CN119816903A - 绝缘电线 - Google Patents
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Abstract
提供一种绝缘电线,其为具备导体和形成于上述导体的周围的被覆层的绝缘电线,其中,上述被覆层具备:氟树脂层,其含有能够熔融加工的氟树脂;和PAEK树脂层,其形成于上述氟树脂层的周围,含有聚芳基醚酮(PAEK)树脂,上述被覆层的厚度为40μm~300μm。
Description
技术领域
本公开涉及绝缘电线。
背景技术
专利文献1中记载了一种绝缘电线,其为在矩形截面导体上具有至少两层绝缘层层叠而成的绝缘覆膜的绝缘电线,其特征在于,上述层叠的绝缘覆膜由位于上述导体的外周上的包含热固性树脂的漆包绝缘层和位于该层的外侧的包含热塑性树脂的挤出绝缘层构成,上述漆包绝缘层的厚度为50μm以上,上述层叠的绝缘覆膜整体的厚度(T)和100℃的相对介电常数(ε)、上述层叠的绝缘层中的一层的最大厚度(Tmax)和100℃的相对介电常数的最大值(εmax)与最小值(εmin)满足下述所有关系。
T≥100μm (1.1)
Tmax≤100μm (1.2)
1.5≤ε≤3.5 (2.1)
1.0≤εmax/εmin≤1.2 (2.2)
专利文献2中记载了一种扁平磁导线,其具备扁平导体和被覆层,上述被覆层形成于上述扁平导体的周围,由含有共聚物的扁平磁导线被覆层形成用热收缩管形成,上述共聚物含有四氟乙烯单元和氟代烷基乙烯基醚单元。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2017/175516号
专利文献2:日本特开2021-2458号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本公开的目的在于提供一种具备具有低介电常数、不易损伤、不排斥清漆的被覆层的绝缘电线。
用于解决课题的手段
根据本公开的第1观点,提供一种绝缘电线,其为具备导体和形成于上述导体的周围的被覆层的绝缘电线,其中,上述被覆层具备:氟树脂层,其含有能够熔融加工的氟树脂;和PAEK树脂层,其形成于上述氟树脂层的周围,含有聚芳基醚酮(PAEK)树脂,上述被覆层的厚度为40μm~300μm。
发明的效果
根据本公开,可以提供一种具备具有低介电常数、不易损伤、不排斥清漆的被覆层的绝缘电线。
具体实施方式
以下,对本公开的具体实施方式进行详细说明,但本公开不限定于下述实施方式。
在专利文献1中记载了:为了提高电机等旋转机的性能,要求将更多根数的绕组容纳于定子的槽中。另外,在专利文献1中,作为用于这样的绕组的绝缘电线,记载了在矩形截面导体上具有至少两层绝缘层层叠而成的绝缘覆膜的绝缘电线,并记载了层叠的绝缘覆膜由位于导体的外周上的包含热固性树脂的漆包绝缘层和位于该层的外侧的包含热塑性树脂的挤出绝缘层构成。
另外,专利文献2中记载了一种扁平磁导线,其具备扁平导体和形成于上述扁平导体的周围的被覆层,其中,由含有共聚物的扁平磁导线被覆层形成用热收缩管形成被覆层,上述共聚物含有四氟乙烯单元和氟代烷基乙烯基醚单元。
但是,在现有的绝缘电线的被覆层的构成中,难以在降低被覆层的介电常数的同时提高耐损伤性和与清漆的亲和性。在用于电动汽车的电机中,以小型化、高性能化为目的,存在使用电压变高的趋势。随着高电压化,对于用于电机的被覆电线,要求比以往更高的局部放电起始电压,而且为了能够实现小型化,优选绝缘电线的被覆层薄。在被覆层的形成中,优选使用介电常数低的材料。但是,若使用具有低介电常数的材料来形成比较薄的被覆层,则在将被覆层插入旋转电机的铁芯的槽时等容易使被覆层受到损伤,存在绝缘特性受损的问题。进而,在绝缘电线具备扁平导体的情况下,将绝缘电线在沿边方向弯曲时,需要使用金属制的夹具施加大的载荷而弯曲,但此时被覆层容易受到损伤,存在绝缘特性受损的问题。另外,绝缘电线有时使用包含环氧系树脂等的浸渗用清漆固定于铁芯,但在以往的使用了具有低介电常数的材料的被覆层中,存在排斥清漆、不容易将绝缘电线固定于铁芯的问题。
与此相对,本公开的绝缘电线通过包含氟树脂层和PAEK树脂层的层积结构来构成被覆层,该氟树脂层含有能够熔融加工的氟树脂,该PAEK树脂层含有聚芳基醚酮(PAEK)树脂,因此被覆层的介电常数足够低,而且在插入旋转电机的铁芯的槽时、在沿边方向弯曲时等被覆层不易受到损伤,进而被覆层充分地融合于浸渗用清漆。因此,本公开的绝缘电线不会损害良好的绝缘特性,能够容易地变形为容易容纳于槽的形状,进而能够容易地固定于铁芯,因此能够实现电机等旋转电机的小型化和高性能化。
本公开的绝缘电线具备导体和形成于导体的周围的被覆层。接着,对导体和被覆层的构成进行更详细的说明。
(导体)
导体
导体可以为单线、集合线、绞合线等,优选为单线。导体的截面的形状可以为圆形、椭圆形、长方形、正方形和多边形中的任一种。
作为导体,只要由导电材料构成就没有特别限定,可以由铜、铜合金、铝、铝合金、铁、银、镍等材料构成,优选由选自由铜、铜合金、铝和铝合金组成的组中的至少1种构成。另外,也可以使用实施了镀银、镀镍等镀敷的导体。作为铜,可以使用无氧铜、低氧铜、铜合金等。
导体的截面为近似矩形的情况下,即,在导体为扁平导体的情况下,导体的截面的宽度可以为1mm~75mm,导体的截面的厚度可以为0.1mm~10mm。导体的截面的形状可以为长方形。导体的外周直径可以为6.5mm以上,可以为200mm以下。另外,宽度相对于厚度之比可以超过1且为30以下。
导体的截面为近似圆形的情况下,即,在导体为圆导体的情况下,导体的直径优选为0.1mm~10mm、更优选为0.3mm~3mm。
从导体与氟树脂层更牢固地密合的方面出发,导体的面粗糙度Sz优选为0.2μm~12μm,更优选为1μm以上、进一步优选为5μm以上,更优选为10μm以下。
导体的面粗糙度可以通过利用蚀刻处理、喷砂处理、激光处理等表面处理方法对导体进行表面处理来调整。另外,也可以通过表面处理在导体的表面设置凹凸。凸部与凸部的凹凸间距离越小越优选,例如为0.5μm以下。另外,关于凹凸的大小,例如将相对于未加工面的凸部切断时的每一个的凹部面积为0.5μm2以下。凹凸形状可以是火山口型的单一的凹凸形状,也可以分支为蚂蚁的巢状。
(被覆层)
被覆层形成于导体的周围,具备氟树脂层和PAEK树脂层。
从绝缘特性的方面出发,被覆层的厚度优选为40μm~300μm,更优选为50μm以上、进一步优选为60μm以上,更优选为250μm以下、进一步优选为200μm以下。
