JPS5910521B2 - 集成マイカ薄葉材料およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、すぐれた機械的強度を有し、適度の可撓性
を持ち、すぐれた電気絶縁性と耐熱性を有し、かつ極め
てすぐれた含浸性を有する集成マイカ薄葉材料およびそ
の製造方法に関するものである。

従来、マイカを電気絶縁材料として使用する場合、主と
してマイカ紙、マイカテープあるいはマイカ板などとし
て使われているが、このうち薄葉材料として使われるマ
イカ紙およびマイカテープ類には天然のハガシマイカ、
あるいは天然の集成マイカが使われてきた。

マイカ薄葉材料は、すぐれた電気的絶縁性と機械的強度
を有し、適度の可撓性を持ち、かつ使用時にペタつかな
いことなどが要求される。ハガシマイカを用いる場合に
は、絶縁紙、綿布、合成繊維布、不織布、合成樹脂フィ
ルム、ガラスクロスなどの支持材にハガシマイカを有機
質の接着剤を水、あるいは有機溶媒中に溶解、あるいは
分散させたバインダーを用いて適当な厚さに貼り付けて
製造するのが普通である。

この場合には、かなりの厚さを有するハガシマイカ片を
重ね合わせて製造するために、厚さが不均一になること
は避けられない。また上記バインダーによるマイカ片相
互の接着性はあまり良くないので接着不良個所を生じや
すく、このために生じた微細な空隙によつて、しばしば
絶縁破壊の原因となる。一般にマイカ薄葉材料は含浸レ
ジンと組合せて使用されるが、ハガシマイカ薄葉材料は
集成マイカの場合に比べて、比較にならない程大きいマ
イカ片を使用しているために含浸レジンの浸透性が悪く
、内部まで十分に浸透しにくく、十分な絶縁効果が得ら
れないことが多い。

しかしながらハガシマイカ薄葉材料の場合には使用され
る上述の有機質バインダー量は、一般に集成マイカの場
合に比べてかなり少ないために、バインダー自体の特性
は後者の場合ほど問題にはならない。一方このハガシマ
イカの代りに集成マイカを用いた薄葉材料がある。

集成マイカシートにはマイカを微粉末状に粉砕した鱗片
状マイカを抄紙機にかけて抄造して得られるが、このマ
イカのみから成る集成マイカシートはそれ自体では機械
的強度が極めて弱いためにそのままで使用することはで
きないので、綿布、紙、合成繊維布、不織布、ガラスク
ロスなどによつて補強して使われるのが普通である。こ
の場合にも通常集成マイカシートと支持材とを前述の有
機質バインダーによつて接着しているが、このバインダ
ーの量は一般にハガシマイカの場合に比べて相当多いの
で、その性質が全体として絶縁組織の特性に及ぼす影響
が大きく、バインダー自身の特性が極めて重要な問題と
なる。さらに補強材の種類によつては耐熱性が非常に低
く、また上述のようにバインダーで上記補強材を裏貼り
するために、マイカテープとして高価なものになつてし
まう。この集成マイカ薄葉材料のバインダーとしては、
使用時にベタつかず、適度の可撓性を有し、しかも含浸
レジンとの反応性を保ち、その上電気的性質のすぐれた
ものが必要であるが、これは極めて得難いものである。

集成マイカ薄葉材料は、一般に８％以上という相当量の
有機物バインダーを使用するので、レジンの含浸性が著
しく悪くなり、そのために全体の絶縁組織としての性質
を大幅に低下させることが多く、これは集成マイカ薄葉
材料の重大な欠点とされている。

さらに上述のごとく大量の有機物バインダーを使用して
いるため、マイカ薄葉複合材料としての耐熱性が低く、
マイカの非常にすぐれた耐熱性と絶縁性を十分に生かし
きれないという重大な欠点も存在する。

この発明は上述の如き集成マイカ薄葉材料に共通の欠点
を改善するために種々検討した結果、含浸性が極めてす
ぐれ、適度の可撓性を有し、かつすぐれた機械的強度を
有し、しかも従来のものに比べて耐熱性にすぐれ、安価
な集成マイカ薄葉材料を作ることに成功したものである
。

