JP2741732B2 - 高温電気絶縁用マイカシート状部材 - Google Patents

高温電気絶縁用マイカシート状部材

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JP2741732B2
JP2741732B2 JP2179128A JP17912890A JP2741732B2 JP 2741732 B2 JP2741732 B2 JP 2741732B2 JP 2179128 A JP2179128 A JP 2179128A JP 17912890 A JP17912890 A JP 17912890A JP 2741732 B2 JP2741732 B2 JP 2741732B2
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和雄 衛藤
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は,高温電気絶縁用マイカシート状部材,特に
耐火電線や耐火バスダクト等の耐火絶縁形成材料など高
温電気絶縁材として使用される電気絶縁用マイカシート
状部材,すなわち電気絶縁用マイカテープ及びシートに
関するものである。
〔従来の技術〕
近年の建築物は火災が発生した場合においても緊急非
難警報或いは放送等を行い得るようにするという見地か
ら非常用電源が確保されるようになってきている。この
非常用電源確保の目的で,耐火電線や耐火バスダクトの
耐火絶縁層として,高温に耐え絶縁性の優れた天然マイ
カを原料とする集成マイカテープ或いはシートが使用さ
れてきている。
この様な耐火電線には消防庁告示による基準があり,
その告示で定められた燃焼炉中で所定の昇温曲線に従い
30分間に常温から840℃まで昇温させ,この間に600Vの
耐電圧及び0.4MΩ以上の絶縁抵抗を保持するという性能
が要求されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら実際の火災においては,840℃を超える雰
囲気が発生する場合があり,このような消防庁告示で示
される温度を超えた840℃以上の状況下では,天然マイ
カを原料とする集成マイカテープ或いはシートを用いた
耐火電線は上記の絶縁性能の0.4mΩ以上を満足させるこ
とができなかった。
この絶縁抵抗劣化の原因を探求してみると,天然マイ
カには水酸基(OH-基)を有しており,高温になるとこ
の水酸基が水へと化学変化することにより,天然マイカ
が硬質マイカでは650℃位で脱水し,軟質マイカでも800
℃位から脱水が始まり,絶縁抵抗の劣化はその結晶構造
変化が生じることに起因していることが判明した。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり,高温に
おいてもその絶縁性能の優れた耐熱絶縁部材の提供が望
まれており,天然マイカが有する水酸基に換え化学結合
力の強いフッ素基(F-基)で置換されてなる合成マイカ
を原料とし,微細マイカ鱗片を用いかつ優れた裏打材を
用いることにより,耐熱絶縁性の優れた高温電気絶縁用
マイカシート状部材を提供することを目的としている。
なお,ここで合成マイカとは上述の如くフッ素マイカ
の如きのものを指し,その代表的なものとしてフッ素金
マイカKMg3(AlSi3O10)F2やフッ素四ケイ素マイカKM
g2.5(Si4O10)F2などがある。このフッ素マイカの構造
は天然マイカの水酸基をフッ素基で前述の通り置き換え
た形式のものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために,本発明の高温電気絶縁用
マイカシート状部材は,合成マイカを粉砕して得られた
微細マイカ鱗片であって,当該微細マイカ鱗片が平均厚
さで0.01μを越えて10μ以下でありかつ平均粒径で10μ
を超えて4mm以下のものを抄造して得られた合成集成マ
イカに,シリコーン樹脂を接着剤として,ポリエチレ
ン,ポリプロピレンのいずれかのフィルムからなる裏打
材(2)を貼り合わせてなることを特徴とする。
〔作 用〕
合成マイカは,そのフッ素の有する強力な化学結合力
のため加熱により容易にその結晶が分解せず,約1000℃
まで安定な結晶構造を有する。従って絶縁抵抗等の電気
特性もこの温度約1000℃まで安定しており,高温でも高
い絶縁特性が保持される。
〔実施例〕
第1図は本発明に係る高温電気絶縁用マイカシート状
部材の断面図を示している。
同図において,1は合成集成マイカであり,2は裏打材で
ある。
合成集成マイカ1は合成マイカ,すなわちフッ素マイ
カを粉砕して得られた微細マイカ鱗片を抄造して得られ
