JP2000235905A

JP2000235905A - 非直線抵抗体の製造方法

Info

Publication number: JP2000235905A
Application number: JP11035123A
Authority: JP
Inventors: Yukio Tagami; 幸雄田上
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-02-15
Filing date: 1999-02-15
Publication date: 2000-08-29

Abstract

(57)【要約】【課題】第１絶縁材のハンドリング性を良好にすると
共に、ＺｎＯ素子の電気的特性を良好にする。【解決手段】まずＺｎＯ，Ｂｉ₂Ｏ₃，Ｓｂ₂Ｏ₃，Ｓｉ
Ｏ₂から成る混合粉体に対して純水を加え、ポリカルボ
ン系分散剤を０．１ｗｔ％以上または非イオン系分散剤
を０．５ｗｔ％以上添加した後、湿式混合粉砕して混合
スラリー(固形分濃度５０〜７０ｗｔ％)を得る(ステッ
プＳ１１)。その後、前記混合スラリーを水分除去して
乾燥粉体を得、その乾燥粉体を焙焼し微粉砕して焙焼粉
体を得る(ステップＳ１２)。そして、前記焙焼粉体に対
して純水を加え、ポリカルボン酸系分散剤または非イオ
ン系分散剤を１．０ｗｔ％添加し、液状変性ＰＶＡを５
〜２０ｗｔ％添加した後、湿式混合粉砕して(ステップ
Ｓ１３)ペースト状のセラミック絶縁材(固形分濃度４０
〜６０ｗｔ％)を完成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸化亜鉛を主成分
とし、主に避雷器に組み込まれる非直線抵抗体の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】非直線抵抗体(電圧非直線抵抗体)には、
酸化亜鉛(ＺｎＯ)を主成分とするもの(以下、ＺｎＯ素
子と称する)が多く、その添加物成分として酸化ビスマ
ス，酸化アンチモン，酸化コバルト，酸化マンガン，酸
化クロム，酸化ニッケル，酸化ケイ素等の複数個の金属
酸化物を添加し、非直線性が高く熱損失の小さい組成配
合からなっている。

【０００３】通常、前記添加物成分をボールミル等で湿
式予備粉砕した後、有機バインダーおよびＺｎＯと十分
混合して混合物を得、その混合物をスプレードライヤー
により噴霧乾燥して流動性の良好な造粒粉を得る。な
お、前記有機バインダーには、水系の有機バインダー、
例えばポリビニルアルコール(ＰＶＡ)が用いられてい
る。前記造粒粉を金型プレスにより例えば円盤状の成形
体に成形し、この成形体を脱脂した後、８００〜１００
０℃の温度で仮焼して仮焼体を形成する。

【０００４】前記仮焼体の外周面には絶縁性セラミック
材料(セラミック絶縁材；第１絶縁材)を塗布し１０００
〜１３００℃の温度で焼成して、外周面に絶縁層を形成
した焼成体を得る。さらに、前記焼成体の外周面に形成
された絶縁層の表面には低融点ガラス材(第２絶縁材)を
塗布して焼き付けし、前記焼成体の両端面を平面研削し
た後、その平面研削した両端面にアルミニウムから成る
電極材料を溶射してＺｎＯ素子を完成させる。

【０００５】前記仮焼体の外周面に用いるセラミック絶
縁材として、本出願人は独自に調整して得た混合セラミ
ック焙焼粉体(酸化亜鉛，酸化ビスマス，酸化アンチモ
ン，酸化ケイ素)を用いていた。この焙焼粉体は、Ｚｎ
Ｏ素子の外周面において絶縁耐力を持たせ、雷サージ，
開閉サージ等の過大電流および過大電圧に対する放電耐
量を付与するものである。また、印加電圧に対して、Ｚ
ｎＯ素子の外周面における漏れ電流を常に低減させる役
割を果たしている。

