絶縁電線及びそれを用いた電機コイル、モータ
【課題】コロナ放電開始電圧を高くできるとともに、耐熱性、機械的強度等の要求特性を満たすことのできる絶縁電線、及びこれに用いる樹脂材料を提供する。
【解決手段】導体及び該導体を被覆する単層又は多層の絶縁層を有する絶縁電線であって、前記絶縁層は、ポリアミドイミド又はポリエステルイミド（Ａ）と、イソシアネート変性ポリフェニレンエーテル（Ｂ）とをＡ：Ｂ＝５０：５０〜９５：５の割合（質量比）で混合した樹脂を塗布、焼き付けして形成された第１の樹脂を有する絶縁電線。前記イソシアネート変性ポリフェニレンエーテルは、ポリフェニレンエーテルとジイソシアネート化合物とを反応して得られる。
【解決手段】導体及び該導体を被覆する単層又は多層の絶縁層を有する絶縁電線であって、前記絶縁層は、ポリアミドイミド又はポリエステルイミド（Ａ）と、イソシアネート変性ポリフェニレンエーテル（Ｂ）とをＡ：Ｂ＝５０：５０〜９５：５の割合（質量比）で混合した樹脂を塗布、焼き付けして形成された第１の樹脂を有する絶縁電線。前記イソシアネート変性ポリフェニレンエーテルは、ポリフェニレンエーテルとジイソシアネート化合物とを反応して得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコイル等に使用する絶縁電線に関し、より詳しくは、部分放電（コロナ放電）開始電圧の高い絶縁皮膜を有する絶縁電線、及びこの絶縁電線の絶縁層を形成する樹脂に関する。
【背景技術】
【０００２】
適用電圧が高い電気機器、例えば高電圧で使用されるモータ等では、電気機器を構成する絶縁電線に高電圧が印加され、その絶縁皮膜表面で部分放電（コロナ放電）が発生しやすくなる。コロナ放電の発生により局部的な温度上昇やオゾンやイオンの発生が引き起こされやすくなる。その結果絶縁電線の絶縁被膜に劣化が生じることで早期に絶縁破壊を起こし、電気機器の寿命が短くなるという問題があった。
【０００３】
モータ等のコイル用巻線として用いられる絶縁電線において、導体を被覆する絶縁層（絶縁皮膜）には、優れた絶縁性、導体に対する密着性、耐熱性、機械的強度等が求められている。さらに高電圧で使用される絶縁電線には上記の理由によりコロナ放電開始電圧の向上も求められている。
【０００４】
絶縁層中やコイルの線間に微小な空隙があると、その部分に電界集中しコロナ放電が発生しやすくなる。コロナ放電を防ぐため、特許文献１には、導体上に形成された絶縁層の外側に熱融着樹脂を塗布、焼付けした絶縁電線を捲線してコイルを形成した後、加熱して熱融着樹脂を溶解して線間の空気層を埋める、コイルの形成方法が開示されている。
【０００５】
コロナ放電の発生を防ぐための別の手法としては、導体上に形成された絶縁層の外側に、１ｋΩ〜１ＭΩの表面抵抗を有する導電層や半導電層を形成させた絶縁電線がある（特許文献２等）。絶縁層の外側にある導電層や半導電層によって、絶縁層表面に生じる静電位勾配が緩やかになりコロナ放電開始電圧を向上することができる。
【０００６】
また絶縁層を低誘電率化することでコロナ放電開始電圧を向上できる。ポリイミド樹脂やフッ素樹脂は低誘電率であり、これらの材料を絶縁層とすることでコロナ放電開始電圧が向上する。また特許文献３には、ポリエステルイミドとポリエーテルスルホンとの混合樹脂を絶縁層として使用した絶縁電線が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２６１３２１号公報
【特許文献２】特開２００４−２５４４５７号公報
【特許文献３】特開２００９−２７７３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１のような熱融着樹脂を使用する方法では、コイル形成後に熱融着工程が必要で、製造コストが高くなる。また導電層や半導電層を使用する方法では、コロナ放電開始電圧は向上するものの、導電層、半導電層により絶縁電線の表面抵抗が小さくなることで交流通電時に電線の表面に流れる漏れ電流が大きくなり、絶縁電線の表面が発熱して劣化しやすくなる。また絶縁電線末端の導体露出部と導電層、半導電層とが短絡するおそれがあるため、絶縁電線末端では導電層、半導電層を剥離する工程が必要となる。
【０００９】
絶縁層の低誘電率化による方法はコロナ放電開始電圧の向上に有効であるが、絶縁層には低誘電率であるだけではなく、絶縁性、導体に対する密着性、耐熱性、機械的強度等が求められており使用用途によって求められる特性が変わってくる。また材料のコストも材料選定において重要な要素である。ポリイミド樹脂は低誘電率であり耐熱性、機械的強度等に優れているが、コストが高くポリイミドを絶縁層として使用した場合には絶縁電線が高価格となる。またフッ素樹脂は低誘電率ではあるが、柔らかく耐熱性や機械的強度に劣り絶縁層として使用する場合には用途が限られてしまう。特許文献３に記載の絶縁材料は誘電率、耐熱性、機械的特性のバランスが取れたものであるが、用途によっては特性が不十分な場合もある。
【００１０】
本発明者らは低誘電率材料であるポリフェニレンエーテルに着目し、誘電率の低いポリフェニレンエーテルとポリアミドイミド又はポリエステルイミドとを組み合わせたワニスを使用することで、機械特性、耐熱性と誘電率のバランスを取り、絶縁電線の絶縁層として使用可能であることを見出している。ポリフェニレンエーテルは可撓性（機械特性）が低く脆い材料であるが、可撓性に優れるポリアミドイミド又はポリエステルイミドと組み合わせることで絶縁電線の絶縁層として使用可能な特性を得ることができる。
【００１１】
ポリフェニレンエーテルの分子量と可撓性は相関しており、分子量が高くなるほど引張強度や伸びが大きくなり可撓性に優れる。そのため充分な可撓性を得るためにはより高分子量のポリフェニレンエーテルを使用する必要がある。しかしポリフェニレンエーテルは溶剤に溶けにくい材料であり、高分子量になるほど溶解性が低下する。分子量の低いポリフェニレンエーテルは溶解性に優れるが、分子量の低いポリフェニレンエーテルでは、ポリアミドイミド又はポリエステルイミドと混合した場合でも充分な可撓性が得られない。
【００１２】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、低誘電率で溶剤への溶解性と可撓性とを両立可能である樹脂材料を提供することを課題とする。
【００１３】
また本発明は上記の樹脂材料を用いて形成された樹脂層を有し、コロナ放電開始電圧を高くできるとともに、耐熱性、機械的強度等の要求特性を満たすことのできる絶縁電線を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、ポリフェニレンエーテルとジイソシアネート化合物とを反応して得られ、下記一般式（１）で示される繰り返し単位を有するイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルである（請求項１）。
【００１５】
【化１】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を有することもある全炭素数１〜２０の炭化水素基であり、Ｘはジイソシアネート化合物からイソシアネート基を除いた残基である。）
【００１６】
ポリフェニレンエーテルは下記一般式（２）で示されるものであり、分子の両末端に水酸基を有していると好ましい。
【００１７】
【化２】
（式中、Ｒ５〜Ｒ１２はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を有することもある全炭素数１〜２０の炭化水素基を表す。）
【００１８】
ジイソシアネート化合物のイソシアネート基とポリフェニレンエーテルの末端水酸基とがウレタン結合することで、ポリフェニレンエーテルが高分子量化する。そのため引張強度、伸びが向上し可撓性に優れた材料となる。また分子中にウレタン結合が導入されることで溶剤への溶解性が向上し、可撓性と溶剤への溶解性とを両立可能となる。また、ポリアミドイミド、ポリエステルイミドとの相溶性も向上する。