この発明の主要な点は、ガラス細繊維と耐熱性の良い合
成繊維フィフリルとを使用し、前述の接着性バインダー
を全く含まないことにある。

即ち、ガラス細繊維と合成フィフリルを鱗片状集成マイ
カとともに混合し、抄紙機によつて抄造した後、加圧お
よび加熱処理を行つて集成マイカ薄葉材料を製造する点
にあり、ガラス細繊維とフィフリルの非常に微細な繊維
との複雑なからみ合いによつて通常のバインダー処理に
匹敵する機械的強度をもたせることが可能である。さら
に混抄という工程だけで、現用のマイカテープに必要な
補強材の裏貼りという工程が不必要となるため、この発
明によつて作られるマイカテープは従来のマイカテープ
に比べてはるかに低価格とすることが可能である。さら
に耐熱性の非常に良いガラス細繊維と耐熱性合成繊維の
フィフリルを使用し、また通常の有機質バインダーを全
く含まないため、このマイカテープの耐熱性は従来の有
機質バインダーを含むマイカテープのそれに比べて非常
に良く、さらにレジンの含浸性は溶液型バインダーが全
く使用されていないため極めて良好である。また、ガラ
ス細繊維とフィフリルの複雑なからみあいのため、マイ
カ鱗片が繊維類によつてしつかりと保持されるようにな
り、その結果、マイカ鱗片の脱落や折り曲げた時のコー
ナー部のマイカのサクサクレ等が非常に少なくなり、テ
ーピング時の作業性が著しく向上する。上記ガラス細繊
維としては、その電気的特性の点からは無アルカリガラ
スを原料としたものが望ましいが、もとよりこれに限定
されるものではない。

またこのガラス細繊維の寸法は、長さ０．５〜３０Ｕ１
太さ５０μ以下、望ましくは長さ２〜１５詣、太さ０．
５〜３０μの範囲のものが好適である。長さが３０ｍ罵
以上の場合は集成マイカと混抄する際に一様に分散混合
させることが困難となり、ガラス細繊維が均一に分散し
たマイカ薄葉材料が得難くなり、また長さが０．５１１
以下の場合は、繊維相互間やフィフリルとのからみ合い
が不充分となるためマイカテープの機械的強度は著しく
低下し、かつマイカ片の保持が不充分となり、テーピン
グ時にマイカ片やガラス細繊維の脱落が非常に多くなる
など作業性が著しく悪化した。また太さが５０μ以上で
あると集成マイカとフィフリルとを混合して混抄した際
のマイカ片間の厚み方向の間隙が大きくなり、さらにガ
ラス細繊維相互間およびフィフリルとのからみ合いが少
なく、弱いものとなるため、その結果として機械的強度
や電気的特性が低下する。また太さが０．５μより細い
ガラス繊維はガラス細繊維自体が高価になり、その結果
でき上がつた集成マイカ薄葉材料も高価なものになる。
また上記フィフリルとしては耐熱性の良い合成繊維、例
えばポリアクリロニトリル系、ポリエステル系、芳香族
ポリアミド系等を物理的あるいは化学的方法によつて極
めて微細な繊維状としたもの、即ちフィフリルが用いら
れ、ガラス細繊維とフィフリルとの合計量が集成マイカ
薄葉材料に占める割合は、８〜５０部（重量部、以下同
様）が適当であり、特に望ましくは１０〜４０部である
。

この範囲以上では得られた集成マイカ薄葉材料の電気的
特性、とくに耐コロナ性が著しく低下し、またこの範囲
以下であると抄造したマイカテープの機械的強度が劣下
し、またマイカ鱗片の脱落が激しくなるなど、テーピン
グ時の作業性が著しく悪化する。しかしながら前述の電
気的特性によつて使用上の限定をうけない場合は、繊維
類の含有量の上限を６０−？７０部迄に拡げることがで
きる。またガラス細繊維とフィフリルの含有量の比率は
、それぞれの最低量が４部以上、好ましくは５部以上を
含む範囲で任意に選定することができる。以下この発明
を実施例により詳細に説明する。なお、これらの実施例
において、マイカ薄葉材料の組成に関する？および部数
は特記しないかぎり重量基準である。比較例 １ 鱗片状集成マイカを抄紙機によつて抄造した後、約１０
Ｋｆ／ｄ、約１５０゜Ｃで１５〜３０分加圧加熱処理を
行つて集成マイカ薄葉材料を作つた。

この薄葉材料にエポキシ系接着剤を有機溶媒に溶解した
バインダーを刷毛塗りし、厚さ０．０５韮の絶縁紙で裏
貼りしてバインダー含有率約１０％のマイカテープを作
つた。このマイカテープの機械的特性、電気的特性およ
び作業性、表−１にまとめて示す（以下同様）。比較例
２ 鱗片状集成マイカ７０部と叩解度９００Ｓ．Ｒ．のタラ
フトバルプ３０部とを混合し、参考例−１と同様にして
エポキシ接着剤系バインダー含有率４．９％の集成マイ
カ薄葉材料を作つた。

参考例 １ 鱗片状集成マイカ９６部と、太さ約２０μ、長さ約５ｍ
ｍのガラス細繊維２部と、芳香族ポリアミド系フィフリ
ル２部とを混合し、抄紙機によつて抄造し、合成繊維フ
ィフリルが融解もしくは劣化しない程度の加圧加熱処理
を行なつて接着剤系バインダーを全く含まない集成マイ
カ薄葉材料（マイカテープ）を製作した。

