绝缘电线的制造方法与流程

本发明涉及一种通过电沉积涂装包覆绝缘层的电线的制造方法。

本申请主张基于2015年2月13日于日本申请的专利申请2015-026041号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术：

以往，在马达、电抗器、变压器等中使用电线的表面由绝缘覆膜包覆的绝缘电线。作为在电线的表面形成绝缘覆膜的方法，已知有浸渍法或者电沉积法。

在此，电沉积法是指使成为绝缘电线的芯材的电线通过含聚合物的绝缘电沉积涂料中，对该电线通电而使聚合物电沉积到电线表面，进一步对该电沉积的聚合物进行烧结处理来形成绝缘覆膜的方法(例如，参考专利文献1)。欲通过该电沉积法在电线的表面形成绝缘覆膜时能够利用将电沉积机构和加热机构以该顺序组合的电线用电沉积涂装装置来进行。上述电沉积机构的目的为使成为绝缘电线的芯材的电线通过含聚合物的绝缘电沉积涂料中，对该电线通电而在电线表面形成绝缘层。并且，加热机构的目的为对电沉积到电线表面的聚合物进行烧结处理。作为该加热机构，能够举出热风干燥炉、近红外线加热炉、远红外线加热炉、感应加热炉等。

通过如此构成的电线的涂装方法能够得到在电线上形成有绝缘覆膜的绝缘电线。

专利文献1：日本特开2004-342330号公报(权利要求1、[0066]～[0070]段、[0080]段)

但是，上述以往的专利文献1所示的电线的涂装方法中，通过电沉积机构形成有绝缘层，但该绝缘层除聚合物以外还包含一部分溶剂。在此，利用加热机构，一次性进行了使绝缘层的聚合物热固化的烧结，因此若进行厚膜化则在烧结中途，绝缘覆膜表面先干燥固化，之后绝缘覆膜中的溶剂蒸发而发泡。其结果，在绝缘覆膜中产生空隙，或者空隙穿过在绝缘覆膜表面而成的孔，有可能绝缘覆膜的耐电压降低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种绝缘电线的制造方法，即使使绝缘覆膜厚膜化也抑制因溶剂蒸发引起的发泡，在绝缘覆膜上不会形成空隙和孔，能够提高绝缘电线的耐电压。

本发明的第1观点为一种绝缘电线的制造方法，其利用含聚合物的绝缘电沉积涂料通过电沉积法在电线的表面形成绝缘层之后，通过进行烧结处理，在电线的表面形成绝缘覆膜，其特征在于，在烧结处理之前，进行使绝缘层中的溶剂蒸发的预处理，该预处理通过近红外线加热炉进行，预处理的温度低于烧结处理的温度。

本发明的第2观点为基于第1观点的发明，其特征在于，进一步地，近红外线加热炉的峰值波长设定在0.7～2.5μm的范围内。

本发明的第3观点为基于第1或者第2观点的发明，其特征在于，进一步地，预处理的温度在50～200℃的范围内，烧结处理的温度在200～500℃的范围内。

本发明的第1观点的绝缘电线的制造方法中，在烧结处理之前，进行使绝缘层中的溶剂蒸发的预处理，该预处理通过近红外线加热炉进行，预处理的温度低于烧结处理的温度，因此电沉积到电线表面的绝缘层或该绝缘层中的溶剂等被加热之前，能够确实地加热电线。因此，从电沉积到电线表面的绝缘层与电线相接的部分朝向表面逐渐被加热，因此绝缘层中的溶剂从与电线相接的部分朝向表面依次蒸发。其结果，绝缘层的表面不会先干燥固化，因此能够抑制因溶剂的蒸发引起的发泡。因此，能够使绝缘覆膜厚膜化，能够提高绝缘电线的耐电压。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式及实施例的将绝缘覆膜形成于电线表面的工艺的示意图。

图2是示意地表示本发明的实施方式的电沉积涂装装置的图。

图3是表示现有方式及比较例的将绝缘覆膜形成于电线表面的工艺的示意图。

具体实施方式

接着，根据附图对用于实施本发明的方式进行说明。如图1的(d)所示，绝缘电线11具备电线12、形成于该电线12表面的绝缘覆膜13。上述电线12的横截面形成为扁平的四边形状。并且，如图1的(a)～图1的(d)所示，绝缘覆膜13是含聚合物(聚合物粒子16)和溶剂17的绝缘电沉积涂料14通过电沉积法在电线12的表面形成绝缘层18，并对所形成的绝缘层18进行加热使其固化而成的聚合物的绝缘覆膜。绝缘电沉积涂料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种。并且，作为电线12可举出铜线、铝线、钢线、铜合金线、铝合金线等。

