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WO2024214814A1 - 平角線及びその製造方法 - Google Patents

平角線及びその製造方法 Download PDF

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Publication number
WO2024214814A1
WO2024214814A1 PCT/JP2024/014830 JP2024014830W WO2024214814A1 WO 2024214814 A1 WO2024214814 A1 WO 2024214814A1 JP 2024014830 W JP2024014830 W JP 2024014830W WO 2024214814 A1 WO2024214814 A1 WO 2024214814A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rectangular
insulating coating
coating material
rectangular wire
fluorine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2024/014830
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
正登志 阿部
徹 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to DE112024000918.2T priority Critical patent/DE112024000918T5/de
Priority to CN202480017901.3A priority patent/CN120883289A/zh
Publication of WO2024214814A1 publication Critical patent/WO2024214814A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/15Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. extrusion moulding around inserts
    • B29C48/154Coating solid articles, i.e. non-hollow articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/30Extrusion nozzles or dies
    • B29C48/32Extrusion nozzles or dies with annular openings, e.g. for forming tubular articles
    • B29C48/34Cross-head annular extrusion nozzles, i.e. for simultaneously receiving moulding material and the preform to be coated
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/06Insulating conductors or cables
    • H01B13/14Insulating conductors or cables by extrusion
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00Coils
    • H01F5/06Insulation of windings

Definitions

  • the present invention relates to a rectangular wire and a manufacturing method thereof.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2023-064887, filed on April 12, 2023, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • the space factor is higher when the wire is coiled compared to a round wire. As a result, it is possible to save space in the entire coil, which contributes to the miniaturization of electrical equipment.
  • rectangular conductors it is more difficult to form a uniform insulating coating compared to round wire, and there is a problem that insulation cannot be maintained sufficiently.
  • Patent Document 1 requires a powder preparation step and a firing step after the powder is applied, which results in low productivity.
  • the surface smoothness of the insulating coating film is low because the powder is applied.
  • the insulating coating film has low conformity to the rectangular conductor, which causes problems such as wrinkles in the insulating coating film or peeling off from the rectangular conductor when the rectangular wire is bent.
  • a rectangular wire comprising a rectangular conductor having a rectangular cross section perpendicular to the axial direction, and an insulating coating film formed by extrusion molding that directly covers the entire circumferential direction of the rectangular conductor, wherein the insulating coating has a melt flow rate of 13 to 300 g/10 min at 372°C, the insulating coating film has an average thickness of 10 to 1000 ⁇ m, and the unbiased standard deviation of the thickness of the insulating coating film in the axial direction of the rectangular wire is less than 0.06 mm, the insulating coating material contains a fluorine-containing copolymer having a unit based on tetrafluoroethylene and a unit based on perfluoroalkyl vinyl ether, and the insulating coating film does not peel off from the rectangular conductor in a winding test in accordance with "JIS3216-3:2011 5.1.2 Flat wire".
  • a method for producing a rectangular wire comprising a rectangular conductor having a rectangular cross section perpendicular to the axial direction, and a coating of an insulating coating material formed by extrusion molding that directly covers the entire circumferential direction of the rectangular conductor, the method comprising: melting a fluorine-containing copolymer using an extruder equipped with a die; and extruding the molten fluorine-containing copolymer from the die around the rectangular conductor to coat the rectangular conductor with the molten fluorine-containing copolymer to form the insulating coating material;
  • the insulating coating material has a melt flow rate of 13 to 300 g/10 min at 372° C., an average thickness of the coating of the insulating coating material is 10 to 1000 ⁇ m, and an unbiased standard deviation of the thickness of the coating of the insulating coating material in the axial direction of the rectangular wire is less than 0.06 mm;
  • the fluorine-containing copolymer has units based on tetraflu
  • DDR (D A - C A )/(F A - C A ) Equation 1
  • D A is the opening area (mm 2 ) of the die
  • C A is the cross-sectional area (mm 2 ) of the flat rectangular conductor in a direction perpendicular to the axial direction
  • F A is the cross-sectional area (mm 2 ) of the flat rectangular wire in a direction perpendicular to the axial direction.
  • [3A] The rectangular wire according to [1A] or [2A], wherein the fluorine-containing copolymer has —CH 2 OH groups, and the content of the —CH 2 OH groups is more than 30, 100 or more, 150 or more, more than 30 but not more than 5000, 100 to 2000, or 150 to 1000 per 1 ⁇ 10 6 main chain carbon atoms of the fluorine-containing copolymer.
  • [4A] The rectangular wire according to any one of [ 1A ] to [3A], wherein the fluorocopolymer is molded into a test piece having a thickness of 4 mm, and the test piece is heated at 275°C for 96 hours, and the ratio of the flexural modulus FM A of the test piece after heating to the flexural modulus FM B of the test piece is 1.2 or more, 1.5 or more, 1.9 or more, 1.2 to 10, 1.5 to 5, or 1.9 to 3.
  • [5A] The rectangular wire according to any one of [1A] to [4A], wherein the insulating coating material has a partial discharge inception voltage of 800 Vrms or more, 1000 Vrms or more, 1100 Vrms or more, 800 to 3000 Vrms, 1000 to 2500 Vrms, or 1100 to 2000 Vrms.
  • a method for producing a rectangular wire comprising a rectangular conductor having a rectangular cross section perpendicular to the axial direction, and a coating of an insulating coating material formed by extrusion molding that directly covers the entire circumferential direction of the rectangular conductor, the method comprising: melting a fluorine-containing copolymer using an extruder equipped with a die; and extruding the molten fluorine-containing copolymer from the die around the rectangular conductor to coat the rectangular conductor with the molten fluorine-containing copolymer to form the insulating coating material; and the insulating coating has an average thickness of 10 to 1000 ⁇ m, 20 to 500 ⁇ m, or 50 to 200 ⁇ m; the unbiased standard deviation of the thickness of the insulating coating in the axial direction of the rectangular wire is less than 0.06 mm, 0.03 mm or less, 0.01 mm or less, 0.001 mm or more but less than 0.06 mm, 0.001 to 0.03 mm, or 0.00
  • [7A] The method for producing a rectangular wire according to [6A], wherein the drawdown ratio DDR calculated by the following formula 1 is 0.1 or more and less than 10.0, 0.5 or more and less than 10.0, 0.5 to 5, or 0.8 to 1.5.
  • DDR (D A - C A )/(F A - C A ) Equation 1
  • D A is the opening area (mm 2 ) of the die
  • C A is the cross-sectional area (mm 2 ) of the flat rectangular conductor in a direction perpendicular to the axial direction
  • F A is the cross-sectional area (mm 2 ) of the flat rectangular wire in a direction perpendicular to the axial direction.
  • [8A] The method for manufacturing a rectangular wire according to [6A] or [7A], wherein the cross-sectional area of the rectangular conductor is 2.6 mm 2 or more, 3.0 mm 2 or more, 2.6 to 15 mm 2 , or 3.0 to 15 mm 2 .
  • [9A] The method for producing a rectangular wire according to any one of [6A] to [8A], wherein the fluorine-containing copolymer has -CH 2 OH groups, and the content of the -CH 2 OH groups is more than 30, 100 or more, 150 or more, more than 30 to 5000, 100 to 2000, or 150 to 1000 per 1 x 10 6 main chain carbon atoms of the fluorine-containing copolymer.
  • [10A] The method for producing a rectangular wire according to any one of [6A] to [9A], wherein the fluorine-containing copolymer is molded into a test piece having a thickness of 4 mm , and the test piece is heated at 275°C for 96 hours, and the ratio of the flexural modulus FM A of the test piece after heating to the flexural modulus FM B of the test piece is 1.2 or more, 1.5 or more, 1.9 or more, 1.2 to 10, 1.5 to 5, or 1.9 to 3.
  • [11A] The method for producing a rectangular wire according to any one of [6A] to [10A], wherein the partial discharge inception voltage of the insulating coating material is 800 Vrms or more, 1000 Vrms or more, 1100 Vrms or more, 800 to 3000 Vrms, 1000 to 2500 Vrms, or 1100 to 2000 Vrms.
  • the present invention provides a rectangular wire with high productivity, excellent surface smoothness of the insulating coating material, and excellent conformity of the insulating coating material to the rectangular conductor during bending deformation, as well as a manufacturing method thereof.
  • the unbiased standard deviation of the thickness of the insulating coating material in the axial direction of a rectangular wire is determined by taking a 5 m length of rectangular wire and measuring the thickness of the insulating coating material on the long sides of the rectangular cross section perpendicular to the axial direction every 100 mm.
  • the shear stress of the insulating coating material is a value measured using a known formula (for example, JIS K 7199:1999) according to the die provided in the device used for extrusion molding. In this specification, it is a value measured using a capillary die. Specifically, it is a value measured by the method described in paragraphs [0073] to [0075] and [0079] to [0081] of JP2015-086364A.
  • the content of —CH 2 OH groups in the fluorine-containing copolymer can be determined by infrared spectroscopy, specifically, by the method described in the examples.
  • the melting point of the fluorocopolymer can be determined as the temperature corresponding to the maximum value of the melting peak measured by differential scanning calorimetry (DSC).
  • DSC differential scanning calorimetry
  • the flexural modulus and partial discharge inception voltage can be determined by the method described in the Examples.
  • a unit of a polymer means a portion (polymerization unit) derived from a monomer formed by polymerization of the monomer.
  • the unit may be a unit formed directly by a polymerization reaction, or may be a unit in which a portion of the unit is converted into a different structure by processing the polymer.
  • a unit based on a monomer is also referred to as a monomer unit.
  • the wire comprises a rectangular conductor having a rectangular cross section perpendicular to the axial direction, and an insulating coating formed by extrusion molding that directly covers the entire circumferential direction of the rectangular conductor.
  • the insulating coating does not peel off from the rectangular conductor. If the insulating coating does not peel off from the rectangular conductor in the winding test, the surface smoothness of the insulating coating and the ability of the insulating coating to follow the rectangular conductor during bending deformation are improved.
  • the rectangular conductor is a core wire of a rectangular wire, and is a conductor whose cross section perpendicular to the axial direction is rectangular.
  • the material of the rectangular conductor may be any known material for the core of an electric wire, such as copper, tin, silver, gold, aluminum, alloys thereof, etc. Among these, copper is preferred from the viewpoint of ease of forming the rectangular conductor.
  • the thickness of the rectangular conductor is, for example, 0.5 mm to 3.0 mm.
  • the width of the rectangular conductor is, for example, 1.0 mm to 5.0 mm.
  • the thickness of a rectangular conductor is the short side of its rectangular cross section perpendicular to the axial direction.
  • the width of a rectangular conductor is the long side of its rectangular cross section perpendicular to the axial direction.