参考例 ２ 鱗片状集成マイカ４０部とガラス細繊維（太さ約１０μ
、長さ約１０詣）１５部とポリエステル系フィフリル４
５部とを混合し、参考例−１と同様にして集成マイカ薄
葉材料を製作した。

参考例 ３ 鱗片状集成マイカ７０部とガラス細繊維（太さ約１５μ
、長さ約４０７ｎ１！，）２０部とポリアクリロニトリ
ル系フィフリル１０部とを混合し、参考例−１と同様に
して集成マイカ薄葉材料を製作したが、ガラス細繊維が
均一に分散せず、一様なマイカテープは得られなかつた
。

以下実施例を挙げ、上述の比較例および参考例と比較し
て説明する。

実施例 １ 鱗片状集成マイカ８０部と太さ約５μ、長さ約８ｍｍの
ガラス細繊維１０部と合成ポリエステル系フィフリル１
０部とを混合し、抄紙機によつて抄造した後、約１０Ｋ
ｆ／（Ｔｌｔｌ約１５０℃で１５〜３０分間加圧加熱処
理を行ない、バインダー（エポキシ樹脂やポリビニルア
ルコール、ポリ酢酸ビニル等の接着剤を水もしくは有機
溶剤に溶解もしくは分散させた結着剤）を全く含まない
集成マイ力薄葉材料を製作した。

なおこの抄造および加圧加熱処理は連続的に行なうこと
も可能であり、回転熱ローラー等で一様に加圧加熱する
ことも可能である。加圧圧力は製品の厚み等を勘案して
適宜選定してよいが実施例では５Ｋｆ／ｄ〜２０即／ｄ
の範囲を、また加熱温度は製品の厚み、抄造速度等を勘
案して適宜選定してよいが実施例では１００℃〜２００
℃を用いた。なお、加熱に際しては使用した合成繊維系
フィフリルを溶解させないように、加熱温度および抄造
速度を調節する必要がある。以上のようにして製作した
薄葉材料を平角銅線にテーピングし、エポキシ系樹脂を
含浸したところ、テーピングに際してマイカ片の脱落が
非常に少なく、またコーナー部におけるマイカのバサツ
キやササクレ等が殆んどなく、テーピングの作業性は比
較例−１，２で製作したものに比べ極めて優れており、
またレジンの含浸性も非常に良好であつた。

さらにこのエポキシ樹脂を含浸させて作つた複合絶縁物
のガラス転移温度を直読式粘弾性スペクトロメータ一で
測定したところ１５２℃で、比較例−１，２のそれに比
べて著しく高く、ガラス細繊維の使用と、通常の前記バ
インダーを全く含まない事、および結合材として耐熱性
の良い合成繊維系フィフリルを使用した事による耐熱性
の著しい向上が認められる。実施例 ２ 鱗片状集成マイカ７０部とガラス細繊維（太さ約１５μ
、長さ約１２ｍ０２０部と芳香族ポリアミド系フィフリ
ル１０部とを混合し、実施例−１と同様にしてバインダ
ーを全く含まない集成マイ力薄葉材料を製作した。

この薄葉材料の引張り強さは約４．１Ｋｆ／〒であり、
比較例−２のそれに比べて極めてすぐれていた。また破
断時の伸びは約２．５％であり、これも比較例−１，２
のそれに比べて同等かあるいは、はるかにすぐれており
、またこのことはこの薄葉材料をマイカテープとして使
用する際、従来のものより伸びやすく遥かにテーピング
しやすいことを示している。また上記引張強度は実施例
−１に比べるといく分小さいが、これは後に述べる他の
特性や、前述の絶縁紙の裏貼り不要による価格の低減に
より十二分におぎない得るものである。一般に樹脂を含
浸させた複合絶縁物において、その含浸状態の良し悪し
はＴａｎ△Ｈ、即ち含浸物に一定の高電圧を印加した時
の誘電正接ＴａｎδＡと、含浸物中の微細な空隙による
コロナ放電の発生しない程度の低電圧を印加した時の誘
電正接ＴａｎｌｊＢの差によつて判断される。

