JPH05101713A - 自己潤滑性絶縁電線とその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポリアミドイミド絶縁層を備えた絶縁電線と
して、絶縁層自体の滑性が極めて高く、該絶縁層の耐熱
性及び可撓性、安定性、耐加工性、外観にも優れ、該絶
縁層の形成に用いる絶縁塗料の安定性も良好となるもの
を提供する。 【構成】 導体上に直接又は下地絶縁層を介して、ポリ
アミドイミドポリマーの主鎖に複数の滑性側鎖が結合し
たポリアミドイミド樹脂を主体とする絶縁層が形成され
てなる自己潤滑性絶縁電線。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導体上に形成された絶
縁層自体が良好な滑性を有する自己潤滑性絶縁電線とそ
の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、絶縁電線はその製造及び加工時
に加わる負荷によって絶縁層の損傷や断線を生じ易い
が、この負荷を軽減するには絶縁電線の表面の滑り性を
高めて摩擦抵抗を低下させることが有効である。このた
め、従来より滑り性を高める手段として、絶縁層の表面
に潤滑油、パラフィン類、ワックス等の滑性成分を塗布
する方法、ナイロンやポリエチレンの如き摩擦係数の低
い樹脂からなる上塗り層を設ける方法、上記潤滑成分を
絶縁層中に含有させる方法等が採用されていた。

【０００３】しかるに、近年においては、製造及び加工
工程全体の高速化と空間効率の向上を目的として、巻線
速度並びに占有率つまり一定空間内に配位させる電線量
をますます大きくする傾向にあり、これに伴って必然的
に絶縁電線に加わる負荷が増大することになり、前記の
如き方法では最早、近年の苛酷な条件には対処し得なく
なっている。

【０００４】そこで、前記方法に代わるものとして、絶
縁層中に平均粒子径１０μｍ以下のポリエチレン粉末、
ポリプロピレン粉末、四フッ化エチレン粉末の如き滑性
樹脂微粉末を配合する手段（特公平２−１９９７１０号
公報、特公昭６３−５９４８２号公報等）や、分子鎖の
末端に直鎖アルキル基を付加した変性ポリアミドイミド
を含むポリアミドイミド樹脂を主成分とする絶縁層を設
ける手段（特公昭６３−５１１９３号公報）等が提案さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
絶縁層中に滑性樹脂微粉末を配合する手段では、絶縁層
の形成に用いる絶縁塗料中において該微粉末が均一に分
散しにくく、塗料の安定性が悪くなると共に、絶縁層の
機械的及び物理的特性の低下や、上記微粉末の分散不均
一に起因した外観低下を招き易いという問題があった。
また、前記のポリアミドイミド樹脂を主成分とする絶縁
層を設ける手段では、変性ポリアミドイミドの重合度を
大きくできないため、絶縁層の可撓性が不充分になると
共に、該変性ポリアミドイミドの構造上から絶縁層表面
の滑性向上作用に自ずと限界があり、巻線速度及び占有
率を更に大きくする場合に充分に対処できないという難
点があった。

【０００６】本発明は、上述の状況に鑑み、ポリアミド
イミド絶縁層を備えるものとして、該絶縁層自体の滑性
が極めて高く、巻線速度及び占有率を非常に大きくして
も絶縁被膜の損傷や断線を生じにくく、もって近年の製
造及び加工工程全体の高速化と空間効率の向上の要望に
充分に対処し得る上、該絶縁層の耐熱性及び可撓性、安
定性、耐加工性、外観に優れ、且つ該絶縁層の形成に用
いる絶縁塗料の安定性も良好となる自己潤滑性絶縁電線
とその製造法を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る自己潤滑性
絶縁電線は、上記目的を達成する手段として、導体上に
直接又は下地絶縁層を介して、ポリアミドイミドポリマ
ーの主鎖に複数の滑性側鎖が結合したポリアミドイミド
樹脂を主体とする絶縁層が形成されてなる構成を採用す
るものである。