  • the cross-sectional area of the rectangular conductor is preferably 2.6 mm2 or more, more preferably 3.0 mm2 or more.
  • the upper limit of the cross-sectional area of the rectangular conductor is not particularly limited, but is, for example, 15 mm2 .
  • the cross-sectional area of the rectangular conductor is preferably 2.6 to 15 mm2 , more preferably 3.0 to 15 mm2 .
  • the cross-sectional area of a rectangular conductor is the area of the cross section perpendicular to the axial direction.
  • the insulating coating film has poor conformity to the rectangular conductor during bending deformation, the larger the cross-sectional area of the rectangular conductor, the more likely it is that the insulating coating film will wrinkle or peel off from the rectangular conductor during bending deformation of the rectangular wire.
  • the rectangular wire of this embodiment has excellent conformity of the insulating coating film to the rectangular conductor during bending deformation, so the larger the cross-sectional area of the rectangular conductor, the more useful it is.
  • the average thickness of the coating of the insulating coating material is 10 to 1000 ⁇ m, preferably 20 to 500 ⁇ m, and more preferably 50 to 200 ⁇ m.
  • the coating has excellent tracking resistance.
  • the average thickness of the coating is equal to or less than the upper limit, the overall thickness of the rectangular wire can be made thin, and when the wire is coiled, the overall coil space can be saved, which contributes to the miniaturization of electrical equipment.
  • the unbiased standard deviation of the thickness of the insulating coating material in the axial direction of the rectangular wire (hereinafter, simply referred to as "thickness variation") is less than 0.06 mm, preferably 0.03 mm or less, and more preferably 0.01 mm or less.
  • thickness variation of the coating is less than (or equal to) the upper limit, the crack resistance and tracking resistance during bending deformation are excellent.
  • the lower limit and the upper limit can be appropriately combined.
  • Examples of the combinations include 0.001 mm or more and less than 0.06 mm, 0.001 to 0.03 mm, and 0.001 to 0.01 mm, when the thickness variation of the coating is not 0.
  • Other methods, such as powder coating, are not preferable because they tend to cause large thickness variations.
  • the viscosity adjustment during melting is difficult, and therefore the thickness variation is likely to be large, compared to non-fluorine resins such as acrylic resin, epoxy resin, epoxy-acrylic resin, polyurethane resin, polyester resin, polyimide resin, polyamideimide resin, and polyesterimide resin.
  • non-fluorine resins such as acrylic resin, epoxy resin, epoxy-acrylic resin, polyurethane resin, polyester resin, polyimide resin, polyamideimide resin, and polyesterimide resin.
  • the MFR of the insulating coating material at 372°C is equal to or greater than the lower limit, the surface smoothness of the insulating coating film and the ability of the insulating coating film to conform to the rectangular conductor during bending deformation are improved. If the MFR of the insulating coating material at 372°C is equal to or less than the upper limit, the strength of the insulating coating film is increased.
  • the shear stress of the insulating coating material is preferably 0.1 to 400 kPa, more preferably 1 to 300 kPa, and even more preferably 5 to 200 kPa. If the shear stress of the insulating coating material is equal to or greater than the lower limit, the thickness uniformity of the coating of the insulating coating material is improved. If the shear stress of the insulating coating material is equal to or less than the upper limit, the adhesion to the conductor is improved.
  • the partial discharge inception voltage of the insulating coating material is preferably 800 Vrms or more, more preferably 1000 Vrms or more, and even more preferably 1100 Vrms or more.
  • There is no particular upper limit to the partial discharge inception voltage of the insulating coating material but it may be, for example, 3000 Vrms or less, 2500 Vrms or less, or 2000 Vrms or less.
  • the partial discharge inception voltage of the insulating coating material is preferably 800 to 3000 Vrms, more preferably 1000 to 2500 Vrms, and even more preferably 1100 to 2000 Vrms.
  • the electric field concentrates in that area, causing a weak discharge.
  • This discharge is called partial discharge. If the partial discharge inception voltage is equal to or higher than the lower limit, it means that there are few defects. If the partial discharge inception voltage of the insulating coating material is equal to or higher than the lower limit, the adhesion of the insulating coating material to the rectangular conductor is improved. As a result, the insulating coating material's coating is more able to conform to the rectangular conductor during bending deformation.
  • the insulating coating material contains a fluorine-containing copolymer having units based on tetrafluoroethylene (hereinafter also referred to as "TFE") and units based on perfluoroalkyl vinyl ether (hereinafter also referred to as "PAVE").
  • TFE tetrafluoroethylene
  • PAVE perfluoroalkyl vinyl ether
  • the insulating coating material may further contain components other than the fluorine-containing copolymer, so long as the properties of the insulating coating material are not significantly impaired.
  • the content of the fluorine-containing copolymer relative to the total mass of the insulating coating material is preferably 50 mass% or more, more preferably 70 mass% or more, and may be 100 mass%.
  • the fluorine-containing copolymer has TFE units and PAVE units.
  • the fluorine-containing copolymer may be a fluorine-containing copolymer consisting of only TFE units and PAVE units, or a fluorine-containing copolymer consisting of TFE units, PAVE units, and other units.
  • a fluorine-containing copolymer may also be used.
  • PAVE is CF 2 ⁇ CFOR f1 (wherein R f1 is a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may contain an oxygen atom between the carbon atoms).
  • R f1 is a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may contain an oxygen atom between the carbon atoms.
  • the PAVE is preferably PPVE.
  • Other units include units u1 based on fluorine-containing monomers other than TFE units and PAVE units, and units u2 based on monomers having functional groups (excluding monomers having fluorine).
  • the fluorine-containing monomer of unit u1 is preferably a fluorine-containing compound having one polymerizable carbon-carbon double bond.
  • fluoroolefins e.g., vinyl fluoride, vinylidene fluoride, trifluoroethylene, hexafluoropropylene (hereinafter also referred to as "HFP"), chlorotrifluoroethylene, hexafluoroisobutylene, etc., excluding TFE
  • fluoroolefins e.g., vinyl fluoride, vinylidene fluoride, trifluoroethylene, hexafluoropropylene (hereinafter also referred to as "HFP"), chlorotrifluoroethylene, hexafluoroisobutylene, etc., excluding TFE
  • CF 2 ⁇ CFOR f2 SO 2 X 1 wherein R f2 is a perfluoroalkylene group having 1 to 10 carbon atoms which may contain an
  • the monomer having fluorine in the unit u1 at least one selected from the group consisting of HFP and FAE is preferred because it has excellent moldability for the fluorine-containing copolymer, and HFP is more preferred because it has excellent electrical properties (dielectric constant, dielectric tangent) and heat resistance.
  • An example of the FAE is CH 2 ⁇ CX 3 (CF 2 ) q X 4 (wherein X 3 is a hydrogen atom or a fluorine atom, q is an integer of 2 to 10, and X 4 is a hydrogen atom or a fluorine atom).
  • CH 2 ⁇ CH(CF 2 ) q1 X 4 (wherein q1 is 2 to 6, preferably 2 to 4) is preferred, with CH 2 ⁇ CH(CF 2 ) 2 F, CH 2 ⁇ CH(CF 2 ) 3 F, CH 2 ⁇ CH(CF 2 ) 4 F, CH 2 ⁇ CF(CF 2 ) 3 H and CH 2 ⁇ CF(CF 2 ) 4 H being more preferred, with CH 2 ⁇ CH(CF 2 ) 4 F and CH 2 ⁇ CH(CF 2 ) 2 F being particularly preferred.
  • a monomer having an acid anhydride group is preferred, and one or more selected from the group consisting of IAH, CAH and NAH are preferred, IAH or NAH are more preferred, and NAH is even more preferred.
  • a fluorine-containing copolymer having an acid anhydride group can be easily produced without using a special polymerization method (see JP-A-11-193312) that is required when maleic anhydride is used.
  • the preferred contents and ratios of each unit in the fluorine-containing copolymer are as follows.
  • the content of TFE units relative to the total amount of constituent units of the fluorine-containing copolymer is preferably from 90.0 to 99.9 mol %, more preferably from 95.0 to 99.5 mol %, and even more preferably from 96 to 99.0 mol %.
  • the content of PAVE units relative to the total amount of constituent units of the fluorine-containing copolymer is preferably from 0.1 to 10.0 mol %, more preferably from 0.5 to 5.0 mol %, and even more preferably from 1.0 to 4.0 mol %.
  • the content of the PAVE units relative to the total amount of the constituent units of the fluorine-containing copolymer is preferably from 0.1 to 10.0 mol%, more preferably from 0.5 to 5.0 mol%, and even more preferably from 1.0 to 4.0 mol%.
  • the total content of TFE units and PAVE units relative to the total amount of constituent units of the fluorinated copolymer is preferably 80 to 100 mol%, more preferably 85 to 100 mol%, and even more preferably 90 to 100 mol%.
  • the molar ratio of PAVE units/TFE units is preferably 0.1/99.9 to 10.0/90.0, more preferably 0.5/99.5 to 5.0/95.0, and even more preferably 1.0/99.0 to 4.0/96.0.
  • the content of units u1 relative to the total amount of constituent units of the fluorine-containing copolymer is preferably from 0.5 to 15 mol %, more preferably from 1 to 10 mol %.
  • the content of the unit u2 relative to the total amount of the constituent units of the fluorine-containing copolymer is preferably from 0.05 to 1 mol %, more preferably from 0.1 to 0.5 mol %.
  • the surface smoothness of the insulating coating material in the resulting rectangular wire and the ability of the insulating coating material to conform to the rectangular conductor during bending deformation are improved.
  • the proportion of each unit can be calculated by melt NMR analysis of the fluorine-containing copolymer, fluorine content analysis, infrared absorption spectrum analysis, etc.
  • the fluorine-containing copolymer may contain units based on dicarboxylic acids (itaconic acid, citraconic acid, 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid, maleic acid, etc.) corresponding to the acid anhydride group-containing cyclic hydrocarbon monomer as a result of hydrolysis of part of the acid anhydride group in unit u2.
  • dicarboxylic acids itaconic acid, citraconic acid, 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid, maleic acid, etc.
  • fluorine-containing copolymers include TFE/PAVE copolymer and TFE/PAVE/NAH copolymer.
  • the MFR of the fluorine-containing copolymer at 372°C is preferably 13 to 300 g/10 min, more preferably 15 to 200 g/10 min, even more preferably 18 to 150 g/10 min, and particularly preferably 18 to 80 g/10 min.
  • the fluorine-containing copolymer preferably has a -CH 2 OH group.
  • the content of -CH 2 OH groups is preferably more than 30, more preferably 100 or more, and even more preferably 150 or more, per 1 x 10 6 main chain carbon atoms of the fluorine-containing copolymer.
