耐熱絶縁電線及びそれを用いるヒュージング方法
【課題】 耐熱性の絶縁皮膜を有する耐熱絶縁電線であって、ヒュージングにおいて、加熱による絶縁皮膜の軟化、昇華、剥離が充分に行われ、端子との充分な導通、良好な結線を達成できる耐熱絶縁電線及びそれを用いるヒュージング方法を提供する。
【解決手段】 導体線の外周に耐熱性の絶縁材からなる絶縁皮膜を形成してなる耐熱絶縁電線であって、前記絶縁皮膜が、発泡剤を含有することを特徴とする耐熱絶縁電線及びそれを用いるヒュージング方法。
【解決手段】 導体線の外周に耐熱性の絶縁材からなる絶縁皮膜を形成してなる耐熱絶縁電線であって、前記絶縁皮膜が、発泡剤を含有することを特徴とする耐熱絶縁電線及びそれを用いるヒュージング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒュージングにより金属端子（リード）等との良好な接合（結線）が得られる耐熱絶縁電線、及びこの耐熱絶縁電線を用いるヒュージング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒュージングは、導体の外周に絶縁皮膜を有する絶縁電線と端子等とを、熱カシメにより接合する端末結線方法として広く用いられており、固層接合の一種である。図３は、ヒュージングによるリードと絶縁電線との接合（結線）の一例を示す概念工程図であり、先ずこの図に基づき、ヒュージングを説明する。
【０００３】
図３（ａ）に示すように、先ず端子のリード１１によりフック（Ｕ字型部）を形成し、絶縁電線１２をこのフックに掛合させる。リード１１には、電極１３ａ、１３ｂが接触している。次に、電極１３ａと１３ｂ間に電圧を印加するとともに、電極１３ａによりリード１１のフック部を押圧する。
【０００４】
すると、リード１１内には図中の矢印で示す電流が流れ、抵抗発熱によりリード１１のフック部は軟化する。該フック部は同時に電極１３ａにより押圧されるので変形し、図３（ｂ）に示すような絶縁電線１２を包みこむ形状となる。
【０００５】
フック部の発熱により、絶縁電線１２も加熱されて絶縁皮膜１４が軟化及び昇華して剥離され、図３（ｂ）に示すように、導体の芯線１５が露出し、リード１１と導通される。すると、芯線１５にも電流が流れ抵抗発熱し、この発熱と電極１３ａの押圧により、芯線１５とリード１１が加熱圧接され、接合が達成される。このようなヒュージングによる接合は、人体に有害なハンダを使用しない環境にやさしい接合として知られている。
【０００６】
近年、絶縁皮膜にポリアミドイミドやポリイミド等の耐熱樹脂を使用した耐熱絶縁電線が、コイルの巻線（耐熱巻線）等に用いられるようになってきている。この耐熱絶縁電線の結線にヒュージングを適用すると、耐熱絶縁電線の絶縁皮膜は、耐熱性（軟化及び昇華温度）が高いので、加熱による絶縁皮膜の軟化、昇華による剥離が進みにくい。その結果、電線に皮膜が残留し導体の芯線が充分露出せず、端子の接合部（カシメ部）との導通が不充分になり、端子との結線がうまく行われない場合がある。
【０００７】
そこで、ヒュージングによる結線をより確実に行うために、耐熱絶縁電線の生産時の塗装被覆焼付を低温焼付とし、皮膜を熱軟化しやすいようにする方法も、ユーザーの要望に応じて一部で行われている。しかし、この方法によると、電線の耐熱温度が低くなるとの問題がある。又、ヒュージングが行われる一部の電線のみに適用されるため、他の電線とは異なる特別な焼付管理を必要とし、電線の製造管理を複雑化するとの問題もある。そこで、アンダー焼付を行わなくても、加熱による絶縁皮膜の軟化、昇華、剥離が充分に行われ、端子との良好な結線を達成できる耐熱絶縁電線の開発が望まれていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、耐熱性の絶縁皮膜を有する耐熱絶縁電線であって、ヒュージングにおいて、加熱による絶縁皮膜の軟化、昇華、剥離が充分に行われ、端子との充分な導通、良好な結線を達成できる耐熱絶縁電線を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、検討の結果、絶縁皮膜に、ヒュージングにおける加熱により発泡する発泡剤を含有させることにより、前記の課題が達成されることを見出し、本発明を完成した。
【００１０】
本発明は、導線の外周に耐熱性の絶縁材からなる絶縁皮膜を形成してなる耐熱絶縁電線であって、前記絶縁皮膜が、発泡剤を含有することを特徴とする耐熱絶縁電線を提供する（請求項１）。
【００１１】
この耐熱絶縁電線と端子等との結線を、ヒュージングにより行うと、接合時の通電による発熱により、発泡剤が分解して発泡し皮膜を破壊する（以下この特性をヒュージング性と言う。）。その結果、皮膜下の導体が露出し熱伝導が向上することで、皮膜の軟化、昇華が促進され、充分に導通された良好な結線が達成される。
【００１２】
発泡剤としては、３５０℃以上、４５０℃以下の範囲の分解温度を有するものが好ましい。このような発泡剤としては、セルテトラＢＨＴ−ＰＩＰＥ（商品名、永和化成工業製、分解温度３５０〜３７５℃）が例示される。分解温度が３５０℃未満の場合、発泡剤を含有した耐熱性の絶縁材を導線上に塗装焼付する時に発泡が起こりやすく、焼付（絶縁電線の製造）が困難になる場合がある。
【００１３】
一方、分解温度が４５０℃を越える場合、ヒュージングにおける加熱の時に充分な発泡がおこらず、ヒュージング性の向上が不充分となる場合がある。又このような発泡剤は入手が困難である。請求項２は、この好ましい態様に該当し、前記の耐熱絶縁電線であって、発泡剤が、３５０℃以上で４５０℃以下の分解温度を有することを特徴とする耐熱絶縁電線を提供するものである。
【００１４】
