JPS6040151B2

JPS6040151B2 - 電熱線埋込用の絶縁材料

Info

Publication number: JPS6040151B2
Application number: JP15710479A
Authority: JP
Inventors: 幸一竹迫; 泰三日比野; 正田村; 慶樹浜; 進浦田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1979-12-03
Filing date: 1979-12-03
Publication date: 1985-09-09
Also published as: JPS5679879A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、コンロ、ホットプレート、コーヒー沸し器等
の熱盤に用いられる埋込型ヒータやシーズヒータにおけ
る電熱線埋込用の絶縁材料に関し、特に絶縁粉末の欠落
およびクラックの発生を防止するとともに高価な結合剤
の使用量を少なくし、絶縁性能を向上させようとするも
のである。

一般に、この種の埋込型ヒータは、金属製熱盤に溝を形
成し、この溝の中央に電熱線を位置させるように絶縁材
料で埋設してなるものである。従来上記、理込型ヒータ
に用いられる絶縁材料はシリカ、タルク、マグネシアの
混合絶縁粉末に水溶性のリン酸アルミニウムおよびシリ
コンーワニスを添加したものが用いられていた。シリカ
、マグネシアは高価なうえ、この絶縁粉末は混合種類が
多く各種類ごとの計量が必要なため工数が多くなり、ま
た、高価なリン酸アルミニウムとシリコンーワニスの２
種類の結合剤を必要とするうえ水落性のリン酸アルミニ
ウムと不溶性のシリコンーワニスを混合する必要があっ
たので、さらに複雑な工数を必要とするため、全体とし
て高価になるという欠点があった。また、シリコンーヮ
ニスの使用量が多いと焼成時シリコーン樹脂特有の焼き
しまりによる収縮が大きく、熱盤の熱膨脹率との差が大
となり、絶縁材料にクラックが生じ、このクラック発生
部分の電熱線が大気と接触するので電熱線の酸化が急速
に進み断線、絶縁抵抗の低下の原因となっていた。また
、絶縁材料は、クラックが入ることにより細切れとなり
熱盤より剥離しやすくなる欠点もあった。本発明は、上
記従来の埋込型ヒータ等における電熱線埋込用の絶縁材
料の欠点を解消するもので以下に本発明の実施例につい
て添付図面を参照して説明する。

第１，２図において、１はアルミダィキャスト製または
、鉄鋳物製の熱盤であり、一側表面には断面略Ｕ字状の
溝２が形成されている。３は絶縁材料であり、溝２の中
央位置に電熱線４を埋設している。

なお絶縁材料３の充填後、例えば１００ｋｇ／ｃ椎の圧
力でプレスされ、さらに３８０℃５時間の焼成が行われ
る。本発明者らは、材料を安価なタルク（虫Ｍｇ○，４
Ｓｉ０２，日２０）とシリコンーヮニスに限定し配合割
合を種々変化させて実験を行なった。まず、粉末の混合
、プレス成形時に若干粒度が細かくなることを考慮し、
成形、焼成された状態で粒度が１００〃ｍのタルク７の
重量％と粒度が３０仏ｍのタルク３の重量％となるよう
に混合し、この混合したタルクに対し、シリコーン樹脂
を溶媒で溶かしたシリコンーワニスの量を変化させた。
なお、ここで示す粒度は中心粒度であり、実際の粒度は
各々の±１０仏ｍ範囲内の粒度のものが９５重量％以上
含まれている。以下の説明にでてくる粒度は同一の考え
方である。また、以後用いられるシリコンーワニスは樹
脂分を一定割合としたものを用いた。

この結果、シリコンーワニスの樹脂分すなわち、シリコ
ーン樹脂がタルクに対して２重量％未満になると、シリ
コン−ワニスの量が少ないので全タルク粒子間に浸透せ
ず、結合剤として作用しない。そのため、成形はできる
が耐久テストを行うと絶縁材料３が欠落し、使用に供し
得なかった。また、シリコンーワニスの樹脂分がタルク
に対し１の重量％を超えると、後工程の焼成によりシリ
コーン樹脂特有の焼きしまりによる収縮が大きくなり熱
盤１の熱膨脹率との差が大となるので絶縁材料３にクラ
ックが生じてしまった。上記実験の結果より、シリコン
ーワニスの樹脂分が夕ルクに対し２〜１の重量％の範囲
が適当であることが判明し、６重量％が最適であった。
なお、後で説明する粒度、配合割合の限界内でタルクの
粒度、配合割合を変化させてもシリコンーワニスの添加
量を変える必要はなかった。次に発明者らは、シリコン
ーワニスの樹脂分がタルクに対して７重量％となるよう
にして、夕ルクの配合割合を種々検討した。まず、プレ
ス成形、焼成された状態で粒度１００仏ｍのタルク７０
重量％と、以下の第１表に示す各種粒度のタルクを３の
重量％となるように種々混合し、この混合したタルクに
対し６重量％の樹脂分となるようにシリコンーヮニスを
添加した。この結果を第１表に示す。第１表この第１表に示す結果より明らかなように、粒度１００
仏ｍのタルク７の重量％に対し、３０重量％のタルクの
粒度は４０仏ｍ以下であることが必要である、望ましく
は３０仏ｍであった。

