JPH05290644A - 超耐熱性絶縁電線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】銀のマイグレーションが発生するのを略完全に
防止できる超耐熱性絶縁電線を提供する。 【構成】超耐熱性絶縁電線１０は、ポリカルボシラン樹
脂、ポリシラスチレン樹脂、ポリチタノカルボシラン樹
脂、ポリシロキサン樹脂およびポリボロシロキサン樹脂
の群から選ばれた少なくとも１つの耐熱性樹脂と有機溶
媒とを混合し、これに無機イオン交換体を添加した耐熱
性樹脂塗料を銀線11の周面に塗布した後、350〜450 ℃
の範囲内に制御された炉長 5ｍの電気炉内を通過させる
ことにより耐熱性樹脂塗料を硬化させて銀線の直上に厚
さ25μｍの耐熱性樹脂層12が形成されている。必要に応
じて、耐熱性樹脂層12の周面上に、耐熱性繊維を巻回し
てなる厚さ 5μｍのオーバーコート層13が形成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、高温雰囲気で
使用されるコイルやモーターに用いられる超耐熱性絶縁
電線に関する。

【０００２】

【従来の技術】４００℃以上の高温雰囲気で使用される
超耐熱性絶縁電線は、例えば、原子力発電の設備に用い
られるコイルおよびモーター、または、燃料電池用のモ
ーター等に使用されている。

【０００３】このような超耐熱性絶縁電線は、二種類に
大別することができる。一つは、耐熱性導体の周面に、
例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリ
コーン樹脂の如き耐熱クラスがけ種のような耐熱塗料を
塗布し焼き付けてなる耐熱性樹脂層を設けた後、ケブラ
ー樹脂、ガラス繊維、セラミック繊維等の耐熱性繊維を
巻回してオーバーコート層を設けたもの（以下、耐熱性
繊維タイプと記す）である。もう一つは、前者と同様の
耐熱性樹脂層の周面に、更に、フッ素樹脂、ウレタン樹
脂等の有機系ポリマーを塗布してオーバーコート層を設
けたもの（以下、エナメルタイプと記す）である。

【０００４】従来、上述の耐熱性導体としては、例え
ば、ニッケルメッキ銅、ステンレスクラッド銅および銀
が使用されている。これらの耐熱性導線のうち、ニッケ
ルメッキ銅線では、長時間使用していると銅へのニッケ
ルの拡散現象が起こるため、経時的に導体の抵抗が低下
する恐れがある。また、ステンレスクラッド銅線では、
ステンレスが比較的剛性であるために、得られる絶縁電
線は、柔軟性に乏しく、コイルやモーターの巻線には適
していない。

【０００５】一方、銀線は、導電率が比較的高く、ま
た、ニッケルメッキ銅線やステンレスクラッド銅線に比
べてコストも大差がないため、近年、超耐熱性絶縁電線
に多く使用されている。また、例えば、銀メッキや銀ク
ラッドを施した導体も同様に使用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、銀線を、例えばコイルの巻線として用いた場合には
次のような不都合がある。図２に示すように、銀線２１
の周面に耐熱性樹脂を塗布焼付けてなる耐熱性樹脂層２
２を設けた超耐熱性絶縁電線２０を、コイル巻軸（図示
せず）の上に密に巻回した場合に、巻回された超耐熱性
絶縁電線２０間の雰囲気中には水分が存在するため、超
耐熱性絶縁電線２０に直流電圧が印加されたときに銀線
２１中の銀がイオン化し易い。耐熱性樹脂層２２は比較
的多孔質であるため発生した銀イオンが耐熱性樹脂層２
２中に浸透し、最悪の場合には超耐熱性絶縁電線２０の
間でショートが発生する。このような銀のマイグレーシ
ョンは、導体に銀メッキや銀クラッドを施した耐熱性導
体を用いた超耐熱性絶縁電線でも発生する。マイグレー
ションは銅でも発生するが銀の方が顕著である。

【０００７】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、銀のマイグレーションが発生するのを略完全に
防止できる超耐熱性絶縁電線を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ポリカルボシ
ラン樹脂、ポリシラスチレン樹脂、ポリチタノカルボシ
ラン樹脂、ポリシロキサン樹脂およびポリボロシロキサ
ン樹脂の群から選択された少なくとも１つの耐熱性樹脂
１００重量部に対して無機イオン交換体を０．５〜５．
０重量部の割合で配合し、これを溶剤に溶解してなる耐
熱塗料を少なくとも表面層が銀で構成された導体の直上
に塗布焼付け絶縁層を形成したことを特徴とする超耐熱
性絶縁電線を提供する。