絶縁皮膜は、１層からなるものでもよいし、異なった材質の多層からなるものでもよい。絶縁皮膜が多層からなる場合、発泡剤はその中の一部の層のみに含有されていてもよい。発泡剤が一部の層のみに含有される場合、どの層に含有されてもヒュージング性は向上するが、特に導体に近い層（下塗り層）に発泡剤が含有されると、ヒュージング性の向上が大きいので好ましい。請求項４はこの好ましい態様に該当し、前記の耐熱絶縁電線であって、前記絶縁皮膜が２以上の層を有し、前記発泡剤が導体に近い層に含有されていることを特徴とする耐熱絶縁電線を提供するものである。
【００１５】
絶縁皮膜を形成する耐熱性の絶縁材とは、２５０℃以上の温度でも軟化や昇華しないような材料であり、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド等の耐熱性高分子が例示される。請求項３は、この態様に該当し、前記の耐熱絶縁電線であって、前記絶縁皮膜が、ポリイミド、ポリアミドイミド及びポリエステルイミドから選ばれる少なくとも１種の高分子からなる層を有することを特徴とする耐熱絶縁電線を提供するものである。２５０℃未満で軟化や昇華する絶縁材を使用した絶縁電線では、前記のヒュージングにおける問題はそれほど顕著ではなく、本発明の効果はそれほど顕著には表れない。
【００１６】
ポリイミド、ポリアミドイミド及びポリエステルイミドから選ばれる少なくとも１種の高分子からなる層は、ポリイミド、ポリアミドイミドもしくはポリエステルイミド、又はこれらの混合物を主体とするものであり、ポリイミドからなる層、ポリアミドイミドからなる層、ポリエステルイミドからなる層、ポリイミド及びポリアミドイミドからなる層、ポリイミド及びポリエステルイミドからなる層等が挙げられるが、耐熱性を損なわない範囲で他の成分が含まれていてもよい。
【００１７】
絶縁皮膜中の、発泡剤の含有量は、絶縁材の種類により変動し特に限定されないが、ポリイミド、ポリアミドイミド及びポリエステルイミドから選ばれる少なくとも１種の高分子からなる層の場合は、この層の全重量に対し、０．１〜１０重量％の範囲が好ましい。発泡剤の含有量が０．１重量％未満の場合は、通電加熱時の発泡が不充分になり、ヒュージング性の向上が不充分となる場合がある。一方、発泡剤の含有量が１０重量％を越える場合は、電線の耐熱性が低下する傾向があり、又絶縁電線の製造時に皮膜の肌荒れを生じ、電線の外観を損なう場合もある。
【００１８】
請求項５は、この好ましい態様に該当し、前記請求項３の耐熱絶縁電線であって、ポリイミド、ポリアミドイミド及びポリエステルイミドから選ばれる少なくとも１種の高分子からなる層が、発泡剤を０．１〜１０重量％含有することを特徴とする耐熱絶縁電線を提供するものである。
【００１９】
絶縁皮膜の厚みの好ましい範囲は、導線の太さや、求められる絶縁性等により変動し特に限定されない。ただし、本発明の課題をより充分に達成するためには、発泡剤を含む層の厚みは、通常、２〜８０μｍの範囲が好ましい。
【００２０】
本発明の耐熱絶縁電線は、例えば、芯材となる導線に、耐熱性樹脂又はその前駆体の溶液を塗布した後、焼付けを行い、樹脂を硬化させることにより製造することができる。焼付けの条件は、従来の耐熱絶縁電線の場合と同様な条件（例えば温度３００℃以上）を採用することができる。発泡剤を含んだ層を形成するためには、発泡剤を含んだ樹脂溶液を塗布する。樹脂溶液の塗布は複数回に分けて行うこともできる。
【００２１】
又、多層の絶縁被覆を形成するためには、先ず樹脂溶液の塗布焼付けにより下塗り層を形成した後、上層を形成するための樹脂溶液の塗布、焼付けを行い、上層を形成し、必要によりさらにこの工程を繰り返す。耐熱性樹脂として、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド又はこれらの混合物を用いる場合は、樹脂溶液として、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド又はこれらの混合物のワニスが用いられる。
【００２２】
本発明の耐熱絶縁電線は、ヒュージングによる端子との結線に好適に用いられる。このような結線は、ワイパ、パワーウインド、スタータ、パワーステアリング等の配線に適用され、又小型モータのロータのコンミテータの結線等としても用いられる。
【００２３】
本発明はさらに請求項６として、前記の耐熱絶縁電線を用いたヒュージング方法を提供するものである。本発明のヒュージング方法により、耐熱絶縁電線と端子等との良好な結線を容易に得ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の耐熱絶縁電線を用いてヒュージングを行うと、又本発明のヒュージング方法によると、通電による発熱により発泡剤が発泡して皮膜を破壊し、皮膜下の導体が露出しすることで、皮膜の軟化、昇華が促進され、この電線と端子等との間で良好な結線が形成され、端末処理の精度が向上する。又、本発明の耐熱絶縁電線の製造では、アンダー焼付等、通常の耐熱絶縁電線とは異なった製造条件の工程を必要としない。従って、耐熱性が損なわれることはなく、又製造条件の特別な管理も必要とせず、ヒュージング性のすぐれた耐熱絶縁電線を、効率よく製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、本発明の最良の形態を、図を用いて説明する。図１は、本発明の耐熱絶縁電線の例の断面を、模式的に示す模式図であり、図２は、従来の耐熱絶縁電線の例の断面を、模式的に示す模式図である。
【００２６】