  • the upper limit of the content of -CH 2 OH groups is not particularly limited, and may be, for example, 5000 or less, 2000 or less, or 1000 or less.
  • the content of -CH 2 OH groups is preferably more than 30 and 5000 or less, more preferably 100 to 2000, and even more preferably 150 to 1000, per 1 x 10 6 main chain carbon atoms of the fluorine-containing copolymer.
  • the -CH 2 OH groups in the fluorine-containing copolymer When the content of -CH 2 OH groups in the fluorine-containing copolymer is equal to or more than the lower limit, the -CH 2 OH groups bond with atoms on the surface of the rectangular conductor, improving the adhesion of the insulating coating material to the rectangular conductor, thereby improving the conformability of the coating material to the rectangular conductor during bending deformation.
  • the -CH 2 OH group of the fluorine-containing copolymer is, for example, a -CH 2 OH group derived from a chain transfer agent or polymerization initiator used in producing the fluorine-containing copolymer.
  • a -CH 2 OH group is introduced at the main chain end of the copolymer.
  • a -CH 2 OH group is introduced at the side chain end of the fluorine-containing copolymer by polymerizing a monomer having a -CH 2 OH group.
  • the amount of —CH 2 OH groups can be reduced by subjecting a fluorinated copolymer having —CH 2 OH groups to a fluorination treatment.
  • the amount of —CH 2 OH groups can also be controlled by controlling the types and amounts of chain transfer agents, polymerization initiators, and monomers, and reaction conditions.
  • the melting point of the fluorine-containing copolymer is preferably 260 to 350°C, more preferably 280 to 340°C, and even more preferably 290 to 330°C.
  • the flexural modulus FM A (MPa) of the test piece after heating the test piece at 275° C. for 96 hours to the flexural modulus FM B (MPa) of the test piece is preferably 1.2 or more, more preferably 1.5 or more, and even more preferably 1.9 or more.
  • the upper limit of FM A /FM B is not particularly limited, and may be, for example, 10 or less, 5 or less, or 3 or less.
  • FM A / FM B is preferably 1.2 to 10, more preferably 1.5 to 5, and even more preferably 1.9 to 3.
  • the insulating coating material adheres better to the rectangular conductor, and as a result, the insulating coating material improves its ability to conform to the rectangular conductor during bending deformation.
  • FMB is preferably from 200 to 900 MPa, more preferably from 300 to 800 MPa, and further preferably from 400 to 700 MPa.
  • FMA is preferably from 710 to 3000 MPa, more preferably from 750 to 2500 MPa, and even more preferably from 900 to 2000 MPa.
  • the fluorine-containing copolymer may be one produced by a known production method, or a commercially available one. Examples of known production methods include the methods described in WO 2015/182702, WO 2016/006644, and WO 2016/017801.
  • Examples of other components include fluorine-containing polymers other than the fluorine-containing copolymer having TFE units and PAVE units, fluorine-free polymers, fillers, pigments, and other additives.
  • Specific examples of the filler include resins and inorganic fillers.
  • Examples of the resin include fibrous resins such as aramid fibers and liquid crystal polyester fibers, and examples of powdered resins include powdered resins such as polytetrafluoroethylene.
  • the inorganic filler examples include fibrous fillers such as glass fibers, carbon fibers, boron fibers, and stainless steel microfibers; and powdered fillers such as talc, mica, graphite, molybdenum disulfide, calcium carbonate, silica, silica alumina, alumina, and titanium dioxide.
  • Other examples include hydrotalcites and metal oxides, such as zinc oxide, magnesium oxide, titanium oxide, lead oxide, and copper oxide.
  • Metal powders can also be used, such as powders of stainless steel, iron-based materials, titanium, copper, and nickel.
  • the fillers may be used alone or in combination of two or more.
  • the pigment include color pigments such as organic pigments and inorganic pigments.
  • the rectangular wire can be manufactured by melting a fluorocopolymer using an extruder equipped with a die, and extruding the molten fluorocopolymer from the die around a rectangular conductor to coat the rectangular conductor with the molten fluorocopolymer, thereby forming the insulating coating material.
  • the other components may be added to the extruder.
  • the extruder examples include a twin-screw extruder and a single-screw extruder, with the twin-screw extruder being preferred.
  • the open face of the die is rectangular in shape.
  • the cylinder temperature and die temperature of the extruder are set according to the type of fluorocopolymer.
  • the cylinder temperature of the extruder is preferably 50 to 450°C, more preferably 80 to 440°C, and even more preferably 90 to 430°C.
  • the die temperature is preferably 100 to 420°C, more preferably 120 to 400°C, and even more preferably 150 to 380°C.
  • the residence time in the extruder is preferably from 10 seconds to 30 minutes.
  • the screw rotation speed of the extruder is preferably 0.5 to 100 rpm.
  • the rectangular conductor is preferably preheated.
  • the temperature of the preheated rectangular conductor is preferably 50 to 400°C, and more preferably 80 to 250°C.
  • the drawdown ratio (hereinafter also referred to as "DDR") calculated by the following formula 1 is preferably 0.1 or more and less than 10.0, more preferably 0.5 or more and less than 10.0, even more preferably 0.5 to 5, and particularly preferably 0.8 to 1.5.
  • DDR the drawdown ratio
  • the DDR is equal to or greater than the lower limit, a rectangular wire having excellent surface smoothness of the insulating coating film is easily obtained.
  • the DDR is less than (or equal to) the upper limit, a rectangular wire having excellent surface smoothness of the insulating coating film and excellent conformity of the insulating coating film to the rectangular conductor during bending deformation is easily obtained.
  • DDR (D A - C A )/(F A - C A ) Equation 1
  • D A is the opening area (mm 2 ) of the die
  • C A is the cross-sectional area (mm 2 ) of the rectangular conductor in a direction perpendicular to the axial direction
  • F A is the axial direction of the rectangular wire. is the area (mm 2 ) of the cross section perpendicular to the
  • D A can be calculated from the following formula 2.
  • D A D L ⁇ D S formula 2
  • D L is the inner dimension (mm) of the long side of the rectangular opening surface of the die
  • D S is the inner dimension (mm) of the short side of the rectangular opening surface of the die.
  • C A can be calculated from the following formula 3.
  • C A C L ⁇ C S formula 3
  • C L is the long side (mm) of the rectangular cross section perpendicular to the axial direction of the rectangular conductor
  • C S is the short side (mm) of the rectangular cross section perpendicular to the axial direction of the rectangular conductor.
  • F A F L ⁇ F S formula 4
  • F L is the long side (mm) of the rectangular cross section perpendicular to the axial direction of the rectangular wire
  • F S is the short side (mm) of the rectangular cross section perpendicular to the axial direction of the rectangular wire.
  • the so-called pressure molding method in which the insulating coating material is formed under pressure.
  • the pressure molding method it is easier to achieve a DDR below the upper limit value (or below) compared to conventional tube molding methods, and as a result, it is easier to obtain a rectangular wire with excellent surface smoothness of the insulating coating material film and excellent conformity of the insulating coating material film to the rectangular conductor during bending deformation.
  • the rectangular wire of the present invention can be suitably used for, for example, insulating amplifiers, insulating transformers, automobile alternators, hybrid cars, electric ships, electric aircraft, electric vertical take-off and landing aircraft motors, etc. It can also be used as various electric wires (wrapping electric wires, electric wires for automobiles, electric wires for robots) and coil windings (magnet wires).
  • the fluorocopolymer pellets were pre-dried for 3 hours under heating at 200° C. Then, the resin composition was injection molded using an injection molding machine (ROBOSHOT ⁇ -50, manufactured by Fanuc Corporation) under conditions of cylinder temperature: 380° C. and mold temperature: 170° C. to obtain an injection molded article having a thickness of 4 mm. The test piece was heated in an air atmosphere at 275° C. for 96 hours to obtain a post-heating injection molded article. The injection molded body and the heated injection molded body were cut into a length of 80 mm and a width of 10 mm to obtain test pieces and heated test pieces, respectively.
  • ROBOSHOT ⁇ -50 manufactured by Fanuc Corporation
  • test pieces and heated test pieces were subjected to bending modulus measurement using TENSILON (manufactured by A&D Co., Ltd., RTF-1350) at a load cell rating of 10 kN, a support distance of 64 mm, and a speed of 2 mm/min in accordance with JIS K7171 (corresponding international standard ISO 527-1:2012).
  • TENSILON manufactured by A&D Co., Ltd., RTF-1350
  • Infrared absorption spectrum 2 was subtracted from infrared absorption spectrum 1 to obtain a difference spectrum.
  • the content of —CH 2 OH groups relative to 1 ⁇ 10 6 main chain carbon atoms of the fluorine-containing copolymer was calculated from the peak (absorbance) at 3648 cm ⁇ 1 in this difference spectrum according to the following formula 5.
  • the peak at 3648 cm ⁇ 1 is a peak confirmed in C 7 H 15 CH 2 OH , a model compound having a —CH 2 OH group.
  • the molar absorption coefficient of the -CH 2 OH group is 104 (absorbance/cm/mol).
  • Table 1 the amount of -CH 2 OH groups in the fluorocopolymer is represented as -CH 2 OH groups.
  • the denominator of the unit [pieces] is the number of main chain carbon atoms of the fluorocopolymer, 1 x 10 6 , but this is omitted in Table 1.
  • N I x A x t Equation 5
  • I is the absorbance
  • A is a correction coefficient which is 2236 in the case of the --CH 2 OH group
  • t is the film thickness (mm).
  • the insulating coating material was cut out from the rectangular conductor of the rectangular wire and press molded (350°C, preheating for 5 minutes, pressurization for 2 minutes) to obtain a measurement sample of 130 mm x 130 mm x 0.12 mm thick. Using the obtained measurement sample, the partial discharge inception voltage of the insulating coating material was measured under the following measurement conditions (low frequency method). The voltage when a discharge charge of 10 pC was detected was obtained as the partial discharge inception voltage. The measurement was performed on five measurement samples, and the average of these was taken as the partial discharge inception voltage. In Table 1, the partial discharge inception voltage is represented as PDIV.
  • Measuring device Partial Discharge Detector A-006, manufactured by Fujikura Dia Cable Co., Ltd.
  • Electrodes Electrodes conforming to JIS C 2110-1 are used. Test voltage: Set to a maximum of 20 kVrms (50 Hz), and reduced after detecting a discharge charge of 100 pC. Voltage rise/fall speed: 100V/sec. Other conditions: in the atmosphere, temperature: 18 degrees, relative humidity: 30%.
  • a 5 m length of rectangular wire was taken, and the thickness of the insulating coating material on the long side of the rectangular cross section perpendicular to the axial direction was measured every 100 mm (only on the side in contact with the upper inner surface of the die during molding).
