專利名稱：超導(dǎo)線材用包覆材料、超導(dǎo)電線和電氣設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超導(dǎo)線材用包覆材料、超導(dǎo)電線和電氣設(shè)備。
背景技術(shù)：
迄今為止，在用于電氣設(shè)備的旋轉(zhuǎn)設(shè)備、磁鐵等線圈設(shè)備中，使用以絕緣性的包覆材料包覆扁平線材而形成的扁平電線。作為這種絕緣性的包覆材料，例如，公開了室溫下的拉伸彈性模量、伸長率為規(guī)定值以上且在聚酰亞胺基材的一個面上層疊粘合層而形成的粘合帶(參照專利文獻(xiàn)I)。通過所述包覆材料，可以維持制造中的切斷抑制和粘合性。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)_5] 專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特許第4258895號公報

發(fā)明內(nèi)容
_7] 發(fā)明要解決的問題近年來，超導(dǎo)線材的開發(fā)進(jìn)展至可以在液氮溫度下使用，可得到較高的臨界電流密度，可長條化。因此，期待將超導(dǎo)線材用于電氣設(shè)備中。然而，通過將上述專利文獻(xiàn)I所示的包覆材料卷繞成螺旋狀包覆超導(dǎo)線材來制作超導(dǎo)電線，使用該超導(dǎo)電線進(jìn)一步制作電氣設(shè)備，在液氮溫度下配置所制作的電氣設(shè)備時，有時超導(dǎo)電線的絕緣性會降低。而且，如上這樣絕緣性降低時，會導(dǎo)致電氣設(shè)備的工作不良等。尤其，例如在用于制作線圈等電氣設(shè)備等的情況下，在使超導(dǎo)電線彎曲時，該超導(dǎo)電線的絕緣性容易進(jìn)一步降低。本發(fā)明是鑒于上述問題而做出的，其目的在于，提供在極低溫度環(huán)境下配置超導(dǎo)線材時，能夠抑制其絕緣性降低的超導(dǎo)線材用包覆材料、具備該包覆材料的超導(dǎo)電線和電氣設(shè)備。用于解決問題的方案本發(fā)明人等著眼于液氮溫度這種極低溫度下的超導(dǎo)線材和包覆材料的特性進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，超導(dǎo)線材在液氮溫度區(qū)域容易收縮，由于超導(dǎo)線材用包覆材料不能追隨該收縮，因此發(fā)生卷繞偏移，所述卷繞偏移對絕緣性的降低有很大影響，由此完成了本發(fā)明。S卩，本發(fā)明的超導(dǎo)線材用包覆的材料特征在于，其為用于包覆超導(dǎo)線材的包覆材料，在25°C下的拉伸彈性模量為6. OGPa以下。這樣，由于在25°C下的拉伸彈性模量為上述范圍，超導(dǎo)線材用包覆材料可以根據(jù)從室溫區(qū)域到液氮溫度區(qū)域的環(huán)境溫度變化，比超導(dǎo)線材更大地收縮。由此，可以發(fā)揮對于超導(dǎo)線材的卷緊作用，因此可以防止卷繞偏移。因此，在極低溫度環(huán)境下配置超導(dǎo)線材時，能夠抑制其絕緣性的降低。
另外，本發(fā)明的超導(dǎo)線材用包覆材料在20°C _150°C下的線膨脹系數(shù)優(yōu)選為10X1(T6/°C 以上。這樣，由于超導(dǎo)線材用包覆材料在20°C -150°C下的線膨脹系數(shù)為上述范圍，在液氮溫度區(qū)中，能夠更大地收縮，因此能夠進(jìn)一步發(fā)揮對于超導(dǎo)線材的卷緊作用。上述超導(dǎo)線材用包覆材料中優(yōu)選的是具備基材和在該基材的一個面?zhèn)刃纬傻恼硰椥泽w層，前述基材含有聚酰亞胺樹脂。由于聚酰亞胺樹脂具有耐熱性，并且是不燃性材料，因此作為用于電氣設(shè)備的絕緣材料具有優(yōu)異的阻燃性，由此，通過具備含有聚酰亞胺樹脂的基材，能夠賦予超導(dǎo)線材用包覆材料阻燃性。另外，通過具備粘彈性體層，用超導(dǎo)線材用包覆材料包覆超導(dǎo)線材時可以提高超導(dǎo)線材用包覆材料與超導(dǎo)線材之間的密合性、以及超導(dǎo)線材用包覆材料彼此之間的密合性，因此可以進(jìn)一步發(fā)揮對超導(dǎo)線材的卷緊作用。
在上述超導(dǎo)線材用包覆材料中，優(yōu)選的是，前述粘彈性體層含有硅酮系粘彈性體組合物。硅酮系粘彈性體組合物由于耐寒性、耐輻射性、耐熱性和耐腐蝕性優(yōu)異，因此可以改善粘彈性體層的特性。本發(fā)明的超導(dǎo)電線的特征在于，其具備上述超導(dǎo)線材用包覆材料、和用該超導(dǎo)線材用包覆材料包覆的超導(dǎo)線材。根據(jù)本發(fā)明的超導(dǎo)電線，由于具備25°C下的拉伸彈性模量為上述范圍的超導(dǎo)線材用包覆材料，因此，將超導(dǎo)電線用于電氣設(shè)備中、在液氮溫度下工作時，能夠抑制超導(dǎo)電線的絕緣性的降低。本發(fā)明的電氣設(shè)備的特征在于，其是使用上述超導(dǎo)電線制作的。根據(jù)本發(fā)明的電氣設(shè)備，在液氮溫度下工作時，由于具備抑制絕緣性降低的超導(dǎo)電線，因此能夠抑制因所述絕緣性降低引起的工作不良等。發(fā)明的效果如以上說明，根據(jù)本發(fā)明，可以提供超導(dǎo)線材配置在極低溫度環(huán)境下時，能夠抑制其絕緣性的降低的超導(dǎo)線材用包覆材料、具備該包覆材料的超導(dǎo)電線和電氣設(shè)備。