図１（ａ）及び図２（ａ）は、導体の芯線１、６の外周を被覆する絶縁皮膜２、７が１層からなる例である。図２（ａ）（従来例）の皮膜７は、発泡剤を含まずポリイミド、ポリアミドイミド及びポリエステルイミドから選ばれる少なくとも１種の高分子からなる樹脂層であるのに対し、図１（ａ）（本発明例）の皮膜２は、ポリイミド、ポリアミドイミド及びポリエステルイミドから選ばれる少なくとも１種の高分子からなる樹脂層である点では同じであるが、発泡剤１０を皮膜２の重量に対して１重量％程度含んでいる点で相違する。
【００２７】
図１（ｂ）及び図２（ｂ）は、導体の芯線１、６の外周を被覆する絶縁皮膜２、７が２層、すなわち下塗層３、８及び上塗層４、９からなる例である。
【００２８】
図２（ｂ）（従来例）の皮膜７は、下塗層８及び上塗層９とも発泡剤を含んでいない。下塗層８及び上塗層９の構成例としては、（１）下塗層８がポリイミドからなる樹脂層で上塗層９がポリアミドイミドからなる樹脂層、（２）下塗層８がポリエステルイミドからなる樹脂層で上塗層９がポリアミドイミド又はポリイミドからなる樹脂層、等が挙げられる。又、上塗層９として、前記のポリアミドイミドやポリイミド等の代りに、ポリアミドイミド等からなる自己潤滑層が設けられる場合もあるし、上塗層９の代りに、非耐熱性の、融着層やナイロン層が設けられる場合もある。
【００２９】
ここで、自己潤滑層とは、電線の滑性を極めて高くし、捲線加工においての損傷や断線を生じにくくするために、被覆の最外層に設けられる層である。耐熱性、可撓性、安定性、耐加工性、外観に優れ、コイルの製造工程の高速化と空間効率向上との要望に対処し得るものが望まれる。又、融着層とは、捲線後、高温での加熱、通電加熱、有機溶媒中に浸漬して取出して乾燥する等の方法により、コイル線間を融着するために電線の最外層として設けられる層である。コイル線間を融着することにより、コイル線間が強固に固定され、優れた耐（熱）振動性を発揮するため、融着層が電線の最外層に設けられる場合がある。
【００３０】
一方、図１（ｂ）（本発明例）の皮膜２においては、上塗層４は発泡剤を含んでいないが、下塗層３は発泡剤１０を下塗層３の重量に対して１重量％程度含んでいる。発泡剤１０を含む下塗層３の材質としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド又はこれらの混合物が例示され、又上塗層４としても、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド又はこれらの混合物が例示され、それぞれから選ばれる材質を任意に複合することができる。又、上塗層４として、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド等の代りに、ポリアミドイミド等からなる自己潤滑層が設けられる場合もあるし、上塗層４の代りに、非耐熱性の、融着層やナイロン層を設けてもよい。
【００３１】
図１（ｃ）及び図２（ｃ）は、導体の芯線１、６の外周を被覆する絶縁皮膜２、７が３層、すなわち下塗層３、８、上塗層４、９、及び中塗層５、８’からなる例である。
【００３２】
図２（ｃ）（従来例）の皮膜７は、下塗層８、中塗層８’及び上塗層９とも発泡剤を含んでいない。下塗層８及び上塗層９の構成例としては、（１）下塗層８がポリイミドからなる樹脂層、中塗層８’がポリアミドイミドからなる樹脂層、及び上塗層９がポリアミドイミド等からなる自己潤滑層、（２）下塗層８がポリアミドイミドからなる樹脂層、中塗層８’がポリイミドからなる樹脂層、及び上塗層９がポリアミドイミド等からなる自己潤滑層、（３）下塗層８がポリエステルイミドからなる樹脂層、中塗層８’がポリイミド又はポリアミドイミドからなる樹脂層、及び上塗層９がポリアミドイミド等からなる自己潤滑層、等が挙げられる。又、上塗層９の代りに、非耐熱性の、融着層やナイロン層が設けられる場合もある。
【００３３】
一方、図１（ｃ）（本発明例）の皮膜２においては、上塗層４及び中塗層５は発泡剤を含んでいないが、下塗層３は発泡剤１０を下塗層３の重量に対して１重量％程度含んでいる。発泡剤１０を含む下塗層３の材質としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド又はこれらの混合物が例示され、又中塗層４としても、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド又はこれらの混合物が例示され、それぞれから選ばれる材質を任意に複合することができる。上塗層４としては、ポリアミドイミド等からなる自己潤滑層が例示される。又、上塗層４の代りに、非耐熱性の、融着層やナイロン層を設けてもよい。
【００３４】
図１の例のような耐熱絶縁電線を用いてヒュージングを行う工程は、基本的には従来のヒュージングと同様である。例えば、図３に示すような工程により前記の耐熱絶縁電線を端子等に良好に結線することができる。すなわち、端子のリード１１のフック部に、前記の本発明の耐熱絶縁電線を掛合し、図３に示す電極１３ａと１３ｂ間に電流を流すとともに、電極１３ａによりフック部を押圧することにより、図３（ｂ）に示すようにフック部を変形させ、通電による発熱により導線１５とリード１１を融着し、接合、結線する。
【００３５】
従来の耐熱絶縁電線を用いた場合は、通電による発熱の際に、絶縁皮膜の剥離を充分に行うことができなかったが、本発明の耐熱絶縁電線を用いた場合は、絶縁皮膜の剥離を充分に行うことができ、図３（ｂ）に示すような絶縁皮膜１４が剥離された芯線１５を容易に形成でき、良好な結線が得られる。
【実施例】
【００３６】
実施例１〜３、比較例１〜３
径１．０ｍｍの銅線上に、下記のいずれかの樹脂のワニスであって、樹脂に対して発泡剤セルテトラＢＨＴ−ＰＩＰＥ（商品名、永和化成工業製、分解温度３５０〜３７５℃）を１重量％添加したワニスを塗布して焼付けを行い、下塗り層を形成し、図１（ａ）で示されるような断面を有する電線を得た。比較例として、発泡剤を添加しない以外は同様にして、図１（ｂ）で示されるような断面を有する電線を得た。