【０００８】また、本発明では、上記の自己潤滑性絶縁
電線として、絶縁層を形成するポリアミドイミド樹脂の
滑性側鎖が末端側に炭素数１７以上の直鎖アルキル基を
有する鎖状構造である請求項２の構成を好適態様として
いる。

【０００９】一方、本発明に係る自己潤滑性絶縁電線の
製造法は、同様目的において、３価以上の反応性基を有
する化合物と滑性基を含む化合物とを反応させて少なく
とも２価の反応性基を残す反応性滑性誘導体を合成し、
この反応性滑性誘導体と３価以上の無水カルボン酸とジ
イソシアネート化合物とを反応させることにより、ポリ
アミドイミドポリマーの主鎖に複数の滑性側鎖が結合し
たポリアミドイミド樹脂を合成し、この樹脂を主体とす
る絶縁塗料を導体上に直接又は下地絶縁層を介して塗
布、焼き付けして絶縁層を形成することを特徴とする構
成を採用したものである。

【００１０】更に、本発明では、上記の自己潤滑性絶縁
電線の製造法において、反応性滑性誘導体の反応性基が
カルボキシル基又は／及び水酸基である請求項４の構
成、並びにポリアミドイミド樹脂の合成にあたり、３価
以上の無水カルボン酸１モルに対して反応性滑性誘導体
を０．０３〜０．６モルの範囲で用いる請求項５の構
成、をそれぞれ好適態様としている。

【００１１】

【発明の細部構成と作用】本発明において絶縁被膜の形
成に用いるポリアミドイミド樹脂は、前記のようにポリ
アミドイミドポリマーの主鎖に複数の滑性側鎖が結合し
たグラフトポリマー形態であり、この滑性側鎖によって
絶縁層に優れた自己潤滑性をもたらす。しかして、この
ようなポリアミドイミド樹脂では、その合成時に上記の
滑性側鎖をグラフト化する形で一分子中に数多く導入可
能であるため、形成される絶縁層の表面滑性を著しく高
くできる上、合成反応の機構から滑性成分の導入による
重合度の制約がないので、高重合度で可撓性に優れた絶
縁被膜を形成できる。また該ポリアミドイミド樹脂を主
体とする絶縁塗料には格別な固形微粒子等を配合する必
要がないため、当然にその安定性が良好であると共に、
形成される絶縁層は均一でポリアミドイミド樹脂本来の
優れた耐熱性及び耐加工性を具備するものとなる。

【００１２】これに対し、例えば滑性成分を分子末端に
導入したポリアミドイミド樹脂では、滑性に寄与する部
分が一分子当たり２箇所にとどまるため、絶縁層の表面
滑性をある程度以上に高めることができず、しかもポリ
マー合成において分子末端に滑性成分が付加した時点で
ポリマー分子末端の反応が停止することから、重合度が
大きくならず、これを用いて形成される絶縁層の可撓性
が既述のように不充分となる。

【００１３】本発明で用いるポリアミドイミド樹脂の上
記滑性側鎖としては、少なくとも末端側が例えば直鎖ア
ルキル基、フルオロアルキル基、オルガノポリシロキサ
ン基等の分子レベルでの滑性作用を示す基にて構成され
た鎖状構造を有しておればよいが、原料コストとポリア
ミドイミド樹脂の合成の容易さから末端側が直鎖アルキ
ル基である構造が好適である。なお、充分な滑性を発揮
する上で、上記の末端側の直鎖アルキル基は炭素数１７
以上であることが望ましい。