ここで作つた集成マイ力薄葉材料を実施例−１と同様に
してエポキシ系樹脂を含浸させた複合絶縁物の常温にお
けるＴｎδの電圧特性を測定したところ、６Ｋ／闘の交
流電圧を印加した時の誘電正接Ｔａｎδ（６ＫＶ／１１
）は、１．０２７０であり、０．５ＫＶ／ｎの電圧の場
合のＴａｎδ（０．５Ｋ／１１！）は０．６０％であつ
た。従つてＴａｎδ（６Ｋ／詣）−Ｔａｎδ（０．５Ｋ
Ｖ／露０＝０．４２７０であり、この値は比較例−１の
それに比べると非常に低く、この薄葉材料は従来の集成
マイカ薄葉材よりもレジンの含浸性が著しくすぐれてい
ることがわかる。さらにこの複合絶縁物のガラス転移温
度を実施例−１と同様にして測定したところ１５３℃で
あつた。この値は前述のガラス細繊維を含まず、接着性
バインダーを用いたマイカテープ（比較例−１）および
クラフトパルプを含むマイカテープ（比較例−２）のそ
れに比べて著しく高いものであり、ガラス細繊維と耐熱
性合成繊維系フイブリの使用と、バインダーを全く含ま
ない事によつて耐熱性が著しく向上することを示してい
る。また機械的強度（引張強度）もマイカテープ単独で
、絶縁紙を裏貼りしたもの（比較例−１）とほぼ同程度
の強度を有することから、裏貼りなしに使用に共するこ
とができ、従つてマイカテープとしての価格も従来のも
のより非常に安価とすることが出来る。実施例 ３ 鱗片状集成マイカ６０部とガラス細繊維（太さ約３μ、
長さ約６欝０２０部とポリアクリロニトリル系フィフリ
ル２０部とを混合し、実施例１と同様にしてバインダー
を含まない集成マイカ薄葉材料を製作した。

このマイカテープの引張強さは約４．９即／Ｍ７ｌｔと
非常に良好であり、またレジンの含浸性もきわめて良好
であつた。実施例 ４ 鱗片状集成マイカ９０部をガラス細繊維（太さ約０．５
μ、長さ約１５ｍ１Ｌ）５部とポリエステル系フィフリ
ル５部と共に混合し、実施例１と同様にしてバインダー
を含まない集成マイカ薄葉材料を作つた。

このマイカテープのテーピング時の作業性はきわめてす
ぐれており、またレジンの含浸性も非常に良好であつた
。実施例 ５ 鱗片状集成マイカ７５部とガラス細繊維（太さ約３０μ
、長さ約１０ｎ）１５部と芳香族ポリアミド系フィフリ
ル１０部とを混合し、実施例１と同様にしてバインダー
を含まない集成マイカ薄葉材料を製作した。

このマイカテープのテーピング時の作業性は極めてすぐ
れており、またレジンの含浸性も非常に良好であつた。
実施例 ６ 鱗片状集成マイカ８５部とガラス細繊維（太さ約２２μ
、長さ約８ｍ０５部とポリエステル系フィフリル１０部
とを混合し、実施例１と同様にしてバインダーを含まな
い集成マイカ薄葉材料を作つた。

このマイカテープの引張強さは約４．６Ｋｆ／ＭＩと非
常に良好であり、またレジンの含浸性もきわめて良好で
あつた。実施例 ７ 鱗片状集成マイカ６５部とガラス細繊維（太さ約７μ、
長さ約６詣）１５部と芳香族ポリアミド系フィフリル２
０部とを混合し、実施例１と同様にしてバインダーを含
まない集成マイカ薄葉材料を作つた。

このマイカテープのテーピング時の作業性は極めてすぐ
れており、またレジンの含浸性も非常に良好であつた。
以上説明した比較例１，２、参考例１，２、実施例１〜
７で製作されたマイカテープの引張強さ、破断時の伸び
、平角銅線に巻き付ける際のテーピング作業性、このテ
ーピングしたマイカテープ甲にエポキシ樹脂を含浸させ
て作つた複合絶縁物の誘電正接Ｔａｎ△Ｈ、およびその
ガラス転移温度を表に示す。

この表から、この発明即ち適当な寸法のガラス細繊維と
耐熱性合成繊維系フィフリルと鱗片状集成マイカとを混
合し抄造し、加圧、加熱して製作したマイカテープの特
性はきわめてすぐれていることがわかる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鱗片状集成マイカとガラス繊維と耐熱性合成樹脂繊
   維フィブリルとを水中に懸濁し混合せるものから抄造さ
   れ、加熱乾燥せしめられてなる集成マイカ薄葉材料。 ２ 鱗片状集成マイカ９２〜５０重量部と、ガラス繊維
   および耐熱性合成樹脂繊維フィブリルの合計量が８〜５
   ０重量部で形成され、かつ何れか一方の繊維が４重量部
   である特許請求の範囲第１項記載の集成マイカ薄葉材料
   。 ３ ガラス繊維の寸法が長さ２〜１５ｍｍ、太さ０．５
   〜３０μの範囲内のものであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載の集成マイカ薄葉材料。 ４ 鱗片状集成マイカとガラス繊維と耐熱性合成樹脂繊
   維フィブリルとを水中に懸濁して混合し、これから抄造
   し、ついで上記合成樹脂繊維フィブリルが溶融する温度
   以下で加熱し加圧して乾燥させる工程を施す集成マイカ
   薄葉材料の製造方法。