JPS5918842B2 - 雲母塑造抵抗体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は例えば電気機器の抵抗器などとして用いられ
る雲母塑造抵抗体の製造方法に関する。

一般に、雲母塑造抵抗体は機械的強度が強く、無気孔に
近いため経年変化がなく、加工性が容易で、しかも通常
の金属抵抗体と同じ電力容量のもので小形化したものが
作れ、専有面積の小さな場所に簡単に取り付けることが
できるなどの特徴を有している。

その代表的な製造方法は、雲母材料、ガラス材料、炭素
材料及び、金属材料などを主成分とする粉末状の混合物
を原料とし、この原料中のガラス材料が軟化する程度の
温度に加熱して、押型によって加圧成形するものである
。

第１図は、従来の製造方法によって雲母材料、ガラス材
料、炭素材料、及び金属材料に水分その他適当な結着剤
などを添加した原料粉末を押型に装填し、常温で加圧し
、予備成形体を得る状況を模式的に示す断面図であり、
図中１は押型の受金、２は割壁、３は枠、４は押金、５
は前記受金１、割壁２、枠３、及び押金４で構成された
押型に装填された前記原料粉末、１１は受金１の上面、
２１は割壁２の内壁面、１４は押金４の加圧面を示し、
さらに図の左側のＡは抑圧前の状態、右側のＢは前記第
１図Ａの状態で矢印の方向に押金４を押圧した状態、６
は前記押圧によって加圧成形された予備成形体、６１は
前記予備成形体６の圧縮状況を示す仮想線（はぼ雲母剥
片の配列方向に等しい。

）を表わす。なお、この仮想線は例えば、原料粉末５を
押型に装填する際に一定間隔で同種材料の着色物を上面
１１に平行に入れておくことにより見ることができるも
のである。

通常は実験等において用いられる手段である。

第２図は、前記予備成形体６を示す斜視図であリ、図中
７は加圧成形時に押金４の加圧面４１によって押圧され
た押圧面、８は加圧成形時に割壁２の内壁面２１に当接
した側面を示す。

従来の雲母塑造抵抗体の製造方法は前記第１図に示すよ
うな押型を組立て、その中に雲母材料、ガラス材料、炭
素材料及び金属材料に水分その他適当な結着剤などを添
加して混合した原料粉末を装填し常温で加圧し、第２図
に示すような予備成形体重を得、次いでこの予備成形体
重を単独で加熱炉中でガラス材料が軟化する程度に加熱
し、さらに第３図に示すような別途所定の温度に加熱さ
れた押型に装填して、第３図Ａの状態とし、この状態で
押金４を押圧して第３図Ｂの状態とし、冷却後押型を分
解して、雲母塑造抵抗体９を取り出して成形を完了する
ものである。

なお、前記第３図において、９１は雲母塑造抵抗体９の
圧縮状況を表わす仮想線（雲母剥片の配列方向に大体等
しい）を示すものである。

また、従来の他の製造方法として、前記第１図に示すよ
うな押型を組立て、その中に原料粉末を装填して第１図
Ａの状態とし、この状態で加熱炉中でガラス材料が軟化
する程度１で加熱した後、押金４により加熱成形すると
いう方法も知られている。

上記従来の方法ではいずれの場合も、加圧成形された雲
母塑造抵抗体１の厚さｔが約２５ｍｍを越えると第４図
に示すような層状の剥離層１０が中央部に発生するとい
う致命的な欠点があった。

この剥離層１０は側面８に現われないこともあるが、例
えば加工等を行うために側面８を削除すると、この剥離
層１０が現われ、これにより雲母塑造抵抗体１が容易に
分断されてしまう。

このような剥離層１０の発生は雲母塑造抵抗体における
不可避の現象として容認され、従来厚さが約２５朋以上
のものは製造されなかった。

また厚さが２５朋以下のものであっても電気的特性およ
び機械的特性において方向性が顕著に現われるという欠
点も内包していた。

例えば雲母塑造抵抗体重の抑圧面７と直角の方向（貫層
方向）と並列の方向（沿層方向）との比率において、電
気的特性の固有抵抗値については１０〜２５二１、また
は機械的特性の抗圧力強度においては２二１の差がある
といったものがそれである。