［樹脂］
ポリイミド（ＰＩ）：Ｐｙｒｅ−ＭＬ Ｗｉｒｅ Ｅｎａｍｅｌｓ ＲＣ−５０５７（商品名、株式会社Ｉ．Ｓ．Ｔ．製）
ポリアミドイミド（ＰＡＩ）：ＨＩ−４０５Ｈ−６（商品名、日立化成株式会社製）
ポリエステルイミド（ＥＩ）：Ｉｓｏｍｉｄ ４０ＳＭ−４５（商品名、日触スケネクタディ化学株式会社製）
【００３７】
得られた電線について、図３で示すような工程でヒュージングを行い、リードを結線した後、その接触抵抗を測定した。なお、ヒュージングは２段通電法で行い、１．５０ｋＡで０．１秒間通電後、０．１秒間通電を止め、その後さらに２．００ｋＡで０．１５秒間通電した。この条件の操作を５回繰返し、それぞれについて接触抵抗を測定した。その結果を表１に示す。なお、表１中では、ヒュージングの結果は以下の基準で表示されている。又、外観が滑らかで微発泡が見られないものを、外観「良」とした。
○： 接触抵抗がほぼ０Ω
△： 接触抵抗が０．１Ω以上
×： 接触抵抗が∞
【００３８】
【表１】
【００３９】
実施例４〜６、比較例４〜６
径１．０ｍｍの銅線上に、前記のＰＩ、ＰＡＩ、ＥＩのいずれかの樹脂のワニスであって、樹脂に対して発泡剤セルテトラＢＨＴ−ＰＩＰＥ（商品名、永和化成工業製、分解温度３５０〜３７５℃）を１重量％添加したワニスを塗布して焼付けを行い、下塗り層を形成した。その後、前記と同じＰＡＩのワニス又は自己潤滑ポリアミドイミド（ＳＬＡＩ）のワニス（ＰＡＩワニスの中に低分子量ポリエチレンをブレンドしてなる。）を塗布して焼付けを行い、上塗り層を形成し、図２（ａ）で示されるような断面を有する電線を得た。比較例として、発泡剤を添加しない以外は同様にして、図２（ｂ）で示されるような断面を有する電線を得た。得られた電線について、実施例１〜３と同様にヒュージングを行い、リードを結線した後、その接触抵抗を測定した。その結果を、実施例１〜３と同じ基準に基づき、表２に示す。
【００４０】
【表２】
【００４１】
実施例７〜９、比較例７〜９
径１．０ｍｍの銅線上に、前記のＰＩ、ＰＡＩ、ＥＩのいずれかの樹脂のワニスであって、樹脂に対して発泡剤セルテトラＢＨＴ−ＰＩＰＥ（商品名、永和化成工業製、分解温度３５０〜３７５℃）を１重量％添加したワニスを塗布して焼付けを行い、下塗り層を形成した。その後、前記と同じＰＩ又はＰＡＩのワニスを塗布して焼付けを行い、中塗り層を形成した。さらにその後前記と同じＳＬＡＩのワニスを塗布して焼付けを行い、上塗り層を形成し、図３（ａ）で示されるような断面を有する電線を得た。比較例として、発泡剤を添加しない以外は同様にして、図３（ｂ）で示されるような断面を有する電線を得た。得られた電線について、図３で示すような工程でヒュージングを行い、リードを結線した後、その接触抵抗を測定した。その結果を、実施例１〜３と同じ基準に基づき、表３に示す。
【００４２】
【表３】
【００４３】
表１〜表３に示されるように、発泡剤を用いた本発明例（実施例）では、いずれの樹脂を用いた場合でも良好なヒュージング性が達成されている。一方、発泡剤を用いない比較例では、ヒュージング性が悪い。すなわち、表１〜表３から、本発明により、優れたヒュージング性が達成されることが明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の耐熱絶縁電線はすぐれたヒュージング性を有し、この耐熱絶縁電線を用いた本発明のヒュージング方法により、耐熱絶縁電線と端子等との良好な結線を得ることができるので、モータ巻線とコンミテータの溶接、トランスやリレーの巻線と金属端子の溶接等に好適に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の耐熱絶縁電線の断面を模式的に示す模式図である。
【図２】従来の耐熱絶縁電線の断面を模式的に示す模式図である。
【図３】ヒュージングの一例の工程を示す概念工程図である。
【符号の説明】
【００４６】
１、６、１５ 芯線
２、７、１４ 絶縁皮膜
３、８ 下塗層
５、８’ 中塗層
４、９ 上塗層
１０ 発泡剤
１１ リード
１２ 絶縁電線
１３ａ、１３ｂ 電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒュージングにより金属端子（リード）等との良好な接合（結線）が得られる耐熱絶縁電線、及びこの耐熱絶縁電線を用いるヒュージング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒュージングは、導体の外周に絶縁皮膜を有する絶縁電線と端子等とを、熱カシメにより接合する端末結線方法として広く用いられており、固層接合の一種である。図３は、ヒュージングによるリードと絶縁電線との接合（結線）の一例を示す概念工程図であり、先ずこの図に基づき、ヒュージングを説明する。
【０００３】
図３（ａ）に示すように、先ず端子のリード１１によりフック（Ｕ字型部）を形成し、絶縁電線１２をこのフックに掛合させる。リード１１には、電極１３ａ、１３ｂが接触している。次に、電極１３ａと１３ｂ間に電圧を印加するとともに、電極１３ａによりリード１１のフック部を押圧する。
【０００４】
すると、リード１１内には図中の矢印で示す電流が流れ、抵抗発熱によりリード１１のフック部は軟化する。該フック部は同時に電極１３ａにより押圧されるので変形し、図３（ｂ）に示すような絶縁電線１２を包みこむ形状となる。
【０００５】