圖I為表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的超導(dǎo)線材用包覆材料的側(cè)視示意圖。圖2為表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的超導(dǎo)線材用包覆材料的剖面示意圖，為圖I中的區(qū)域II的放大剖面圖。圖3為表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的超導(dǎo)電線的立體示意圖。圖4為表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的超導(dǎo)電線的俯視示意圖。圖5為表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的超導(dǎo)電線沿圖3和圖4的V-V線剖開的剖面示意圖。圖6為表示作為本發(fā)明的第三實(shí)施方式的電氣設(shè)備的一個例子的超導(dǎo)線圈的立體示意圖。附圖標(biāo)記說明10超導(dǎo)線材用包覆材料,11基材，I la、12a表面，Ilb背面，12粘彈性體層,20卷芯，100超導(dǎo)電線，110超導(dǎo)線材，120搭接部，200線圈，210線圈架，W120寬度，Θ角度
具體實(shí)施例方式以下基于附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。其中，在以下的附圖中，相同或等同部分賦予相同的附圖標(biāo)記，其說明不重復(fù)。第一實(shí)施方式參照圖I和圖2，說明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的超導(dǎo)線材用包覆材料。如圖I和圖2所示，本發(fā)明的第一實(shí)施方式的超導(dǎo)線材用包覆材料10是用于包覆超導(dǎo)線材的包覆材料。如圖I所示，本實(shí)施方式的超導(dǎo)線材用包覆材料10為帶狀，例如在卷芯20上卷繞 成卷筒狀。其中，超導(dǎo)線材用包覆材料10不限于帶狀，也可以是薄片狀、薄膜狀等其他形狀。如圖2所示，超導(dǎo)線材用包覆材料10具備基材11和形成于基材11的表面Ila上的粘彈性體層12,所述基材11具有表面11a、和與表面Ila處于相反側(cè)的背面lib。其中，在基材11與粘彈性體層12之間，可以進(jìn)一步形成其他層。另外，在粘彈性體層12的表面12a上可以形成用于保護(hù)表面12a的剝離襯墊(未圖示)。另外，優(yōu)選的是，在基材11的背面Ilb上不形成粘彈性體層12。基材11只要是絕緣性的就沒有特別限制，優(yōu)選具有耐輻射線性和耐熱性。作為這種基材11，例如可列舉出聚酰亞胺樹脂、聚醚樹脂、聚醚醚酮樹脂、聚醚酰亞胺樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂等。這些樹脂可以單獨(dú)使用一種，也可以將兩種以上混合使用。在這些樹脂中，尤其優(yōu)選使用聚酰亞胺樹脂作為基材11。聚酰亞胺樹脂由于具有耐熱性且是不燃性材料，因此作為用于電氣設(shè)備的絕緣材料，從具有優(yōu)異的阻燃性的觀點(diǎn)來看，作為本實(shí)施方式的超導(dǎo)線材用包覆材料10的基材11具有優(yōu)異的特性。上述聚酰亞胺樹脂可以通過公知或慣用的方法來獲得。例如，聚酰亞胺可以通過使有機(jī)四羧酸二酐與二氨基化合物(二胺)反應(yīng)，合成聚酰亞胺前體(聚酰胺酸)，再將該聚酰亞胺前體脫水閉環(huán)來獲得。作為上述有機(jī)四羧酸二酐，例如，可列舉出均苯四酸二酐、3，3’，4，4’ -聯(lián)苯四羧酸二酐、2，2-雙(2，3- 二羧基苯基)-I, I, I, 3，3，3-六氟丙烷二酐、2，2-雙(3，4- 二羧基苯基)-1，I, 1,3, 3，3-六氟丙烷二酐、3，3’，4，4’ _ 二苯甲酮四羧酸二酐、雙(3，4-二羧基苯
基)醚二酐、雙(3，4-二羧基苯基)砜二酐等。這些有機(jī)四羧酸二酐可以單獨(dú)使用一種，也可以將兩種以上混合使用。作為上述二氨基化合物，例如，可列舉出間苯二胺、對苯二胺、3，4-二氨基二苯基釀、4，4’ - 二氛基二苯基釀、4，4’ - 二氛基二苯基諷、3，3’ - 二氛基二苯基諷、2，2-雙(4-氛基苯氧基苯基)丙烷、2，2-雙(4-氨基苯氧基苯基)六氟丙烷、1，3-雙(4-氨基苯氧基)苯、1,4-雙(4-氨基苯氧基)苯、2，4-二氨基甲苯、2，6-二氨基甲苯、二氨基二苯基甲燒、2，2’ _ 二甲基-4，4’ - 二氨基聯(lián)苯、2，2’ -雙(二氟甲基)~4, 4’ - 二氨基聯(lián)苯等。這些二氨基化合物可以單獨(dú)使用一種，也可以將兩種以上混合使用。作為上述二氨基化合物，含有醚鍵的化合物是優(yōu)選的，具體而言，優(yōu)選使用4，4’-二氨基二苯基醚(0DA)。通過含有0DA，超導(dǎo)線材用包覆材料10的伸長率提高，可以設(shè)計為柔軟的薄膜。作為二氨基化合物成分中的ODA的添加量，優(yōu)選為10摩爾％以上且100摩爾％以下，進(jìn)一步優(yōu)選為50摩爾％以上且100摩爾％以下。其中，對于本實(shí)施方式中使用的聚酰亞胺樹脂而言，作為有機(jī)四羧酸二酐，優(yōu)選使用均苯四酸二酐、3，3’，4，4’ -聯(lián)苯四羧酸二酐，作為二氨基化合物，優(yōu)選使用對苯二胺、
