本發(fā)明涉及一種通過電沉積涂裝包覆絕緣層的電線的制造方法。

本申請(qǐng)主張基于2015年2月13日于日本申請(qǐng)的專利申請(qǐng)2015-026041號(hào)的優(yōu)先權(quán)，并將其內(nèi)容援用于此。

背景技術(shù)：

以往，在馬達(dá)、電抗器、變壓器等中使用電線的表面由絕緣覆膜包覆的絕緣電線。作為在電線的表面形成絕緣覆膜的方法，已知有浸漬法或者電沉積法。

在此，電沉積法是指使成為絕緣電線的芯材的電線通過含聚合物的絕緣電沉積涂料中，對(duì)該電線通電而使聚合物電沉積到電線表面，進(jìn)一步對(duì)該電沉積的聚合物進(jìn)行燒結(jié)處理來形成絕緣覆膜的方法(例如，參考專利文獻(xiàn)1)。欲通過該電沉積法在電線的表面形成絕緣覆膜時(shí)能夠利用將電沉積機(jī)構(gòu)和加熱機(jī)構(gòu)以該順序組合的電線用電沉積涂裝裝置來進(jìn)行。上述電沉積機(jī)構(gòu)的目的為使成為絕緣電線的芯材的電線通過含聚合物的絕緣電沉積涂料中，對(duì)該電線通電而在電線表面形成絕緣層。并且，加熱機(jī)構(gòu)的目的為對(duì)電沉積到電線表面的聚合物進(jìn)行燒結(jié)處理。作為該加熱機(jī)構(gòu)，能夠舉出熱風(fēng)干燥爐、近紅外線加熱爐、遠(yuǎn)紅外線加熱爐、感應(yīng)加熱爐等。

通過如此構(gòu)成的電線的涂裝方法能夠得到在電線上形成有絕緣覆膜的絕緣電線。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2004-342330號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求1、[0066]～[0070]段、[0080]段)

但是，上述以往的專利文獻(xiàn)1所示的電線的涂裝方法中，通過電沉積機(jī)構(gòu)形成有絕緣層，但該絕緣層除聚合物以外還包含一部分溶劑。在此，利用加熱機(jī)構(gòu)，一次性進(jìn)行了使絕緣層的聚合物熱固化的燒結(jié)，因此若進(jìn)行厚膜化則在燒結(jié)中途，絕緣覆膜表面先干燥固化，之后絕緣覆膜中的溶劑蒸發(fā)而發(fā)泡。其結(jié)果，在絕緣覆膜中產(chǎn)生空隙，或者空隙穿過在絕緣覆膜表面而成的孔，有可能絕緣覆膜的耐電壓降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種絕緣電線的制造方法，即使使絕緣覆膜厚膜化也抑制因溶劑蒸發(fā)引起的發(fā)泡，在絕緣覆膜上不會(huì)形成空隙和孔，能夠提高絕緣電線的耐電壓。

本發(fā)明的第1觀點(diǎn)為一種絕緣電線的制造方法，其利用含聚合物的絕緣電沉積涂料通過電沉積法在電線的表面形成絕緣層之后，通過進(jìn)行燒結(jié)處理，在電線的表面形成絕緣覆膜，其特征在于，在燒結(jié)處理之前，進(jìn)行使絕緣層中的溶劑蒸發(fā)的預(yù)處理，該預(yù)處理通過近紅外線加熱爐進(jìn)行，預(yù)處理的溫度低于燒結(jié)處理的溫度。

本發(fā)明的第2觀點(diǎn)為基于第1觀點(diǎn)的發(fā)明，其特征在于，進(jìn)一步地，近紅外線加熱爐的峰值波長設(shè)定在0.7～2.5μm的范圍內(nèi)。