次に、成形・焼成された状態で粒度３０仏ｍのタルク３
の重量％と、以下の第２表に示す各種粒度のタルク７の
重量％とを種々混合し、この混合したタルクに対し６重
量％の樹脂分となるようにシリコン−ワニスを添加して
調べた。この結果を第２表に示す。第２表なお、７の重量％のタルクの粒度は２０００仏ｍ以上と
することもできるがプレス成形、例えば１００Ｘ９ノｃ
虎の圧力でプレス成形すると粉砕され、粒度がｌｏｏ０
レｍ以下となるので評価はできなかった。

この第２表の結果より粒度３０仏ｍのタルク３０重量％
に対し７の重量％のタルクの粒度は８０仏ｍ以上である
ことが必要であり、１００ムｍが最適であった。なお、
３の重量％のタルクの粒度が４０仏ｍ以下であれば７０
重量％のタルクの粒度は１００仏ｍと限定されず８０ム
ｍ以上であればよい。また、７０重量％のタルクの粒度
が８０仏ｍ以上であれば３０重量％のタルクの粒度は３
０仏ｍと限定されず４０一ｍ以下であればよいことが別
の実験で確認できた。更に発明者らは、粒度の異なるタ
ルクの配合割合について検討した。この結果を第３表に
示す。なお、タルクに対し６重量％の樹脂分となるよう
にシリコンーヮニスを添加した。

第３表なお、混入物として例えば４０〜８０一ｍのタルク、金
属酸化物等が５重量％以下含まれても４０仏ｍ以下のタ
ルクが１５重量％以上、８０仏ｍ以上のタルク１０重量
％以上で両者の合計が９５重量％以上であれば性能には
何ら影響なかった。

この第３表に示す結果より粒度１００山ｍのタルクの量
が少なくとも１の重量％以上、３０山ｍのタルクの量が
少なくとも１５重量％以上あることが必要であるととも
に微粒子と粗粒子の総量が９５重量％以上必要であると
判明した。また、粗粒子が８０〜１０００ｒｍ、微粒子
が０．１〜４０山ｍの範囲の粒度にした場合にも同一の
配合割合で同等の性能がでることを確認した。なお、こ
の範囲外では、粒子間に空隙が形成され、温度上昇に伴
い、この空隙が膨脹しクラックが発生する。また、粒度
１００山ｍの夕ルクの量が７０重量％、粒度３０山ｍの
タルクの量が３０一ｍの場合が最適であった。鱗片状結
晶構造を有するタルクに代え、同一結晶構造を有する蟻
石、雲母、カオリナイト、ナクライト、デフカイト、ハ
ロイサィト等の材料を用いても同様な結果が果られた。
また、第６図は従来のシリカ、夕ルク、マグネシアを混
合した絶縁材料Ｂと本実施例の絶縁材料Ａを用いた各埋
込型ヒータを温度４０００湿度９０％中において、絶縁
性能を比較したものである。本実施例の絶縁材料を用い
た埋込型ヒータは、粒子が密着しやすい鱗片状結晶構造
の粉末を使用し、粒子間空隙が埋るように粒度配合を行
ない、さらに、シリコーン樹脂が入りこみ絶縁性能が向
上し、高温高温中においても、ほとんど絶縁劣化のない
埋込型ヒータとなる。なお、第７図は粒度１０仏ｍのタ
ルク３０重量％と、粒度１００山ｍのタルク７の重量％
と、これら夕ルクに対し７重量％の樹脂分となるように
添加したシリコンーワニスとを有し、溝２に充填後１０
０ｋ９／地の圧力でプレスし、３８０００５時間の焼成
を行った絶縁材料の断面の電子顕微鏡写真である。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば粒度４
０山ｍ以下の鱗片状結晶構造をもつ微粒子を１５重量％
以上と、粒度８０仏ｍ以上の鱗片状結晶構造をもつ粗粒
子を少なくとも１の重量％以上を混合して微粒子と粗粒
子を９５重量％以上とした混合絶縁末に対し、２〜１の
重量％の樹脂分となるようにシリコンーワニスを添加し
た絶縁材料を用いると、絶縁材料の欠落、クラックの発
生がなく且つ、絶縁性能が向上した良好な電熱線埋設状
態の埋込型ヒータが得られる。また、従来使用していた
マグネシア等に比べ約１／８のコストであるタルク等を
使い、さらに、絶縁粉末の種類が少なく計量等の工数が
少なくなるとともに、鱗片状結晶構造で粒子間の密着の
よい粉末を使っているので結合材はシリコーン樹脂一種
類でよく、その必要量も少なくてすみ、安価な製品を提
供できる。なお、本発明の絶縁材料をシーズヒータに用
いてもタルクの発生を防止できるなど、同等の効果を奏
することは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す埋込型ヒータの断面図
、第２図は同要部拡大断面図、第３図は本発明の一実施
例における絶縁材料の模式図、第４図および第５図は他
の実施例における絶縁材料の模式図、第６図は本発明の
一実施例を示す埋込型ヒータおよび従来の埋込型ヒータ
の絶縁抵抗の時間特性図、第７図は本発明の一実施例を
示す絶縁材料の電子顕微鏡写真である。３・・・絶縁材料。第１図第２図第３図第４図第５図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

１鱗片状結晶構造を有し、粒度が４０μｍ以下の微粒
子が１５重量％以上であり、鱗片状結晶構造を有し、粒
度が８０μｍ以上の粗粒子が１０重量％以上であり、か
つ前記微粒子と前記粗粒子が９５重量％以上である絶縁
粉末に対し、２〜１０重量％のシリコーン樹脂を含有し
てなる電熱線埋込用の絶縁材料。