【０００９】以下、本発明をさらに詳細に説明する。

【００１０】本発明の超耐熱性絶縁電線に用いられる無
機イオン交換体は、導体等から滲出した銀イオンを捕捉
し得るものである。具体的には、酸化ジルコニウム、酸
化スズ、酸化チタン、三酸化アンチモン、酸化ビスマ
ス、酸化鉛、酸化マグネシウム、アルミナのような無機
酸化物またはアンチモン／ビスマス、マグネシウム／ア
ルミナのような複合酸化物の酸化物系セラミックス、各
種ガラス粉末等若しくはこれらの混合物が挙げられる。

【００１１】このような無機イオン交換体を、ポリカル
ボシラン樹脂、ポリシラスチレン樹脂、ポリチタノカル
ボシラン樹脂、ポリシロキサン樹脂およびポリボロシロ
キサン樹脂の群から選択された少なくとも１つの耐熱性
樹脂に添加する。これらの耐熱性樹脂は、珪素、チタン
または硼素の１つと、酸素および炭素を骨格としている
ため耐熱性に非常に優れている。これらの耐熱性樹脂の
うち、ポリボロシロキサン樹脂が、得られる塗膜の可と
う性、耐加水分解性、導体との密着性に優れている点で
特に優れているので、ポリボロシキロキサン樹脂を単独
で用いるか、他の樹脂と組み合わせて使用することが好
ましい。

【００１２】無機イオン交換体の添加量は、耐熱性樹脂
１００重量部に対して０．５〜５重量部である。無機イ
オン交換体の添加量が耐熱性樹脂１００重量部に対して
０．５重量部未満では、マイグレーション防止効果が十
分でなく、また、５重量部を越えて多量であると、得ら
れる耐熱性樹脂塗料の粘度が増加して導体への密着性が
低下したり、耐熱性樹脂の一部が沈殿する等耐熱性樹脂
塗料の安定性が失われるからである。

【００１３】このような無機イオン交換体を添加した耐
熱性樹脂を適当な有機溶媒に溶解させて塗料となし、こ
の塗料を導体の直上に塗布した後、所定の温度で焼き付
けて耐熱性樹脂層が形成される。ここで、有機溶媒とし
ては、トルエン、キシレン、ベンゼン、エタノール、ブ
タノール、セロソルブ類、ケトン類、Ｎ−メチル−２−
ピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムア
ミド、ジメチルスルホキシド、フェノール類またはこれ
らの混合物が使用できる。また、ポリボロシロキサン樹
脂の溶剤としては、シリコーンオイルを使用することが
できる。

【００１４】本発明に使用される導体は、少なくとも表
面層が銀で構成されたものであり、全体が銀からなる銀
導体や、銀以外の導体表面に銀メッキまたは銀クラッド
が施されたものが含まれる。

【００１５】また、耐熱性樹脂塗料の焼き付けは、例え
ば、３５０〜４５０℃で行われる。

【００１６】さらに、本発明の超耐熱性絶縁電線におい
ては、必要に応じて、耐熱性樹脂層の直上にオーバーコ
ート層を設けても良い。オーバーコート層は、例えば、
耐熱性樹脂層に耐熱性繊維を巻回したものであっても、
耐熱性樹脂層の周面に有機系ポリマーを塗布したもので
あっても良い。前者の耐熱性繊維としては、ガラス繊
維、炭素繊維、スチール繊維、炭化珪素繊維、ケブラー
繊維等の高強度かつ高弾性率の繊維が使用できる。これ
らのうち、ガラス繊維が電線の機械的強度および可とう
性を向上させることができる点で特に好ましい。

【００１７】一方、後者の有機系ポリマーとしては、ポ
リウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリアセ
タール樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂等
を使用することができる。

【００１８】

【作用】本発明の超耐熱性絶縁電線によれば、耐熱性樹
脂塗料に配合された無機イオン交換体が、少なくとも導
体の表面層を構成する銀からイオン化した銀イオンを捕
捉するため、銀のマイグレーションを防止できる。ま
た、無機イオン交換体は、耐熱温度が約６００℃で耐熱
性が高く、高温雰囲気中でも大きい分配係数を有するた
め、マイグレーション防止性能が低下する恐れが少な
い。さらに、無機イオン交換体は、イオン交換樹脂に比
べてイオン選択性に優れているため、共存イオン中から
銀イオンを分離できる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して詳細に説明する。

【００２０】実施例１〜５ まず、表１に示す配合量に従って、各種の耐熱性樹脂お
よび有機溶媒を混合した後に無機イオン交換体を添加し
て耐熱性樹脂塗料を調製した。次に、得られた耐熱性樹
脂塗料を、約５００℃に設定したアニーラーの内部を通
過させた直径１．０mmの銀線１１の周面に塗布した。こ
の後、３５０℃〜４５０℃の範囲内に制御された炉長５
ｍの電気炉内を毎分５ｍの速度で通過させることにより
耐熱性樹脂塗料を硬化させて、銀線の直上に厚さ２５μ
ｍの耐熱性樹脂層１２を形成した。さらに、耐熱性樹脂
層１２の周面に、ガラス繊維を巻回して厚さ５μｍのオ
ーバーコート層１３を形成し、実施例１〜５の超耐熱性
絶縁電線１０を得た。