从绝缘特性的方面出发,被覆层的相对介电常数优选为2.9以下、更优选为2.7以下、进一步优选为2.5以下、特别优选为2.4以下,优选为1.8以上。相对介电常数是使用网络分析仪HP8510C(惠普公司制)和空腔谐振器,在20℃~25℃的温度下测定谐振频率和电场强度的变化而得到的值。
从绝缘特性的方面出发,被覆电线中的氟树脂层的质量的比例相对于绝缘电线的质量优选为50质量%以上、更优选为55质量%以上、进一步优选为70质量%以上,优选为95质量%以下、更优选为90质量%以下。
从绝缘特性的方面出发,绝缘电线在25℃测定的局部放电起始电压优选满足下述关系式。
局部放电起始电压(V)≥2.2×X+810
X:氟树脂层的质量相对于绝缘电线的质量的比例(质量%)
绝缘电线的局部放电起始电压优选即使温度变化也不易变化。由绝缘电线在25℃测定的局部放电起始电压和在200℃测定的局部放电起始电压通过下述式算出的变化率优选小于10%、更优选小于5%。
变化率(%)=[(在25℃测定的局部放电起始电压)-(在200℃测定的局部放电起始电压)]/(在25℃测定的局部放电起始电压)×100
绝缘电线的局部放电起始电压优选即使在高温下长时间使用绝缘电线后也不易变化。由绝缘电线在25℃测定的局部放电起始电压和将绝缘电线在200℃加热1000小时后在25℃测定的局部放电起始电压通过下述式算出的变化率优选小于10%、更优选小于5%。
变化率(%)=[(将绝缘电线在200℃加热1000小时后在25℃测定的局部放电起始电压)-(在25℃测定的局部放电起始电压)]/(在25℃测定的局部放电起始电压)×100
“在25℃测定的局部放电起始电压”是指没有在200℃以上加热1小时以上的历程的绝缘电线的局部放电起始电压。
在绝缘电线的一个实施方式中,优选PAEK树脂层的厚度为15μm以上,达到通电的载荷为1500g以上。
达到通电的载荷是用施加了连续增加的力的针摩擦绝缘电线的被覆层的表面,在针与导体之间产生导通时的力(g)。通过将绝缘电线的被覆层以达到通电的载荷为1500g以上的方式构成,被覆层的耐磨损性提高,在将绝缘电线的被覆层插入到旋转电机的铁芯的槽中时、或者将绝缘电线在沿边方向上弯曲时,能够得到更不易损伤的被覆层。达到通电的载荷可以按照JIS C3216-3中记载的方法进行测定。
(氟树脂层)
氟树脂层形成于导体的周围,在氟树脂层的外周形成有PAEK树脂层。本公开的被覆电线具备这样的构成,因此在使用金属制的夹具施加大的载荷而弯曲时、将被覆电线插入铁芯的槽中时,氟树脂层不会与夹具、槽等构件接触。因此,不会对氟树脂层造成损伤,能够在维持氟树脂层所具有的优异的电特性的状态下容易地变形为容易容纳于槽的形状,进而,能够将被覆电线顺利地插入到铁芯的槽中。此外,通过使被覆电线浸渗于清漆,能够使清漆附着于与清漆的亲和性优异的PAEK树脂层,而不是附着于与清漆的亲和性差的氟树脂层,因此能够容易地将插入到槽中的被覆电线固定于铁芯。
氟树脂层含有熔融加工性的氟树脂。本公开中,熔融加工性是指能够利用挤出机和注射成型机等现有的加工设备将聚合物熔融并进行加工。因此,熔融加工性的氟树脂通常通过后述的测定方法测定的熔体流动速率为0.01g/10分钟~500g/10分钟。
氟树脂的熔体流动速率优选为0.1g/10分钟~120g/10分钟,更优选为80g/10分钟以下、进一步优选为70g/10分钟以下,优选为5g/10分钟以上、更优选为10g/10分钟以上。通过使氟树脂的熔体流动速率在上述范围内,能够容易地形成氟树脂层,并且所得到的氟树脂层的机械强度优异。
本公开中,氟树脂的熔体流动速率是依据ASTM D1238使用熔体流动指数测定仪(安田精机制作所公司制),在372℃、5kg载荷下,作为每10分钟从内径2.1mm、长度8mm的喷嘴流出的聚合物的质量(g/10分钟)所得到的值。
氟树脂的熔点优选为200℃~322℃,更优选为220℃以上、进一步优选为240℃以上、更进一步优选为260℃以上、特别优选为280℃以上,更优选为320℃以下。
熔点可以使用差示扫描量热计[DSC]来测定。
作为熔融加工性的氟树脂,可以举出四氟乙烯(TFE)/氟代烷基乙烯基醚(FAVE)共聚物、四氟乙烯(TFE)/六氟丙烯(HFP)共聚物、TFE/乙烯共聚物[ETFE]、TFE/乙烯/HFP共聚物、乙烯/三氟氯乙烯乙烯(CTFE)共聚物[ECTFE]、聚三氟氯乙烯乙烯[PCTFE]、CTFE/TFE共聚物、聚偏二氟乙烯[PVdF]、TFE/偏二氟乙烯(VdF)共聚物[VT]、聚氟乙烯[PVF]、TFE/VdF/CTFE共聚物[VTC]、TFE/HFP/VdF共聚物等。
作为氟树脂,优选选自由TFE/FAVE共聚物和TFE/HFP共聚物组成的组中的至少1种。
作为氟树脂,从耐热性、成型性、电特性优异、导体与氟树脂层更牢固地密合的方面出发,优选选自由TFE/FAVE共聚物和TFE/HFP共聚物组成的组中的至少1种。
TFE/FAVE共聚物是含有四氟乙烯(TFE)单元和氟代烷基乙烯基醚(FAVE)单元的共聚物。
作为构成FAVE单元的FAVE,可以举出选自由通式(1):
CF2=CFO(CF2CFY1O)p-(CF2CF2CF2O)q-Rf (1)
(式中,Y1表示F或CF3,Rf表示碳原子数1~5的全氟烷基。p表示0~5的整数,q表示0~5的整数。)所示的单体、和通式(2):
CFX=CXOCF2OR1 (2)
(式中,X相同或不同,表示H、F或CF3,R1表示直链或支链的、可以含有1个~2个选自由H、Cl、Br和I组成的组中的至少1种原子的碳原子数为1~6的氟代烷基、或者可以含有1个~2个选自由H、Cl、Br和I组成的组中的至少1种原子的碳原子数为5或6的环状氟代烷基。)所示的单体组成的组中的至少1种。
作为FAVE,其中,优选通式(1)所示的单体,更优选选自由全氟(甲基乙烯基醚)、全氟(乙基乙烯基醚)(PEVE)和全氟(丙基乙烯基醚)(PPVE)组成的组中的至少1种,进一步优选选自由PEVE和PPVE组成的组中的至少1种,特别优选PPVE。
从导体与氟树脂层更牢固地密合的方面出发,TFE/FAVE共聚物的FAVE单元的含量相对于全部单体单元优选为1.0摩尔%~30.0摩尔%,更优选为1.2摩尔%以上、进一步优选为1.4摩尔%以上、更进一步优选为1.6摩尔%以上、特别优选为1.8摩尔%以上,更优选为3.5摩尔%以下、进一步优选为3.2摩尔%以下、更进一步优选为2.9摩尔%以下、特别优选为2.6摩尔%以下。
