JPH06262694A

JPH06262694A - 耐熱シート

Info

Publication number: JPH06262694A
Application number: JP5081557A
Authority: JP
Inventors: Takamasa Ibaraki; 孝昌茨木; Ryoichi Tagawa; 了市田川
Original assignee: Honshu Paper Co Ltd
Current assignee: Honshu Paper Co Ltd
Priority date: 1993-03-10
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 1994-09-20

Abstract

(57)【要約】【目的】耐熱性を有し、かつ耐熱電線をコイルに巻く
作業性に優れ、コイルで発生した熱を良好に伝達するた
めに適度の剛性と柔軟性とを有し、かつ熱伝達性に優れ
た耐熱シートの提供。【構成】無機又は有機繊維の不織布で例示される基材
シートにシリコーン樹脂及び、カオリン、タルク等の無
機フィラーを含浸及び／又は塗工したことを特徴とする
耐熱シート。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヒーター及び誘導モー
ター用磁界コイル等の熱を発生する器具に使用される耐
熱シートに関する。

【０００２】

【従来の技術】産業界において、電気エネルギーや熱エ
ネルギーを利用する分野では、発生した熱を伝達放散し
又は遮断する場合などに、必ず耐熱性材料を必要とす
る。そして、熱を放散する場合は、熱伝導性の良い材料
として金属類が使用され、熱を遮断する場合は、耐熱性
のマイカ、アスベスト、ガラス等の無機製品が選択され
ることが多い。

【０００３】ところで、電動機は、電気エネルギーを動
力として回転（運動）エネルギーに変換するものであ
る。しかし、電気エネルギーの一部は熱になり、この熱
は放散されてエネルギーロスとなる。さらに、熱の発生
は、コイルの損傷、焼付き等トラブルの原因となる。そ
こで、電動機は、なるべく熱を発生しないように設計さ
れている。しかし、熱の発生を完全になくすことは難し
い。

【０００４】そこで、熱の発生をなくす代わりに、損傷
や焼付きを起こさないような耐熱電線が開発されてい
る。耐熱電線を電動機のコイルとして使用すれば、国際
公開ＷＯ９０／０４７４５に示されているように、発生
した熱を積極的に利用し、電動機兼温風発生機として使
用することもできる。さらに、耐熱電線を用いたヒータ
ーも開発されている。これらの電動機兼温風発生機やヒ
ーターでは、３００〜４００℃の温度に発熱させること
が可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の電動機兼温風発
生機やヒーターでは、発生した熱を取り出し易いように
するため、即ち、表面積を大きくとるために、コイルは
平たく巻かれる。さらに、平たく巻かれたコイルは、放
熱板を兼ねた耐熱シートの上に形成されることが好まし
い。ところが、この耐熱シートの選択が難しい。従来か
ら耐熱材料として使用されているマイカシートは、剛性
が高く平たく巻いたコイルをのせることはできる。しか
し、マイカシートの上でコイルを平たく巻くという「コ
イル巻き作業性」に乏しい。さらに、マイカシートは、
それ自身は熱伝導性に優れているが、柔軟性に欠けるの
でコイルとの密着が悪く、コイルからの熱伝達性に劣る
という問題もあった。

【０００６】また、ガラス繊維やセラミック繊維の不織
布は、マイカと異なり結晶性材料ではないため柔軟性は
有するので、コイルとの密着は良く、耐熱性にも優れて
いる。しかし、柔軟過ぎて「コイル巻き作業性」が悪
い。さらに、不織布それ自身は、空隙を多く有するため
に断熱性が高く、熱伝達材料としては不適当である。

【０００７】そこで本発明の目的は、上記電動機兼温風
発生機等に使用できる３００〜４００℃の温度にも耐え
得る耐熱性を有し、かつ耐熱電線をコイルに巻く作業性
に優れ、さらにコイルで発生した熱を良好に伝達するた
めに、適度の剛性と柔軟性とを有し、かつ熱伝達性に優
れた、耐熱シートを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、基材シート
に、シリコーン樹脂及び無機フィラーを含有する溶液を
含浸及び／又は塗工したことを特徴とする耐熱シートに
関する。

