专利名称：用于线圈导线的热胶粘体组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于构成线圈导线的热胶粘体层的组合物。
本发明发现了在用线圈导线绕组以产生磁场的发电机领域的一种应用，虽然不是独有的，但是有显著的优点。
背景技术：
目前用于生产线圈导线的一种普遍方案是，采用热塑性材料的热胶粘体外层覆盖绝缘导体的方式。用此方法制备的导线可以缠绕以形成所需的最终的绕组。然后，通过将线圈导线加热到与使用的热塑性材料的熔点相等或更高的温度，而将各线匝固定在一起。例如，该操作通常通过将适当量级的电流流过导线的焦耳效应的方式或者通过将线圈放入烘炉中直接加热来实现。在具体的条件中，一旦热塑性材料软化，则在直接相邻的线匝的各外层部分之间发生渗透；显然，仅在组件冷却之后才可实现固结。
目前，线圈导线的热胶粘体层通常由基于聚酰胺的热塑性材料制造。虽然该热塑性材料具有令人满意的热机械性能，但是这种材料提供的粘着力对于在其中绝缘线圈移动的应用，例如在电动机转子中，以及对于其中于高温的情况特别是超过100℃的温度下的应用，是不够的。在这种情况下，通常必需加入浸渍清漆以使线圈具有良好的粘着性能。
此外，聚酰胺基热塑性材料具有难以使用的缺陷，特别在本发明中。
这是因为一些聚酰胺和/或它们的共聚物需要预先溶解在有机溶剂中，从而在应用涂漆型处理的情况下应用于绝缘导体以形成热胶粘体层。实际上，所应用的溶剂通常属于苯酚、甲酚、烃或N-甲基吡咯烷酮类。这些有机物质极易挥发，并相对有毒，因此难以操作。此外，在处理末期，溶剂的彻底去除以及热塑性材料的烘干需要大型设备和消耗相当多的能量。
当采用熔化型处理以形成热胶粘体层时，其他聚酰胺和/或它们的共聚物必须被加热到非常高的温度以获得用于在熔化状态涂层的足够粘性。不幸地，这将导致聚酰胺过早地损坏，最终的结果是在热胶粘体层上形成易于损坏线圈导线的正常功能的缺陷。
为了克服上述问题，本领域已知的是，利用热塑性聚氨基甲酸酯来构成线圈导线的热胶粘体外层。
美国专利4324837描述了一种由绝缘导体构成的线圈，该绝缘导体被一种基本上是基于醚型热塑性聚氨基甲酸酯的组合物涂层所覆盖。
然而，这种类型的热胶粘体组合物存在这样的缺陷，即可提供满意性能的温度范围较小。这意味着，当由这种线圈导线形成的线圈应用于某些极端工作温度时，各线匝间的粘着力可能会不足以保证所述线圈的结构的整体性，从而不能够保证由其产生的磁场的恒定性。
发明内容
因此由本发明主题所解决的技术问题是，提供一种用于线圈的热胶粘体组合物，其可提供充分提高的热机械性能从而避免现有技术中的问题。
根据本发明的对所述技术问题的解决方案是，热胶粘体组合物包括聚酯型热塑性聚氨基甲酸酯。
这种特殊类型的热塑性材料具有可提供非常好的热机械性能的优点，更具体地在很大的温度范围内基本上是从室温到大约180℃间具有强硬度。聚酯型热塑性聚氨基甲酸酯在熔化状态下还具有非常小的粘性，以及特别是在比其熔点稍高的温度下具有非常小的粘性，这点很大程度上促进了它们的应用。另外，这种特殊类型的热塑材料的成本比现有技术中类似的聚酰胺基材料低得多。
根据本发明的一个特征，热塑性聚氨基甲酸酯的保守模数在25℃时大于1000Mpa，优选的是大于2000Mpa。
特别有利的是，热塑性聚氨基甲酸酯的保守模数在100℃时大于500Mpa，更优选的是大于1000Mpa。
根据本发明的另一有利特征是，热塑性聚氨基甲酸酯的保守模数在150℃时大于100Mpa，并优选大于200Mpa。
在较大的温度范围内，更具体地是100℃以上，根据本发明的热塑性聚氨基甲酸酯保持着高的弹性模数，这意味着在线圈导线的整个工作温度范围内热胶粘体的粘性一直是有效的。优选地，热塑性聚氨基甲酸酯的保守模数在25℃时大于2000Mpa，在100℃时大于1000Mpa，在150℃时大于200Mpa。
注意，聚酯型热塑性聚氨基甲酸酯通常具有比聚醚型热塑性聚氨基甲酸酯高得多的保守模数。这是本发明的组合物比现有技术的聚醚基热塑性组合物提供更好的热机械性能的一个原因。
根据本明的另一特征，热塑性聚氨基甲酸酯的粘接温度是从150-250℃，优选地是从150-200℃。