从导体与氟树脂层更牢固地密合的方面出发,TFE/FAVE共聚物的TFE单元的含量相对于全部单体单元优选为99.0质量%~70.0质量%,更优选为96.5摩尔%以上、进一步优选为96.8摩尔%以上、更进一步优选为97.1摩尔%以上、特别优选为97.4摩尔%以上,更优选为98.8摩尔%以下、进一步优选为98.6摩尔%以下、更进一步优选为98.4摩尔%以下、特别优选为98.2摩尔%以下。
本公开中,共聚物中的各单体单元的含量通过19F-NMR法测定。
TFE/FAVE共聚物可以含有来自能够与TFE和FAVE共聚的单体的单体单元。该情况下,相对于TFE/FAVE共聚物的全部单体单元,能够与TFE和FAVE共聚的单体的含量优选为0~29.0摩尔%、更优选为0.1摩尔%~5.0摩尔%、进一步优选为0.1摩尔%~1.0摩尔%。
作为能够与TFE和FAVE共聚的单体,可以举出HFP、CZ1Z2=CZ3(CF2)nZ4(式中,Z1、Z2和Z3相同或不同,表示H或F,Z4表示H、F或Cl,n表示2~10的整数)所示的乙烯基单体、和CF2=CF-OCH2-Rf1(式中,Rf1表示碳原子数1~5的全氟烷基)所示的烷基全氟乙烯基醚衍生物、具有官能团的单体等。其中,优选HFP。
作为TFE/FAVE共聚物,优选为选自由仅由TFE单元和FAVE单元构成的共聚物以及上述TFE/HFP/FAVE共聚物组成的组中的至少1种,更优选为仅由TFE单元和FAVE单元构成的共聚物。
从耐热性和耐应力开裂性的方面出发,TFE/FAVE共聚物的熔点优选为240℃~322℃,更优选为285℃以上,更优选为320℃以下、进一步优选为315℃以下、特别优选为310℃以下。熔点可以使用差示扫描量热计[DSC]来测定。
TFE/FAVE共聚物的玻璃化转变温度(Tg)优选为70℃~110℃,更优选为80℃以上,更优选为100℃以下。玻璃化转变温度可以通过动态粘弹性测定进行测定。
从电特性的方面出发,TFE/FAVE共聚物的相对介电常数优选为2.4以下、更优选为2.1以下,下限没有特别限定,优选为1.8以上。相对介电常数是使用网络分析仪HP8510C(惠普公司制)和空腔谐振器,在20℃~25℃的温度下测定谐振频率和电场强度的变化而得到的值。
TFE/HFP共聚物是含有四氟乙烯(TFE)单元和六氟丙烯(HFP)单元的共聚物。
从导体与氟树脂层更牢固地密合的方面出发,TFE/HFP共聚物的HFP单元的含量相对于全部单体单元优选为0.1摩尔%~30.0摩尔%,更优选为0.7摩尔%以上、进一步优选为1.4摩尔%以上,更优选为10摩尔%以下。
从导体与氟树脂层更牢固地密合的方面出发,TFE/HFP共聚物的TFE单元的含量相对于全部单体单元优选为70.0摩尔%~99.9摩尔%,更优选为90.0摩尔%以上,更优选为99.3摩尔%以下、进一步优选为98.6摩尔%。
TFE/HFP共聚物也可以含有来自能够与TFE和HFP共聚的单体的单体单元。该情况下,相对于TFE/HFP共聚物的全部单体单元,能够与TFE和HFP共聚的单体的含量优选为0~29.9摩尔%、更优选为0.1摩尔%~5.0摩尔%、进一步优选为0.1摩尔%~1.0摩尔%。
作为能够与TFE和HFP共聚的单体,可以举出FAVE、CZ1Z2=CZ3(CF2)nZ4(式中,Z1、Z2和Z3相同或不同,表示H或F,Z4表示H、F或Cl,n表示2~10的整数)所示的乙烯基单体、和CF2=CF-OCH2-Rf1(式中,Rf1表示碳原子数1~5的全氟烷基)所示的烷基全氟乙烯基醚衍生物、具有官能团的单体等。其中,优选FAVE。
TFE/HFP共聚物的熔点优选为200℃~322℃,更优选为210℃以上、进一步优选为220℃以上、特别优选为240℃以上,更优选为320℃以下、进一步优选小于300℃、特别优选为280℃以下。
TFE/HFP共聚物的玻璃化转变温度(Tg)优选为60℃~110℃,更优选为65℃以上,更优选为100℃以下。
氟树脂优选具有官能团。通过使氟树脂具有官能团,能够使导体与氟树脂层更牢固地密合。
作为官能团,优选选自由含羰基的基团、氨基、羟基、二氟甲基(-CF2H基)、烯烃基、环氧基和异氰酸酯基组成的组中的至少1种。
含羰基的基团是结构中含有羰基(-C(=O)-)的基团。作为含羰基的基团,可以举出例如:
碳酸酯基[-O-C(=O)-OR3(式中,R3为碳原子数1~20的烷基或包含醚键性氧原子的碳原子数2~20的烷基)]、
酰基[-C(=O)-R3(式中,R3为碳原子数1~20的烷基或包含醚键性氧原子的碳原子数2~20的烷基)]、
卤代甲酰基[-C(=O)X5、X5为卤原子]、
甲酰基[-C(=O)H]、
式:-R4-C(=O)-R5(式中,R4为碳原子数1~20的2价有机基团,R5为碳原子数1~20的1价有机基团)所表示的基团、
式:-O-C(=O)-R6(式中,R6为碳原子数1~20的烷基或包含醚键性氧原子的碳原子数2~20的烷基)所表示的基团、
羧基[-C(=O)OH]、
烷氧基羰基[-C(=O)OR7(式中,R7为碳原子数1~20的1价有机基团)]、
氨基甲酰基[-C(=O)NR8R9(式中,R8和R9可以相同也可以不同,为氢原子或碳原子数1~20的1价有机基团)]、
酸酐键[-C(=O)-O-C(=O)-]等。
作为R3的具体例,可以举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基等。作为上述R4的具体例,可以举出亚甲基、-CF2-基、-C6H4-基等,作为R5的具体例,可以举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基等。作为R7的具体例,可以举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基等。另外,作为R8和R9的具体例,可以举出氢原子、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、苯基等。
羟基为-OH所表示的基团或包含-OH所表示的基团的基团。本公开中,构成羧基的-OH不包含在羟基中。作为羟基,可以举出-OH、羟甲基、羟乙基等。
烯烃基(Olefinic group)是指具有碳-碳双键的基团。作为烯烃基,可以举出下述式:
-CR10=CR11R12
(式中,R10、R11和R12可以相同也可以不同,为氢原子、氟原子或碳原子数1~20的1价有机基团)所表示的官能团,优选选自由-CF=CF2、-CH=CF2、-CF=CHF、-CF=CH2和-CH=CH2组成的组中的至少1种。
异氰酸酯基为-N=C=O所表示的基团。