【００１９】
ポリフェニレンエーテルの分子量は１００以上５，０００以下が好ましい（請求項２）。ポリフェニレンエーテルの分子量が５，０００を超えると溶剤に溶けにくくなり良好に反応させることが困難となる。また分子量が大きくなると反応後のイソシアネート変性ポリフェニレンエーテル中に導入されるウレタン結合の量が相対的に少なくなり、溶剤への溶解性向上効果が少なくなる。
【００２０】
イソシアネート変性ポリフェニレンエーテルの分子量は５，０００以上２０，０００以下が好ましい（請求項３）。分子量が５，０００未満であると可撓性が低下する。また２０，０００を超えると溶剤への溶解性が不十分となる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、導体及び該導体を被覆する単層又は多層の絶縁層を有する絶縁電線であって、前記絶縁層は、ポリアミドイミド又はポリエステルイミド（Ａ）と、上記のイソシアネート変性ポリフェニレンエーテル（Ｂ）とを、Ａ：Ｂ＝５０：５０〜９５：５の割合（質量比）で混合した樹脂を塗布、焼付けして形成された第１の樹脂層を有する絶縁電線である。上記のイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルは低誘電率であると共に溶剤への溶解性、可撓性に優れている。これを耐熱性及び機械的特性（可撓性）に優れるポリアミドイミド又はポリエステルイミドと組み合わせた樹脂から形成された絶縁層を有するため、コロナ放電開始電圧が高く、耐熱性、機械的特性等に優れた絶縁電線が得られる。
【００２２】
絶縁層は単層であっても多層であっても良い。絶縁層が単層である場合は、上記のポリアミドイミド又はポリエステルイミド（Ａ）とイソシアネート変性ポリフェニレンエーテル（Ｂ）とを混合した樹脂を塗布、焼き付けして形成された第１の樹脂層のみが絶縁層となる。絶縁層が多層である場合は、前記第１の樹脂層以外に他の樹脂層を設ける。第２の樹脂層としてポリアミドイミドを主体とする樹脂を更に有すると耐熱性が向上して好ましい（請求項５）。第２の樹脂層は第１の樹脂層の下層にあっても上層にあっても良いが、密着性に優れたポリアミドイミドを用い、この高密着性ポリアミドイミド樹脂からなる層を導体と密着させた構成とすると、絶縁皮膜の導体との密着性が向上して好ましい。
【００２３】
また、絶縁層を構成する他の樹脂層として、最外層に表面潤滑層を有すると好ましい（請求項６）。表面潤滑層は潤滑性を有する樹脂からなる層であり、カルナバワックス、ミツロウ、モンタンワックス、マイクロクリスタンワックス等の各種ワックス、ポリエチレン、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等の潤滑剤をバインダー樹脂と混合した樹脂を塗布、焼き付けして形成できる。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、上記の絶縁電線を捲線してなる電機コイルである。また請求項８に記載の発明は、該電機コイルを有するモータである。これらの電機コイル、モータは高いコロナ放電開始電圧を有し、高電圧が印加された場合でも絶縁皮膜の劣化が起こりにくいので、寿命を長くすることが可能である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、低誘電率で溶剤への溶解性と可撓性とを両立可能であるイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルが得られる。また本発明の絶縁電線は、上記の変性ポリフェニレンエーテルを用いて形成された樹脂層を有することで、コロナ放電開始電圧を向上できると共に耐熱性、機械的強度等の要求特性を満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】誘電率の測定方法を説明する模式図である。
【図２】コロナ放電開始電圧測定用の試験サンプルを説明する模式図である。
【図３】本発明の一例を示す断面模式図である。
【図４】本発明のコイルの一例を示す模式図である。
【図５】本発明のモータ構成部材の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
ポリフェニレンエーテルとしては、下記式（３）で示されるものが好ましく使用できる。具体的にはＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックス製のＰＰＯ（登録商標）樹脂等を使用できる。ポリフェニレンエーテルの分子量が１００〜５，０００程度のものを選択すると好ましい。
【００２８】
【化３】
【００２９】
ジイソシアネート化合物としては、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）、ジフェニルメタン−３、３’−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−３，４’−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、ベンゾフェノン−４、４’−ジイソシアネート、ジフェニルスルホン−４，４’−ジイソシアネート、３，３’−ジメチルビフェニルー４，４’−ジイソシアネート、ナフタレンー１，５−ジイルジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートが使用できる。またヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等の脂肪族ジイソシアネートも使用できる。それぞれの材料を単独で使用しても良いし２種以上を組み合わせても良い。
【００３０】
ポリフェニレンエーテルとジイソシアネート化合物とを混合し、有機溶媒中で加熱して反応させるとイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルが得られる。ポリフェニレンエーテルの合計量（当量）と、イソシアネート化合物の合計量（当量）を約１：１とすると反応が良好に進行して好ましい。
【００３１】
有機溶媒としては、ナフサ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ヘキサエチルリン酸トリアミド、γ−ブチロラクタム等が使用できる。これらの有機溶媒は単独で用いても２種以上を組み合わせても良い。
【００３２】
有機溶媒の量は、ポリフェニレンエーテル及びジイソシアネート化合物を均一に分散させることができる量であれば良く特に制限されないが、通常これらの成分の合計量１００質量部あたり４０質量部〜１００質量部使用する。有機溶媒量を少なくすると、できあがったイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルワニスの固形分量が多くなり、コスト低減に有効である。
【００３３】
ポリフェニレンエーテルとジイソシアネート化合物との反応は、例えば材料を混合した後有機溶媒を加え、６０℃〜１４０℃程度の温度で数時間反応させて行う。窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気下で反応させることが好ましい。反応により、ポリフェニレンエーテルとジイソシアネート化合物とが重合してイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルが生成する。生成したイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルの分子量は、各成分の仕込み量、反応時間などを調整することによって制御できる。イソシアネート変性ポリフェニレンエーテルの分子量を５，０００以上２０，０００以下とすると特性のバランスが取れ、好ましい。なおここでいう分子量は重量平均分子量であり、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した値とする。
