JPH0422005A - 電気絶縁用セラミックス - 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、電気絶縁用部材などの材料として使用される
セラミックスに関する。

「従来の技術」 近時、多くのセラミックス材料か電気絶縁部材として利
用されている。しかし、セラミックス材料は焼成してつ
くられるため、焼成時に焼失するなとの理由によってそ
の内部に有機物や金属を含有し、あるいはこれら有機物
や金属を複合化することがてきなかった。このような問
題を解決してセラミックス材料中に有機物や金属を含有
しあるいは複合化するため、ノ・インターとして有機物
樹脂系の材料、例えばンリコーン系接着剤か利用されて
いる。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、このようにバインダーを用いてセラミッ
クス材料を作製しても、得られたセラミックス材料にあ
っては有機物樹脂系の材料が耐熱性に乏しいことから、
やはり耐熱性に劣っているといった欠点があり、さらに
はセラミ・ノクス材料自身か焼成工程を必要とすること
から製造コストが高いといった欠点もある。

また、このような問題点を改善した材料、すなわちセラ
ミックス材料中に有機物や金属を含有しあるいはこれら
を複合化することか可能であり、かつ耐熱性の優れた材
料として、種々の無機系接着剤か市販されている。しか
し、これら無機系接着剤は強酸性あるいは強塩基性のい
ずれかであり、したかって電気絶縁性に劣るため、電気
絶縁材料に用いるのは不適である。

本発明は前記事情に鑑みてなされてもので、その目的と
するところは、有機物や金属を含有し、あるいはこれら
を複合化することか可能であるよう焼成工程を必要とせ
ず、しかも電気絶縁性および耐熱性に優れた電気絶縁用
セラミックスを提供することにある。

「課題を解決するための手段−； 本発明における請求項１記載の発明の電気絶縁用セラミ
ックスでは、リン酸力ルンウム化合物ｌＯｏ重量部に対
して１〜１００重量部の水を添加して混和し、この混和
物を２０〜１００℃に加温して硬化せしめ、得られた硬
化体からなること全前記課題の解決手段とした。

また、請求項２記載の発明の電気絶縁用セラミックスで
は、リン酸カルシウム化合物１００重量部に対して１〜
１００重量部の無機酸水溶液あるいは有機酸水溶液、無
機酸塩水溶液あるいは有機酸塩水溶液を添加して混和し
、この混和物を２０〜１００　℃に加温して硬化せしめ
、得られた硬化体からなることを前記課題の解決手段と
した。

請求項３記載の発明の電気絶縁用セラミックスでは、リ
ン酸カルシウム化合物に繊維質および／または骨材を混
合してなる混合物に、該混合物１００重量部に対して１
〜１００重量部の水を添加して混和し、この混和物を２
０〜１００　℃に加温して硬化せしめ、得られた硬化体
からなることを前記課題の解決手段とした。

請求項４記載の発明の電気絶縁用セラミックスでは、リ
ン酸カルシウム化合物に繊維質および／または骨材を混
合してなる混合物に、該混合物１００重量部に対して１
〜１００重員部の無機酸水溶液あるいは有機酸水溶液、
無機酸塩水溶液あるいは有機酸塩水溶液を添加して混和
し、この混和物を２０〜１００　℃に加ｌ晶して硬化せ
しめ、得られた硬化体からなること前記課題の解決手段
とした。

請求項５記載の発明の電気絶縁用セラミックスでは、前
記リン酸カルシウム化合物か、α−リン酸三カルシウム
、ンリコカ−７タイトの少なくとも一種とリン酸四カル
シウムとの晶合粉体からなることを前記課題の解決手段
とした。

以下、本発明の電気絶縁用セラミックスを詳しく説明す
る。

本発明の電気絶縁セラミックスにおいてリン酸カルシウ
ム化合物としては、具体的にはα−リン酸三カルシウム
［α−Ｃａ３（Ｐ○４Ｌ二＋　　リン酸カルシウム化合
物にＳｉｎ、か固溶してなる／リコカーノタイト：Ｃａ
ｆｆ１（ＰＯ４）２−　Ｃａ２５　ｉ０４の固溶体−の
少なくとも一種とリン酸四カルシウム［Ｃａ、○（Ｐ　
Ｏａ）　ｔＥ　との混合粉体からなるものか好適とされ
る。

