JPH0381985A - 電熱ヒータ支持体とその製造方法 - 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、セラミックス繊維に無機バインダーを添加し
た原料組成物から成形された電熱ヒータ支持体とそのｇ
ｌ！遣方法に関する。

［従来の技術］ 従来、家庭用又は工業用に使用される電熱ヒータ支持体
として、軽量で耐熱性に優れたセラミックス繊維に対し
、結合用の無機バインダーとしてアルミナゾル、シリカ
ゾル等を添加して′原料スラリーを調製し、これを吸引
成形やフィルタープレス成形によって所定形状に成形し
た後、乾燥して焼成した物が使用されている。

［発明が解決しようとする課Ｍ］ 一方、上述のような原料スラリーを所定形状に成形し乾
燥させる段階では、セラミックス繊維の表面にアルミナ
ゾル、シリカゾル等のゾル状物質によって超微粒子集合
体が形成され、それによってアルミナゲルやシリカゲル
の層が形成される。

アルミナゲルやシリカゲルは極めて吸湿性に富み、電熱
ヒータ支持体の電気絶縁性を低下させるため、電熱ヒー
タが漏電し易いという問題があった。特に、シリカゾル
を使用した場合、アルミナゾル使用の場合よりも電気絶
縁性の低下が著しい。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、その目
的は、電熱ヒータ支持体中に含有される成分の電気絶縁
性を従来よりも格段に向上させることにより、軽量さに
加えて断然性、電気絶縁性に優れた電熱ヒータ支持体と
その製造方法を提供することにある。

［発明を解決するための手段及び作用］上記課題を解決
するために本発明は、セラミックス繊維に無機バインダ
ーを添加した原料組成物から成形された電熱ヒータ支持
体において、成形後の支持体中に、リン酸アルミニウム
化合物を含有する電熱ヒータ支持体とした。

リン酸アルミニウム化合物は非吸湿性であり、吸湿によ
って成形体の絶縁抵抗を低下させることがないため、漏
電が防止される。また、リン酸アルミニウム化合物は無
機バインダーとしてアルミナを用いた場合に、そのアル
ミナの一部と原料組成物中のリン酸化合物とから生成さ
れ、セラミックス繊維の結合に供される。

一方、本発明の電熱ヒータ支持体は、セラミックス繊維
、無機バインダーとしてのアルミナ及び難水溶性リン酸
化合物を水中に均一に分散して調製した原料スラリーを
成形し乾燥した後、この成形体を加熱焼成し、かつ成形
体中にリン酸アルミニウム化合物を生成することによっ
て得られる。

セラミックス繊維がアルミナを結合剤として、真空吸引
成形法又はフィルタープレス成形法等により成形された
後、加ｆｉ焼成されることにより、成形体中のアルミナ
の一部が難水溶性リン酸化合物によってリン酸アルミニ
ウム化合物に転化される。このリン酸アルミニウム化合
物は非吸湿性であり、成形後における成形体の絶縁抵抗
を低下させることなく−ｉ＝を防止する。

ここで、特に難水溶性のリン酸化合物を使用するのは、
易水溶性のリン酸化合物を使用すると、成形体を形成し
乾燥させる段階で、成形体の内部から表面への水分の移
動に伴いリン酸化合物のマイクレージョンが生じ、成形
体表面でリン酸化合物が過剰となり、この過剰なリン酸
によってセラミックス繊維が浸蝕されるからである。一
方、成形体内部ではリン酸化合物か欠乏して、アルミナ
のリン酸アルミニウム化合物への転化が不十分となり、
絶縁抵抗を向上させることができなくなるからである。

セラミックス繊維としては、シリカ・アルミナ繊維、結
晶質アルミナ繊維、結晶質ムライト繊維、ウィスカー等
の耐熱性に優れた無機質繊維があげられる。

リン酸アルミニウム化合物は、無機バインダーとして使
用されるアルミナと、難水溶性リン酸化合物との反応に
よって生成されるものであり、難水溶性リン酸化合物と
しては、ピロリン酸、トリポリリン酸等、リン酸の高次
縮合により雑水溶性にされるものがあげられるほか、そ
れらのアンモニウム塩も使用可能である。リン酸アルミ
ニウム化合物については、セラミックス繊維と無機バイ
ンダーとによる成形体の形成後に生成されることに限定
されず、予め用意された′ｉＭｊｔのリン酸アルミニウ
ム化合物を原料組成物に添加しておいてもよい。

成形体の形成後にリン酸アルミニウム化合物を生成させ
る場合、原料スラリー中の無機バインダーとしてのアル
ミナの配合割合は、セラミックス繊維１００重量部に対
して、１〜１０重量部の範囲が望ましい、この配合割合
が１重量部未満ではセラミックス繊維を十分に結合する
ことかできず、１０重量部を超えるとアルミナの含水性
のため成形体からの脱水が困難となる。尚、成形体の嵩
密度を一般的なセラミックス繊維の成形体の嵩密度であ
る０、３ｇ／ｃｍ″程度に設定する場合、電熱ヒータ支
持体としての実用的な強度を確保するには、アルミナを
５重量部程度配合することが望ましい。

アルミナの配合割合の上下限に対応して難水溶性リン酸
化合物の配合割合の上下限が決定される。

その配合割合はセラミックス繊維１００重量部に対して
、五酸化二リン（Ｐ２Ｏ５）換算で０．５〜２０重量部
の範囲が好ましい、この配合割合が０．５重量部未満で
は絶縁抵抗の向上がみちれず、２０重量部を超えて配合
しても絶縁抵抗を一定限界以上に向上させることができ
ない。尚、難水溶性リン酸化合物が縮合リン酸アンモニ
ウムの場合、リン酸（Ｐ２０Ｓ換３り／アルミナで示さ
れる重量配合比Ｘは、０．５＜Ｘ＜３の範囲が好適であ
る。