对如此构成的绝缘电线的制造方法进行说明。首先，制备绝缘电沉积涂料。本发明的绝缘电沉积涂料中含有聚合物和作为溶剂的有机溶剂及水。作为聚合物优选含有丙烯酸树脂、环氧树脂、环氧-丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚酯亚胺树脂中的至少任一种。并且，作为有机溶剂，可举出选自n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、n,n-二甲基乙酰胺(dmac)、二甲基亚砜(dmso)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)、γ-丁内酯(γbl)、苯甲醚、四甲脲及环丁砜的一种以上。作为有机溶剂尤其优选nmp。

该实施方式中，作为聚合物使用聚酰亚胺树脂，作为有机溶剂使用nmp，来制备水分散型聚酰亚胺绝缘电沉积涂料。具体而言，首先，在将聚酰亚胺树脂溶解于nmp的聚酰亚胺溶液中添加中和剂并搅拌来中和聚酰亚胺之后，添加作为聚酰亚胺的不良溶剂的水并进行混合/搅拌而析出聚酰亚胺，从而制备水分散型聚酰亚胺绝缘电沉积涂料。关于该聚酰亚胺的重量平均分子量(mw)，以聚苯乙烯换算优选为20,000～150,000，尤其优选为45,000～90,000。在此，作为中和剂，能够使用氨基乙醇、三乙胺、三乙醇胺、吡啶等碱性化合物。如此制备的水分散型聚酰亚胺绝缘电沉积涂料成为分散有由聚酰亚胺树脂构成的聚合物粒子的悬浮液。聚合物粒子的平均粒径优选为0.01～10μm，更优选为0.05～1μm。在此，聚合物粒子的平均粒径是利用粒度分布测定装置(horiba,ltd.制la-950)来测定的粒径，是体积基准平均粒径。

接着，如图2所示，使用电沉积涂装装置20利用电沉积法将上述绝缘电沉积涂料14电沉积到电线12的表面来形成绝缘层18(图1的(b))。具体而言，预先将卷成圆筒状的横截面为圆形的圆柱形电线22(图2)经由阳极23电连接到直流电源21的正极。并且，向图2的实线箭头方向提拉该圆柱形电线22来经过各工序。首先，作为第1工序，通过一对轧制辊24将圆柱形电线22轧制为扁平，得到横截面为长方形的扁平状电线12。接着，作为第2工序，将绝缘电沉积涂料14储存到电沉积槽26(图1的(a)及图2)，使扁平状电线12通过该电沉积槽26内的绝缘电沉积涂料14中。在此，电沉积槽26内的绝缘电沉积涂料14中，与所通过的扁平状电线12设置间隔而插入有电连接于直流电源21的负极的阴极27。使扁平状电线12通过电沉积槽26内的绝缘电沉积涂料14中时，直流电压通过直流电源21施加到扁平状电线12与绝缘电沉积涂料14之间(图2)。由此，分散到绝缘电沉积涂料14的溶剂17的聚合物粒子16电沉积到扁平状电线12的表面而形成绝缘层18(图1的(a)及图1的(b))。

在此，电沉积槽26内的绝缘电沉积涂料14的温度优选为5～60℃，绝缘电沉积涂料14中的聚合物的浓度优选为1～40质量％。并且，直流电源21的直流电压优选为1～300v，直流电流的通电时间优选为0.01～30秒。

接着，作为烧结处理的预处理，对表面电沉积有绝缘层18的扁平状电线12进行干燥，使绝缘层18中的溶剂蒸发，得到使绝缘层18中的溶剂蒸发后的绝缘层29。作为预处理的干燥通过近红外线加热炉来进行。该实施方式中，使从电沉积槽26提拉的扁平状电线12通过近红外线加热炉28内(图2)，由此进行作为预处理的干燥。近红外线加热炉的峰值波长优选设定在0.7～2.5μm的范围内。作为近红外线加热炉28内的加热源，可举出卤素灯加热器、钨丝加热器等。并且，预处理的温度设定为低于后述的烧结处理的温度。并且，预处理的温度优选在50～200℃的范围内，预处理的时间优选在1～10分钟的范围。另外，预处理的温度为通过热电偶测定的近红外线加热炉内的中央部的温度。近红外线加热炉的峰值波长更优选设定在1～2μm的范围内，预处理的温度更优选在100～190℃的范围内，但不限定于此。

