JPS59223400A - 無機質シ−ト - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、例えば電気絶縁板等として使用される不燃性
、耐燃性、電気絶縁性を（）；ｉえた無機質シートに関
する。

１　〔発明の技術的背景とその間照点〕従来、電気部品
として例えば開閉器などのアークエネルギーを消滅させ
、電流を遮断する材料としては主としてアスベストが使
用されていた。しカルアスベストは特定化学物質に指定
され公害防止、労働環境衛生面から製造、二次加工分野
においても取扱いが粋カルく、一部の国では使用禁止と
なるなどの傾向がある。

〔発明の目的〕

本発明は、上述の問題に鑑み、アスベストを用いず、水
酸化アルミニウムを含む無機質充填剤が７０〜８０重量
％でその他にバルブ、無機質繊維が配合され、前記水酸
化アルミニウムが全量の５０重量−以上、前記バルブが
全量の２０重量−以下である混合物を抄紙原料組成物と
するか又は前維のような毒性がなく、不燃性、耐熱性で
電気絶縁性の高いシートを得ようとするものである。

本発明は、水酸化アルミニウムを含む無機質充填剤が８
０〜７ｏ重ｆｉチで、その他にバルブ、無機質繊維が配
合され、前記水酸化アルミニウムが全量の５０窓量−以
上、前記バルブが全量の２゜１Ｃ量チ以下である混合物
又はこの混合物に少量の有機質結合剤と結合助剤を加え
た抄紙原料組成物を抄紙成型し、大量に配合された水酸
化アルミニウムが含む結晶水の脱水により温度を低下さ
せ離燃性、不燃性どしたものである。

〔発明の構成〕

無機質繊維として下記のガラス繊維、セラミック繊維、
岩綿微細繊維の単独又は混合物を使用することが出来る
。

ガラス繊維は、その組成が５ｉ０２５５〜６５ｑ６、Ａ
ＪｔＯｇ　　Ｏ〜１　５％、Ｎａ２００〜１５％　、　
　１２０．　４〜＋２１、ｎ、ｏ　ｏ　Ｓ−５％、Ｚｎ
ＯＯＳ５　’ｊｐ　、　ＣａＯｌ５ＩＳ％、ＭｙＯＩ　
〜６　ｆｂ　、　　Ｋ２Ｏ０〜４　％、ＴｉＯ２、Ｆ、
Ｏ等の微量成分１％以下（何れも重量％）のいわゆるＥ
またはＣガラス組成からなるガラス繊維を使用すること
ができるが、その適性繊維長として、２５０〜７０００
μｍにあることが好ましい繊維長２５０μ扉以下では後
述の岩綿微細繊維と同等の働きとなるため使用する意味
が薄れること、一方繊維長を長くすると、抄紙工程にお
けるウェットシートの強度向上に伴う抄紙歩留及び得ら
れるシートの引張強度、引裂強度は向上するが、繊維長
が７０００μｍ以上になると、分散性も悪く、かつシー
トの地合いも悪くなるため繊維長の上限値として７００
０μ扉としなければならない。結局２５０〜７０００μ
ｍの範囲にあるものを使用することが好ましく、この繊
維長の調整は、例えばロービングカッターの歯間距離を
変える“ことによって任意に行なうことができる。

セラミック繊維は、その組成がＢｉｏ、５−４９チ、Ａ
ｈＯｓ　９４〜５０％、ＣｇＯ、ＭｙＯ、Ｂｔｕｓ　、
　ＮａｚＯ。

Ｋ２Ｏ、ＴｉＯ２、ｒ−０等の微量成分が１１％以下（
何れもＸ景％）からなるセラミック繊維を使用すること
ができるが、前記ガラス繊維の場合と同様の理由からそ
の繊維長として、２５０〜７０００／Ｉｍの範囲のもの
を使用することが好ましい。これに適合するセラミック
繊維としては、市販セラミック繊維を切断処理して、繊
維長を調整したものを使用するか、例えばジョンスマン
ビル社製テンプストランフアイバーＱ等を使用すること
ができる。