【０００９】本発明の耐熱シートにおいて、基材シート
としては、３００℃以上、好ましくは４００℃以上の耐
熱性を有するシートを用いることが適当である。即ち、
３００℃以上、又は４００℃以上でもシートの形態等が
実質的に変化しない耐熱性を有することが適当である。
耐熱性が３００℃未満であっても、用途によっては、問
題なく使用できるが、上記耐熱電線を用いた電動機兼温
風発生機やヒーター等の用途に使用する場合には、３０
０℃以上であることが好ましい。

【００１０】基材シートとしては、例えば、耐熱性を有
する無機繊維又は有機繊維を用いた不織布又は織布を挙
げることができる。耐熱性繊維としては、例えば、セラ
ミック繊維（アルミナシリカ繊維）、シリカ繊維（石英
繊維）、アルミナ繊維、ボロン繊維、窒化ケイ素繊維、
ジルコニウム繊維、チタン酸カリウム繊維、高ケイ酸繊
維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド（アラミド）繊維、
ＰＰＳ繊維、ＰＥＥＫ繊維、ポリイミド繊維等を使用で
きる。これらの繊維の中から、得られる耐熱シートに要
求される耐熱性や特性に応じて適宜選択される。

【００１１】尚、上記不織布は、好ましくは、耐熱性バ
インダーにより繊維を接着したものであることが好まし
い。そのような不織布としては湿式不織布を挙げること
ができ、湿式不織布は常法により製造することができ
る。即ち、耐熱性を有する無機繊維又は有機繊維を水に
分散・撹拌したスラリーを調整する。この際、繊維の種
類により、各種分散剤、界面活性剤を使用することがで
きる。耐熱性繊維の含有量は、繊維の水中での分散性の
観点から、水１００重量部に対し０．１〜２重量部の範
囲にすることが適当である。得られたスラリーは、丸
網、長網抄紙機により抄造して、湿潤ウエブとし、該ウ
エブにバインダーをスプレーし、乾燥する。乾燥条件と
しては、バインダーの種類により大きく異なるが、例え
ば、約１００〜２００℃で０．５〜５分間とすること
が、充分な強度を持つ基材シートを得るという観点から
適当である。

【００１２】上記不織布において、耐熱性バインダーの
含有量は、シートに要求される強度及び耐熱性、バイン
ダーの種類によって変化する。通常バインダーの含有量
は、基材シート１００重量部に対して５〜３０重量部と
することが適当である。含有量が５重量％未満だとシー
トの強度が不十分となる傾向があり、３０重量部を超え
るとシートの柔軟性が失われる傾向がある。

【００１３】耐熱性バインダーとしては、例えば、熱硬
化型樹脂、アルミナゾル、コロイダルシリカ等を挙げる
ことができる。さらに、熱硬化型樹脂として、加熱下で
溶融し、熱縮重合等により硬化する樹脂であり、オルガ
ノポリシロキサン樹脂やアルキッド樹脂、アクリル樹
脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂によって変性させ
たシリコーン樹脂等によるシリコーン系樹脂、ポリイミ
ド、ポリエーテルイミド等のイミド樹脂、エポキシ系樹
脂等が挙げられる。特に、バインダー成分として好まし
い熱硬化型樹脂は、バインダー性能及び耐熱性において
優れた効果が奏されることから、前述のシリコーン系樹
脂や、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシ
シラン、エチルトリメトキシシランエチルトリエトキシ
シラン等のシラン系化合物と酸との加水分解縮合物から
なるものである。尚、シラン系化合物と酸との加水分解
縮合物は、１モルのシラン系化合物を０．００００１〜
０．００１モルの酸で加水分解することにより得たもの
が有効である。