本發(fā)明的第3觀點(diǎn)為基于第1或者第2觀點(diǎn)的發(fā)明，其特征在于，進(jìn)一步地，預(yù)處理的溫度在50～200℃的范圍內(nèi)，燒結(jié)處理的溫度在200～500℃的范圍內(nèi)。

本發(fā)明的第1觀點(diǎn)的絕緣電線的制造方法中，在燒結(jié)處理之前，進(jìn)行使絕緣層中的溶劑蒸發(fā)的預(yù)處理，該預(yù)處理通過近紅外線加熱爐進(jìn)行，預(yù)處理的溫度低于燒結(jié)處理的溫度，因此電沉積到電線表面的絕緣層或該絕緣層中的溶劑等被加熱之前，能夠確實(shí)地加熱電線。因此，從電沉積到電線表面的絕緣層與電線相接的部分朝向表面逐漸被加熱，因此絕緣層中的溶劑從與電線相接的部分朝向表面依次蒸發(fā)。其結(jié)果，絕緣層的表面不會(huì)先干燥固化，因此能夠抑制因溶劑的蒸發(fā)引起的發(fā)泡。因此，能夠使絕緣覆膜厚膜化，能夠提高絕緣電線的耐電壓。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式及實(shí)施例的將絕緣覆膜形成于電線表面的工藝的示意圖。

圖2是示意地表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電沉積涂裝裝置的圖。

圖3是表示現(xiàn)有方式及比較例的將絕緣覆膜形成于電線表面的工藝的示意圖。

具體實(shí)施方式

接著，根據(jù)附圖對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的方式進(jìn)行說明。如圖1的(d)所示，絕緣電線11具備電線12、形成于該電線12表面的絕緣覆膜13。上述電線12的橫截面形成為扁平的四邊形狀。并且，如圖1的(a)～圖1的(d)所示，絕緣覆膜13是含聚合物(聚合物粒子16)和溶劑17的絕緣電沉積涂料14通過電沉積法在電線12的表面形成絕緣層18，并對(duì)所形成的絕緣層18進(jìn)行加熱使其固化而成的聚合物的絕緣覆膜。絕緣電沉積涂料14的聚合物(聚合物粒子16)可以是水分散型或者水溶型中的任一種。并且，作為電線12可舉出銅線、鋁線、鋼線、銅合金線、鋁合金線等。

對(duì)如此構(gòu)成的絕緣電線的制造方法進(jìn)行說明。首先，制備絕緣電沉積涂料。本發(fā)明的絕緣電沉積涂料中含有聚合物和作為溶劑的有機(jī)溶劑及水。作為聚合物優(yōu)選含有丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧-丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、聚酯樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、聚酯亞胺樹脂中的至少任一種。并且，作為有機(jī)溶劑，可舉出選自n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、n,n-二甲基乙酰胺(dmac)、二甲基亞砜(dmso)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)、γ-丁內(nèi)酯(γbl)、苯甲醚、四甲脲及環(huán)丁砜的一種以上。作為有機(jī)溶劑尤其優(yōu)選nmp。

該實(shí)施方式中，作為聚合物使用聚酰亞胺樹脂，作為有機(jī)溶劑使用nmp，來制備水分散型聚酰亞胺絕緣電沉積涂料。具體而言，首先，在將聚酰亞胺樹脂溶解于nmp的聚酰亞胺溶液中添加中和劑并攪拌來中和聚酰亞胺之后，添加作為聚酰亞胺的不良溶劑的水并進(jìn)行混合/攪拌而析出聚酰亞胺，從而制備水分散型聚酰亞胺絕緣電沉積涂料。關(guān)于該聚酰亞胺的重量平均分子量(mw)，以聚苯乙烯換算優(yōu)選為20,000～150,000，尤其優(yōu)選為45,000～90,000。在此，作為中和劑，能夠使用氨基乙醇、三乙胺、三乙醇胺、吡啶等堿性化合物。如此制備的水分散型聚酰亞胺絕緣電沉積涂料成為分散有由聚酰亞胺樹脂構(gòu)成的聚合物粒子的懸浮液。聚合物粒子的平均粒徑優(yōu)選為0.01～10μm，更優(yōu)選為0.05～1μm。在此，聚合物粒子的平均粒徑是利用粒度分布測(cè)定裝置(horiba,ltd.制la-950)來測(cè)定的粒徑，是體積基準(zhǔn)平均粒徑。