【０００６】前記焙焼粉体においては、出発原料として
ＺｎＯ，Ｂｉ₂Ｏ₃，Ｓｂ₂Ｏ₃，ＳｉＯ₂の４種類の金属
酸化物を用い、湿式混合粉砕工程，乾燥工程，焙焼工
程，微粉砕工程を経て得られる。そして、有機溶剤(有
機溶媒)を用いた酢酸セルロース系のバインダーと前記
焙焼粉体とをボールミル等により混練し調整して第１絶
縁材(ペースト状の絶縁材)を得、その第１絶縁材を前記
仮焼体の外周面に塗布する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記焙焼粉体の調整に
おいて、その調整の第１に行われる湿式混合粉砕工程
は、前記の４種類の原料ＺｎＯ，Ｂｉ₂Ｏ₃，Ｓｂ₂Ｏ₃，
ＳｉＯ₂に純水を加えボールミル等の粉砕装置により粉
砕して行われる。しかし、前記焙焼粉体は、純水に対す
る分散性が悪く、その固形分濃度が約５０％で粉砕する
ことを余儀なくされている。そのため、後続の乾燥工程
における効率が低下してしまう問題がある。

【０００８】また、前記焙焼粉体をペースト状の第１絶
縁材にする際に有機バインダーとして用いられる結合
剤，溶剤が高価であると共に、地球環境問題を起こす恐
れがある。さらに、前記焙焼粉体のハンドリング性が劣
ってしまい、常温下(特に夏期)においても溶剤が徐々に
揮発してしまうため、その焙焼粉体の濃度管理が容易で
はなく、仮焼体に対する塗布質量管理が困難となってし
まい、作業性が悪化してしまう。ゆえに、ＺｎＯ素子の
製造コストが増加してしまう。

【０００９】本発明は、前記課題に基づいて成されたも
のであり、仮焼体の外周面に用いられる第１絶縁材のハ
ンドリング性を良好にすると共に製造コストを低減し、
電気的特性が良好な非直線抵抗体の製造方法を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、第１発明は、ＺｎＯ，Ｂｉ₂Ｏ₃，Ｓｂ₂
Ｏ₃，ＳｉＯ₂から成る混合粉体に対して所定量の純水，
分散剤を添加し混合粉砕して混合スラリーを形成し、そ
の混合スラリーを水分除去して得た乾燥粉体を焙焼し微
粉砕して焙焼粉体を得た後、前記焙焼粉体に対して所定
量の純水，分散剤，結合剤を添加し混合粉砕してペース
ト状の第１絶縁材を形成し、複数個の金属酸化物を混合
・粉砕して得た添加物スラリーと、有機バインダー溶液
と、酸化亜鉛とを混合して原料スラリーを形成した後、
その原料スラリーを脱泡してから噴霧乾燥して造粒粉を
得、その造粒粉を円盤状に成形し仮焼して仮焼体を形成
し、前記仮焼体の外周面に前記第１絶縁材を塗布した
後、焼成して外周面に絶縁層が形成された焼成体を得、
前記焼成体の絶縁層の表面に対して第２絶縁材を塗布し
熱処理して焼き付けた後、前記焼成体の両端面に対して
電極を設けて構成された非直線抵抗体の製造方法におい
て、前記混合粉体には、ポリカルボン酸アンモニウム系
の分散剤を０．１ｗｔ％以上添加したことを特徴とす
る。

【００１１】第２発明は、前記第１発明において、前記
混合粉体には、非イオン系の分散剤を０．５ｗｔ％以上
添加したことを特徴とする。

【００１２】第３発明は、前記第１発明において、前記
混合粉体には、ポリカルボン酸アンモニウム系の分散剤
を所定量(例えば、０．５ｗｔ％)または非イオン系の分
散剤を所定量(例えば、１．０ｗｔ％)添加して、前記混
合スラリーの固形分濃度を５０〜７０ｗｔ％に調整した
ことを特徴とする。

【００１３】第４発明は、前記第１，第２，または第３
発明において、前記焙焼粉体には、ポリカルボン酸アン
モニウム系分散剤または非イオン系分散剤を所定量(例
えば１．０ｗｔ％)添加し、前記結合剤として液状変性
ＰＶＡを５〜２０ｗｔ％添加したことを特徴とする。