  • the arithmetic mean of the measured values (mm) was taken as the average thickness.
  • the unbiased standard deviation of the measured values (mm) was taken as the thickness variation.
  • the rectangular wire was evaluated by a winding test in accordance with "JIS 3216-3: 2011, 5.1.2, rectangular wire.”
  • the cross section of the rectangular wire was visually inspected and evaluated according to the following criteria. In Table 1, this is referred to as the winding test.
  • the rectangular wire was bent edgewise and flatwise at an angle of 90 ⁇ 10°.
  • the surface of the insulating coating film at the bent portion and the cross section of the rectangular wire were then visually observed, and the conformability was evaluated according to the following criteria.
  • the surface roughness (Ra) of the rectangular wire was measured using a digital microscope (HRX-1, manufactured by Hirox Co., Ltd.) at a magnification of 80 and a measurement length of 4 mm.
  • the fluorocopolymer 3 is a fluorocopolymer in which the content of --CH 2 OH groups per 1.times.10.sup.6 main chain carbon atoms of the fluorocopolymer has been reduced to 0 by fluorination treatment.
  • Example 1 A rectangular wire was produced by wire extrusion molding under the following conditions using the fluorocopolymer 1. The DDR was set to 1. In the wire extrusion molding, a so-called pressure molding method was adopted in which the insulating coating material is formed under pressure. Die temperature: 400°C. Cylinder temperature: 280-380°C. Flat conductor: Flat copper wire, thickness 1.5 mm x width 2.3 mm. Preheating temperature of rectangular conductor: 180°C. Coating thickness (set value): 0.18 mm.
  • Example 2 A rectangular wire was produced in the same manner as in Example 1, except that the DDR was set to 15. However, in the electric wire extrusion molding, a so-called tube molding method was adopted in which the insulating coating material was formed substantially under normal pressure.
  • Example 3 A rectangular wire was produced by wire extrusion molding under the following conditions using fluorocopolymer 2. The DDR was set to 1. In the wire extrusion molding, a so-called pressure molding method was adopted in which the insulating coating material is formed under pressure. Die temperature: 390°C. Cylinder temperature: 280-390°C. Flat conductor: Flat copper wire, thickness 1.5 mm x width 2.3 mm. Preheating temperature of rectangular conductor: 180°C. Coating thickness (set value): 0.18 mm.
  • Example 4 A rectangular wire was produced in the same manner as in Example 3, except that the DDR was set to 15. However, in the electric wire extrusion molding, a so-called tube molding method was adopted in which the insulating coating material was formed substantially under normal pressure.
  • Example 5 A rectangular wire was produced by wire extrusion molding under the following conditions using the fluorocopolymer 3. The DDR was set to 1. In the wire extrusion molding, a so-called pressure molding method was adopted in which the insulating coating material is formed under pressure. Die temperature: 380°C. Cylinder temperature: 280-380°C. Flat conductor: Flat copper wire, thickness 1.5 mm x width 2.3 mm. Preheating temperature of rectangular conductor: 180°C. Coating thickness (set value): 0.18 mm.
  • Example 6 A rectangular wire was produced in the same manner as in Example 5, except that the DDR was set to 15. However, in the electric wire extrusion molding, a so-called tube molding method was adopted in which the insulating coating material was formed substantially under normal pressure.
  • Examples 1 and 3 were excellent in surface smoothness of the coating of the insulating coating material and in the ability of the coating of the insulating coating material to conform to the rectangular conductor during bending deformation.
  • Examples 2, 4, and 6 in which the DDR was 15, the surface smoothness of the coating of the insulating coating material and the ability of the coating of the insulating coating material to conform to the rectangular conductor during bending deformation were poor.
  • Example 5 in which the MFR of the insulating coating material at 372°C was less than 13 g/10 min, even when the DDR was 1, the surface smoothness of the insulating coating film and the ability of the insulating coating film to conform to the rectangular conductor during bending deformation were poor.

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Abstract

本発明は、平角導体と、前記平角導体の周方向全体を直接覆う押出成形により形成された絶縁被覆材の皮膜と、を備えた平角線であって、前記絶縁被覆材の372℃における溶融流れ速度が13~300g/10分であり、前記絶縁被覆材の皮膜の平均厚みが10~1000μmであり、前記平角線の軸方向における前記絶縁被覆材の皮膜の厚みの不偏標準偏差が0.06mm未満であり、前記絶縁被覆材は、テトラフルオロエチレンに基づく単位及びパーフルオロアルキルビニルエーテルに基づく単位とを有する含フッ素共重合体を含み、前記平角線は、「JIS3216-3:2011の5.1.2 平角線」に準拠した巻付け試験において、前記絶縁被覆材の皮膜が前記平角導体から剥離しない、平角線に関する。

Description

平角線及びその製造方法
 本発明は、平角線及びその製造方法に関する。
 本願は、2023年4月12日に、日本に出願された特願2023-064887号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 自動車、鉄道、航空機等に用いられる車両機器等は、小型化、軽量化が望まれている。そのため、前記車両機器に用いられる電気機器の絶縁電線の絶縁被覆材の皮膜は、薄肉化が求められている。さらに、電気機器の高出力化、高電圧化に伴い、前記絶縁被覆材は、優れた絶縁性とともに、導体との強固な接着性も求められている。
 電線の導体を平角導体とすることにより、丸線に比べて、コイルとしたときに占積率が高くなる。その結果、コイル全体の省スペース化が可能となり電気機器の小型化に寄与する。しかし、平角導体の場合、丸線と比べて均一な絶縁被覆材の皮膜の形成が難しく、絶縁性が充分に保てないという問題がある。