接著，如圖2所示，使用電沉積涂裝裝置20利用電沉積法將上述絕緣電沉積涂料14電沉積到電線12的表面來形成絕緣層18(圖1的(b))。具體而言，預(yù)先將卷成圓筒狀的橫截面為圓形的圓柱形電線22(圖2)經(jīng)由陽極23電連接到直流電源21的正極。并且，向圖2的實(shí)線箭頭方向提拉該圓柱形電線22來經(jīng)過各工序。首先，作為第1工序，通過一對(duì)軋制輥24將圓柱形電線22軋制為扁平，得到橫截面為長方形的扁平狀電線12。接著，作為第2工序，將絕緣電沉積涂料14儲(chǔ)存到電沉積槽26(圖1的(a)及圖2)，使扁平狀電線12通過該電沉積槽26內(nèi)的絕緣電沉積涂料14中。在此，電沉積槽26內(nèi)的絕緣電沉積涂料14中，與所通過的扁平狀電線12設(shè)置間隔而插入有電連接于直流電源21的負(fù)極的陰極27。使扁平狀電線12通過電沉積槽26內(nèi)的絕緣電沉積涂料14中時(shí)，直流電壓通過直流電源21施加到扁平狀電線12與絕緣電沉積涂料14之間(圖2)。由此，分散到絕緣電沉積涂料14的溶劑17的聚合物粒子16電沉積到扁平狀電線12的表面而形成絕緣層18(圖1的(a)及圖1的(b))。

在此，電沉積槽26內(nèi)的絕緣電沉積涂料14的溫度優(yōu)選為5～60℃，絕緣電沉積涂料14中的聚合物的濃度優(yōu)選為1～40質(zhì)量％。并且，直流電源21的直流電壓優(yōu)選為1～300v，直流電流的通電時(shí)間優(yōu)選為0.01～30秒。

接著，作為燒結(jié)處理的預(yù)處理，對(duì)表面電沉積有絕緣層18的扁平狀電線12進(jìn)行干燥，使絕緣層18中的溶劑蒸發(fā)，得到使絕緣層18中的溶劑蒸發(fā)后的絕緣層29。作為預(yù)處理的干燥通過近紅外線加熱爐來進(jìn)行。該實(shí)施方式中，使從電沉積槽26提拉的扁平狀電線12通過近紅外線加熱爐28內(nèi)(圖2)，由此進(jìn)行作為預(yù)處理的干燥。近紅外線加熱爐的峰值波長優(yōu)選設(shè)定在0.7～2.5μm的范圍內(nèi)。作為近紅外線加熱爐28內(nèi)的加熱源，可舉出鹵素?zé)艏訜崞?、鎢絲加熱器等。并且，預(yù)處理的溫度設(shè)定為低于后述的燒結(jié)處理的溫度。并且，預(yù)處理的溫度優(yōu)選在50～200℃的范圍內(nèi)，預(yù)處理的時(shí)間優(yōu)選在1～10分鐘的范圍。另外，預(yù)處理的溫度為通過熱電偶測(cè)定的近紅外線加熱爐內(nèi)的中央部的溫度。近紅外線加熱爐的峰值波長更優(yōu)選設(shè)定在1～2μm的范圍內(nèi)，預(yù)處理的溫度更優(yōu)選在100～190℃的范圍內(nèi)，但不限定于此。

