯三酸酐(TMA)便宜且安全性優(yōu)異，所以優(yōu)選。
[0028]除上述異氰酸酷成分和酸成分外，還可以添加多元羧酸。作為多元羧酸，可例舉芳族ニ羧酸如對苯ニ甲酸和間苯ニ甲酸；芳族三羧酸如偏苯三酸和苯連三酸；脂肪族多元羧酸如ニ聚酸，等。
[0029]作為使異氰酸酯成分與酸成分反應的溶剤，包括例如非質(zhì)子極性溶劑如2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和N，N- ニ甲基こ酰胺；酚類溶劑如苯酚、甲酚和ニ甲苯酚，等。
[0030]在使異氰酸酯成分與酸成分反應時，可使用反應催化劑如胺、咪唑和咪唑啉。較好是該反應催化劑不會降低樹脂清漆的穩(wěn)定性。[0031]較好是構(gòu)成第二層22的高撓性聚酰胺酰亞胺的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為200?270 0C，更好是 230 ?260 °C。
[0032]第三層23是由聚酰亞胺構(gòu)成的層，其通過將聚酰亞胺樹脂清漆涂布在第二層22上并進行烘烤而形成。較好是聚酰亞胺樹脂清漆選自全芳族聚酰亞胺樹脂清漆，該全芳族聚酰亞胺樹脂清漆通過使選自均苯四甲酸二酐(PMDA)、二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)和3，3’，4，4’ -聯(lián)苯基四羧酸二酐的一種或多種四羧酸二酐與芳族二胺如4，4’ - 二氨基二苯醚或芳族二異氰酸酯在有機溶劑如N-甲基-2-吡咯烷酮和N，N’ - 二甲基乙酰胺(DMAc)中反應來獲得。作為適合用于形成第三層23的全芳族聚酰亞胺樹脂清漆的市售品，可例舉東麗工業(yè)株式會社(Toray Industries, Inc.)制的Toraynese#3000、和宇部興產(chǎn)株式會社(Ube Industries Ltd.)制的 U-Varnish-A(以上為產(chǎn)品名)。
[0033]如上所述，第一層21、第二層22和第三層23分別可以通過將高粘合性聚酰胺酰亞胺樹脂清漆、高撓性聚酰胺酰亞胺樹脂清漆和聚酰亞胺樹脂清漆依次涂布在矩形導體10上并進行烘烤來形成。對于涂布和烘烤上述各樹脂清漆的方法沒有特別限定，可以使用通常已知的方法，例如使矩形導體或已形成有第一層或第二層的矩形導體通過容納有樹脂清漆的槽，然后在烘爐中烘烤的方法。
[0034]關于第一層21、第二層22和第三層23各層的厚度(tl、t2和t3),較好是它們的總厚度、即絕緣膜20的厚度(T)為60?200 ym，各層相對于絕緣膜20的厚度的比例關系為:第一層21為10?20%，第二層22為10?75%，第三層23為10?75%。當?shù)谝粚?1的厚度小于上述范圍時，對矩形導體10的粘合性降低，發(fā)生從矩形導體10剝離的情況。當?shù)诙?2的厚度小于上述范圍時，耐加工性無法得到充分提高。當?shù)谌龑?3的厚度小于上述范圍時，耐熱性和耐熱劣化性降低。當絕緣膜20的厚度(T)小于60 ii m時，部分放電特性不足，而當厚度超過200 時，絕緣膜20過厚，難以實現(xiàn)線圈的小型化。更好是絕緣膜20的厚度(T)為60?160 iim，且各層相對于絕緣膜20的厚度的比例關系為:第一層21為15?20%，第二層22為55?70%，第三層23為15?30%。
[0035]本實施方式的小尺寸的矩形漆包線在矩形導體10上具有絕緣膜20，該絕緣膜20由第一層21、設置在第一層21上的第二層22、和設置在第二層22上的第三層23構(gòu)成，且第一層21由含粘合性提高劑的聚酰胺酰亞胺構(gòu)成，第二層22由第二聚酰胺酰亞胺構(gòu)成，該第二聚酰胺酰亞胺通過使共含有10?70摩爾％的2，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯和二聚酸二異氰酸酯的異氰酸酯成分與酸成分反應而獲得，第三層23由聚酰亞胺構(gòu)成。因而，能夠具有優(yōu)異的耐加工性且足以耐受卷繞時的劇烈的加工應力，并且具有良好的耐熱性和耐熱劣化性。