このようなリン酸カルシウム化合物を作製するには、例
えば、湿式合成法によって合成した、カルシウムのリン
に対するモル比か１．５０〜１６８であるハイドロキシ
アパタイトを１２００℃以上の高温で脱水熱分解し、さ
らにこれを粉砕してα−リン酸三カルシウムとリン酸四
カルシウムとノ混合粉体を作製する。ここで、ハイドロ
キシアパタイトの合成法としては、例えば水酸化カルシ
ウムスラリーにリン酸溶液を滴下して反応熟成させ、ろ
過洗浄後、乾燥して得る方法や、また第二ノン酸カルシ
ウムと炭酸力ルンウムとを１２０００Ｃ以上で高温処理
することによって得られるαリン酸三カルシウムとリン
酸四カルシウムとの混合物を、さらに水と混合して得る
方法か採用可能である。特に後者の場合、合成した／・
イトロキンアバタイトを１２００　℃以上で再度高温処
理することによって得られるα−リン酸三カルシウムと
リン酸四カルシウムの混合物か、化学組成的に均質とな
ることから本発明に好適な方法となる。また、シリコカ
ー７タイトの一部となるリン酸カルシウム化合物や前記
α−リン酸三カルシウムを合成するには、前記ハイドロ
キンアパタイトの他にも、リン酸、第一リン酸カルシウ
ム、第三リン酸カルシウム、第三リン酸カルシウム、炭
酸力ルンウム、硝酸力ルンウム、リン酸アンモニウム、
水酸化力ルンウム等を所定比率に混合し、６００℃以上
の高温で焼成することによっても得ることかできる。

一方、α−リン酸三カルシウムに代わってシリコカー７
タイトを用いる場合、該ンリコカーノタイトを作製する
には、やはり前記したリン酸カルシウムのうち適宜なも
のに珪酸を所定比率で混合し、６００　℃以上の高温で
焼成してＳｉ○、を固溶させることにより得ることかで
きる。

さらに、前記リン酸カルシウム化合物の作製については
、α−リン酸三カルシウムあるいはンリコカーノタイト
とリン酸四カルシウムの粉体を別個にＭ　６し、カルシ
ウムのリンに対するモル比か１．５０〜１．６８となる
ように混合することも考えられる。このように、α−リ
ン酸三カルシウムあるいはシリコカー７タイトとリン酸
四カルシウムとの混合粉体を得るには各種の方法か考え
られるので、ここで記載された方法に限定されるもので
はない。

なお、カルシウムのリンに対するモル比か、１５０〜１
６８であるハイドロキンアパタイトを用い、これを脱水
熱分解したのは、前記モル比の範囲にてハイドロキンア
パタイトか安定であるからである。

また、このようなリン酸カルシウム化合物に添加混合さ
れる繊維質としては、特に制限はないものの、耐熱性の
点から無機質繊維か好ましく、具体的にはカラス繊維や
アルミナ繊維か好適に用いられる。このような繊維質の
添加量としては、リン酸カルシウムを含めた混合物全体
のＯ〜９０重量％程度とされ、好ましくは３〜６０重量
％程度とされる。そして、このような繊維質を添加する
ことにより、得られるセラミックスはその靭性か格段に
向上する。

さらに、リン酸カルシウム化合物に添加混合される骨材
としては、得られるセラミックスか所望する電気絶縁性
や耐熱性を有するものとなるよう、その種類や量か決定
されるものである。すなわち、骨材はリン酸カルシウム
化合物からなる硬化体に機械強度を付与する以外にも、
これに適宜な電気伝導度、熱膨張率等を付与する作用を
有するからである。このような骨材の種類としては、例
えば／ルコン砂やマグネ７アクリンカーなとカ好適ニ用
いられる。そして、このような骨材の添加量としては、
前述したごとく得られるセラミックスの所望する特性に
応して決定されるか、概ねリン酸カルシウム化合物を主
とした混合物全体のＯ〜９０重量％程度とされ、好まし
くは５０〜８０重量％程度とされる。

そして、このようにリン酸カルシウム化合物に適宜量の
繊維質および／または骨材を添加混合した後、得られた
混合物に、該混合物１００重量部に対して１〜１００重
量部の水を添加して混和し、さらにこの混和物を所４す
る形状に加圧成形しつつ２０〜１００℃に加温して硬化
せしめ、本発明の電気絶縁用セラミックスを得る。ここ
で、水の添加量を１〜１００重量部としたのは、１重量
部未満ではリン酸カルシウム化合物の硬化か十分（こ早
く進まず、また１００重量部を越えると硬化体に十分な
機械強度か得られないからである。