たものであり,更に詳しく述べると,マイカ鱗片の平均
厚さが10μ以下で平均粒径が4mm以下の範囲の粒度分布
を有するものが集まった集合体である。マイカ鱗片の平
均厚さが10μ以上であったり,平均粒径が4mm以上であ
ったり,その両方である合成集成マイカを有するもの
は,テープやシート等のシート状部材の製品にしたとき
耐火電線に用いれらている系の小さい銅線に巻回する
と,そのスプリングバックにより銅線との密着性が悪く
なり耐火特性が低下する。従ってマイカ鱗片の平均厚さ
は0.5〜3.0μで平均粒径が2mm以下の範囲のものが望ま
しい。
この範囲に属するマイカ鱗片の合成集成マイカは,合
成マイカを人工的に製造する際,その結晶構造の生長を
制御することによってはじめて得られる。
この様なマイカ鱗片の厚さと粒状分布とを有する合成
集成マイカ1に接着剤としてシリコーン樹脂を含浸し,
その補強材として用いる裏打材2と貼り合わせられる。
ここで裏打材2は,ポリエチレン,ポリプロピレンの
いずれかのフィルムを用いる。
本願によるマイカシート状部材は例えば主として耐火
電線に組み込まれて使用されるが,当該耐火電線が高温
状態にさらされる場合に,一般に700℃近傍で塩素ガス
を含む非所望なガスが発生する。上記ポリエチレン,ポ
リプロピレンのいずれかのフィルムを裏打材に用いる場
合には当該フィルムが非通気性材であることから,上記
非所望なガスが裏打材を介してマイカ周辺や導体の表面
に侵入することが少なく,700℃以上の温度での塩素ガス
に侵入に伴う絶縁抵抗の低下が防がれる。
上記ポリエチレンやポリプロピレンのいずれかのフィ
ルムを裏打材として用いる場合の大きい利点は温度が70
0℃を超えて900℃またはそれ以上に達した際に現れる。
裏打材は上記900℃程度の下では一般に炭化状態となる
が,上記ポリエチレン・フィルムやポリプロピレン・フ
ィルムを裏打材として用いている場合には,当該裏打材
が炭化している場合でも『炭化微粒子が発生し難く,炭
化微粒子がマイカ表面や導体表面に被着することが少な
い』。このために,上述の消防庁の告示による基準を満
たすことができた。
上記フッ素マイカは通常常圧下で所定の配合原料のシ
リカ(SiO2),マグネシア(MgO),アルミナ(Al
2O3),フッ化物(MgF2,K2SiF6等)を混合し,加熱溶融
して合成される。その特徴としては耐熱温度が高いこと
である。すなわち上記説明の如く天然マイカはすべて水
酸基を含んでいるので,硬質マイカは約650℃,軟質マ
イカは約800℃でこれを水として放出し,結晶が壊れる
のに比べ,当該フッ素マイカはフッ素の化学結合力が強
いので,加熱により容易に分解せず約1000℃まで安定な
結合構造を有する。そしてフッ素マイカは精製した原料
から合成されるため純粋であり,絶縁特性に悪影響を与
えるものを含んでいないため電気的特性が良好である。
この様にして得られる本発明の高温電気絶縁用マイカ
シート状部材を耐火電線に用いその絶縁抵抗試験を行う
ため,試料1,試料2の複合マイカシートを次の様にして
作成した。
試料1の複合マイカシートは,200g/cm2の連続した合
成集成マイカに接着剤としてのシリコーン樹脂を樹脂量
が10%になるように含浸させた後,これを120℃で加熱
して厚さ013mmの合成集成マイカを作成した。そしてこ
のシリコーン樹脂処理をした合成集成マイカシートの片
面に,厚さ0.025mmのポリエチレンフィルムを貼合わせ
て厚さ0.15mmの複合マイカシートを得たものである。
試料2の複合マイカシートは,上記試料1の複合マイ
カシートにおける合成集成マイカの代わりに合成マイカ
の一部に天然マイカの軟質マイカを50重量%混抄した集
成マイカを用いて,試料1と同様にして複合マイカシー
トを得たものである。
これらの試料1,2と比較するため試料3として天然集
成マイカの複合マイカシートを作成した。すなわち 試料3の複合マイカシートは,上記試料1の複合マイ
カシートにおける合成集成6マイカの代わりに天然集成
マイカを用いて,試料1と同様にして複合マイカシート
を得たものである。
この様にして得られた試料1ないし3の複合マイカシ
ートについて,ストレート・ペア法(Straight Pair
法)に基づき加熱時における電気絶縁性能の変化を調べ
るため,各複合マイカシートについて第2図及び第3図
図示の試験試料を作成した。すなわち 10mm幅のテープ状に裁断して得た複合マイカテープ3
を用い,2.0mmφの銅線4に1/2ラップで2回巻回した2
本の巻装線5−1,5−2を作成する。この2本の巻装線
5−1,5−2を第2図図示の如く平行に揃え,その一端
は30mm他端は20mmとそれぞれ間隔をもって対向するよう
に押し拡げた形状となし,中間の平行に揃えられた2本
