專利名稱：多層絕緣電線及使用該電線的變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由具有2層或以上的擠壓貼膠層所構(gòu)成的絕緣層的多層絕緣電線。本發(fā)明還涉及使用該多層絕緣電線的變壓器。
背景技術(shù)：
變壓器的結(jié)構(gòu)由IEC標(biāo)準(zhǔn)(國際電氣技術(shù)委員會)出版物60950等規(guī)定。即，這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定線圈中的第1圈和第2圈之間至少要形成3個絕緣層，其中，被覆線圈導(dǎo)體的漆膜不能作為絕緣層(絕緣薄膜材料)，或者，規(guī)定絕緣層的厚度是0.4mm或更大。該標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定在第1圈和第2圈之間的取決于所用電壓變化的蠕變距離，為5mm或更大，還規(guī)定變壓器第1和第2側(cè)之間耐3,000伏的電壓1分鐘或更長等。
按照該標(biāo)準(zhǔn)，作為現(xiàn)代占主流的變壓器所具有的結(jié)構(gòu)，如圖2的剖面圖所示。在該結(jié)構(gòu)中，把漆包的第1線圈4纏繞在鐵素體芯上的線圈管周圍，其纏繞方式要使用于保證蠕變距離的絕緣膜3單獨地配置在線圈管周表面的相對面。在第1線圈4上把絕緣帶5至少繞3圈，用以保證蠕變距離的其他絕緣屏蔽膜3配置在絕緣帶上，以及把漆包的第2線圈6纏繞在上述絕緣帶周圍。
近年來，一種具有既沒有絕緣膜3又沒有絕緣膜5的結(jié)構(gòu)的變壓器，如

圖1所示，已經(jīng)代替具有圖2所示剖面結(jié)構(gòu)的變壓器開始使用。圖1所示變壓器具有超過圖2所示斷面結(jié)構(gòu)的變壓器的優(yōu)點，它可以整體小型化，并且可以省略絕緣帶的纏繞操作。
在制造圖1所示的變壓器中，在考慮上述IEC標(biāo)準(zhǔn)時，必須在所用的第1線圈4和第2線圈6的導(dǎo)體4a(6a)的一種或二種的外周表面上，形成至少3個絕緣層4b(6b)、4c(6c)和4d(6d)。
作為這樣的線圈，已知線圈中首先將絕緣帶纏繞在導(dǎo)體的周圍以在其上形成第1絕緣層，以及再依次纏繞以形成第2和第3絕緣層，這樣形成彼此分隔的3個絕緣層。另外，已知一種線圈，其中用氟樹脂依次擠壓貼膠在導(dǎo)體上以代替絕緣帶，進而形成全部由3層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的擠壓貼膠層以用作絕緣層。
然而，在上述卷繞絕緣帶的情況下，因為卷繞帶是不可避免的操作，生產(chǎn)效率十分低，所以，電線的成本明顯上升。
在擠出上述氟樹脂的的情況下，由于絕緣層是由氟樹脂制成的，所以具有耐熱性優(yōu)良的優(yōu)點。另一方面，由于樹脂成本高，而且當(dāng)用高剪切速度拉伸時，性質(zhì)和外觀狀態(tài)惡化，致使生產(chǎn)速度難以增加，并且與絕緣帶同樣，電線的成本高。
為解決這些問題，一種多層絕緣電線已投入實際使用，其中，導(dǎo)體的外周用改性的聚酯樹脂擠壓貼膠，作為第1和第2絕緣層，而這種改性樹脂可控制其結(jié)晶度和抑制分子量降低，并且用聚酰胺樹脂作為第3絕緣層。然而，作為更好改善其耐熱性的多層絕緣電線，有人提出用聚醚砜樹脂通過擠壓貼膠而進行生產(chǎn)以作為內(nèi)層，而用聚酰胺樹脂作為外層。
然而，隨著近幾年來電子、電器和工具的小型化和高密集化的發(fā)展，可涉及因構(gòu)成部件的發(fā)熱的影響和有害的輻射能力的影響。因此，從操作觀點看，要求有更高的耐熱性、高抗化學(xué)性例如耐溶劑性，并也改善使用壽命和抗電暈性以及電學(xué)性質(zhì)。然而，至今滿足所有這些要求的絕緣電線還沒有實現(xiàn)。
發(fā)明的公開本發(fā)明涉及的是多層絕緣層電線，其在導(dǎo)體上具有2層或更多層擠出絕緣層以包覆導(dǎo)體，其中至少有1層絕緣層是由聚醚砜樹脂構(gòu)成的，以及，除了至少一層上述絕緣層以外，至少有1層作為上述絕緣層的外層，并由聚亞苯基硫樹脂構(gòu)成。
