JPH06260304A - 電圧非直線型抵抗体の製造方法 - Google Patents

電圧非直線型抵抗体の製造方法

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JPH06260304A
JPH06260304A JP5045618A JP4561893A JPH06260304A JP H06260304 A JPH06260304 A JP H06260304A JP 5045618 A JP5045618 A JP 5045618A JP 4561893 A JP4561893 A JP 4561893A JP H06260304 A JPH06260304 A JP H06260304A
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JP
Japan
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oxide
mixture
additive component
voltage
raw material
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JP5045618A
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English (en)
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Yukio Tagami
幸雄 田上
Kiyobumi Ogita
清文 荻田
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ZnO素子を主体とする電圧非直線抵抗体の
製造工程である粉砕機に起因する粉砕粒度のばらつきを
なくし、且つ混合・粉砕に要する時間を短縮することが
できる製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 酸化亜鉛の造粒粉に金属酸化物を粉砕した副
添加成分を加えて、有機バインダー溶液と混合して噴霧
乾燥して得られる流動性の高い造粒粉を原材料とし、こ
の原材料を金型成形プレスで成形後、脱脂してから所定
の温度と時間を保って焼成することによりZnO素子を
得る方法において、前記副添加成分を、メディア撹拌式
粉砕機を用いて混合・粉砕する(ステップ104)よう
にした電圧非直線型抵抗体の製造方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は主として酸化亜鉛形避雷
器に組み込まれる電圧非直線型抵抗体の製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】酸化亜鉛(以下ZnOと略称)を主成分
とする電圧非直線型の抵抗体は、ZnOに副添加成分と
して酸化ビスマス(Bi23),酸化アンチモン(Sb
23),酸化コバルト(Co23),酸化クロム(Cr
23),酸化硅素(SiO2),酸化マンガン(Mn
2),酸化ニッケル(NiO)等の金属酸化物を粉砕
したものを添加することにより、非直線性が高く、熱損
失の小さい組成配合物を得ている。
【0003】通常これらの副添加成分は、ZnOととも
にボール・ミル等で予備粉砕した後、ポリビニルアルコ
ール(PVA)等の有機バインダー溶液と混合して、ス
プレードライヤーで噴霧乾燥して得られる流動性の高い
造粒粉を原材料とし、この原材料を金型成形プレスで略
円柱状に成形して脱脂した後、1000〜1300℃で
数時間焼成する。そして得られたZnO素子に低融点ガ
ラス系の側面絶縁材を塗布して焼付固定し、両平面を十
分に研磨してからアルミニウム等の電極金属を溶射して
製造している。
【0004】上記ZnO素子を避雷器に組み込む場合に
は、絶縁性を持つ支持棒の存在下で、前記多数個のZn
O素子を支持板とかスプリングを用いて固定し、周囲を
絶縁性碍管で包囲して完成する。
【0005】このZnO素子は電圧非直線性が高く、熱
損失の小さい組成配合を持ち、且つ一般の弱電用サージ
アブソーバに比べると吸収し得るエネルギーが大きいた
め、大きな体積と大口径サイズを持つものが必要であ
る。前記アルミニウム電極は、この大口径サイズの焼結
