JPH01115816A - 電気絶縁材料用マグネシア焼結粉体、それを含有する電気絶縁材料用マグネシア粉体および電気絶縁材料用マグネシア焼結粉体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は゛マグネシア（Ｍ　ｇ　Ｏ）を主成分とする流
動特性の優れたマグネシアからなる電気絶縁材料に関す
るもので、特にシースヒーターの絶縁充填材として適す
るものである。

［従来の技術］ ＭｇＯは高周波電気絶縁抵抗および高温下での電気絶縁
抵抗が非常に高いという特徴がある。従来電気絶縁材料
、特にシートヒーターの絶縁充填材として、絶縁特性の
良いことがら電融マグネシアを破砕した粉体が使用され
ている。ところが電融マグネシアを原料とする場合、破
砕する必要があり、得られるマグネシア粉体も角ばった
形状の粉体となり使用上難点があった。この点の改良を
目的として特公昭５７−５５６４６号で提案された電融
マグネシアを原料とするものもあるが、なお十分な特性
でなく、その製造も困難であり、したがって製造原価も
大である。

一方、海水等を原料とする焼結マグネシアは流動特性が
優れているが電気絶縁材料としては不向きとされ、この
点が改善されたものを特開昭８２−９０８０７に提案し
たが、単結晶であり、粒度が細かい部分に偏っていたた
めにフロータイムが２００ｓｅｃ／　１００ｇ以上にな
って実用上問題があった。

［発明が解決しようとする問題点コ すなわち、金属パイプとヒーターとの間に充填材料とし
て詰めるシースヒーター用マグネシアとして製造上問題
が少なく、優れた粉末形状をもち、充填の作業性、充填
密度やシースヒーターの寿命にも密接に関係する特性と
して重視されている粉末の流動性等が満足すべきものは
なかった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記問題点を解決した電気絶縁材料およびそ
の製造方法を提案するものである。

すなわち、大部分が球形である多結晶のマグネシア粉体
であって、 ａ）化学組成が、 ＭｇＯ≧９８ｖｔ％ ＣａＯ≦２．０ｗｔ％ ＳｉＯ２≦　１．０ｗｔ％ Ｆｅ２ｅ３≦０　、２ｗｔ％ Ａｌ２Ｏ３≦　　０．２ｗｔ　％ Ｂ２Ｏ３≦Ｏ，１ｗｔ％ ｂ）絶縁抵抗がｅｏｏ℃で１Ｇ？Ω・８１以上、Ｃ）粒
径が４２０〜４４μ鱈の範囲の粒子が９０ｖｔ％以上、 ｄ〉フロータイムが２００ｓｅｃ／　１００ｇ以下、ｅ
）タップ密度が２．３０ｇ／ｅｓ　３以上である電気絶
縁材料用マグネシア焼結粉体である。

化学組成が上記範囲を外れると絶縁抵抗が低くなり、実
用に適さなくなる。

上記化学組成は次の範囲がさらに好ましい。

ＭｇＯ≧９８ｖｔ％ ＣａＯ≦　１．２ｗｔ９６ Ｓｉ０２　≦　０．５ｖｔ％ ＦｅｚＯ３≦０．１２ｗｔ％ Ａｌ２Ｏ３≦　Ｏ，１ｗｔ％ Ｂ　２０３　≦０．０７ｖｔ％ そして、６００℃の絶縁抵抗が１０７Ωａｍ以上、好ま
しくは１Ｇ”００層以上、より好ましくは１０９Ωｅ１
以上であり、粒径４２０〜４４μ■の範囲の粒子が９０
ｖｔ％以上、フロータイムが２００ｓｅｃ／　１００ｇ
以下、好ましくは１８３ｓｅｃ／　１００ｇ以下、且つ
タップ密度が２．３０ｇ／ｅａ＋　３以上である電気絶
縁充填物である。

本発明の電気絶縁用マグネシア焼結粉体の製造に当り、
ロータリーキルン等で焼成された所定の組成の多結晶と
した粉体を利用し、４２０μ霧の篩を通過し、４４μの
篩を通過しない部分を採取することが必要である。

