绝缘电线的制作方法
【专利摘要】本发明涉及绝缘电线。根据本发明的一个实施方式，公开了一种绝缘电线。该绝缘电线包括导体和形成在该导体上的绝缘膜，所述绝缘膜包括由含有粘合性提高剂的第一聚酰胺酰亚胺构成的第一层；形成在所述第一层上的由第二聚酰胺酰亚胺构成的第二层，该第二聚酰胺酰亚胺通过使共含有10～70摩尔％的2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和二聚酸二异氰酸酯的异氰酸酯成分与酸成分反应而获得；和形成在所述第二层上的由聚酰亚胺构成的第三层。
【专利说明】绝缘电线
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本申请基于并要求2012年7月20日提交的在先日本专利申请第2012-162117号的优先权，该申请全文通过引用纳入本文。
【技术领域】
[0003]本文的实施方式一般涉及可用于电动机的线圈等的绝缘电线。
【背景技术】
[0004]近年来，随着电子设备和电气设备的小型化，这些设备中装备的线圈的主流发生变化，从采用具有圆形横截面的常规漆包线(圆形漆包线)的线圈变为采用具有矩形横截面的漆包线(矩形漆包线)的线圈。该矩形漆包线通过以下方法制造:将绝缘清漆涂布在具有矩形横截面的导体(矩形导体)上并进行烘烤，以形成绝缘膜。通过使用该矩形漆包线，当将漆包线缠绕成线圈时，可以减小漆包线之间的间隙(即、可提高漆包线的占空系数)，能够实现线圈的小型化。最近，为了使线圈进一步小型化，人们正在将漆包线的直径制得更小。
[0005]对于电动机的线圈所使用的漆包线的绝缘膜，已广泛使用挠性好、耐热性也较优异的树脂，例如聚酯酰亚胺和聚酰胺酰亚胺。但是，尽管聚酯酰亚胺和聚酰胺酰亚胺等树脂的耐热性优异，由于采用这种树脂作为绝缘膜材料的漆包线的耐热温度为约200°C，所以该树脂的耐热性未必足够。此外，这种树脂具有低的耐热劣化性，因此当在施以苛刻的加工应力如卷绕后使上述漆包线热劣化、或者在使上述漆包线热劣化后施以加工应力时，该绝缘膜有时会发生断裂、产生裂纹、从导体剥离等。
[0006]对于该问题，人们提出了一种绝缘电线，其中，将添加有粘合性提高剂的绝缘清漆、例如高粘合性聚酯酰亚胺或高粘合性聚酰胺酰亚胺涂布在导体上并进行烘烤，并在其外周形成芳族聚酰胺膜。这种绝缘电线的对绝缘膜的导体的粘合性得到提高，且耐热性和耐热劣化性也得到提高。
[0007]但是，由于形成了芳族聚酰亚胺膜，所以绝缘电线的绝缘膜的挠性下降，从而在卷绕时绝缘膜容易发生断裂或产生裂纹。特别是，在上述的具有小尺寸的矩形漆包线中，当卷绕时受到的加工应力更为剧烈时，将难以耐受该加工。
【发明内容】
[0008]本发明的一个目的是提供一种绝缘电线，该绝缘电线具有优异的耐加工性且足以耐受剧烈的加工应力，并且耐热性和耐热劣化性也相当优异。
[0009]本发明的一个实施方式的绝缘电线包括导体和形成在该导体上的绝缘膜，所述绝缘膜包括由含有粘合性提高剂的第一聚酰胺酰亚胺构成的第一层；形成在所述第一层上的由第二聚酰胺酰亚胺构成的第二层，该第二聚酰胺酰亚胺通过使共含有10?70摩尔％的2，4’ - 二苯基甲烷二异氰酸酯和二聚酸二异氰酸酯的异氰酸酯成分与酸成分反应而获得；和形成在所述第二层上的由聚酰亚胺构成的第三层。
[0010]附图简要说明
[0011]图1是ー个实施方式的绝缘电线的剖视图。
[0012]发明详述
[0013]根据本发明的一个实施方式，提供ー种绝缘电线，该绝缘电线具有优异的耐加工性且足以耐受卷绕时的剧烈的加工应力，并且耐热性和耐热劣化性也相当优异。