本発明者らは、厚さが２５ｍ認上０雲母塑造抵抗体を得
るべくまずその原因を究明し、種々研究を重ねた結果、
厚さに関係なく剥離層が発生しないものを製造する方法
を見い出し、この発明を完成させるに至った。

まず剥離層発生の原因について、簡単に述べることにす
る。

一般に、雲母材料は粒度に関係なく完全な剥片状であり
、厚さと面積平均径の比率は約１：２０〜に５０である
。

雲母材料単独の場合、雲母材料、ガラス材料、炭素材料
、及び金属材料の混合物の場合のいずれの場合も押型な
用いて加圧すると雲母粉末は加圧面に平行で連続した面
接触の状態で層状に配列するという性質がある。

特にガラス粉末が溶融軟化して粘度が低下している場合
には、この傾向が顕著に現われる。

一旦溶融軟化した状態のガラス材料を結合剤とした雲母
塑造抵抗体の場合、成形品密度の僅かな不均一性、冷却
速度の早さ、およびこの冷却速度の早さに伴う不均一性
などに起因して多くの内部応力が発生しており、この内
部応力量は、成形品の厚さが厚くなる程大きくなるので
ある。

このような内部応力が成形品の中央部で、即ち雲母剥片
が面接合している接着強度の最も弱い部分に集中して剥
離層の発生になるものである。

成形品の側面にまでこの剥離層が成長しない仁とがある
がこれは、加圧成形の時に金型の内部摩擦により雲母剥
片の配列が乱れる（成形品の中央部の配列は抑圧面Ｉと
平行であるが割壁２の内壁面２１に接した部分の側面８
附近で′＆よ、仮想線９１で示したようにある角度をも
って配列する。

）ためであり、一般には厚すが厚くなり、内部応力が大
きくなると剥離層１０は側面８にまで達する。

捷だ、抵抗値特性において、方向性が顕著に現われる原
因として、加圧により雲母粉末が加圧面に平行で連続し
た面接触の状態で層状に配列することが、最大のもので
あるが、抵抗素体としての炭素粉末および金属粉末が層
状に配列した雲母粉末により、上下への移動を妨げられ
偏平化し、一種の薄膜状および糸状に形成し抵抗体全体
としては、上記薄膜状および糸状の抵抗素体の積層体と
なるためである。

このために抵抗体の沿層方向における抵抗値は安定した
ものが得られるが、貫層方向は抵抗値が不安定で使用は
困難であるので、専ら抵抗体として沿層方向で使用して
いる。

上記した諸点を考慮してなされた本発明に係る製造方法
の骨子は押型によって、原料を異なる方向から押圧する
工程を含み前記材料を加圧成形するというものであり、
雲母剥片の配列方向が一定の方向に完全に乱され成形品
の厚さに関係なく、剥離層の全く存在しない雲母塑造抵
抗体を容易に得ることができる。

この発明の方法は、２台の押型を用い、第１の工程とし
て第１の押型によって雲母塑造抵抗体の原料を押圧して
前記第２図に示すような予備成形体用を得、次いで第２
の工程としてこの予備成形体ｌを単独で加熱炉中でガラ
ス材料が軟化する程度に加熱し、第３の工程として第５
図に示すように、別途所定の温度に加熱された第２の押
型に前記第１の押型の抑圧方向と異なる方向、例えば直
角方向に前記加熱予備成形体重が押圧されるべく装填し
て加圧成形することにより第６図に示すような雲母剥片
の配列方向が乱れた剥離層のない雲母塑造抵抗体９を容
易に得ることができる。

なお、第１、第２の押型を、上、下および左右にシリン
ダを配した成形機に取付け、まず上、下シリンダで所定
寸法まで成形して予備成形体を得、加熱を経て左右から
押圧成形することも考えられる。

また、第１、第３工程の抑圧方向は、互いに直交でなく
とも、これに近い適宜の角度を選ぶことができる。

上記原料としては特に限定はなく、従来雲母塑造抵抗体
の原料として用いられたものは全て好適に用いることが
できる。

なお、特質上、ガラス材料が軟化する温度に適宜加熱す
ることは好ましい。

以下、実施例についてこの発明を更に詳細に説明する。

〔実施例 １〕 原料として、粒度６０〜３００メツシユの合成マイカ粉
末を容量比で３３係、ｐｂｏｉモル、Ｂ２０３１．２モ
ルの組織からなるガラス質粉末で粒度２００メツシユ以
下のもの３０ａりと粒度ｌＯＯメツシュ以下の人造黒鉛
粉末を３５係、粒度１００〜３００メツシユの電解銅粉
末を２受配合した混合粉末３０００ｆに水９０１を加え
湿潤状態としたものを用いた。

