JPS6019609B2 - 絶縁電線の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本出願は絶縁電線の製造方法に関する。

本発明は、とくに、適当な熱可塑性プラスチック（Ｔｈ
ｅｒｍｏｐｌａｓｔｅｎ）を用いて押出法により、特に
巻線用の絶縁電線を製造することに関する。

エナメル塗料で絶縁被覆した巻線用電線、いわゆるエナ
メル線は電気機械の製造、変圧器の製造及び電子工業の
分野で広範囲に使用されている。導体金属主に銅又はア
ルミニウムは、薄いが機械的及び熱的に極めて抵抗力の
あるプラスチックエナメル層で絶縁されている。この種
のエナメル線の製造は電線塗装機を用いて金属線に電線
用エナメル塗料すなわち原則的には溶媒に有機合成樹脂
を溶解させた溶液を連続的に数回塗布することにより行
なわれる。

平滑でかつ気泡及び溶媒を含まないエナメル塗膜を得る
ためには、エナメル塗装の回数を可能な限り多くし、個
々の塗布層の厚さを薄くする必要がある。一般に６一１
０回塗装が行なわれる：その場合、必要な層の厚さは直
径によって著しく影響を受ける。たとえばＤＩＮ４６４
３５によれば直径１．側の単層ＩＬ絶縁丸銅線について
は絶縁層の厚さは１５〜３４ｒと規定されている。エナ
メル塗装を行なう毎にこれに続いて暁付工程を行なって
溶媒の蒸発及びエナメル塗膜の硬化を行なわせる。

発生する溶媒蒸気は排風機によって焼付室から排除され
る。この工程では焼付温度は３３０乃至５５０００であ
るが、この温度はエナメル基質、電線直径、暁付室の長
さ及び引取速度によって異なる。従来から使用されてい
るエナメル塗料の固形分含有量は約２０乃至４０％の範
囲にあり従って蒸発すべき溶媒の割合は６０−８０％で
ある。

固形分含有量を大きくするとエナメル溶液の粘度が過大
になり処理技術上不利なものになる。慣用の電線用エナ
メル塗料の溶媒としては、その溶解力が大きく、沸点範
囲が高く従って処理を容易にし、かつとくに価格が安い
という理由から、石炭又は褐炭タールから回収されるク
レゾール及びキシレノールの異性体温合物に芳香族炭イ
水素を混入させたものが好んで用いられる。

若の特殊な電線用エナメル塗料ではＮ−メチルピロリド
ン及びジメチルホルムアミドも用いられる。しかしなが
ら、上託したとき巻線用エナメル絶縁電線の製造方法は
明かに不満足な点を有するものである。すなわち、極め
て薄い個々の塗膜を多数回施こすことは多額の技術上の
経費を必要とし、操業の経済性に必ず不利な影響を与え
る。

最適な護持性を有するエナメル電線を得るために、反応
室から溶媒を完全に排除することは、大量のエネルギー
を消費しなくては不可能である。

上記操作と平行して行なわれる硬化工程は多くの電線用
エナメル塗料樹脂では揮発性縮合生成物を分離しながら
架橋反応を行なわせる工程であるが、この工程は経済的
に引合う引取速度で行う必要があるので、同じく大量の
エネルギーを必要とする。この著しいエネルギー消費に
拘わらず慣用の機械で達成できる引取速度はたとえは１
肋銅線で２５ｈ／分であって比較的小さい。

電線用エナメル塗料に用いられるクレゾール及びその他
の溶媒が皮膚に接触し又は蒸気となって吸入される際の
危険性は、広く用いられるクレゾール及びキシレノール
についての下記の基準から明かである：健康上有害原材
料検査委員会（１９７７年）により規定された作業場最
大濃度（ＭＡＫ−値）、５脚又は２２の９／め：１９７
３王９月８日制定、危険原材料規定：分類割ｂすなわち
他の溶媒と混合した場合も、クレゾール及びキシレノー
ル１％までは有毒でありどくろ印の標識を施すものとす
る：１９７４年８月２８日制定、大気汚染防止技術指針
（ＴＡ−Ｌ山ｔ）：分類１すなわちクレゾール乃至キシ
レノール排出最大許容量は僅かに排気量１〆あたり２０
のｏである：上記したごとき監督官庁の規定を満たすに
は、すなわち、健康上の障碍を除くには費用を要する全
措置を横ずることが必要である。