另外，本發(fā)明涉及的多層絕緣電線，其在導(dǎo)體上具有2層或多層可焊的的擠出絕緣層，以涂覆在導(dǎo)體上，其中至少一層絕緣層是由樹脂混合物構(gòu)成它通過由混合100重量份選自聚醚酰亞胺樹脂和聚醚砜樹脂的至少1種樹脂(A)，和10重量份或以上選自聚碳酸酯樹脂、多芳基化合物樹脂、聚酯樹脂和聚酰亞胺樹脂中的至少1種樹脂(B)而構(gòu)成以及其中，由樹脂混合物構(gòu)成的上述絕緣層以外的至少1層作為上述絕緣層的外層并且由聚亞苯基硫樹脂構(gòu)成。
另外，本發(fā)明涉及采用上述任何一種多層絕緣電線的變壓器。
從下列結(jié)合附圖的說明中可更加清楚的了解本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點。
附圖的簡要說明圖1是其中具有以3層絕緣的電線用作線圈的結(jié)構(gòu)的變壓器實施例的剖面圖。
圖2是說明具有現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的變壓器一例的剖面圖。
實施本發(fā)明的最佳方案按照本發(fā)明，提供下列方法。
(1)一種多層絕緣層電線，其在導(dǎo)體上具有2層或多層擠壓絕緣層以覆蓋導(dǎo)體，其中至少有1層絕緣層是由聚醚砜樹脂構(gòu)成，以及其中，除了至少1層絕緣層以外的至少1絕緣層作為上述至少1絕緣層的外層，并且由聚亞苯基硫樹脂構(gòu)成。
(2)一種多層絕緣電線，其在導(dǎo)體上具有2層或多層可焊的擠出絕緣層以覆蓋導(dǎo)體，其中至少一層絕緣層是由樹脂混合物構(gòu)成，它通過混合100重量份選自聚醚酰亞胺樹脂和聚醚砜樹脂的至少1種樹脂(A)，和10重量份或以上選自聚碳酸酯樹脂、多芳基化合物樹脂、聚酯樹脂和聚酰亞胺樹脂中的至少1種樹脂(B)而構(gòu)成以及其中，除了至少一層由樹脂混合物構(gòu)成的絕緣層以外有至少1層作為上述至少一絕緣層的外層并由聚亞苯基硫樹脂構(gòu)成。
(3)上述(2)中所述的多層絕緣電線，其中，樹脂(A)是聚醚砜樹脂。
(4)上述(2)中所述的多層絕緣電線，其中，樹脂(B)是聚碳酸酯樹脂。
(5)上述(2)中所述的多層絕緣電線，其中，樹脂(A)是聚醚砜樹脂，而樹脂(B)是聚碳酸酯樹脂。
(6)上述(2)至(5)中所述的多層絕緣電線，其中，樹脂混合物是通過混合100重量份樹脂(A)和10-70重量份樹脂(B)而構(gòu)成的。
(7)上述(1)至(6)中任何一項所述的多層絕緣電線，其中，形成至少1層絕緣層的聚醚砜樹脂在300℃、1拉德/s的氮氣中起始具有的損耗模數(shù)二倍或更多倍于貯能模數(shù)。
(8)上述(1)至(7)中任何一項所述的多層絕緣電線，其中，在絕緣層中的最外層是由聚亞苯基硫樹脂構(gòu)成。
(9)上述(1)至(8)中任何一項所述的多層絕緣電線，其中，至少1絕緣層由混合10-85重量份無機填料、100重量份聚醚砜樹脂、或樹脂(A)和(B)的樹脂混合物所構(gòu)成。
(10)一種變壓器，它包含由上述(1)至(9)中任何一項所述的多層絕緣電線構(gòu)成。
下面詳細(xì)說明本發(fā)明。
在本發(fā)明的多層絕緣電線中，絕緣層由2層或多層，最好3層構(gòu)成。
在絕緣層中，作為具有高耐熱性的任意的聚醚砜樹脂可以從已知的樹脂中選擇并使用，并優(yōu)選使用以下列化學(xué)式(1)表示的那些化學(xué)式(1) 式中R1表示單鍵或-R2-O-，其中R2可以是取代的，表示亞苯基、亞聯(lián)苯基或 式中R3表示亞烷基例如-C-(CH3)2-和-CH2-，n是足以生成聚合物的正整數(shù)。
這些樹脂制造方法本身是已知的，作為實例可以舉出的制造方法有，其中，在高沸點溶劑中，使二氯二苯基砜、雙酚S和碳酸鉀反應(yīng)。作為市場上可以購得的樹脂，例如，可以舉出SUMIKAEXCEL PES(商品名，住友化學(xué)工業(yè)社制造)和Radel A(商品名，BP.Amoco公司制造)。
在不損傷耐熱性的范圍內(nèi)，在絕緣層中可以添加其他的耐熱性熱塑性樹脂和通常使用的添加劑、無機填料、加工助劑、著色劑等。
作為多層絕緣電線的絕緣層結(jié)構(gòu)，優(yōu)選使用聚醚砜樹脂通過擠壓貼膠而得到的具有2層或多層的絕緣層，因為這可確保耐熱性。還有，當(dāng)導(dǎo)體使用以聚醚砜樹脂擠壓貼膠時，根據(jù)需要，可預(yù)熱導(dǎo)體。當(dāng)導(dǎo)體預(yù)熱時，溫度最好設(shè)定在140℃或更低。通過預(yù)熱，導(dǎo)體和聚醚砜樹脂之間的粘合更為增強。
