JPS58161206A - 着色された耐熱性電気絶縁体 - 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】 本発明は、新規な鮮やかに着色された耐熱性電気絶縁体
に関する。

従来、耐熱性電気絶縁物は、雲母、石綿などの絶縁基材
を、低融点ガラスなどの結着剤により結着させて製造さ
れている。このうち、雲母粉末を硼酸−鉛系の低融点ガ
ラスにより結着させたいわゆる「マイカレックス」が広
く知られている。このマイカレックスは、耐熱性および
゛酸銀絶縁性には１愛れているが、製造に除して、前記
低融点ガラスの軟化温度以上すなわち５００〜８ｏｏ℃
の温度に加熱しつつ２００〜１０００　ｋｇ、々雇２程
度の圧力金加えることが必要とされ、また工程的にも著
しく繁帷であるため、製造コストが高（なるという欠点
があった。またこれに加えて、結着時に雲母と前記ガラ
スとの間に反応が進行し、雲母がガラスに侵蝕され、作
業性が低下するという欠点もあった。

また、絶縁基材の結着剤としては、低融点ガラスのほか
に、リン酸、金属の第一リン酸塩などのリン酸塩類、ア
ルミナゾル、シリカゾルなどのゾル類、セメントなどが
用いられている。しかしながら、リン酸あるいはリン酸
塩類などのリン酸系結着剤は、耐熱性（４００〜５００
’Ｃまで）および不燃性にはＫれているが、耐水性およ
び浸潤時の電気特性が劣り、また絶縁基旧とリン酸系結
着剤とが化学反応を起こすため結着効果が低下し、均一
な成形品が得られ難いという欠点があった。さらにリン
酸系結着剤に、熱硬化性樹脂からなる有機系結着剤を混
入したものを結着剤として用いることもあるが、この場
合には、有機系結着剤の分解が生起し、成形が困難にな
ることがあった。

一方、アルミナゾル、シリカゾルなどのゾル系結着剤は
、結着に際して１０００〜１２００℃程度の高温処理が
必要であり、マイカレックスと同様の間順かあった。ま
たセメント系結着剤においては、熱硬化性樹脂系結着剤
との併用が難かしいため、緻密な成形品が得に（いとい
う欠点があった。

このような欠点全解決するため、クリソタイル石綿など
の無機質繊維またはこれに無機質充填剤に加えてなる絶
縁基体を、硼酸と、酸化亜鉛および（または）酸化カル
シウムとからなる粘着剤を用いて、１３０〜２００℃の
温度、１００〜３００ｋｇＡＭＬ２の圧力で加熱加圧成
形すること全特徴とする耐熱性電気絶縁体の製造法が提
案されている。しかしながら、この方法により製造され
た電気絶縁体は、耐アーク性などの面において完全には
満足のい（ものではなく、さらに改良することが望まれ
ている。また、このようにして製造された′ば気絶縁体
は用いた原料に基因して白色であり、この電気絶縁体全
着色しようとする場合には、高価な無機顔料全使用しな
けわば着色することができないという欠点があった。無
機顔料による電気絶縁体の着色には、無機顔料の耐熱性
および均一分散性という点で問題がある。しかも、上記
の電気絶縁体は白色であるため、この中に含まれる熱硬
化性樹脂などの成分が加熱により褐色系に変色すること
があり、このため商品価値が低下するという欠点があっ
た。

本発明はこのような欠点を解決しようとするものであり
、絶縁基材の結着剤として、酸化中鉛と酸化ニッケルと
の固溶体および硼酸ヲ用いることによって、絶縁基材全
結着させるに際して、高温高圧を要することなく、しか
も絶縁基材全損傷させることな（、耐熱性、電気絶縁性
、機械的強度、耐アーク性に廃れ、かつ鮮ヤかに着色さ
れて変色による商品価値の低下を防止しうる電気絶縁体
を提供することを目的としている。

すなわち本発明は、無機質絶縁基材を、酸化亜鉛と酸化
ニッケルとの固溶体および硼酸そして場合により熱硬化
性樹脂が添加されてなる結着剤により結着してなる鮮や
かに着色された耐熱性電気絶縁体全提供する。