【００１４】第５発明は、前記第４発明において、前記
第１絶縁材の固形分濃度を４０〜６０ｗｔ％に調整した
ことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。本発明の実施の形態では、仮焼体
の外周面に用いられる第１絶縁材において、その第１絶
縁材の出発原料である複数個の金属酸化物に対して種々
の分散剤(水系高性能分散剤)を添加すると共に固形分濃
度を調整して混合スラリーを得、その混合スラリーに種
々の分散剤および結合剤を添加し固形分濃度を調整し
て、ハンドリング性の良好なセラミック絶縁材を形成す
ることにより、電気的特性の良好なＺｎＯ素子を低コス
トで製造する方法を検討した。

【００１６】まず、ＺｎＯ素子に用いられるセラミック
絶縁材の製造方法について説明する。図１は、本発明の
実施の形態におけるセラミック絶縁材の製造工程図を示
すものである。図１において、ステップＳ１１は湿式混
合粉砕工程を示すものであり、この工程では、まずセラ
ミック絶縁材の原料であるＺｎＯ，Ｂｉ₂Ｏ₃，Ｓｂ
₂Ｏ₃，ＳｉＯ₂を混合して混合粉体を形成し、その混合
粉体に対して所望の添加量の純水，分散剤を添加した
後、湿式混合粉砕して混合スラリーを得る。

【００１７】ステップＳ１２は乾燥・焙焼・微粉砕工程
を示すものであり、この工程では前記混合スラリーをメ
ディア流動層式乾燥機(スラリードライヤー)等により水
分除去して乾燥粉体を得る。その後、前記乾燥粉体を例
えばロータリーキルンにより温度９００〜９５０°Ｃで
焙焼し、その焙焼された乾燥粉体を石臼式粉砕機等によ
り微粉砕して焙焼粉体を得る。そして、前記焙焼粉体は
ステップＳ１３に示すペースト混練工程に送られ、この
工程にて前記焙焼粉体に対して所望の添加量の純水，分
散剤，結合剤を添加した後、湿式混合粉砕してペースト
状のセラミック絶縁材を完成させる。

【００１８】次に、ＺｎＯ素子の製造方法について説明
する。図２は、本実施の形態における非直線抵抗体の製
造工程図を示すものである。図２において、ステップＳ
２１は造粒工程を示すものであり、この工程ではＺｎＯ
素子に必要とされる種々の添加金属酸化物粉体(Ｂｉ₂Ｏ
₃，Ｓｂ₂Ｏ₃，Ｃｏ₃Ｏ₄，Ｃｒ₂Ｏ₃，ＭｎＯ₂，Ｓｉ
Ｏ₂，ＮｉＯ等)をそれぞれ所定の配合量で湿式混合・粉
砕して添加物スラリーを得る。そして、結合剤と分散剤
とから成る有機バインダー溶液に対して、主原料である
酸化亜鉛と前記添加物スラリーとを所定量加え、ボール
ミル等により十分混合して原料スラリーを形成し、その
原料スラリーを脱泡した後、スプレードライヤー等によ
り噴霧乾燥して造粒粉を得る。

【００１９】前記造粒粉はステップＳ２２に示す成形工
程に送られ、この工程では、まず一定質量の造粒粉を計
量し、その造粒粉を例えば直径６０ｍｍ(φ６０)の乾式
金型プレスにより成形圧力を調整しながら、直径６０ｍ
ｍ，厚さ３０ｍｍ(φ６０−ｔ３０)の円盤状の成形体に
成形する。そして、前記成形体をステップＳ２３に示す
仮焼工程にて例えば温度８００〜１０００°Ｃで２時間
仮焼して仮焼体を得る。

【００２０】前記仮焼体はステップＳ２４に示す絶縁材
塗布工程に送られ、前記図１に示す製造工程を経て得ら
れたペースト状のセラミック絶縁材をロール塗布または
スプレー塗布により前記仮焼体の外周面に対して塗布す
る。ステップＳ２５は焼成工程を示すものであり、この
工程では外周面にセラミック絶縁材が塗布された前記仮
焼体を例えば温度１０５０〜１３００°Ｃで１０時間焼
成して、外周面にセラミック絶縁材から成る絶縁層が形
成された焼成体を得る。

