JPS5844605A - 耐熱絶縁材料の製造法 - 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】 本発明は耐熱絶縁材料の製造法に関する。さらに詳しく
は、本発明は６００００以上の温度雰囲気下で連続的に
または繰返し行なうガラス製品などの熱蛤理工程におい
て、製品に損傷および（または）汚損を与えることなく
製品を支持し、かつそれ自体が耐損耗性にすぐれた耐熱
支持体として、またはブラウン管などの高電圧を印加さ
れる製品中で使用されるばあいに必要な電気絶縁性を有
する絶縁体として用いられる耐熱絶縁材料の製造法に関
する。

従来の耐熱絶縁材料としてはアスベストテープ類、アス
ベストセメント板、アスベス糎ケイ酸カルシウム板、チ
ツ化ホウ素材料、各種磁器製品などが用いられてきてい
゛る。

アスベストテープ類は金属に巻回してその強度を保有さ
せるために使用するが、アスペス）は使用温度が４００
〜以上になると１２〜１４重量博含有されている結晶水
がしだいに失なわれはじめ、７００’ａよりも高い温度
では淡褐色に変色しまた脆弱となってしまうため長期安
定使用が望めない。

アスベストセメント板はアスベストをポルトランドセメ
ントなどのセメント材料で結着させたものであるが電気
絶縁性が充分でなく、また比較的硬い材料であるためガ
ラス製品などに損傷を与える危険があり、さらにはアス
ベストテープ類と同様の理由から長期安定使用が望めな
い。

アスベストケイ酸カルシウム板は多孔質、軽量で柔かい
材料であるため製品の損傷などの危険は少ないが、それ
自体が損耗しやすく、取換え作業が煩雑である。

アスベストは特定化学物質に指宇されている有害物質で
あるため、値上のアスベストを基調とした材料は衛生上
の問題などもある。

チツ化ホウ素材料はそれ自体の耐損耗性にすぐれ、アス
ベスト類にくらべて長期安定使用が可能であるが、非常
に高価であるため特殊なばあいにのみ使用される。

磁器製品は耐熱温度および電気絶縁性にすぐれた材料で
あるが、それ自体が硬くてもろいため、ガラス製品など
を損傷させ易く、また搬送時の振動などで容易に破損さ
れてしまうという欠点がある。

値上の従来の耐熱絶縁材料として用いられているものの
欠点を排除しうる複合材料が特公昭５４−７３５９号公
報および特公昭５４−７５６０号公報に開示されている
。該複合材料は、無機質繊維、無機質粉木型たけ無機質
層状物質などをホウ酸および酸化亜鉛を主成分とする結
合剤を用いて１６０〜２００°Ｏの温度および１００〜
５００Ｋｇ１０ｎ”の圧力下で成形し、えられた成形体
をさらに２００〜２５０°ａで加熱処理することにより
製造されている。

この複合材料の製造法をさらに詳しく説明すると、まず
加熱加圧成形時にホウ酸が溶融して無機質繊維などを結
着させると同時に結合剤のもう１つの主成分である酸化
亜鉛と化学反応して含水ホウ酸亜鉛を形成し１．盲らに
りぎの２００〜２５０°０の加熱処理により、含水ホウ
酸亜鉛の生成を促進させ耐水性、耐熱性にすぐれた絶縁
体をうることができる。また用いる無機質繊維、無機質
粉末、無機質層状物質などの種類および量はえられる複
合材料の使用目的に応じて適宜選択される。

しかし、この方法によって見られる複合材料は５０００
０以上の温度算囲気下にさらされると、材料中の含水ホ
ウ酸亜鉛から結晶水が放出してガラス製品などを汚損し
、また最悪のばあいには急激な温度上昇により絶縁体が
割損する危険が生じるなど、未だ解決すべき問題点が残
されている。

本発明者らは、かかる複合材料の問題点を解消すべく鋭
意研究を重ねた結果、該複合材料をさらに約ｇｓｏ〜４
５０°Ｏで加熱処理し、複合材料中の含水ホウ＃亜鉛を
無ホホウｉ！亜鉛に変換、させ仝ことにより、５ｏｏａ
ｏ以上の温度雰囲気−下でも殆んど形状の変化がなく、
電気絶縁性にすぐれ、かつ機械加工性のよい耐熱絶縁材
料としうることを見出し、本発明を完成するにいたった
。