 特許文献1には、融点が100℃以上325℃以下であり、カルボニル基含有基、ヒドロキシ基、エポキシ基及びイソシアネート基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する溶融成形可能なフッ素樹脂を含む平均粒子径0.02μm以上150μm以下の粉体を平角導体に塗装することにより、平角導体の外周に厚みが10~150μmの絶縁被覆層の皮膜を形成させる平角線の製造方法が開示されている。
特開2017-204410号公報
 しかしながら、特許文献1に記載の製造方法では、粉体の調製工程及び粉体の塗装後に焼成工程が必要であり、生産性が低いという問題がある。また、粉体を塗装するため絶縁被覆材の皮膜の表面平滑性が低いという問題がある。さらに、平角導体に対する絶縁被覆材の皮膜の追従性が低く、平角線の曲げ変形時に、絶縁被覆材の皮膜にしわが生じたり、平角導体から絶縁被覆材の皮膜が剥離するという問題もある。
 本発明は、生産性が高く、絶縁被覆材の皮膜の表面平滑性及び曲げ変形時の平角導体に対する絶縁被覆材の皮膜の追従性に優れる平角線、並びにその製造方法を提供することを課題とする。
 本発明は、以下の態様を有する。
 [1] 軸方向に垂直な方向の断面が矩形の平角導体と、前記平角導体の周方向全体を直接覆う押出成形により形成された絶縁被覆材の皮膜と、を備えた平角線であって、前記絶縁被覆材の372℃における溶融流れ速度が13~300g/10分であり、前記絶縁被覆材の皮膜の平均厚みが10~1000μmであり、前記平角線の軸方向における前記絶縁被覆材の皮膜の厚みの不偏標準偏差が0.06mm未満であり、前記絶縁被覆材は、テトラフルオロエチレンに基づく単位及びパーフルオロアルキルビニルエーテルに基づく単位とを有する含フッ素共重合体を含み、前記平角線は、「JIS3216-3:2011の5.1.2 平角線」に準拠した巻付け試験において、前記絶縁被覆材の皮膜が前記平角導体から剥離しない、平角線。
 [2] 前記平角導体の断面積が2.6mm以上である、[1]に記載の平角線。
 [3] 前記含フッ素共重合体は-CHOH基を有しており、前記-CHOH基の含有量は、前記含フッ素共重合体の主鎖炭素数1×10個に対し、30個超である、[1]又は[2]に記載の平角線。
 [4] 前記含フッ素共重合体を厚さ4mmの試験片に成形したときの前記試験片の曲げ弾性率FMに対する、前記試験片を275℃で96時間加熱した後の加熱後試験片の曲げ弾性率FMの割合であるFM/FMが1.2以上である、[1]~[3]のいずれかに記載の平角線。
 [5] 前記絶縁被覆材の部分放電開始電圧が800Vrms以上である、[1]~[4]のいずれかに記載の平角線。
 [6] 軸方向に垂直な方向の断面が矩形の平角導体と、前記平角導体の周方向全体を直接覆う押出成形により形成された絶縁被覆材の皮膜と、を備えた平角線の製造方法であって、ダイを備える押出機を用いて、含フッ素共重合体を溶融させ、溶融させた含フッ素共重合体を前記ダイから前記平角導体の周りに押し出すことにより、前記溶融させた含フッ素共重合体を前記平角導体の周りに被覆し、前記絶縁被覆材を形成することを含み、前記絶縁被覆材の372℃における溶融流れ速度が13~300g/10分であり、前記絶縁被覆材の皮膜の平均厚みが10~1000μmであり、前記平角線の軸方向における前記絶縁被覆材の皮膜の厚みの不偏標準偏差が0.06mm未満であり、前記含フッ素共重合体が、テトラフルオロエチレンに基づく単位及びパーフルオロアルキルビニルエーテルに基づく単位とを有し、前記平角線は、「JIS3216-3:2011の5.1.2 平角線」に準拠した巻付け試験において、前記絶縁被覆材の皮膜が前記平角導体から剥離しない、平角線の製造方法。
 [7] 下式1で算出されるドローダウン比DDRが、0.5以上10.0未満である、[6]に記載の平角線の製造方法。
 DDR=(D-C)/(F-C) 式1
 前記式1中、Dは前記ダイの開口面積(mm)であり、Cは前記平角導体の軸方向に垂直な方向の断面の面積(mm)であり、Fは前記平角線の軸方向に垂直な方向の断面の面積(mm)である。
 [8] 前記平角導体の断面積が2.6mm以上である、[6]又は[7]に記載の平角線の製造方法。
 [9] 前記含フッ素共重合体は-CHOH基を有しており、前記-CHOH基の含有量は、前記含フッ素共重合体の主鎖炭素数1×10個に対し、30個超である、[6]~[8]のいずれかに記載の平角線の製造方法。
 [10] 前記含フッ素共重合体を厚さ4mmの試験片に成形したときの前記試験片の曲げ弾性率FMに対する、前記試験片を275℃で96時間加熱した後の加熱後試験片の曲げ弾性率FMの割合であるFM/FMが1.2以上である、[6]~[9]のいずれかに記載の平角線の製造方法。
 [11] 前記絶縁被覆材の部分放電開始電圧が800Vrms以上である、[6]~[10]のいずれかに記載の平角線の製造方法。
 [1A] 軸方向に垂直な方向の断面が矩形の平角導体と、前記平角導体の周方向全体を直接覆う押出成形により形成された絶縁被覆材の皮膜と、を備えた平角線であって、前記絶縁被覆材の372℃における溶融流れ速度が13~300g/10分、15~200g/10分、18~150g/10分、又は20~60g/10分であり、前記絶縁被覆材の皮膜の平均厚みが10~1000μm、20~500μm、又は50~200μmであり、前記平角線の軸方向における前記絶縁被覆材の皮膜の厚みの不偏標準偏差が0.06mm未満、0.03mm以下、0.01mm以下、0.001mm以上0.06mm未満、0.001~0.03mm、又は0.001~0.01mmであり、前記絶縁被覆材は、テトラフルオロエチレンに基づく単位及びパーフルオロアルキルビニルエーテルに基づく単位とを有する含フッ素共重合体を含み、前記平角線は、「JIS3216-3:2011の5.1.2 平角線」に準拠した巻付け試験において、前記絶縁被覆材の皮膜が前記平角導体から剥離しない、平角線。
 [2A] 前記平角導体の断面積が2.6mm以上、3.0mm以上、2.6~15mm、又は3.0~15mmである、[1A]に記載の平角線。
 [3A] 前記含フッ素共重合体は-CHOH基を有しており、前記-CHOH基の含有量は、前記含フッ素共重合体の主鎖炭素数1×10個に対し、30個超、100個以上、150個以上、30個超5000個以下、100~2000個、又は150~1000個である、[1A]又は[2A]に記載の平角線。
 [4A] 前記含フッ素共重合体を厚さ4mmの試験片に成形したときの前記試験片の曲げ弾性率FMに対する、前記試験片を275℃で96時間加熱した後の加熱後試験片の曲げ弾性率FMの割合であるFM/FMが1.2以上、1.5以上、1.9以上、1.2~10、1.5~5、又は1.9~3である、[1A]~[3A]のいずれかに記載の平角線。
 [5A] 前記絶縁被覆材の部分放電開始電圧が800Vrms以上、1000Vrms以上、1100Vrms以上、800~3000Vrms、1000~2500Vrms、又は1100~2000Vrmsである、[1A]~[4A]のいずれかに記載の平角線。
 [6A] 軸方向に垂直な方向の断面が矩形の平角導体と、前記平角導体の周方向全体を直接覆う押出成形により形成された絶縁被覆材の皮膜と、を備えた平角線の製造方法であって、ダイを備える押出機を用いて、含フッ素共重合体を溶融させ、溶融させた含フッ素共重合体を前記ダイから前記平角導体の周りに押し出すことにより、前記溶融させた含フッ素共重合体を前記平角導体の周りに被覆し、前記絶縁被覆材を形成することを含み、前記絶縁被覆材の372℃における溶融流れ速度が13~300g/10分、15~200g/10分、18~150g/10分、又は20~60g/10分であり、前記絶縁被覆材の皮膜の平均厚みが10~1000μm、20~500μm、又は50~200μmであり、前記平角線の軸方向における前記絶縁被覆材の皮膜の厚みの不偏標準偏差が0.06mm未満、0.03mm以下、0.01mm以下、0.001mm以上0.06mm未満、0.001~0.03mm、又は0.001~0.01mmであり、前記含フッ素共重合体が、テトラフルオロエチレンに基づく単位及びパーフルオロアルキルビニルエーテルに基づく単位とを有し、前記平角線は、「JIS3216-3:2011の5.1.2 平角線」に準拠した巻付け試験において、前記絶縁被覆材の皮膜が前記平角導体から剥離しない、平角線の製造方法。
 [7A] 下式1で算出されるドローダウン比DDRが、0.1以上10.0未満、0.5以上10.0未満、0.5~5、又は0.8~1.5である、[6A]に記載の平角線の製造方法。
 DDR=(D-C)/(F-C) 式1
 前記式1中、Dは前記ダイの開口面積(mm)であり、Cは前記平角導体の軸方向に垂直な方向の断面の面積(mm)であり、Fは前記平角線の軸方向に垂直な方向の断面の面積(mm)である。
 [8A] 前記平角導体の断面積が2.6mm以上、3.0mm以上、2.6~15mm、又は3.0~15mmである、[6A]又は[7A]に記載の平角線の製造方法。
 [9A] 前記含フッ素共重合体は-CHOH基を有しており、前記-CHOH基の含有量は、前記含フッ素共重合体の主鎖炭素数1×10個に対し、30個超、100個以上、150個以上、30個超5000個以下、100~2000個、又は150~1000個である、[6A]~[8A]のいずれかに記載の平角線の製造方法。
 [10A] 前記含フッ素共重合体を厚さ4mmの試験片に成形したときの前記試験片の曲げ弾性率FMに対する、前記試験片を275℃で96時間加熱した後の加熱後試験片の曲げ弾性率FMの割合であるFM/FMが1.2以上、1.5以上、1.9以上、1.2~10、1.5~5、又は1.9~3である、[6A]~[9A]のいずれかに記載の平角線の製造方法。
 [11A] 前記絶縁被覆材の部分放電開始電圧が800Vrms以上、1000Vrms以上、1100Vrms以上、800~3000Vrms、1000~2500Vrms、又は1100~2000Vrmsである、[6A]~[10A]のいずれかに記載の平角線の製造方法。
 本発明によれば、生産性が高く、絶縁被覆材の皮膜の表面平滑性及び曲げ変形時の平角導体に対する絶縁被覆材の皮膜の追従性に優れる平角線、並びにその製造方法を提供できる。
 溶融流れ速度は、JIS K 7210-1:2014(対応国際規格ISO 1133-1:2011)に規定されるメルトマスフローレートである。以下、溶融流れ速度をMFRとも記す。MFRの測定条件は、温度372℃、荷重49Nである。
 絶縁被覆材の皮膜の平均厚みは、平角線を5m取り、100mmごとに、軸方向に垂直な方向の矩形断面における長辺の絶縁被覆材の皮膜の厚みを測定し、算術平均して求められる。
 平角線の軸方向における絶縁被覆材の皮膜の厚みの不偏標準偏差は、平角線を5m取り、100mmごとに、軸方向に垂直な方向の矩形断面における長辺の絶縁被覆材の皮膜の厚みを測定し、その測定値から求められる。
 絶縁被覆材のせん断応力は、押出成形に用いる装置に設けられたダイスに応じた公知の式(たとえば、JIS K 7199:1999)を用いて測定される値である。本明細書においては、キャピラリーダイを用いて測定される値である。具体的には、特開2015-086364号公報の段落[0073]~[0075]、[0079]~[0081]に記載の方法により測定される値である。
 含フッ素共重合体中の-CHOH基の含有量は、赤外分光分析法により求めることができる。具体的には、実施例に記載の方法によって求めることができる。
 含フッ素共重合体の融点は、示差走査熱量測定(DSC)法で測定した融解ピークの最大値に対応する温度として求めることができる。