【００１４】本発明で用いる基材シートは、米坪が１０
〜２００g/m²の範囲であることが好ましい。１０g/m²未
満であると、実用上十分な強度を得ることが困難であ
り、２００g/m²を超えると柔軟性、熱伝導性が不十分と
なることがあるからである。

【００１５】本発明では、耐熱シートに柔軟性を付与
し、コイル巻の作業性を向上し、コイルへの密着性を向
上させるため、上記基材シートにシリコーン樹脂及び無
機フィラーを含有する溶液を含浸及び／又は塗工する。

【００１６】本発明においてシリコーン樹脂とは、耐熱
性の高いものであれば良い。ここで耐熱性とは、前記基
材シートに要求される耐熱性と同様であり、３００℃以
上、又は４００℃以上でも樹脂の組成等が実質的に変化
しない耐熱性を有することが適当である。シリコーン樹
脂はオルガノポリシロキサン樹脂とも呼ばれ、上記耐熱
性及び適度の粘着性を有するように、分子量及び３次元
の架橋の程度等を適宜選択し、かつ縮重合性を考慮し
て、分子内のＳｉ−ＯＨ基、Ｓｉ−ＯＲ基（ＯＲはアル
コキシ基）、Ｓｉ−Ｈ基等の反応性の官能基を選択す
る。シリコーン樹脂は、アルキッド樹脂、アクリル樹
脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂によって変性させ
たシリコーン樹脂であってもよい。さらに、これらのシ
リコーン樹脂は単独で使用できる他、２種以上の混合物
であってもよい。本発明で用いることができるシリコー
ン樹脂の例は、例えば特開昭５０−９８５５０号に記載
されている。

【００１７】シリコーン樹脂は、無機フィラーとともに
基材に含浸させ、塗工するという観点から、溶液状のも
のである。溶液状のシリコーン樹脂としては、適当な有
機溶剤にシリコーン樹脂を溶解したシリコーンワニス
や、シリコーン樹脂を必要により分散剤とともに分散さ
せたシリコーンエマルジョン等を挙げることができる。
シリコーンワニス及びシリコーンエマルジョンは、シリ
コーン樹脂の種類及びワニス又はエマルジョンの粘度を
考慮して、基材シートに含浸及び塗工が容易であり、か
つ耐熱シートとした場合に、適度の柔軟性や粘着性を有
するように適宜選択することができる。尚、本発明で
は、シートの耐熱性を高く保持する目的で、市販のシリ
コーンワニス又はシリコーンエマルジョンにさらに固形
のシリコーン樹脂を添加して得た溶液を用いることもで
きる。

【００１８】特に、基材シートに含浸させるシリコーン
樹脂は、有機分が少なく灰分が多い樹脂であって、コイ
ル内で加熱されても粉末状に残るものではなく、ガラス
状に残るものが好ましい。すなわち、コイルの熱により
酸化されも、シート形状が残る保形性の良い樹脂が好ま
しい。尚、基材シートにシリコーン樹脂及び無機フィラ
ーを含有する溶液を含浸する場合には、比較的粘度の低
い、シリコーンエマルジョンを用いることが好ましい。
一方、シリコーン樹脂を及び無機フィラーを含有する溶
液を、基材に塗工するシリコーン樹脂は、適度な粘着性
を有するシリコーンワニスであることが好ましい。尚、
比較的耐熱性の高いシリコーン樹脂を含浸用に用い、柔
軟性や粘着性を有するシリコーン樹脂を塗工用に用いる
ことが好ましい。

【００１９】本発明では、より好ましくは、比較的耐熱
性の高いシリコーン樹脂を含む溶液を基材に含浸し、次
いで、柔軟性や粘着性を有するシリコーン樹脂を含む溶
液をさらに塗工する。