从导体与氟树脂层更牢固地密合的方面出发,氟树脂的官能团数相对于每106个碳原子优选为5个~1300个。相对于每106个碳原子,官能团的个数更优选为50个以上、进一步优选为100个以上、特别优选为200个以上,更优选为1000个以下、进一步优选为800个以下、特别优选为700个以下、最优选为500个以下。
另外,由于能够形成电特性优异的被覆层,氟树脂的官能团数相对于每106个碳原子可以小于5个。
上述官能团是存在于共聚物(氟树脂)的主链末端或侧链末端的官能团、以及存在于主链中或侧链中的官能团,优选存在于主链末端。作为上述官能团,可以举出-CF=CF2、-CF2H、-COF、-COOH、-COOCH3、-CONH2、-CH2OH等,优选选自由-CF2H、-COF、-COOH、-COOCH3和-CH2OH组成的组中的至少1种。-COOH中包括通过2个-COOH键合而形成的二羧酸酐基(-CO-O-CO-)。
上述官能团的种类的鉴定和官能团数的测定可以使用红外光谱分析法。
关于官能团数,具体而言,利用以下的方法进行测定。首先,将共聚物在330℃~340℃熔融30分钟,进行压缩成型,制作厚度0.20mm~0.25mm的膜。通过傅利叶变换红外光谱分析对该膜进行分析,得到共聚物的红外吸收光谱,得到与经完全氟化而不存在官能团的本底光谱的差示光谱。根据下述式(A),由该差示光谱中出现的特定的官能团的吸收峰计算出共聚物中的每1×106个碳原子的官能团数N。
N=I×K/t(A)
I:吸光度
K:校正系数
t:膜的厚度(mm)
作为参考,关于本公开中的官能团,将吸收频率、摩尔吸光系数和校正系数示于表1。另外,摩尔吸光系数由低分子模型化合物的FT-IR测定数据决定。
[表1]
表1
需要说明的是,-CH2CF2H、-CH2COF、-CH2COOH、-CH2COOCH3、-CH2CONH2的吸收频率分别比示于表中的-CF2H、-COF、游离-COOH和键合-COOH、-COOCH3、-CONH2的吸收频率低几十凯塞(cm-1)。
因此,例如,-COF的官能团数是指从起因于-CF2COF的吸收频率1883cm-1处的吸收峰求出的官能团数和从起因于-CH2COF的吸收频率1840cm-1处的吸收峰求出的官能团数的总数。
上述官能团数可以为-CF=CF2、-CF2H、-COF、-COOH、-COOCH3、-CONH2和-CH2OH的总数,也可以为-CF2H、-COF、-COOH、-COOCH3和-CH2OH的总数。
上述官能团例如通过制造氟树脂时所使用的链转移剂或聚合引发剂导入氟树脂(共聚物)中。例如,使用醇作为链转移剂、或使用具有-CH2OH结构的过氧化物作为聚合引发剂的情况下,-CH2OH被导入至氟树脂的主链末端。另外,通过使具有官能团的单体聚合,上述官能团被导入至氟树脂的侧链末端。氟树脂可以含有来自具有官能团的单体的单元。
作为具有官能团的单体,可以举出日本特开2006-152234号中记载的具有二羧酸酐基(-CO-O-CO-)且环内具有聚合性不饱和基团的环状烃单体、国际公开第2017/122743号中记载的具有官能团(f)的单体等。作为具有官能团的单体,其中,可以举出具有羧基的单体(马来酸、衣康酸、柠康酸、十一碳烯酸等);具有酸酐基的单体(衣康酸酐、柠康酸酐、5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐、马来酸酐等)、具有羟基或环氧基的单体(羟丁基乙烯基醚、缩水甘油基乙烯基醚等)等。
氟树脂例如可以通过将成为其结构单元的单体、聚合引发剂等添加剂适当混合并进行乳液聚合、悬浮聚合等现有公知的方法来制造。
氟树脂层可以根据需要包含其他成分。作为其他成分,可以举出交联剂、抗静电剂、耐热稳定剂、发泡剂、发泡成核剂、抗氧化剂、表面活性剂、光聚合引发剂、抗磨剂、表面改性剂、颜料等添加剂等。作为氟树脂层中的其他成分的含量,相对于氟树脂层中的氟树脂的质量,优选小于1质量%、更优选为0.5质量%以下、进一步优选为0.1质量%以下,下限没有特别限定,可以为0质量%以上。即,氟树脂层也可以不含有其他成分。
从绝缘特性的方面出发,氟树脂层的厚度优选为10μm~295μm,更优选为20μm以上、进一步优选为30μm以上,更优选为270μm以下、进一步优选为250μm以下。
氟树脂层的相对介电常数优选为2.5以下、更优选为2.4以下、进一步优选为2.3以下、更进一步优选为2.2以下、特别优选为2.1以下,优选为1.8以上。相对介电常数是使用网络分析仪HP8510C(惠普公司制)和空腔谐振器在20℃~25℃的温度下测定谐振频率和电场强度的变化而得到的值。
(PAEK树脂层)
PAEK树脂层形成于氟树脂层的周围,含有聚芳基醚酮(PAEK)树脂。PAEK树脂层能够构成绝缘电线的最外层,通过由PAEK树脂层构成最外层,能够得到具备被覆层的绝缘电线,该被覆层在插入到旋转电机的铁芯的槽中时、在沿边方向弯曲时等不易损伤,并且不会排斥用于将被覆电线固定于铁芯的清漆。
PAEK树脂只要包含由亚芳基、醚基[-O-]和羰基[-C(=O)-]构成的重复单元就没有特别限制,可以举出例如包含下述式(a1)~式(a5)中的任一者所表示的重复单元的树脂。
[-Ar-O-Ar-C(=O)-](a1)
[-Ar-O-Ar-C(=O)-Ar-C(=O)-](a2)
[-Ar-O-Ar-O-Ar-C(=O)-](a3)
[-Ar-O-Ar-C(=O)-Ar-O-Ar-C(=O)-Ar-C(=O)-](a4)
[-Ar-O-Ar-O-Ar-C(=O)-Ar-C(=O)-](a5)
(式中,Ar表示具有或不具有取代基的2价芳香族烃环基。)
作为Ar所示的2价的芳香族烃环基,可例示出例如亚苯基(邻亚苯基、间亚苯基或对亚苯基等)、亚萘基等碳原子数为6~10的亚芳基、亚联苯基(2,2’-亚联苯基、3,3’-亚联苯基、4,4’-亚联苯基等)等亚联芳基(各亚芳基的碳原子数为6~10)、邻三亚苯基、间三亚苯基或对三亚苯基等三亚芳基(各亚芳基的碳原子数为6~10)等。这些芳香族烃环基可以具有取代基、例如卤原子、烷基(甲基等直链状或支链状的碳原子数1~4的烷基等)、卤代烷基、羟基、烷氧基(甲氧基等直链状或支链状的碳原子数1~4的烷氧基等)、巯基、烷硫基、羧基、磺基、氨基、N-取代氨基、氰基等。需要说明的是,重复单元(a1)~(a5)中,各Ar的种类相互可以相同、也可以不同。优选的Ar为亚苯基(例如对亚苯基)、亚联苯基(例如4,4’-亚联苯基)。