在此，將近紅外線加熱爐的峰值波長限定在0.7～2.5μm的范圍內(nèi)是因?yàn)椋粜∮?.7μm，則不能充分加熱電線及絕緣層，若超過2.5μm，則絕緣層的表面比電線更早被加熱而從絕緣層表面開始干燥固化，之后絕緣層中的溶劑蒸發(fā)而發(fā)泡，在固化后的絕緣覆膜形成因上述發(fā)泡導(dǎo)致的空隙或孔。并且，將預(yù)處理的溫度設(shè)定為低于燒結(jié)處理的溫度是基于預(yù)處理的溫度高則容易發(fā)生發(fā)泡的理由。并且，將預(yù)處理的溫度限定在50～200℃的范圍內(nèi)是因?yàn)椋粜∮?0℃則不能充分干燥絕緣層，若超過200℃則容易發(fā)生發(fā)泡。并且，將預(yù)處理的時(shí)間限定在1～10分鐘的范圍內(nèi)是因?yàn)椋粜∮?分鐘，則不能充分干燥絕緣層，若超過10分鐘，則生產(chǎn)率下降。

由此，如圖1的(a)～圖1的(c)所示，在電線12表面電沉積有絕緣電沉積涂料14中的聚合物(聚合物粒子16)而形成的絕緣層18、該絕緣層18中的溶劑17以及絕緣層18表面的溶劑17被加熱之前，能夠加熱電線12。因此，絕緣層18從與電線12相接的部分朝向表面逐漸被加熱，因此絕緣層18中的溶劑17從與電線12相接的部分朝向表面依次蒸發(fā)。圖1的(c)示出通過預(yù)處理而溶劑蒸發(fā)的過程。其結(jié)果，絕緣層18的表面不會(huì)先干燥固化，因此即使絕緣層18中的溶劑17蒸發(fā)，該溶劑會(huì)通過液態(tài)的溶劑17中，干燥后的絕緣層29中也不會(huì)殘留空隙或孔。

并且，通過對(duì)在預(yù)處理中干燥的絕緣層29進(jìn)行燒結(jié)處理，在電線12的表面形成絕緣覆膜13(圖1的(d))。該實(shí)施方式中，如圖2所示，使表面形成有上述絕緣層29的電線12通過燒結(jié)爐31內(nèi)。上述燒結(jié)處理優(yōu)選通過近紅外線加熱爐、熱風(fēng)加熱爐、感應(yīng)加熱爐、遠(yuǎn)紅外線加熱爐等來進(jìn)行。并且，燒結(jié)處理的溫度優(yōu)選在200～500℃的范圍內(nèi)，燒結(jié)處理的時(shí)間優(yōu)選在1～10分鐘的范圍內(nèi)。在此，將燒結(jié)處理的溫度限定在200～500℃的范圍內(nèi)是因?yàn)?，若小?00℃則不能充分固化絕緣層，若超過500℃則聚合物會(huì)熱分解。并且，將燒結(jié)處理的時(shí)間限定在1～10分鐘的范圍內(nèi)是因?yàn)?，若小?分鐘，則不能充分固化絕緣層，若超過10分鐘則樹脂會(huì)熱分解。另外，燒結(jié)處理的溫度是燒結(jié)爐內(nèi)的中央部的溫度。燒結(jié)處理的溫度更優(yōu)選在220～400℃的范圍內(nèi)，但不限定于此。