また、本発明のマグネシア粉体は球状の多結晶体であっ
て粉体粒子が断面で１００個以下の単結晶の集合体であ
ることが好ましい。なお、電融マグネシアでは粉砕した
際、生じる格子歪みや微細な亀裂が抵抗低下の原因とな
るため、さらに熱処理の必要があり、製造コストが大き
くなるうえに熱処理が不十分な場合は抵抗劣化の原因に
なる。本発明のマグネシア粉体は破砕を必要とせず、さ
らに球状の多結晶体であるため、ヒートショックを粒界
でやわらげ亀裂が入り難く、安価に安定した品質のもの
を製造できる。

充填物のフロータイムはシースヒーターに粉体を充填す
る際、製造上、特に作業効率上、重要な要素であること
はよく知られており、フロータイムが２００ｓｅｃ／　
１００ｇ以下、特に、１８３ｓｅｃ／　１００ｇ以下で
あることは従来の充填材に比較して、極めて生産性が高
くなり、産業上、意義のあることである。

上記タップ密度２．３０ｇ／ｃｍ　３以上、フロータイ
ムが２００ｓｅｃ／　１００ｇ以下であっても、絶縁抵
抗が６００℃で１０７゛Ω・ｃＩＢ以下であるマグネシ
ア粉体はシースヒーターの充填物として実用に支障があ
る。

また、球形をしたマグネシア粉体であっても、４２０〜
４４μＩが９０ｗｔ％未満になると流動性が悪い。また
、流動性からは粒径４４μ■未満の粒子の割合が６重量
％以下、好ましくは２ｗＬ％・以下がよい。一方４２０
μｌを越える粒子の割合が１０重量％以上になると充填
性が悪くなる。好ましくは５ｗｔ％以下である。

さらに、マグネシアの粒径は４４〜４２０μ鑓の範囲の
ものが９５重量％以上であることが好ましい。

これを第３図を参照して説明すれば、粒径４４μｍ未満
の粒子、４２０μ鱈を越える粒子、４４〜４２０μｍの
範囲の粒子の量を示す三角座標において、Ｘ印の点と各
辺で囲まれた領域、すなわち、○印の点が存在する領域
の粒度分布が適当なより好ましい範囲である。

上記領域外の粒度分布をもつマグネシア粉体ではシース
ヒーターの寿命が低下する。これは粒径のバラツキが多
いため、シースに充填する際に偏析が生じ、均一な絶縁
性を有するヒーターが作れないためであると考えられる
。

本発明において流動性の改良されたマグネシア粉体は球
形をした粉体である。ここで言う球形とは断面がほぼ円
に近い形をしているものであるが、必ずしも真円を意味
するものではなく、第１図に示すように断面の外周が凸
の鋭角をもたず、曲線または直線と曲線に囲まれている
ものを言う。すなわち、全体の形状が球形をしているの
であって、表面の平滑度の粗さに基づく程度の凹凸があ
っても本発明で言う球形と言えるものである。

上記マグネシア粉体の製造方法は、例えば１６００〜１
６００℃以上の温度で焼成された１ＩＩ１１以下の所定
の組成の多結晶の高純度マグネシア粉を風力分級等によ
り、４２０μｍ以下、かつ、４４μ町以上に篩分する。

また、上記マグネシア焼結粉体をｐＨ３以下の酸性水溶
液中で１分間以上撹拌し、と澄液を分離後、水洗を充分
に、例えば２回以上繰り返し、濾過、乾燥するのが適当
である。

以上説明したように本発明の、球形をした流動性の良好
なマグネシア粉体を、従来シースヒーターに用いられて
いる電融マグネシア粉砕物と混合すると電融マグネシア
単味のものよりも流動性が著しく改良され、本発明のマ
グネシア焼結粉体を１０〜１００重量％に従来の破砕し
た電融マグネシアを９０重量％以下混合して用いてもよ
い。また、単結晶のマグネシア焼結粉と混合して用いて
もよい。