作为具有重复单元(a1)的树脂,可例示出聚醚酮(例如Victrex公司制造的“PEEK-HT”)等。作为具有重复单元(a2)的树脂,可例示出聚醚酮酮(例如Arkema+OxfordPerformance Material公司制造的“PEKK”)等。作为具有重复单元(a3)的树脂,可例示出聚醚醚酮(例如Victrex公司制造的“VICTREX PEEK”、Evonik公司制造的“Vestakeep(注册商标)”、Daicel Evonik公司制造的“Vestakeep-J”、Solvay Speciality Polymers公司制造的“KetaSpire(注册商标)”)、聚二苯基醚-苯基醚-苯基酮(例如Solvay SpecialityPolymers公司制造的“Kadel(注册商标)”)等。作为具有重复单元(a4)的树脂,可例示出聚醚酮醚酮酮(例如Victrex公司制造的“VICTREX ST”)等。作为具有重复单元(a5)的树脂,可例示出聚醚醚酮酮等。
在由亚芳基、醚基和羰基构成的重复单元中,醚链段(E)与酮链段(K)的比例例如为E/K=0.5~3、优选为1~2.5左右。醚链段对分子链赋予柔软性,酮链段对分子链赋予刚性,因此醚链段越多则结晶化速度越快,最终能够达到的结晶度也越高,酮链段越多则玻璃化转变温度和熔点越趋于增高。这些PAEK树脂可以单独使用或将两种以上组合使用。
这些PAEK树脂中,优选具有重复单元(a1)~(a3)中的任一者的树脂。例如,作为PAEK树脂,优选选自由聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮和聚醚酮醚酮酮组成的组中的至少1种树脂。
特别是,从玻璃化转变温度和熔点的高度与结晶化速度的快慢的平衡优异的方面出发,进一步优选具有重复单元(a3)的PAEK树脂,特别优选聚醚醚酮。
PAEK树脂在60秒-1、390℃条件下的熔融粘度优选为0.01kNsm-2~4.0kNsm-2。熔融粘度的优选的下限为0.05kNsm-2,更优选为0.10kNsm-2、进一步优选为0.15kNsm-2。熔融粘度的优选的上限为2.5kNsm-2,更优选为1.5kNsm-2、进一步优选为1.0kNsm-2、特别优选为0.5kNsm-2、最优选为0.4kNsm-2。PAEK树脂的熔融粘度依据ASTM D3835进行测定。
PAEK树脂的玻璃化转变温度优选为130℃以上、更优选为135℃以上、进一步优选为140℃以上。玻璃化转变温度通过差示扫描量热测定(DSC)装置进行测定。
PAEK树脂的熔点优选为300℃以上、更优选为320℃以上。熔点通过差示扫描量热测定(DSC)装置进行测定。
从绝缘特性的方面出发,PAEK树脂层的厚度优选为5μm~100μm,更优选为10μm以上、进一步优选为15μm以上,更优选为80μm以下、进一步优选为70μm以下。
(复合树脂层)
被覆电线的被覆层还优选进一步具备在氟树脂层与PAEK树脂层的层间形成的复合树脂层。通过使被覆层进一步具备复合树脂层,能够经由复合树脂层使氟树脂层与PAEK树脂层牢固地密合。
复合树脂层含有能够熔融加工的氟树脂和PAEK树脂。
作为复合树脂层中包含的氟树脂,可以举出与氟树脂层中包含的氟树脂同样的氟树脂,优选与氟树脂层中包含的氟树脂同样的氟树脂。另外,若由与氟树脂层中包含的氟树脂相同的氟树脂构成复合树脂层,则能够进一步提高氟树脂层与复合树脂层的密合力。例如,可以使氟树脂层和复合树脂层中包含的氟树脂均为含有TFE单元和FAVE单元的共聚物。
另外,复合树脂层中包含的氟树脂也优选与氟树脂层中包含的氟树脂同样地具有官能团。氟树脂层中包含的氟树脂的适宜的官能团数也与氟树脂层中包含的氟树脂的官能团数同样。
作为复合树脂层中包含的PAEK树脂,可以举出与PAEK树脂层中包含的PAEK树脂同样的PAEK树脂,优选与PAEK树脂层中包含的PAEK树脂同样的PAEK树脂。另外,若由与PAEK树脂层中包含的PAEK树脂相同的PAEK树脂构成复合树脂层,则能够进一步提高复合树脂层与PAEK树脂层的密合力。例如,可以使复合树脂层和PAEK树脂层中包含的PAEK树脂均为聚醚醚酮。
氟树脂层与复合树脂层的密合力优选为0.1N/mm以上、更优选为0.2N/mm以上、进一步优选为0.3N/mm以上、特别优选为0.4N/mm以上。
复合树脂层与PAEK树脂层的密合力优选为0.1N/mm以上、更优选为0.2N/mm以上、进一步优选为0.3N/mm以上、特别优选为0.4N/mm以上。
从绝缘特性和密合力的方面出发,复合树脂层的厚度优选为5μm~50μm,更优选为10μm以上、进一步优选为15μm以上,更优选为40μm以下、进一步优选为30μm以下。
(绝缘电线的制造方法)
本公开的绝缘电线例如可以通过如下制造方法来制造。
(1)使用挤出机对氟树脂进行加热而使氟树脂熔融,将熔融状态的氟树脂挤出到导体上,形成氟树脂层后,在氟树脂层上挤出熔融状态的PAEK树脂,形成PAEK树脂层的制造方法;
(2)使用挤出机对氟树脂进行加热而使氟树脂熔融,将熔融状态的氟树脂挤出到导体上而形成氟树脂层,同时在氟树脂层上挤出熔融状态的PAEK树脂,形成PAEK树脂层的制造方法;
(3)使用挤出机对氟树脂进行加热而使氟树脂熔融,将熔融状态的氟树脂挤出到导体上,形成氟树脂层后,覆盖含有PAEK树脂的热收缩管,使热收缩管收缩而形成PAEK树脂层的制造方法;等。
在制造方法(1)~(3)中,通过在加热至比熔融状态的氟树脂的温度高的温度的导体上挤出熔融状态的氟树脂,能够得到导体与氟树脂层以充分的强度密合的被覆电线。通过这样的制造方法得到的绝缘电线由于导体与被覆层(氟树脂层)以高强度密合,因此即使将绝缘电线弯折,被覆层也不易从导体浮起,被覆层也不易产生褶皱。
作为挤出成型机,没有特别限定,可以使用具备料筒、模头和具有送出导体的通过口的管接头的挤出成型机。
熔融状态的氟树脂的温度通常为氟树脂的熔点以上,优选为比氟树脂的熔点高15℃的温度以上,更优选为比氟树脂的熔点高20℃的温度以上,进一步优选为比氟树脂的熔点高25℃以上的温度。熔融状态的氟树脂的温度的上限没有限定,例如小于氟树脂的热分解温度。熔融状态的氟树脂的温度可以通过调整挤出成型机的料筒的温度、模头的温度等来调整。熔融状态的氟树脂的温度例如可以通过使用热电偶测定从模头出口排出的氟树脂的温度来确定。
加热后的导体的温度为比熔融状态的氟树脂的温度高的温度,优选为比熔融状态的氟树脂的温度高15℃的温度以上,更优选为比熔融状态的氟树脂的温度高20℃的温度以上。加热后的导体的温度的上限没有限定,例如为700℃以下。加热后的导体的温度例如可以通过使用接触式温度计或非接触温度计测定加热装置与挤出成型机之间的导体的温度来确定。
