專(zhuān)利名稱(chēng)：用于線圈導(dǎo)線的熱膠粘體組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于構(gòu)成線圈導(dǎo)線的熱膠粘體層的組合物。
本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了在用線圈導(dǎo)線繞組以產(chǎn)生磁場(chǎng)的發(fā)電機(jī)領(lǐng)域的一種應(yīng)用，雖然不是獨(dú)有的，但是有顯著的優(yōu)點(diǎn)。
背景技術(shù)：
目前用于生產(chǎn)線圈導(dǎo)線的一種普遍方案是，采用熱塑性材料的熱膠粘體外層覆蓋絕緣導(dǎo)體的方式。用此方法制備的導(dǎo)線可以纏繞以形成所需的最終的繞組。然后，通過(guò)將線圈導(dǎo)線加熱到與使用的熱塑性材料的熔點(diǎn)相等或更高的溫度，而將各線匝固定在一起。例如，該操作通常通過(guò)將適當(dāng)量級(jí)的電流流過(guò)導(dǎo)線的焦耳效應(yīng)的方式或者通過(guò)將線圈放入烘爐中直接加熱來(lái)實(shí)現(xiàn)。在具體的條件中，一旦熱塑性材料軟化，則在直接相鄰的線匝的各外層部分之間發(fā)生滲透；顯然，僅在組件冷卻之后才可實(shí)現(xiàn)固結(jié)。
目前，線圈導(dǎo)線的熱膠粘體層通常由基于聚酰胺的熱塑性材料制造。雖然該熱塑性材料具有令人滿(mǎn)意的熱機(jī)械性能，但是這種材料提供的粘著力對(duì)于在其中絕緣線圈移動(dòng)的應(yīng)用，例如在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中，以及對(duì)于其中于高溫的情況特別是超過(guò)100℃的溫度下的應(yīng)用，是不夠的。在這種情況下，通常必需加入浸漬清漆以使線圈具有良好的粘著性能。
此外，聚酰胺基熱塑性材料具有難以使用的缺陷，特別在本發(fā)明中。
這是因?yàn)橐恍┚埘０泛?或它們的共聚物需要預(yù)先溶解在有機(jī)溶劑中，從而在應(yīng)用涂漆型處理的情況下應(yīng)用于絕緣導(dǎo)體以形成熱膠粘體層。實(shí)際上，所應(yīng)用的溶劑通常屬于苯酚、甲酚、烴或N-甲基吡咯烷酮類(lèi)。這些有機(jī)物質(zhì)極易揮發(fā)，并相對(duì)有毒，因此難以操作。此外，在處理末期，溶劑的徹底去除以及熱塑性材料的烘干需要大型設(shè)備和消耗相當(dāng)多的能量。
當(dāng)采用熔化型處理以形成熱膠粘體層時(shí)，其他聚酰胺和/或它們的共聚物必須被加熱到非常高的溫度以獲得用于在熔化狀態(tài)涂層的足夠粘性。不幸地，這將導(dǎo)致聚酰胺過(guò)早地?fù)p壞，最終的結(jié)果是在熱膠粘體層上形成易于損壞線圈導(dǎo)線的正常功能的缺陷。
為了克服上述問(wèn)題，本領(lǐng)域已知的是，利用熱塑性聚氨基甲酸酯來(lái)構(gòu)成線圈導(dǎo)線的熱膠粘體外層。
美國(guó)專(zhuān)利4324837描述了一種由絕緣導(dǎo)體構(gòu)成的線圈，該絕緣導(dǎo)體被一種基本上是基于醚型熱塑性聚氨基甲酸酯的組合物涂層所覆蓋。
然而，這種類(lèi)型的熱膠粘體組合物存在這樣的缺陷，即可提供滿(mǎn)意性能的溫度范圍較小。這意味著，當(dāng)由這種線圈導(dǎo)線形成的線圈應(yīng)用于某些極端工作溫度時(shí)，各線匝間的粘著力可能會(huì)不足以保證所述線圈的結(jié)構(gòu)的整體性，從而不能夠保證由其產(chǎn)生的磁場(chǎng)的恒定性。

發(fā)明內(nèi)容
因此由本發(fā)明主題所解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種用于線圈的熱膠粘體組合物，其可提供充分提高的熱機(jī)械性能從而避免現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題。
根據(jù)本發(fā)明的對(duì)所述技術(shù)問(wèn)題的解決方案是，熱膠粘體組合物包括聚酯型熱塑性聚氨基甲酸酯。