岩綿微細繊維は、その組成が５ｉ０２３５〜５０チ、Ａ
Ａ！２０ｓ　Ｉ　Ｏ〜ｌ　５　％、Ｃａ０２．、　Ｏ〜
４０　％、Ｍ！０５〜２５％、ＴｉＯ２、ＭルＯ，Ｆ、
Ｏ等の微量成分が１チ（何れも重量俤）であって、実質
的に非繊維粒子を含有しない繊維長７０〜７００μｍの
範囲にあるものを使用することができる。岩綿微細繊維
中に非繊維粒子が混入したりあるいは繊維長７０μｍ未
満の微細繊維を使用すると、繊維補強効果が期待できな
くプよるばかりか、抄紙沈降性が速いためシートの厚み
方向において組成が不均一になったりするため、繊維長
として７０μｍ以上とすることが好ましい。一方繊維長
が長くブよると、補強効果も大きくなるが、繊維長とし
て７００μｍ以上となると、前記ガラス繊維の場合と同
様、得られるレートの平滑性や外観が損なわれるため、
繊１を長の上限として７００μｍ以下にとすることが好
ましい。これらセラミック繊維や岩綿微細繊維を所望の
繊維長にする方法としては、例えば加圧ニーダ−で乾式
粉砕する際、加圧度を変化させるか、または、無機質繊
維を水に分散させた水性分散液をスーパーミキサーで湿
式粉砕する際１０００〜２０００　ｒｐｍの高速攪拌と
処理時間を変化させたりする方法で任意の繊維長を得る
ととができる。さらに、非繊維粒子を除去しようとする
場合、例えば水流速１５０〜２００１／ｆｋの遠心力を
利用した湿式サイクロン等の手段で行なうことができる
。

バルブとしては、サラシ、未ザラシ、ＮＬ型り　　　　
　、ｌラフトバルブ、リンクバルブ、再生バルブ等で繊
維長５００〜２０００μｍ、叩解度（ショツパーリグラ
ー）３０〜６ｏａ度の一般パルブが使用できることは製
紙の場合と同様である。

有機質結合剤としては、アクリルＰ維、ブ、：Ｅ−レン
ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジェンゴム、塩
化ビニリデン繊維、エチレン酢酸ビニル樹脂等のエマル
ジョン、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂や、フェノー
ル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の熱硬化性樹脂
を添加配合することが可能であるが、これら有機質結合
剤を抄紙原料組成物に添加する場合、有機質結合剤をウ
ェットシートに効果的に固着させるために、結合助剤と
１、−Ｃの７ニオン系の凝集剤、又はカチオン系の凝集
剤を少量添加することが望ましい。例えばアニオン系凝
集剤たるポリアクリルアミド、又はポリアクリル酸ソー
ダＯ，ｌ〜１．Ｏ’ｔｔ％に硫酸バンド０、５へ１．５
重ｔｑ６の範囲で添加すると、有機質結合剤かはぼ１０
０％ウェットシートに固着する。

又カチ芽ン系凝集剤としては、ポリアミドポリ１ンエと
クロルヒドリン樹脂０．１〜１．０重・縫チ添加すると
、前記アニオン系凝集剤と同様な効果が得られる。更に
有機質結合剤として、無機質シートに撥水性を附与する
場合少量のニカワ、アルキルケッチンダイマー、ロジン
サイズ、植物サイズ、ワックスエマルジョン等のサイズ
剤を併用することは可能である。

なお有機質結合剤を内添しない場合、抄紙後これをシー
トに塗布する場合もある。

水酸化アルミニウムは主として結晶水の脱水により難燃
性を附与する成分として配合される。

勿機質充填剤としては、クレイ、マイカ、タルり、三酸
化アンチモン、炭酸カルシウム、レリカ、ガラス粉末、
水酸化マグネシウム、石ロウ等があり、水酸化アルミニ
ウムと併用することにより、難燃効果、側、気絶縁性、
製品の不透明、平滑性、加工性を附与させる。また、製
品の外観上からこれらの粒度は１００μｍ以下が好まし
い。

次に前述の成分の配合割合について説明する。

水酸化アルミニウムと無機質充填剤の合計配合比は７０
〜８０重量％で、８０重量−以上になると、抄紙組成物
中の無機物含有量が多くなり、抄紙Ｐ水性が極端に悪く
なり、通常の抄紙スピードでは成形出来ない。また７ｏ
、；ｔｊ：）、ｔ％以下では得られた製品に不燃性を附
与することが困難となる。

また水酸化アルミニウムは２００〜３５０℃に加熱され
ろと、 ２　Ａｌ（ｏｒ（）３→Ａｌ２Ｏ３＋３Ｈ２０となって
結晶水を脱水し、原Ａｌ（ｏｘｉ）ｇの７３重量の水が
脱水する。

またバルブの着火温度は２６０〜２８０℃であるから、
この温度域で脱水する水酸化アルミニウムの水分の蒸発
により温度低下し着火が阻止される。−また水酸化アル
ミニウムの配合を全量の５０重）７＋−４以上としたこ
とにより、不燃紙（酸素指数９０以上）となり、５０％
以下では急激に不燃性が低下する。