【００３４】
得られたイソシアネート変性ポリフェニレンエーテル溶液は適当な濃度に希釈し、ポリアミドイミド又はポリエステルイミドと混合して使用する。
【００３５】
ポリエステルイミドとしては、下記一般式（４）で示されるものが好ましく使用できる。
【００３６】
【化４】
式中、Ｒ１はトリカルボン酸無水物の残基等の３価の有機基、Ｒ２はジオールの残基等の２価の有機基、Ｒ３はジアミンの残基等の２価の有機基である。
【００３７】
ポリエステルイミドは、トリカルボン酸無水物、ジオール、及びジアミンを公知の方法で反応させて得られる。トリカルボン酸無水物としては、トリメリット酸無水物、３，４，４’−ベンゾフェノントリカルボン酸無水物、３，４，４’−ビフェニルトリカルボン酸無水物等を使用できる。これらの中ではトリメリット酸無水物が最も好ましい。
【００３８】
ジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、ジエチレングリコール等が使用できる。またジアミンとしては４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、１，４−ジアミノナフタレン、ヘキサメチレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン等が使用できる。
【００３９】
ポリエステルイミドの具体的な製品としては、日立化成（株）製の商品名ＩＳＯＭＩＤ ４０ＳＭ−４５、４０ＨＡ−４５、東特塗料（株）製の商品名Ｎｅｏｈｅａｔ８６２５Ｈ２、８６２５ＡＹ等を使用することもできる。
【００４０】
ポリアミドイミドは、ジイソシアネート化合物を含むイソシアネート成分と酸成分とを反応させて得られる。イソシアネート成分としてはジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）、ジフェニルメタン−３、３’−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−３，４’−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、ベンゾフェノン−４、４’−ジイソシアネート、ジフェニルスルホン−４，４’−ジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートが使用できる。
【００４１】
酸成分としては、トリメリット酸無水物（ＴＭＡ）、１，２，５−トリメリット酸（１，２，５−ＥＴＭ）、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、オキシジフタル酸二無水物（ＯＰＤＡ）、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、４，４’−（２，２’−ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフタル酸二無水物等が使用できる。イソシアネート成分、酸成分は１種類ずつ用いても良いし複数の種類を組み合わせても良い。
【００４２】
ポリアミドイミド又はポリエステルイミド（Ａ）とイソシアネート変性ポリフェニレンエーテル（Ｂ）とは、その固形分比率がＡ：Ｂ＝５０：５０〜９５：５の割合（質量比）となるように混合する。イソシアネート変性ポリフェニレンエーテル（Ｂ）の混合比率を上げると誘電率が下がり、耐コロナ放電特性を向上できるが、可撓性等の機械特性は低下するため、必要な特性を考慮し、ポリアミドイミド又はポリエステルイミド（Ａ）とイソシアネート変性ポリフェニレンエーテル（Ｂ）との混合比率を決めると良い。Ａ：Ｂ＝７０：３０〜８０：２０とすると特性のバランスが良く好ましい。なお混合した樹脂ワニス中に、顔料、染料、無機又は有機のフィラー、潤滑剤等の各種添加剤や反応性低分子、相溶化剤等を添加しても良い。さらに本発明の趣旨を損ねない範囲で他の樹脂を混合して使用することもできる。
【００４３】
ポリアミドイミド又はポリエステルイミド（Ａ）とイソシアネート変性ポリフェニレンエーテル（Ｂ）とを混合した樹脂ワニスを導体上に直接又は他の層を介して塗布、焼き付けして絶縁層を形成する。塗布、焼付けは通常の絶縁電線の製造と同様に行うことができる。例えば、導体に樹脂ワニスを塗布した後、設定温度を３５０〜５００℃とした炉内を１パス当たり５〜１０秒間通過させて焼付ける作業を数回繰り返して絶縁層を形成する。絶縁層の厚みは１０μｍ〜１００μｍとする。
【００４４】
導体としては、銅や銅合金、アルミ等を使用できる。導体の大きさやその断面形状は特に限定されないが、丸線の場合は導体径が１００μｍ〜５ｍｍのものが、平角線の場合は一辺の長さが５００μｍ〜５ｍｍのものが一般に使用される。
【００４５】
絶縁層を多層にする場合は、ポリアミドイミド又はポリエステルイミド（Ａ）とイソシアネート変性ポリフェニレンエーテル（Ｂ）とを混合した樹脂ワニスからなる第１の樹脂層の形成前又は形成後に他の樹脂層を形成する。ポリアミドイミドを主体とする第２の樹脂層をさらに有すると好ましい。このポリアミドイミドとしては、前記のポリアミドイミドが使用できる。また前記のポリアミドイミドに密着性向上剤を添加した高密着性ポリアミドイミドからなる層を第２の樹脂層とし、導体上に直接形成すると、絶縁層全体の導体への密着力が向上して好ましい。
【００４６】
第２の樹脂層としては、ポリアミドイミドの他に、ポリエステルイミド、ポリイミド、ポリウレタン等を使用することができる。
【００４７】
さらに、絶縁層として、最外層に表面潤滑層を有すると加工性が向上して好ましい。また絶縁電線の外側に表面潤滑油を塗布しても良い。この場合はさらにインサート性や加工性が向上する。
【００４８】
図３は本発明の絶縁電線の一例を示す断面模式図である。導体１の外側に多層の絶縁層があり、導体側から第２の樹脂層２、第１の樹脂層３、表面潤滑層４となっている。第１の樹脂層はポリアミドイミド又はポリエステルイミドとイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルと混合した樹脂を塗布、焼付けして形成される。なお本発明の絶縁電線はこの形状に限定されるものではなく、導体の外側に第１の樹脂層のみを有する単層の絶縁電線や、第１の樹脂層の外側に第２の樹脂層を有する絶縁電線であっても良い。
【００４９】
図４（ａ）は本発明の電機コイルの一例を示す模式図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。磁性材料からなるコア１３の外側に絶縁電線１１を捲線して電機コイル１２が形成される。コアと電機コイルからなる部材は、モータのロータやステータとして使用される。例えば、図５に示すように、コア１３と電機コイル１２とからなる分割ステータ１４を複数組み合わせて環状に配置したステータ１５を、モータの構成部材として使用する。
【実施例】
【００５０】
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する。なお本発明の範囲はこの実施例のみに限定されるものではない。
【００５１】
（実施例１〜３）
（イソシアネート変性ポリフェニレンエーテルの作製）