【００１４】このようなポリアミドイミド樹脂の合成方
法は特に制約されないが、その代表的な手段として、３
価以上の反応性基を有する化合物と滑性基を含む化合物
とを反応させて少なくとも２価の反応性基を残す反応性
滑性誘導体を合成し、この反応性滑性誘導体と３価以上
の無水カルボン酸とジイソシアネート化合物とを反応さ
せる方法が挙げられる。すなわち、上記の反応性滑性誘
導体は少なくとも２価の反応性基を有するため、３価以
上の無水カルボン酸とジイソシアネート化合物との反応
による一般的なポリアミドイミドの合成において該誘導
体を存在させることにより、上記反応性基がジイソシア
ネート化合物のイソシアネート基と反応し、該誘導体の
反応性基を有する部分がポリアミドイミドの主鎖中に取
り込まれ、その滑性基を含む部分は主鎖より枝別れした
側鎖を構成することになり、ポリアミドイミドの主鎖に
複数の滑性側鎖が結合したグラフトポリマー形態のポリ
アミドイミドポリマーを生成する。

【００１５】ここで、上記の反応性滑性誘導体として
は、ポリアミドイミドの特性を維持させる上で、反応性
基がカルボキシル基又は／及び水酸基であるものが好適
である。すなわち、ポリアミドイミドの合成において、
ジイソシアネート化合物のイソシアネート基との反応に
より、カルボキシル基はアミド結合、水酸基はウレタン
結合をそれぞれ形成する。

【００１６】反応性滑性誘導体の合成に用いる一方の原
料成分である、３価以上の反応性基を有する多価化合物
としては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパ
ン、ペンタエリスリトール、トリメリット酸、ピロメリ
ット酸、３・３’・４・４’−ジフェニルエーテルテト
ラカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸等のカルボ
キシル基又は／及び水酸基を３個以上有する化合物が挙
げられる。

【００１７】反応性滑性誘導体の合成に用いる他方の原
料成分である、滑性基を含む化合物としては、片末端に
上記一方の化合物のカルボキシル基や水酸基等の反応性
基と反応し得る反応性基を有し、反対の末端側が直鎖ア
ルキル基、フルオロアルキル基、オルガノポリシロキサ
ン基等の滑性基より構成されるものがよい。このような
化合物の具体例としては、ステアリン酸、モンタン酸、
ドコサン酸等の高級脂肪酸、高級脂肪族アルコール、片
末端にカルボキシル基や水酸基を有するフッ素置換脂肪
族炭化水素化合物あるいは鎖状シリコーン化合物と、ジ
イソシアネート化合物とを等モル反応させて得られる、
片末端にイソシアネート基を有する化合物が挙げられ
る。しかるに、片末端の反応性基は上記のイソシアネー
ト基に限らず、その導入手段も上記方法以外に種々の方
法を採用可能である。

【００１８】反応性滑性誘導体の合成は、前記の如く、
３価以上の反応性基を有する化合物と滑性基を含む化合
物とを反応させ、少なくとも２価の反応性基を残すよう
に行う。例えば、後者の化合物が脂肪族モノカルボン酸
とジイソシアネート化合物との反応生成物であるとき、
該反応生成物は両原料成分が一つのアミド結合を介して
結合して両末端の一方にイソシアネート基を有して他方
に直鎖アルキル基を有する構造であるから、これを前者
の化合物が３つの反応性基を有するものであるときには
その１モルに対して２モル、また４つの反応性基を有す
るものであるときには等モルを反応させることにより、
前者の反応性基の二つが残った形で両末端又は片末端に
直鎖アルキル基を有する構造の反応性滑性誘導体が得ら
れる。しかして、得られた反応性滑性誘導体は、前記の
ポリアミドイミドの合成において、二つの反応性基がそ
れぞれジイソシアネート化合物のイソシアネート基と反
応するから、二つの反応性基を有していた部分がポリア
ミドイミドの主鎖に組み込まれると共に、直鎖アルキル
基を有する残りの部分が該主鎖に結合した滑性側鎖を構
成することになる。