加热后的导体的温度可以通过利用加热装置对送入挤出成型机前的导体进行加热来调整。作为加热装置,只要是卤素加热器、碳加热器、钨加热器、热风加热装置、感应加热装置、微波加热装置、过热水蒸气产生装置、燃烧器等在高温下对一定范围内一下子进行加热的装置即可,大小、形状、装置个数、加热源个数不限。另外,也可以将不同的方法彼此组合使用,热源也可以使用多个。出于能够一下子均匀地照射大范围的理由,优选利用卤素加热器加热。
加热的条件只要是导体与树脂接触时的导体温度高于成型温度(头部温度)的条件即可,没有特别限定,成型机与加热装置的距离可以近、也可以远。另外,在通过导体加热范围后的行驶线周围,出于导体的保温目的,也可以有不同的加热装置、加热管、保温管、绝热材料。
挤出成型时的线速度可以为0.1m/分钟~50m/分钟,优选为20m/分钟以下。
在形成氟树脂层后,可以将绝缘电线冷却。冷却方法没有特别限定,可以为水冷、空冷等方法。通过空冷将绝缘电线冷却时,能够以适度的速度进行冷却,因此存在被覆层的厚度变得均匀的倾向。
在形成被覆层后,可以对绝缘电线进行热处理。关于热处理,可以在绝缘电线的冷却之前进行,也可以在冷却之后进行。通过进行热处理,能够进一步提高导体与氟树脂层的密合性。
热处理可以通过使用热风循环炉、利用了高频感应加热的加热炉将绝缘电线分批式或连续式地加热来进行。另外,也可以通过盐浴法进行。盐浴法中,使树脂被覆导体通过熔融盐中而进行加热。作为熔融盐,可以举出硝酸钾和硝酸钠的混合物等。
热处理的温度通常为氟树脂的玻璃化转变温度以上,优选为比熔点高15℃的温度以上,优选为比氟树脂的熔点高50℃的温度以下。
从能够进一步提高导体与氟树脂层的密合性、并且能够抑制导体的氧化的方面出发,热处理的时间优选为0.1分钟~15分钟,更优选为0.5分钟以上、更优选为10分钟以下。若在高温下长时间加热,则在铜制的芯线的情况下有时被氧化而变色。
本公开的绝缘电线可以适合用作工业用电机绕组或扁平磁导线。
本公开的绝缘电线可以卷绕而作为线圈使用。本公开的绝缘电线和线圈可以适合用于电动机、发电机、电感器等电气设备或电子设备。另外,本公开的绝缘电线和线圈可以适合用于车载用马达、车载用发电机、车载用电感器等车载用电气设备或车载用电子设备。
以上,对实施方式进行了说明,但应该理解的是,在不脱离权利要求书的主旨及范围的情况下,能够进行方式、详细情况的多种变更。
<1>根据本公开的第1观点,提供一种绝缘电线,其为具备导体和形成于上述导体的周围的被覆层的绝缘电线,其中,上述被覆层具备:氟树脂层,其含有能够熔融加工的氟树脂;和PAEK树脂层,其形成于上述氟树脂层的周围,含有聚芳基醚酮(PAEK)树脂,上述被覆层的厚度为40μm~300μm。
<2>根据本公开的第2观点,提供基于第1观点的绝缘电线,其中,上述氟树脂层的质量的比例相对于上述绝缘电线的质量为50质量%以上。
<3>根据本公开的第3观点,提供基于第1观点或第2观点的绝缘电线,其中,上述被覆层的相对介电常数为2.9以下。
<4>根据本公开的第4观点,提供基于第1观点~第3观点中的任一观点的绝缘电线,其中,在25℃测定的局部放电起始电压满足下述关系式。
局部放电起始电压(V)≥2.2×X+810
X:上述氟树脂层的质量相对于上述绝缘电线的质量的比例(质量%)
<5>根据本公开的第5观点,提供基于第1观点~第4观点中的任一观点的绝缘电线,其中,由下式算出的变化率小于10%。
变化率(%)=[(在25℃测定的局部放电起始电压)-(在200℃测定的局部放电起始电压)]/(在25℃测定的局部放电起始电压)×100
<6>根据本公开的第6观点,提供基于第1观点~第5观点中的任一观点的绝缘电线,其中,由下式算出的变化率小于10%。
变化率(%)=[(将绝缘电线在200℃加热1000小时后在25℃测定的局部放电起始电压)-(在25℃测定的局部放电起始电压)]/(在25℃测定的局部放电起始电压)×100
<7>根据本公开的第7观点,提供基于第1观点~第6观点中的任一观点的绝缘电线,其中,上述PAEK树脂层的厚度为15μm以上,
达到通电的载荷为1500g以上。
<8>根据本公开的第8观点,提供基于第1观点~第7观点中的任一观点的绝缘电线,其中,上述氟树脂层中包含的上述氟树脂的熔体流动速率为0.1g/10分钟~120g/10分钟。
<9>根据本公开的第9观点,提供基于第1观点~第8观点中的任一观点的绝缘电线,其中,上述氟树脂层中包含的上述氟树脂的熔点为240℃~320℃。
<10>根据本公开的第10观点,提供基于第1观点~第9观点中的任一观点的绝缘电线,其中,上述氟树脂层中包含的上述氟树脂含有四氟乙烯单元和氟代烷基乙烯基醚单元。
<11>根据本公开的第11观点,提供基于第1观点~第10观点中的任一观点的绝缘电线,其中,上述氟树脂层中包含的上述氟树脂的氟代烷基乙烯基醚单元的含量相对于全部单体单元为1.0摩尔%~30.0摩尔%。
<12>根据本公开的第12观点,提供基于第1观点~第9观点中的任一观点的绝缘电线,其中,上述氟树脂层中包含的上述氟树脂含有四氟乙烯单元和六氟丙烯单元。
<13>根据本公开的第13观点,提供基于第1观点~第12观点中的任一观点的绝缘电线,其中,上述氟树脂层中包含的上述氟树脂具有官能团,上述氟树脂的官能团数相对于每106个碳原子为5个~1300个。
<14>根据本公开的第14观点,提供基于第1观点~第13观点中的任一观点的绝缘电线,其中,上述氟树脂具有选自由含羰基的基团、氨基、羟基、二氟甲基、烯烃基、环氧基和异氰酸酯基组成的组中的至少1种官能团。
<15>根据本公开的第15观点,提供基于第1观点~第14观点中的任一观点的绝缘电线,其中,上述导体由选自由铜、铜合金、铝和铝合金组成的组中的至少1种构成。
<16>根据本公开的第16观点,提供基于第1观点~第15观点中的任一观点的绝缘电线,其中,上述导体的截面形状为圆形、椭圆形、长方形、正方形和多边形中的任一种。
<17>根据本公开的第17观点,提供基于第1观点~第16观点中的任一观点的绝缘电线,其中,上述被覆层还具备复合树脂层,上述复合树脂层形成于上述氟树脂层与上述PAEK树脂层的层间,含有能够熔融加工的氟树脂和PAEK树脂,上述氟树脂层与上述复合树脂层的密合力、以及上述复合树脂层与上述PAEK树脂层的密合力均为0.1N/mm以上。
<18>根据本公开的第18观点,提供基于第1观点~第17观点中的任一观点的绝缘电线,其中,上述复合树脂层中包含的上述氟树脂含有四氟乙烯单元和氟代烷基乙烯基醚单元。
<19>根据本公开的第19观点,提供基于第17观点或第18观点的绝缘电线,其中,上述复合树脂层中包含的上述氟树脂具有官能团,上述氟树脂的官能团数相对于每106个碳原子为5个~1300个。