前記リン酸カルシウム化合物粉体は、水との混和によっ
てハイドロキシアノでタイト ［ｃ　ａ、、（ｐ　ｏ　、）８（ＯＨ）ｔ］となり、さ
らにその硬化の過程において、繊維質や骨材と強固に結
合して結合体になる。そして、この結合の過程て加圧成
形を行うことにより、所望する形状および強度を有した
ものに成形かできるのである。

また、前記混合物を混和するにあたり、水に代わって無
機酸水溶液あるいは有機酸水溶液、もしくは無機酸塩水
溶液あるいは有機酸塩水溶液を使用することもてきる。

そして、このような水溶液を用いた場合には、前記混合
物と水との反応か促進される。ここで、反応促進に好適
な水溶液としては、例えばリン酸、硫酸、クエン酸ある
（′Ｉ（まこれらの塩の水溶液か挙げられる。なおこれ
らを使用する場合には、最終的に得られる硬化体（すな
わち電気絶縁用セラミックス）の使用条件によってこれ
ら水溶液の種類やその濃度が選択され、さらにはその使
用量か決定される。例えば、電気絶縁体を高温で使用す
る場合には、有機物の使用は避けるへきである。

このようにして得られた電気絶縁用セラミックスにあっ
ては、リン酸カルシウム化合物に水あるいは前記水溶液
を添加して得られるハイドワキ／アパタイトか電気絶縁
性あるいは耐熱性に優れた物質であることから、リン酸
カルシウム化合物単味で得られるセラミックスにあって
も十分電気絶縁材料として優れたものとなる。また、繊
維質あるいは骨材か添加されることにより、靭性等の機
械強度か増強され、さらには適宜な電気伝導度、熱膨張
率等が付与されていることから、より一層優れた電気絶
縁材料になる。また、焼成工程を必要とせす、単に混合
物を２０〜１００　℃の低温て加温して硬化せしめ、セ
ラミックス材料とするので、有機物あるいは金属等の熱
に弱い材料でも中に含有せしめあるいは複合化すること
か可能になる。さらに、混合物に水あるいは無機酸水溶
液、有機酸水溶液、無機酸塩水溶液、有機酸塩水溶液を
混和してなる混和ペーストかｐＨ５〜１０の範囲であり
、はぼ中性であることから、電気絶縁性か損なわれるこ
となく、電気絶縁材料として十分な性質を有したものと
なる。

「実施例」 以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。

（実施例１） 第ニリン酸カルシウム１モルに対し、炭酸カルシウム１
２モルを混合し、１５００℃にて２時間焼成してα−リ
ン酸三カルシウム０．８モルとノン酸四カルシウム０２
モルの混合物を得た。

さらに、この混合物をホールミルによって粉砕し、４４
μ所ふるいを全通するようにした。このようにして得ら
れた粉体１００ｇに対し水３０ｇを加えて混和し、さら
に湿度１００％、温度６０℃の雰囲気にて２４時間放置
し、硬化せしめてセラミックスを得た。

得られたセラミックスの各種特性を測定したところ、体
積抵抗率か２．０Ｘ１０”Ω・ｃｍであり、曲げ強度か
２００　Ｋ　ｇ／ｃｍ’であり、熱膨張率か１０　Ｘ　
ｌ　Ｏ−７／ｄｅｎてあった。

（実施例２） 実施例１て作製したリン酸カルシウム混合物６０ｇに、
平均長さ１ｍπのアルミナ繊維４０ｇを添加混合し、こ
の混合物に０５％リン酸水溶液２５ＣＣを加えて混和し
た。さらに、この混相物に３００Ｋｇ／ｃｍ’の圧力を
加えてペレット状に成形し、その後湿度１００％、温度
６０℃の雰囲気にて２４時間放置し、硬化せしめてセラ
ミックスを得た。

得られたセラミックスの各種特性を測定したところ、体
積抵抗率か９．０ＸＩＯ”Ω・Ｃｆｆ１てあり、曲げ強
度か６００　Ｋｇ／ｃｍ’であり、熱膨張率か９０　ｘ
　１０−’／ｄｅｇてあった。

（実施例３） 実施例１て作製したリン酸力ルンウム混合物３０ｇに、
平均長さＩＩのアルミナ繊維４０ｇ、骨材としてジルコ
ン砂３０ｇをそれぞれ添加混合し、この混合物に０．５
％リン酸水溶液３０ｇを加えて混和し、さらに湿度１０
０％、湿度６０℃の雰囲気にて２４時間放置し、硬化せ
しめてセラミックスを得た。

得られたセラミックスの各種特性を測定したところ、体
積抵抗率か５．５Ｘ１０”Ω・ｃｍであり、曲げ強度が
ｌ　ＯＯＫｇ／ｃｍ’てあり、熱膨張率か８０Ｘ　１０
−７／　ｄｅｇてあった。