【００１９】ポリアミドイミドの合成における反応性滑
性誘導体の使用量は、３価以上の無水カルボン酸１モル
に対して０．０３〜０．６モルの範囲とするのがよく、
少なすぎては充分な滑性向上効果が得られず、逆に多す
ぎては絶縁電線の耐熱性が低下する。しかして、ポリア
ミドイミドを合成するには、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン等の適当な溶媒中において、１１０〜１４０℃程度の
加熱下で、上記の無水カルボン酸と反応性滑性誘導体に
対し、実質的に等モルのジイソシアネート化合物を反応
させればよい。

【００２０】ポリアミドイミドの合成に使用する３価以
上の無水カルボン酸としては、例えば、無水トリメリッ
ト酸、無水ピロメリット酸、無水ベンゾフェノンテトラ
カルボン酸等が挙げられ、特に無水トリメリット酸が好
適である。

【００２１】ジイソシアネート化合物としては、例え
ば、エチレンジイソシアネート、１・４−テトラメチレ
ンジイソシアネート、１・３−フェニレンジイソシアネ
ート、１・４−フェニレンジイソシアネート、ジフェニ
ルメタン−２・４’−ジイソシアネート、ジフェニルメ
タン−４・４’−ジイソシアネート、ジフェニルエーテ
ル−４・４’−ジイソシアネート、ナフタレン−１・４
−ジイソシアネート、ナフタレン−１・５−ジイソシア
ネート等が挙げられるが、これら以外でもポリアミドイ
ミドの合成原料として知られる各種のジイソシアネート
化合物をいずれも使用可能である。

【００２２】絶縁電線を製造するには、上記の合成反応
後のポリアミドイミドを含む溶液そのもの、もしくは該
溶液に必要に応じて他の樹脂成分や着色剤、充填剤等の
各種添加剤をポリアミドイミドとしての性能を阻害しな
い範囲で配合したものを絶縁塗料として用い、この塗料
を軟銅線等の導体上に直接、あるいは該導体上に予め形
成された下地絶縁層を介して、塗布、焼き付けして所要
の厚みの滑性絶縁層を形成すればよい。また、下地絶縁
層としては、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリ
アミドイミド、ポリイミド等、種々の耐熱性樹脂からな
る絶縁層を採用できる。

【００２３】

【実施例】以下に、本発明の実施例を比較例と対比して
詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定される
ものではない。

【００２４】実施例１ ４リットルの四つ口フラスコに、ジフェニルメタン−４
・４’−ジイソシアネート２５０ｇとモンタン酸４８０
ｇ及びＮ−メチル−２−ピロリドン２，５００ｇを収容
し、１００℃にて２時間反応させたのち、６０℃まで冷
却してピロメリット酸１３０ｇを徐々に添加し、温度を
１００℃に昇温して５時間反応させ、液温が室温になる
まで降温したのち、ジメチルホルムアミドにより結晶化
を行い、この結晶を濾過して採取することにより、分子
中間部に二つのカルボキシル基を有して両末端側が炭素
数２８の直鎖アルキル基にて構成された反応性滑性誘導
体Ａを得た。

【００２５】次に、４リットルの四つ口フラスコに、無
水トリメリット酸３．２モル、ジフェニルメタン−４・
４’−ジイソシアネート３．４モル、反応性滑性誘導体
Ａ０．０９６モル、及びＮ−メチル−２−ピロリドン
１，７６０ｇを収容し、１００℃にて２時間、次いで１
２５℃にて１．５時間、更に１５０℃にて１時間反応さ
せ、ポリアミドイミドを合成した。そして、この合成後
の反応液を絶縁塗料として用い、１．０ｍｍの軟銅線に
複数回繰り返して塗布、焼き付けて滑性絶縁層を形成す
ることにより、自己潤滑性絶縁電線を製造した。