すなわち本発明は、− （−ホウ酸および酸化亜鉛からなる結合剤と無機質層状
物質を混合する工程、 Ｃｂ）見られる混合物を１２ＳＯ〜２００　’Ｏの温度
および１００〜５００Ｑ／ａｍ　の圧力下で加熱加圧成
形する工程、０）見られる成形品を室温から約２５０６
０まで徐々に昇華する方法によって加熱処理してホウ酸
および酸化亜鉛からなる結合剤を含水ホウ酸亜鉛とする
工程、および （（転）さらに約６５０〜４５０°０で処理して含水ホ
ウ酸亜鉛の結晶水な除去する工程 からなることを特徴とする耐熱絶縁材料の製造法に関す
る。

本発明に用いる無機質層状物質としてはマイカ粉末、タ
ルク、チッ化珪素などがあげられるが、とくにマイカ粉
末が好ましい。マイカ粉末を用いることにより見られる
耐熱絶縁支持体はガラス製品などを損傷することがなく
、それ自体の機械加工性がすぐれ、耐熱性および電気絶
縁性もよい。

種々知られているマイカ粉末のなかでも、分解温度の高
い金雲母粉末（分解温度！８００００以上、組成１鴫、
（ムｌＢ１．．Ｏ□。）（ＯＨ）、　）　％合成フッ素
金雲母粉末（分解温度２１１００°Ｏ以上、組成Ｉ鴫、
（ム７ｇ１．Ｏ□。）１．）またはそれらの混合物がも
つとも好ましい。

ホウ酸としては、正ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）、無水ホウ酸
またはそれらの混合物が好ましい。これらのホウ酸は酸
化亜鉛（１＋ｏ）と混合して結合剤として用いられるが
、好ましい結合剤としては正ホウ酸６〜７モル部、無水
ホウ酸１モル部および酸化亜鉛２．５〜４．５モル部か
らなる混合物があげられる。

無機質層状物質と結合剤は、前者の６０〜７５重量−に
対し後者の４０〜２５重量％を混合機で混合して用いら
れる。

この混合物を金型などの成形型内に充填し、ついで１６
０〜２００°０にあらかじめ加熱しである熱盤間に挿入
し、圧力１００〜３００Ｋｐ／ａ−で加熱加圧成形する
ことにより所望の形状の成形品かえられみ。

この成形品はさらに室温から約２５０００まで徐々に昇
温する方法によって加熱処理し、成形品中の含水ホウ酸
亜鉛の生成を完結させる。ここまでの操、　　作は前述
の特公昭５４−７１５９号および特公昭５４−７３６０
号の各公報に開示されている方法とまったくまたは殆ん
ど同様にして行なわれる。このものは、冷却することな
くさらに約！１５０〜４５０　’ｌ）で加熱処理するこ
とにより、食水ホウ酸亜鉛の結晶水が放出されて無水ホ
ウ酸亜鉛に変換され、５００ａＯ以上で使用してもガラ
ス製品を汚損したり、それ自体が割損する危険のない耐
熱絶縁材料としうる。

なお、値上の複合材料中の衾水ホウ酸亜鉛および無水ホ
ウ酸亜鉛の材質をＸ線回折によって分析したところ、含
水ホウ酸亜鉛は２　ｈｏ・５！１２０．・６−０を主体
とするものであり、無水ホウ酸亜鉛はβム０・Ｂ２０．
を主体とするものであった。したがって本発明の製造法
における材料の変化を略式で示すとつぎのようになる。

無機質層状物質＋含水ホウ＃亜鉛（２２ｎＯ−５１１２
０，−！ＪＲ，Ｏ）↓工程（１） 無機層状物質＋無水ホウ酸亜鉛（βＺｎＯ・Ｂ、Ｏ，）
つぎに実施例および比較例をあげて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はそれらの実施例のみに限定され
るものではない。

実施例１ 無機質層状物質として金雲母粉末（粒度１００〜２００
メツシエ）　８４５９を用い、それに正ホウ＃（粒度４
０〜８０　Ｉ　ツシｓ−）　、無水ホウｒＩｋ（粒度４
０〜８０メツシｚ　）　４７−Ｂｅおよび酸化亜鉛（粒
度１〜１０μ朧）ｔ９ｓ、ａｐを結合剤として添加し、
石川式摺潰機を用いて１０分間混合した。