<20>根据本公开的第20观点,提供基于第1观点~第19观点中的任一观点的绝缘电线,其为工业用电机绕组或扁平磁导线。
实施例
接着,举出实施例对本公开的实施方式进行说明,但本公开不仅限于上述实施例。
实施例的各数值通过下述方法进行测定。
(熔体流动速率(MFR))
根据ASTM D1238,使用熔体流动指数测定仪(安田精机制作所公司制造),求出在372℃、5kg载荷下每10分钟从内径2.1mm、长度8mm的喷嘴流出的共聚物的质量(g/10分钟)。
(熔点)
作为使用差示扫描量热计[DSC]以10℃/分钟的速度升温时的熔解热曲线中的熔解热量的极大值所对应的温度求出。
(氟树脂的组成)
通过19F-NMR法进行测定。
(被覆厚度)
将绝缘电线的一端10mm切断,取得电线样品,用硬化剂使电线样品硬化,研磨截面。
用视频显微镜(Keyence VHX-S660)将该样品的截面放大50倍,测定上下左右各3处(共计12处),算出平均值,作为被覆厚度。
(相对介电常数)
以成为实施例或比较例的电线被覆构成的方式利用共挤出机成型出膜。将所得到的膜切成宽度2mm、长度100mm的长条状,通过空腔谐振器微扰法(关东电子应用开发公司制介电常数测定装置、Agilent Technologies公司制网络分析仪)测定1MH、20℃~25℃条件下的相对介电常数。
(局部放电起始电压(PDIV)(25℃、200℃))
以90cm的长度切出2根绝缘电线,一边施加13.5N的张力一边进行扭绞,制作在中央部的125mm的范围具有8次扭绞部的扭绞线圈。然后,除去试样端部10mm的绝缘被膜,使用局部放电测定器(总研电气公司制DAC-PD-7),在环境温度25℃(相对湿度50%)或环境温度200℃(相对湿度50%)下,在2根绝缘电线的导体间施加50Hz正弦波的交流电压,由此进行测定。将升压速度设为50V/秒、降压速度设为50V/秒、电压保持时间设为0秒,将产生10pC以上放电的时刻的电压作为局部放电起始电压。
另外,根据下式求出变化率(%)。
变化率(%)=[(在25℃测定的PDIV)-(在200℃测定的PDIV)]/(在25℃测定的PDIV)×100
(长期耐久试验(200℃×1000H的PDIV))
以90cm的长度切出2根绝缘电线,一边施加13.5N的张力一边进行扭绞,制作在中央部的125mm的范围具有8次扭绞部的扭绞线圈。然后,除去试样端部10mm的绝缘被膜,使样品在200℃的电炉内暴露1000H(1000小时)。将暴露的样品在室温下冷却24小时,使用局部放电测定器(总研电气公司制DAC-PD-7),在2根绝缘电线的导体间施加50Hz正弦波的交流电压,由此进行测定。将升压速度设为50V/秒、降压速度设为50V/秒、电压保持时间设为0秒,将产生10pC以上放电的时刻的电压作为局部放电起始电压。
另外,根据下式求出变化率(%)。
变化率(%)=[(在长期耐久试验后测定的PDIV)-(在25℃测定的PDIV)]/(在25℃测定的PDIV)×100
(耐磨损试验)
使用耐磨损试验器No.215刮擦测试仪(安田精机制作所公司制)进行单向磨损试验。对针施加连续增加的力,用该针摩擦绝缘电线的被覆层的表面。将在针与导体之间产生导通时的力作为破坏力(g)。
试验方法:JIS C3216-3
(清漆浸渗)
使用菱电化成公司制YE-7309(耐ATF清漆/双液型),在绝缘电线表层涂布清漆。
〇:不排斥清漆
×:排斥清漆
(层间的密合力)(剥离强度)
使用AGS-J Autograph(50N)(岛津制作所制)进行测定。在长轴方向上以50mm近似平行地切2条,将其两端沿短轴方向将被膜切入成直角,将端部剥离10mm,夹在上部卡盘上。导体以长面方向成为水平的方式固定于下部。在拉伸方向上移动装置时,使用根据其纵向的移动距离在横向上联动地移动的夹具,调整角度以使剥离的被膜始终与长面方向的导体垂直。测定以100mm/分钟拉伸至剥离30mm时的拉伸应力,将其最大点应力作为剥离强度。
即,使用AGS-J Autograph(50N)(岛津制作所制),测定绝缘电线的扁平导体的主面上的被膜(被覆层)的剥离强度。此处,将扁平导体的两组对置面中导体的宽度方向的尺寸大的面(相对于导体长度方向成直角的长边的面)设为主面,将与主面正交的面(相对于长度方向成直角的短边的面)设为侧面。主面的导体的宽度方向的尺寸比侧面的导体的宽度方向的尺寸大。在一个主面上的被膜上沿着绝缘电线的长度方向形成大致平行的2条切口,进而在长度方向上以50mm的间隔形成与长度方向正交的2条切口。将形成有切口的被膜的端部从导体剥离,设置10mm的夹持余量。以另一个主面朝下的方式,将绝缘电线固定于夹具,将夹持余量夹持于上部卡盘,折回90度。使用以固定于夹具的绝缘电线与被膜的角度保持为90度的方式移动的夹具。将被膜以100mm/分钟的拉伸速度剥离30mm,测定拉伸应力,将其最大点应力作为剥离强度。
(被覆损伤)
将电线插入到虚拟定子中,确认被覆的状态。
〇:被覆无损伤
×:被覆有损伤
实施例1~4
绝缘被膜形成树脂使用为四氟乙烯与全氟(丙基乙烯基醚)的共聚物(PFA)、MFR为14g/10分钟、熔点为306℃的树脂;和为聚醚酮(PEEK)(SOLVAY公司制KT-880P)、MFR为36g/10分钟、熔点为343℃的树脂。电线构成中,内层绝缘层使用PFA,外层绝缘层使用PEEK,导体使用AC1.0。将所有层的被覆厚度统一为100μm,以PFA重量比为50Wt%~90Wt%的方式调整各自的被覆厚度。
另外,电线成型机使用共挤出机,将前端的模头设定温度设定为390℃,以30m/分钟的速度牵引。
实施例5
实施例5的绝缘被膜形成树脂的外层使用为聚醚酮醚酮酮(PEKK)(ARKEMA公司制KEPSTAN7002)、MFR为35g/10分钟、熔点为331℃的树脂,将所有层的被覆厚度设为100μm,以PFA重量比成为80Wt%的方式调整各自的被覆厚度。除此以外,在与实施例1~4相同的条件下成型出绝缘电线。
实施例6~7
实施例6~7的绝缘被膜形成树脂使用为四氟乙烯与全氟(丙基乙烯基醚)的共聚物(PFA)、MFR为68g/10分钟、熔点为301℃的树脂;为四氟乙烯与全氟(丙基乙烯基醚)的共聚物(PFA)、MFR为28g/10分钟、熔点为303℃的树脂;和为聚醚酮(PEEK)(SOLVAY公司制KT-880P)、MFR为36g/10分钟、熔点为343℃的树脂。将所有层的被覆厚度统一为100μm,以PFA重量比为80Wt%的方式调整各自的被覆厚度。除此以外,在与实施例1~4相同的条件下成型出绝缘电线。
实施例8~9
