JP2790207B2 - 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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JP2790207B2
JP2790207B2 JP3337351A JP33735191A JP2790207B2 JP 2790207 B2 JP2790207 B2 JP 2790207B2 JP 3337351 A JP3337351 A JP 3337351A JP 33735191 A JP33735191 A JP 33735191A JP 2790207 B2 JP2790207 B2 JP 2790207B2
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和雄 衛藤
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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,特に耐火バスダクトや耐火電線等の高温
電気絶縁材として使用される,例えば電気絶縁用マイカ
テープやシートに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の建築物は火災が発生した場合にお
いても緊急避難警報ある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バスダクト
や耐火電線の耐火絶縁層として,高温に耐え絶縁性に優
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。
【0003】この様な耐火電線や耐火バスダクトには消
防庁告示による基準があり,その告示で定められた燃焼
炉で図4に示された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。
【0004】
【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℃を超えてさらには空気中の酸素
の希薄な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840℃を超え,かつ空気中の酸
素が希薄な状況下では天然マイカを原料とする従来の集
成マイカテープ或いはシートを用いた耐火バスダクトや
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。この絶縁抵抗低下の原因は,空
気中の酸素の欠乏により集成マイカに含浸している接着
剤の炭化や裏打材の炭化によることと,天然マイカが有
している水酸基(OH- 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
抵抗の低下はその結晶構造変化に起因していることが判
明した。
【0005】本発明は,上記の点に鑑みなされたもので
あり,消防庁告示の840℃を超える高温において空気
中の酸素が希薄な状況下においても,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。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに,本発明の高温電気絶縁用マイカシート状部材は,
合成マイカの微細マイカ鱗片を抄造してなる合成集成マ
イカに接着材で裏打材を接着して構成される高温電気絶
縁用マイカシート状部材において,上記集成マイカはシ
リコーン樹脂が含浸され,合成マイカはフッ素マイカで
なると共に,上記裏打材は,ポリエチレン,ポリプロピ
レンの内のプラスチック,ガラスクロスのいずれかでな
り,上記合成集成マイカの層,合成集成マイカと裏打材
との間の接着層,裏打材の層の少なくとも1つ以上の層
内に粒径が50μ以下の炭化防止剤の水酸化アルミニウ
ム又は水酸化マグネシウムを含有せしめたことを特徴と
し,また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に接着剤で裏打材を接着し
て構成される高温電気絶縁用マイカシート状部材におい
て,上記集成マイカはシリコーン樹脂が含浸され,合成
マイカはフッ素マイカでなると共に,上記裏打材は,ポ
リエチレン,ポリプロピレンの内のプラスチック,ガラ
スクロスのいずれかでなり,上記集成マイカの層,集成
マイカと裏打材との間の接着層,裏打材の層の少なくと
も1つ以上の層内に粒径が50μ以下の炭化防止剤の水
酸化アルミニウム又は水酸化マグネシウムを含有せしめ
たことを特徴としている。
【0007】
【作用】約1000℃まで安定な結晶構造を有する合成
マイカと,接着剤や裏打材の炭化を防止する炭化防止剤
の作用とにより,840℃を超える高温で,かつ空気中
の酸素が希薄な状況下においても高い絶縁特性が保持さ
れる。
【0008】
【実施例】図1は本発明に係る高温電気絶縁用マイカシ
ート状部材の一実施例断面図を示している。
【0009】同図において,1は合成集成マイカ,2は
裏打材,3は接着剤であり,それぞれ層を形成し,4は
水酸化アルミニウムである。合成集成マイカ1は合成マ
イカ,すなわち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,例え
ばフッ素金マイカKMg3 (AlSi3 10)F2 やフ
ッ素四硅素マイカ等の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る。