這種特殊類(lèi)型的熱塑性材料具有可提供非常好的熱機(jī)械性能的優(yōu)點(diǎn)，更具體地在很大的溫度范圍內(nèi)基本上是從室溫到大約180℃間具有強(qiáng)硬度。聚酯型熱塑性聚氨基甲酸酯在熔化狀態(tài)下還具有非常小的粘性，以及特別是在比其熔點(diǎn)稍高的溫度下具有非常小的粘性，這點(diǎn)很大程度上促進(jìn)了它們的應(yīng)用。另外，這種特殊類(lèi)型的熱塑材料的成本比現(xiàn)有技術(shù)中類(lèi)似的聚酰胺基材料低得多。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特征，熱塑性聚氨基甲酸酯的保守模數(shù)在25℃時(shí)大于1000Mpa，優(yōu)選的是大于2000Mpa。
特別有利的是，熱塑性聚氨基甲酸酯的保守模數(shù)在100℃時(shí)大于500Mpa，更優(yōu)選的是大于1000Mpa。
根據(jù)本發(fā)明的另一有利特征是，熱塑性聚氨基甲酸酯的保守模數(shù)在150℃時(shí)大于100Mpa，并優(yōu)選大于200Mpa。
在較大的溫度范圍內(nèi)，更具體地是100℃以上，根據(jù)本發(fā)明的熱塑性聚氨基甲酸酯保持著高的彈性模數(shù)，這意味著在線圈導(dǎo)線的整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)熱膠粘體的粘性一直是有效的。優(yōu)選地，熱塑性聚氨基甲酸酯的保守模數(shù)在25℃時(shí)大于2000Mpa，在100℃時(shí)大于1000Mpa，在150℃時(shí)大于200Mpa。
注意，聚酯型熱塑性聚氨基甲酸酯通常具有比聚醚型熱塑性聚氨基甲酸酯高得多的保守模數(shù)。這是本發(fā)明的組合物比現(xiàn)有技術(shù)的聚醚基熱塑性組合物提供更好的熱機(jī)械性能的一個(gè)原因。
根據(jù)本明的另一特征，熱塑性聚氨基甲酸酯的粘接溫度是從150-250℃，優(yōu)選地是從150-200℃。
這是因?yàn)闊崮z粘體層各部分固結(jié)的溫度不能太高也不能太低，而這是很重要的，溫度不太高則在制造線圈期間不需太多的能量，特別是在粘接線匝的操作期間，溫度不能太低以在使用所述線圈期間線匝不會(huì)分開(kāi)。
特別有利的是，熔化狀態(tài)的熱塑性聚氨基甲酸酯的粘度在300℃時(shí)小于100Pa.s，更優(yōu)選地是小于1Pa.s。
在線圈導(dǎo)線繞組的制造期間，熔化狀態(tài)下的低粘度將增加熱膠粘體層各直接相鄰部分的相互滲透，并且因此促使線匝的固結(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的另一有利特征，熱塑性聚氨基甲酸酯具有晶相。
該特征促使構(gòu)成熱膠粘體層的材料純凈地熔化，該特征還促使其應(yīng)用于構(gòu)成線圈導(dǎo)線的絕緣導(dǎo)體。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，熱膠粘體組合物包括至少一種無(wú)機(jī)填料。
這涉及現(xiàn)有技術(shù)的可分散在熱塑基體中的任何一種填料，例如用于提高熱塑性聚氨基甲酸酯的機(jī)械性能的填料，防火填料，傳導(dǎo)填料，用于給熱膠體層上色的填料，等等。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，熱膠粘體組合物包括至少一種其他的聚合物。
該特征僅意味著，組成線圈導(dǎo)線的熱膠粘體層的材料可以由聚合物的混合物組成，該混合物中至少一種是聚酯型熱塑性聚氨基甲酸酯。例如，可以用聚酰胺和熱塑性聚氨基甲酸酯的混合物生產(chǎn)熱膠粘體層。
當(dāng)然，本發(fā)明還涉及包括在由外熱膠粘體層覆蓋的絕緣組合物內(nèi)的傳導(dǎo)成分的任何線圈導(dǎo)線，其中外熱膠粘體層是基于上述的熱膠粘體組合物構(gòu)成。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將呈現(xiàn)在下面說(shuō)明和非限定性的實(shí)施例中。
注意，實(shí)施例I至III涉及典型地用于纏繞和固結(jié)以構(gòu)成TV偏轉(zhuǎn)線圈、電動(dòng)機(jī)繞組、照明繞組、變壓器等的線圈導(dǎo)線。還必須提到的是，所述的線圈導(dǎo)線都具有由熱塑性材料制成的熱膠粘體外層。


圖1是溫度和粘接力關(guān)系的示圖具體實(shí)施方式
實(shí)施例I表1詳細(xì)地列出了兩種線圈導(dǎo)線A和B的結(jié)構(gòu)，它們的不同之處僅在于各自的熱膠粘體層的種類(lèi)。每個(gè)導(dǎo)線都是由10μm厚熱膠粘體外層包裹的0.37mm直徑的絕緣線。該導(dǎo)線本身是0.335mm直徑的導(dǎo)電銅線，其被17.5μm厚的絕緣漆膜層覆蓋。