フック部の発熱により、絶縁電線１２も加熱されて絶縁皮膜１４が軟化及び昇華して剥離され、図３（ｂ）に示すように、導体の芯線１５が露出し、リード１１と導通される。すると、芯線１５にも電流が流れ抵抗発熱し、この発熱と電極１３ａの押圧により、芯線１５とリード１１が加熱圧接され、接合が達成される。このようなヒュージングによる接合は、人体に有害なハンダを使用しない環境にやさしい接合として知られている。
【０００６】
近年、絶縁皮膜にポリアミドイミドやポリイミド等の耐熱樹脂を使用した耐熱絶縁電線が、コイルの巻線（耐熱巻線）等に用いられるようになってきている。この耐熱絶縁電線の結線にヒュージングを適用すると、耐熱絶縁電線の絶縁皮膜は、耐熱性（軟化及び昇華温度）が高いので、加熱による絶縁皮膜の軟化、昇華による剥離が進みにくい。その結果、電線に皮膜が残留し導体の芯線が充分露出せず、端子の接合部（カシメ部）との導通が不充分になり、端子との結線がうまく行われない場合がある。
【０００７】
そこで、ヒュージングによる結線をより確実に行うために、耐熱絶縁電線の生産時の塗装被覆焼付を低温焼付とし、皮膜を熱軟化しやすいようにする方法も、ユーザーの要望に応じて一部で行われている。しかし、この方法によると、電線の耐熱温度が低くなるとの問題がある。又、ヒュージングが行われる一部の電線のみに適用されるため、他の電線とは異なる特別な焼付管理を必要とし、電線の製造管理を複雑化するとの問題もある。そこで、アンダー焼付を行わなくても、加熱による絶縁皮膜の軟化、昇華、剥離が充分に行われ、端子との良好な結線を達成できる耐熱絶縁電線の開発が望まれていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、耐熱性の絶縁皮膜を有する耐熱絶縁電線であって、ヒュージングにおいて、加熱による絶縁皮膜の軟化、昇華、剥離が充分に行われ、端子との充分な導通、良好な結線を達成できる耐熱絶縁電線を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、検討の結果、絶縁皮膜に、ヒュージングにおける加熱により発泡する発泡剤を含有させることにより、前記の課題が達成されることを見出し、本発明を完成した。
【００１０】
本発明は、導線の外周に耐熱性の絶縁材からなる絶縁皮膜を形成してなる耐熱絶縁電線であって、前記絶縁皮膜が、発泡剤を含有することを特徴とする耐熱絶縁電線を提供する（請求項１）。
【００１１】
この耐熱絶縁電線と端子等との結線を、ヒュージングにより行うと、接合時の通電による発熱により、発泡剤が分解して発泡し皮膜を破壊する（以下この特性をヒュージング性と言う。）。その結果、皮膜下の導体が露出し熱伝導が向上することで、皮膜の軟化、昇華が促進され、充分に導通された良好な結線が達成される。
【００１２】
発泡剤としては、３５０℃以上、４５０℃以下の範囲の分解温度を有するものが好ましい。このような発泡剤としては、セルテトラＢＨＴ−ＰＩＰＥ（商品名、永和化成工業製、分解温度３５０〜３７５℃）が例示される。分解温度が３５０℃未満の場合、発泡剤を含有した耐熱性の絶縁材を導線上に塗装焼付する時に発泡が起こりやすく、焼付（絶縁電線の製造）が困難になる場合がある。
【００１３】
一方、分解温度が４５０℃を越える場合、ヒュージングにおける加熱の時に充分な発泡がおこらず、ヒュージング性の向上が不充分となる場合がある。又このような発泡剤は入手が困難である。請求項２は、この好ましい態様に該当し、前記の耐熱絶縁電線であって、発泡剤が、３５０℃以上で４５０℃以下の分解温度を有することを特徴とする耐熱絶縁電線を提供するものである。
【００１４】
絶縁皮膜は、１層からなるものでもよいし、異なった材質の多層からなるものでもよい。絶縁皮膜が多層からなる場合、発泡剤はその中の一部の層のみに含有されていてもよい。発泡剤が一部の層のみに含有される場合、どの層に含有されてもヒュージング性は向上するが、特に導体に近い層（下塗り層）に発泡剤が含有されると、ヒュージング性の向上が大きいので好ましい。請求項４はこの好ましい態様に該当し、前記の耐熱絶縁電線であって、前記絶縁皮膜が２以上の層を有し、前記発泡剤が導体に近い層に含有されていることを特徴とする耐熱絶縁電線を提供するものである。
【００１５】
絶縁皮膜を形成する耐熱性の絶縁材とは、２５０℃以上の温度でも軟化や昇華しないような材料であり、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド等の耐熱性高分子が例示される。請求項３は、この態様に該当し、前記の耐熱絶縁電線であって、前記絶縁皮膜が、ポリイミド、ポリアミドイミド及びポリエステルイミドから選ばれる少なくとも１種の高分子からなる層を有することを特徴とする耐熱絶縁電線を提供するものである。２５０℃未満で軟化や昇華する絶縁材を使用した絶縁電線では、前記のヒュージングにおける問題はそれほど顕著ではなく、本発明の効果はそれほど顕著には表れない。
【００１６】
ポリイミド、ポリアミドイミド及びポリエステルイミドから選ばれる少なくとも１種の高分子からなる層は、ポリイミド、ポリアミドイミドもしくはポリエステルイミド、又はこれらの混合物を主体とするものであり、ポリイミドからなる層、ポリアミドイミドからなる層、ポリエステルイミドからなる層、ポリイミド及びポリアミドイミドからなる層、ポリイミド及びポリエステルイミドからなる層等が挙げられるが、耐熱性を損なわない範囲で他の成分が含まれていてもよい。
【００１７】
絶縁皮膜中の、発泡剤の含有量は、絶縁材の種類により変動し特に限定されないが、ポリイミド、ポリアミドイミド及びポリエステルイミドから選ばれる少なくとも１種の高分子からなる層の場合は、この層の全重量に対し、０．１〜１０重量％の範囲が好ましい。発泡剤の含有量が０．１重量％未満の場合は、通電加熱時の発泡が不充分になり、ヒュージング性の向上が不充分となる場合がある。一方、発泡剤の含有量が１０重量％を越える場合は、電線の耐熱性が低下する傾向があり、又絶縁電線の製造時に皮膜の肌荒れを生じ、電線の外観を損なう場合もある。