【００２１】前記焼成体は、ステップＳ２６に示すガラ
ス材塗布工程に送られ、前記焼成体の絶縁層の表面に低
融点ガラス材を塗布する。そして、ステップＳ２７に示
す焼付工程にて、前記焼成体を例えば温度５００〜７０
０°Ｃで熱処理することにより、前記絶縁層表面に対し
て低融点ガラス材を焼き付ける。その後、ステップＳ２
８に示す研磨工程にて前記焼成体の両端面の表面を研磨
してから、ステップＳ２９に示す電極付け工程にて前記
の研磨された表面に対してアルミニウムから成る電極を
溶射してＺｎＯ素子を完成させる。

【００２２】ここで、図１に示すセラミック絶縁材の製
造工程において、ステップＳ１１により得られる混合ス
ラリーの分散剤添加量を検討した。まず、ステップＳ１
１に示す原料湿式混合工程により、混合粉体５ｋｇバッ
チに対して所望の量の純水を加え、下記表１に示すよう
に所望の添加量の分散剤(アニオン系のポリカルボン酸
アンモニウム系分散剤または非イオン系分散剤)を添加
して所望の固形分濃度にそれぞれ調整した後、トロンミ
ルにより６時間混合粉砕して混合スラリーの試料１ａ〜
１ｅ，２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｅ，４ａ〜４ｄを作製し
た。表１中の試料Ｓ１は、従来法により作製した固形分
濃度５０ｗｔ％の混合スラリーの試料(分散剤無添加)を
示すものである。

【００２３】なお、表１中の分散剤添加量は混合粉体に
対する質量％(ｗｔ％)を示すものであり、固形分濃度は
混合スラリーに対する混合粉体の質量％を示すものであ
る。また、前記アニオン系のポリカルボン酸アンモニウ
ム系分散剤(以下、ポリカルボン酸系分散剤と称する)に
は第１工業製薬製のセラモ(Ｄ−１３４)を用い、非イオ
ン系分散剤(ポリオキシエチレンモノアリル，モノメチ
ルエーテル，無水マレイン酸，スチレン共重合物)には
日本油脂製のマリアリム(ＡＫＭ−０５３１)を用いた。

【００２４】

【表１】

【００２５】前記表１に示す各試料のうち、まず固形分
濃度が６０ｗｔ％である試料１ａ〜１ｅ，３ａ〜３ｅに
おいて分散剤添加量に対する粘度を測定することによ
り、各試料１ａ〜１ｅ，３ａ〜３ｅのハンドリング性の
試験を行った。その試験結果を図３の分散剤添加量に対
する混合スラリーの粘度特性図および前記表１に示し
た。なお、混合スラリーの取り扱いにおける適正粘度は
２０Ｐｏｉｓｅ以下とする。

【００２６】図３に示した試験結果から、試料１ａ〜１
ｅのようにポリカルボン酸系分散剤を用いた場合、その
分散剤添加量を０．１ｗｔ％以上添加することにより混
合スラリーの粘度を減少させる効果(粘減作用)が得られ
ることを判明した。また、試料３ａ〜３ｅのように非イ
オン系分散剤を用いた場合では、その分散剤を０．５ｗ
ｔ％以上添加することにより混合スラリーの粘度を減少
させる効果が得られることを判明した。

【００２７】なお、従来法により分散剤を添加せずに作
製した固形分濃度５０ｗｔ％の混合スラリーの試料Ｓ１
における粘度は４．８Ｐｏｉｓｅであった。また、従来
法により分散剤を添加せずに作製した固形分濃度６０ｗ
ｔ％の混合スラリーにおける粘度は３７Ｐｏｉｓｅであ
った。