[0036]以上，對本發(fā)明的一個實施方式進行了說明，但本發(fā)明并不限定于上述的實施方式其本身，在實施階段，可以在不脫離其要旨的范圍內(nèi)對構(gòu)成要素進行改變和具體化。例如，上述的實施方式是將本發(fā)明應用到矩形漆包線的例子，當然，本發(fā)明也能夠應用于采用通常的圓形導體的圓形漆包線等。本發(fā)明的絕緣電線盡管是小尺寸，但是具有優(yōu)異的耐加工性、良好的耐熱性和耐熱劣化性。因而，本發(fā)明的絕緣電線能用于采用小尺寸導體的絕緣電線，特別是能用于卷繞時受到較為劇烈的加工應力的采用矩形導體的絕緣電線。
[0037][實施例]
[0038]下面，在實施例中將具體說明本發(fā)明，但本發(fā)明不以任何方式受限于這些實施例。在以下的說明中，如果沒有明確的說明，則“份”表示“質(zhì)量份”。
[0039][聚酰胺酰亞胺樹脂清漆的制備]
[0040](制備實施例1)
[0041]在裝備有攪拌器、氮流入管和加熱/冷卻裝置的燒瓶中，投入2，4’ -MDI和4，4’-MDI的混合物及二聚酸二異氰酸酯(DDI)作為異氰酸酯成分，投入偏苯三酸酐作為酸成分。作為溶劑，相對于酸和異氰酸酯成分的總量100份投入150份的N-甲基-2-吡咯烷酮，一邊在氮氣氛下進行攪拌一邊在2小時的時間內(nèi)將溫度從室溫升至140°C。在該溫度下進行反應3小時后，用83份的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)進行稀釋，冷卻至室溫，得到樹脂含量為30質(zhì)量％的聚酰胺酰亞胺樹脂清漆(B-1)。
[0042](制備實施例2~11)
[0043]除了改變異氰酸酯成分的比例、采用表1所示的比例外，用與制備實施例1同樣的方法獲得聚酰胺酰亞胺樹脂清漆(B-2)~(B-1l)。
[0044][表 I]
【權(quán)利要求】
1.ー種絕緣電線，其包括: 導體和形成在該導體上的絕緣膜，所述絕緣膜包括由含有粘合性提高劑的第一聚酰胺酰亞胺構(gòu)成的第一層；形成在所述第一層上的由第二聚酰胺酰亞胺構(gòu)成的第二層，該第二聚酰胺酰亞胺通過使共含有10?70摩爾％的2，4’- ニ苯基甲烷ニ異氰酸酯和ニ聚酸ニ異氰酸酯的異氰酸酯成分與酸成分反應而獲得；和形成在所述第二層上的由聚酰亞胺構(gòu)成的第三層。
2.如權(quán)利要求1所述的絕緣電線， 其特征在于，第一層至第三層的厚度相對于絕緣膜的總厚度的比例關系為:第一層為10?20%，第二層為10?75%，第三層為10?75%。
3.如權(quán)利要求1所述的絕緣電線， 其特征在于，第一層至第三層的厚度相對于絕緣膜的總厚度的比例關系為:第一層為15?20%，第二層為55?75%，第三層為15?30%。
4.如權(quán)利要求1所述的絕緣電線， 其特征在于，所述第一聚酰胺酰亞胺的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是250?300°C。
5.如權(quán)利要求1所述的絕緣電線， 其特征在于，所述第二聚酰胺酰亞胺的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是200?270°C。
6.如權(quán)利要求1所述的絕緣電線， 其特征在于，所述異氰酸酯成分共包含30?60摩爾％的2，4’ - ニ苯基甲烷ニ異氰酸酯和ニ聚酸ニ異氰酸酷。
7.如權(quán)利要求1所述的絕緣電線， 其特征在于，所述酸成分選自芳族四羧酸ニ酸酐及其異構(gòu)體。
8.如權(quán)利要求1所述的絕緣電線， 其特征在干，除了所述2，4’ - ニ苯基甲烷ニ異氰酸酯和所述ニ聚酸ニ異氰酸酯以外的異氰酸酯成分是4，4’ - ニ苯基甲烷ニ異氰酸酷。
9.如權(quán)利要求1所述的絕緣電線， 其特征在于，所述絕緣膜的總厚度為60?200 u m。
10.如權(quán)利要求1所述的絕緣電線， 其特征在于，所述導體是矩形導體。
11.如權(quán)利要求1所述的絕緣電線， 其特征在于，所述矩形導體具有寬度為2.0?7.0mm、高度為0.7?3.0mm的矩形橫截面。
【文檔編號】H01B7/02GK103578618SQ201310303809
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月20日
【發(fā)明者】久田友和, 天野優(yōu)氣, 平井一臣, 川地由珠, 成田匡壽, 平野辰美, 金光大, 足田靖成 申請人:株式會社電裝, 株式會社Unimac