体においてサージエネルギーの集電体の役割を有してい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来のZnOを主成分とする電圧非直線型抵抗体を製
造する工程において、緻密で成分が均一なZnO素子を
得るためには、ZnOと副添加成分である各種金属酸化
物を十分に混合・粉砕しなければならない。このような
混合・粉砕を行う装置として前記のボール・ミルの外、
バイブロ・ミル等が用いられているが、バッチ毎の粉砕
粒度にばらつきが存在することが避けられず、従って得
られたZnO素子の電気特性の安定度を高く維持するこ
とが困難である。
【0007】又、前記ボール・ミルとかバイブロ・ミル
等を用いた粉砕工程は他の工程に比して処理時間が長く
かかってしまうため、この混合・粉砕工程が全工程の律
速段階となり、生産量を高める上での難点となってい
る。
【0008】そこで本発明はこのような従来のZnO素
子を主体とする電圧非直線抵抗体の製造工程時に生じる
課題を解消して、前記粉砕機に起因する粉砕粒度のばら
つきをなくし、しかも混合・粉砕に要する時間を短縮す
ることができる電圧非直線型抵抗体の製造方法を提供す
ることを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、酸化亜鉛の造粒粉に金属酸化物を粉砕し
た副添加成分を加えて、有機バインダー溶液と混合して
噴霧乾燥して得られる流動性の高い造粒粉を原材料と
し、この原材料を金型成形プレスで成形後、脱脂してか
ら所定の温度と時間を保って焼成することによりZnO
素子を得る方法において、前記副添加成分を、メディア
撹拌式粉砕機を用いて混合・粉砕することを特徴とする
電圧非直線型抵抗体の製造方法を提供する。
【0010】前記副添加成分として酸化ビスマス,酸化
アンチモン,酸化コバルト,酸化クロム,酸化マンガ
ン,酸化硅素,酸化ニッケルの金属酸化物の何れか、も
しくは混合物を用いており、前記副添加成分のスラリー
状混合物の温度は60℃以下にしてある。又、粉砕メデ
ィアとしてジルコニア(ZrO2)系の玉石を用いてい
る。
【0011】
【作用】かかる電圧非直線型抵抗体の製造方法によれ
ば、メディア撹拌式粉砕機によって混合・粉砕した副添
加成分のスラリー状混合物の平均粒径の標準偏差が小さ
く、従って均一な粒径の副添加成分が得られる。更に同
一レベルの粒径を得るための粉砕時間が極めて短縮され
る。
【0012】上記副添加成分のスラリー状混合物の温度
を60℃以下にすることにより、粉砕機容器の内壁に施
したライニングの摩耗を防止することができる。
【0013】そして得られた副添加成分のスラリー状混
合物を、主原料であるZnOの造粒粉及び有機バインダ
ーと混合してZnO素子を製作し、素子の電圧非直線係
数、8/20μs制限電圧比試験、ワットロス試験及び
2ms方形波放電耐量試験等の各種電気特性試験を実施
した際に、満足すべき結果が得られる。特に粉砕メディ
アとしてはジルコニア(ZrO2)系の玉石を用いる
と、2ms放電耐量破壊率は0%となる。
【0014】
【実施例】以下本発明にかかる電圧非直線型抵抗体の製
造方法の具体的な実施例を説明する。図1は本実施例を
適用したZnO素子の製造方法を概略的に説明するチャ
ート図であり、ステップ101で主成分としてのZnO
(酸化亜鉛)の造粒粉を準備し、ステップ102で副添加
成分を準備するとともにステップ103で有機バインダー
を準備する。
【0015】次にステップ104では、上記副添加成分だ
けをメディア撹拌式粉砕機を用いて混合・粉砕する。次
段のステップ105で該副添加成分の混合・粉砕物とZn
O造粒粉及びポリビニルアルコール(PVA)等のカチ
オン系有機バインダー溶液と混合してディスパー・ミル
でスラリー状に混合する。
【0016】次にステップ106でスプレードライヤを用
いてスラリー状混合物を噴霧乾燥して流動性の高い造粒
粉を得て、ステップ107で該造粒粉を乾式金型プレスに
より円盤等の形状に成形し、脱脂を行った後、ステップ
108で所定の温度で焼成してZnO素子を製作する。
尚、副添加成分のスラリー状混合物の温度は、あまり高
温になると粉砕機容器の内壁に施したライニングの摩耗
を促進してしまうため、60℃以下になるようにした。
【0017】前記副添加成分としては、酸化ビスマス,
酸化アンチモン,酸化コバルト,酸化クロム,酸化マン
ガン,酸化硅素,酸化ニッケルの各金属酸化物を用い
た。
【0018】以下に具体的な操作方法を詳細に説明す