【００２８】次に、前記表１に示す各試料のうち試料２
ａ〜２ｄ，４ａ〜４ｄにおいて固形分濃度に対する粘度
を測定すると共に、前記の試料２ａ〜２ｄの理論乾燥熱
量を測定することにより、前記の各試料２ａ〜２ｄ，４
ａ〜４ｄのハンドリング性の試験を行った。なお、前記
理論乾燥熱量は、混合スラリーの水分を蒸発(乾燥)させ
る際に必要なエネルギー量を示すものである。例えば、
固形分濃度を上昇させると、乾燥させる際に必要なエネ
ルギーを小さくすることができる。

【００２９】前記試験結果を、図４の固形分濃度に対す
る混合スラリーの粘度特性図および理論乾燥熱量比特性
図と、前記表１に示した。なお、図４中の理論乾燥熱量
比は、従来法により作製された分散剤無添加系のＺｎＯ
素子(以下、従来素子と称する(固形分濃度５０ｗｔ％))
のエネルギーを「１」として、固形分濃度を変更した際
の必要エネルギー倍率を単純算出した値を示すものであ
る。また、前記の各混合スラリーの取り扱いにおける適
正粘度は２０Ｐｏｉｓｅ以下とする。

【００３０】図４に示した試験結果から、試料２ａ〜２
ｄのようにポリカルボン酸系分散剤を０．５ｗｔ％添加
した場合、固形分濃度が７０ｗｔ％に至るまで混合スラ
リーの粘度を良好にすることができることを読み取れ
る。また、試料４ａ〜４ｄのように非イオン系分散剤を
１．０ｗｔ％添加した場合においても、固形分濃度が７
０ｗｔ％に至るまで混合スラリーの粘度を良好にするこ
とができることを読み取れる。さらに、混合スラリーに
対する混合粉体の固形分濃度を５０ｗｔ％以上にするこ
とにより、試料Ｓ１と比較して、理論乾燥熱量を低くす
ることができることを読み取れる。

【００３１】ゆえに、ポリカルボン酸系分散剤を０．５
ｗｔ％または非イオン系分散剤を１．０ｗｔ％添加し混
合スラリーに対する混合粉体の固形分濃度を５０〜７０
ｗｔ％に調整することにより、混合スラリーの粘度が低
減(２０Ｐｏｉｓｅ以下)してハンドリング性が良好にな
ると共に、従来素子と比較して理論乾燥熱量が低減し乾
燥効率が向上することを判明した。なお、分散剤を過剰
に添加してしまうと、製造コストの増加を招いてしま
う。

【００３２】次に、図１に示すセラミック絶縁材の製造
工程において、ステップＳ１１〜Ｓ１３を経て得られる
セラミック絶縁材の結合剤添加濃度を検討すると共に、
そのセラミック絶縁材を用い図２に示す製造工程を経て
作製したＺｎＯ素子の電気的特性をそれぞれ調べた。

【００３３】まず、ステップＳ１１の原料湿式混合工
程，ステップＳ１２の乾燥・焙焼・微粉砕工程を経て焙
焼粉体を得た後、ステップＳ１３のペースト混練工程に
て、焙焼粉体３ｋｇバッチに対して所望の量の純水を加
えると共に前記表１に示したポリカルボン酸系分散剤ま
たは非イオン系分散剤を１．０ｗｔ％添加し、結合剤
(液状変性ＰＶＡ)を下記表２に示すように所望の添加量
で添加して所望の固形分濃度にそれぞれ調整した後、ト
ロンミルにより６時間混合粉砕してセラミック絶縁材の
試料５ａ〜５ｅ，６ａ〜６ｅ，７ａ〜７ｅ，８ａ〜８ｅ
を作製した。なお、前記液状変性ＰＶＡには第１工業製
薬製のセラモ(ＰＢ−１５)を用いた。

【００３４】

【表２】

【００３５】前記表２に示す各試料のうち、まず固形分
濃度が６０ｗｔ％である試料５ａ〜５ｅ，７ａ〜７ｅに
おいて、結合剤の添加濃度に対する粘度(絶縁材ペース
ト粘度)を測定することにより、各試料５ａ〜５ｅ，７
ａ〜７ｅのハンドリング性の試験を行った。また、前記
の各試料５ａ〜５ｅ，７ａ〜７ｅを用いて成るＺｎＯ素
子において、比較的厳しい試験条件４／１０μｓ，１３
０ｋＡで破壊試験を行った。