また上述の４４〜４２０μｍに粒度調整されたマグネシ
ア焼結粉体をｐＨ３以下の酸性溶液中で１分間以上撹拌
し、上澄液を分離後、十分に水洗をしたのち、濾過、乾
燥したものも、本発明のマグネシア焼結粉体である。す
なわち、その表面に不純物の少ないマグネシア焼結粉体
は前述の充填性、流動性を損なうことなく、高温での絶
縁抵抗が優れている。

ここで言うマグネシアとは化学成分としては通常マグネ
シアに不純物として含まれるＣａＯ，５ｉＯｚ、Ｆｅｚ
ｅｓ、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３を含むとともに、焼結助剤
例えばＺ「０２を任意に含むもの、又、マグネシア焼結
粉体が高温多湿の雰囲気中に放置されたときに、絶縁抵
抗が低下するのを防止する目的でマグネシア粉末の表面
にシリカやジルコニア等をＰ−ティングしてもよい。

本発明における実施例の化学組成のうちＭｇＯ，ＣａＯ
１ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２０３はマグ
ネシア粉末を塩酸水溶液で熱溶解したのち、またＺｒＯ
２はＮａｚＣＯｚ、Ｎａ２Ｂ２０ｒ　１ＯＨｚｏを用い
、アルカリ溶融したのち、硝酸水溶液に熱溶解した後、
日本ジャーレルアッシニ製の５７５−　ＩＩ製のＩ　Ｃ
ＡＰを用いて測定した。

本発明の実施例のマグネシアにおける高温絶縁抵抗は内
径１０ｍｍの金属パイプと外径５會１の中心棒の間隙に
絶縁充填材を約２５■の長さに１．５　Ｔ／ｃｍ’の圧
力で圧縮充填したものに、白金線を取り付けて電気炉内
に置き、各温度での絶縁抵抗を測定した（フェタリー法
）。

なお、用いた金属パイプならびに中心棒の材質はｓｕｓ
、３０４である。

また、粉末のタップ密度、フロータイムはＡ　Ｓ　Ｔ　
Ｍ　　５ｔａｎｄａｒｄｓ　Ｄ　２７５５に規定されて
いる方法によりアメリカのＢｏｅｈ　Ｔｏｏｌ　ａｎｄ
　ＤｉｅＣｏｍｐａｎｙ製の装置を用いて測定した。

粒度分布はＪＩＳ標準篩を用いて篩分けて求めた。

また第１図および第２図のマグネシア焼結粉体の断面の
様子は供試料をエポキシ樹脂に埋め込み、固化させたの
ち、アルミナ粉末やダイヤモンドペーストで研磨して、
粉体の断面を出し反射顕微鏡で撮影した。

つぎに実施例によって本発明を具体的に説明する。なお
実施例に示す各成分のｆｆ１（％）はｆｆｌｆｆｉ％で
ある。

実施例１ ０−タリーキルンで２０００℃の温度で焼成した１ＩＩ
１１以ドの高純度マグネシア粉をステンレス製の金銅を
用いて、４２０μｌかっ４４μＩで篩い分けた。このマ
グネシア焼結粉体の粒度分布を第１表に示す。

また、本発明のマグネシア粉体をエポキシ樹脂に埋め込
み、固化させた後、研磨し、その断面を反射顕微鏡で観
察し、平均的な視野を三つ選び、写真撮影したものであ
る。その一つが第１図であり、本発明のマグネシア粉体
の大部分が球形をしているのが判る。

さらに、各視野の最大粒を選び、単結晶の数を数えたと
ころ、５５個、８７個、８０個であった。

さらにこのマグネシア焼結粉体の化学組成、タップ密度
、フロータイムおよび６００℃における絶縁抵抗を第１
表に示した。

実施例２ 実施例１のマグネシア焼結粉体２．５ｋｇを０．２Ｎ塩
酸溶液１０５Ｉに入れ、て５分間撹拌し、上澄液を捨て
て、水１Ｇ＄１を加えて撹拌水洗を２回行ない真空濾過
した。この濾滓をさらに水５５１をふりかけて水洗し、
１２０℃の熱風中で乾燥した。