【００２６】実施例２ ポリアミドイミドの合成におけるジフェニルメタン−４
・４’−ジイソシアネートの使用量を３．９モル、反応
性滑性誘導体Ａの使用量を０．６４モルにそれぞれ変更
した以外は、実施例１と同様にして自己潤滑性絶縁電線
を製造した。

【００２７】実施例３ ポリアミドイミドの合成におけるジフェニルメタン−４
・４’−ジイソシアネートの使用量を４．５モル、反応
性滑性誘導体Ａの使用量を１．２８モルにそれぞれ変更
した以外は、実施例１と同様にして自己潤滑性絶縁電線
を製造した。

【００２８】実施例４ モンタン酸に代えてステアリン酸２８４ｇを使用した以
外は実施例１と同様にして、分子中間部に二つのカルボ
キシル基を有して両末端側が炭素数１７の直鎖アルキル
基にて構成された反応性滑性誘導体Ｂを得た。そして、
この反応性滑性誘導体Ｂを反応性滑性誘導体Ａに代えて
０．６４モル使用すると共に、ジフェニルメタン−４・
４’−ジイソシアネートの使用量を３．９モルに変更し
てポリアミドイミドを合成した以外は、実施例１と同様
にして自己潤滑性絶縁電線を製造した。

【００２９】実施例５ ピロメリット酸に代えてトリメリット酸７０ｇを使用し
た以外は実施例１と同様にして、分子の片末端側に二つ
のカルボキシル基を有して残りの末端側が炭素数２８の
直鎖アルキル基にて構成された反応性滑性誘導体Ｃを得
た。そして、この反応性滑性誘導体Ｃを反応性滑性誘導
体Ａに代えて０．６４モル使用すると共に、ジフェニル
メタン−４・４’−ジイソシアネートの使用量を３．９
モルに変更してポリアミドイミドを合成した以外は、実
施例１と同様にして自己潤滑性絶縁電線を製造した。

【００３０】実施例６ ピロメリット酸に代えてトリメチロールプロパン１２１
ｇを使用し、且つジフェニルメタン−４・４’−ジイソ
シアネートを使用せず、モンタン酸とトリメチロールプ
ロパンとを直接にエステル交換反応させた以外は実施例
１と同様にして、分子の片末端側に二つのカルボキシル
基を有して反対の末端側が炭素数２８の直鎖アルキル基
にて構成された反応性滑性誘導体Ｄを得た。そして、こ
の反応性滑性誘導体Ｄを反応性滑性誘導体Ａに代えて
０．６４モル使用すると共に、ジフェニルメタン−４・
４’−ジイソシアネートの使用量を３．９モルに変更し
てポリアミドイミドを合成した以外は、実施例１と同様
にして自己潤滑性絶縁電線を製造した。

【００３１】実施例７ ０．２０ｍｍの軟銅線に予め市販のポリエステルイミド
絶縁塗料（スケネクタディー社製の商品名ＩＳＯＭＩＤ
４０ＳＴ）を複数回繰り返して塗布、焼き付けして下地
絶縁層を形成し、この下地絶縁層上に合成後のポリアミ
ドイミド絶縁塗料を複数回繰り返して塗布、焼き付けて
滑性絶縁層を形成した以外は、実施例１と同様にして自
己潤滑性絶縁電線を製造した。

【００３２】比較例１ 反応性滑性誘導体Ａを使用せず、ジフェニルメタン−４
・４’−ジイソシアネートの使用量を３．２モルに変更
してポリアミドイミドを合成した以外は、実施例１と同
様にして絶縁電線を製造した。

【００３３】比較例２ ４リットルの四つ口フラスコに、無水トリメリット酸
３．２モル、ジフェニルメタン−４・４’−ジイソシア
ネート３．９モル、モンタン酸６．３モル、、及びＮ−
メチル−２−ピロリドン１，７６０ｇを収容し、８０℃
にて２時間反応させたのち、５時間かけて１７０℃まで
昇温し、この温度で２時間反応させ、分子末端に直鎖ア
ルキル基からなる滑性基を有するポリアミドイミドを合
成した。そして、この合成後の反応液を絶縁塗料として
用いて実施例１と同様にして絶縁電線を製造した。