温度計、冷却管、塩化カルシウム充填管、攪拌器、窒素吹き込み管を取り付けたフラスコ中に、前記窒素吹き込み管から毎分１５０ｍｌの窒素ガスを流しながらポリフェニレンエーテル（ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックス製のＰＰＯ（登録商標） ＭＸ９０（分子量１，７００）とナフサ（エクソン化学（株）製、ソルベッソ１００）を、ポリフェニレンエーテルの濃度が６６質量％となるように投入し、攪拌器で攪拌しながら１３０℃まで加熱してポリフェニレンエーテルを溶解した。温度を８０℃まで下げた後、４、４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）を表１に示す割合で添加し、８０℃で１時間加熱して反応させた。その後固形分濃度が２５質量％となるようにクレゾールを添加してイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルワニスを得た。
【００５２】
（イソシアネート変性ポリフェニレンエーテルの評価）
得られたイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルの重量平均分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定した。実施例１及び３に使用した、ＰＰＥとＭＤＩとを１００：１０（質量比）で反応させたものの重量平均分子量は５，９００、実施例２に使用した、ＰＰＥとＭＤＩとを１００：１５（質量比）で反応させたものの重量平均分子量は１７，５００であった。
【００５３】
（ポリエステルイミドワニスの調整）
ポリエーテルイミドワニスとして、日立化成（株）製の商品名ＥＬ５−４５Ｈを使用した。
【００５４】
（ポリアミドイミドワニスの作製）
温度計、冷却管、塩化カルシウム充填管、攪拌器、窒素吹き込み管を取り付けたフラスコ中に、前記窒素吹き込み管から毎分１５０ｍｌの窒素ガスを流しながら、ＴＭＡ（トリメリット酸無水物、三菱瓦斯化学（株）製）１０８．６ｇ、ＭＤＩ（メチレンジイソシアネート、三井武田ケミカル（株）製、商品名コスモネートＰＨ）１４１．５ｇを投入した。次いでＮ−メチルピロリドン６３７ｇを入れ、攪拌器で攪拌しながら８０℃で３時間加熱した。さらに約３時間かけて反応系の温度を１４０℃まで昇温した後１４０℃で１時間加熱した。１時間経過した段階で加熱を止め、放冷して不揮発分２５％のポリアミドイミド樹脂ワニスとした。
【００５５】
（絶縁電線の作製）
固形分比率が表１に示す割合となるように、イソシアネート変性ポリフェニレンエーテルワニス（変性ＰＰＯ）とポリエステルイミドワニス（ＰＥｓＩ）又はポリアミドイミドワニス（ＰＡＩ）とを混合した混合樹脂ワニスを作製した。導体径（直径）約１ｍｍの導線の表面に混合樹脂ワニスを常法によって塗布、焼付けして絶縁層を形成し、実施例１〜３の絶縁電線を作製した。また比較例１としてポリエステルイミドワニスを単独で用い、比較例２〜４としてイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルワニスの代わりにポリフェニレンエーテル（ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックス製のＰＰＯ（登録商標） ＭＸ９０（分子量１，７００）を固形分濃度３０％となるようにクレゾールに溶解したワニスをポリエステルイミドワニス又はポリアミドイミドワニスと混合した混合樹脂ワニスを用いて実施例１〜３と同様に絶縁電線を作製した。導体径、仕上径、皮膜厚みを表１に示す。
【００５６】
（誘電率の測定）
得られた各絶縁電線について、絶縁層の誘電率を測定した。測定は図１に示すように、絶縁電線の表面３カ所に銀ペーストを塗布した（塗布幅は両端２カ所が１０ｍｍ、中央部分が１００ｍｍである）。導体と銀ペースト間の静電容量をＬＣＲメータで測定し、測定した静電容量の値と被膜の厚みから誘電率を算出した。測定結果を表１に併せて示す。
【００５７】
（可撓性の評価）
得られた絶縁電線に０％（伸長無し）、１０％、２０％、３０％の予備伸長を加えた後、ＪＩＳ Ｃ３００３ ７．１に基づいて可撓性試験を行った。評価は、絶縁電線を１．０ｍｍの丸棒に３０ターン巻き付けて皮膜割れを生じたターン数を数えた。
【００５８】
（機械特性の評価）
得られた絶縁電線から導体を取り除いてチューブ状の絶縁層とし、引張試験機を用いてチャック間距離２０ｍｍ、１０ｍｍ／ｍｉｎで引張試験を行い、破断伸び、抗張力（破断強度）、引張弾性率、破断エネルギーを測定した。
【００５９】
【表１】
【００６０】
実施例１、２はポリエステルイミドとイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルとを質量比（固形分比）７５：２５で混合したワニスを用いた絶縁電線である。ポリエステルイミドのみを用いた比較例１の誘電率３．７と比べると、誘電率が低くなっていることがわかる。可撓性、引張特性は比較例１よりも劣るが、絶縁電線として使用可能である。実施例１と実施例２を比べると実施例２の方が可撓性、引張特性ともに良好である。実施例２はＰＰＥとＭＤＩとを反応させる際のＭＤＩ量を多く（ＰＰＥ：ＭＤＩ＝１００：１５）したことにより、反応が良好に進み、より高分子のイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルが生成したためと思われる。
【００６１】
比較例２、比較例３は低分子量のＰＰＥをポリエステルイミドと混合したものである。実施例１、２と同じ比率で混合した比較例３、ＰＰＥ量をさらに少なくした比較例２ともに被膜が脆くなり、この被膜単独では絶縁電線としての使用は難しい。
【００６２】
実施例３はポリアミドイミドとイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルとを質量比（固形分比）６０：４０で混合したものである。ポリアミドイミド単独の誘電率はポリフェニレンエーテル単独の誘電率より高いため、実施例１、２に比べて若干誘電率が高くなっているが、イソシアネート変性ポリフェニレンエーテルを混合することで誘電率が低下することがわかる。また可撓性、引張特性ともに良好である。これと比較すると、低分子量のＰＰＥをポリアミドイミドと混合した比較例４は可撓性、引張特性が劣っている。
【符号の説明】
【００６３】
１ 導体
２ 第１の樹脂層
３ 第２の樹脂層
４ 表面潤滑層
１１絶縁電線
１２電機コイル
１３コア
１４分割ステータ
１５ステータ
【技術分野】
【０００１】
本発明はコイル等に使用する絶縁電線に関し、より詳しくは、部分放電（コロナ放電）開始電圧の高い絶縁皮膜を有する絶縁電線、及びこの絶縁電線の絶縁層を形成する樹脂に関する。
【背景技術】
【０００２】
適用電圧が高い電気機器、例えば高電圧で使用されるモータ等では、電気機器を構成する絶縁電線に高電圧が印加され、その絶縁皮膜表面で部分放電（コロナ放電）が発生しやすくなる。コロナ放電の発生により局部的な温度上昇やオゾンやイオンの発生が引き起こされやすくなる。その結果絶縁電線の絶縁被膜に劣化が生じることで早期に絶縁破壊を起こし、電気機器の寿命が短くなるという問題があった。
【０００３】
モータ等のコイル用巻線として用いられる絶縁電線において、導体を被覆する絶縁層（絶縁皮膜）には、優れた絶縁性、導体に対する密着性、耐熱性、機械的強度等が求められている。さらに高電圧で使用される絶縁電線には上記の理由によりコロナ放電開始電圧の向上も求められている。
【０００４】
絶縁層中やコイルの線間に微小な空隙があると、その部分に電界集中しコロナ放電が発生しやすくなる。コロナ放電を防ぐため、特許文献１には、導体上に形成された絶縁層の外側に熱融着樹脂を塗布、焼付けした絶縁電線を捲線してコイルを形成した後、加熱して熱融着樹脂を溶解して線間の空気層を埋める、コイルの形成方法が開示されている。
【０００５】