这是因为热胶粘体层各部分固结的温度不能太高也不能太低，而这是很重要的，温度不太高则在制造线圈期间不需太多的能量，特别是在粘接线匝的操作期间，温度不能太低以在使用所述线圈期间线匝不会分开。
特别有利的是，熔化状态的热塑性聚氨基甲酸酯的粘度在300℃时小于100Pa.s，更优选地是小于1Pa.s。
在线圈导线绕组的制造期间，熔化状态下的低粘度将增加热胶粘体层各直接相邻部分的相互渗透，并且因此促使线匝的固结。
根据本发明的另一有利特征，热塑性聚氨基甲酸酯具有晶相。
该特征促使构成热胶粘体层的材料纯净地熔化，该特征还促使其应用于构成线圈导线的绝缘导体。
根据本发明的另一特征，热胶粘体组合物包括至少一种无机填料。
这涉及现有技术的可分散在热塑基体中的任何一种填料，例如用于提高热塑性聚氨基甲酸酯的机械性能的填料，防火填料，传导填料，用于给热胶体层上色的填料，等等。
根据本发明的另一特征，热胶粘体组合物包括至少一种其他的聚合物。
该特征仅意味着，组成线圈导线的热胶粘体层的材料可以由聚合物的混合物组成，该混合物中至少一种是聚酯型热塑性聚氨基甲酸酯。例如，可以用聚酰胺和热塑性聚氨基甲酸酯的混合物生产热胶粘体层。
当然，本发明还涉及包括在由外热胶粘体层覆盖的绝缘组合物内的传导成分的任何线圈导线，其中外热胶粘体层是基于上述的热胶粘体组合物构成。
本发明的其他特征和优点将呈现在下面说明和非限定性的实施例中。
注意，实施例I至III涉及典型地用于缠绕和固结以构成TV偏转线圈、电动机绕组、照明绕组、变压器等的线圈导线。还必须提到的是，所述的线圈导线都具有由热塑性材料制成的热胶粘体外层。
图1是温度和粘接力关系的示图具体实施方式
实施例I表1详细地列出了两种线圈导线A和B的结构，它们的不同之处仅在于各自的热胶粘体层的种类。每个导线都是由10μm厚热胶粘体外层包裹的0.37mm直径的绝缘线。该导线本身是0.335mm直径的导电铜线，其被17.5μm厚的绝缘漆膜层覆盖。
导线A构成标准的线圈导线，其中其热胶粘体层由聚酰胺和热塑性材料形成，该导线广泛用于电磁TV偏转线圈。
导线B是新型的线圈导线，其中其热胶粘体层由本发明的材料形成，在本例中是来自Noveon的Estane X4995热塑性聚氨基甲酸酯。
为了能够形成线圈导线A和B的客观的对比，利用Danske SystemElectronik DSE-2000测量设备以及由该公司建立的测量方案，来确定两种类型的热胶粘体层的粘附能力。
每个被测试的样品的线圈首先被缠绕在金属绕线模上。然后为了软化外热胶粘体层并且因此使连续线匝固结，将该绕线模加热到200℃的温度并持续60秒。然后通过风扇系统将该组件冷却到室温。然后通过向所述绕线的自由端施加拉力，从而在提高的温度下将得到的绕线解开。测量作为温度函数的所需的力。
下面的表1列出了每个线圈导线的结构和每个线圈的测试结果。
表1
对于同样的导线结构和产品以及粘接过程，特征在于TPU Estane X4995热胶粘体层的导线B在1.5N的力下的拉脱温度是133℃，而具有聚酰胺PA热胶粘体层的导线A在1.5N的力下的拉脱温度是108℃(表1)。因此由聚氨基甲酸酯热塑材料形成的热胶粘体层在1.5N的力下的拉脱温度提高了23％。
而且，特征在于TPU Estane X4995热胶粘体层的导线B在60℃温度下的拉脱力是3.2N。而具有聚酰胺PA热胶粘体层的导线A在60℃相同的温度下的拉脱力是2.0N(表1)。因此由聚氨基甲酸酯热塑性热胶粘体层在60℃下的拉脱力增加了近37％。
表1示出了，利用包括聚酯型热塑性聚氨基甲酸酯的热胶粘体组合物，类似于样品B，在100℃以上温度下的粘着力有所增加，这种粘着力的增加的特征在于加大了在高温下的拉脱阻力。
实施例II表2详细地列出了8种新的线圈导线样品的结构。实施例1-4的特征在于，它们的热胶粘体层是由各种聚酰胺形成的。实施例5和6的显著特点是，采用的热胶粘体材料是本发明的热塑性聚氨基甲酸酯。最后，实施例7和8具有基于不根据本发明的热塑性聚氨基甲酸酯的热胶粘体层。
表2
表2中所涉及的各种热塑材料的来源如下Pall是来自Atofina的Rilsan聚酰胺11。
PA Platamid是来自Atofina的Platamid脂族聚酰胺。