[0014]下面将说明本发明的实施方式。參照附图进行解释说明，但附图仅仅作为图示说明而提供，本发明不以任何方式受限于附图。
[0015]图1是根据本发明的绝缘电线的实施方式的矩形漆包线的横截面图。
[0016]如图1所示，该矩形漆包线包括:通过拉丝形成的具有矩形横截面的矩形导体10，和具有依次形成在矩形导体10上的三层结构的绝缘膜20，S卩、由第一层21、第二层22和第三层23构成的膜。
[0017]上述矩形导体10由具有矩形横截面的金属线构成，例如，由具有宽度(W)为
2.0?7.0mm和厚度(H)为0.7?3.0_的诸如铜线、铜合金线、铝线和铝合金线构成。可以对矩形横截面的四角部分进行倒角，也可以不倒角，但从提高缠绕成线圈时的占空系数的观点考虑，优选不倒角(即、横截面为矩形)，或者即使将四角部分倒角，各半径也等于或小于0.4_。作为矩形导体10的材料，可例举但不限于铜合金、铝、铝合金、以及铁、银及其合金。从机械強度、导电率等的观点考虑，优选铜或铜合金。
[0018]第一层21是由含有粘合性提高剂的聚酰胺酰亚胺(也称作高粘合性聚酰胺酰亚胺或第一聚酰胺酰亚胺)构成的层，可以通过以下方法形成:将添加有粘合性提高剂的聚酰胺酰亚胺树脂清漆(高粘合性聚酰胺酰亚胺树脂清漆)涂布在矩形导体10上并进行烘烤。
[0019]通常，上述聚酰胺酰亚胺树脂清漆可通过使三羧酸或其衍生物与ニ异氰酸酯和/或ニ胺在有机溶剂中反应来获得。这里，使用通过将粘合性提高剂添加到该聚酰胺酰亚胺树脂清漆中而得的粘合性得到提高的物质。
[0020]上述三羧酸及其衍生物的例子包括:偏苯三酸酐、偏苯三酸酐单酰氯。ニ异氰酸酯的例子包括:脂肪族ニ异氰酸酯如三亚甲基ニ异氰酸酷、四亚甲基ニ异氰酸酯和三甲基六亚甲基ニ异氰酸酯；芳族ニ异氰酸酯如4，4’ - ニ苯基甲烷ニ异氰酸酷、4，4’ - ニ苯基醚ニ异氰酸酷、2，4-或2，6-甲苯ニ异氰酸酯、和间或对ニ甲苯ニ异氰酸酯；衍生物如由酚封端的ニ异氰酸酷，等。ニ胺的例子包括:脂肪族ニ胺诸如こニ胺和己ニ胺；芳族ニ胺诸如间苯ニ胺、对苯ニ胺、2，4- ニ氨基甲苯、4，4’ - ニ氨基-3，3’ - ニ甲基-1，I’ -联苯、4，4’ - ニ氨基_3，3’ - ニ轻基-1，I’ -联苯、3，4’ - ニ氨基ニ苯醚、4，4’ - ニ氨基ニ苯醚、3，3’ - ニ氨基ニ苯讽、4，4’ - ニ氨基ニ苯讽、4，4’ - ニ氨基ニ苯硫醚、2，2-双(4-氨基苯基)丙烧、2，2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、I, 3-双(4-氨基苯氧基)苯、1，4-双(4-氨基苯氧基)苯、4，4’ -双(4-氨基苯氧基)联苯、2，2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2，2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烧、双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]砜和双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]讽，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-双(4-氨基苯基)-1，3_ ニ异丙基苯，等。作为反应溶剂，可例举非质子极性溶剂如2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮和N，N- ニ甲基こ酰胺；酚类溶剂如苯酚、甲酚和ニ甲苯酚，等。粘合性提高剂的例子包括:噻ニ唑、噻唑、巯基苯并咪唑、苯硫酚、噻吩、硫醇、四唑、苯并咪唑、丁基化的三聚氰胺、杂环硫醇，等。