【００１８】
請求項５は、この好ましい態様に該当し、前記請求項３の耐熱絶縁電線であって、ポリイミド、ポリアミドイミド及びポリエステルイミドから選ばれる少なくとも１種の高分子からなる層が、発泡剤を０．１〜１０重量％含有することを特徴とする耐熱絶縁電線を提供するものである。
【００１９】
絶縁皮膜の厚みの好ましい範囲は、導線の太さや、求められる絶縁性等により変動し特に限定されない。ただし、本発明の課題をより充分に達成するためには、発泡剤を含む層の厚みは、通常、２〜８０μｍの範囲が好ましい。
【００２０】
本発明の耐熱絶縁電線は、例えば、芯材となる導線に、耐熱性樹脂又はその前駆体の溶液を塗布した後、焼付けを行い、樹脂を硬化させることにより製造することができる。焼付けの条件は、従来の耐熱絶縁電線の場合と同様な条件（例えば温度３００℃以上）を採用することができる。発泡剤を含んだ層を形成するためには、発泡剤を含んだ樹脂溶液を塗布する。樹脂溶液の塗布は複数回に分けて行うこともできる。
【００２１】
又、多層の絶縁被覆を形成するためには、先ず樹脂溶液の塗布焼付けにより下塗り層を形成した後、上層を形成するための樹脂溶液の塗布、焼付けを行い、上層を形成し、必要によりさらにこの工程を繰り返す。耐熱性樹脂として、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド又はこれらの混合物を用いる場合は、樹脂溶液として、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド又はこれらの混合物のワニスが用いられる。
【００２２】
本発明の耐熱絶縁電線は、ヒュージングによる端子との結線に好適に用いられる。このような結線は、ワイパ、パワーウインド、スタータ、パワーステアリング等の配線に適用され、又小型モータのロータのコンミテータの結線等としても用いられる。
【００２３】
本発明はさらに請求項６として、前記の耐熱絶縁電線を用いたヒュージング方法を提供するものである。本発明のヒュージング方法により、耐熱絶縁電線と端子等との良好な結線を容易に得ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の耐熱絶縁電線を用いてヒュージングを行うと、又本発明のヒュージング方法によると、通電による発熱により発泡剤が発泡して皮膜を破壊し、皮膜下の導体が露出しすることで、皮膜の軟化、昇華が促進され、この電線と端子等との間で良好な結線が形成され、端末処理の精度が向上する。又、本発明の耐熱絶縁電線の製造では、アンダー焼付等、通常の耐熱絶縁電線とは異なった製造条件の工程を必要としない。従って、耐熱性が損なわれることはなく、又製造条件の特別な管理も必要とせず、ヒュージング性のすぐれた耐熱絶縁電線を、効率よく製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、本発明の最良の形態を、図を用いて説明する。図１は、本発明の耐熱絶縁電線の例の断面を、模式的に示す模式図であり、図２は、従来の耐熱絶縁電線の例の断面を、模式的に示す模式図である。
【００２６】
図１（ａ）及び図２（ａ）は、導体の芯線１、６の外周を被覆する絶縁皮膜２、７が１層からなる例である。図２（ａ）（従来例）の皮膜７は、発泡剤を含まずポリイミド、ポリアミドイミド及びポリエステルイミドから選ばれる少なくとも１種の高分子からなる樹脂層であるのに対し、図１（ａ）（本発明例）の皮膜２は、ポリイミド、ポリアミドイミド及びポリエステルイミドから選ばれる少なくとも１種の高分子からなる樹脂層である点では同じであるが、発泡剤１０を皮膜２の重量に対して１重量％程度含んでいる点で相違する。
【００２７】
図１（ｂ）及び図２（ｂ）は、導体の芯線１、６の外周を被覆する絶縁皮膜２、７が２層、すなわち下塗層３、８及び上塗層４、９からなる例である。
【００２８】
図２（ｂ）（従来例）の皮膜７は、下塗層８及び上塗層９とも発泡剤を含んでいない。下塗層８及び上塗層９の構成例としては、（１）下塗層８がポリイミドからなる樹脂層で上塗層９がポリアミドイミドからなる樹脂層、（２）下塗層８がポリエステルイミドからなる樹脂層で上塗層９がポリアミドイミド又はポリイミドからなる樹脂層、等が挙げられる。又、上塗層９として、前記のポリアミドイミドやポリイミド等の代りに、ポリアミドイミド等からなる自己潤滑層が設けられる場合もあるし、上塗層９の代りに、非耐熱性の、融着層やナイロン層が設けられる場合もある。
【００２９】
ここで、自己潤滑層とは、電線の滑性を極めて高くし、捲線加工においての損傷や断線を生じにくくするために、被覆の最外層に設けられる層である。耐熱性、可撓性、安定性、耐加工性、外観に優れ、コイルの製造工程の高速化と空間効率向上との要望に対処し得るものが望まれる。又、融着層とは、捲線後、高温での加熱、通電加熱、有機溶媒中に浸漬して取出して乾燥する等の方法により、コイル線間を融着するために電線の最外層として設けられる層である。コイル線間を融着することにより、コイル線間が強固に固定され、優れた耐（熱）振動性を発揮するため、融着層が電線の最外層に設けられる場合がある。
【００３０】