另一方面，當(dāng)可焊性是絕緣層特別要求時，絕緣層中最好至少有1層絕緣層由樹脂(A)和(B)的樹脂混合物形成。在重視耐熱性的場合，除最外層以外的所有層最好由這種該樹脂混合物構(gòu)成。
作為樹脂(A)，具有高耐熱性的任何一種聚醚砜樹脂可從已知樹脂中任意選擇和使用。另外，樹脂(A)，也可以使用聚醚酰亞胺樹脂。聚醚酰亞胺樹脂以及聚醚酰亞胺樹脂的制造方法是已知的。例如，聚醚酰亞胺樹脂，可以通過在鄰二氯苯的溶劑中使2，2’-雙[3-(3，4-二羧基苯氧基)-苯基]丙二酸酐和4，4’-二氨基二苯基甲烷進行溶液縮聚而合成。
聚醚酰亞胺樹脂，優(yōu)選用下列化學(xué)式(2)表示的化學(xué)式(2) 式中R4和R5可以是取代的，分別表示亞苯基、亞聯(lián)苯基、 式中R6表示優(yōu)選具有1至7個碳原子的亞烷基(例如，優(yōu)選亞甲基、亞乙基和亞丙基(特別優(yōu)選亞異丙基))，或亞萘基，其每個R4和R5可以具有取代基，例如烷基(例如，甲基和乙基)；m是足以形成聚合物的正整數(shù)。
作為市場上可以購得的樹脂，例如ULTEM(商品名，GE塑料公司制造)。
在本發(fā)明中，通過混合耐熱性樹脂(A)與樹脂(B)，所得到樹脂組合物具有可焊性。
上述聚碳酸酯樹脂、多芳基化合物樹脂、聚酯樹脂和聚酰胺樹脂，其中每種均可用作樹脂(B)而不作特別限定。作為聚碳酸酯樹脂，可以通過使用，例如，以二元醇、光氣等作為原料而以已知的方法制造的那些。作為市場上可以得到的樹脂，可以舉出例如，Lexan(商品名，GE塑料公司制造)，Panlite(商品名，帝人化成社制造)和Upiron(商品名，三菱瓦斯化學(xué)社制造)等。作為本發(fā)明中可以使用的聚碳酸酯樹脂，可以使用已知的聚碳酸酯樹脂，例如，以化學(xué)式(3)表示的那些化學(xué)式(3) 式中，R7表示亞苯基、亞聯(lián)苯基， 式中R8表示，優(yōu)選具有1-7個碳原子的亞烷基(例如，優(yōu)選亞甲基、亞乙基或亞丙基(特別優(yōu)選亞異丙基))，或亞萘基，其每個R4和R5可以具有取代基，例如烷基(例如，甲基和乙基)；s是足以形成聚合物的正整數(shù)。
另外，一般通過界面聚合法制造多芳基化合物樹脂，其中，例如，溶于堿性水溶液中的雙酚A，和溶于有機溶劑例如鹵代烴中的對苯二酰氯和間苯二酰氯混合物，在常溫下進行反應(yīng)，合成樹脂。作為市場上可以購得的樹脂，例如，可以舉出U-聚合物(商品名，Unitika公司制造)。
另外，作為聚酯樹脂，以二元醇和二價芳香族羧酸等作為原料，采用已知的方法制造的。作為市場可購得的樹脂，可以使用聚對苯二甲酸乙二酯(PET)系樹脂，例如Byropet(商品名，東洋紡社制造)；聚萘乙二酯(PEN)系樹脂，例如帝人PEN(商品名，帝人化成社制造)。
另外，作為聚酰胺樹脂，以二胺、二羧酸等作為原料，通過已知的方法而制造的。作為市場可購得的樹脂，例如，可以舉出尼龍66例如Amilan(商品名，東レ社制造)、Zytel(商品名，E.I.du Pont DeNemours & Co.，Inc.制造)、Maranyl(商品名，Unitika公司制造)；和尼龍6，T，例如ARLEN(商品名，三井化學(xué)社制造)等。
在本發(fā)明中，在100重量份樹脂(A)中樹脂(B)的混合量是10重量份或更多。當(dāng)樹脂(B)在100重量份樹脂(A)中的量少于10重量份時，耐熱性增加，但不能得到可焊性?；旌系臉渲?B)量上限，是以所要求的耐熱性水平而確定，但是，優(yōu)選100重量份或更少。當(dāng)保持高的可焊性的同時要有特別高的耐熱性時，所用的樹脂(B)的量優(yōu)選70重量份或更少，其中這兩特性達到特別良好平衡的優(yōu)選范圍是，在100重量份樹脂(A)中混合的樹脂(B)為20-50重量份是更優(yōu)選的。
上述樹脂組合物可采用常用的混合機，例如雙螺桿擠出機和捏和機通過熔融和混合而制備。已發(fā)現(xiàn)，要混合的樹脂的混合溫度對直接可焊性有影響，混合機的混合溫度設(shè)定愈高，所得到的可焊性愈好?；旌蠝囟葍?yōu)選設(shè)定在320℃或更高，特別優(yōu)選360℃或更高。
其他的耐熱性熱塑性樹脂和常用添加劑、無機填料、加工助劑、著色劑等可以添加至絕緣層中，其添加量要不損害可焊性及耐熱性的程度。