[0021]各种添加有粘合性提高剂的聚酰胺酰亚胺树脂清漆可市售获得，并且能够适当地选择使用ー种或多种这些市售品。具体而言，上述产品是例如东特涂料株式会社(TotokuToryo C0.Ltd.)制的 A1-505、和日立化成株式会社(Hitachi Chemical C0.Ltd)制的H1-406A(以上为产品名)，等。
[0022]较好是构成第一层21的高粘合性聚酰胺酰亚胺的玻璃化转变温度(Tg)为250?3000C，更好是 255 ?270°C。
[0023]第二层22是由聚酰胺酰亚胺(也称为高挠性聚酰胺酰亚胺或第二聚酰胺酰亚胺)构成的层，可以通过以下方法获得:使包含2，4’ - ニ苯基甲烷ニ异氰酸酯和ニ聚酸ニ异氰酸酯的异氰酸酯成分与酸成分反应，以形成包含高挠性聚酰胺酰亚胺的树脂清漆，将该树脂清漆涂布在上述第一层21上并进行烘烤。
[0024]下面对用于形成第二层22的高挠性聚酰胺酰亚胺树脂清漆进行说明。
[0025]对于上述高挠性聚酰胺酰亚胺树脂清漆，2，4’ - ニ苯基甲烷ニ异氰酸酯(2，4’-MDI)和ニ聚酸ニ异氰酸酯被用作异氰酸酯成分。由于使用上述异氰酸酷成分，可形成具有优异挠性的第二层22，从而能够赋予绝缘电线以优异的耐加工性。较好是2，4’-MDI和ニ聚酸ニ异氰酸酯的总量为异氰酸酯成分的10?70摩尔％，更好是30?60摩尔％。
[0026]作为与上述异氰酸酷共同使用的其他异氰酸酷，可例举4，4’ - ニ苯基甲烷ニ异氰酸酷(4，4’ -MDI)、3，4’ - ニ苯基甲烷ニ异氰酸酷、3，3’ - ニ苯基甲烷ニ异氰酸酷、2，3’ - ニ苯基甲烷ニ异氰酸酷、2，2’ - ニ苯基甲烷ニ异氰酸酯、甲苯ニ异氰酸酯(TDI)、ニ苯基醚ニ异氰酸酷、萘ニ异氰酸酯、苯ニ异氰酸酷、ニ甲苯ニ异氰酸酯、ニ苯基砜ニ异氰酸酷、联甲苯ニ异氰酸酯、联茴香胺ニ异氰酸酯及其异构体等。此外，它们还可以与脂肪族ニ异氰酸酯如六亚甲基ニ异氰酸酷、异佛尔酮ニ异氰酸酯、ニ环己基甲烷ニ异氰酸酯、ニ甲苯ニ异氰酸酯和环己烷ニ异氰酸酯；多官能的异氰酸酯如三苯基甲烷三异氰酸酯；聚合物如聚合异氰酸酷、甲苯ニ异氰酸酯等共同使用。
[0027]作为酸成分，可例举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)、联苯基四羧酸ニ酐、ニ苯基砜四羧酸ニ酐(DSDA)、氧双邻苯ニ甲酸酐、及其异构体；脂环族四羧酸ニ酐如丁烷四羧酸ニ酐、5-(2，5- ニ氧代四氢-3-呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1，2- ニ羧酸酐；三羧酸及其异构体如均苯三酸和三(2-羧基こ基)异氰脲酸酯(CIC酸)等。其中，因为偏苯三酸酐(TMA)便宜且安全性优异，所以优选。
[0028]除上述异氰酸酷成分和酸成分外，还可以添加多元羧酸。作为多元羧酸，可例举芳族ニ羧酸如对苯ニ甲酸和间苯ニ甲酸；芳族三羧酸如偏苯三酸和苯连三酸；脂肪族多元羧酸如ニ聚酸，等。
[0029]作为使异氰酸酯成分与酸成分反应的溶剤，包括例如非质子极性溶剂如2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和N，N- ニ甲基こ酰胺；酚类溶剂如苯酚、甲酚和ニ甲苯酚，等。
[0030]在使异氰酸酯成分与酸成分反应时，可使用反应催化剂如胺、咪唑和咪唑啉。较好是该反应催化剂不会降低树脂清漆的稳定性。[0031]较好是构成第二层22的高挠性聚酰胺酰亚胺的玻璃化转变温度(Tg)为200?270 0C，更好是 230 ?260 °C。