通常使用されている電線エナメル塗装機では上・のとお
り溶媒が排風機によって競付室から除去される。

競付室で発生する溶媒蒸気の大部分を処分するための燃
焼触媒の設置はかなりの経済的負担となり従って最終製
品の価格上昇をもたらす。溶媒の使用に起因する欠陥を
除去するために、水性塗料を用いることがすでに提案さ
れている。しかしながら電線用水性エナメル塗料分散液
（たとえば西独特許出願公開第２３５１０７８号明細書
参照）の使用も、また水に溶解させた電線用エナメル塗
料樹脂（西独特許出願公開第１７２０３２１号及び同第
２６０５７９び号明細書参照）の使用も、非常に多量の
エネルギーを消費する大量の水の蒸発という問題を含ん
でおり、しかも水の完全な除去は、エナメル電線の効果
的な絶縁の達成のため絶対に必要なことである。そのほ
かに水性塗料においては、場合により種々の量の有機系
助剤、たとえば反応促進剤としての作用を行う高沸点溶
媒、分散剤及び場合によっては増粘剤を用いて系を故質
する必要性があることまた特に水溶性をもたらす有機ア
ミンを使用する必要のあることが知られているが、これ
によって、同様に環境汚染問題が生ずる。

さらに、溶融樹脂とくに硬化性ポリエステルィミドを用
いて導電体を絶縁する方法も提案されている（西独特許
出願公開第２１３５１５７号及び同第２４０１０２７号
公報参照）。

しかしながら、上記公開公報に記載の温度においてこの
種の反応性樹脂溶融物を加工する場合には、その貯蔵性
という点で問題がある。

そのほかこの方法によって達成可能な引取速度は決して
従来のエナメル塗料より速いことはなく、むしろ著しく
遅くなっている。

本出願人は、先に、結晶の融点が１７０℃望ましくは２
５０ｑｏを超えると部分結晶質の熱可塑性縮重合物を使
用する熱可塑性プラスチックの押出による巻線用のいわ
ゆるエナメル線の製造方法を提案した。

この方法によれば、公知の方法の欠点を著しく善するこ
とができる：すなわち、１ この方法において使用され
る部分結晶質熱可塑性プラスチックは全く溶媒その他、
有害物質を含まないので、経費を要する焼付装置の使用
及び他の健康上の障碍を回避するために必要な措置を排
除し得る。

従ってこの方法は、従来用いられている方法よりも環境
保全上明かに有利である。

そのほか、溶媒の蒸発を行う必要がなくなるために生じ
るエネルギーの節約はこの方法の経済性の改善に著しく
寄与している。２ ＤＩＮ４６４３５に規定された絶縁
層を一工程で施すことができる。

このことは二層（幻）絶縁電線にも好都合にあてはまる
。后者にあってはたとえばＤＩＮ４６４３５に従って直
径１凧の丸鋼線について３０一４７ムの絶縁層が規定さ
れている。この方法に従ってこの関係においても従来の
方法（６−１０回引取）に比べて明かに有利である。３
この方法で熱可塑性プラスチックが用いられるので従
来の方法では必要な硬化反応が不必要となりこれがまた
かなりのエネルギー節約となる。

４ 上記した種々の利点の結果として明白にかつ著しし
く引取速度が向上し従ってまた電線塗装の経済性が向上
する。

たとえば直径１肌の丸銅線では５０仇ｈ／分までの引取
速度で十分実施可能であり、従来の方法に比べて問題な
く引取速度を２の音速くすることができる。上記特許出
願以前においては熱可塑性プラスチックの押出は、もっ
ぱら、電線東の厚肉被覆及び大物電線の製造に用いられ
ていた。

上記特許出願の実施例においては、ポリエチレンテレフ
タレート、６・６ーポリアミドならびにポリフェニレン
スルフィドの押出条件及び対応する巻線用電線の諸特性
が記載されている。