バルブと無機質繊＃、は合計で２０〜３０重量％であり
、他の抄紙原料（水酸化アルミニウム等）のリテンショ
ンを長方にするためには２０重量−以上が必要であり、
又３０重重置以上に無機質繊維の配合比が増大すると、
得られた製品の表層、裏層の感触が異なったり、厚み方
向の比重の違いが発生したりして紙質の均一性が損なわ
れるためであり、かつ耐熱性を附与するために配合され
る無機質繊維は、５〜１５重量％で充分であるので、不
必要に高価な原料を使用しないためである。

バルブの配合比を全量の２０重量多以下とした理由は、
２０重重置以上になると水酸化アルミニウムを最大量配
合してもバルブと有機質結合剤と結合助剤とよりなる燃
焼性物質の配合比が増して酸素指数を８０〜９０にする
ことが出来なくなる。

即ち不燃性を保持させることが困難になるからである。

またバルブの配合比曳の下限は特に限定されないが、他
の抄紙原料のリテンションを良好にするためにも、１０
重ｔ％以上とすることが望ましい。

上述の抄紙組成物に対して有機質結合剤と結合助剤５重
置部以下の配合は不燃性をｔｏなわない範囲において得
られた製品に耐水性と耐湿性を附与し、？ｌＶｌ給気性
を良好にするためである。

上述の抄紙原料組成物の水性分散液の調整は固形分で３
重量％程度含有子ろ水性分散液をミキサー、ビータ−、
パルパー等によって容易になし得る。抄紙は、円網式、
長網式いずれの抄紙機によってもできるが、得られるシ
ート状物の均一性の面から、前記抄紙原料を更に１重量
９６程度に希釈した水性分散液を使用した方が望ましい
。以上のような抄紙工程で得られる無機質レートにオン
マシーン（ＱｒＬＭａｃｈｉｎｅ　）、オフマシーン（
Ｏｆｆ　Ｍａｃｈｉｒｙ）工程で、必要に応じて前述の
如くニカワ、アルキルケッチンダイマー、ロジンサイズ
、植物サイズ、ワックスエマルジョン等のサイズ剤を加
えるか又はコーティングして撥水性を附与し、或は更に
難燃性を増大させるために、難燃材をコーティングする
Ｏ 〔発明の効果〕 本発明によれば、水酸化アルミニウムを含む無機質充填
剤を７０〜８０重量％としたから、高い不燃性を附与さ
せることが出来、特に水酸化アルミニウム全量の５０重
重置以上としたことにより水酸化アルミニウムが含む略
１／３　Ｍ　坪１・係の結晶水が！くルブの着火温度域
で脱水して難燃性を附与し、さらに全景の５０重量％以
上の配合により酸素指数９０以上の不燃性を陥与させる
ことが出来る。

またパルプの配合により抄紙工程におけるリテンション
を良好にしバルブを２０重量−以下とじ無機質繊維を配
合したことにより側熱性を増すとともにウェットシート
の強度を増し抄紙性を良好にし、通常の抄紙機による通
常スピードの成型を可能にし、水酸化アルミニウムを含
む無機質充填剤を多量に配合して原料を安価にしたこと
と相まって生産コストを低下させることが出来る。さら
に有機質結合剤と結合助剤の配合は、シートの耐湿性、
耐水性を増し゛電気絶縁性を附与させることが出来ると
ともに紙力強度の改善をはかることが出来る。またアス
ベストを用いないためその毒性の対策をはかる必要もな
い。

実施例 次に本発明の効果を確認するために、以下の集成を行な
った。

（１）原料繊維の調整 （−）　　ロックウール 鉄鉱スラグ、輝石、ドロマイ°ト等の原料を配合した、
Ｅ’ｉ０２４０　ｑ６、ＡＡ’２０．！ｌ　ｌ　３　％
、ＣｅｔＯＢ　６　％、ＭｇＯ６％、ＴｉＯ２、ＭｒＬ
Ｏ，Ｆ、Ｏ等の微量成分５チの組成（何れも重量％）か
らなる原料混合物を、電気Ｐ中、１５００〜１６００℃
加熱溶融し得られた均一融液を、１４００℃高速回転体
に落下させ繊維化を行なった。得られたロックウールは
、繊維径４２μｍ、繊維長１０〜５０ｗＩ“、非繊維粒
子３４重量％含有していた。次に前記乾燥状態のロック
ウールを加圧ニーダ−（森山製作所製’）　ｖｃ投入し
、１分間処理して繊維長１５０μｍに切断した。このも
のを湿式サイクロン（大石機械製作所製）に水流速１５
０１／分の条件で繊維を連続的に排出させ、脱水後、１
１０℃、５時間乾燥させ、非繊維粒子を含有しない繊維
長１５０μｍのロックウールを得た。又前記繊維化で得
られたロックウールの１０重量％、水分散液１０ｋｇを
スーパーミキサー（用田製作所製）に投入し、＋　５０
Ｏｒｐｍ、２Ｑ秒処理して繊維長５００μｍのものを得
た。続いて非繊維粒子の分離、除去は前記と同等の方法
で行ない非Ｐ維粒子を含有しない繊維長５００μｍのロ
ックウールを得た。