導(dǎo)線A構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)的線圈導(dǎo)線，其中其熱膠粘體層由聚酰胺和熱塑性材料形成，該導(dǎo)線廣泛用于電磁TV偏轉(zhuǎn)線圈。
導(dǎo)線B是新型的線圈導(dǎo)線，其中其熱膠粘體層由本發(fā)明的材料形成，在本例中是來(lái)自Noveon的Estane X4995熱塑性聚氨基甲酸酯。
為了能夠形成線圈導(dǎo)線A和B的客觀的對(duì)比，利用Danske SystemElectronik DSE-2000測(cè)量設(shè)備以及由該公司建立的測(cè)量方案，來(lái)確定兩種類(lèi)型的熱膠粘體層的粘附能力。
每個(gè)被測(cè)試的樣品的線圈首先被纏繞在金屬繞線模上。然后為了軟化外熱膠粘體層并且因此使連續(xù)線匝固結(jié)，將該繞線模加熱到200℃的溫度并持續(xù)60秒。然后通過(guò)風(fēng)扇系統(tǒng)將該組件冷卻到室溫。然后通過(guò)向所述繞線的自由端施加拉力，從而在提高的溫度下將得到的繞線解開(kāi)。測(cè)量作為溫度函數(shù)的所需的力。
下面的表1列出了每個(gè)線圈導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)和每個(gè)線圈的測(cè)試結(jié)果。
表1

對(duì)于同樣的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品以及粘接過(guò)程，特征在于TPU Estane X4995熱膠粘體層的導(dǎo)線B在1.5N的力下的拉脫溫度是133℃，而具有聚酰胺PA熱膠粘體層的導(dǎo)線A在1.5N的力下的拉脫溫度是108℃(表1)。因此由聚氨基甲酸酯熱塑材料形成的熱膠粘體層在1.5N的力下的拉脫溫度提高了23％。
而且，特征在于TPU Estane X4995熱膠粘體層的導(dǎo)線B在60℃溫度下的拉脫力是3.2N。而具有聚酰胺PA熱膠粘體層的導(dǎo)線A在60℃相同的溫度下的拉脫力是2.0N(表1)。因此由聚氨基甲酸酯熱塑性熱膠粘體層在60℃下的拉脫力增加了近37％。
表1示出了，利用包括聚酯型熱塑性聚氨基甲酸酯的熱膠粘體組合物，類(lèi)似于樣品B，在100℃以上溫度下的粘著力有所增加，這種粘著力的增加的特征在于加大了在高溫下的拉脫阻力。
實(shí)施例II表2詳細(xì)地列出了8種新的線圈導(dǎo)線樣品的結(jié)構(gòu)。實(shí)施例1-4的特征在于，它們的熱膠粘體層是由各種聚酰胺形成的。實(shí)施例5和6的顯著特點(diǎn)是，采用的熱膠粘體材料是本發(fā)明的熱塑性聚氨基甲酸酯。最后，實(shí)施例7和8具有基于不根據(jù)本發(fā)明的熱塑性聚氨基甲酸酯的熱膠粘體層。
表2

表2中所涉及的各種熱塑材料的來(lái)源如下Pall是來(lái)自Atofina的Rilsan聚酰胺11。
PA Platamid是來(lái)自Atofina的Platamid脂族聚酰胺。
PA 19690是來(lái)自Nexans的Imidalbond 19690芳族聚酰胺。
PA 19670是來(lái)自Nexans的Imidalbond19670芳族聚酰胺。
TPU 4995是來(lái)自Noveon的聚酯型熱塑性聚氨基甲酸酯。
TPU 4890是來(lái)自Noveon的聚酯型熱塑性聚氨基甲酸酯。
TPU 1013是來(lái)自Noveon的聚酯型熱塑性聚氨基甲酸酯。
TPU 4990是來(lái)自Noveon的聚酯型熱塑性聚氨基甲酸酯。
為了能夠比較各種熱膠粘體材料的熱機(jī)械性能，進(jìn)行類(lèi)似于實(shí)施例I的內(nèi)容中所進(jìn)行的那些測(cè)試。表3匯集了得到的主要測(cè)試結(jié)果，唯一的附圖更詳細(xì)地示出了每個(gè)熱塑材料的性能。
表3

表3示出了含聚酯型熱塑性聚氨基甲酸酯的組合物(樣品5和6)在20℃至90℃的溫度下的拉脫力，其比聚酰胺型組合物(樣品1-4)的以及含聚醚型熱塑性聚氨基甲酸酯的組合物(樣品7和8)的大。
例如，在20℃時(shí)，含聚酯型熱塑性聚氨基甲酸酯的組合物(樣品5和6)的拉脫力，比基于聚酰胺的樣品1-4的大33-40％，比含聚醚型熱塑性聚氨基甲酸酯的樣品7和8的大340-400％。
例如，在60℃時(shí)，含聚酯型熱塑性聚氨基甲酸酯的組合物(樣品5和6)的拉脫力，比基于聚酰胺的樣品1-2的大30-50％，比采用聚醚型熱塑性聚氨基甲酸酯的樣品7和8的大73％。