一方、図１（ｂ）（本発明例）の皮膜２においては、上塗層４は発泡剤を含んでいないが、下塗層３は発泡剤１０を下塗層３の重量に対して１重量％程度含んでいる。発泡剤１０を含む下塗層３の材質としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド又はこれらの混合物が例示され、又上塗層４としても、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド又はこれらの混合物が例示され、それぞれから選ばれる材質を任意に複合することができる。又、上塗層４として、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド等の代りに、ポリアミドイミド等からなる自己潤滑層が設けられる場合もあるし、上塗層４の代りに、非耐熱性の、融着層やナイロン層を設けてもよい。
【００３１】
図１（ｃ）及び図２（ｃ）は、導体の芯線１、６の外周を被覆する絶縁皮膜２、７が３層、すなわち下塗層３、８、上塗層４、９、及び中塗層５、８’からなる例である。
【００３２】
図２（ｃ）（従来例）の皮膜７は、下塗層８、中塗層８’及び上塗層９とも発泡剤を含んでいない。下塗層８及び上塗層９の構成例としては、（１）下塗層８がポリイミドからなる樹脂層、中塗層８’がポリアミドイミドからなる樹脂層、及び上塗層９がポリアミドイミド等からなる自己潤滑層、（２）下塗層８がポリアミドイミドからなる樹脂層、中塗層８’がポリイミドからなる樹脂層、及び上塗層９がポリアミドイミド等からなる自己潤滑層、（３）下塗層８がポリエステルイミドからなる樹脂層、中塗層８’がポリイミド又はポリアミドイミドからなる樹脂層、及び上塗層９がポリアミドイミド等からなる自己潤滑層、等が挙げられる。又、上塗層９の代りに、非耐熱性の、融着層やナイロン層が設けられる場合もある。
【００３３】
一方、図１（ｃ）（本発明例）の皮膜２においては、上塗層４及び中塗層５は発泡剤を含んでいないが、下塗層３は発泡剤１０を下塗層３の重量に対して１重量％程度含んでいる。発泡剤１０を含む下塗層３の材質としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド又はこれらの混合物が例示され、又中塗層４としても、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド又はこれらの混合物が例示され、それぞれから選ばれる材質を任意に複合することができる。上塗層４としては、ポリアミドイミド等からなる自己潤滑層が例示される。又、上塗層４の代りに、非耐熱性の、融着層やナイロン層を設けてもよい。
【００３４】
図１の例のような耐熱絶縁電線を用いてヒュージングを行う工程は、基本的には従来のヒュージングと同様である。例えば、図３に示すような工程により前記の耐熱絶縁電線を端子等に良好に結線することができる。すなわち、端子のリード１１のフック部に、前記の本発明の耐熱絶縁電線を掛合し、図３に示す電極１３ａと１３ｂ間に電流を流すとともに、電極１３ａによりフック部を押圧することにより、図３（ｂ）に示すようにフック部を変形させ、通電による発熱により導線１５とリード１１を融着し、接合、結線する。
【００３５】
従来の耐熱絶縁電線を用いた場合は、通電による発熱の際に、絶縁皮膜の剥離を充分に行うことができなかったが、本発明の耐熱絶縁電線を用いた場合は、絶縁皮膜の剥離を充分に行うことができ、図３（ｂ）に示すような絶縁皮膜１４が剥離された芯線１５を容易に形成でき、良好な結線が得られる。
【実施例】
【００３６】
実施例１〜３、比較例１〜３
径１．０ｍｍの銅線上に、下記のいずれかの樹脂のワニスであって、樹脂に対して発泡剤セルテトラＢＨＴ−ＰＩＰＥ（商品名、永和化成工業製、分解温度３５０〜３７５℃）を１重量％添加したワニスを塗布して焼付けを行い、下塗り層を形成し、図１（ａ）で示されるような断面を有する電線を得た。比較例として、発泡剤を添加しない以外は同様にして、図１（ｂ）で示されるような断面を有する電線を得た。
［樹脂］
ポリイミド（ＰＩ）：Ｐｙｒｅ−ＭＬ Ｗｉｒｅ Ｅｎａｍｅｌｓ ＲＣ−５０５７（商品名、株式会社Ｉ．Ｓ．Ｔ．製）
ポリアミドイミド（ＰＡＩ）：ＨＩ−４０５Ｈ−６（商品名、日立化成株式会社製）
ポリエステルイミド（ＥＩ）：Ｉｓｏｍｉｄ ４０ＳＭ−４５（商品名、日触スケネクタディ化学株式会社製）
【００３７】
得られた電線について、図３で示すような工程でヒュージングを行い、リードを結線した後、その接触抵抗を測定した。なお、ヒュージングは２段通電法で行い、１．５０ｋＡで０．１秒間通電後、０．１秒間通電を止め、その後さらに２．００ｋＡで０．１５秒間通電した。この条件の操作を５回繰返し、それぞれについて接触抵抗を測定した。その結果を表１に示す。なお、表１中では、ヒュージングの結果は以下の基準で表示されている。又、外観が滑らかで微発泡が見られないものを、外観「良」とした。
○： 接触抵抗がほぼ０Ω
△： 接触抵抗が０．１Ω以上
×： 接触抵抗が∞
【００３８】
【表１】
【００３９】
実施例４〜６、比較例４〜６
径１．０ｍｍの銅線上に、前記のＰＩ、ＰＡＩ、ＥＩのいずれかの樹脂のワニスであって、樹脂に対して発泡剤セルテトラＢＨＴ−ＰＩＰＥ（商品名、永和化成工業製、分解温度３５０〜３７５℃）を１重量％添加したワニスを塗布して焼付けを行い、下塗り層を形成した。その後、前記と同じＰＡＩのワニス又は自己潤滑ポリアミドイミド（ＳＬＡＩ）のワニス（ＰＡＩワニスの中に低分子量ポリエチレンをブレンドしてなる。）を塗布して焼付けを行い、上塗り層を形成し、図２（ａ）で示されるような断面を有する電線を得た。比較例として、発泡剤を添加しない以外は同様にして、図２（ｂ）で示されるような断面を有する電線を得た。得られた電線について、実施例１〜３と同様にヒュージングを行い、リードを結線した後、その接触抵抗を測定した。その結果を、実施例１〜３と同じ基準に基づき、表２に示す。
【００４０】
【表２】
【００４１】
実施例７〜９、比較例７〜９