の巻装線5−1,5−2の外表面に厚さ0.2mmのポリ塩化ビ
ニルシート6を1/2ラップで1回巻回し,さらにその表
面上にガラスクロスマイカ複合テープ7を押え巻きし
て,第2図,第3図図示の試験試料が作成される。
電気絶縁性能試験に当たっては銅線4の一端,例えば
30mm間隔を保った端部側の露出銅線4−1,4−2を絶縁
抵抗計に電気的に結線した状態にして電気炉中に吊り下
げ,当該電気炉を100℃から950℃まで約45分で昇温加熱
し,950℃で30分間保持する。
この間の絶縁抵抗の変化状態を測定したのが第4図の
対温度絶縁抵抗曲線図であり,図中試料1,2,3と付され
ている各曲線は上記複合マイカシート作成のものにそれ
ぞれ対応している。
第4図から明らかな様に,本発明に係る高温電気絶縁
用マイカシート状部材を用いた耐火電線は,950℃以上の
高温においても試料1及び試料2の曲線が示す如く0.4M
Ω以上が保持されている。これに対し試料3の曲線が示
す従来の天然集成マイカの複合マイカシートのものは85
0℃から900℃の間で0.4MΩにその絶縁抵抗が落ち,本発
明に係る高温電気絶縁用マイカシート状部材を使用した
ものが高温時において電気絶縁性能が非常に優れている
ことが判る。この相違は高温度に対するフッ素基の化学
結合力が強力であり,その結晶構造が壊れ難い点に起因
していることは上述のとおりである。
第4図からも明らかな様に,試料1及び試料2の両者
の特性曲線から当該耐火電線は消防庁の合格認定基準で
ある3つの基準,すなわち加熱中に定格電圧に耐えるこ
と,加熱終了直後の絶縁抵抗が0.4MΩ以上であること,
加熱終了直後に1500Vの電圧に1分間耐えることの何れ
の項目にも合格していることが実験によって確かめられ
た。
従って,本発明の高温電気絶縁用マイカシート状部材
は950℃以上の高温においても消防庁告示の基準を充分
に保持するに足る耐熱耐絶縁性の優れた電気部材が形成
されているものである。
なお,第4図における600℃近傍までの絶縁抵抗の降
下は,ポリ塩化ビニルシート6の分解に基づく絶縁劣化
である。
〔発明の効果〕
以上説明した如く,本発明によれば耐熱耐絶縁性の優
れたシート状部材が実現し,耐火電線や耐火バスダクト
などの耐火絶縁層として充分に使用に耐え得る部材とな
っている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る高温電気絶縁用マイカシート状部
材の断面図,第2図は耐火電線の構成を説明している縦
断面図,第3図は第2図の中央部分の横断面図,第4図
は対温度絶縁抵抗特性曲線の一実施例図を示している。 図中,1は合成集成マイカ,2は裏打材,3は複合マイカテー
プ,4は銅線,5−1,5−2は巻装線,6はポリ塩化ビニルシ
ート,7はガラスクロスマイカ複合テープを表している。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−53802(JP,A) 実開 昭55−178916(JP,U) 実開 平2−22527(JP,U) 実公 昭63−13615(JP,Y2) 特公 昭35−6874(JP,B1) 「工業材料」第27巻第11号 日刊工業 新聞社 昭和54年11月1日発行.P.92 〜96

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】合成マイカを粉砕して得られた微細マイカ
    鱗片であって,当該微細マイカ鱗片が平均厚さで0.01μ
    を超えて10μ以下でありかつ平均粒径で10μを超えて4m
    m以下のものを抄造して得られた合成集成マイカに,シ
    リコーン樹脂を接着剤として,ポリエチレン,ポリプロ
    ピレンのいずれかのフィルムからなる裏打材(2)を貼
    り合わせてなる高温電気絶縁用マイカシート状部材。
  2. 【請求項2】天然マイカに合成マイカが少なくとも20重
    量%以上混抄された集成マイカであって,上記合成マイ
    カを構成する微細マイカ鱗片が平均厚さで0.01μを超え
    て10μ以下でありかつ平均粒径で10μを超えて4mm以下
    である集成マイカに,シリコーン樹脂を接着剤として,
    ポリエチレン,ポリプロピレンのいずれかのフィルムか
    らなる裏打材(2)を貼り合わせてなる高温電気絶縁用
    マイカシート状部材。
JP2179128A 1990-07-06 1990-07-06 高温電気絶縁用マイカシート状部材 Expired - Lifetime JP2741732B2 (ja)

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