【００２０】一方、本発明に使用する無機フィラーは、
基材シートの空隙を埋め、熱伝導性を高める効果を有す
る。具体的には、熱伝導性の良いフィラーが好ましく、
例えば、カオリン、タルク、マイカ、水酸化アルミ等が
挙げられる。これらのフィラーは、シリコーン樹脂とと
もに、基材シートに含浸及び塗工させるのが容易である
という観点から、適当な粒子径の粉末であることができ
る。

【００２１】本発明の耐熱シートは、上記基材シートに
シリコーン樹脂及び無機フィラーを含浸及び／又は塗工
することにより得られる。より好ましくは、上記シリコ
ーンワニス、シリコーンエマルジョン及び無機フィラー
の混合分散液を基材シートに含浸し乾燥した後、さらに
無機フィラーを混合したシリコーンワニスを塗工するこ
とにより耐熱シートを製造する。基材シートに、上記シ
リコーン樹脂を含浸することにより、基材シートの柔軟
性を残しながらシート中の空隙を埋めて柔軟性を向上さ
せ、コイル巻線への密着性を高めることができる。一
方、上記シリコーン樹脂含浸乾燥後、さらに粘着性をア
ップしたい場合には、シリコーン樹脂を塗工する。これ
により、柔軟性とともに、粘着性も付与して、コイル巻
作業性を向上させることができる。

【００２２】基材シートに対するシリコーン樹脂の含有
量は、基材シート１００重量部に対して、１０重量部〜
１００重量部とすることが適当である。１０重量部未満
であると、無機フィラーの担持が困難になり、１００重
量部を超えると、シリコーン成分の移行が増大し、また
耐熱性も低下することがある。また、基材シートに含浸
させるシリコーン樹脂の構成は、例えばシリコーンワニ
ス：シリコーンエマルジョン＝８０：２０〜３０：７０
とすることが適当である。この範囲とすることで、密着
性及びフィラー担持性等が良好となる。さらに、無機フ
ィラーの配合量は、含浸させるシリコーン樹脂では、シ
リコーン樹脂１００重量部に対して５０重量部〜３００
重量部とすることが適当である。５０重量部以上とする
ことで、良好な熱伝導性が得られ、３００重量部以下で
は、シリコーン樹脂による担持が良好で粉落ち等も発生
しない。また、塗工するシリコーン樹脂では、シリコー
ン樹脂１００重量部に対して１０重量部〜２００重量部
とすることが適当である。この範囲とすることで、良好
な熱伝導性と粘着性が得られる。

【００２３】

【発明の効果】本発明の耐熱シートは、基材シート、無
機フィラー及びシリコーン樹脂からなるものであり、平
面コイルを形成するのに十分な柔軟性を有するためコイ
ル巻き作業性に最適であり、その柔軟性と適度な粘着性
から熱伝導性も良好である。本発明の耐熱シートは、材
料を選択することにより、４００℃以上での使用も可能
な程の耐熱性を有する。このような本発明の耐熱シート
は、熱伝達材料として、モーター、トランス、熱風発生
型モーター、発熱機器の絶縁等各種用途に使用できる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の耐熱シートを実施例によりさ
らに説明する。

【００２５】実施例１基材シートとしてセラミック繊維に、バインダーとして
メチルトリメトキシシラン１モルに対して酢酸０．００
０１モル添加した加水分解縮合物を使用した耐熱セラミ
ックペーパー（米坪６０g/m²、厚さ０．２mm）に、下記
の配合の混合液を１１０g/m²（固形分）含浸し、乾燥
（条件：１５０℃、４分間）した。シリコーン樹脂（ＫＲ２２０：信越化学製）１０部シリコーンエマルジョン（ＫＭ７８２：信越化学製）６０部カオリン（ＨＴカオリン：エンゲルハード社）１００部このシートに、さらに下記配合のシリコーンワニスを５
５g/m²（固形分）塗工し、乾燥し（乾燥条件：１２０
℃、３分間）、本発明の耐熱シートを得た。シリコーンワニス（ＫＲ１２０：信越化学製）６０部カオリン（ＨＴカオリン：エンゲルハード社）１０部得られたシートは、３００℃で１時間加熱したが、実質
的に変化はなく、耐熱性に優れることを示した。さら
に、この耐熱シートのコイル巻き作業性、熱伝導度、コ
イル巻線への密着性、及び熱伝達性について試験し、そ
の結果を表１に示す。