【００３６】なお、セラミック絶縁材の取り扱いにおけ
る適正粘度は２０Ｐｏｉｓｅ以下とする。前記セラミッ
ク絶縁材をスプレー塗布する場合は、そのセラミック絶
縁材の粘度を５Ｐｏｉｓｅ以下にすることが望ましい。
前記の各試験結果を、図５の結合剤添加濃度に対するセ
ラミック絶縁材の粘度特性図およびＺｎＯ素子の破壊率
特性図に示した。

【００３７】図５に示した試験結果から、試料５ａ〜５
ｅのようにポリカルボン酸系分散剤を１．０ｗｔ％添加
した場合、結合剤の添加濃度が２０ｗｔ％に至るまでセ
ラミック絶縁材の粘度を良好にすることができることを
読み取れる。試料５ａ〜５ｅ，７ａ〜７ｅのように非イ
オン系分散剤を１．０ｗｔ％添加した場合においても、
結合剤の添加濃度が２０ｗｔ％に至るまでセラミック絶
縁材の粘度を良好にすることができることを読み取れ
る。

【００３８】なお、従来法により、酢酸セルロース系の
結合剤を約８ｗｔ％添加し、溶媒としてトルエン，キシ
レン等の有機溶媒を用い、固形分濃度が約３５〜４５ｗ
ｔ％に調整されたセラミック絶縁材(以下、試料Ｓ２と
称する)の粘度は、７．８Ｐｏｉｓｅであった。

【００３９】また、ポリカルボン酸系分散剤を１．０ｗ
ｔ％添加したセラミック絶縁材(試料５ａ〜５ｅ)を用い
て成るＺｎＯ素子の場合、結合剤を５ｗｔ％以上添加す
ることにより破壊率を低減して良好な放電耐量が得られ
ることを読み取れる。非イオン系分散剤を１．０ｗｔ％
添加したセラミック絶縁材(試料７ａ〜７ｅ)を用いて成
るＺｎＯ素子の場合においても、結合剤を５ｗｔ％以上
添加することにより破壊率を低減して良好な放電耐量が
得られることを読み取れる。なお、従来法により得たセ
ラミック絶縁材の試料Ｓ２を用いて成る従来素子におい
て、４／１０μｓ，１３０ｋＡで破壊試験を行ったとこ
ろ、その破壊率は４５％であった。

【００４０】このことから、ポリカルボン系分散剤また
は非イオン系分散剤を１．０ｗｔ％添加し、結合剤の添
加濃度を５〜２０ｗｔ％に調整することにより、セラミ
ック絶縁材の取り扱い性が良好(粘度が２０Ｐｏｉｓｅ
以下)になると共に、そのセラミック絶縁材を用いて成
るＺｎＯ素子の放電耐量においては、従来素子と比較し
て向上(ＺｎＯ素子の破壊率が４５ｗｔ％以下)させるこ
とができることを確認できた。

【００４１】次に、前記表２に示す各試料のうち、結合
剤の添加濃度が１０ｗｔ％である試料６ａ〜６ｅ，８ａ
〜８ｅにおいて、固形分濃度に対するセラミック絶縁材
の粘度を測定することにより、各試料６ａ〜６ｅ，８ａ
〜８ｅのハンドリング性の試験を行った。また、前記の
各試料６ａ〜６ｅ，８ａ〜８ｅを用いたＺｎＯ素子にお
いて、比較的厳しい試験条件４／１０μｓ，１３０ｋＡ
で破壊試験を行った。なお、前記の各セラミック絶縁材
の取り扱いにおける適正粘度は２０Ｐｏｉｓｅ以下とす
る。前記の各試験結果を図６の固形分濃度に対するセラ
ミック絶縁材の粘度特性図およびＺｎＯ素子の破壊率特
性図に示した。