4，4’ - 二氨基二苯基醚。作為這種聚酰亞胺樹脂，還可以使用“Kapton (注冊商標(biāo))H” (DU P0NT-T0RAYCO. , LTD.制造)、“Kapton (注冊商標(biāo))ΕΝ” (DU P0NT-T0RAY CO. , LTD.制造)等市售品?；?1優(yōu)選具有5μπι以上且25μπι以下的厚度，更優(yōu)選具有7μπι以上且15 μ m以下的厚度，進(jìn)一步優(yōu)選具有7. 5 μ m以上且12. 5 μ m以下的厚度。厚度在該范圍內(nèi)時，可以確保充分的絕緣性，包覆超導(dǎo)線材時，可充分地發(fā)揮超導(dǎo)線材的功能。
·
具體而目，基材11的厚度為25 μ m以下時，可以提聞將超導(dǎo)線材用包覆材料10包覆在超導(dǎo)線材上時形成的超導(dǎo)電線中的超導(dǎo)線材的線占空系數(shù)，因此可以進(jìn)一步抑制超導(dǎo)電線的特性的降低?；?1的厚度為15μπι以下時，可以進(jìn)一步抑制超導(dǎo)電線的特性的降低?；?1的厚度為12. 5μπι以下時，可以更進(jìn)一步抑制超導(dǎo)電線的特性的降低。另一方面,基材11的厚度為5 μ m以上時，則可以提聞將超導(dǎo)線材用包覆材料10包覆在超導(dǎo)線材上時形成的超導(dǎo)電線的絕緣性，從而可以抑制工作中的介質(zhì)擊穿?；?1的厚度為7μπι以上時，可以進(jìn)一步抑制介質(zhì)擊穿?；?1的厚度為7. 5μπι以上時，可以更進(jìn)一步抑制介質(zhì)擊穿。此外，為了提高與后述粘彈性體層12的錨固力，本實(shí)施方式中的基材11可以進(jìn)行濺射蝕刻處理、電暈處理、等離子體處理等化學(xué)處理，也可以涂布底涂劑等。另外，本實(shí)施方式的基材11可以由I層構(gòu)成，也可以由多層構(gòu)成。粘彈性體層12包含構(gòu)成粘彈性體的基礎(chǔ)聚合物。對這種基礎(chǔ)聚合物沒有特別限制，可以從公知的基礎(chǔ)聚合物中適當(dāng)選擇使用。例如，可列舉出丙烯酸系聚合物、橡膠系聚合物、乙烯基烷基醚系聚合物、硅酮系聚合物、聚酯系聚合物、聚酰胺系聚合物、聚氨酯系聚合物、氟系聚合物、環(huán)氧系聚合物等。這些基礎(chǔ)聚合物可以單獨(dú)使用一種，也可以將兩種以上混合使用。在這些基礎(chǔ)聚合物中，從耐寒性、耐輻射線性、耐熱性和耐腐蝕性優(yōu)異的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選使用硅酮系聚合物作為粘彈性體層12。即，粘彈性體層12優(yōu)選包含含有硅酮系聚合物的粘彈性體組合物(硅酮系粘彈性體組合物)，更優(yōu)選以硅酮系粘彈性體組合物為主成分、剩余部分由不可避免的雜質(zhì)形成。在此處,上述娃酮系粘彈性體組合物含有以娃酮橡膠(Silicone rubber)和娃酮樹脂(Silicone resin)為主成分的配混物的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。作為硅酮橡膠，例如可以適宜使用以二甲基硅氧烷為主結(jié)構(gòu)單元的有機(jī)聚硅氧烷。在有機(jī)聚硅氧烷中根據(jù)需要可以引入乙烯基或其他官能團(tuán)。有機(jī)聚硅氧烷的重均分子量通常為18萬以上，優(yōu)選為28萬以上且100萬以下，更優(yōu)選為50萬以上且90萬以下。這些硅酮橡膠可以單獨(dú)使用一種，也可以將兩種以上混合使用。重均分子量低時，可以根據(jù)交聯(lián)劑的量來調(diào)整凝膠率。作為硅酮橡膠，例如，可以適宜地使用由具有選自M單元(R3Si01/2)、Q單元(Si02)、T單元(RSiOv2)和D單元(R2SiO)中的至少一種單元(上述單元中，R表示一價烴基或輕基)的共聚物形成的有機(jī)聚硅氧烷。由該共聚物形成的有機(jī)聚硅氧烷除了具有OH基以外，還可以根據(jù)需要引入乙烯基等各種官能團(tuán)。引入的官能團(tuán)可以為引發(fā)交聯(lián)反應(yīng)的官能團(tuán)。作為共聚物，由M單元與Q單元形成的MQ樹脂是優(yōu)選的。對硅酮橡膠與硅酮樹脂的配合比例(重量比)沒有特別限制，優(yōu)選為硅酮橡膠硅酮樹脂=100: (Γ20:80左右，更優(yōu)選為100:(Γ30:70左右。硅酮橡膠和硅酮樹脂可以只是將它們配合，也可以是它們的部分縮合物。在上述配混物中，為了使其形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)物，通常含有交聯(lián)劑。