【００２６】実施例２基材シートとして、実施例１と同様のバインダーを使用
したガラスペーパー（米坪４０g/m²、厚さ０．２５mm）
に、下記の配合の混合液を固形分１１０g/m²含浸し乾燥
（条件：１７０℃、３分間）した。シリコーン樹脂（ＫＲ２２０：信越化学製）１０部シリコーンエマルジョン（ＫＭ７８２：信越化学製）８０部カオリン（ＨＴカオリン：エンゲルハード社）１００部このシートに、さらに実施例１と同様の配合のシリコー
ンワニス５５g/m²（固形分）塗工し、乾燥し（乾燥条
件：１８０℃、１分間）、本発明の耐熱シートを得た。
得られたシートは、３００℃で１時間加熱したが、実質
的に変化はなく、耐熱性に優れることを示した。さら
に、この耐熱シートのコイル巻き作業性、熱伝導度、コ
イル巻線への密着性、及び熱伝達性について試験し、そ
の結果を表１に示す。

【００２７】実施例３基材シートとして、実施例１と同様のバインダーを使用
したメタ形アラミドペーパー（ノーメックス：Ｄｕｐｏ
ｎｔ製、米坪１７５g/m²、厚さ０．１８mm）に、実施例
１と同様の配合のシリコーン樹脂を５０g/m²（固形分）
含浸し、乾燥後、５０g/m²（固形分）塗工した。得られ
たシートは、３００℃で１時間加熱したが、実質的に変
化はなく、耐熱性に優れることを示した。さらに、この
耐熱シートのコイル巻き作業性、熱伝導度、コイル巻線
への密着性、及び熱伝達性について試験し、その結果を
表１に示す。

【００２８】比較例１比較として耐熱シートとして、マイカシート（米坪５５
０g/m²、厚さ０．２５mm）を用意し、このマイカシート
のコイル巻き作業性、熱伝導度、コイル巻線への密着性
及び熱伝達性について試験し、その結果を表１に示す。

【００２９】判断の基準（コイル巻き作業性）１０cm×１０cmの真中を２０mmφ
にくりぬいた円板に、図１のように耐熱シート１０を付
設し、電線２０を図１に示すように巻き付けて平面コイ
ル３０を作成した。 ○ 巻線がシート面に固定できる。 × 巻線がシート面に固定できない。

【００３０】（熱伝導度）各耐熱シートの熱伝導度を京
都電子工業（株）製迅速熱伝導率計ＱＴＭ−Ｄ３型を用
いて測定した。

【００３１】（コイル巻線への密着性）平たく巻いたコ
イルを耐熱シートで挟み、圧着（１００kg/cm²）し、平
面コイルを作成し、分解した。 ○ 線間へフィラーが侵入し、コイルがシートに密着す
る。 × 線間へフィラーがあまり侵入せず、コイルがシート
に密着しない。

【００３２】（熱伝達性）耐熱性を有する電線を平たく
巻いたコイルの上下を耐熱シートで挟み、さらにステン
レスで挟み圧着しかしめて、平面コイルを成型する。一
定の電気を流した後、電線の温度及び平面コイル表面の
温度を測定した。 ○ 電線の温度と平面コイル表面の温度の差が少ない。 △ 電線の温度と平面コイル表面の温度の差がやや多
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】コイル巻き作業性の説明図である。

【表１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材シートに、シリコーン樹脂及び無機
フィラーを含有する溶液を含浸及び／又は塗工したこと
を特徴とする耐熱シート。
【請求項２】基材シートが無機又は有機繊維の不織布
である請求項１記載の耐熱シート。