コロナ放電の発生を防ぐための別の手法としては、導体上に形成された絶縁層の外側に、１ｋΩ〜１ＭΩの表面抵抗を有する導電層や半導電層を形成させた絶縁電線がある（特許文献２等）。絶縁層の外側にある導電層や半導電層によって、絶縁層表面に生じる静電位勾配が緩やかになりコロナ放電開始電圧を向上することができる。
【０００６】
また絶縁層を低誘電率化することでコロナ放電開始電圧を向上できる。ポリイミド樹脂やフッ素樹脂は低誘電率であり、これらの材料を絶縁層とすることでコロナ放電開始電圧が向上する。また特許文献３には、ポリエステルイミドとポリエーテルスルホンとの混合樹脂を絶縁層として使用した絶縁電線が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２６１３２１号公報
【特許文献２】特開２００４−２５４４５７号公報
【特許文献３】特開２００９−２７７３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１のような熱融着樹脂を使用する方法では、コイル形成後に熱融着工程が必要で、製造コストが高くなる。また導電層や半導電層を使用する方法では、コロナ放電開始電圧は向上するものの、導電層、半導電層により絶縁電線の表面抵抗が小さくなることで交流通電時に電線の表面に流れる漏れ電流が大きくなり、絶縁電線の表面が発熱して劣化しやすくなる。また絶縁電線末端の導体露出部と導電層、半導電層とが短絡するおそれがあるため、絶縁電線末端では導電層、半導電層を剥離する工程が必要となる。
【０００９】
絶縁層の低誘電率化による方法はコロナ放電開始電圧の向上に有効であるが、絶縁層には低誘電率であるだけではなく、絶縁性、導体に対する密着性、耐熱性、機械的強度等が求められており使用用途によって求められる特性が変わってくる。また材料のコストも材料選定において重要な要素である。ポリイミド樹脂は低誘電率であり耐熱性、機械的強度等に優れているが、コストが高くポリイミドを絶縁層として使用した場合には絶縁電線が高価格となる。またフッ素樹脂は低誘電率ではあるが、柔らかく耐熱性や機械的強度に劣り絶縁層として使用する場合には用途が限られてしまう。特許文献３に記載の絶縁材料は誘電率、耐熱性、機械的特性のバランスが取れたものであるが、用途によっては特性が不十分な場合もある。
【００１０】
本発明者らは低誘電率材料であるポリフェニレンエーテルに着目し、誘電率の低いポリフェニレンエーテルとポリアミドイミド又はポリエステルイミドとを組み合わせたワニスを使用することで、機械特性、耐熱性と誘電率のバランスを取り、絶縁電線の絶縁層として使用可能であることを見出している。ポリフェニレンエーテルは可撓性（機械特性）が低く脆い材料であるが、可撓性に優れるポリアミドイミド又はポリエステルイミドと組み合わせることで絶縁電線の絶縁層として使用可能な特性を得ることができる。
【００１１】
ポリフェニレンエーテルの分子量と可撓性は相関しており、分子量が高くなるほど引張強度や伸びが大きくなり可撓性に優れる。そのため充分な可撓性を得るためにはより高分子量のポリフェニレンエーテルを使用する必要がある。しかしポリフェニレンエーテルは溶剤に溶けにくい材料であり、高分子量になるほど溶解性が低下する。分子量の低いポリフェニレンエーテルは溶解性に優れるが、分子量の低いポリフェニレンエーテルでは、ポリアミドイミド又はポリエステルイミドと混合した場合でも充分な可撓性が得られない。
【００１２】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、低誘電率で溶剤への溶解性と可撓性とを両立可能である樹脂材料を提供することを課題とする。
【００１３】
また本発明は上記の樹脂材料を用いて形成された樹脂層を有し、コロナ放電開始電圧を高くできるとともに、耐熱性、機械的強度等の要求特性を満たすことのできる絶縁電線を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、ポリフェニレンエーテルとジイソシアネート化合物とを反応して得られ、下記一般式（１）で示される繰り返し単位を有するイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルである（請求項１）。
【００１５】
【化１】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を有することもある全炭素数１〜２０の炭化水素基であり、Ｘはジイソシアネート化合物からイソシアネート基を除いた残基である。）
【００１６】
ポリフェニレンエーテルは下記一般式（２）で示されるものであり、分子の両末端に水酸基を有していると好ましい。
【００１７】
【化２】
（式中、Ｒ５〜Ｒ１２はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を有することもある全炭素数１〜２０の炭化水素基を表す。）
【００１８】
ジイソシアネート化合物のイソシアネート基とポリフェニレンエーテルの末端水酸基とがウレタン結合することで、ポリフェニレンエーテルが高分子量化する。そのため引張強度、伸びが向上し可撓性に優れた材料となる。また分子中にウレタン結合が導入されることで溶剤への溶解性が向上し、可撓性と溶剤への溶解性とを両立可能となる。また、ポリアミドイミド、ポリエステルイミドとの相溶性も向上する。
【００１９】
ポリフェニレンエーテルの分子量は１００以上５，０００以下が好ましい（請求項２）。ポリフェニレンエーテルの分子量が５，０００を超えると溶剤に溶けにくくなり良好に反応させることが困難となる。また分子量が大きくなると反応後のイソシアネート変性ポリフェニレンエーテル中に導入されるウレタン結合の量が相対的に少なくなり、溶剤への溶解性向上効果が少なくなる。
【００２０】
イソシアネート変性ポリフェニレンエーテルの分子量は５，０００以上２０，０００以下が好ましい（請求項３）。分子量が５，０００未満であると可撓性が低下する。また２０，０００を超えると溶剤への溶解性が不十分となる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、導体及び該導体を被覆する単層又は多層の絶縁層を有する絶縁電線であって、前記絶縁層は、ポリアミドイミド又はポリエステルイミド（Ａ）と、上記のイソシアネート変性ポリフェニレンエーテル（Ｂ）とを、Ａ：Ｂ＝５０：５０〜９５：５の割合（質量比）で混合した樹脂を塗布、焼付けして形成された第１の樹脂層を有する絶縁電線である。上記のイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルは低誘電率であると共に溶剤への溶解性、可撓性に優れている。これを耐熱性及び機械的特性（可撓性）に優れるポリアミドイミド又はポリエステルイミドと組み合わせた樹脂から形成された絶縁層を有するため、コロナ放電開始電圧が高く、耐熱性、機械的特性等に優れた絶縁電線が得られる。
【００２２】
絶縁層は単層であっても多層であっても良い。絶縁層が単層である場合は、上記のポリアミドイミド又はポリエステルイミド（Ａ）とイソシアネート変性ポリフェニレンエーテル（Ｂ）とを混合した樹脂を塗布、焼き付けして形成された第１の樹脂層のみが絶縁層となる。絶縁層が多層である場合は、前記第１の樹脂層以外に他の樹脂層を設ける。第２の樹脂層としてポリアミドイミドを主体とする樹脂を更に有すると耐熱性が向上して好ましい（請求項５）。第２の樹脂層は第１の樹脂層の下層にあっても上層にあっても良いが、密着性に優れたポリアミドイミドを用い、この高密着性ポリアミドイミド樹脂からなる層を導体と密着させた構成とすると、絶縁皮膜の導体との密着性が向上して好ましい。
【００２３】