通過交聯(lián)劑，可以調(diào)整硅酮系粘彈性體組合物的凝膠率。粘彈性體層12的凝膠率根據(jù)硅酮系粘彈性體組合物的種類而不同，優(yōu)選為大致20%以上且99%以下左右，更優(yōu)選為30%以上且98%以下左右。凝膠率在該范圍內(nèi)時，具有容易取得粘接力與保持力的平衡的優(yōu)點(diǎn)。具體而言，凝膠率為99%以下時，可以抑制初始粘接力的降低，因此貼合變得良好。凝膠率為20%以上時，可以得到充分的保持力，因此可以抑制超導(dǎo)線材用包覆材料10的偏移。 本實(shí)施方式的硅酮系粘彈性體組合物的凝膠率(重量％)是如下求出的值從硅酮系粘彈性體組合物中取干燥重量W1 (g)的試樣，將其浸潰在甲苯中，然后從甲苯中取出該試樣的不溶成分，測定干燥后的重量W2 (g)，通過式(W2ZiW1) X 100求出凝膠率值。本實(shí)施方式的硅酮系粘彈性體組合物可以使用常用的基于過氧化物系交聯(lián)劑的過氧化物固化型交聯(lián)和基于含有Si-H基的硅氧烷系交聯(lián)劑的加成反應(yīng)型交聯(lián)。由于過氧化物系交聯(lián)劑的交聯(lián)反應(yīng)是自由基反應(yīng)，因此，通常在150°C以上且220°C以下的高溫下進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。另一方面，由于含乙烯基有機(jī)聚硅氧烷與硅氧烷系交聯(lián)劑的交聯(lián)反應(yīng)是加成反應(yīng)，因此，反應(yīng)通常在80°C以上且150°C以下的低溫下進(jìn)行。在本實(shí)施方式中，尤其從能夠用低溫短時間完成交聯(lián)的觀點(diǎn)考慮，加成反應(yīng)型交聯(lián)是優(yōu)選的。作為上述過氧化物系交聯(lián)劑，可以沒有特別限制地使用一直以來用于硅酮系粘彈性體組合物的各種交聯(lián)劑，例如，可列舉出過氧化苯甲酰、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化二異丙苯、過氧化叔丁基異丙苯、叔丁基過氧化物、2，5- 二甲基-2，5- 二叔丁基過氧化己烷、2，4- 二氯-過氧化苯甲酰、二叔丁基過氧化-二異丙基苯、1，I-雙(叔丁基過氧化)_3，3, 5_ 二甲基-環(huán)己燒、2，5_ 二甲基_2，5- 二叔丁基過氧化-3-己塊等。這些過氧化物系交聯(lián)劑可以單獨(dú)使用一種，也可以將兩種以上混合使用。過氧化物系交聯(lián)劑的用量通常相對于100重量份硅酮橡膠優(yōu)選為O. 15重量份以上且2重量份以下，更優(yōu)選為O. 5重量份以上且I. 4重量份以下。作為硅氧烷系交聯(lián)劑，例如，使用分子中具有至少平均2個與硅原子鍵合的氫原子的聚有機(jī)氫硅氧烷。作為與硅原子鍵合的有機(jī)基團(tuán)，可列舉出烷基、苯基、鹵代烷基等，從合成和處理容易的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選甲基。硅氧烷骨架結(jié)構(gòu)可以是直鏈狀、支鏈狀、環(huán)狀的任何一種，優(yōu)選為直鏈狀。作為硅氧烷系交聯(lián)劑的添加量，以使得相對于硅酮橡膠和硅酮樹脂中的I個乙烯基，與硅原子鍵合的氫原子優(yōu)選為I個以上且30個以下，更優(yōu)選為4個以上且17個以下的方式配合。與硅原子鍵合的氫原子為I個以上時，可獲得充分的內(nèi)聚力，為4個以上時，可獲得更充分的內(nèi)聚力。與硅原子鍵合的氫原子為30個以下時，可抑制粘接特性的降低，為17個以下時，可進(jìn)一步抑制粘接特性的降低。使用硅氧烷系交聯(lián)劑時，通常使用鉬催化劑，但可以使用其他各種催化劑。
其中，使用硅氧烷系交聯(lián)劑時，作為硅酮橡膠，使用具有乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷，其乙烯基優(yōu)選為O. 0001摩爾/IOOg以上且O. 01摩爾/IOOg以下左右。本發(fā)明的粘彈性體層中除了上述基礎(chǔ)聚合物以外在不妨礙本發(fā)明的效果的范圍內(nèi)可以適當(dāng)配合賦粘劑、增塑劑、分散劑、抗老化劑、抗氧化劑、加工助劑、穩(wěn)定劑、消泡劑、阻燃劑、增粘劑、顏料、軟化劑、填充劑等以往公知的各種添加劑。粘彈性體層12優(yōu)選具有I μ m以上且25 μ m以下的厚度，更優(yōu)選具有2 μ m以上且10 μ m以下的厚度。粘彈性體層12的厚度在該范圍內(nèi)時，具有可獲得適度的粘接性的優(yōu)點(diǎn)。具體而目，粘彈性體層12的厚度為25 μ m以下時，可以提聞超導(dǎo)線材用包覆材料10包覆在超導(dǎo)線材上時形成的超導(dǎo)電線中的超導(dǎo)線材的線占空系數(shù)，因此可以進(jìn)一步抑制超導(dǎo)電線的特性的降低。粘彈性體層12的厚度為ΙΟμπι以下時，可以更進(jìn)一步抑制特性的降低。