Ｃ）　ガラス繊維 ５ｉ０２５７．９　％、Ｂ２ｕｓ　ｌ　０．７　％、Ｎ
ａ２０１４．６％、ＣａＯ６゜１％、Ｍｈｏ　ｌ　Ｏ％
、ＡＩｈＯｓ、Ｋ２Ｏ、ＦａＯ等の微量成分１．７％の
Ｃガラス成分（何れも重量％）及び５ｉＯ２５４，４’
％、Ｂ２Ｏ５８，０％、Ａ１２ｏｓ　ｌ　４４チ、Ｃａ
ＯＩ　’７．４　％、Ｍ、Ｏ４，７％、　Ｎ（Ｚ２０　
、　Ｋ２Ｏ、ＺｔｓＯ等の微量成分１．１チのＥガラス
組成（何れも重量優）で、繊維径０．２９〜０．３２μ
ｍで繊維長３００　ｆｉｍで繊維長３００　Ｊｉｍ　、
　繍１ｆＤ径０．３９〜０．３９〜０．５３μｍで繊＃
：長８００μｍｓ繊維径１．２〜２．４μｍで繊維長１
９００μｍに対しては、’ｆｇｍｐｐｔｒａｎ　’ｆｉ
ｂｅｒ　Ｅ、Ｃ（ジョンスマシビル社製）を使用した。

繊維長６０００μｍのガラス繊維としては、Ｅガラス糸
ｌ成のガラスロービング（日東紡社製）を、歯間距＃６
朋のロービングカッターにより６０００μｍに切断した
ものを使用した。

（Ｃ）　　セラミック繊維 ８ｊ０２９９重ｆ＃、４以上含有する組成で、かつ繊維
径０．６９〜１．１μｍで繊維長１２００μｍのセラミ
ック繊維としては、Ｔａｍｐｚｔｒａｎ　Ｆｉｂｅｒ　
Ｑ　（ションスマシビル社製）を使用した。５ｊ０２５
５重量％、Ａｌ２０Ｂ４５重量％の組成のセラミック繊
維としては、繊維径２８μｍ、繊維長２５０〜５００Ｍ
のセラミック繊維（イソライト工業社製）約１０重量％
含有する水分散液１０ｋｌ？を、前記ロックウールを得
たのと同様の方法により１．スーパーミキザーで３０秒
処理し、続いて乾燥して繊維長＋５（＞０μｍにしたも
のを使用した。

（ｄ）バルブ 市販ｔ［、Ｎ型クラフトバルブを、乾燥重量で水３０１
にＩ　５０ｇ投入し、小型ビータ−で２時間叩解し、叩
解度４０バルブスラリーを調整した。

（２）　　抄紙組成物の配合 配合例１ 変性アクリル樹脂エマルジョン　　　　　　　　　３重
量部ポリアクリルアミド　　　　　　　　　　　　　ｏ
、　＋　重ｔ１部硫酸バンド　　　　　　　　　　　　
　　　　　０．９重・ｎ部ロジンサイズ　　　　　　　
　　　　　　　　　Ｏ，１重置部配合例２ エチレン酢酸ビニル樹脂エマルジョン　　　　　　３　
ＸＣＭ部ポリポリアクリルアミド　　　　　　　　　　
　Ｏ，ｔｘｌ１部硫酸バンド　　　　　　　　　　　　
　　　　　０９重歇部ウェットベースの水分比５０〜６
０ｑ６配合例３ 配合例２と同じ組成でウェットベースの水分比３０〜４
０％のもの。

配合例４ ポリアミドポリアミンエピクロルヒドリン樹脂　　１重
量部変性アクリル樹脂エマルジョン　　　　　　　　　
３重分部配合例５ ポリアミドポリアミンエピクロルヒドリン樹脂　　１重
量部粉末フェノール樹脂　　　　　　　　　　　　　　
　３重量部上記各配合例の−で表示した配合比は何れも
重量％である。