[0032]第三层23是由聚酰亚胺构成的层，其通过将聚酰亚胺树脂清漆涂布在第二层22上并进行烘烤而形成。较好是聚酰亚胺树脂清漆选自全芳族聚酰亚胺树脂清漆，该全芳族聚酰亚胺树脂清漆通过使选自均苯四甲酸二酐(PMDA)、二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)和3，3’，4，4’ -联苯基四羧酸二酐的一种或多种四羧酸二酐与芳族二胺如4，4’ - 二氨基二苯醚或芳族二异氰酸酯在有机溶剂如N-甲基-2-吡咯烷酮和N，N’ - 二甲基乙酰胺(DMAc)中反应来获得。作为适合用于形成第三层23的全芳族聚酰亚胺树脂清漆的市售品，可例举东丽工业株式会社(Toray Industries, Inc.)制的Toraynese#3000、和宇部兴产株式会社(Ube Industries Ltd.)制的 U-Varnish-A(以上为产品名)。
[0033]如上所述，第一层21、第二层22和第三层23分别可以通过将高粘合性聚酰胺酰亚胺树脂清漆、高挠性聚酰胺酰亚胺树脂清漆和聚酰亚胺树脂清漆依次涂布在矩形导体10上并进行烘烤来形成。对于涂布和烘烤上述各树脂清漆的方法没有特别限定，可以使用通常已知的方法，例如使矩形导体或已形成有第一层或第二层的矩形导体通过容纳有树脂清漆的槽，然后在烘炉中烘烤的方法。
[0034]关于第一层21、第二层22和第三层23各层的厚度(tl、t2和t3),较好是它们的总厚度、即绝缘膜20的厚度(T)为60?200 ym，各层相对于绝缘膜20的厚度的比例关系为:第一层21为10?20%，第二层22为10?75%，第三层23为10?75%。当第一层21的厚度小于上述范围时，对矩形导体10的粘合性降低，发生从矩形导体10剥离的情况。当第二层22的厚度小于上述范围时，耐加工性无法得到充分提高。当第三层23的厚度小于上述范围时，耐热性和耐热劣化性降低。当绝缘膜20的厚度(T)小于60 ii m时，部分放电特性不足，而当厚度超过200 时，绝缘膜20过厚，难以实现线圈的小型化。更好是绝缘膜20的厚度(T)为60?160 iim，且各层相对于绝缘膜20的厚度的比例关系为:第一层21为15?20%，第二层22为55?70%，第三层23为15?30%。
[0035]本实施方式的小尺寸的矩形漆包线在矩形导体10上具有绝缘膜20，该绝缘膜20由第一层21、设置在第一层21上的第二层22、和设置在第二层22上的第三层23构成，且第一层21由含粘合性提高剂的聚酰胺酰亚胺构成，第二层22由第二聚酰胺酰亚胺构成，该第二聚酰胺酰亚胺通过使共含有10?70摩尔％的2，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和二聚酸二异氰酸酯的异氰酸酯成分与酸成分反应而获得，第三层23由聚酰亚胺构成。因而，能够具有优异的耐加工性且足以耐受卷绕时的剧烈的加工应力，并且具有良好的耐热性和耐热劣化性。
[0036]以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式其本身，在实施阶段，可以在不脱离其要旨的范围内对构成要素进行改变和具体化。例如，上述的实施方式是将本发明应用到矩形漆包线的例子，当然，本发明也能够应用于采用通常的圆形导体的圆形漆包线等。本发明的绝缘电线尽管是小尺寸，但是具有优异的耐加工性、良好的耐热性和耐热劣化性。因而，本发明的绝缘电线能用于采用小尺寸导体的绝缘电线，特别是能用于卷绕时受到较为剧烈的加工应力的采用矩形导体的绝缘电线。