另一方面，粘彈性體層12的厚度為Iym以上時，可以提高對超導(dǎo)線材的密合度，可以進(jìn)一步抑制超導(dǎo)線材與超導(dǎo)線材用包覆材料10之間形成的間隙。粘彈性體層12的厚度為2 μ m以上時，可以更進(jìn)一步抑制超導(dǎo)線材與超導(dǎo)線材用包覆材料10之間形成的間隙。超導(dǎo)線材用包覆材料10在25°C下的拉伸彈性模量為6. OGPa以下，優(yōu)選為4. OGPa以下。在25°C下的拉伸彈性模量為6. OGPa以下時，超導(dǎo)線材用包覆材料10可能會由于從室溫區(qū)域到液氮溫度區(qū)域的環(huán)境溫度變化而比超導(dǎo)線材進(jìn)行更大地收縮。由此，可以發(fā)揮對超導(dǎo)線材的卷緊作用，從而可以防止卷繞偏移。因此，用超導(dǎo)電線用包覆材料10包覆超導(dǎo)線材，該超導(dǎo)線材配置在極低溫度環(huán)境下時，能夠抑制其絕緣性的降低。另外，在25°C下的拉伸彈性模量為4. OGPa以下時，能夠進(jìn)一步防止超導(dǎo)電線的卷繞偏移。其中，超導(dǎo)線材用包覆材料10在25°C下的拉伸彈性模量越小越優(yōu)選，但從卷繞精度的觀點(diǎn)考慮，下限為例如2. 5GPa。在此處，上述“在25°C下的拉伸彈性模量”是根據(jù)ASTM-D882通過在25°C的氣氛下進(jìn)行拉伸試驗(yàn)而測定的。上述“在25°C下的拉伸彈性模量”可以根據(jù)基材的聚合物設(shè)計、成膜條件、拉伸條件等通過在構(gòu)成基材的分子結(jié)構(gòu)中適當(dāng)插入-O-(醚鍵)來調(diào)整。上述拉伸彈性模量之所以以25°C為基準(zhǔn)是因?yàn)?，用超?dǎo)線材用包覆材料包覆超導(dǎo)線材，使用該包覆的超導(dǎo)線材制作線圈等一般在室溫下進(jìn)行，因此，用在室溫下的值來確定諸如在液氮環(huán)境下使其發(fā)揮卷緊作用的拉伸彈性模量。另外，超導(dǎo)線材用包覆材料10在20°C -150°C下的線膨脹系數(shù)優(yōu)選為10X10_6/°C以上。通過使20°C _150°C下的線膨脹系數(shù)為10X10_6/°C以上，在液氮溫度下超導(dǎo)線材用包覆材料更大地收縮，因此可以進(jìn)一步使其發(fā)揮超導(dǎo)線材用包覆材料10的卷緊作用。在此處，上述“在20°C _150°C下的線膨脹系數(shù)”是指，在將寬度5mm且長度25mm的超導(dǎo)線材用包覆材料10配置在20°C _150°C的氣氛的狀態(tài)下，使超導(dǎo)線材用包覆材料10的溫度下降1°C時的體積膨脹率，數(shù)值越大，表示低溫時越容易收縮。其中，上述“線膨脹系數(shù)”是指與在超導(dǎo)線材上卷繞時處于相同狀態(tài)的超導(dǎo)線材用包覆材料10的線膨脹系數(shù)。即，超導(dǎo)線材用包覆材料10具備剝離襯墊時，它是指所述剝離襯墊剝離狀態(tài)下的超導(dǎo)線材用包覆材料10的線膨脹系數(shù)。上述“在20°C _150°C下的拉伸彈性模量”可以根據(jù)基材的聚合物設(shè)計、成膜條件、拉伸條件等通過在構(gòu)成基材的分子結(jié)構(gòu)中適當(dāng)插入-O-(醚鍵)來調(diào)整。另外，超導(dǎo)線材用包覆材料10優(yōu)選具有7 μ m以上且40 μ m以下的厚度，更優(yōu)選具有10 μ m以上且30 μ m以下的厚度，進(jìn)一步優(yōu)選具有10 μ m以上且20 μ m以下的厚度。超導(dǎo)線材用包覆材料10的厚度為7 μ m以上時，強(qiáng)度充分，處理性優(yōu)異，為10 μ m以上時，強(qiáng)度更加充分，處理性更加優(yōu)異。超導(dǎo)線材用包覆材料10的厚度為40μπι以下時，可以提高將超導(dǎo)線材用包覆材料10包覆在超導(dǎo)線材上時形成的超導(dǎo)電線中的超導(dǎo)線材的線占空系數(shù)，因此可以進(jìn)一步抑制超導(dǎo)電線的特性的降低。以卷繞角度為20°以上且80°以下、且超導(dǎo)線材用包覆材料10的一部分重疊的半搭接方式包覆為螺旋狀時，考慮到超導(dǎo)線材的寬度和卷繞角度，超導(dǎo)線材用包覆材料10優(yōu)選具有所包覆的超導(dǎo)線材的寬度I倍以上且2倍以下的寬度。這種超導(dǎo)線材用包覆材料10的寬度例如優(yōu)選為Imm以上且80mm以下，更優(yōu)選為I. 5mm以上且60mm以下。超導(dǎo)線材用包覆材料10優(yōu)選不設(shè)置屬于包覆超導(dǎo)線材時的連接部分的接頭，因 此優(yōu)選是長條狀的。這種超導(dǎo)線材用包覆材料10的長度例如優(yōu)選為500mm以上，更優(yōu)選為 IOOOmm以上，進(jìn)一步優(yōu)選為3000mm以上。本實(shí)施方式的超導(dǎo)線材用包覆材料10以在卷芯20上卷繞成卷筒狀的方式保持，但也可以以在I個卷芯20上卷繞多列的所謂圓筒式繞組(Bobbin winding)的方式保持。接著，參照圖I和圖2，說明本實(shí)施方式的超導(dǎo)線材用包覆材料10的制造方法。首先，準(zhǔn)備如上所述的具有表面I la、和與該表面Ila處于相反側(cè)的背面Ilb的基材11。接著，在基材11的表面Ila上形成粘彈性體層12。