实施例8~9的绝缘电线将所有层的被覆厚度设为200μm与300μm,以PFA重量比成为80Wt%的方式调整各自的被覆厚度。除此以外,在与实施例1~4相同的条件下成型出绝缘电线。
比较例1~3
比较例1~3的绝缘被膜形成树脂使用为四氟乙烯与全氟(丙基乙烯基醚)的共聚物(PFA)、MFR为14g/10分钟、熔点为306℃的树脂;以及为聚醚酮(PEEK)(SOLVAY公司制KT-880P)、MFR为36g/10分钟、熔点为343℃的树脂;为聚醚酮醚酮酮(PEKK)(ARKEMA公司制KEPSTAN7002)、MFR为35g/10分钟、熔点为331℃的树脂,形成单层被覆电线。被覆厚度为100μm,电线成型机使用短轴挤出机,将前端的模具设定温度设定为390℃,以30m/分钟的速度牵引。
确认到:实施例1~5的200℃气氛下的PDIV的变化率和长期耐久试验(200℃×1000H))的PDIV变化率较比较例2~3低1/3左右。
确认到:通过在外层被覆PAEK树脂,耐磨损性与比较例1(PFA单层电线)相比提高了3倍。进而确认到对于清漆浸渗合格。
实施例13
绝缘被膜形成树脂使用为四氟乙烯与全氟(丙基乙烯基醚)的共聚物(PFA)、MFR为14g/10分钟、熔点为306℃的树脂;和为聚醚酮(PEEK)(SOLVAY公司制KT-880P)、MFR为36g/10分钟、熔点为343℃的树脂。在电线构成中,内层绝缘层使用PFA,外层绝缘层使用PEEK,导体为扁平导体,尺寸使用长:2.0mm、宽3.4mm。将所有层的被覆厚度设为100μm,以PFA重量比成为80Wt%的方式调整各自的被覆厚度。
另外,电线成型机使用共挤出机,将前端的模头设定温度设定为390℃,以5m/分钟的速度牵引。
实施例14
外层使用为聚醚酮醚酮酮(PEKK)(ARKEMA公司制KEPSTAN7002)、MFR为35g/10分钟、熔点为331℃的树脂,除此以外在与实施例13相同的条件下成型出绝缘电线。
比较例4
绝缘被膜形成树脂使用为四氟乙烯与全氟(丙基乙烯基醚)的共聚物(PFA)、MFR为14g/10分钟、熔点为306℃的树脂,导体为扁平导体,尺寸使用长:2.0mm、宽3.4mm。成型出单层被覆电线,被覆厚度为100μm,电线成型机使用短轴挤出机,将前端的模具设定温度设定为390℃,以5m/分钟的速度牵引。
实施例15、16
使用含有MFR为14g/10分钟、熔点为306℃的四氟乙烯与全氟(丙基乙烯基醚)的共聚物(PFA)、和MFR为36g/10分钟、熔点为343℃的聚醚酮(PEEK)(SOLVAY公司制KT-880P)的混合物,在内层与外层之间形成粘接层,除此以外与实施例13和14同样地制作绝缘电线。
实施例13~16的被覆电线确认到插入虚拟定子时没有被覆损伤。进而确认到各被覆层的粘接强度也充分。
将以上的结果示于表2和表3中。
Claims (20)
1.一种绝缘电线,其为具备导体和形成于所述导体的周围的被覆层的绝缘电线,其中,
所述被覆层具备:
氟树脂层,其含有能够熔融加工的氟树脂;和
PAEK树脂层,其形成于所述氟树脂层的周围,含有聚芳基醚酮(PAEK)树脂,
所述被覆层的厚度为40μm~300μm。
2.如权利要求1所述的绝缘电线,其中,所述氟树脂层的质量的比例相对于所述绝缘电线的质量为50质量%以上。
3.如权利要求1或2所述的绝缘电线,其中,所述被覆层的相对介电常数为2.9以下。
4.如权利要求1~3中任一项所述的绝缘电线,其中,在25℃测定的局部放电起始电压满足下述关系式,
局部放电起始电压(V)≥2.2×X+810
X:所述氟树脂层的质量相对于所述绝缘电线的质量的比例,其单位为质量%。
5.如权利要求1~4中任一项所述的绝缘电线,其中,由下式算出的变化率小于10%,
变化率(%)=[(在25℃测定的局部放电起始电压)-(在200℃测定的局部放电起始电压)]/(在25℃测定的局部放电起始电压)×100。
6.如权利要求1~5中任一项所述的绝缘电线,其中,由下式算出的变化率小于10%,
变化率(%)=[(将绝缘电线在200℃加热1000小时后在25℃测定的局部放电起始电压)-(在25℃测定的局部放电起始电压)]/(在25℃测定的局部放电起始电压)×100。
7.如权利要求1~6中任一项所述的绝缘电线,其中,所述PAEK树脂层的厚度为15μm以上,
达到通电的载荷为1500g以上。
8.如权利要求1~7中任一项所述的绝缘电线,其中,所述氟树脂层中包含的所述氟树脂的熔体流动速率为0.1g/10分钟~120g/10分钟。
9.如权利要求1~8中任一项所述的绝缘电线,其中,所述氟树脂层中包含的所述氟树脂的熔点为240℃~320℃。
10.如权利要求1~9中任一项所述的绝缘电线,其中,所述氟树脂层中包含的所述氟树脂含有四氟乙烯单元和氟代烷基乙烯基醚单元。
11.如权利要求10所述的绝缘电线,其中,所述氟树脂层中包含的所述氟树脂的氟代烷基乙烯基醚单元的含量相对于全部单体单元为1.0摩尔%~30.0摩尔%。
12.如权利要求1~9中任一项所述的绝缘电线,其中,所述氟树脂层中包含的所述氟树脂含有四氟乙烯单元和六氟丙烯单元。
13.如权利要求1~12中任一项所述的绝缘电线,其中,所述氟树脂层中包含的所述氟树脂具有官能团,所述氟树脂的官能团数相对于每106个碳原子为5个~1300个。
14.如权利要求1~13中任一项所述的绝缘电线,其中,所述氟树脂具有选自由含羰基的基团、氨基、羟基、二氟甲基、烯烃基、环氧基和异氰酸酯基组成的组中的至少1种官能团。
15.如权利要求1~14中任一项所述的绝缘电线,其中,所述导体由选自由铜、铜合金、铝和铝合金组成的组中的至少1种构成。
16.如权利要求1~15中任一项所述的绝缘电线,其中,所述导体的截面形状为圆形、椭圆形、长方形、正方形和多边形中的任一种。
17.如权利要求1~16中任一项所述的绝缘电线,其中,所述被覆层还具备复合树脂层,所述复合树脂层形成于所述氟树脂层与所述PAEK树脂层的层间,含有能够熔融加工的氟树脂和PAEK树脂,
所述氟树脂层与所述复合树脂层的密合力、以及所述复合树脂层与所述PAEK树脂层的密合力均为0.1N/mm以上。
18.如权利要求17所述的绝缘电线,其中,所述复合树脂层中包含的所述氟树脂含有四氟乙烯单元和氟代烷基乙烯基醚单元。
19.如权利要求17或18所述的绝缘电线,其中,所述复合树脂层中包含的所述氟树脂具有官能团,所述氟树脂的官能团数相对于每106个碳原子为5个~1300个。
20.如权利要求1~19中任一项所述的绝缘电线,其为工业用电机绕组或扁平磁导线。
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