作為多層絕緣電線的絕緣層結(jié)構(gòu)，優(yōu)選的是絕緣層具有用樹脂混合物通過擠壓貼膠而得到的2層或多層的組合物，因為在耐熱性和可焊性的可靠性之間具有良好的平衡。另外，當(dāng)通過擠壓貼膠法在導(dǎo)體上被覆樹脂組合物時，優(yōu)選的是導(dǎo)體不進行預(yù)熱而使其具有可焊性。當(dāng)導(dǎo)體進行預(yù)熱時，溫度最好設(shè)定在140℃或以下。由于導(dǎo)體不進行預(yù)熱，導(dǎo)體和樹脂混合物涂層之間的粘合性減弱，在焊接時在電線長度方向樹脂混合物被覆層產(chǎn)生10～30％的大的熱收縮，從而改善了可焊性。
在由聚醚砜樹脂或樹脂混合物構(gòu)成的絕緣層外面形成至少1層由聚亞苯基硫構(gòu)成的絕緣層。
作為聚亞苯基硫樹脂，其常用的制造方法是通過在高溫和壓力下，使對二氯苯和NaSH/NaOH或亞硫酸鈉在N-甲基吡咯烷酮中進行縮聚反應(yīng)而制造。聚亞苯基硫樹脂類型的實例，包括交聯(lián)的分子結(jié)構(gòu)聚合物類(下面簡稱交聯(lián)型)和線性分子結(jié)構(gòu)聚合物類(下面簡稱線型)。在交聯(lián)型的情況下，反應(yīng)時生成的環(huán)狀低聚物在熱交聯(lián)步驟中摻入聚合物中。線型是聚亞苯基硫樹脂，它是在反應(yīng)過程，采用聚合劑而使其具有高分子量而制備。在本發(fā)明中，優(yōu)選使用的是以線型作為主體的聚亞苯基硫樹脂。在本發(fā)明中，優(yōu)選使用的聚亞苯基硫樹脂，是在氮氣中，在1拉德/秒、300℃時的初始具有的損耗模量是貯能模量的2倍或多倍。作為評價方法，通過采用損耗模量和貯能模量對時間依賴的測定裝置可容易地進行評價。作為該裝置的實例，可以舉出Reometric Scientfic公司制造的Ares測定裝置。該2種模量間之比是交聯(lián)水平的標(biāo)準(zhǔn)。在聚亞苯基硫樹脂的損耗模量低于貯能模量2倍時，有時難以實施成型加工。
主要含有線型的亞苯基硫樹脂可通過連續(xù)擠出成型而制造，并具有足以作為多層絕緣電線的涂層的撓性。另一方面，在交聯(lián)型亞苯基硫樹脂的情況下，在成型時，可以形成凝膠產(chǎn)物。然而，在不阻礙其加工成型的范圍內(nèi)，以線型為主體的聚亞苯基硫樹脂可以與交聯(lián)型亞苯基硫樹脂組合，或在聚合物內(nèi)進一步含有，例如交聯(lián)成分和支鏈成分。這里，“以線型為主體”，意指在聚亞苯基硫樹脂總成分中，線型聚亞苯基硫樹脂成分通常占70摩爾％或更多。
另外，聚亞苯基硫樹脂，在膜厚的情況下，通常具有的特征是，拉伸斷裂時的伸長率非常小，具體的，對交聯(lián)型為1～3％，對線型為20～40％。因此，厚的聚亞苯基硫樹脂膜完全不適合用作絕緣電線的被覆材料。然而，本發(fā)明人驚奇意外發(fā)現(xiàn)，在采用薄膜(180μm或更低)結(jié)構(gòu)例如本發(fā)明所用的那些的情況下，當(dāng)采用主要含有線型的聚亞苯基硫樹脂時，拉伸斷裂時的伸長率增加到50～70％。如果在拉伸斷裂時的伸長達到50％或更多時，這表明該材料作為涂布材料具有足夠的撓性。
另外，在由聚醚砜樹脂或樹脂混合物構(gòu)成的上述絕緣層的外層，設(shè)置至少1層這種聚亞苯基硫樹脂層，與不設(shè)置該層相比，耐溶劑性等耐化學(xué)性顯著提高。樹脂，例如結(jié)晶性樹脂已知具有強的耐化學(xué)性，例如耐溶劑性等。然而，本發(fā)明首先發(fā)現(xiàn)，甚至用于本發(fā)明的這種薄膜結(jié)構(gòu)情況下，這種樹脂具有耐化學(xué)性，并可高速擠出成型，而且還具有作為多層絕緣電線的特性。從耐熱性的觀點考慮，可以推測，聚亞苯基硫樹脂甚至在薄膜結(jié)構(gòu)的情況下仍具有充分的耐熱性，因為其氧化機理基本上不同于其他樹脂，例如具有氧化機理的聚酰胺樹脂，其中通過由表面熱氧化引起劣化而進展到內(nèi)部的氧化。
另外，已經(jīng)確認(rèn)，本發(fā)明的多層絕緣電線對電學(xué)性質(zhì)中的使用壽命特征有改善的效果。雖然說在聚亞苯基硫樹脂的情況下，防漏電性不好，已發(fā)現(xiàn)作為在本發(fā)明的多層絕緣電線的絕緣層結(jié)構(gòu)的一部分通過使用聚亞苯基硫樹脂，則在帶電試驗中使用壽命延長，并且聚亞苯基硫樹脂具有耐電暈的效果。這是基于由于放電而減少臭氧的發(fā)生，并且超出通常成型材料技術(shù)觀點的想像力，該技術(shù)是通過注射成型等發(fā)展起來的。通過采用本發(fā)明所述的結(jié)構(gòu)，第1次提出這些發(fā)展效果。