えられ・だ混合物１６００９を高さ１００ｍｍ　、幅２
００ｍｍ。

長さ２ＱＱｍｍの金型に充填し、ついで１７０〜１８０
°０にあらかじめ昇温しておいた熱盤間に挿入したのち
、ただちに１５０Ｋｐ／ａｍ２に加圧した。金型は約１
０分後に１６０００に達するが、その時点からさらに５
分間加熱加圧を保持した。そののち加熱を解除し、１５
０’ｏまで放冷したのち加圧を解除して厚さ１４■、幅
２００！ＩＩｍ、長さ２００ａｍの成形物をえた。

つぎにこの成形物を電気炉内で８０００から２００〜ま
で２０００間隔で昇温させ、つぎに６５０００まで昇温
させそれ以後２０％間隔で４５０°Ｏまで段階的に昇温
させて加熱処理を行なった。なお各温度での加熱時間は
６時間とした。加熱処理後、室温にまで放冷して目的と
する耐熱絶縁材料をえた〇かくしてえられた耐熱絶縁材
料はつぎの項目に関して試験を行ない、その特性を調べ
た。

（イ）曲げ強さ 厚さ１４ｍ虱、輻１０重論、支点間１００鳳ｍで測定し
た。

（ロ）シャルピー衝撃強さ 厚さ１４ｍｍｍ　、幅１Ｑｍｍ、長さ９０ｍ醜のものを
試験片とし、ノツチ（切欠き）なしで測定した。

（ハ）貫層破壊電圧 厚さ２１１鳳で表面が研磨された試料について常温、常
圧下におい１試験した。

に）吸水率 厚さ１４ＩＩＩＩＩＫ１幅Ｓｏｗｍ　、長さ５０１ａｍ
の試験片を１５０００で４時間乾燥したのち、その重量
を測定し、ついで純水２Ｏｈｊ中に２６〜２５時間浸漬
し、そののち純水中から取り出して表面をガーゼで拭い
、重量を測定して、その重量増加率を吸水率とした。

（ホ）溶解率 吸水率測定後の試験片を再び１５０ａＯで４時間乾燥し
てその重量を測定し、純水中に浸漬的の重量に対する重
量減少率を溶解率とした。

（へ）熱変形温度 厚さ１４１ａｌｌ、輻１５ｍｍ　、長さ２００＋ａｍ　
（Ｆ）試験片を用い、その両端５１ａｌｌを耐火レンガ
で支え、７００ｃＩａから１０００ｏｏまでの温度変化
に対する表面の形状変化を倍率２０倍の顕微鏡写真で観
察し、形状の変化する温度を調べた。

（ト）体積固有抵抗 Ｊｘｓに６９１１の方法にしたがって測定した。

（至）表面固有抵抗 Ｊｘｓ　ｘ　６９１１の方法にしたがって測定した。

（す）材料主成分 材料中の主成分は１１１回折装置を用いて確認した。

（ロ）耐熱衝撃性 厚さ１４麿鳳、輻１５膳膳、長さ２００ｍｍの試験片を
用い、その重量を測定したのち７００°０に昇温してい
ｂ電気炉中に入れ、６０分間放置後の試験片の変形（火
膨れ、割れ、ヤセ）を肉眼で観察し、ついで重量を測定
して加熱減量率を算出した。

に）耐アーク性 常温、常圧でＪｌｌｌ　Ｋ　６９１１による段階法にし
たがって測定した。

（１）機械加工性 見られた耐熱絶縁支持体を丸棒加工、孔アケ加工、切断
加工して、そのときの加工の容易さから判断した。

つぎに（イ）〜（ロ）の特性の試験結果を示す。　　□
ピ）曲げ強さ＋４００〜６００に＃／ａｍ”（ロ）シャ
ルピー衝撃強さ：５〜５１１−ａｍ／ａｍ”（ハ）貫層
破壊電圧富７〜？　ｋ　ｖ／ｗｉｎに）吸水率８２〜４
％ （ホ）溶解率ｌ０６２％以下 （へ）熱変形温度１９００００以上（この温度で金雲母
粉末の形状が蛮化し、磁器化した。） （ト）体積固有抵抗ｓ　１．０Ｘ１０”Ω以上（ハ）表
面固有抵抗１１．０Ｘ１０１１０以上（す）材料主成分
ｊ金雲母およびβｈｏ−１１，０，５（ロ）耐熱衝撃性
冨火膨れ、割れ、ヤセなどの形状変化はみられず、加熱
減量率は０．５％以下であった。