本発明において用いられる無機質絶縁基材としては、ガ
ラス？！　＋ｎ、マイカ、石綿、セラミックなどのクロ
ス、マット、ペー・ぐ−粉末、繊維が用いられ、これら
は単独あるいは組合せて積層体として用いられる。無機
質絶縁基材には、無機充填剤を添加してもよ（無機充填
剤としては、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシウム、
酸化スズ、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化
珪素、酸化鉄、酸化ジルコニウム、水酸化カルシウム、
水酸化アルミニウム、水酸化鉄、弗化アルミニウム、弗
化マグネシウム、餠化ホウ紫、ガラス粉末、ケイ酸ジル
コニウム、カオリン、焼成りレー、チタン酸］々リウム
、タルク、マイカ、ムライト、ジルコンサンド、シラス
バルーン、バーミキュライト、ノミ−ライトなどが挙げ
られる。

上記のような絶縁基材を結着させろための結着剤として
は、酸化亜鉛と酸化ニッケルとの固溶体および硼酸が用
いられる。また、酸化亜鉛と酸化ニッケルとの固溶体お
よび６ｔ＋＋＋　＋＊に、必要に応じて、有機結着剤と
して耐熱性の熱硬化性樹脂を添加して結着剤とすること
もできる。熱硬化性樹撒全添加１−ることによって、絶
縁基材の微細隙間が充填され、これによって絶縁基Ｈの
結着がより強固となり、得られる電気絶縁体の機械強度
、電気絶縁性および耐水性の向上を図ることができろ。

酸化亜鉛−酸化ニッケルとの固溶体について説明する。

酸化亜鉛−酸化ニッケル系固溶体は、岩塩型構造とウル
ツアイト型構造をとり、ＮＩＯに対して、ＺｎＯが固溶
化すると岩塩型構造をとり、逆にＺｎＯに対してＮｉＯ
が固溶化するとウルツアイト型構造をとる。またこのウ
ルツアイト型の固溶体は、ＮＩ２＋の少ない組成でのみ
生成する。

ちなみに、１４００℃の温度に於いて、ＮｉＯに対する
ＺｎＯの同浴限界は４０　ｍｏ　１　％であり、一方、
ＺｎＯに対するＮｉＯの同浴限界は２．５　ｍｏｌ　％
である。

固溶体を生成するための酸化亜鉛源としては、醇化亜鉛
粉末のほかに、たとえば水酸化亜鉛、炭酸亜鉛、塩基性
酸炭亜鉛、酢酸亜鉛などが挙げられる。また、酸化ニッ
ケル源としては、酸化ニッケル粉末のほかに、たと支ば
、水酸化ニッケル、炭酸ニッケル、塩基性炭酸ニッケル
、硝酸ニッケル、硫酸ニッケルなどが拳げられる。

酸化亜鉛と酸化ニッケルとの固溶体は、具体的には、た
と支げ高純度酸化亜鉛粉末と高純度酸化ニッケル粉末と
全所望割合で充分に混合し、次いでこの混合物’ｉ　１
ｏｏｏ〜１５００℃の温度に加熱することによってｄ周
製される。

酸化亜鉛−酸化ニッケル系固溶体を製造するに際して、
原料となる酸化亜鉛と酸化ニッケルの混合割合は、得ら
れる電気絶縁体の目的と色に応じて変化させることがで
きる。

本発明において用いられる有機結着剤としての耐熱性の
熱硬化性樹脂としては、たとえば、フェノール樹脂、エ
ポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン
樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げらね、これらの熱硬
化樹脂を単独あるいは組合せて使用する。

本発明においては、絶縁基材として酸化亜鉛と酸化ニッ
ケルとの固溶体および１ｉｌｉ１１　酸、場合により熱
硬化性樹脂の混合物を用いるが、硼酸と前記固溶体との
モル比は０．５〜８．０であることが望ましい。

なお、本明細書において、０１；１酸と酸化亜鉛−酸化
ニッケル固溶体とのモル比とは、以下の意味で使用する
。すなわち、酸化ニッケル源として酸化亜鉛りＯｇ　ｉ
用い、酸化亜鉛源として酸化ニッケル１０　ｇ　’！ｉ
７用いた場合について考支ると、固溶体中には、酸化亜
鉛が１．１０６モル、一方、酸化ニッケルは０．１３４
モル存在することになる。したがって酸化亜鉛９Ｑｇお
よび酸化ニッケル１０　ｇ　ｉ加熱することにより、生
成する固溶体は１．１０６　＋　０．１３４＝１．２４
０モルに相当すると便宜上考気ることができる。一方、
硼酸の１モルは６１．８ｇであると考えることができろ
から、破酸と固溶体とは、上記のような考え方により、
所望のモル比で混合することができる。