在此，将近红外线加热炉的峰值波长限定在0.7～2.5μm的范围内是因为，若小于0.7μm，则不能充分加热电线及绝缘层，若超过2.5μm，则绝缘层的表面比电线更早被加热而从绝缘层表面开始干燥固化，之后绝缘层中的溶剂蒸发而发泡，在固化后的绝缘覆膜形成因上述发泡导致的空隙或孔。并且，将预处理的温度设定为低于烧结处理的温度是基于预处理的温度高则容易发生发泡的理由。并且，将预处理的温度限定在50～200℃的范围内是因为，若小于50℃则不能充分干燥绝缘层，若超过200℃则容易发生发泡。并且，将预处理的时间限定在1～10分钟的范围内是因为，若小于1分钟，则不能充分干燥绝缘层，若超过10分钟，则生产率下降。

由此，如图1的(a)～图1的(c)所示，在电线12表面电沉积有绝缘电沉积涂料14中的聚合物(聚合物粒子16)而形成的绝缘层18、该绝缘层18中的溶剂17以及绝缘层18表面的溶剂17被加热之前，能够加热电线12。因此，绝缘层18从与电线12相接的部分朝向表面逐渐被加热，因此绝缘层18中的溶剂17从与电线12相接的部分朝向表面依次蒸发。图1的(c)示出通过预处理而溶剂蒸发的过程。其结果，绝缘层18的表面不会先干燥固化，因此即使绝缘层18中的溶剂17蒸发，该溶剂会通过液态的溶剂17中，干燥后的绝缘层29中也不会残留空隙或孔。

并且，通过对在预处理中干燥的绝缘层29进行烧结处理，在电线12的表面形成绝缘覆膜13(图1的(d))。该实施方式中，如图2所示，使表面形成有上述绝缘层29的电线12通过烧结炉31内。上述烧结处理优选通过近红外线加热炉、热风加热炉、感应加热炉、远红外线加热炉等来进行。并且，烧结处理的温度优选在200～500℃的范围内，烧结处理的时间优选在1～10分钟的范围内。在此，将烧结处理的温度限定在200～500℃的范围内是因为，若小于200℃则不能充分固化绝缘层，若超过500℃则聚合物会热分解。并且，将烧结处理的时间限定在1～10分钟的范围内是因为，若小于1分钟，则不能充分固化绝缘层，若超过10分钟则树脂会热分解。另外，烧结处理的温度是烧结炉内的中央部的温度。烧结处理的温度更优选在220～400℃的范围内，但不限定于此。

由此，如图1的(d)所示，烧结处理后固化的绝缘覆膜13上不会形成空隙及孔，即使将绝缘覆膜13厚膜化也不会产生因溶剂的蒸发导致的发泡，能够提高绝缘电线11的耐电压。上述绝缘覆膜13的膜厚能够增至5～100μm的程度。另外，烧结处理之前，不进行使溶剂蒸发的预处理时，即如图3的(b)及图3的(c)所示，与烧结处理同时进行预处理(干燥处理)的情况下，绝缘层18从其表面朝向与电线12相接的部分逐渐被加热，因此绝缘层18的表面比与电线12相接的部分更早干燥固化。图3的(c)示出同时进行烧结处理和干燥处理时的溶剂的蒸发过程。其结果，若绝缘层18中的溶剂17蒸发，则如图3的(d)所示，在表面干燥固化后的绝缘层29的内侧形成空隙19a，或者空隙穿过表面时在固化后的绝缘覆膜13上形成孔19b。因此，将绝缘覆膜13厚膜化时产生发泡，无法提高绝缘电线11的耐电压。