由此，如圖1的(d)所示，燒結(jié)處理后固化的絕緣覆膜13上不會(huì)形成空隙及孔，即使將絕緣覆膜13厚膜化也不會(huì)產(chǎn)生因溶劑的蒸發(fā)導(dǎo)致的發(fā)泡，能夠提高絕緣電線11的耐電壓。上述絕緣覆膜13的膜厚能夠增至5～100μm的程度。另外，燒結(jié)處理之前，不進(jìn)行使溶劑蒸發(fā)的預(yù)處理時(shí)，即如圖3的(b)及圖3的(c)所示，與燒結(jié)處理同時(shí)進(jìn)行預(yù)處理(干燥處理)的情況下，絕緣層18從其表面朝向與電線12相接的部分逐漸被加熱，因此絕緣層18的表面比與電線12相接的部分更早干燥固化。圖3的(c)示出同時(shí)進(jìn)行燒結(jié)處理和干燥處理時(shí)的溶劑的蒸發(fā)過程。其結(jié)果，若絕緣層18中的溶劑17蒸發(fā)，則如圖3的(d)所示，在表面干燥固化后的絕緣層29的內(nèi)側(cè)形成空隙19a，或者空隙穿過表面時(shí)在固化后的絕緣覆膜13上形成孔19b。因此，將絕緣覆膜13厚膜化時(shí)產(chǎn)生發(fā)泡，無法提高絕緣電線11的耐電壓。

實(shí)施例

接著，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例及比較例一同進(jìn)行詳細(xì)說明。

＜實(shí)施例1＞

首先，將含有5質(zhì)量％的聚酰亞胺的水分散型聚酰亞胺絕緣電沉積涂料儲(chǔ)存于電沉積槽。該絕緣電沉積涂料中的聚合物粒子的平均粒徑為0.4μm。該電沉積槽內(nèi)的絕緣電沉積涂料的溫度為25℃。接著，將寬度為2mm，厚度為0.1mm的扁平狀銅線(電線)作為陽極，將插入到上述電沉積槽內(nèi)的絕緣電沉積涂料的不銹鋼板作為陰極。在扁平狀銅線與不銹鋼板之間施加直流電壓50v的狀態(tài)下，使扁平狀銅線以5m/分鐘的線速通過電沉積槽內(nèi)的絕緣電沉積涂料中。由此，扁平狀銅線的表面電沉積聚合物(聚酰亞胺)而形成絕緣層。扁平狀銅線與電沉積槽內(nèi)的絕緣電沉積涂料接觸的時(shí)間為5秒鐘。接著，對(duì)表面形成有絕緣層的扁平狀銅線進(jìn)行預(yù)處理。具體而言，使表面形成有絕緣層的扁平狀銅線以5m/分鐘的線速通過保持180℃溫度的近紅外線加熱爐內(nèi)，由此進(jìn)行預(yù)處理。由此，在扁平狀銅線的表面形成的絕緣層中的溶劑蒸發(fā)。在此，作為近紅外線加熱爐內(nèi)的加熱源使用了鹵素?zé)艏訜崞?。鹵素?zé)艏訜崞鞯姆逯挡ㄩL為1μm。并且，近紅外線加熱爐內(nèi)的溫度為通過熱電偶測(cè)定的爐內(nèi)中央部的溫度。并且，對(duì)溶劑蒸發(fā)后的絕緣層形成于表面的扁平狀銅線進(jìn)行燒結(jié)處理。具體而言，使溶劑蒸發(fā)后的絕緣層形成于表面的扁平狀銅線通過保持250℃溫度的燒結(jié)爐，由此進(jìn)行燒結(jié)處理，從而制造絕緣覆膜的厚度為20μm的絕緣電線。在此，作為燒結(jié)爐內(nèi)的加熱源使用了鹵素?zé)艏訜崞?。鹵素?zé)艏訜崞鞯姆逯挡ㄩL為1μm。并且，燒結(jié)爐內(nèi)的溫度是通過熱電偶測(cè)定的爐內(nèi)中央部的溫度。并且，將銅線通過電沉積槽內(nèi)的絕緣電沉積涂料中時(shí)的電壓值變更為75v，由此制造絕緣覆膜的厚度為30μm的絕緣電線。并且，將銅線通過電沉積槽內(nèi)的絕緣電沉積涂料中時(shí)的電壓值變更為100v，由此制造絕緣覆膜的厚度為40μm的絕緣電線。將這些絕緣電線作為實(shí)施例1。