對粘彈性體層12的形成方法沒有特別限制，例如，可以通過在基材11的表面Ila上涂布硅酮系粘彈性體組合物的方法形成粘彈性體層12。具體而言，將在甲苯等溶劑中溶解包含硅酮橡膠、硅酮樹脂、交聯(lián)劑、催化劑等的硅酮系粘彈性體組合物而成的溶液涂布在基材11的表面Ila上，接著，通過加熱上述配混物，進(jìn)行溶劑的蒸餾除去和交聯(lián)。作為本實(shí)施方式的包含硅酮系粘彈性體組合物的粘彈性體層12的形成方法，例如，可列舉出輥涂法、輥舐式涂布法、凹版涂布法、逆轉(zhuǎn)涂布法、輥刷法、噴涂法、浸潰棍涂布法、棒涂法、刮刀涂布法、氣刀涂布法、簾.涂布法、唇口涂布法、利用模壓式涂布機(jī)等的擠出涂布法等方法。通過實(shí)施以上工序，可以制造圖2所示的超導(dǎo)線材用包覆材料10。其中，超導(dǎo)線材用包覆材料10的制造方法不限于上述方法。超導(dǎo)線材用包覆材料10具備剝離襯墊時，例如，也可以用以下的方法制造。具體而言，首先準(zhǔn)備剝離襯墊。作為剝離襯墊，例如可列舉出紙、聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯等合成樹脂薄膜、橡膠薄片、紙、布、無紡布、網(wǎng)、發(fā)泡薄片、金屬箔或它們的層壓體等。接著，在剝離襯墊上形成例如包含硅酮系粘彈性體組合物的粘彈性體層12。對形成粘彈性體層12的方法沒有特別限制，在于溶劑中使用甲苯并通過加熱進(jìn)行加成反應(yīng)型交聯(lián)時，加熱溫度例如優(yōu)選為80°C以上且150°C以下，更優(yōu)選為100°C以上且130°C以下。其中，加熱溫度只要是能夠蒸餾除去溶劑、進(jìn)行規(guī)定的交聯(lián)反應(yīng)的溫度即可，對其沒有特別限制。
接著，將剝離襯墊上形成的粘彈性體層12轉(zhuǎn)印到基材11上。通過實(shí)施以上的工序，可以制造圖2所示的超導(dǎo)線材用包覆材料10。其中，在本實(shí)施方式中，如圖I所示，可以進(jìn)一步實(shí)施將圖2所示的超導(dǎo)線材用包覆材料10卷繞到卷芯20上的工序。該工序可以根據(jù)超導(dǎo)線材用包覆材料10的形狀等而省略。如以上說明的那樣，本實(shí)施方式的超導(dǎo)線材用包覆材料10為用于包覆超導(dǎo)線材的包覆材料，在25°C下的拉伸彈性模量為6. OGPa以下。根據(jù)本實(shí)施方式的超導(dǎo)線材用包覆材料10，通過使基材11在25°C下的拉伸彈性模量是在上述范圍內(nèi)，超導(dǎo)線材用包覆材料10能夠基于從室溫區(qū)到液氮溫度區(qū)的環(huán)境溫度變化而比超導(dǎo)線材更大地進(jìn)行收縮。由此，可以發(fā)揮對超導(dǎo)線材的卷緊作用，從而可以防止卷繞偏移。因此，該超導(dǎo)線材配置在極低溫度環(huán)境下時，能夠抑制其絕緣性的降低。
第二實(shí)施方式參照圖3 圖5，對本發(fā)明的第二實(shí)施方式的超導(dǎo)電線100進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的超導(dǎo)電線100如圖3所示具備第一實(shí)施方式的超導(dǎo)線材用包覆材料10和被該超導(dǎo)線材用包覆材料10包覆的超導(dǎo)線材110。對于超導(dǎo)線材110被超導(dǎo)線材用包覆材料10包覆的方式?jīng)]有特別限制，可以是螺旋狀卷繞，也可以以使超導(dǎo)線材110在超導(dǎo)線材用包覆材料10的長度方向上跟隨的方式(縱向繞包，longitudinal lapping)卷繞。本實(shí)施方式的超導(dǎo)線材110如圖3 圖5所示，被超導(dǎo)線材用包覆材料10以螺旋狀卷繞的方式包覆。在此處，參照圖3 圖5說明超導(dǎo)線材110被超導(dǎo)線材用包覆材料10螺旋狀卷繞時的優(yōu)選實(shí)施方式。如圖4所示，超導(dǎo)線材110的延伸方向與超導(dǎo)線材用包覆材料10的卷繞方向所形成的角度Θ (也稱為纏繞角度Θ或卷繞角度Θ)例如為20°以上且80°以下。超導(dǎo)線材110是帶狀的線材，各頂點(diǎn)可以是棱角狀的，也可以是彎曲的(可以設(shè)置為R (R指頂點(diǎn)是圓的))。另外，超導(dǎo)線材110可以適當(dāng)使用由鉍系、釔系、鈮系等各種超導(dǎo)材料形成的材料。作為超導(dǎo)線材110的具體尺寸的一個例子，厚度為例如Imm以上且IOmm以下，寬度例如為Imm以上且20mm以下，縱橫比(剖面形狀中的寬度/厚度之比)例如為I以上且60以下左右。接著，說明本實(shí)施方式的超導(dǎo)電線100的制造方法。首先，根據(jù)第一實(shí)施方式制造超導(dǎo)線材用包覆材料10。接著，準(zhǔn)備超導(dǎo)線材110，如圖3 圖5所示，以超導(dǎo)線材用包覆材料10的一部分重疊的半搭接方式卷繞成螺旋狀。