に）耐アーク性；δＯｏ秒以上　　　　　　　。

（１）機械加工性：非常に良好 実施例２ 無機層状物質として合成フッ素金雲粉末（１００〜２０
０メツシエ）を用いたほかは実施例１と同様にして実験
を行ない、耐熱絶縁材料をえた。

見られた耐熱絶縁材料は実施例１と同じ項目に関して試
験を行ない、その特性を調べた。その結果、殆んどすべ
ての項目について実施例１とほぼ同じ特性を示した。な
お熱変形温度は９０Ｇ　’Ｏ以上であったが、合成フッ
素金雲母粉末は金雲母粉末よりも形状の変化が小さいも
のであった（ただし磁器化は同じ程度）。

比較例１ 前記実施例１の方法でえられる加熱処理前の成形物を２
００〜で３時間加熱処理を行ない、耐熱絶縁材料をえた
。

見られた耐熱絶縁材料の（ロ）耐熱衝撃性を調べたとこ
ろ、試料片の約５５％にあたる割合の部分で層内に微細
クツツタが確認された。また加熱減量率は４〜６％であ
った。

以上述べたように、本発明により見られる耐熱絶縁材料
は耐熱衝撃性にすぐれ、かつ電気絶縁性、機械加工性に
すぐれたものであり、ガラス製品などの熱処理の際の支
持体として用いたばあい、充分な実用性を発揮するもの
である。

また本発明により見られる耐熱絶縁材料は、以上の使用
目的のみに限定されず、高温下で使用される電気機器の
耐熱不燃性絶縁物、たとえば絶縁支持枠、スペーサなど
にも好適に用いることができる。

またアスベストのごとき有害材料を使用しないため、製
造時または使用時などにおける衛生上の効果も大である
。

代理人　　葛　野　信　−（ほか１名）手続補正書（自
発） 特許庁長官殿 １、事件の表示　　　　特願昭６６−１４４５９５号事
件との関係　　　特許出願人 ６、補正の対象 （１）　　明細書の特許請求の範囲および発明の詳細な
説明の欄 ６、　補正の内容 （１）　　明細書の特許請求の範囲の備を別紙のとおり
訂正する。

（２）明細書第４頁第１θ行に「１８０〜２００°Ｃ」
とあるのを［１６０〜２００″Ｃ」と訂正する。

７、添付書類の目録 （１）訂正後の特許請求の範囲を記載した書面１通 以上 特許請求の範囲 （１）（ａ）ホウ酸および酸化亜鉛からなる結合剤と無
機質層状物質を混合する工程。

向えられる混合物を１６０〜２００°Ｃの温度および１
００〜８００ｋｇ／ｄの圧力下で加熱加圧成形する工程
、（０）えられる成形品を室温から約２５０°Ｃまで徐
々に昇温する方法によって加熱処理してホウ酸および酸
化亜鉛からなる結合剤を含水ホウ酸亜鉛とする工程、お
よび （ｄ）さらに約８５０〜４５０°Ｃで加熱処理して含水
ホウ酸亜鉛の結晶水を除去する工程 からなることを特徴とする耐熱絶縁材料の製造法。

（２）前記ホウ酸が正ホウ酸、無水ホウ酸またはそれら
の混合物である特許請求の範囲 製造法。

（３）前記無機質層状物質が金雲母，合成フッ素金雲母
またはそれらの混合物である特許請求の軛囲第（１）項
または第（２）項記載の製造法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　（ａ）ホウ酸および酸化亜鉛からなる結合剤と
   無機質層状物質を混合する工程、 伽）見られる混合物を１３０〜２００°０の温度および
   １００〜５００Ｋｐ／ａｍｆｆｉの圧力下で加熱加圧成
   形する工程、（０）見られる成形品を室温から約２５０
   °０まで徐々に昇温する方法によって加熱処理してホウ
   酸および酸化亜鉛からなる結合剤を含水ホウ酸亜鉛とす
   る工程、および （ｄ）さらに約６５０〜４５０°０で加熱処理して含水
   ホウ酸亜鉛の結晶水を除宍する工程 からなることを特徴とする耐熱絶縁材料の製造法。 （２）前記ホウ酸が正ホウ酸、無水ホウ酸またはそれら
   の混合物である特許請求の範囲第（１）項記載の製造法
   。 （８）前記無機質層状物質が金雲母、合成フッ素金雲母
   またはそれらの混合物である特許請求の範囲第（１）項
   會たは第（２）項記載の製造法。