そのほか上記特許出願明細書には、芳香族ジカルボン酸
又はその官能性誘導体と分岐のない脂肪族第一ジアミン
あるいは対応する脂肪族ジカルボン酸を芳香族ジアミン
とからの芳香脂肪族ポリアミド、たとえば、テレフタル
酸とへキサメチレンジアミン（１．６）、テレフタル酸
とエチレンジアミン、テレフタル酸とノナメチレンジア
ミン、テレフタル酸とデカメチレンジアミン、アジピン
酸とｐ−フェニレンジアミンとからのポリアミドが記載
されている。

この種のポリアミドは確かに目的とする用途にとって望
ましい高融点のものであるが、融点と分解点との間隔が
狭すぎるという欠点がある。

ほとんどの場合熔融過程中にすでに分解が起きる。すな
わちこれらのポリマーは溶融する際に必ず分解を伴う。
そのような場合熱間成形による加工は不可能であるか加
工温度範囲が狭すぎることは明かである。上記特許出願
明細書においてはすでに融点の極めて高い熱可塑性プラ
スチックの場合には、結晶質組織の緩解（Ａ側ｏｃｋｅ
ｒ肌ｇ）及びそれとともに他の構造のモノマーとの共縮
合によって融点の低下を実施することが提案されている
。

たとえば、融点の極めて高い又は溶融の際に分解を伴う
芳香脂肪族ポリアミドの場合、分岐のない脂肪族第一ジ
アミンの一部を、側鎖のある直鎖脂肪族ジアミソ（１．
６）で置き代えること、たとえばへキサチレンジアミン
（１．６）の一部をトリメチルヘキサメチレンジアミン
で置き代えるか又は芳香族ジカルボン酸の一部を脂肪族
のもので置き代えることができる。

本発明は、上記したごとき特殊な共縮合物を使用するこ
とがとくに有利であるという前記特許出願明細書の記載
からは全く予測し得ない知見に基づくものである。

すなわち、テレフタル酸又はその官能性誘導体、ヘキサ
メチレンジアミン及びイソホロンジアミンから製造され
た部分結晶質芳香脂肪族ポリアミドであってィソホロン
ジアミン含有量がジアミン全量に対して少なくとも５モ
ル％であるポリアミドを用い、押出法により巻線用絶縁
電線を製造することがとくに有利な結果に導くことは全
く予見されなかったことである。この特殊な組成のポリ
アミド‘ま結晶融点が少なくとも２８０ｏｏ、粘度数が
少なくとも０．５である。

粘度数（還元粘度の用語でも知られており、英米系文献
では“ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｎｍｍ戊ｒ”又は“ｒｅｄ
肌ｅｄｖｉｓｃｏｓｉｔｙ”と呼んでいる）は下記の関
係式によって示される：りｒｅｄ＝＃二Ｊ凶 り〇．Ｃ ただしりはポリマー溶液の流出時間（秒）り。

は溶媒の流出時間（秒）、とはポリマー溶液の濃度（夕
／１００の【）である。これらのポリァミドの合成は一
般公知のポリアミド製造技術によって実施できる。

その場合、テレフタル酸とジアミンとは１：１乃至１：
１．１の比率で用いる。

より大きい高分子量の生成物を得るためにはジカルボン
酸とジアミンとの１：１のモル比率をできるだけ正確に
保つ必要がある。

従って本発明において用いるポリアミドを得るためには
テレフタル酸１００モルにつき、ジアミンすなわちへキ
サメチレンジアミンとイソホロンジアミンとの合計１０
０モルが必要である。原理的にはへキサメチレンジアミ
ンとイソホロンジアミンとのモル比率は任意の割合であ
り得る。

しかしながらィソホロンジアミンの割合を増大させると
融点が低下するので（純粋のテレフタル酸とィソホロン
ジアミンとからポリアミドは融点が２７０〜２８０００
である）軟化点の高い（ＤＩＮ４６４５３により）こと
が要求される巻線用電線用に用いる場合にはィソホロン
ジアミン含有量をできるだけ低い値であってただしなお
十分な加工温度範囲を保証する値に制限することが得策
である。すなわちたとえば、後記実施例記載の、ィソホ
ロンジアミンがジアミン全量に対して１２モル％の、融
点３４０−３５０ｑＣのポリアミドから製造したエナメ
ル線は軟化点（ＤＩＮ４６４５３による。“熱間圧入”
ともいう）２６５−２７５ｑ○であり、この値はＤＩＮ
４６４１６第４部によるとＷ１５５型（温度指数１５５
）に適用し得るものである。この種の製品においては認
め得る分解が３８５二○からようやく開始するので押出
機で十分加工できる。これに反してィソホロンジァミン
含有量をジアミン全量に対し２０モル％に増大させると
すでにポリアミドの融点は３１０一３２０ｑ０に低下す
る。