結着剤混合物は使用に際して、１００メツシユ以下、好
ましくは２００メツシユ以下にして用いることが望まし
い。

本発明による耐熱性電気絶縁体においては、該絶縁体１
００重量部に対して、無機質絶縁基材は５〜′ＡＯ重量
部好ましくは２０〜７５重量部であり、酸化亜鉛と酸化
ニッケルとの固溶体および硼酸からなる無機結着剤は５
〜８０軍量部、好ましくは加〜口重量部であり、熱硬化
性樹脂からなる有機結着剤は０−３０部好ましくは２〜
２０部であり、無機充填剤は０〜７０部好ましくは５〜
５０部である。

絶縁基制が５重量部以下であると、得られる電気絶縁体
の機械的強度が低下し、一方００重業部以上になると、
基材の結着が充分にできず機械的強度が低下するため好
ましくない。また、無機結着剤が５Ｎ量部以下であると
、得られる電気絶縁体の耐熱性が低下し、一方８０重量
部以上になると機械的強度が低下して好ましくない。ま
た、有機結着剤を添加しなくとも満足な特性？有する電
気絶縁体が得られるが、有機結着剤が２重量部以」−含
まねると、得らねる電気絶縁体の耐水性および機械的強
度が向上するため好ましく、一方その含姻が加重量部以
−ヒとなると耐熱性が低下するため好ましくない。

以下に本発明による耐熱性電気絶縁体の製造方法全説明
ｊる。

まず、高純度酸化亜鉛と、高純度酸化ニッケル粉末とを
、所望割合で混合し、次いで１０００〜１５００℃の温
度に加熱することによって、酸化亜鉛−酸化ニッケル系
固溶体を調製する。この固溶体に６１１＋１醍を混合し
、必要に応じて熱硬化性樹脂をさらに添加し、これらの
混合物全無機質絶縁基拐上に均一に散布し、次いでこれ
を加熱しながら加圧することによって耐熱性電気絶縁体
を製造する。

酸化亜鉛−酸化ニッケル固溶体、硼酸、熱硬化性樹脂の
各結着剤成分は、絶縁糸村上に散布する前に、充分に混
合し、さらにボールミルな２により１００メツシユ以下
にする。

結着剤が散布された絶縁基材は、金型に入れられ、１３
０〜２００℃の成形温度で、１００〜３００ゆ／（、ｍ
’の成形圧力のもとで約１０〜６０分間加熱加圧されて
、耐熱性電気絶縁体が得られる。

成形温度は、１３０℃以下であると無機結着剤の流動性
が良好ではないため、得られる絶縁体の強度が低下する
ため好ましくな（、また２００℃以上であると、急激に
硼酸の脱水が起こり、発泡の原因となるため好ましくな
い。

成形圧力は、１００−μ２以下であると緻密な絶縁体が
得られないため好ましくなく、また３００　ｋｇＺｉ以
上としても得られる絶縁体の特性に変化はな（、高圧を
加えることによる効果が特にない。

成形時間は、成形温度および成形圧力に応じて変化する
が、おおよそ１０〜６０分程度である。

このようにして電気絶縁体が得られた後に、使用目的お
よび使用条件に応じて、寸法安定性を得るため、加圧下
あるいは無圧下で、好ましくは成形温度以上の温度で、
後処理することが望ましい。

以下本発明を実施例により説明するが、本発明は以下の
実施例に限定されるものではない。

実施例１ 酸化亜鉛粉末（ＺｎＯ）と酸ニッケル（ＮｉＯ）とをモ
ル／ぐ−セント比で０．９８　：　０．０２の割合で湿
式混合し、１００℃で予備乾燥した後、これを電気炉中
で１２００℃で２時間Ｉ焼成し、酸化亜鉛と酸化ニッケ
ルの固溶体を調製した。この固溶体は鮮やかな草色を呈
していた。次いでこの固溶体と硼酸（Ｈ３ＢＯ３）と全
１：３のモル比で混合して無機結着剤とした。