径１．０ｍｍの銅線上に、前記のＰＩ、ＰＡＩ、ＥＩのいずれかの樹脂のワニスであって、樹脂に対して発泡剤セルテトラＢＨＴ−ＰＩＰＥ（商品名、永和化成工業製、分解温度３５０〜３７５℃）を１重量％添加したワニスを塗布して焼付けを行い、下塗り層を形成した。その後、前記と同じＰＩ又はＰＡＩのワニスを塗布して焼付けを行い、中塗り層を形成した。さらにその後前記と同じＳＬＡＩのワニスを塗布して焼付けを行い、上塗り層を形成し、図３（ａ）で示されるような断面を有する電線を得た。比較例として、発泡剤を添加しない以外は同様にして、図３（ｂ）で示されるような断面を有する電線を得た。得られた電線について、図３で示すような工程でヒュージングを行い、リードを結線した後、その接触抵抗を測定した。その結果を、実施例１〜３と同じ基準に基づき、表３に示す。
【００４２】
【表３】
【００４３】
表１〜表３に示されるように、発泡剤を用いた本発明例（実施例）では、いずれの樹脂を用いた場合でも良好なヒュージング性が達成されている。一方、発泡剤を用いない比較例では、ヒュージング性が悪い。すなわち、表１〜表３から、本発明により、優れたヒュージング性が達成されることが明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の耐熱絶縁電線はすぐれたヒュージング性を有し、この耐熱絶縁電線を用いた本発明のヒュージング方法により、耐熱絶縁電線と端子等との良好な結線を得ることができるので、モータ巻線とコンミテータの溶接、トランスやリレーの巻線と金属端子の溶接等に好適に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の耐熱絶縁電線の断面を模式的に示す模式図である。
【図２】従来の耐熱絶縁電線の断面を模式的に示す模式図である。
【図３】ヒュージングの一例の工程を示す概念工程図である。
【符号の説明】
【００４６】
１、６、１５ 芯線
２、７、１４ 絶縁皮膜
３、８ 下塗層
５、８’ 中塗層
４、９ 上塗層
１０ 発泡剤
１１ リード
１２ 絶縁電線
１３ａ、１３ｂ 電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導線の外周に耐熱性の絶縁材からなる絶縁皮膜を形成してなる耐熱絶縁電線であって、前記絶縁皮膜が、発泡剤を含有することを特徴とする耐熱絶縁電線。
【請求項２】
前記発泡剤が、３５０℃以上で４５０℃以下の分解温度を有することを特徴とする請求項１に記載の耐熱絶縁電線。
【請求項３】
前記絶縁皮膜が、ポリイミド、ポリアミドイミド及びポリエステルイミドから選ばれる少なくとも１種の高分子からなる層を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の耐熱絶縁電線。
【請求項４】
前記絶縁皮膜が、２以上の層を有し前記発泡剤が導体に近い層に含有されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の耐熱絶縁電線。
【請求項５】
ポリイミド、ポリアミドイミド及びポリエステルイミドから選ばれる少なくとも１種の高分子からなる層が、前記発泡剤を０．１〜１０重量％含有することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の耐熱絶縁電線。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の耐熱絶縁電線を用いることを特徴とするヒュージング方法。
【請求項１】
導線の外周に耐熱性の絶縁材からなる絶縁皮膜を形成してなる耐熱絶縁電線であって、前記絶縁皮膜が、発泡剤を含有することを特徴とする耐熱絶縁電線。
【請求項２】
前記発泡剤が、３５０℃以上で４５０℃以下の分解温度を有することを特徴とする請求項１に記載の耐熱絶縁電線。
【請求項３】
前記絶縁皮膜が、ポリイミド、ポリアミドイミド及びポリエステルイミドから選ばれる少なくとも１種の高分子からなる層を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の耐熱絶縁電線。
【請求項４】
前記絶縁皮膜が、２以上の層を有し前記発泡剤が導体に近い層に含有されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の耐熱絶縁電線。
【請求項５】
ポリイミド、ポリアミドイミド及びポリエステルイミドから選ばれる少なくとも１種の高分子からなる層が、前記発泡剤を０．１〜１０重量％含有することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の耐熱絶縁電線。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の耐熱絶縁電線を用いることを特徴とするヒュージング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−３１９８０（Ｐ２００６−３１９８０Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０５３６０（Ｐ２００４−２０５３６０）
【出願日】平成１６年７月１３日（２００４．７．１３）
【出願人】（３０２０６８５９７）住友電工ウインテック株式会社 (22)
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１３日（２００４．７．１３）
【出願人】（３０２０６８５９７）住友電工ウインテック株式会社 (22)
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
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