超導(dǎo)線材用包覆材料10不具有粘彈性體層12時，通過如下方式配置超導(dǎo)線材用包覆材料10 :超導(dǎo)線材用包覆材料10的基材11的表面Ila (背面Ilb)的一部分與超導(dǎo)線材110接觸，且超導(dǎo)線材用包覆材料10的基材11的表面Ila(背面Ilb)的剩余部分在以表面Ila與超導(dǎo)線材110接觸的超導(dǎo)線材用包覆材料10的基材11的背面Ilb (表面Ila)的一部分上接觸。另外，超導(dǎo)線材用包覆材料10具備粘彈性體層12時，通過如下方式配置超導(dǎo)線材用包覆材料10 :粘彈性體層12的一部分與超導(dǎo)線材110接觸，且粘彈性體層12的剩余部分在與超導(dǎo)線材110接觸的超導(dǎo)線材用包覆材料10的基材11的背面Ilb的一部分上接觸。其中，超導(dǎo)線材用包覆材料10具備剝離襯墊的情況下，在超導(dǎo)線材110上卷繞時，邊將剝離襯墊與粘彈性體層12的表面12a剝離，邊卷繞超導(dǎo)線材110。通過實(shí)施上述工序，可以制造圖3 圖5所示的本實(shí)施方式的超導(dǎo)電線100。如以上說明的那樣，本實(shí)施方式的超導(dǎo)電線100具備第一實(shí)施方式的超導(dǎo)線材用包覆材料10、和被該超導(dǎo)線材用包覆材料10包覆的超導(dǎo)線材110。根據(jù)本實(shí)施方式的超導(dǎo)電線100，由于具備在25°C下的拉伸彈性模量為上述范圍的超導(dǎo)線材用包覆材料10，因此，在電氣設(shè)備中使用在超導(dǎo)線材110上包覆有超導(dǎo)線材用包覆材料10的超導(dǎo)電線100、在液氮溫度下工作時，能夠抑制超導(dǎo)電線100的絕緣性的降低。
第三實(shí)施方式參照圖6，說明屬于本發(fā)明的第三實(shí)施方式的電氣設(shè)備的一個例子的線圈200。如圖6所示，本實(shí)施方式的線圈200具備線圈架210和在該線圈架210上卷繞的第二實(shí)施方式的超導(dǎo)電線100。線圈架210只要能卷裝超導(dǎo)電線100即可，對其沒有特別限制，例如是圓筒型、跑道(racetrack)型等。超導(dǎo)電線100可以是I條，根據(jù)所需長度也可以是多條連接而成的。線圈也可以是多個線圈200層疊而成的。第三實(shí)施方式的線圈200的制造方法包括準(zhǔn)備線圈架210的工序和在該線圈架210上卷繞超導(dǎo)電線100的工序。在此處，在本實(shí)施方式中，作為電氣設(shè)備的一個例子，舉線圈200為例進(jìn)行說明，但本發(fā)明的電氣設(shè)備不限于超導(dǎo)線圈200，例如可以是超導(dǎo)磁鐵、超導(dǎo)電纜、蓄電裝置等。如以上說明的那樣，屬于本實(shí)施方式的電氣設(shè)備的一個例子的線圈200使用第二實(shí)施方式的超導(dǎo)電線100來制作。根據(jù)屬于本發(fā)明的電氣設(shè)備一個例子的線圈200，由于具備在液氮溫度下工作時可抑制絕緣性的降低的超導(dǎo)電線，因此，能夠抑制因所述絕緣性的降低引起的工作不良等。
實(shí)施例實(shí)施例I制造與第一實(shí)施方式同樣的超導(dǎo)線材用包覆材料。具體而言，配合作為硅酮系粘彈性體的70重量份“X-40-3229”(硅酮橡膠，固體成分60%，信越化學(xué)工業(yè)株式會社制造)和30重量份“KR-3700”(硅酮樹脂，固體成分60%，信越化學(xué)工業(yè)株式會社制造)、作為鉬催化劑的O. 5重量份“PL-50T”(信越化學(xué)工業(yè)株式會社制造)和作為溶劑的315重量份甲苯，用分散機(jī)攪拌，得到含有硅酮系粘彈性體組合物的混合液。另外，使用聚酰亞胺樹脂薄膜“Kapton 50H” (厚度12.5 μ m，DU P0NT-T0RAY CO. , LTD.制造)作為基材。接著，用噴液棍(fountain roll)將上述混合液涂布在該基材上,使得干燥后的厚度為3 μ m,在干燥溫度150°C、干燥時間I分鐘的條件下固化 干燥，制作在基材11上形成有凝膠率為74%的粘彈性體層12的超導(dǎo)線材用包覆材料10。將其卷繞到卷芯20 (內(nèi)徑76mm)上，獲得圖I所示的卷筒狀的卷繞體。實(shí)施例2
除了使用聚酰亞胺樹脂薄膜“Kapton 50EN”(厚度12. 5 μ m，DU P0NT-T0RAYCO.，LTD.制造)作為基材以外，與實(shí)施例I同樣地進(jìn)行，制造實(shí)施例2的超導(dǎo)線材用包覆材料。實(shí)施例3除了使用聚酰亞胺樹脂薄膜“Kapton 40EN”(厚度10. μ m, DU P0NT-T0RAYCO.，LTD.制造)作為基材以外，與實(shí)施例I同樣地進(jìn)行，制造實(shí)施例3的超導(dǎo)線材用包覆材料。實(shí)施例4除了使用聚酰亞胺樹脂薄膜“Kapton 30EN”(厚度7. 5 μ m，DU P0NT-T0RAYCO. , LTD.制造)作為基材以外，與實(shí)施例I同樣地進(jìn)行，制造實(shí)施例4的超導(dǎo)線材用包覆材料。 實(shí)施例5除了使用聚酰亞胺樹脂薄膜“Kapton 100H”(厚度25 μ m，DU P0NT-T0RAYCO. , LTD.制造)作為基材以外，與實(shí)施例I同樣地進(jìn)行，制造實(shí)施例5的超導(dǎo)線材用包覆材料。