【００４２】図６に示した試験結果から、試料６ａ〜６
ｅのようにポリカルボン酸系分散剤を１．０ｗｔ％添加
した場合、固形分濃度が６０ｗｔ％に至るまで粘度を良
好にすることができることを読み取れる。試料６ａ〜６
ｅ，８ａ〜８ｅのように非イオン系分散剤を１．０ｗｔ
％添加した場合においても、固形分濃度が６０ｗｔ％に
至るまで粘度を良好にすることができることを読み取れ
る。

【００４３】また、ポリカルボン酸系分散剤を１．０ｗ
ｔ％添加したセラミック絶縁材(試料６ａ〜６ｅ)を用い
て成るＺｎＯ素子の場合、固形分濃度を４０ｗｔ％以上
に調整することにより破壊率を低減して良好な放電耐量
が得られることを読み取れる。非イオン系分散剤を１．
０ｗｔ％添加したセラミック絶縁材(試料８ａ〜８ｅ)を
用いて成るＺｎＯ素子の場合においても、固形分濃度を
４０ｗｔ％以上に調整することにより破壊率を低減して
良好な放電耐量が得られることを読み取れる。

【００４４】このことから、ポリカルボン系分散剤また
は非イオン系分散剤を１．０ｗｔ％添加し、セラミック
絶縁材の固形分濃度を４０〜６０ｗｔ％に調整すること
により、セラミック絶縁材の取り扱い性が良好になると
共に、そのセラミック絶縁材を用いて成るＺｎＯ素子の
放電耐量を従来素子と比較して向上させることができる
ことを確認できた。

【００４５】ゆえに、混合スラリーに対して、セラミッ
ク絶縁材において従来から用いられていた有機系溶媒を
用いる代わりに、水(純水)系のポリカルボン酸系分散剤
または非イオン系分散剤を１．０ｗｔ％添加し、結合剤
として液状変性ＰＶＡを５〜２０ｗｔ％添加し、固形分
濃度を４０〜６０ｗｔ％に調整することにより、製造コ
ストの低減を図ることができる。また、水系の分散剤を
用いたことにより、ペースト混練工程にて用いられる製
造機器の洗浄，メンテナンス等のハンドリングが容易と
なり、地球環境問題の恐れが減少する。さらに、仮焼体
の外周面に対するセラミック絶縁材の塗布量、およびＺ
ｎＯ素子のインパルス放電耐量の安定化を図ることがで
きる。

【００４６】下記表３は、前記表２に示した各試料５ａ
〜８ｅを用いて成るＺｎＯ素子において、Ｖ_1mA(ｋ
Ｖ)，非直線特性指数α，１０ｋＡにおける制限電圧
比，ワットロス(Ｗ)，４／１０μｓ(１２０ｋＡおよび
１３０ｋＡ)破壊率(％)，２ｍｓ(７００Ａ)破壊率(％)
を測定することにより、電気的特性試験を行った結果を
示すものである。

【００４７】

【表３】

【００４８】前記表３に示す試験結果から、ポリカルボ
ン酸系分散剤または非イオン系分散剤を１．０ｗｔ％添
加し、液状変性ＰＶＡの添加濃度を５〜２０ｗｔ％添加
して、固形分濃度を４０〜６０ｗｔ％に調整して得たセ
ラミック絶縁材を用いることにより、従来素子と比較し
て同等以上の良好な電気的特性を有するＺｎＯ素子が得
られることを判明した。

【００４９】

【発明の効果】以上示した本発明によれば、非直線抵抗
体(ＺｎＯ素子)の外周面の絶縁層として用いられる第１
絶縁材の混合スラリーにおいて、分散剤としてポリカル
ボン系分散剤を０．１ｗｔ％以上または非イオン系分散
剤を０．５ｗｔ％以上添加することにより、前記混合ス
ラリーの粘度を減少させることができる。また、分散剤
としてポリカルボン系分散剤を所定量(例えば、０．５
ｗｔ％)または非イオン系分散剤を所定量(例えば、１．
０ｗｔ％)添加し、固形分濃度を５０〜７０ｗｔ％に調
整して混合スラリーを得ることにより、その混合スラリ
ーのハンドリング性を良好にすると共に混合スラリーの
乾燥エネルギーを低減することができる。