市場可得到的聚亞苯基硫樹脂包括Fotron(商品名，Polyplastics制造)、Dic.PPS(商品名，Dainippon Ink & Chemicals，Inc.)和PPS(商品名，DIC EP制造)。在這些樹脂中，例如，F(xiàn)ortron(0220 A9(等級名))、DIC-PPS(Fz-2200-A5(等級名))、和DIC EP·PPS(LT-4P(等級名))具有下列模量比(即損耗模量/貯能模量)(在氮氣氛中，1拉德/秒，300℃ )分別為3.5、3.5和5.9，這些值是優(yōu)選的。
其他的耐熱性熱塑性樹脂、熱塑性彈性體、和常用的添加劑、無機填料、加工助劑、著色劑等在不影響耐熱性及耐化學(xué)試劑性的范圍內(nèi)可以添加。在進行加工成型時，可以采用氮氣置換空氣的方法以抑制在成型機內(nèi)因氧化引起的支化和交聯(lián)反應(yīng)。
在加工成型后，根據(jù)需要，可進行退火處理。退火可以得到更高的結(jié)晶度并進一步改善耐化學(xué)性。
關(guān)于無機填料，當(dāng)對100重量份聚醚砜樹脂或100重量份上述樹脂(A)和樹脂(B)的樹脂混合物的混合量為10至85重量份時，所得到的絕緣電線能進一步改善電學(xué)性質(zhì)，因此，上述規(guī)定的范圍是優(yōu)選的。
作為無機填料，例如，可以采用氧化鈦、硅石(二氧化硅)、和氧化鋁。作為市場上可得的產(chǎn)物，并可使用的如二氧化鈦，F(xiàn)R-88(等級名，F(xiàn)URUKAWA CO.，LTD.制造，平均粒徑0.19μm)；作為硅石，5X(等級名，Tatsumori，Ltd.制造，平均粒徑1.5μm)；作為氧化鋁，RA-30(等級名，Iwatani國際公司制造，平均粒徑0.1μm)。當(dāng)無機填料量太少時，填料對電學(xué)性質(zhì)的效果不能呈現(xiàn)，當(dāng)過多時，多層絕緣電線所必要的撓性得不到，并且，耐熱性受損。無機填料的添加可明顯的改善，特別是使用壽命。
作為本發(fā)明所用的導(dǎo)體，可以使用金屬裸線(硬線)、在金屬裸線上被覆有漆膜或薄的絕緣層的絕緣電線、由絞合的金屬裸線構(gòu)成的多芯股線(電線束)或由絞合的絕緣電線構(gòu)成的多芯股線，其每種均涂覆有漆膜或薄絕緣層。多芯股線的絞合線數(shù)，按照所要求的高頻用而任意選擇。另外，當(dāng)多芯股線的絞合線數(shù)大時，例如19-或37-根單線，多芯電線(基本電線)可以形成絞合電線或非絞合電線。在非絞合電線的場合，例如，多根導(dǎo)線其每個可以是裸線，或形成單線的絕緣電線僅以接近平行方向而一起捆扎而聚集(集中)，或以非常大的螺距將它們絞合成捆。在任何一種情況下，其斷面優(yōu)選為圓形或近似圓形。然而，作為薄的絕緣層材料，要求采用本身具有好的可焊性的樹脂，例如，酯酰亞胺改性的聚氨酯樹脂、脲改性的聚氨酯樹脂和聚酯酰亞胺樹脂，具體地，例如，可以使用WD-4305(商品名，日立化成社制造)、TSF-200和TPU-7000(商品名，東特涂料社制造)和FS-304(商品名，大日精化社制造)。另外，在導(dǎo)體上使用焊錫或在導(dǎo)體上鍍錫是一種改善可焊性的方法。
關(guān)于本發(fā)明優(yōu)選實施方案的結(jié)構(gòu)其多層絕緣電線可通過用聚醚砜樹脂擠壓貼膠導(dǎo)體的外層，以形成具有所希望厚度的絕緣層作為第1層，以及，用聚醚砜樹脂擠壓貼膠第1絕緣層的外周，以形成具有所希望厚度的絕緣層作為第2層，以及，再用聚亞苯基硫樹脂擠壓貼膠第2絕緣層的外周，以形成具有所希望厚度的絕緣層作為第3層，優(yōu)選的，在三層的情況下，這樣形成的擠壓貼膠絕緣層的總厚度可控制在60至180μm的范圍內(nèi)。這是因為，如果絕緣層的總厚度太薄，則得到的耐熱多層絕緣電線的電學(xué)特性大大降低，以使電線不能使用。另外，如果絕緣層的總厚度太厚，則可焊性明顯受損。更優(yōu)選的是，擠壓貼膠絕緣層的總厚度在70至150μm的范圍內(nèi)。上述3層的每層厚度，優(yōu)選控制在20至60μm的范圍內(nèi)。
同時，當(dāng)重視可焊性時，本發(fā)明中所用的上述樹脂混合物通過擠壓貼膠進行以形成第1和第2絕緣層，從而呈現(xiàn)設(shè)計的性質(zhì)。