实施例

接着，对本发明的实施例及比较例一同进行详细说明。

＜实施例1＞

首先，将含有5质量％的聚酰亚胺的水分散型聚酰亚胺绝缘电沉积涂料储存于电沉积槽。该绝缘电沉积涂料中的聚合物粒子的平均粒径为0.4μm。该电沉积槽内的绝缘电沉积涂料的温度为25℃。接着，将宽度为2mm，厚度为0.1mm的扁平状铜线(电线)作为阳极，将插入到上述电沉积槽内的绝缘电沉积涂料的不锈钢板作为阴极。在扁平状铜线与不锈钢板之间施加直流电压50v的状态下，使扁平状铜线以5m/分钟的线速通过电沉积槽内的绝缘电沉积涂料中。由此，扁平状铜线的表面电沉积聚合物(聚酰亚胺)而形成绝缘层。扁平状铜线与电沉积槽内的绝缘电沉积涂料接触的时间为5秒钟。接着，对表面形成有绝缘层的扁平状铜线进行预处理。具体而言，使表面形成有绝缘层的扁平状铜线以5m/分钟的线速通过保持180℃温度的近红外线加热炉内，由此进行预处理。由此，在扁平状铜线的表面形成的绝缘层中的溶剂蒸发。在此，作为近红外线加热炉内的加热源使用了卤素灯加热器。卤素灯加热器的峰值波长为1μm。并且，近红外线加热炉内的温度为通过热电偶测定的炉内中央部的温度。并且，对溶剂蒸发后的绝缘层形成于表面的扁平状铜线进行烧结处理。具体而言，使溶剂蒸发后的绝缘层形成于表面的扁平状铜线通过保持250℃温度的烧结炉，由此进行烧结处理，从而制造绝缘覆膜的厚度为20μm的绝缘电线。在此，作为烧结炉内的加热源使用了卤素灯加热器。卤素灯加热器的峰值波长为1μm。并且，烧结炉内的温度是通过热电偶测定的炉内中央部的温度。并且，将铜线通过电沉积槽内的绝缘电沉积涂料中时的电压值变更为75v，由此制造绝缘覆膜的厚度为30μm的绝缘电线。并且，将铜线通过电沉积槽内的绝缘电沉积涂料中时的电压值变更为100v，由此制造绝缘覆膜的厚度为40μm的绝缘电线。将这些绝缘电线作为实施例1。

＜实施例2与比较例1～5＞

作为实施例2及比较例1～5的绝缘电线，如表1所示，改变预处理的加热源、预处理的温度、烧结处理的加热源、烧结处理的温度以及预处理及烧结处理的顺序，分别制造绝缘覆膜的厚度为20μm、30μm及40μm的绝缘电线。另外，除了改变表1所示的预处理的加热源、预处理的温度、烧结处理的加热源、烧结处理的温度、绝缘覆膜的厚度以及预处理及烧结处理的顺序以外，与实施例1相同地制造了绝缘电线。

＜比较试验1及评价＞

关于实施例1、2和比较例1～5的绝缘电线，通过ac耐电压试验机(kikusuielectronicscorp.制：tos5000)分别测定耐电压。将其结果示于表1。另外，表1中，膜厚为绝缘覆膜的厚度。并且，表1中，空隙/孔是指因溶剂的蒸发而发泡，从而在绝缘覆膜中形成有空隙或者在绝缘覆膜表面形成有孔的状态，表示不能测定耐电压。并且，表1中，烧结不足是指，聚合物的热固化不充分的状态。

[表1]

从表1中明确可知，比较例1、3及5的绝缘电线中，作为预处理的加热源使用了热风，因此若绝缘膜的厚度增至40μm，则在绝缘覆膜形成有空隙或者孔。并且，比较例2及4的绝缘电线中，预处理温度及烧结处理温度相同，因此若绝缘膜的厚度增至40μm，则在绝缘覆膜形成有空隙或者孔，或者产生绝缘覆膜的烧结不足。相对于此，实施例1及2的绝缘电线中，作为预处理的加热源使用近红外线加热炉的卤素灯加热器，且将预处理温度设为低于烧结处理温度，因此即使绝缘膜的厚度增至40μm，也不会在绝缘覆膜形成空隙及孔，承受了10kv的ac电压。

＜实施例3～6＞

作为实施例3～6的绝缘电线，如表2所示改变预处理温度及烧结处理温度，分别制造绝缘覆膜的厚度为40μm的绝缘电线。另外，除了表2所示的预处理温度及烧结处理温度以外，与实施例1相同地制造了绝缘覆膜的厚度为40μm的绝缘电线。

＜比较试验2及评价＞

关于实施例3～6的绝缘电线，与比较试验1相同地，通过ac耐电压试验机(kikusuielectronicscorp.制：tos5000)分别测定了耐电压。在此，作为预处理的加热源使用卤素灯加热器，作为烧结处理的加热源使用热风炉，绝缘膜的厚度设为40μm。将其结果示于表2。

[表2]

从表2明确可知，实施例3～6的绝缘电线中，不会在绝缘覆膜形成空隙及孔，承受了10kv的ac电压。

产业上的可利用性

本发明的绝缘电线的制造方法能够用于车载用逆变器的变压器、电抗器、马达等。

符号说明

11-绝缘电线，12-扁平状电线(电线)，13-绝缘覆膜，14-绝缘电沉积涂料，17-溶剂，18、29-绝缘层。