使用した有機質結合剤、結合助剤、水酸化アルミニウム
、無機質充填剤・、サイズ剤は下記の通りである。

ポリアクリルアミド 充用化学工業社製、、・商品名Ａ−１１７エチレン酢酸
ビニル樹脂エマルジョン カネボウＮＳＣ・商品名ベルタックＦ 変性アクリル樹脂エマルジョン 東亜合成化学社製・商品名ＡＰ　−５９５０ポリアミド
ポリアミン工ピクロルヒドリン樹脂荒川化学工業社製・
商品名アラフィックス＋００粉末フエノール樹脂 昭和ユニオン合成社製・ノボラック型フェノール樹脂・
商品名ＢＲＰ マイカ 株式会社クレラ製・商品名スズオライドマイカＧ−３５ 水酸化アルミニウム 昭和軽金属株式会社製・商品名ハイシライトＨ−２１０
ジンサイズ、硫酸バンド、酸化チタン一般市販品使用 （３）試料シートの成型 配合例１〜５に示した抄紙原料組成物を固形成分として
それぞれを最終的に０．５）Ｋｌ！ｌの水性分散液とし
てパルパーで調合し、長網式抄紙機により抄紙し、続い
て乾燥して試料シート１〜５を得た。

（４）物性の測定 以上のようにして得られた試料シート１〜５につき、次
の実験を行なってその物性を測定した。

実験ｌ　引張強度試験 巾１５朋、長さ１００ｕの試料（縦方向）を相対湿度６
５チ、温度２０℃で一昼夜処理した後、引張強度試験機
（・東洋ボールドウィン社製・テンシロン）を用いて、
クロスヘッドのスピード５０１分　で測定した。

実験２　酸素指数の測定 酸素指数方式燃焼試験機（スガ試ｒｆｆ＃、機株式会社
製）を用いて、ＪＩＳＫ７２０１に準拠し評価した。

実験１．２の結果を表１に示す。

表１ 実験３　耐熱性試験 引張強度の測定と同サイズの試料シート１を、１００℃
、１５０℃、２００℃、２５０℃、３００℃の恒温槽に
夫々１０分、３０分処理し、続いて相対湿度６５１％、
温度２０℃で一昼夜放置し、引張試験と同じ方法により
引張強度を求め耐熱性を処理前と処理後の強度保持率で
評価した。その結果を安２に示す。

衰２ 以上の実験１．２．３の結果より配合例１〜５の組成物
で成型されたシートが不燃性に優れ、配合例の組成物で
成型されたシートが耐熱性に優れていることがわかる。

実験４ 配合例２及び３の抄紙原料組成物５０ｇを夫々φ＝１７
０１１Ｊ丸世のタツビ沢水試験機で成形し、１３０°０
３０分乾燥し、比重的０．７５、厚み３ｕの板状物より
なる試、駒片を試作した。

続いて相対湿度６５％、温度２０℃、９６時間処理し、
絶縁抵抗計（安藤電気社製・ＶＭ’Ｇ−１００）を用い
、ＪＩＳＣ６４ｇ＋に準拠して、３０℃における電気絶
縁抵抗値を測定した。配合例２による試験片は１．　ｇ
　Ｘ　Ｉ　ＯΩ、配合例３による試験片は１．３　Ｘ　
Ｉ　Ｏ１２Ωで、良好な電気絶縁性を有することを示し
た。

以上の実験の結果から本発明によるものが不燃性、耐熱
性、良好な電気絶縁性を有することがわかる。したがっ
て各ｆｉ　Ｍ、気部品、ヒータ一部品、ガスケット、バ
ッキング等の高温で不燃又は高温で不燃かつ電気絶縁性
を必要とする分野に使用するに好適であることがわかる
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）水酸化アルミニウムを含む無機質充填剤が７０〜
   ８０重１ｋｔｌｂでその他にバルブ、無機質繊維が配合
   され、前記水酸化アルミニウムが全量の５０重量％以上
   、前記バルブが全景の２０重量−以下である混合物を抄
   紙原料組成物として抄紙成型したことを特徴とする無機
   質シート。 （２１水酸イビアルミニウムを含む無機質充填剤が７０
   〜８０重景チでその他にバルブ、無機質繊維が配合され
   、前記水酸化アルミニウムが全量の５０重量−以上、前
   記バルブが全量の２０重量−以下である混合物に少量の
   有機質結合剤と結合助剤゛を加えた抄紙原料組成物を抄
   紙成型したことを特徴とする無機質シート。 （３）無機質＊維がガラス繊維、セラミック繊維、岩綿
   微細繊維の少なくとも一種よりなることを特徴とする特
   許請求の範囲２・１項又は矛２項に記載の無機質シート
   。