本發(fā)明的多層絕緣電線具有至少1層由聚醚砜樹脂構(gòu)成的作為絕緣層，和具有至少1層由聚亞苯基硫樹脂構(gòu)成的作為上述絕緣層的外層，以及，多層絕緣電線具有必需的耐熱性、耐化學(xué)性和更高的電學(xué)性質(zhì)。另外，當(dāng)多層絕緣電線具有至少1層由樹脂混合物構(gòu)成的作為絕緣層和具有至少1層由聚亞苯基硫樹脂構(gòu)成的作為上述絕緣層的外層時，則除上述特征外還呈現(xiàn)良好的可焊性。
本發(fā)明的變壓器，其中，采用本發(fā)明的多層絕緣電線，不僅滿足IEC60950的標(biāo)準(zhǔn)，而且，也適用于要求質(zhì)量水平更嚴(yán)格的設(shè)計，因為它不纏繞絕緣帶，所以，變壓器體積可以小型化而耐熱性高。
本發(fā)明的多層絕緣電線可用作任何類型變壓器的線圈，包括圖1和圖2所示的那些。在變壓器中，一般在芯上以疊層方式纏繞第1線圈和第2線圈，但是，本發(fā)明的多層絕緣電線可用于變壓器，其中第1線圈和第2線圈可交替纏繞(JP-A-5-152139“JP-A”表示待審查的公開的日本專利申請))。在本發(fā)明的變壓器中，上述多層絕緣電線可同時用作第1和第2線圈，或第1和第2線圈的任何一種。另外，當(dāng)本發(fā)明的多層絕緣電線具有2層(例如，當(dāng)?shù)?線圈和第2線圈是2層絕緣層時，或當(dāng)?shù)?線圈和第2線圈中之一是是漆包線而另一個是2層絕緣電線時)，至少在所用的線圈之間可插入1個屏蔽層。
按照本發(fā)明，可以提供多層絕緣電線該電線可用作要裝配的變壓器的導(dǎo)線和線圈例如用于電學(xué)和電子儀器和工具等中有用的多層絕緣電線并且其耐熱性和耐化學(xué)性優(yōu)良。另外，在絕緣層所用的絕緣材料的實施方案中，本發(fā)明提供一種具有良好可焊性的多層絕緣電線，當(dāng)該電線浸漬在焊浴中時，絕緣層能在短時間內(nèi)脫除，從而使焊錫易在導(dǎo)體上粘住。
按照本發(fā)明，可以提供耐熱性和耐化學(xué)性優(yōu)良的多層絕緣電線、使用壽命特征得到改善的、以及耐電暈性優(yōu)良的電學(xué)性質(zhì)、工業(yè)生產(chǎn)性優(yōu)選。另外，按照本發(fā)明，可以提供高可靠性的變壓器，其是通過纏繞這種多層絕緣電線而獲得的。
本發(fā)明的多層絕緣電線不僅滿意地滿足所要求的耐熱性水平，而且，具有優(yōu)良的耐溶劑性和耐化學(xué)性，因此，線圈加工后的相繼后處理中可在很寬的范圍內(nèi)選擇方法。
另外，按照本發(fā)明的多層絕緣電線，在至少1絕緣層采用特定的樹脂混合物，借此，在最終加工時可直接進行焊接。
采用上述多層絕緣電線制造的本發(fā)明變壓器，具有優(yōu)良的電學(xué)性質(zhì)，和可靠性高。
上述樹脂組合物采用30mmΦ的雙螺桿擠出機(L/D＝30)進行混合。
所得到的多層絕緣電線的各種特性按下列方法試驗和測定。A.耐熱性(1)采用下列方法評價耐熱性，按照IEC標(biāo)準(zhǔn)60950標(biāo)準(zhǔn)的條款2.9.4.4的附錄U(絕緣電線)和條款1.5.3的附錄C(變壓器)進行評價。
在直徑6mm芯線周圍，在荷重118MPa(12kgf/mm2)下纏繞多層絕緣電線10層。B級是于225℃(E級215℃；F級240℃)加熱1小時，然后，B級在200℃(E級190℃，F(xiàn)級215℃)再加熱71小時，再于25℃、95％RH的氣氛中保持48小時，然后，立即施加3,000伏1分鐘。當(dāng)未發(fā)生電短路時，便認(rèn)為它通過B級(E級、F級)合格。(以n＝5次進行判斷。即使1次為NG則為不合格)。B.介電擊穿電壓按照J(rèn)IS C 3003-198411.2的扭轉(zhuǎn)線對的方法測定介電擊穿電壓。結(jié)果用kV單位表示。如果擊穿電壓低于14kV則認(rèn)為不合格。C.耐熱性(2)按照J(rèn)IS C 3003-1984的扭轉(zhuǎn)線對的方法扭轉(zhuǎn)多層絕緣電線，把得到的扭轉(zhuǎn)電線于220℃的溫度加熱，等級B加熱168小時(7天)，然后，測定介電擊穿電壓。結(jié)果表明，該值愈大耐熱性愈高。當(dāng)破壞后的介電擊穿電壓對熱處理前的介電擊穿電壓之比，即破壞后的介電擊穿電壓的殘留比(％)為50％或更大，這認(rèn)為多層絕緣電線大略滿足IEC標(biāo)準(zhǔn)60172的耐熱性B級。