（実施例４） 実施例３て作製した、混合物にリン酸水溶液を混和して
なるペーストを、白金線に塗布し、実施例３と同一の条
件で硬化させた。

得られた硬化体（セラミ・ノクス体）を８００　℃の高
温雰囲気で使用したところ、良好な絶縁効果か確認され
た。

「発明の効果」 以上説明したように本発明における請求項１および２記
載の電気絶縁用セラミックスは、リン酸カルシウム化合
物に水あるいは無機酸水溶液、有機酸水溶液、無機酸塩
水溶液、有機酸塩水溶液を添加して得られたちのて、反
応生成するハイドロキンアパタイトか電気絶縁性あるい
は耐熱性に優れた物質であることから、電気絶縁材料と
して優れたものとなる。

請求項３および４記載の電気絶縁用セラミックスは、前
記リン酸カルシウム化合物に繊維質あるいは骨材か添加
されて得られるもので、靭性等の機械強度か増強され、
さらには適宜な電気伝導度、熱膨張率等か付与されたち
のであることから、より一層優れた電気絶縁材料になる
。

また、これら請求項１ないし４記載の電気絶縁用セラミ
ックスは、焼成工程を必要とせず、単に２０−１００℃
の低温で加温して硬化し、セラミックスとなるので、有
機物あるいは金属等の熱に弱い材料ても中に含有せしめ
あるいは複合化することか可能になる。

また、請求項２および４記載の電気絶縁用セラミックス
は、リン酸カルシウム化合物あるいはこれとの混合物に
無機酸水溶液、有機酸水溶液、無機酸塩水溶液、有機酸
塩水溶液を混和してなるので、硬化か促進されることか
ら硬化速度を適宜調整することかでき、しかも得られる
硬化体の強度なとも調整することかできる。

また、請求項５記載の電気絶縁用セラミックスは、前記
リン酸カルシウム化合物か、α−リン酸：カルシウム、
ンリコカーノタイトの少なくとも一種とリン酸四カルシ
ウムとの混合粉体からなるので、これら混合粉体か水と
反応してハイドロキンアパタイトを生成する過程で、繊
維質や骨材、さらには各種有機物や金属と強固に結合し
て結合体になる。よって、得られた硬化体は、各種配合
材との結合か可能になることから、電気絶縁性はもちろ
ん機械強度や耐熱性にも優れたものとなり、また要求さ
れる各種の特性を満足し得るものとなることから、電気
絶縁用材料として広範な用途に対応し得るものとなる。

さらに、これら電気絶縁用セラミックスは、その混和ペ
ーストかほぼ中性であることから、電気絶縁性か損なわ
れることなく、電気絶縁材料として十分な性質を有した
ものとなる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）リン酸カルシウム化合物１００重量部に対して１
   〜１００重量部の水を添加して混和し、この混和物を２
   ０〜１００℃に加温して硬化せしめ、得られた硬化体か
   らなることを特徴とする電気絶縁用セラミックス。
2. （２）リン酸カルシウム化合物１００重量部に対して１
   〜１００重量部の無機酸水溶液あるいは有機酸水溶液、
   無機酸塩水溶液あるいは有機酸塩水溶液を添加して混和
   し、この混和物を２０〜１００℃に加温して硬化せしめ
   、得られた硬化体からなることを特徴とする電気絶縁用
   セラミックス。
3. （３）リン酸カルシウム化合物に繊維質および／または
   骨材を混合してなる混合物に、該混合物１００重量部に
   対して１〜１００重量部の水を添加して混和し、この混
   和物を２０〜１００℃に加温して硬化せしめ、得られた
   硬化体からなることを特徴とする電気絶縁用セラミック
   ス。
4. （４）リン酸カルシウム化合物に繊維質および／または
   骨材を混合してなる混合物に、該混合物１００重量部に
   対して１〜１００重量部の無機酸水溶液あるいは有機酸
   水溶液、無機酸塩水溶液あるいは有機酸塩水溶液を添加
   して混和し、この混和物を２０〜１００℃に加温して硬
   化せしめ、得られた硬化体からなることを特徴とする電
   気絶縁用セラミックス。
5. （５）請求項１、２、３または４記載の電気絶縁用セラ
   ミックスにおいて、前記リン酸カルシウム化合物か、α
   −リン酸三カルシウム、ソリコカーノタイトの少なくと
   も一種とリン酸四カルシウムとの混合粉体からなること
   を特徴とする電気絶縁用セラミックス。