る。先ず図2に基づいて前記メディア撹拌式粉砕機の具
体的な構造を説明すると、1は粉砕タンクであり、この
粉砕タンク1の上方からアジテータシャフト2が回転自
在に挿通され、該アジテータシャフト2の下側部周面に
複数本のアジテータアーム3,3が固着されている。粉
砕タンク1の周囲には水冷用のジャケット4が取り付け
られていて、冷却水が給水口4aと排水口4b間を流通
する。
【0019】5は循環配管、6は循環ポンプ、7は三方
コック、8は排出弁であり、上記粉砕タンク1内に、溶
媒とともに多数個の粉砕メディア9,例えばジルコニア
(ZrO2)系の玉石を充填しておく。
【0020】そして溶媒に予め適宜に配合した前記副添
加成分を加え、給水口4aから冷却水を注入しながら図
外の駆動源を起動してアジテータシャフト2を回転させ
ることにより、複数本のアジテータアーム3,3と粉砕
メディア9の存在に伴って副添加成分がスラリー状に粉
砕、分散される。
【0021】この時に循環ポンプ6を稼働することによ
り、溶媒とともに副添加成分が循環配管5を通って循環
し、処理効率が高められる。図中の矢印Aは粉砕メディ
ア9の動きを概略的に示している。得られたスラリー状
の混合・粉砕物は排出弁8から取り出される。
【0022】上記副添加成分を混合・粉砕するためのメ
ディア撹拌式粉砕機の粉砕能力を確認する試験を以下の
要領で実施した。粉砕メディアとしては、ジルコニア系
(ZrO2)及びアルミナ系(Al23)の玉石を採用
した。
【0023】即ち、ZnO造粒粉の副添加物であるBi
23,Sb23,Co23,Cr23,MnO2,Si
2,NiO等の金属酸化物について所定の配合量を各
々計量し、下記の表1に示す粉砕機,粉砕メディア及び
粉砕時間に基づいてサンプルA〜Iを各7回ずつ粉砕
し、得られた副添加成分のスラリー状混合物の平均粒径
と不純物の混入量を高周波誘導結合型プラズマ発光分析
装置(以下ICP分析装置と略称する)で測定し、平均
値を求めた。尚、平均粒径については標準偏差も求め
た。その結果を表2に示す。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】表2によれば、メディア撹拌式粉砕機を使
用したサンプルE〜Iは、粉砕機としてボール・ミル及
びバイブロ・ミルを使用したサンプルA〜Dに比して平
均粒径の標準偏差αが小さく、且つバッチ毎の粉砕粒度
にばらつきがなくなり、均一な粒径の副添加成分のスラ
リー状混合物が得られていることが分かる。
【0027】更に表1に示したように、メディア撹拌式
粉砕機を用いたサンプルE〜Iは、同一レベルの粒径を
得るための粉砕時間がサンプルA〜Dに比べて極めて短
縮されていることが明らかである。又、表2の混入不純
物量としてのAlとZrがメディア撹拌式粉砕機を用い
ても格別増大しておらず、メディアによる不純物の影響
がほとんどないことが判明した。
【0028】次に得られた副添加成分のスラリー状混合
物を利用してZnO素子を試作した。即ち、主原料であ
るZnOの造粒粉と所定量の副添加成分のスラリー状混
合物とをポリビニルアルコール溶液にカチオン系分散剤
を加えた有機バインダー溶液に加えて、ディスパー・ミ
ルで十分に混合した。得られた原料スラリーを十分に脱
泡した後、スプレードライヤーで噴霧乾燥し、流動性の
高い造粒粉を得た。
【0029】次に乾式の金型成形プレスで、上記造粒粉
をφ40−t40の大きさの円柱状に成形し、脱脂した
後、1000〜1300℃で10時間焼成した。
【0030】次に得られた焼結体に低融点ガラス系の絶
縁材料ペーストを塗布し、550〜700℃て焼付固定
した。その後、両端面を研磨してアルミニウムの溶射電
極を施してZnO素子を完成した。
【0031】上記のようにして得られたZnO素子の各
サンプルに対して、以下の電気特性試験を実施した。
【0032】(1)DC小電流試験を行って素子の電圧
非直線係数(α)を求める。
【0033】(2)8/20μs制限電圧比試験、ワッ
トロス試験を行う。
【0034】(3)2ms方形波放電耐量試験を実施し
た。放電電流は150Aについて行い、その破壊率を求
める。
【0035】上記の電気特性試験の結果を表3に示す。
【0036】
【表3】
【0037】表3によれば、アルミナ系の粉砕メディア
を使用した場合には、制限電圧比が僅かに向上している
もののワットロス(電力損失)特性が低下する上、熱損
失が大きくなってしまうことが理解される。そこで粉砕