【0010】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(Al2 3 ),フッ化物(MgF2 ,K2
iF 6 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℃まで安定な結晶構造を有す
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な絶縁材となる。
【0011】合成集成マイカ層を形成する合成集成マイ
カ1にシリコーン樹脂をはじめポリアミド,ポリイミ
ド,ポリオレフィンなどの有機系及び無機系の接着剤を
含浸し,その補強材としてポリエチレンやポリプロピレ
ンのプラスチックフイルム又はシート或いはガラスクロ
等の裏打材2を接着剤で貼合わせ,裏打材層及び接着
層をそれぞれ形成している。
【0012】上記接着層を形成する接着剤3として,上
記合成集成マイカ1の層に含浸する絶縁抵抗の高いシリ
コーン樹脂やポリアミド,ポリイミド,ポリオレフィン
などのものが用いられる。
【0013】合成集成マイカ1,裏打材2及び接着剤3
の各層には,炭化防止剤として例えば水酸化アルミニウ
ム4がそれぞれ含有されている。当該水酸化アルミニウ
ム4は,上記合成集成マイカ1に含浸されている有機系
の接着剤や,合成集成マイカ1と裏打材2とを接着して
いる有機系の接着剤3や,裏打材2の有機系の補強材又
は有機物を含んでいる補強材が,高温で空気中の酸素不
足の状況下において,それぞれの有機物の炭化を防ぐ効
果を奏する。
【0014】高温で空気中の酸素不足の状況下において
は,有機物質は炭化する傾向にあり,炭化すれば導電性
となり絶縁抵抗が低下するため,当該水酸化アルミニウ
ム4によって上記各層内の有機物質の炭化を阻止するよ
うに作用する。
【0015】当該水酸化アルミニウムの構造式はAl
(OH)3 であるが,Al2 3 ・nH2 Oの構造式を
もつ水和物でもよく,その粒径は50μ以下が好まし
い。さらに詳しくは合成集成マイカ層の合成集成マイカ
1に含ませるには,約1μ以下の粒径のものが好まし
く,合成集成マイカ層と裏打材層との間の接着層の接着
剤3,裏打材層の裏打材2に使用する場合は50μ以下
が好ましい。しかしながら製造作業上含有が可能であれ
ばこの限りではない。なお、炭化防止剤の水酸化アルミ
ニウム又は水酸化マグネシウムの粒径が50μを超える
と、薄い集成マイカを破るおそれが生じ、製造上表面へ
の塗工が難く、また比表面積が小さくなるため炭化防止
効果が小さくなり、粒径が50μ以下のものが用いられ
る。
【0016】本発明に係る高温電気絶縁用マイカシート
状部材を耐火バスダクトに用い,従来の構成のものとの
その絶縁抵抗試験の性能比較を行うため,本発明の構造
に係る試料1,2,従来の構成に係る試料3ないし5の
複合マイカシートを次の様にして作成した。
【0017】試料1の複合マイカシートは,200g/
2 の連続した合成集成マイカに接着剤としてシリコー
ン樹脂100重量部に水酸化アルミニウム10重量部混
合物を樹脂料が4%になるように含浸させた合成集成マ
イカシートと厚さ0.03mmのガラスクロスとをシリコーン
樹脂100重量部に水酸化アルミニウム20重量部を混
合した接着剤を用いて貼り合わせて120℃で加熱し,
厚さ0.18mmの複合マイカシートを得たものである。
【0018】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。
【0019】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マイカの代わりに
天然マイカの軟質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。
【0020】試料4の複合マイカシートは,200g/
2 の連続した合成集成マイカに接着剤としてシリコー
ン樹脂を樹脂量が4%になるように含浸させた合成集成
マイカシートと厚さ0.03mmのガラスクロスとをシリコー
ン樹脂接着剤を用いて貼り合わせて120℃で加熱し,
厚さ0.18mmの複合マイカシートを得たものである。
【0021】試料5の複合マイカシートは,上記試料4
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
天然マイカの軟質集成マイカを用いて,試料4と同様に
して複合マイカシートを得たものである。
【0022】この様にして得られた試料1から5の複合
マイカシートについて,空気中の酸素不足の状況下で加
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図2及び図3図示の試験試料を作
成した。
【0023】すなわち190mm幅に裁断して得た複合マ
イカシート6を用い,厚さ3.0mm 幅40mmの銅板に6回
すし巻きにした2枚の巻装板5−1,5−2を作成す
る。この2枚の巻装板5−1,5−2を図2図示の如く
平行に揃え,その一端は65mmと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本の巻装板5−1,5−2のそれぞれの外表面に厚さ
1.6mmのコの字形をした鉄板7−1,7−2をあてては
さみ,ボルトで固定し,さらにその鉄板7−1,7−2
の両端に厚さ 1.6mmのコの字形の鉄板8−1,8−2を
あててはさみボルトで固定して図2,図3図示の試験試
料が作成される。
【0024】電気絶縁性能試験に当たっては銅板9の6
5mm間隔を保った端部側の露出銅板9−1,9−2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,フタをして電気炉内を密閉に近い状態で当該電気