第１の工程として上記原料を底面積５５ｍｉＸ３３６ｇ
の第１の押型を用いて全圧力１８０ ｔｏｎで予備成形
を行い５６ｍｍＸ ３４０朋（脱型の時に膨れる）厚す
７５ｍｍの予備成形体を作成した。

第２の工程としてこの予備成形体を１２０℃で２時間乾
燥した後６７５℃の無酸化雰囲気の電気炉中で４０分間
加熱した。

第３の工程として別に３５０℃に加熱した受金の面積が
８０ｍｍＸ３４０ｍｍの第２の押型内に前記第５図に示
すように前記の加熱された予備成形体６の押圧面７が内
壁面２１に面接し、その側面８が上面１１または加圧面
４１に面接するように、即ち抑圧方向が直交するように
予備成形体６を装填し、素早く押金４に２００ ｔｏｎ
の圧力を加えて前記予備成形体６を押圧し、１０分間押
圧を持続した後、押型を分解し、面積８０ｍｍＸ３４鮪
飄厚す約３２朋の雲母塑造抵抗体を得た。

この雲母塑造抵抗体の抵抗値は、沿層方向において１１
０ｍΩ−ｃｍ、貫層方向において２５０ｍΩ−ｃｍであ
った。

参考的に記すと従来の製造方法による抵抗値は、沿層方
向において１００ｍΩ−ｃｍ、貫層方向において２Ω−
ｃｍである。

〔実施例 ２〕 原料として粒度６０〜３００メツシユの合成マイカ粉末
を容量比で６２ｑ／）、Ｐｂ０１モル、Ｂ２０３１．２
モルの組織からなるガラス質粉末で粒度２００メツシユ
以下のもの３０係と微粉末のカーボンブラックを５係、
粒度２００〜３００メツシユの搗砕銅粉を５受配合した
混合粉末５９０ｆＩに水２５ｃｘを加え湿潤状態とした
ものを用いた。

第１の工程として、上記原料を底面積４０ｍｍＸ２１７
ｍ、の第１の押型を用いて全圧力９０ ｔｏｎで予備成
形を行い４１ｍｍＸ ２２０ｍｍ（脱型の時に膨れる）
厚す２７朋の予備成形体を作成した。

第２の工程としてこの予備成形体を１２０℃で２時間乾
燥した後６５０℃の無酸化雰囲気の電気炉中で３０分間
加熱した。

第３の工程として、別に３５０℃に加熱した受金の面積
が２８韮Ｘ２２０ｍｍの第２の押型内に前記第５図に示
すように前記の加熱された予備成形体６の抑圧面７が内
壁面２１に面接し、その側面８が上面１１または加圧面
４１に面接するように、即ち抑圧方向が直交するように
予備成形体６を装填し、素早く押金４に５０ｔｏｎの圧
力を加えて前記予備成形体６を押圧し、７分間抑圧を持
続した後、押型を分解し面積２８ｍｍＸ ２２０ｍｍ厚
さ約２６ｍ、の雲母塑造抵抗体を得た。

この雲母塑造抵抗体の抵抗値は沿層方向において３．２
０−ｃｍ、貫層方向において４．８Ωｃｍであった。

参考的に記すと従来の製造方法による抵抗値は、沿層方
向において２．５Ω−ｃｍ、貫層方向において５７．５
０−ｃｍである。

この方法により製造した第６図に示すような雲母塑造抵
抗体は雲母剥片の配列方向が一定の方向に完全に乱れて
おり、従来の製造方法によるもののように雲母剥片の連
続した積層状態は全く存在せず剥離層は見られず、側面
を削除しても剥離現象が現れなかった。