在表中，結(jié)果是用上述樣品破壞后的介電擊穿電壓的殘留比(％)表示。D.耐溶劑性按照J(rèn)IS C 3003-198414.1(2)評價樣品，其中使樣品在溶劑二甲苯中浸漬30分鐘后確認(rèn)皮膜的鉛筆硬度和是否膨潤。鉛筆硬度大于H且不膨潤者為合格。表中當(dāng)所得樣品發(fā)生膨潤時用鉛筆硬度(例如B)表示或以“膨脹(sell)”表示時，表明試驗不合格。E.耐化學(xué)性在按照扭絞二線法制造樣品后，用二甲苯型清漆TVB2024(商品名，東芝化學(xué)社制造)以及苯乙烯單體型清漆TVB2180T(商品名，東芝化學(xué)社制造)浸漬、然后干燥。接著，用肉眼觀察樣品上是否龜裂。未發(fā)現(xiàn)龜裂等損傷的作為“合格”。F.可焊性使絕緣電線末端約40mm的長度浸漬在溫度450℃的熔融焊料中，測定焊料粘附著在浸漬的30mm長度部分的所需時間(秒)。所需時間愈短，可焊性愈好。所示數(shù)值是n＝3的平均值。當(dāng)該時間超過10秒為“不合格”，優(yōu)選的是當(dāng)膜厚約100μm時該時間在5秒以內(nèi)，以及當(dāng)膜厚約180μm時該時間在7秒以內(nèi)。G.使用壽命按照扭絞二線法，通過與裸線(0.6mm)扭絞多層絕緣電線制備樣品。然后，在常溫、商用頻率(50Hz)、2kV的條件下進行充電，測定樣品短路所需要的時間。在充電期間，通過官能試驗確認(rèn)臭氧是否存在，以此確認(rèn)是否發(fā)生部分放電以作為耐電暈性的評價。
表1

表1(續(xù))

表2

表2(續(xù))

表3

表3(續(xù))

表4

表4(續(xù))

(注)在表中，“-”表示未添加的成分，“ND”表示未進行試驗。
簡略符號表示的各種樹脂如下PESSUMIKAEXCEL PES 3600(商品名，住友化學(xué)工業(yè)社制造)，聚醚砜樹脂；PEIULTEM 1000(商品名，GE塑料公司制造)，聚醚酰亞胺樹脂；PCLexan SP-1010(商品名，GE塑料公司制造)，聚碳酸酯樹脂；PARU-聚合物(商品名，Unitika公司制造)，多芳基化合物樹脂；PAARLEN AE-4200(商品名，三井化學(xué)社制造)，聚酰胺樹脂；PPS-1Dic.PPS FZ 2200-A5(商品名，Dainippon Ink & Chemicals，Inc.制造)，tanδ＝3.5，聚亞苯基硫樹脂；PPS-2Fortron 0220 A9(商品名，聚塑料公司制造)，tanδ＝3.5，聚亞苯基硫樹脂；PPS-3LT-4P(商品名，DIC EP制造)，tanδ＝5.9，聚亞苯基硫樹脂。
這里，tanδ表示(損耗模量/貯能模量)之比。
從表1中的結(jié)果說明下列情況。
實施例1至7，因為3層中下面2層是由聚醚砜樹脂構(gòu)成而最外層由聚亞苯基硫樹脂構(gòu)成，所以，呈現(xiàn)良好的耐熱性并具有非常好的耐溶劑性和耐化學(xué)性。
然而，比較例1，因為全部3層是僅由聚醚砜樹脂構(gòu)成，不具有高的耐熱性，涂膜就耐溶劑性而論是軟的，就耐化學(xué)性質(zhì)而論產(chǎn)生龜裂。比較例2中，最外層由聚酰胺樹脂構(gòu)成，呈現(xiàn)耐溶劑和耐化學(xué)性。然而，耐熱性未達到想要的水平，該比較例難以達到上述耐熱性(2)的B級耐熱性，例如，從表面產(chǎn)生的熱劣化。
從表2及表3所示的結(jié)果可以了解下列情況。
實施例8至19呈現(xiàn)良好的可焊性和耐熱性，并還具有非常好的耐溶劑和耐化學(xué)性，這是因為3層中的2層是由處于本發(fā)明規(guī)定范圍內(nèi)的樹脂(A)和樹脂(B)的樹脂混合物構(gòu)成，并且最外層由聚亞苯基硫樹脂構(gòu)成。
相反，比較例3是僅使用聚醚砜樹脂得到的結(jié)構(gòu)，而比較例4是使用聚醚酰亞胺樹脂和聚醚砜樹脂的組合物得到的結(jié)構(gòu)。雖然這2個比較例呈現(xiàn)高的耐熱性，但它們具有的缺點是，就可焊性而論，焊料不能附著在其上，而就耐溶劑性而論，涂膜太軟，而就耐化學(xué)性而論，產(chǎn)生龜裂。
比較例5僅由聚碳酸酯構(gòu)成。因此，比較例5幾乎無耐熱性，而且，可焊性、耐溶劑性和耐化學(xué)性均不好。因此，比較例5不能達到實用水平。
另外，從表4所示的結(jié)果可明顯了解下列情況。