PA 19690是来自Nexans的Imidalbond 19690芳族聚酰胺。
PA 19670是来自Nexans的Imidalbond19670芳族聚酰胺。
TPU 4995是来自Noveon的聚酯型热塑性聚氨基甲酸酯。
TPU 4890是来自Noveon的聚酯型热塑性聚氨基甲酸酯。
TPU 1013是来自Noveon的聚酯型热塑性聚氨基甲酸酯。
TPU 4990是来自Noveon的聚酯型热塑性聚氨基甲酸酯。
为了能够比较各种热胶粘体材料的热机械性能，进行类似于实施例I的内容中所进行的那些测试。表3汇集了得到的主要测试结果，唯一的附图更详细地示出了每个热塑材料的性能。
表3
表3示出了含聚酯型热塑性聚氨基甲酸酯的组合物(样品5和6)在20℃至90℃的温度下的拉脱力，其比聚酰胺型组合物(样品1-4)的以及含聚醚型热塑性聚氨基甲酸酯的组合物(样品7和8)的大。
例如，在20℃时，含聚酯型热塑性聚氨基甲酸酯的组合物(样品5和6)的拉脱力，比基于聚酰胺的样品1-4的大33-40％，比含聚醚型热塑性聚氨基甲酸酯的样品7和8的大340-400％。
例如，在60℃时，含聚酯型热塑性聚氨基甲酸酯的组合物(样品5和6)的拉脱力，比基于聚酰胺的样品1-2的大30-50％，比采用聚醚型热塑性聚氨基甲酸酯的样品7和8的大73％。
在高温下，例如在大约180℃的温度下，含聚酯型热塑性聚氨基甲酸酯的组合物(样品5和6)的拉脱力略小于基于聚酰胺的样品3和4的拉脱力或可与之相比，但是远远大于基于聚醚型热塑性聚氨基甲酸酯的样品7和8的拉脱力。
实施例III测量本发明的两种聚酯型热塑性聚氨基甲酸酯，即TPU4890和TPU4995，以及现有技术的聚醚型热塑性聚氨基甲酸酯，即TPU4990和TPU1013，的保守模数G`。在不同的特征温度下，即25℃、100℃和150℃，进行测量。其结果一起组列在下面的表4中。
表4
显然，聚酯型热塑性聚氨基甲酸酯(TPU4890，TPU4995)的保守模数远远地高于聚醚型热塑性聚氨基甲酸酯(TPU4990，TPU1013)的保守模数。这充分地说明了本发明的组合物提供比现有技术的热塑性组合物更好的热机械性能的原因。
无论如何，本发明的热塑性聚氨基甲酸酯的保守模数在较大的温度范围内保持着较高的值，这有利地符合电动机绕组工作温度的标准范围。
权利要求
1.用于线圈导线的热胶粘体组合物，其特征在于，其包括聚酯型热塑性聚氨基甲酸酯。
2.根据权利要求1所述的热胶粘体组合物，其特征在于，热塑性聚氨基甲酸酯的保守模数在25℃时大于1000Mpa，优选大于2000Mpa。
3.根据权利要求1或2所述的热胶粘体组合物，其特征在于，热塑性聚氨基甲酸酯的保守模数在100℃时大于500Mpa，优选大于1000Mpa。
4.根据权利要求1-3任一项所述的热胶粘体组合物，其特征在于，热塑性聚氨基甲酸酯的保守模数在150℃时大于100Mpa，优选大于200Mpa。
5.根据权利要求1-4任一项所述的热胶粘体组合物，其特征在于，热塑性聚氨基甲酸酯的粘接温度是150-250℃，优选是150-200℃。
6.根据权利要求1-5任一项所述的热胶粘体组合物，其特征在于，在300℃时熔化状态的热塑性聚氨基甲酸酯的粘度小于100Pa.s，优选小于1Pa.s。
7.根据权利要求1-6任一项所述的热胶粘体组合物，其特征在于，热塑性聚氨基甲酸酯具有晶相。
8.根据权利要求1-7任一项所述的热胶粘体组合物，其特征在于，热胶粘体组合物包括至少一种无机填料。
9.根据权利要求1-8任一项所述的热胶粘体组合物，其特征在于，热胶粘体组合物包括至少一种其他的聚合物。
10.一种线圈导线，其包含一种在由外热胶粘体层覆盖的绝缘成分内的传导成分，其特征在于，所述外层是基于根据上述任何一个权利要求的热胶粘体组合物构成。
全文摘要
本发明涉及一种用于线圈导线的热胶粘体组合物。本发明显著的特点在于，热胶粘体组合物包括聚酯型热塑性聚氨基甲酸酯。
文档编号H01B3/30GK1706906SQ200510074160
公开日2005年12月14日 申请日期2005年5月8日 优先权日2004年5月3日
发明者杰罗姆·福尼尔, 奥利维尔·平托 申请人:尼克桑斯公司