成形体の形成後に、リン酸アルミニウム化合物を生成さ
せる場合の加熱焼成は５００℃を超える高温でなされる
。５００℃以下での焼成では表層のアルミナを十分にリ
ン酸アルミニウム化合物へ転化させることができず、絶
縁抵抗の向上が望めない、また、焼成温度の上限は１３
００℃程度であり、これを超えるとセラミックス繊維に
異常をきたす、好ましい焼成温度域は７５０〜１０００
℃の範囲である。

［実施例１及び２並びに比較例１及び２］以下に、本発
明を具体化した実施例ｉ及び２について、比較例１及び
２と対比させながら説明する。

表−１に実施例１及び２並びに比較例１及び２の配合処
方を示す。セラミックス繊維としてシリカ・アルミナ繊
維（イビデン株式会社製商品名：イビウール〉を、無機
バインダーとしては固形分１０％のアルミナゾル（日産
化学株式会社製商品名：アルミナゾル２００）を、難水
溶性リン酸化合物として縮合リン酸アンモニウム（太平
化学産業株式会社商品名：タイエンＳ）を、ゲル化剤と
して硫酸アンモニウムをそれぞれ使用し、更にアニオン
系凝集剤を添加した。尚、比較例１及び２は、それぞれ
実施例１及び２においてリン酸化合物を含まないものに
相当する。

表 配合処方 表の数字は、水１００００重量部に対する配合量〈重量
部）を示す、ここで、無機バインダーとしてはアルミナ
ゾルが使用され、その配合量を固形分換算値で示してい
る。また、リン酸化合物は五酸化二リン（Ｐ２Ｏ５）に
換算した場合の配合量を示す。

表−１記載の各種物質を所定量の水中に混合して均一に
分散させることによって、各原料スラリーを調製すると
共に、吸引ネットを使用した吸引成形によって、各原料
スラリーから所定形状の電熱ヒータ支持体用の成形体を
成形した。各成形体については、１０５℃にて加悲乾燥
した後、１０００℃で１時間加熱して電熱ヒータ支持体
を得た。

尚、焼成温度による電気絶縁性を併せて評価するため、
各原料スラリーについて１０５°Ｃ乾燥にとどめたもの
、５００°Ｃで焼成したもの、７５０℃で焼成したもの
をそれぞれ用意した。

そして、これらの成形体について多湿雰囲気下での電気
絶縁性を評価するため、各成形体を恒温恒湿槽（温度４
０℃、相対湿度９５χ）中に１週間放置すると共に、恒
温恒湿槽から取り出し直後にＪＩＳ、Ｃ−２１４１に準
じて電気固有抵抗を測定した。その結果を表−２に示す
。

表−２ 測定結果 ＊１：単位は、ｇ／ｃｍ’ ＊２：単位は、ＭΩ・ｃｍ 表−２かられかるように、比較例１及び２において、５
００℃で焼成したものについては４６００ＭΩ・ｃｍ以
上という高い抵抗値を示したが、１０００℃で焼成した
ものについては３００ＭΩ・ｃｍ以下という低い抵抗値
を示すのみであった。

これは実際に電熱ヒータが使用されて１０００℃前後に
まで一旦加熱されると、比較例１及び２の支持体では空
気中の水分によって電気絶縁性が低下し、漏電の危険が
高まることを意味する。

これに対し、実施例１においては７５０及び１０００℃
で焼成したものは９８００ＭΩ・ｃｍ以上という極めて
高い抵抗値を示しており、実施例２においても同様に１
４００ＭΩ・ｃｍ以上という比較的高い抵抗値を示した
。このことから、実際に電熱ヒータが使用されて１００
０℃前後にまで一旦加熱されるという熱履歴を経ても、
実施例１及び２の支持体は電気絶縁性が低下せず、常に
必要レベル以上の電気絶縁性を維持することができ、漏
電の危険性が極めて低いといえる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、′ｒｊｈ熟ヒータ
支持体中に含有される成分の電気絶縁性が従来よりも格
段に向上され、雷熱ヒータ支持体はその軽量さに加えて
優れた断熱性、電気絶縁性を示すという効果を奏する。

また、本発明の製造方法によれば、特別な後加工を施す
ことなく、アルミナの吸湿性を封じて電気絶縁性に優れ
た電熱ヒータ支持体を製造すことができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　セラミックス繊維に無機バインダーを添加した原料
   組成物から成形された電熱ヒータ支持体において、 成形後の支持体中に、リン酸アルミニウム化合物を含有
   することを特徴とする電熱ヒータ支持体。 ２　セラミックス繊維、無機バインダーとしてのアルミ
   ナ及び難水溶性リン酸化合物を水中に均一に分散して調
   製した原料スラリーを成形し乾燥した後、この成形体を
   加熱焼成し、かつ成形体中にリン酸アルミニウム化合物
   を生成することを特徴とする電熱ヒータ支持体の製造方
   法。 ３　セラミックス繊維１００重量部に対し、アルミナを
   １〜１０重量部、難水溶性リン酸化合物を五酸化二リン
   換算で０．５〜２０重量部配合することを特徴とする請
   求項２に記載の電熱ヒータ支持体の製造方法。