また、絶縁層を構成する他の樹脂層として、最外層に表面潤滑層を有すると好ましい（請求項６）。表面潤滑層は潤滑性を有する樹脂からなる層であり、カルナバワックス、ミツロウ、モンタンワックス、マイクロクリスタンワックス等の各種ワックス、ポリエチレン、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等の潤滑剤をバインダー樹脂と混合した樹脂を塗布、焼き付けして形成できる。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、上記の絶縁電線を捲線してなる電機コイルである。また請求項８に記載の発明は、該電機コイルを有するモータである。これらの電機コイル、モータは高いコロナ放電開始電圧を有し、高電圧が印加された場合でも絶縁皮膜の劣化が起こりにくいので、寿命を長くすることが可能である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、低誘電率で溶剤への溶解性と可撓性とを両立可能であるイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルが得られる。また本発明の絶縁電線は、上記の変性ポリフェニレンエーテルを用いて形成された樹脂層を有することで、コロナ放電開始電圧を向上できると共に耐熱性、機械的強度等の要求特性を満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】誘電率の測定方法を説明する模式図である。
【図２】コロナ放電開始電圧測定用の試験サンプルを説明する模式図である。
【図３】本発明の一例を示す断面模式図である。
【図４】本発明のコイルの一例を示す模式図である。
【図５】本発明のモータ構成部材の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
ポリフェニレンエーテルとしては、下記式（３）で示されるものが好ましく使用できる。具体的にはＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックス製のＰＰＯ（登録商標）樹脂等を使用できる。ポリフェニレンエーテルの分子量が１００〜５，０００程度のものを選択すると好ましい。
【００２８】
【化３】
【００２９】
ジイソシアネート化合物としては、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）、ジフェニルメタン−３、３’−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−３，４’−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、ベンゾフェノン−４、４’−ジイソシアネート、ジフェニルスルホン−４，４’−ジイソシアネート、３，３’−ジメチルビフェニルー４，４’−ジイソシアネート、ナフタレンー１，５−ジイルジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートが使用できる。またヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等の脂肪族ジイソシアネートも使用できる。それぞれの材料を単独で使用しても良いし２種以上を組み合わせても良い。
【００３０】
ポリフェニレンエーテルとジイソシアネート化合物とを混合し、有機溶媒中で加熱して反応させるとイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルが得られる。ポリフェニレンエーテルの合計量（当量）と、イソシアネート化合物の合計量（当量）を約１：１とすると反応が良好に進行して好ましい。
【００３１】
有機溶媒としては、ナフサ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ヘキサエチルリン酸トリアミド、γ−ブチロラクタム等が使用できる。これらの有機溶媒は単独で用いても２種以上を組み合わせても良い。
【００３２】
有機溶媒の量は、ポリフェニレンエーテル及びジイソシアネート化合物を均一に分散させることができる量であれば良く特に制限されないが、通常これらの成分の合計量１００質量部あたり４０質量部〜１００質量部使用する。有機溶媒量を少なくすると、できあがったイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルワニスの固形分量が多くなり、コスト低減に有効である。
【００３３】
ポリフェニレンエーテルとジイソシアネート化合物との反応は、例えば材料を混合した後有機溶媒を加え、６０℃〜１４０℃程度の温度で数時間反応させて行う。窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気下で反応させることが好ましい。反応により、ポリフェニレンエーテルとジイソシアネート化合物とが重合してイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルが生成する。生成したイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルの分子量は、各成分の仕込み量、反応時間などを調整することによって制御できる。イソシアネート変性ポリフェニレンエーテルの分子量を５，０００以上２０，０００以下とすると特性のバランスが取れ、好ましい。なおここでいう分子量は重量平均分子量であり、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した値とする。
【００３４】
得られたイソシアネート変性ポリフェニレンエーテル溶液は適当な濃度に希釈し、ポリアミドイミド又はポリエステルイミドと混合して使用する。
【００３５】
ポリエステルイミドとしては、下記一般式（４）で示されるものが好ましく使用できる。
【００３６】
【化４】
式中、Ｒ１はトリカルボン酸無水物の残基等の３価の有機基、Ｒ２はジオールの残基等の２価の有機基、Ｒ３はジアミンの残基等の２価の有機基である。
【００３７】
ポリエステルイミドは、トリカルボン酸無水物、ジオール、及びジアミンを公知の方法で反応させて得られる。トリカルボン酸無水物としては、トリメリット酸無水物、３，４，４’−ベンゾフェノントリカルボン酸無水物、３，４，４’−ビフェニルトリカルボン酸無水物等を使用できる。これらの中ではトリメリット酸無水物が最も好ましい。
【００３８】
ジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、ジエチレングリコール等が使用できる。またジアミンとしては４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、１，４−ジアミノナフタレン、ヘキサメチレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン等が使用できる。
【００３９】
ポリエステルイミドの具体的な製品としては、日立化成（株）製の商品名ＩＳＯＭＩＤ ４０ＳＭ−４５、４０ＨＡ−４５、東特塗料（株）製の商品名Ｎｅｏｈｅａｔ８６２５Ｈ２、８６２５ＡＹ等を使用することもできる。
【００４０】
ポリアミドイミドは、ジイソシアネート化合物を含むイソシアネート成分と酸成分とを反応させて得られる。イソシアネート成分としてはジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）、ジフェニルメタン−３、３’−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−３，４’−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、ベンゾフェノン−４、４’−ジイソシアネート、ジフェニルスルホン−４，４’−ジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートが使用できる。
【００４１】