 曲げ弾性率及び部分放電開始電圧は、実施例に記載の方法によって求めることができる。
 重合体の単位は、単量体が重合することによって形成された前記単量体に由来する部分(重合単位)を意味する。単位は、重合反応によって直接形成された単位であってもよく、重合体を処理することによって前記単位の一部が別の構造に変換された単位であってもよい。本明細書においては、単量体に基づく単位を単量体単位ともいう。
≪平角線≫
 軸方向に垂直な方向の断面が矩形の平角導体と、前記平角導体の周方向全体を直接覆う押出成形により形成された絶縁被覆材の皮膜と、を備える。本実施形態の平角線は、「JIS3216-3:2011の5.1.2 平角線」に準拠した巻付け試験において、前記絶縁被覆材の皮膜が前記平角導体から剥離しない。前記巻付け試験において、前記絶縁被覆材の皮膜が前記平角導体から剥離しない場合、絶縁被覆材の皮膜の表面平滑性、及び曲げ変形時の平角導体に対する絶縁被覆材の皮膜の追従性が高まる。
<平角導体>
 平角導体は、平角線の芯線であり、軸方向に垂直な方向の断面が矩形の導体である。
 平角導体の材質としては、電線の芯線の材質として公知のものであってよく、例えば、銅、錫、銀、金、アルミニウム、それらの合金等が挙げられる。中でも、平角導体の形成が容易である観点で、銅が好ましい。
 平角導体の厚みは、例えば0.5mm~3.0mmである。
 平角導体の幅は、例えば1.0mm~5.0mmである。
 平角導体の厚みは、軸方向に垂直な方向の矩形断面の短辺である。平角導体の幅は、軸方向に垂直な方向の矩形断面の長辺である。
 平角導体の断面積は、2.6mm以上が好ましく、3.0mm以上がより好ましい。平角導体の断面積の上限は特に限定されないが、例えば15mmである。平角導体の断面積は、2.6~15mmが好ましく、3.0~15mmがより好ましい。
 平角導体の断面積は、軸方向に垂直な方向の断面の面積である。
 曲げ変形時の平角導体に対する絶縁被覆材の皮膜の追従性が低い場合、平角導体の断面積が大きいほど、平角線の曲げ変形時に、絶縁被覆材の皮膜にしわが生じたり、平角導体から絶縁被覆材の皮膜が剥離しやすくなる。本実施形態の平角線は、曲げ変形時の平角導体に対する絶縁被覆材の皮膜の追従性に優れることから、平角導体の断面積が大きいほど有用性が高い。
<絶縁被覆材の皮膜>
 絶縁被覆材の皮膜の平均厚みは10~1000μmであり、20~500μmが好ましく、50~200μmがより好ましい。皮膜の平均厚みが前記下限値以上であると、耐トラッキング性に優れる。皮膜の平均厚みが前記上限値以下であると、平角線の全体の厚みを薄くでき、コイル状にしたときにコイル全体の省スペース化が可能となり電気機器の小型化に寄与する。
 平角線の軸方向における絶縁被覆材の皮膜の厚みの不偏標準偏差(以下、単に「厚み変動」ともいう。)は0.06mm未満であり、0.03mm以下が好ましく、0.01mm以下がより好ましい。皮膜の厚み変動が前記上限値未満(又は以下)であると、曲げ変形時の耐クラック性、耐トラッキング性に優れる。
 皮膜の厚み変動は小さいほど好ましく、0であってもよい。製造しやすさ、歩留まりの観点では、皮膜の厚み変動は0.001mm以上が好ましい。
 前記下限値及び前記上限値は適宜組み合わせることができる。組み合わせの例としては、皮膜の厚み変動が0でない場合、0.001mm以上0.06mm未満、0.001~0.03mm、0.001~0.01mmが挙げられる。
 厚み変動を0.06mm未満とするには、絶縁被覆材の皮膜を平角導体の周方向全体を直接覆う押出成形により形成することが好ましい。他の方法、例えば、粉体塗装により絶縁被覆材の皮膜を形成した場合は厚み変動が大きくなりやすいため好ましくない。特に、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ-アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂等の非フッ素樹脂に比べ、含フッ素樹脂を粉体塗装により絶縁被覆材の皮膜を形成する場合、溶融時の粘度調整が難しいことに起因して、変動が大きくなりやすい。
 絶縁被覆材の372℃におけるMFRは、13~300g/10分であり、15~200g/10分が好ましく、18~150g/10分がより好ましく、20~60g/10分がさらに好ましい。
 絶縁被覆材の372℃におけるMFRが前記下限値以上であると、絶縁被覆材の皮膜の表面平滑性及び曲げ変形時の平角導体に対する絶縁被覆材の皮膜の追従性が高まる。絶縁被覆材の372℃におけるMFRが前記上限値以下であると、絶縁被覆材の皮膜の強度が高まる。
 絶縁被覆材のせん断応力は、0.1~400kPaが好ましく、1~300kPaがより好ましく、5~200kPaがより好ましい。絶縁被覆材のせん断応力が前記下限値以上であると、絶縁被覆材の被覆の厚み均一性が高まる。絶縁被覆材のせん断応力が前記上限値以下であると、導体との密着性が高まる。
 絶縁被覆材の部分放電開始電圧は、800Vrms以上が好ましく、1000Vrms以上がより好ましく、1100Vrms以上がさらに好ましい。絶縁被覆材の部分放電開始電圧の上限値は特に限定されないが、例えば3000Vrms以下でもよく、2500Vrms以下でもよく、2000Vrms以下でもよい。絶縁被覆材の部分放電開始電圧は、800~3000Vrmsが好ましく、1000~2500Vrmsがより好ましく、1100~2000Vrmsがさらに好ましい。
 絶縁被覆材中に微小な空隙状の欠陥などがあると,その部分に電界が集中し,微弱な放電が発生する。この放電が部分放電である。部分放電開始電圧が前記下限値以上であると、前記欠陥が少ないことを意味する。絶縁被覆材の部分放電開始電圧が前記下限値以上であると、絶縁被覆材の平角導体に対する密着性が高まる。その結果、曲げ変形時の平角導体に対する絶縁被覆材の皮膜の追従性が高まる。
 絶縁被覆材は、テトラフルオロエチレン(以下、「TFE」ともいう。)に基づく単位及びパーフルオロアルキルビニルエーテル(以下、「PAVE」ともいう。)に基づく単位を有する含フッ素共重合体を含む。
 絶縁被覆材は、その特性を大きく損なわない限り、含フッ素共重合体以外の他の成分をさらに含んでもよい。
 絶縁被覆材の総質量に対する、含フッ素共重合体の含有量は、50質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、100質量%であってもよい。
(含フッ素共重合体)
 含フッ素共重合体は、TFE単位及びPAVE単位を有する。含フッ素共重合体は、TFE単位及びPAVE単位のみからなる含フッ素共重合体でもよく、TFE単位、PAVE単位、及びその他の単位を有する含フッ素共重合体でもよい。
 PAVEとしては、例えばCF=CFORf1(ただし、Rf1は炭素数1~10で炭素原子間に酸素原子を含んでもよいペルフルオロアルキル基である。)が挙げられる。
 PAVEの具体例としては、CF=CFOCFCF、CF=CFOCFCFCF(以下、「PPVE」とも記す。)、CF=CFOCFCFCFCF、CF=CFO(CFFが挙げられる。
 PAVEとしては、PPVEが好ましい。
 その他の単位としては、TFE単位及びPAVE単位以外のフッ素を有する単量体に基づく単位u1、官能基を有する単量体に基づく単位u2(ただし、フッ素を有する単量体を除く。)が例示される。
 単位u1のフッ素を有する単量体としては、重合性炭素-炭素二重結合を1つ有する含フッ素化合物が好ましい。例えば、フルオロオレフィン(例えば、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン(以下、「HFP」とも記す。)、クロロトリフルオロエチレン、ヘキサフルオロイソブチレン等。ただし、TFEを除く。)、CF=CFORf2SO(ただし、Rf2は炭素数1~10で炭素原子間に酸素原子を含んでもよいペルフルオロアルキレン基であり、Xはハロゲン原子又は水酸基である。)、CF=CFORf3CO(ただし、Rf3は炭素数1~10で炭素原子間に酸素原子を含んでもよいペルフルオロアルキレン基であり、Xは水素原子又は炭素数1~3のアルキル基である。)、CF=CF(CFOCF=CF(ただし、pは1又は2である。)、フルオロアルキルエチレン(以下、「FAE」とも記す。)、環構造を有する含フッ素単量体(例えば、ペルフルオロ(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソール)、2,2,4-トリフルオロ-5-トリフルオロメトキシ-1,3-ジオキソール、ペルフルオロ(2-メチレン-4-メチル-1,3-ジオキソラン)等)等が挙げられる。フッ素を有する単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 単位u1のフッ素を有する単量体としては、含フッ素共重合体の成形性に優れる点から、HFP及びFAEからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、電気特性(誘電率、誘電正接)及び耐熱性に優れる点から、HFPがより好ましい。
 FAEとしては、例えばCH=CX(CF(ただし、Xは水素原子又はフッ素原子であり、qは2~10の整数であり、Xは水素原子又はフッ素原子である。)が挙げられる。
 FAEの具体例としては、CH=CF(CFF、CH=CF(CFF、CH=CF(CFF、CH=CF(CFF、CH=CF(CFF、CH=CF(CFH、CH=CF(CFH、CH=CF(CFH、CH=CF(CFH、CH=CF(CFH、CH=CH(CFF、CH=CH(CFF、CH=CH(CFF、CH=CH(CFF、CH=CH(CFF、CH=CH(CFH、CH=CH(CFH、CH=CH(CFH、CH=CH(CFH、CH=CH(CFHが挙げられる。
 FAEとしては、CH=CH(CFq1(ただし、q1は、2~6であり、2~4が好ましい。)が好ましく、CH=CH(CFF、CH=CH(CFF、CH=CH(CFF、CH=CF(CFH、CH=CF(CFHがより好ましく、CH=CH(CFF、CH=CH(CFFが特に好ましい。
 単位u2の官能基を有する単量体としては、カルボキシ基を有する単量体(例えば、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、ウンデシレン酸等);酸無水物基を有する単量体(例えば、無水イタコン酸(以下、「IAH」とも記す。)、無水シトラコン酸(以下、「CAH」とも記す。)、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物(以下、「NAH」とも記す。)、無水マレイン酸等)、水酸基及びエポキシ基を有する単量体(例えば、ヒドロキシブチルビニルエーテル、グリシジルビニルエーテル等)等が挙げられる。官能基を有する単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 単位u2の官能基を有する単量体としては、酸無水物基を有する単量体が好ましく、IAH、CAH及びNAHからなる群から選ばれる1種以上が好ましく、IAH又はNAHがより好ましく、NAHがさらに好ましい。IAH、CAH及びNAHからなる群から選ばれる1種以上を用いると、無水マレイン酸を用いた場合に必要となる特殊な重合方法(特開平11-193312号公報参照)を用いることなく、酸無水物基を有する含フッ素共重合体を容易に製造できる。
 含フッ素共重合体の各単位の好ましい含有量、比は下記のとおりである。
 含フッ素共重合体の構成単位の総量に対する、TFE単位の含有量は、90.0~99.9モル%が好ましく、95.0~99.5モル%がより好ましく、96~99.0モル%がさらに好ましい。
 含フッ素共重合体が単位u1及び単位u2の少なくとも一方を含む場合は、含フッ素共重合体の構成単位の総量に対する、TFE単位の含有量は、79~99.85モル%が好ましく、89.5~99.4モル%がより好ましく、90.5~98.9モル%がさらに好ましい。