【００３４】以上の実施例及び比較例で得られた各絶縁
電線の特性を表１に示す。なお、表中の耐軟化は、ＪＩ
Ｓ Ｃ ３００３の１２（２）の条件より測定した。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、絶縁層の材料としてポ
リアミドイミドポリマーの主鎖に複数の滑性側鎖が結合
したポリアミドイミド樹脂を用いることから、絶縁層自
体の滑性が極めて高く、巻線速度及び占有率を非常に大
きくしても絶縁層の損傷や断線を生じにくく、もって近
年の製造及び加工工程全体の高速化と空間効率の向上の
要望に充分に対処し得る上、該絶縁層の耐熱性及び可撓
性、安定性、耐加工性、外観に優れ、且つ該絶縁層の形
成に用いる絶縁塗料の安定性も良好となる自己潤滑性絶
縁電線を提供できる。

【００３７】また、上記のポリアミドイミド樹脂の滑性
側鎖が末端側に炭素数１７以上の直鎖アルキル基を有す
る鎖状構造である請求項２の構成によれば、上記の極め
て高い滑性が確実に発揮されると共に、且つ絶縁層の形
成コストが易く付くという利点がある。

【００３８】一方、本発明の製造法によれば、上記の優
れた自己潤滑性絶縁電線を容易に且つ確実に製造でき
る。そして、この製造法で使用する反応性滑性誘導体の
反応性基がカルボキシル基又は／及び水酸基である請求
項４の構成、ならびにポリアミドイミド樹脂の合成にあ
たり３価以上の無水カルボン酸１モルに対して反応性滑
性誘導体を０．０３〜０．６モルの範囲で用いる請求項
５の構成によれば、ポリアミドイミド樹脂本来の特性を
損なうことなく、前記の極めて高い滑性を備えた絶縁層
を形成できるという利点がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田井 誠 兵庫県尼崎市猪名寺２丁目19番１号 第一 電工株式会社技術部内 (72)発明者 渡部 潤一郎 兵庫県尼崎市猪名寺２丁目19番１号 第一 電工株式会社技術部内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導体上に直接又は下地絶縁層を介して、
   ポリアミドイミドポリマーの主鎖に複数の滑性側鎖が結
   合したポリアミドイミド樹脂を主体とする絶縁層が形成
   されてなる自己潤滑性絶縁電線。
2. 【請求項２】 滑性側鎖が末端側に炭素数１７以上の直
   鎖アルキル基を有する鎖状構造である請求項１記載の自
   己潤滑性絶縁電線。
3. 【請求項３】 ３価以上の反応性基を有する化合物と滑
   性基を含む化合物とを反応させて少なくとも２価の反応
   性基を残す反応性滑性誘導体を合成し、この反応性滑性
   誘導体と３価以上の無水カルボン酸とジイソシアネート
   化合物とを反応させることにより、ポリアミドイミドポ
   リマーの主鎖に複数の滑性側鎖が結合したポリアミドイ
   ミド樹脂を合成し、この樹脂を主体とする絶縁塗料を導
   体上に直接又は下地絶縁層を介して塗布、焼き付けして
   絶縁層を形成することを特徴とする自己潤滑性絶縁電線
   の製造法。
4. 【請求項４】 反応性滑性誘導体の反応性基がカルボキ
   シル基又は／及び水酸基である請求項３記載の自己潤滑
   性絶縁電線の製造法。
5. 【請求項５】 ポリアミドイミド樹脂の合成にあたり、
   ３価以上の無水カルボン酸１モルに対して反応性滑性誘
   導体を０．０３〜０．６モルの範囲で用いる請求項３又
   は４記載の自己潤滑性絶縁電線の製造法。