酸成分としては、トリメリット酸無水物（ＴＭＡ）、１，２，５−トリメリット酸（１，２，５−ＥＴＭ）、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、オキシジフタル酸二無水物（ＯＰＤＡ）、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、４，４’−（２，２’−ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフタル酸二無水物等が使用できる。イソシアネート成分、酸成分は１種類ずつ用いても良いし複数の種類を組み合わせても良い。
【００４２】
ポリアミドイミド又はポリエステルイミド（Ａ）とイソシアネート変性ポリフェニレンエーテル（Ｂ）とは、その固形分比率がＡ：Ｂ＝５０：５０〜９５：５の割合（質量比）となるように混合する。イソシアネート変性ポリフェニレンエーテル（Ｂ）の混合比率を上げると誘電率が下がり、耐コロナ放電特性を向上できるが、可撓性等の機械特性は低下するため、必要な特性を考慮し、ポリアミドイミド又はポリエステルイミド（Ａ）とイソシアネート変性ポリフェニレンエーテル（Ｂ）との混合比率を決めると良い。Ａ：Ｂ＝７０：３０〜８０：２０とすると特性のバランスが良く好ましい。なお混合した樹脂ワニス中に、顔料、染料、無機又は有機のフィラー、潤滑剤等の各種添加剤や反応性低分子、相溶化剤等を添加しても良い。さらに本発明の趣旨を損ねない範囲で他の樹脂を混合して使用することもできる。
【００４３】
ポリアミドイミド又はポリエステルイミド（Ａ）とイソシアネート変性ポリフェニレンエーテル（Ｂ）とを混合した樹脂ワニスを導体上に直接又は他の層を介して塗布、焼き付けして絶縁層を形成する。塗布、焼付けは通常の絶縁電線の製造と同様に行うことができる。例えば、導体に樹脂ワニスを塗布した後、設定温度を３５０〜５００℃とした炉内を１パス当たり５〜１０秒間通過させて焼付ける作業を数回繰り返して絶縁層を形成する。絶縁層の厚みは１０μｍ〜１００μｍとする。
【００４４】
導体としては、銅や銅合金、アルミ等を使用できる。導体の大きさやその断面形状は特に限定されないが、丸線の場合は導体径が１００μｍ〜５ｍｍのものが、平角線の場合は一辺の長さが５００μｍ〜５ｍｍのものが一般に使用される。
【００４５】
絶縁層を多層にする場合は、ポリアミドイミド又はポリエステルイミド（Ａ）とイソシアネート変性ポリフェニレンエーテル（Ｂ）とを混合した樹脂ワニスからなる第１の樹脂層の形成前又は形成後に他の樹脂層を形成する。ポリアミドイミドを主体とする第２の樹脂層をさらに有すると好ましい。このポリアミドイミドとしては、前記のポリアミドイミドが使用できる。また前記のポリアミドイミドに密着性向上剤を添加した高密着性ポリアミドイミドからなる層を第２の樹脂層とし、導体上に直接形成すると、絶縁層全体の導体への密着力が向上して好ましい。
【００４６】
第２の樹脂層としては、ポリアミドイミドの他に、ポリエステルイミド、ポリイミド、ポリウレタン等を使用することができる。
【００４７】
さらに、絶縁層として、最外層に表面潤滑層を有すると加工性が向上して好ましい。また絶縁電線の外側に表面潤滑油を塗布しても良い。この場合はさらにインサート性や加工性が向上する。
【００４８】
図３は本発明の絶縁電線の一例を示す断面模式図である。導体１の外側に多層の絶縁層があり、導体側から第２の樹脂層２、第１の樹脂層３、表面潤滑層４となっている。第１の樹脂層はポリアミドイミド又はポリエステルイミドとイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルと混合した樹脂を塗布、焼付けして形成される。なお本発明の絶縁電線はこの形状に限定されるものではなく、導体の外側に第１の樹脂層のみを有する単層の絶縁電線や、第１の樹脂層の外側に第２の樹脂層を有する絶縁電線であっても良い。
【００４９】
図４（ａ）は本発明の電機コイルの一例を示す模式図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。磁性材料からなるコア１３の外側に絶縁電線１１を捲線して電機コイル１２が形成される。コアと電機コイルからなる部材は、モータのロータやステータとして使用される。例えば、図５に示すように、コア１３と電機コイル１２とからなる分割ステータ１４を複数組み合わせて環状に配置したステータ１５を、モータの構成部材として使用する。
【実施例】
【００５０】
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する。なお本発明の範囲はこの実施例のみに限定されるものではない。
【００５１】
（実施例１〜３）
（イソシアネート変性ポリフェニレンエーテルの作製）
温度計、冷却管、塩化カルシウム充填管、攪拌器、窒素吹き込み管を取り付けたフラスコ中に、前記窒素吹き込み管から毎分１５０ｍｌの窒素ガスを流しながらポリフェニレンエーテル（ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックス製のＰＰＯ（登録商標） ＭＸ９０（分子量１，７００）とナフサ（エクソン化学（株）製、ソルベッソ１００）を、ポリフェニレンエーテルの濃度が６６質量％となるように投入し、攪拌器で攪拌しながら１３０℃まで加熱してポリフェニレンエーテルを溶解した。温度を８０℃まで下げた後、４、４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）を表１に示す割合で添加し、８０℃で１時間加熱して反応させた。その後固形分濃度が２５質量％となるようにクレゾールを添加してイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルワニスを得た。
【００５２】
（イソシアネート変性ポリフェニレンエーテルの評価）
得られたイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルの重量平均分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定した。実施例１及び３に使用した、ＰＰＥとＭＤＩとを１００：１０（質量比）で反応させたものの重量平均分子量は５，９００、実施例２に使用した、ＰＰＥとＭＤＩとを１００：１５（質量比）で反応させたものの重量平均分子量は１７，５００であった。
【００５３】
（ポリエステルイミドワニスの調整）
ポリエーテルイミドワニスとして、日立化成（株）製の商品名ＥＬ５−４５Ｈを使用した。
【００５４】
（ポリアミドイミドワニスの作製）
温度計、冷却管、塩化カルシウム充填管、攪拌器、窒素吹き込み管を取り付けたフラスコ中に、前記窒素吹き込み管から毎分１５０ｍｌの窒素ガスを流しながら、ＴＭＡ（トリメリット酸無水物、三菱瓦斯化学（株）製）１０８．６ｇ、ＭＤＩ（メチレンジイソシアネート、三井武田ケミカル（株）製、商品名コスモネートＰＨ）１４１．５ｇを投入した。次いでＮ−メチルピロリドン６３７ｇを入れ、攪拌器で攪拌しながら８０℃で３時間加熱した。さらに約３時間かけて反応系の温度を１４０℃まで昇温した後１４０℃で１時間加熱した。１時間経過した段階で加熱を止め、放冷して不揮発分２５％のポリアミドイミド樹脂ワニスとした。
【００５５】
（絶縁電線の作製）