メディアとしてはジルコニア(ZrO2)系の玉石を用
いることが適当である。特にジルコニアを粉砕メディア
とした撹拌式粉砕機によれば、2ms放電耐量破壊率は
0%となっている。
【0038】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる電圧非直線型抵抗体の製造方法によれば、メディア
撹拌式粉砕機によって混合・粉砕した副添加成分のスラ
リー状混合物はバッチ毎の粉砕粒度にばらつきがなくな
り、従来のボール・ミルとかバイブロ・ミルを用いたも
のに比して平均粒径の標準偏差が小さくなって均一な粒
径の副添加成分を得ることができる。このメディア撹拌
式粉砕機を利用した粉砕工程は、従来の粉砕工程に比し
て処理時間がきわめて短縮されているため、生産量を高
める上でも有効である。
【0039】上記副添加成分のスラリー状混合物の温度
を60℃以下にすることにより、粉砕機容器の内壁に施
したライニングの摩耗を防止することができる。
【0040】得られた副添加成分のスラリー状混合物
を、主原料であるZnOの造粒粉及び有機バインダーと
混合してZnO素子を製作することにより、得られたZ
nO素子の電気的特性の安定度が高く保持されるという
効果が得られ、電圧非直線型抵抗体の製造方法に適用し
て有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる電圧非直線型抵抗体の製造方法
を概略的に説明するチャート図。
【図2】本実施例で採用したメディア撹拌式粉砕機の構
造を示す概要図。
【符号の説明】
1…粉砕タンク 2…アジテータシャフト 3…アジテータアーム 4…ジャケット 5…循環配管 6…循環ポンプ 7…三方コック 8…排出弁 9…粉砕メディア

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化亜鉛の造粒粉に、金属酸化物を粉砕
    した副添加成分を加えて、有機バインダー溶液と混合し
    て噴霧乾燥して得られる流動性の高い造粒粉を原材料と
    し、この原材料を金型成形プレスで成形後、脱脂してか
    ら所定の温度と時間を保って焼成することによりZnO
    素子を得る方法において、 前記副添加成分を、メディア撹拌式粉砕機を用いて混合
    ・粉砕したことを特徴とする電圧非直線型抵抗体の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 前記副添加成分として、酸化ビスマス,
    酸化アンチモン,酸化コバルト,酸化クロム,酸化マン
    ガン,酸化硅素,酸化ニッケルの各金属酸化物の何れ
    か、もしくは混合物を用いた請求項1記載の電圧非直線
    型抵抗体の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記副添加成分のスラリー状混合物の温
    度を60℃以下とした請求項1記載の電圧非直線型抵抗
    体の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記粉砕メディアとして、ジルコニア
    (ZrO2)系の玉石を用いた請求項1記載の電圧非直
    線型抵抗体の製造方法。
JP5045618A 1993-03-08 1993-03-08 電圧非直線型抵抗体の製造方法 Pending JPH06260304A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004095739A (ja) * 2002-08-30 2004-03-25 Meidensha Corp 電圧非直線抵抗体の製造方法
JP2018521497A (ja) * 2015-11-02 2018-08-02 コリア エレクトロテクノロジー リサーチ インスティテュートKorea Electrotechnology Research Institute 大容量ZnOバリスタの製造方法
JP2019516235A (ja) * 2016-03-17 2019-06-13 ティーディーケイ・エレクトロニクス・アクチェンゲゼルシャフトTdk Electronics Ag セラミック材料、バリスタ、並びにセラミック材料及びバリスタの製造方法

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