【００５０】そして、前記混合スラリーにポリカルボン
酸系分散剤または非イオン系分散剤を所定量(例えば、
１．０ｗｔ％)添加すると共に、結合剤として液状変性
ＰＶＡを５〜２０ｗｔ％添加し、固形分濃度を４０〜６
０ｗｔ％に調整することにより、第１絶縁材のハンドリ
ング性を良好にすると共にＺｎＯ素子の破壊率を低減
(放電耐量向上)することができる。

【００５１】ゆえに、製造コストを低減することができ
ると共に、ＺｎＯ素子の電気的特性を従来素子と比較し
て同等以上にすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるセラミック絶縁材
の製造工程図。

【図２】本発明の実施の形態における非直線抵抗体の製
造工程図。

【図３】試料１ａ〜１ｅ，３ａ〜３ｅにおける粘度特性
図。

【図４】試料２ａ〜２ｄ，４ａ〜４ｄにおける粘度特性
図および理論乾燥熱量比特性図。

【図５】試料５ａ〜５ｅ，７ａ〜７ｅにおける粘度特性
図および破壊率特性図。

【図６】試料６ａ〜６ｅ，８ａ〜８ｅにおける粘度特性
図および破壊率特性図。

【符号の説明】

Ｓ１１…湿式混合粉砕工程Ｓ１２…乾燥・焙焼・微粉砕工程Ｓ１３…ペースト混練工程Ｓ２１…造粒工程Ｓ２２…成形工程Ｓ２３…仮焼工程Ｓ２４…絶縁材塗布工程Ｓ２５…焼成工程Ｓ２６…ガラス材塗布工程Ｓ２７…焼付工程Ｓ２８…研磨工程Ｓ２９…電極付け工程

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＺｎＯ，Ｂｉ₂Ｏ₃，Ｓｂ₂Ｏ₃，ＳｉＯ₂
から成る混合粉体に対して所定量の純水，分散剤を添加
し混合粉砕して混合スラリーを形成し、その混合スラリ
ーを乾燥および焙焼し微粉砕して焙焼粉体を得た後、前
記焙焼粉体に対して所定量の純水，分散剤，結合剤を添
加し混合粉砕してペースト状の第１絶縁材を形成し、複数個の金属酸化物を混合・粉砕して得た添加物スラリ
ーと、有機バインダー溶液と、酸化亜鉛とを混合して原
料スラリーを形成した後、その原料スラリーを脱泡およ
び乾燥して造粒粉を得、その造粒粉を円盤状に成形し仮
焼して仮焼体を形成し、前記仮焼体の外周面に前記第１絶縁材を塗布した後、焼
成して外周面に絶縁層が形成された焼成体を得、前記焼
成体の絶縁層の表面に対して第２絶縁材を塗布し熱処理
して焼き付けた後、前記焼成体の両端面に対して電極を
設けて構成された非直線抵抗体の製造方法において、前記混合粉体には、ポリカルボン酸アンモニウム系の分
散剤を０．１ｗｔ％以上添加したことを特徴とする非直
線抵抗体の製造方法。
【請求項２】前記混合粉体には、非イオン系の分散剤
を０．５ｗｔ％以上添加したことを特徴とする請求項１
記載の非直線抵抗体の製造方法。
【請求項３】前記混合スラリーの固形分濃度を５０〜
７０ｗｔ％に調整したことを特徴とする請求項１または
２記載の非直線抵抗体の製造方法。
【請求項４】前記焙焼粉体には、ポリカルボン酸アン
モニウム系分散剤または非イオン系分散剤を所定量添加
し、前記結合剤として液状変性ＰＶＡを５〜２０ｗｔ％
添加したことを特徴とする請求項１，２，または３記載
の非直線抵抗体の製造方法。
【請求項５】前記第１絶縁材の固形分濃度を４０〜６
０ｗｔ％に調整したことを特徴とする請求項４記載の非
直線抵抗体の製造方法。