實(shí)施例6除了使用聚酰亞胺樹脂薄膜“Kapton 100EN”(厚度25 μ m，DU P0NT-T0RAYCO.，LTD.制造)作為基材以外，與實(shí)施例I同樣地進(jìn)行，制造實(shí)施例6的超導(dǎo)線材用包覆材料。實(shí)施例7除了使用聚酰亞胺樹脂薄膜“UPILEX 25R”(厚度25 μ m，Ube Industries, Ltd.制造)作為基材以外，與實(shí)施例I同樣地進(jìn)行，制造實(shí)施例7的超導(dǎo)線材用包覆材料。比較例I除了使用聚酰亞胺樹脂薄膜“UPILEX (注冊商標(biāo))-12. 5S”(厚度12. 5ym, UbeIndustries, Ltd.制造)作為基材以外，與實(shí)施例I同樣地進(jìn)行，制造比較例I的超導(dǎo)線材用包覆材料。比較例2除了使用聚酰亞胺樹脂薄膜“UPILEX (注冊商標(biāo))-25S”(厚度25 μ m, UbeIndustries, Ltd.制造)作為基材以外，與實(shí)施例I同樣地進(jìn)行，制造比較例2的超導(dǎo)線材用包覆材料。評價方法關(guān)于實(shí)施例廣7和比較例1、2，分別通過如下方式測定拉伸彈性模量、線膨脹系數(shù)，并如下所示評價卷繞偏移。結(jié)果示于表I。拉伸彈件樽量在實(shí)施例f 7和比較例1、2中使用的基材的拉伸彈性模量是在25°C的氣氛下根據(jù)ASTM-D882 測定的。線膨脹系數(shù)將實(shí)施例f 7和比較例1、2中制作的超導(dǎo)線材用包覆材料沖壓成25mmX4mm，制作評價樣品。使用熱機(jī)械測定裝置TMA4000A (Bruker AXS K. K.制造)，通過拉伸法，在測定載荷3g、升溫速度5°C/分鐘、20°C'150°C的降溫過程的條件下測定這些評價樣品，算出各評價樣品的線膨脹系數(shù)。室溫下的卷繞偏移評價關(guān)于實(shí)施例廣7和比較例1、2中制作的超導(dǎo)線材用包覆材料，制成寬度5mm的試驗(yàn)片，相對于作為超導(dǎo)線材的“Di-BSCCO”(線材鉍系超導(dǎo)線，厚度O. 23mmX寬度4. 3mm,住友電氣工業(yè)株式會社制造)，以60度的卷繞角度(圖4中的角度Θ )、以超導(dǎo)線材用包覆材料之間的重疊尺寸(圖5中的搭接部120的寬度W120)為約2. Omm的方式包覆成螺旋狀，制作長度IOcm的評價樣品。將該評價樣品卷繞在外徑30mm的心軸(mandrel)上,此后,在室溫下放置I小時之后，通過目視觀察卷繞在心軸上的評價樣品的外周部，確認(rèn)超導(dǎo)線材用包覆材料有無卷繞偏移。將沒有發(fā)現(xiàn)卷繞偏移的情況評價為“〇”，將發(fā)現(xiàn)卷繞偏移的情況評價為“ X ”。結(jié)果不于表I。
液氮浸漬后的卷繞偏移評價關(guān)于實(shí)施例f 7和比較例1、2中制作的超導(dǎo)線材用包覆材料，與上述室溫下的卷繞偏移評價同樣地制作評價樣品，將該評價樣品卷繞到心軸上。此后，在液氮中浸潰I小時之后，通過目視觀察卷繞在心軸上的評價樣品的外周部，與上述室溫下的卷繞偏移評價同樣地確認(rèn)超導(dǎo)線材用包覆材料有無卷繞偏移。結(jié)果示于表I。表I
權(quán)利要求
1.一種超導(dǎo)線材用包覆材料，其特征在于， 其為用于包覆超導(dǎo)線材的包覆材料， 在25°C下的拉伸彈性模量為6. OGPa以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超導(dǎo)線材用包覆材料，其特征在于，其在20°C'150°C下的線膨脹系數(shù)為10X10_6/°C以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的超導(dǎo)線材用包覆材料，其特征在于，其具備基材和在該基材的一個面?zhèn)刃纬傻恼硰椥泽w層，所述基材由聚酰亞胺樹脂形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超導(dǎo)線材用包覆材料，其特征在于，所述粘彈性體層含有硅酮系粘彈性體組合物。
5.一種超導(dǎo)電線，其特征在于， 其具備權(quán)利要求廣4中的任一項(xiàng)所述的超導(dǎo)線材用包覆材料、和 用所述超導(dǎo)線材用包覆材料包覆的超導(dǎo)線材。
6.一種電氣設(shè)備，其特征在于，其是使用權(quán)利要求5所述的超導(dǎo)電線制作的。
全文摘要
本發(fā)明涉及超導(dǎo)線材用包覆材料、超導(dǎo)電線和電氣設(shè)備，所述超導(dǎo)線材用包覆材料的特征在于，其為用于包覆超導(dǎo)線材的包覆材料，在25℃下的拉伸彈性模量為6.0GPa以下。
文檔編號H01B17/56GK102867598SQ20121023277
公開日2013年1月9日 申請日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月7日
發(fā)明者正木俊輔, 長井陽三, 松下喜一郎, 古田喜久, 林和德 申請人:日東電工株式會社, 日東新興有限公司