この雲母塑造抵抗体は貫層方向は、抵抗値が不安定で使
用が困難である。

専ら沿層方向を使用する。

沿層方向には２つの方向があるが、そのうちの第６図に
示す矢印７１の方向に使用を限定することが好ましい。

矢印７１に直交する方向は、雲母剥片の配列が乱れてい
る一定の方向であるため抵抗値が不安定で、使用は困難
である。

従って、上記実施例１．２に示した雲母塑造抵抗体重の
沿層方向の抵抗値は矢印７１の方向で測定したものであ
るが、特性的には極めて安定している。

上記実施例は代表的な製造法として一例を示したにすぎ
ない。

この外、雲母粉末、ガラス質粉末、炭素質粉末及び金属
粉末の混合組成比、雲母粉末、炭素質粉末、金属粉末の
粒度、形状の異なるものについても全く同等の結果が得
られた。

以上の実施例ならびに説明で明らかなように本発明に従
えば、製品の厚すに関係なく剥離層を全く含まない雲母
塑造抵抗体の製造が可能になり、その効果は極めて大き
い。

この剥離層消失の原因は接着強度が最も脆弱な雲母剥片
の連続した面接合部が存在しないために発生した応力が
集中することなく均一に分散されたためと考えられる。

また、雲母剥片の連続した面接合部が存在しないで雲母
剥片が交錯したような状態になるため抵抗素体としての
炭素質粉末、金属粉末は、その間隙において結合され一
種の網状および枝状に形成するため抵抗体としての特性
は安定したものとなる。

このことに伴って、電気的特性及び機械的特性における
方向性も顕著に改善された。

ところで上記実施例では、予備成形体を１ケ用いる場合
について述べたが、１ヶ以上何個用いるようにしても同
様の効果が期待できることは、容易に推考し得るもので
あり、さらに、雲母材料、ガラス材料および炭素材料、
金属材料などの種類等も特に実施例のものに限定されな
いことは言うまでもない。

また、加熱条件、押圧の条件等も特に実施例のものに限
定されず適宜設定して差し支えなく、例えば第１の押型
な所定の温度に加熱しておくことにより電気炉中での加
熱を省略したり、あるいは加熱時間を短縮することなど
も可能である。

さらに、この発明に係る製造法は、成形品の厚さが２５
ｎ以上という特殊な大きさのものに限定するに留まらず
２５罷以下の成形品に適用しても製品特性の向上に大き
な効果を発揮するものである。

また、成形物の形状も、特に直方体に限定されるもので
はない。

この発明は、以上説明した通り、原料を押型によって第
１の方向から押圧する第１の工程、前記工程で得た予備
成形体を加熱する第２の工程、加熱された予備成形体を
押型によって第２の方向から押圧する第３の工程な含み
、前記原料を加圧成形することにより、厚さが２５朋以
上の成形品でも剥離層を生じないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の製造方法によって、押型に雲母塑造抵
抗体の原料を装填し、常温で加圧し予備成形体を得る状
況を模式的に示す断面図、第２図は従来の製造方法によ
って加圧成形された予備成形体を示す斜視図、第３図は
従来の製造方法によって押型に加熱予備成形体を装填し
、加熱加圧成形して、板状の雲母塑造抵抗体を得る状況
を模式的に示す断面図、第４図は従来の製造方法によっ
て加圧成形された雲母塑造抵抗体を示す斜視図、第５図
はこの発明の実施例による製造方法によって加熱予備成
形体を押型に装填し、加熱加圧成形して、板状の雲母塑
造抵抗体を得る状況を模式的に示す断面図、第６図はこ
の発明の製造方法によって製造された雲母塑造抵抗体を
示す斜視図である。 図中、２１は押型の内壁面、４１は押型の加圧面、５は
雲母塑造抵抗体の原料、６は予備成形体、７は押圧面、
８は側面、９は雲母塑造抵抗体を示す。 なお、各図中同一符号は同一もしくは相当部分を示すも
のとする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 雲母材料、ガラス材料、炭素材料および金属材料を
   必須酸成分とする粉末状の混合物を押型によって加熱成
   形する雲母塑造抵抗体の製造方法において、前記混合物
   を第１の押型によって第１の方向から押圧して予備成形
   体を得る第１の工程と、前記ガラス材料が少なくとも軟
   化する温度に前記予備成形体を加熱する第２の工程と、
   前記予備成形体を所定温度に加熱された第２の押型によ
   り前記第１の方向と異なる第２の方向から押圧成形する
   第３の工程でなることを特徴とする雲母塑造抵抗体の製
   造方法。 ２ 第１の方向と第２の方向とが互いにほぼ直交する特
   許請求の範囲第１項記載の雲母塑造抵抗体の製造方法。