 含フッ素共重合体の構成単位の総量に対する、PAVE単位の含有量は、0.1~10.0モル%が好ましく、0.5~5.0モル%がより好ましく、1.0~4.0モル%がさらに好ましい。
 含フッ素共重合体が単位u1及び単位u2の少なくとも一方を含む場合は、含フッ素共重合体の構成単位の総量に対する、PAVE単位の含有量は、0.1~10.0モル%が好ましく、0.5~5.0モル%がより好ましく、1.0~4.0モル%がさらに好ましい。
 含フッ素共重合体の構成単位の総量に対する、TFE単位及びPAVE単位の合計含有量は、80~100モル%が好ましく、85~100モル%がより好ましく、90~100モル%がさらに好ましい。
 含フッ素共重合体において、PAVE単位/TFE単位のモル比は、0.1/99.9~10.0/90.0が好ましく、0.5/99.5~5.0/95.0がより好ましく、1.0/99.0~4.0/96.0がさらに好ましい。
 含フッ素共重合体が単位u1を含む場合、含フッ素共重合体の構成単位の総量に対する、単位u1の含有量は、0.5~15モル%が好ましく、1~10モル%がより好ましい。
 含フッ素共重合体が単位u2を含む場合、含フッ素共重合体の構成単位の総量に対する、単位u2の含有量は、0.05~1モル%が好ましく、0.1~0.5モル%がより好ましい。
 各単位の含有量、割合が前記範囲内であると、得られる平角線において、絶縁被覆材の皮膜の表面平滑性及び曲げ変形時の平角導体に対する絶縁被覆材の皮膜の追従性が高まる。
 各単位の割合は、含フッ素共重合体の溶融NMR分析、フッ素含有量分析、赤外吸収スペクトル分析等により算出できる。
 含フッ素共重合体には、単位u2における酸無水物基の一部が加水分解し、その結果、酸無水物基含有環状炭化水素単量体に対応するジカルボン酸(イタコン酸、シトラコン酸、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸、マレイン酸等)に基づく単位が含まれる場合がある。前記ジカルボン酸に基づく単位が含まれる場合、前記単位は、単位u2とする。
 含フッ素共重合体の好ましい具体例としては、TFE/PAVE共重合体、TFE/PAVE/NAH共重合体が挙げられる。
 含フッ素共重合体の372℃におけるMFRは、13~300g/10分が好ましく、15~200g/10分がより好ましく、18~150g/10分がさらに好ましく、18~80g/10分が特に好ましい。
 含フッ素共重合体は、-CHOH基を有していることが好ましい。-CHOH基の含有量は、前記含フッ素共重合体の主鎖炭素数1×10個に対し、30個超が好ましく、100個以上がより好ましく、150個以上がさらに好ましい。-CHOH基の含有量の上限値は特に限定されないが、例えば5000個以下でもよく、2000個以下でもよく、1000個以下でもよい。-CHOH基の含有量は、含フッ素共重合体の主鎖炭素数1×10個に対し、30個超5000個以下が好ましく、100~2000個がより好ましく、150~1000個がさらに好ましい。
 含フッ素共重合体の-CHOH基の含有量が前記下限値以上であると、-CHOH基が平角導体表面の原子と結合し、絶縁被覆材の平角導体に対する密着性が高まる。その結果、曲げ変形時の平角導体に対する絶縁被覆材の皮膜の追従性が高まる。
 含フッ素共重合体の-CHOH基は、例えば、含フッ素共重合体を製造する際に用いる連鎖移動剤や重合開始剤由来の-CHOH基である。例えば、連鎖移動剤としてアルコールを使用する、又は重合開始剤として-CHOH基を有する過酸化物を使用する場合、共重合体の主鎖末端に-CHOH基が導入される。また、-CHOH基を有する単量体を重合することによって、-CHOH基が含フッ素共重合体の側鎖末端に導入される。
 なお、-CHOH基を有する含フッ素共重合体をフッ素化処理することにより、-CHOH基の量を低減することができる。また、連鎖移動剤、重合開始剤、単量体の種類や量、及び反応条件を制御することによっても-CHOH基の量を制御することができる。
 含フッ素共重合体の融点は、260~350℃が好ましく、280~340℃がより好ましく、290~330℃がさらに好ましい。
 含フッ素共重合体を厚さ4mmの試験片に成形したときの前記試験片の曲げ弾性率FM(MPa)に対する、前記試験片を275℃で96時間加熱した後の加熱後試験片の曲げ弾性率FM(MPa)の割合であるFM/FMは、1.2以上が好ましく、1.5以上がより好ましく、1.9以上がさらに好ましい。FM/FMの上限値は特に限定されないが、例えば10以下でもよく、5以下でもよく、3以下でもよい。FM/FMは、1.2~10が好ましく、1.5~5がより好ましく、1.9~3がさらに好ましい。
 FM/FMが前記下限値以上であると、絶縁被覆材の平角導体に対する密着性が高まる。その結果、曲げ変形時の平角導体に対する絶縁被覆材の皮膜の追従性が高まる。
 FMは、200~900MPaが好ましく、300~800MPaがより好ましく、400~700MPaがさらに好ましい。
 FMは、710~3000MPaが好ましく、750~2500MPaがより好ましく、900~2000MPaがさらに好ましい。
 含フッ素共重合体は、公知の製造方法により製造したものを用いてもよく、市販のものを用いてもよい。公知の製造方法としては、例えば、国際公開第2015/182702号、国際公開第2016/006644号、国際公開第2016/017801号記載の方法が例示される。
 <他の成分>
 他の成分としては、例えば、TFE単位及びPAVE単位を有する含フッ素共重合体以外の含フッ素重合体、フッ素を含まない重合体、充填剤、顔料、その他の添加剤が挙げられる。
 充填剤の具体例としては、樹脂、無機フィラーが好ましい。樹脂としては、アラミド繊維、液晶ポリエステル繊維等の繊維状樹脂が、粉末状のものとしてポリテトラフルオロエチレン等の粉末状樹脂が挙げられる。無機フィラーとしては、ガラス繊維、炭素繊維、ホウ素繊維、ステンレス鋼マイクロファイバー等の繊維状フィラー類;タルク、マイカ、グラファイト、二硫化モリブデン、炭酸カルシウム、シリカ、シリカアルミナ、アルミナ、二酸化チタン等の粉末状フィラー類が挙げられる。
 その他、ハイドロタルサイト類や金属酸化物が挙げられ、例えば酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化鉛、酸化銅が挙げられる。
 また、金属粉末も使用できる。例えばステンレス、鉄系材料、チタン、銅、ニッケルの粉末が挙げられる。
 充填材は1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
 顔料としては、有機顔料、無機顔料等の着色顔料が挙げられる。具体例としては、カーボンブラック(黒色顔料)、酸化鉄(赤色顔料)、アルミコバルト酸化物(青色顔料)、銅フタロシアニン(青色顔料、緑色顔料)、ペリレン(赤顔料)、バナジン酸ビスマス(黄顔料)が挙げられる。
 その他の成分は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
<平角線の製造方法>
 上述の平角線は、ダイを備える押出機を用いて、含フッ素共重合体を溶融させ、溶融させた含フッ素共重合体を前記ダイから平角導体の周りに押し出すことにより、前記溶融させた前記含フッ素共重合体を前記平角導体の周りに被覆し、前記絶縁被覆材を形成する方法により製造できる。押出機に、含フッ素共重合体に加え、前記他の成分を添加してもよい。
 押出機としては、二軸押出機、単軸押出機が例示され、二軸押出機が好ましい。
 ダイの開口面は矩形の形状である。
 押出機のシリンダー温度及びダイ温度は、含フッ素共重合体の種類に応じて設定される。押出機のシリンダー温度は、50~450℃が好ましく、80~440℃がより好ましく、90~430℃がさらに好ましい。ダイ温度は、100~420℃が好ましく、120~400℃がより好ましく、150~380℃がさらに好ましい。押出機のシリンダー温度及びダイ温度が前記下限値以上であると、混練による材料の混和性が良好となる。押出機のシリンダー温度及びダイ温度が前記上限値以下であると、含フッ素共重合体の熱による劣化を抑制しやすくなる。
 押出機における滞留時間は、10秒間以上30分間以下が好ましい。
 押出機のスクリュー回転数は、0.5~100rpmが好ましい。
 平角導体は、予熱することが好ましい。予熱した平角導体の温度は、50~400℃が好ましく、80~250℃がより好ましい。予熱方法は特に限定されないが、光加熱、熱風加熱、輻射加熱、ガスバーナー加熱、誘導加熱等が例示される。
(ドローダウン比)
 本実施形態の平角線の製造方法において、下式1により算出されるドローダウン比(以下、「DDR」ともいう。)が、0.1以上10.0未満であることが好ましく、0.5以上10.0未満がより好ましく、0.5~5がさらに好ましく、0.8~1.5が特に好ましい。
 DDRが前記下限値以上であると、絶縁被覆材の皮膜の表面平滑性に優れる平角線が得られやすくなる。DDRが前記上限値未満(又は以下)であると、絶縁被覆材の皮膜の表面平滑性及び曲げ変形時の平角導体に対する絶縁被覆材の皮膜の追従性に優れる平角線が得られやすくなる。
 DDR=(D-C)/(F-C) 式1
 前記式1中、Dはダイの開口面積(mm)であり、Cは平角導体の軸方向に垂直な方向の断面の面積(mm)であり、Fは平角線の軸方向に垂直な方向の断面の面積(mm)である。
 Dは下式2から求めることができる。
 D=D×D 式2
 前記式2中、Dはダイの矩形の開口面の長辺の内寸(mm)であり、Dはダイの矩形の開口面の短辺の内寸(mm)である。
 Cは下式3から求めることができる。
 C=C×C 式3
 前記式3中、Cは平角導体の軸方向に垂直な方向の矩形断面の長辺(mm)であり、Cは平角導体の軸方向に垂直な方向の矩形断面の短辺(mm)である。
 Fは下式4から求めることができる。
 F=F×F 式4
 前記式4中、Fは平角線の軸方向に垂直な方向の矩形断面の長辺(mm)であり、Fは平角線の軸方向に垂直な方向の矩形断面の短辺(mm)である。
 本実施形態では絶縁被覆材の形成を加圧下で行う、いわゆるプレシャー成形法を採用することが好ましい。プレッシャー成形法を採用することにより、従来のチューブ成形法に比べ、DDRが前記上限値未満(又は以下)となりやすく、結果として、絶縁被覆材の皮膜の表面平滑性及び曲げ変形時の平角導体に対する絶縁被覆材の皮膜の追従性に優れる平角線が得られやすくなる。
(用途)
 本発明の平角線は、例えば、絶縁増幅器、絶縁トランス、自動車のオルタネータ、ハイブリッド車、電動船舶、電動航空機、電動垂直離着陸機の電動機等に好適に用いることができる。また、各種電線(ラッピング電線、自動車用電線、ロボット用電線)や、コイルの巻線(マグネットワイヤー)として用いることもできる。
 以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。以下の例において、例1、3は実施例であり、例2、4、5、6は比較例である。
<評価方法>
(含フッ素共重合体及び絶縁被覆材のMFR)
 含フッ素共重合体のペレット又は絶縁被覆材を5分間予熱した後、JIS K 7210-1:2014に従い、49NにおけるMFRを測定した。測定は、372℃で行った。表1中、MFRと記載する。
(絶縁被覆材のせん断応力)
 JIS K 7199:1999に準拠して測定した。具体的には、特開2015-086364号公報の段落[0073]~[0075]、[0079]~[0081]に記載の方法(キャピラリーダイ使用)により測定した。平角線の平角導体から絶縁被覆材の皮膜を分離し、測定サンプルとした。せん断速度は122sec-1、測定温度は、350℃とした。