在高溫下，例如在大約180℃的溫度下，含聚酯型熱塑性聚氨基甲酸酯的組合物(樣品5和6)的拉脫力略小于基于聚酰胺的樣品3和4的拉脫力或可與之相比，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于基于聚醚型熱塑性聚氨基甲酸酯的樣品7和8的拉脫力。
實(shí)施例III測(cè)量本發(fā)明的兩種聚酯型熱塑性聚氨基甲酸酯，即TPU4890和TPU4995，以及現(xiàn)有技術(shù)的聚醚型熱塑性聚氨基甲酸酯，即TPU4990和TPU1013，的保守模數(shù)G`。在不同的特征溫度下，即25℃、100℃和150℃，進(jìn)行測(cè)量。其結(jié)果一起組列在下面的表4中。
表4

顯然，聚酯型熱塑性聚氨基甲酸酯(TPU4890，TPU4995)的保守模數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地高于聚醚型熱塑性聚氨基甲酸酯(TPU4990，TPU1013)的保守模數(shù)。這充分地說(shuō)明了本發(fā)明的組合物提供比現(xiàn)有技術(shù)的熱塑性組合物更好的熱機(jī)械性能的原因。
無(wú)論如何，本發(fā)明的熱塑性聚氨基甲酸酯的保守模數(shù)在較大的溫度范圍內(nèi)保持著較高的值，這有利地符合電動(dòng)機(jī)繞組工作溫度的標(biāo)準(zhǔn)范圍。
權(quán)利要求
1.用于線圈導(dǎo)線的熱膠粘體組合物，其特征在于，其包括聚酯型熱塑性聚氨基甲酸酯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱膠粘體組合物，其特征在于，熱塑性聚氨基甲酸酯的保守模數(shù)在25℃時(shí)大于1000Mpa，優(yōu)選大于2000Mpa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱膠粘體組合物，其特征在于，熱塑性聚氨基甲酸酯的保守模數(shù)在100℃時(shí)大于500Mpa，優(yōu)選大于1000Mpa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的熱膠粘體組合物，其特征在于，熱塑性聚氨基甲酸酯的保守模數(shù)在150℃時(shí)大于100Mpa，優(yōu)選大于200Mpa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的熱膠粘體組合物，其特征在于，熱塑性聚氨基甲酸酯的粘接溫度是150-250℃，優(yōu)選是150-200℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的熱膠粘體組合物，其特征在于，在300℃時(shí)熔化狀態(tài)的熱塑性聚氨基甲酸酯的粘度小于100Pa.s，優(yōu)選小于1Pa.s。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的熱膠粘體組合物，其特征在于，熱塑性聚氨基甲酸酯具有晶相。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的熱膠粘體組合物，其特征在于，熱膠粘體組合物包括至少一種無(wú)機(jī)填料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的熱膠粘體組合物，其特征在于，熱膠粘體組合物包括至少一種其他的聚合物。
10.一種線圈導(dǎo)線，其包含一種在由外熱膠粘體層覆蓋的絕緣成分內(nèi)的傳導(dǎo)成分，其特征在于，所述外層是基于根據(jù)上述任何一個(gè)權(quán)利要求的熱膠粘體組合物構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于線圈導(dǎo)線的熱膠粘體組合物。本發(fā)明顯著的特點(diǎn)在于，熱膠粘體組合物包括聚酯型熱塑性聚氨基甲酸酯。
文檔編號(hào)H01B3/30GK1706906SQ200510074160
公開(kāi)日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2005年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月3日
發(fā)明者杰羅姆·福尼爾, 奧利維爾·平托 申請(qǐng)人:尼克桑斯公司