實施例21至26分別具有3層中的下部2層是由在聚醚砜樹脂中摻合無機填料而得到的組合物構(gòu)成，或由本發(fā)明規(guī)定范圍內(nèi)的樹脂(A)和樹脂(B)的樹脂混合物構(gòu)成，并且最外層由聚亞苯基硫樹脂構(gòu)成。當(dāng)無機填料量處于本發(fā)明優(yōu)選的范圍內(nèi)時，每個實施例均呈現(xiàn)良好的耐熱性并還具有非常好的耐溶劑性和耐化學(xué)性。實施例23至26也具有良好的可焊性。
反之，在比較例6和7的情況下，由于最外層是由聚醚砜樹脂構(gòu)成并且無機填料的量大，撓性受到不良影響。因此，這幾個比較例的耐熱性達不到所要求的水平，并且，存在的問題是，就耐溶劑性而論，涂膜太軟，和就耐化學(xué)藥品性而論，產(chǎn)生龜裂。
實施例20的使用壽命長，實施例23中配合了無機填料，使用壽命更長，試驗中幾乎不產(chǎn)生臭氧。
工業(yè)上利用的可能性本發(fā)明的多層絕緣電線，其具有良好的耐熱性和耐化學(xué)性，通常用作裝在電子和電學(xué)儀器和工具中的變壓器中的導(dǎo)線或線圈。
另外，本發(fā)明的變壓器作為可靠性高的變壓器是優(yōu)選的。
本發(fā)明的上述公開涉及的實施方案，除非另有說明，本發(fā)明不受上述公開的任何細(xì)節(jié)所限制，在不超出權(quán)利要求中所示的發(fā)明精神和范圍內(nèi)可作更廣泛的構(gòu)建。
權(quán)利要求
1.一種多層絕緣電線，在導(dǎo)體上具有2層或多層擠壓絕緣層，以包覆導(dǎo)體，其中，絕緣層的至少1層是由聚醚砜樹脂構(gòu)成，以及其中，除了所述至少一絕緣層以外，還至少有1絕緣層作為上述至少1層絕緣層的外層，并且由聚亞苯基硫樹脂構(gòu)成。
2.一種多層絕緣電線，在其導(dǎo)體上具有2層或多層可焊的擠出絕緣層，以覆蓋導(dǎo)體，其中絕緣層的至少1層是由樹脂混合物構(gòu)成，該樹脂混合物由混合100重量份的選自聚醚酰亞胺和聚醚砜樹脂中的至少1種樹脂(A)和10重量份選自聚碳酸酯樹脂、多芳基化合物樹脂、聚酯樹脂和聚酰胺樹脂中的至少1種樹脂(B)構(gòu)成，以及上述除了至少1絕緣層以外有至少1層由樹脂混合物構(gòu)成，作為上述至少1層絕緣層的外層，并且由聚亞苯基硫樹脂構(gòu)成。
3.按照權(quán)利要求2中所述的多層絕緣電線，其中，樹脂(A)是聚醚砜樹脂。
4.按照權(quán)利要求2中所述的多層絕緣電線，其中，樹脂(B)是聚碳酸酯。
5.按照權(quán)利要求2中所述的多層絕緣電線，其中，樹脂(A)是聚醚砜樹脂，而樹脂(B)是聚碳酸酯。
6.按照權(quán)利要求2-5中所述的多層絕緣電線，其中，樹脂混合物通過混合100重量份樹脂(A)和10至70重量份樹脂(B)而構(gòu)成。
7.按照權(quán)利要求1-6中任何一項所述的多層絕緣電線，其中，形成上述絕緣層的聚亞苯基硫樹酯，其在300℃、1拉德/分、氮氣氛中的最初具有的損耗模量是貯能模量的2或多倍。
8.按照權(quán)利要求1-7中任何一項所述的多層絕緣電線，其中，絕緣層中的最外層由聚亞苯基硫樹脂構(gòu)成。
9.按照權(quán)利要求1-8中任何一項所述的多層絕緣電線，其中，上述絕緣層是由聚醚砜樹脂或由10至85重量份無機填料和100重量份樹脂(A)和樹脂(B)的樹脂混合物構(gòu)成。
10.一種變壓器，其中含有按照權(quán)利要求1-9中任何一項所述的多層絕緣電線。
全文摘要
一種多層絕緣電線，具有電導(dǎo)體和覆蓋電導(dǎo)體的2層或多層擠出絕緣層，其中至少1層絕緣層由聚醚砜樹脂(1)構(gòu)成，或由100重量份的選自聚醚酰亞胺和聚醚砜樹脂的至少1種樹脂(A)和10重量份選自聚碳酸酯樹脂、多芳基化合物樹脂、聚酯樹脂和聚酰胺樹脂中的至少1種樹脂(B)的混合物(2)所構(gòu)成；并除了由樹脂(1)或樹脂混合物(2)構(gòu)成的絕緣層外至少有一層安置在絕緣層外，并由聚亞苯基硫樹脂構(gòu)成；以及一種采用上述絕緣電線的變壓器。
文檔編號H01F27/32GK1463445SQ02801916
公開日2003年12月24日 申請日期2002年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月1日
發(fā)明者石井禎, 金容薰, 東浦厚, 小林勇 申請人:古河電氣工業(yè)株式會社