＜實(shí)施例2與比較例1～5＞

作為實(shí)施例2及比較例1～5的絕緣電線，如表1所示，改變預(yù)處理的加熱源、預(yù)處理的溫度、燒結(jié)處理的加熱源、燒結(jié)處理的溫度以及預(yù)處理及燒結(jié)處理的順序，分別制造絕緣覆膜的厚度為20μm、30μm及40μm的絕緣電線。另外，除了改變表1所示的預(yù)處理的加熱源、預(yù)處理的溫度、燒結(jié)處理的加熱源、燒結(jié)處理的溫度、絕緣覆膜的厚度以及預(yù)處理及燒結(jié)處理的順序以外，與實(shí)施例1相同地制造了絕緣電線。

＜比較試驗(yàn)1及評(píng)價(jià)＞

關(guān)于實(shí)施例1、2和比較例1～5的絕緣電線，通過ac耐電壓試驗(yàn)機(jī)(kikusuielectronicscorp.制：tos5000)分別測(cè)定耐電壓。將其結(jié)果示于表1。另外，表1中，膜厚為絕緣覆膜的厚度。并且，表1中，空隙/孔是指因溶劑的蒸發(fā)而發(fā)泡，從而在絕緣覆膜中形成有空隙或者在絕緣覆膜表面形成有孔的狀態(tài)，表示不能測(cè)定耐電壓。并且，表1中，燒結(jié)不足是指，聚合物的熱固化不充分的狀態(tài)。

[表1]

從表1中明確可知，比較例1、3及5的絕緣電線中，作為預(yù)處理的加熱源使用了熱風(fēng)，因此若絕緣膜的厚度增至40μm，則在絕緣覆膜形成有空隙或者孔。并且，比較例2及4的絕緣電線中，預(yù)處理溫度及燒結(jié)處理溫度相同，因此若絕緣膜的厚度增至40μm，則在絕緣覆膜形成有空隙或者孔，或者產(chǎn)生絕緣覆膜的燒結(jié)不足。相對(duì)于此，實(shí)施例1及2的絕緣電線中，作為預(yù)處理的加熱源使用近紅外線加熱爐的鹵素?zé)艏訜崞鳎覍㈩A(yù)處理溫度設(shè)為低于燒結(jié)處理溫度，因此即使絕緣膜的厚度增至40μm，也不會(huì)在絕緣覆膜形成空隙及孔，承受了10kv的ac電壓。

＜實(shí)施例3～6＞

作為實(shí)施例3～6的絕緣電線，如表2所示改變預(yù)處理溫度及燒結(jié)處理溫度，分別制造絕緣覆膜的厚度為40μm的絕緣電線。另外，除了表2所示的預(yù)處理溫度及燒結(jié)處理溫度以外，與實(shí)施例1相同地制造了絕緣覆膜的厚度為40μm的絕緣電線。

＜比較試驗(yàn)2及評(píng)價(jià)＞

關(guān)于實(shí)施例3～6的絕緣電線，與比較試驗(yàn)1相同地，通過ac耐電壓試驗(yàn)機(jī)(kikusuielectronicscorp.制：tos5000)分別測(cè)定了耐電壓。在此，作為預(yù)處理的加熱源使用鹵素?zé)艏訜崞鳎鳛闊Y(jié)處理的加熱源使用熱風(fēng)爐，絕緣膜的厚度設(shè)為40μm。將其結(jié)果示于表2。

[表2]

從表2明確可知，實(shí)施例3～6的絕緣電線中，不會(huì)在絕緣覆膜形成空隙及孔，承受了10kv的ac電壓。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明的絕緣電線的制造方法能夠用于車載用逆變器的變壓器、電抗器、馬達(dá)等。

符號(hào)說明

11-絕緣電線，12-扁平狀電線(電線)，13-絕緣覆膜，14-絕緣電沉積涂料，17-溶劑，18、29-絕緣層。