(含フッ素共重合体の曲げ弾性率)
 含フッ素共重合体のペレットを、200℃の加熱下、3時間予備乾燥した。次いで、射出成形機(ファナック社製、ROBOSHOT α-50)を用い、シリンダー温度:380℃、金型温度:170℃の条件にて樹脂組成物を射出成形し、厚さ:4mmの射出成形体を得た。試験片を空気雰囲気下、275℃で96時間加熱し、加熱後射出成形体を得た。
 射出成形体、加熱後射出成形体を長さ:80mm、幅:10mmに切り出し、それぞれ試験片、加熱後試験片とした。試験片、加熱後試験片について、TENSILON(エー・アンド・デイ社製、RTF-1350)を用い、JIS K7171(対応国際規格ISO 527-1:2012)に準じて、ロードセル定格:10kN、支点間距離:64mm、速度:2mm/分で、曲げ弾性率を測定した。表1中、試験片の曲げ弾性率をFM、加熱後試験片の曲げ弾性率をFMと表記する。
(含フッ素共重合体の-CHOH基量)
 含フッ素共重合体のペレットをコールドプレスにより成形して、厚さ0.25~0.30mmのフィルムを作製した。このフィルムをフーリエ変換赤外分光分析装置(FT-IR(Spectrum One、パーキンエルマー社製))により40回スキャンし、分析して赤外吸収スペクトル1を得た。完全にフッ素化された-CHOH基を有しない含フッ素共重合体のペレットにおいても同様の操作を行い(但し、フィルムの厚さは同じとした)、赤外吸収スペクトル2を得た。赤外吸収スペクトル1から赤外吸収スペクトル2を減じて差スペクトルを得た。この差スペクトルにおける3648cm-1のピーク(吸光度)から下式5により、含フッ素共重合体の主鎖炭素数1×10個に対する-CHOH基の含有量を求めた。3648cm-1のピークは、-CHOH基を有するモデル化合物であるC15CHOHにおいて確認されるピークである。なお、-CHOH基のモル吸光係数は104(吸光度/cm/mol)である。表1中、含フッ素共重合体の-CHOH基量を-CHOH基と表記する。また、[個]の単位の分母は、含フッ素共重合体の主鎖炭素数1×10個であるが、表1中は記載を省略している。
 N=I×A×t 式5
 前記式5中、Iは吸光度、Aは補正係数であり-CHOH基の場合2236であり、tはフィルムの厚さ(mm)である。
(絶縁被覆材の部分放電開始電圧)
 平角線の平角導体から絶縁被覆材の皮膜を切り出し、プレス成形(350℃、予熱5分間、加圧2分間)を行い、130mm×130mm×厚さ0.12mmの測定サンプルを得た。得られた測定サンプルを用いて、以下の測定条件で絶縁被覆材の部分放電開始電圧を測定した(低周波法)。放電電荷として10pCを検出したときの電圧を部分放電開始電圧として得た。なお、測定は、5つの測定サンプルについて行い、これらの平均を部分放電開始電圧とした。表1中、部分放電開始電圧を、PDIVと表記する。
[測定条件]
測定装置:フジクラダイアケーブル社製、Partial Discharge Detector A-006。
電極:JIS C 2110-1に準拠した電極を使用。
試験電圧:最大20kVrms(50Hz)まで設定し、放電電荷として100pCを検出後に降圧した。
昇降電圧速度:100V/sec。
その他条件:大気中、温度:18度、相対湿度:30%。
(皮膜の平均厚み及び厚み変動)
 平角線を5m取り、100mmごとに、軸方向に垂直な方向の矩形断面における長辺の絶縁被覆材の皮膜の厚み(成形時にダイの上内面に接する側のみ)を測定した。
 測定値(mm)を算術平均した値を平均厚みとした。
 測定値(mm)の不偏標準偏差を厚み変動とした。
(巻付け試験)
 「JIS3216-3:2011の5.1.2 平角線」に準拠した巻付け試験により平角線を評価した。平角線の断面を目視で確認し、以下の基準で評価した。表1中、巻付け試験と記載する。
 A:絶縁被覆材の皮膜の平角導体からの剥離無し。
 B:絶縁被覆材の皮膜の平角導体からの剥離有り。
(追従性)
 平角線について、エッジワイズ方向及びフラットワイズ方向への折り曲げ変形をそれぞれ実施した。変形角度は90±10°とした。その後、折り曲げ変形させた部分の絶縁被覆材の皮膜の表面、及び平角線の断面を目視で観察し、以下の基準で追従性を評価した。
 A:上記折り曲げ時に絶縁被覆材の皮膜の表面にしわが発生せず、絶縁被覆材の皮膜の平角導体からの剥離が発生しなかった。
 B:上記折り曲げ時に絶縁被覆材の皮膜の表面にしわが発生した、又は絶縁被覆材の皮膜の平角導体からの剥離が発生した。
(表面平滑性)
 平角線に対してデジタルマイクロスコープ(株式会社ハイロックス社製、HRX-1)を用いて表面粗度(Ra)測定を行った。倍率80倍にて測定長は4mmで実施した。
 A:表面粗度が45μm以下
 B:表面粗度が45μm超え
(使用材料)
 含フッ素共重合体1:モル比がTFE単位:PPVE単位=98.0:2.0の含フッ素共重合体(融点:310℃)
 含フッ素共重合体2:モル比がTFE単位:PPVE単位:NAH単位=97.9:2.0:0.1の含フッ素共重合体(融点:300℃、比重:2.13)
 含フッ素共重合体3:モル比がTFE単位:PPVE単位=98.0:2.0の含フッ素共重合体(融点:312℃)
 なお、含フッ素共重合体3は、フッ素化処理により含フッ素共重合体の主鎖炭素数1×10個に対する-CHOH基の含有量を0個とした含フッ素共重合体である。
(例1)
 含フッ素共重合体1を用い、下記条件で電線押出成形を行い、平角線を製造した。DDRは1とした。電線押出成形では、絶縁被覆材の形成を加圧下で行う、いわゆるプレシャー成形法を採用した。
 ダイ温度:400℃。
 シリンダー温度:280~380℃。
 平角導体:厚み1.5mm×幅2.3mmの平角銅線。
 平角導体の予熱温度:180℃。
 被覆厚み(設定値):0.18mm。
(例2)
 DDRを15とする以外は例1と同様にして、平角線を製造した。但し、電線押出成形では、絶縁被覆材の形成を実質的に常圧下で行う、いわゆるチューブ成形法を採用した。
(例3)
 含フッ素共重合体2を用い、下記条件で電線押出成形を行い、平角線を製造した。DDRは1とした。電線押出成形では、絶縁被覆材の形成を加圧下で行う、いわゆるプレシャー成形法を採用した。
 ダイ温度:390℃。
 シリンダー温度:280~390℃。
 平角導体:厚み1.5mm×幅2.3mmの平角銅線。
 平角導体の予熱温度:180℃。
 被覆厚み(設定値):0.18mm。
(例4)
 DDRを15とする以外は例3と同様にして、平角線を製造した。但し、電線押出成形では、絶縁被覆材の形成を実質的に常圧下で行う、いわゆるチューブ成形法を採用した。
(例5)
 含フッ素共重合体3を用い、下記条件で電線押出成形を行い、平角線を製造した。DDRは1とした。電線押出成形では、絶縁被覆材の形成を加圧下で行う、いわゆるプレシャー成形法を採用した。
 ダイ温度:380℃。
 シリンダー温度:280~380℃。
 平角導体:厚み1.5mm×幅2.3mmの平角銅線。
 平角導体の予熱温度:180℃。
 被覆厚み(設定値):0.18mm。
(例6)
 DDRを15とする以外は例5と同様にして、平角線を製造した。但し、電線押出成形では、絶縁被覆材の形成を実質的に常圧下で行う、いわゆるチューブ成形法を採用した。
 各例の絶縁被覆材及び平角線について上述の評価を行った。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 例1、3は、絶縁被覆材の皮膜の表面平滑性及び曲げ変形時の平角導体に対する絶縁被覆材の皮膜の追従性に優れていた。
 一方、DDRを15とした例2、4、6は、絶縁被覆材の皮膜の表面平滑性及び曲げ変形時の平角導体に対する絶縁被覆材の皮膜の追従性に劣っていた。
 絶縁被覆材の372℃におけるMFRが13g/10分未満である例5は、DDRを1としても、絶縁被覆材の皮膜の表面平滑性及び曲げ変形時の平角導体に対する絶縁被覆材の皮膜の追従性に劣っていた。

Claims (11)

  1.  軸方向に垂直な方向の断面が矩形の平角導体と、前記平角導体の周方向全体を直接覆う押出成形により形成された絶縁被覆材の皮膜と、を備えた平角線であって、
     前記絶縁被覆材の372℃における溶融流れ速度が13~300g/10分であり、前記絶縁被覆材の皮膜の平均厚みが10~1000μmであり、前記平角線の軸方向における前記絶縁被覆材の皮膜の厚みの不偏標準偏差が0.06mm未満であり、
     前記絶縁被覆材は、テトラフルオロエチレンに基づく単位及びパーフルオロアルキルビニルエーテルに基づく単位とを有する含フッ素共重合体を含み、
     前記平角線は、「JIS3216-3:2011の5.1.2 平角線」に準拠した巻付け試験において、前記絶縁被覆材の皮膜が前記平角導体から剥離しない、平角線。
  2.  前記平角導体の断面積が2.6mm以上である、請求項1に記載の平角線。
  3.  前記含フッ素共重合体は-CHOH基を有しており、前記-CHOH基の含有量は、前記含フッ素共重合体の主鎖炭素数1×10個に対し、30個超である、請求項1又は2に記載の平角線。
  4.  前記含フッ素共重合体を厚さ4mmの試験片に成形したときの前記試験片の曲げ弾性率FMに対する、前記試験片を275℃で96時間加熱した後の加熱後試験片の曲げ弾性率FMの割合であるFM/FMが1.2以上である、請求項1又は2に記載の平角線。
  5.  前記絶縁被覆材の部分放電開始電圧が800Vrms以上である、請求項1又は2に記載の平角線。
  6.  軸方向に垂直な方向の断面が矩形の平角導体と、前記平角導体の周方向全体を直接覆う押出成形により形成された絶縁被覆材の皮膜と、を備えた平角線の製造方法であって、 ダイを備える押出機を用いて、含フッ素共重合体を溶融させ、溶融させた含フッ素共重合体を前記ダイから前記平角導体の周りに押し出すことにより、前記溶融させた含フッ素共重合体を前記平角導体の周りに被覆し、前記絶縁被覆材を形成することを含み、
     前記絶縁被覆材の372℃における溶融流れ速度が13~300g/10分であり、前記絶縁被覆材の皮膜の平均厚みが10~1000μmであり、前記平角線の軸方向における前記絶縁被覆材の皮膜の厚みの不偏標準偏差が0.06mm未満であり、
     前記含フッ素共重合体が、テトラフルオロエチレンに基づく単位及びパーフルオロアルキルビニルエーテルに基づく単位とを有し、
     前記平角線は、「JIS3216-3:2011の5.1.2 平角線」に準拠した巻付け試験において、前記絶縁被覆材の皮膜が前記平角導体から剥離しない、平角線の製造方法。
  7.  下式1で算出されるドローダウン比DDRが、0.5以上10.0未満である、請求項6に記載の平角線の製造方法。
     DDR=(D-C)/(F-C) 式1
     前記式1中、Dは前記ダイの開口面積(mm)であり、Cは前記平角導体の軸方向に垂直な方向の断面の面積(mm)であり、Fは前記平角線の軸方向に垂直な方向の断面の面積(mm)である。
  8.  前記平角導体の断面積が2.6mm以上である、請求項6又は7に記載の平角線の製造方法。
  9.  前記含フッ素共重合体は-CHOH基を有しており、前記-CHOH基の含有量は、前記含フッ素共重合体の主鎖炭素数1×10個に対し、30個超である、請求項6又は7に記載の平角線の製造方法。
  10.  前記含フッ素共重合体を厚さ4mmの試験片に成形したときの前記試験片の曲げ弾性率FMに対する、前記試験片を275℃で96時間加熱した後の加熱後試験片の曲げ弾性率FMの割合であるFM/FMが1.2以上である、請求項6又は7に記載の平角線の製造方法。
  11.  前記絶縁被覆材の部分放電開始電圧が800Vrms以上である、請求項6又は7に記載の平角線の製造方法。
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