電気絶縁体１００部中には絶縁基材５１．１１曾部、無
機結着剤４０．９部、エポキシ樹脂およびシリコンワニ
スの混合物を８重量部を使用した。このうち、無機結着
剤と有機樹脂は予じめ混合し、次いでＩ−ルミルにより
粉砕して１００メツシユ以下として使用した。

絶縁層相として、ガラスチョップストランドマットを１
５０×１５０１ＩｌｌＩ２に切断したものを１０枚用意
し、このマット１枚ごとにつぎ、上記のようにして調製
した結着剤を散布し、上下にガラスクロスマット２枚を
重ねて積層した。これ全金型に入れ、１７０℃の温度に
セットし、２００　ｋｇ／ｂ＊２の圧力で加分間加圧加
熱して、鮮やかな草色を有する電気絶縁体を製造した。

実施例２ 酸化捕鉛と酸化ニッケルとを、モルパーセント比で０．
９０　：　０．１０比の割合で湿式混合し、１００℃で
予備乾燥後、これ１１２００℃で２時間焼成して酸化亜
鉛と酸化ニッケルとの固溶体を調製した。

この固溶体は鮮やかな草色を呈していた。次いでこの固
溶体を用いて実施例１と同様にして鮮やかな草色を有す
る′電気絶縁体を製造した。

実施例３ 酸化亜鉛と酸化ニッケルとをモルパーセント比で０．８
　：　０．２の割合で混合し、これを１２００℃で２時
間焼成し、酸化亜鉛と酸化ニッケルとの固溶体を調製し
た。この固溶体は草色を呈していた。

次いでこの固溶体を用いて実施例１と同様にして鮮やか
な草色を有する電気絶縁体を製造した。

実施例４ 有機結着剤としてエポキシ樹脂およびシリコンワニスを
用いない以外は実施例１と同様にして電気絶縁体を製造
した。

実施例５ 酸化亜鉛と酸化ニッケルとをモルパーセント比で０．９
８　：　０．０２１７）比の割合で湿式混合し、１００
’Ｃで予備乾燥後、これ’に１２００℃で２時間焼成し
て酸化亜鉛と酸化ニッケルとの固溶体を調製した。

この固溶体は鮮やかな炎草色を呈していた。次いでこの
固溶体と硼酸と全１＝３のモル比で混合し無機結着剤と
した。この無機結着剤と白色の合成マイカ粉末（６０メ
ツシユ以下）ヲ重量比で４０：Ｉ）Ｏの比の割合で押潰
機により充分段（混合した後、１５０　Ｘ　１５０ｍル
２の大きさの金型に入れ、１７０℃、２００　ｋｇ／ｌ
、ｘ　　の圧力で加分間加圧加熱して、淡草色を有する
電気絶縁体を得た。

実施例６ 実施例５と同様の方法で無機結着剤を調製した後、この
無機結着剤と白色の合成マイカ粉末（１５０メツシユ以
下）を重址比で４０　：６０の比の割合で混合後、さら
にエポキシ樹脂を全重敏の５％添加し、さらに挿清機で
充分良（混合した。

以下は実施例５と同様の操作を行って鮮やかな淡草色を
有する電気絶縁体を製造した。

このようにして得られた各電気絶縁体の端物性値ｉ　Ｊ
ＩＳ　Ｋ　６９１１熱硬化性プラスチツクの一般試験方
法に準じて測定し、その結果を表１に示す。

ただし、湿潤時の体積抵抗と表面抵抗については電気絶
縁体を湿度９６．５チの室内に冴時間放置した後に測定
を行った。

表１から、絶縁基材の結着剤として、酸化亜鉛と酸化ニ
ッケルとの固溶体および硼酸からなる無機結着剤に場合
により熱硬化性樹脂を添加したものを用いることにより
、耐熱性、電気絶縁性、機械的強度、耐アーク性に優れ
しかも鮮やかな色彩を有する電気絶縁体が非常な高温高
圧を要することな（得られることがわかる。

出願人代理人　　　猪　股　　　　清 ０”７）−３９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、無機質絶縁基材を、酸化亜鉛と酸化ニッケルとの固
   溶体および硼酸からなる結着剤により結着してなる着色
   された耐熱性電気絶縁体。 ２無機仙絶縁基材を、酸化亜鉛と酸化ニッケルとの固溶
   体、硼酸および熱硬化性樹脂からなる結着剤により結着
   してなる着色された耐熱性電気絶縁体。