このマグネシア焼結粉体の化学組成、タップ密度フロー
タイムおよび６ｏＯ℃における絶縁抵抗を第１表に示し
た。

実施例３ 実施例１のマグネシア焼結粉体および市販のシースヒー
ター用の電融マグネシアの粉末を下記の第２表の混合重
量割合で均一に混合し、タップ密度とフロータイムを測
定した。

その結果を第２表に示す。

また、ここで用いた市販のシースヒーター用の電融マグ
ネシアの粉末を反射顕微鏡で観察した写真が第２図であ
り、直線が交差した角張った粉末であった。また、その
粒度分布を第１表に示した。

また市販の電融マグネシアの化学組成、タップ密度、フ
ロータイムを第１表の比較例として示す。

実施例４ ０−タリーキルンで１９００℃以上の温度で焼成した１
Ｉ１１以下の高純度マグネシア粉を風力分級機を用いて
４２０μｍ以上、４４μ匝以下を分級除去した。このマ
グネシア焼結粉体の化学組成タップ密度、フロータイム
を第１表に示した。

第１表 第２表 実施例５および比較例 実施例１と同様にして得たマグネシア粉体に対して、実
施例１と同様に篩分した４４μｍ未満の粒子および４２
０μ膿を越える粒子を加えた粉体の配合割合とその粉体
のフロータイムおよびタップ密度を下記第３表に示す。

第３図は上記配合割合を図示したものである。

第３表 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の電気絶縁材料は４（１（
１〜６００℃程度の高温における絶縁抵抗が＾く、かつ
従来シースヒーターに使われている破砕された電融マグ
ネシアに比べて、充填性、流動性に優れており、また多
結晶体なので品質安定性に優れていて、シースヒーター
の絶縁充填材として優れているものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のマグネシア粉の顕微鏡写真、 第２図は電融マグネシアを粉砕した従来のマグネシア粉
の顕微鏡写真、 第３図は本発明のマグネシア粉の粒度分布の一例を示す
グラフである。 特許出願人　新日本化学工業株式会社 代理人　弁理士　小　松　秀　岳 代理人　弁理士　旭　　　　　宏

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）大部分が球形である多結晶のマグネシア粉体であ
   って、 ａ）化学組成が、 ＭｇＯ≧９６ｗｔ％ ＣａＯ≦２．０ｗｔ％ ＳｉＯ＿２≦１．０ｗｔ％ Ｆｅ＿２Ｏ＿３≦０．２ｗｔ％ Ａｌ＿２Ｏ＿３≦０．２ｗｔ％ Ｂ＿２Ｏ＿３≦０．１ｗｔ％ ｂ）絶縁抵抗が６００℃で１０＾７Ω・ｃｍ以上、ｃ）
   粒径が４２０〜４４μｍの範囲の粒子が９０ｗｔ％以上
   、 ｄ）フロータイムが２００ｓｅｃ／１００ｇ以下、ｃ）
   タップ密度が２．３０／ｃｍ＾３以上 であることを特徴とする電気絶縁材料用マ グネシア焼結粉体
2. （２）フロータイムが１８３ｓｅｃ／１００ｇ以下であ
   る特許請求の範囲第（１）項に記載の電気絶縁材料用マ
   グネシア焼結粉体
3. （３）絶縁抵抗が６００℃で１０＾９Ω・ｃｍ以上であ
   る特許請求の範囲第（１）項または第（２）項に記載の
   電気絶縁材料用マグネシア焼結粉体
4. （４）マグネシア粉体が断面で１００個以下の単結晶の
   集合体である特許請求の範囲第（１）項ないし第（３）
   項の何れかに記載の電気絶縁材料用マグネシア焼結粉体
5. （５）大部分が球形をしたマグネシア焼結粉体を４２０
   μｍの篩と４４μｍの篩で篩分することを特徴とする電
   気絶縁材料用マグネシア焼結粉体の製造方法
6. （６）マグネシア粉体を酸性溶液で洗浄する特許請求の
   範囲第（５）項記載の 電気絶縁材料用マグネシア焼結粉体の製造方法