炉を常温から925℃まで1時間,図4に示されたJI
S A 1304の加熱温度曲線に従って昇温加熱す
る。
【0025】この間の絶縁抵抗の変化状態を測定したの
が,図5の絶縁抵抗曲線図であり,図中試料1,2,
3,4,5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。
【0026】図5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バスダクト
は,925℃の高温で空気中の酸素不足の状況において
も試料1及び試料2の曲線が示す如く, 0.4MΩ以上が
保持されている。これに対し試料3,4,5の曲線が示
す複合マイカシートのものは,30分から1時間の間,
すなわち840℃から925℃の間で 0.4MΩ以下に絶
縁抵抗が落ちている。この相違は高温で空気中の酸素不
足の状況下においては,天然集成マイカだけでなく,高
温において電気絶縁性能が優れる合成集成マイカの複合
マイカシートでも絶縁抵抗の低下が大きく,天然集成マ
イカに水酸化アルミニウム4を含有した複合マイカシー
トも絶縁抵抗の低下が見られる。
【0027】高温において熱的に安定な合成集成マイカ
と有機物の炭化を防ぐ水酸化アルミニウム4とを組合わ
せたとき,絶縁抵抗が 0.4MΩ以上維持することができ
ることを示している。
【0028】また図5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バスダクトは消防
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 0.4
MΩ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。
【0029】従って,本発明の高温電気絶縁用マイカシ
ート状部材は,925℃の高温で酸素不足の状態におい
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。
【0030】なお,炭化防止剤として水酸化アルミニウ
ム4に代え水酸化マグネシウムについても同様の傾向が
あり,当該水酸化マグネシウムを炭化防止剤として使用
することができる。
【0031】また,これらの炭化防止剤は合成集成マイ
カ1,当該合成集成マイカ1と裏打材2との間の接着
層,裏打材2で形成される裏打材層の少なくとも一層内
に含有しておれば,上記説明の如く有機物の炭化が防止
され,当該炭化防止剤と高温において熱的に安定な合成
集成マイカ或いは当該合成集成マイカを少なくとも20
重量%以上混抄された集成マイカとの組合された高温電
気絶縁用マイカシート状部材は,高温で充分の絶縁抵抗
を有し,耐火バスダクトや耐火電線等の高温電気絶縁材
として使用に耐え得る。
【0032】
【発明の効果】以上説明した如く,本発明によれば,高
温時で換気不充分な状況或いは可燃物が多量に存在する
状況の雰囲気下で酸素不足の状況となった場合において
も,耐熱耐絶縁性の優れた高温電気絶縁用マイカシート
状部材が実現する。
【0033】従って,耐火バスダクトや耐火電線などの
耐火絶縁層として充分に使用に耐え得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る高温電気絶縁用マイカシート状部
材の一実施例断面図である。
【図2】耐火バスダクトの構成を説明している一実施例
断面図である。
【図3】図2の中央部分の横断面図である。
【図4】日本工業規格JIS A 1304に規定され
ている加熱温度曲線図である。
【図5】本発明と従来との一実施例絶縁抵抗比較曲線図
である。
【符号の説明】
1 合成集成マイカ 2 裏打材 3 接着剤 4 水酸化アルミニウム(炭化防止剤)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−204087(JP,A) 特開 平3−37907(JP,A) 特開 昭58−152310(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 合成マイカの微細マイカ鱗片を抄造して
    なる合成集成マイカに接着剤で裏打材を接着して構成さ
    れる高温電気絶縁用マイカシート状部材において, 上記合成集成マイカはシリコーン樹脂が含浸され,合成
    マイカはフッ素マイカでなると共に, 上記裏打材は,ポリエチレン,ポリプロピレンの内のプ
    ラスチック,ガラスクロスのいずれかでなり, 上記合成集成マイカの層,合成集成マイカと裏打材との
    間の接着層,裏打材の層の少なくとも1つ以上の層内に
    粒径が50μ以下の炭化防止剤の水酸化アルミニウム又
    は水酸化マグネシウムを含有せしめたことを特徴とする
    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2
    0重量%以上混抄された集成マイカに接着剤で裏打材を
    接着して構成される高温電気絶縁用マイカシート状部材
    において, 上記集成マイカはシリコーン樹脂が含浸され,合成マイ
    カはフッ素マイカでなると共に, 上記裏打材は,ポリエチレン,ポリプロピレンの内のプ
    ラスチック,ガラスクロスのいずれかでなり, 上記集成マイカの層,集成マイカと裏打材との間の接着
    層,裏打材の層の少なくとも1つ以上の層内に粒径が5
    0μ以下の炭化防止剤の水酸化アルミニウム又は水酸化
    マグネシウムを含有せしめたことを特徴とする高温電気
    絶縁用マイカシート状部材。
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