この種のポリァミドも全く有利に使用できるがこれを用
いて製造したエナメル線は温度指数が低くなっている。
従ってィソホロンジアミン含有量を一般的に規定するこ
とはできない。

従って単に、Ｗ１５５型（温度指数１５５）のエナメル
線の製造に使用可能な特殊なものにおいては、ィソホロ
ン含有量が最大１５モル％であることを指摘するに止め
る。ィソホロンジアミン８モル％を用いて製造したボリ
アミドは融点が３６５−３７０こ○である。３８０ｑｏ
からは明らかに分解が初まる。

すなわちこの製品はなお十分に加工可能である。さらに
イソホロン含有量を減少させると融点と分解点との間隔
がますます狭くなり操作の困難性が大きくなる。熔融過
程中の分解度をできる限り低く保つため、押出機内での
溶融樹脂の滞留時間は短かくする必要がある。

しかしながらイソホロンジアミン含有量やジアミン全量
に対して５モル％未満のポリアミドはあらゆる技術上の
可能性を尽してももはや有効に加工できない。なおこの
新規の押出法により絶縁被覆した巻線用電線については
現在特別の試験規定が制定されていない。

従って試験は巻線用エナメル線についてのＤＩＮ４６４
５３によって行なわれる。押出法によって絶縁被覆した
巻線用電線は上記エナメル線と同じ用途に使用されるの
で、上記試験方法を特に用いる。実施例 テレフタル酸、ヘキサメチレンジアミン１及びイソホロ
ンジアミン２から、１と２とのモル比を８８：１２、テ
レフタル酸と全ジアミンとのモル比１：１として得られ
た微粒子のポリアミドであって還元粘度（刀ｒｅｄ）０
．＆融点範囲３４０一３５０００のものをＭａｍｅｆｅ
ｒ社の特許出願明細書に記載される押出機の装入ホッパ
に装入した。

菱入口からノズルまでの押出機温度は２９０℃／３１０
ｏｏ／３２５午０／３５０ｏｏ／３６０ｑ○であった。

使用した直径０．６脚の燐なました銅線は送り出しコイ
ル装置からまず子熱区間を通り押出機頭部の被覆城を通
過后、層厚を調節する掻き取りノズルを通過させた。冷
却区間通過后、被覆ずみの線を巻取った。

引取速度は２１仇ｈ／分であった。塗布した層の全厚は
６０りで従って１９７７年４自制定のＤＩＮ４６４３５
の２級に該当した。

巻線用電線の諸特性 別段の記載のないものはすべて１９７７年４自制定のＤ
ＩＮ４６４５箱第１部による値である。

硬度 が小下記の物質の作用を受け
た后の残留硬度（それぞれ３０分間６０００において）
ヱタノール 日ペンゾル
が一畑 水 Ｈ−２日軟化点
２６５−２７５００切断
時の附着状況 正常附着性及び延性
１５％直線延伸后、自己直径の周に巻付けて正常熱衝撃
（自己径の周囲に巻付けた后）２２０００において正常

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ テレフタル酸又はその官能性誘導体とヘキサメチレ
   ン−ジアミンとイソホロンジアミンとを下記の割合、す
   なわち、ジカルボン酸と全ジアミンとのモル比が１：１
   乃至１：１．１、イソホロンジアミン含有量がジアミン
   全量に対して少なくとも５モル％の割合で反応させて得
   られるポリアミドであつてかつ結晶融点が少なくとも２
   ８０℃、粘度数が好ましくは少なくとも０．５の部分結
   晶質の芳香脂肪族ポリアミドを用いて押出法により電導
   体を被覆することを特徴とする、絶縁電線の製造方法。