固形分比率が表１に示す割合となるように、イソシアネート変性ポリフェニレンエーテルワニス（変性ＰＰＯ）とポリエステルイミドワニス（ＰＥｓＩ）又はポリアミドイミドワニス（ＰＡＩ）とを混合した混合樹脂ワニスを作製した。導体径（直径）約１ｍｍの導線の表面に混合樹脂ワニスを常法によって塗布、焼付けして絶縁層を形成し、実施例１〜３の絶縁電線を作製した。また比較例１としてポリエステルイミドワニスを単独で用い、比較例２〜４としてイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルワニスの代わりにポリフェニレンエーテル（ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックス製のＰＰＯ（登録商標） ＭＸ９０（分子量１，７００）を固形分濃度３０％となるようにクレゾールに溶解したワニスをポリエステルイミドワニス又はポリアミドイミドワニスと混合した混合樹脂ワニスを用いて実施例１〜３と同様に絶縁電線を作製した。導体径、仕上径、皮膜厚みを表１に示す。
【００５６】
（誘電率の測定）
得られた各絶縁電線について、絶縁層の誘電率を測定した。測定は図１に示すように、絶縁電線の表面３カ所に銀ペーストを塗布した（塗布幅は両端２カ所が１０ｍｍ、中央部分が１００ｍｍである）。導体と銀ペースト間の静電容量をＬＣＲメータで測定し、測定した静電容量の値と被膜の厚みから誘電率を算出した。測定結果を表１に併せて示す。
【００５７】
（可撓性の評価）
得られた絶縁電線に０％（伸長無し）、１０％、２０％、３０％の予備伸長を加えた後、ＪＩＳ Ｃ３００３ ７．１に基づいて可撓性試験を行った。評価は、絶縁電線を１．０ｍｍの丸棒に３０ターン巻き付けて皮膜割れを生じたターン数を数えた。
【００５８】
（機械特性の評価）
得られた絶縁電線から導体を取り除いてチューブ状の絶縁層とし、引張試験機を用いてチャック間距離２０ｍｍ、１０ｍｍ／ｍｉｎで引張試験を行い、破断伸び、抗張力（破断強度）、引張弾性率、破断エネルギーを測定した。
【００５９】
【表１】
【００６０】
実施例１、２はポリエステルイミドとイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルとを質量比（固形分比）７５：２５で混合したワニスを用いた絶縁電線である。ポリエステルイミドのみを用いた比較例１の誘電率３．７と比べると、誘電率が低くなっていることがわかる。可撓性、引張特性は比較例１よりも劣るが、絶縁電線として使用可能である。実施例１と実施例２を比べると実施例２の方が可撓性、引張特性ともに良好である。実施例２はＰＰＥとＭＤＩとを反応させる際のＭＤＩ量を多く（ＰＰＥ：ＭＤＩ＝１００：１５）したことにより、反応が良好に進み、より高分子のイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルが生成したためと思われる。
【００６１】
比較例２、比較例３は低分子量のＰＰＥをポリエステルイミドと混合したものである。実施例１、２と同じ比率で混合した比較例３、ＰＰＥ量をさらに少なくした比較例２ともに被膜が脆くなり、この被膜単独では絶縁電線としての使用は難しい。
【００６２】
実施例３はポリアミドイミドとイソシアネート変性ポリフェニレンエーテルとを質量比（固形分比）６０：４０で混合したものである。ポリアミドイミド単独の誘電率はポリフェニレンエーテル単独の誘電率より高いため、実施例１、２に比べて若干誘電率が高くなっているが、イソシアネート変性ポリフェニレンエーテルを混合することで誘電率が低下することがわかる。また可撓性、引張特性ともに良好である。これと比較すると、低分子量のＰＰＥをポリアミドイミドと混合した比較例４は可撓性、引張特性が劣っている。
【符号の説明】
【００６３】
１ 導体
２ 第１の樹脂層
３ 第２の樹脂層
４ 表面潤滑層
１１絶縁電線
１２電機コイル
１３コア
１４分割ステータ
１５ステータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリフェニレンエーテルとジイソシアネート化合物とを反応して得られ、下記一般式（１）で示される繰り返し単位を有するイソシアネート変性ポリフェニレンエーテル。
【化１】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を有することもある全炭素数１〜２０の炭化水素基であり、Ｘはジイソシアネート化合物からイソシアネート基を除いた残基である。
【請求項２】
前記ポリフェニレンエーテルの分子量が１００以上５，０００以下である、請求項１に記載の変性ポリフェニレンエーテル。
【請求項３】
前記イソシアネート変性ポリフェニレンエーテルの分子量が、５，０００以上２０，０００以下である、請求項２又は３に記載のイソシアネート変性ポリフェニレンエーテル。
【請求項４】
導体及び該導体を被覆する単層又は多層の絶縁層を有する絶縁電線であって、前記絶縁層は、ポリアミドイミド又はポリエステルイミド（Ａ）と、請求項１〜３のいずれか１項に記載のイソシアネート変性ポリフェニレンエーテル（Ｂ）とを、Ａ：Ｂ＝５０：５０〜９５：５の割合（質量比）で混合した樹脂を塗布、焼付けして形成された第１の樹脂層を有する、絶縁電線。
【請求項５】
前記絶縁層が多層であり、ポリアミドイミドを主体とする第２の樹脂層をさらに有する、請求項４に記載の絶縁電線。
【請求項６】
前記絶縁層が多層であり、最外層に表面潤滑層を有する、請求項４又は５に記載の絶縁電線。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１項に記載の絶縁電線を捲線してなる電機コイル。
【請求項８】
請求項７記載の電機コイルを有するモータ。
【請求項１】
ポリフェニレンエーテルとジイソシアネート化合物とを反応して得られ、下記一般式（１）で示される繰り返し単位を有するイソシアネート変性ポリフェニレンエーテル。
【化１】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を有することもある全炭素数１〜２０の炭化水素基であり、Ｘはジイソシアネート化合物からイソシアネート基を除いた残基である。
【請求項２】
前記ポリフェニレンエーテルの分子量が１００以上５，０００以下である、請求項１に記載の変性ポリフェニレンエーテル。
【請求項３】
前記イソシアネート変性ポリフェニレンエーテルの分子量が、５，０００以上２０，０００以下である、請求項２又は３に記載のイソシアネート変性ポリフェニレンエーテル。
【請求項４】
導体及び該導体を被覆する単層又は多層の絶縁層を有する絶縁電線であって、前記絶縁層は、ポリアミドイミド又はポリエステルイミド（Ａ）と、請求項１〜３のいずれか１項に記載のイソシアネート変性ポリフェニレンエーテル（Ｂ）とを、Ａ：Ｂ＝５０：５０〜９５：５の割合（質量比）で混合した樹脂を塗布、焼付けして形成された第１の樹脂層を有する、絶縁電線。
【請求項５】
前記絶縁層が多層であり、ポリアミドイミドを主体とする第２の樹脂層をさらに有する、請求項４に記載の絶縁電線。
【請求項６】
前記絶縁層が多層であり、最外層に表面潤滑層を有する、請求項４又は５に記載の絶縁電線。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１項に記載の絶縁電線を捲線してなる電機コイル。
【請求項８】
請求項７記載の電機コイルを有するモータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−４６６１９（Ｐ２０１２−４６６１９Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８９５３０（Ｐ２０１０−１８９５３０）
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（３０９０１９５３４）住友電工ウインテック株式会社 (67)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（３０９０１９５３４）住友電工ウインテック株式会社 (67)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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