【００２１】得られた実施例１〜５の超耐熱性絶縁電線
１０について、マイグレーション防止効果試験および４
００℃における絶縁抵抗の測定を行った。

【００２２】マイグレーション防止効果は、プレッシャ
ークッカー法に従って、温度１２１℃、直流電圧１００
Ｖ、試験時間５０時間の試験条件で行い、マイグレーシ
ョンの進行状態を倒立型金属顕微鏡を用いて観測した。
この結果を、表１に併記する。表１の「マイグレーショ
ン防止効果」の欄において、「○」は、マイグレーショ
ンがみられないことを示し、「×」は、マイグレーショ
ンが少し進行していることを示している。

【００２３】また、４００℃における絶縁抵抗は、温度
４００℃の雰囲気中で互いにより合わせた２本の超耐熱
性絶縁電線１０に直流電圧５００Ｖを印加した際の超耐
熱性絶縁電線１０間の電気抵抗を測定した。この結果
を、表１に併記する。

【００２４】さらに、超耐熱性絶縁電線１０の製造工程
において、耐熱性樹脂に無機イオン交換体を添加したと
きの耐熱性樹脂塗料の安定性を観察した。この結果を表
１に併記する。表１の「耐熱性樹脂塗料の安定性」の欄
において、「○」は、耐熱性樹脂塗料の粘度が変化しな
いことを示し、「×₁ 」は、粘度が増加して銀線への密
着性が低下したことを示し、「×₂ 」は、耐熱性樹脂の
一部が沈殿していることを示す。

【００２５】比較例１〜５ 表１に示すように、無機イオン交換体の配合量を変更し
た以外は、実施例１〜５と同様にして、比較例１〜５の
超耐熱性絶縁電線を作製した。得られた比較例１〜５の
超耐熱性絶縁電線について、実施例１〜５と同様にし
て、マイグレーション防止効果、４００℃における絶縁
抵抗および耐熱性樹脂塗料の安定性について評価した。
この結果を表１に併記する。

【００２６】

【表１】 表１から明らかなように、無機イオン交換体を、耐熱性
樹脂１００重量部に対して０．５〜５．０重量部の範囲
内で添加した耐熱性樹脂塗料を用いて得た実施例１〜５
の超耐熱性絶縁電線では、いずれもマイグレーション防
止効果、４００℃における絶縁抵抗および耐熱性樹脂塗
料の安定性の全ての点において優れていることが確認さ
れた。これに対して、比較例１〜２は、いずれも無機イ
オン交換体の総配合量が耐熱性樹脂１００重量部に対し
て５．０重量部を越えるため、耐熱性樹脂塗料の安定性
が低下することが確認された。また、比較例３〜４は、
いずれも無機イオン交換体の総配合量が耐熱性樹脂１０
０重量部に対して０．５重量部未満であるため、十分な
マイグレーション防止効果が発揮されず、４００℃にお
ける絶縁抵抗も著しく低くなることが確認された。

【００２７】

【発明の効果】以上説明した如くに、本発明の超耐熱性
絶縁電線によれば、耐熱性樹脂塗料に配合された所定量
の無機イオン交換体によって銀のマイグレーションを防
止することができる。このため、例えば、高温雰囲気中
で使用されるモーターのコイル等に適用した場合に、隣
接する超耐熱性絶縁電線の間でショートが発生する危険
性が著しく低減し、長時間にわたって優れた電気的特性
を発揮し得る等顕著な効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超耐熱性絶縁電線の一例を示す断面
図。

【図２】従来の超耐熱性絶縁電線における銀マイグレー
ションを説明するための一部断面図。

【符号の説明】

１０…超耐熱性絶縁電線、１１…銀導体、１２…耐熱性
樹脂層、１３…オーバーコート層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリカルボシラン樹脂、ポリシラスチレ
   ン樹脂、ポリチタノカルボシラン樹脂、ポリシロキサン
   樹脂およびポリボロシロキサン樹脂の群から選択された
   少なくとも１つの耐熱性樹脂１００重量部に対して無機
   イオン交換体を０．５〜５．０重量部の割合で配合し、
   これを溶剤に溶解してなる耐熱塗料を少なくとも表面層
   が銀で構成された導体の直上に塗布焼付け絶縁層を形成
   したことを特徴とする超耐熱性絶縁電線。