[0037][实施例]
[0038]下面，在实施例中将具体说明本发明，但本发明不以任何方式受限于这些实施例。在以下的说明中，如果没有明确的说明，则“份”表示“质量份”。
[0039][聚酰胺酰亚胺树脂清漆的制备]
[0040](制备实施例1)
[0041]在装备有搅拌器、氮流入管和加热/冷却装置的烧瓶中，投入2，4’ -MDI和4，4’-MDI的混合物及二聚酸二异氰酸酯(DDI)作为异氰酸酯成分，投入偏苯三酸酐作为酸成分。作为溶剂，相对于酸和异氰酸酯成分的总量100份投入150份的N-甲基-2-吡咯烷酮，一边在氮气氛下进行搅拌一边在2小时的时间内将温度从室温升至140°C。在该温度下进行反应3小时后，用83份的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)进行稀释，冷却至室温，得到树脂含量为30质量％的聚酰胺酰亚胺树脂清漆(B-1)。
[0042](制备实施例2~11)
[0043]除了改变异氰酸酯成分的比例、采用表1所示的比例外，用与制备实施例1同样的方法获得聚酰胺酰亚胺树脂清漆(B-2)~(B-1l)。
[0044][表 I]
【权利要求】
1.ー种绝缘电线，其包括: 导体和形成在该导体上的绝缘膜，所述绝缘膜包括由含有粘合性提高剂的第一聚酰胺酰亚胺构成的第一层；形成在所述第一层上的由第二聚酰胺酰亚胺构成的第二层，该第二聚酰胺酰亚胺通过使共含有10?70摩尔％的2，4’- ニ苯基甲烷ニ异氰酸酯和ニ聚酸ニ异氰酸酯的异氰酸酯成分与酸成分反应而获得；和形成在所述第二层上的由聚酰亚胺构成的第三层。
2.如权利要求1所述的绝缘电线， 其特征在于，第一层至第三层的厚度相对于绝缘膜的总厚度的比例关系为:第一层为10?20%，第二层为10?75%，第三层为10?75%。
3.如权利要求1所述的绝缘电线， 其特征在于，第一层至第三层的厚度相对于绝缘膜的总厚度的比例关系为:第一层为15?20%，第二层为55?75%，第三层为15?30%。
4.如权利要求1所述的绝缘电线， 其特征在于，所述第一聚酰胺酰亚胺的玻璃化转变温度(Tg)是250?300°C。
5.如权利要求1所述的绝缘电线， 其特征在于，所述第二聚酰胺酰亚胺的玻璃化转变温度(Tg)是200?270°C。
6.如权利要求1所述的绝缘电线， 其特征在于，所述异氰酸酯成分共包含30?60摩尔％的2，4’ - ニ苯基甲烷ニ异氰酸酯和ニ聚酸ニ异氰酸酷。
7.如权利要求1所述的绝缘电线， 其特征在于，所述酸成分选自芳族四羧酸ニ酸酐及其异构体。
8.如权利要求1所述的绝缘电线， 其特征在干，除了所述2，4’ - ニ苯基甲烷ニ异氰酸酯和所述ニ聚酸ニ异氰酸酯以外的异氰酸酯成分是4，4’ - ニ苯基甲烷ニ异氰酸酷。
9.如权利要求1所述的绝缘电线， 其特征在于，所述绝缘膜的总厚度为60?200 u m。
10.如权利要求1所述的绝缘电线， 其特征在于，所述导体是矩形导体。
11.如权利要求1所述的绝缘电线， 其特征在于，所述矩形导体具有宽度为2.0?7.0mm、高度为0.7?3.0mm的矩形横截面。
【文档编号】H01B7/02GK103578618SQ201310303809
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月18日 优先权日:2012年7月20日
【发明者】久田友和, 天野优气, 平井一臣, 川地由珠, 成田匡寿, 平野辰美, 金光大, 足田靖成 申请人:株式会社电装, 株式会社Unimac