JPS604144B2

JPS604144B2 - 絶縁性結合剤ガラス

Info

Publication number: JPS604144B2
Application number: JP56014438A
Authority: JP
Inventors: 力山内; 道爾花房; 光夫元木; 迪渡邊
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-02-04
Filing date: 1981-02-04
Publication date: 1985-02-01
Also published as: JPS57129841A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、特にマィカレックス用結合剤として適した絶
縁性結合剤ガラスに関する。

マィカレックスは、天然もしくは合成雲母の適当な粒度
分布を持つ粉末と、結合剤として粒度規制を施したガラ
ス粉末とを適当な比率に濠合し、金型を用いて予備成形
後、更に加熱圧縮成形して製造したものであり、電気絶
縁性、耐熱性に優れており、その上、切削加工が可能な
ことなどから、電気絶縁材料として電気機器類に広く利
用されている。

マィカレックスの物理特性および成形性は、雲母とガラ
スの性質により決定されるが、特に結合剤であるガラス
の特性により、大きく左右される。

従ってマィカレックス用結合剤ガラスは、電気絶縁性の
高いことが要求され、さらに成形性の面からは、軟化温
度が低く、流動性が良好であることが望まれる。

また、マィカレツクスの物理特性は、同じ組成をもつ結
合剤ガラスを用いても、成形温度の違いにより異なるこ
とが知られている。

ところで、従来よりマィカレックス用結合剤ガラスとし
ては、高鉛ガラスが一般に用いられてきた。

この高鉛ガラスは、電気絶縁性が高くかつ軟化温度が低
いので、マィカレツクに用いた場合、絶縁材料としての
物理特性においても、また製造面での成形性においても
好ましい。しかし、反面、このガラスは鉛の毒性から公
害面で問題となる点、および比重が高いので、これを用
いたマィカレックスを電気機器などに用いた場合、全体
の重量が重くなるという点を欠点として含んでいる。
・この欠点を解決するために、特公昭４４−２斑
２５号の明細書に見られるように、低鉛および無鉛ガラ
スが開発されている。

しかし、この低鉛および無鉛ガラスは、マイカレックス
製造時に、高鉛ガラスを用いた時と同様に充分低い温度
で成形しようとすると、流動性が充分でなく、一定形状
以外は自由に所望形状のマィカレックスを作成すること
が困難であること、流動性を良好にするには、成形温度
を高くしなければならないこと、できるだけ低い温度で
、望ましい諸物理特性を与えるための成形温度域が狭い
ため、正確な成形技術が要求されることなどの問題を含
んでいる。本発明は、上述の欠点を一挙に解決する無鉛
の絶系藤声合剤ガラスを提供することを目的とする。

本発明者らは、従来の低鉛および無鉛ガラスの組成およ
び配合比を種々検討し、改良した結果「上記目的を達成
する最適成分組成および配合比率を見し・出した。本発
明の絶縁性結合剤ガラスはリン酸系のガラスであり、重
量割合で、Ｐ２Ｑ２６〜３６％、＆０３２０〜３４％、
山２０３１０〜２５％、Ｎａ２０２〜１０％、Ｌｉ２０
２〜１０％、ＮａＦＩ〜７％、Ｚｎ００．５〜５％、Ｓ
ｉ０２０〜４％およびアルカリ士類金属酸化物の一種以
上を３〜１５％含有して成るものである。

本発明のガラスは、従釆の高鉛ガラスに比較して、比重
が低くなっている以外は、電気特性および成形特性など
は、ほぼ同様である。

本発明のガラスをＰ２Ｑおよび鷲０３を主成分としたリ
ン酸系ガラスとしたものは、軟化温度、および、成形温
度を高鉛ガラスとほぼ同様なものにするためである。

また、本発明のガラスは、混合成分が多様化されている
ので、ガラス化範囲が拡大されており「安定化された諸
物理特性を有する。

上記組成において、Ｐ２０５はガラスの網目形成物質で
あり、２６％未満では軟化温度が高くなりト３６％を越
えると耐湿性・耐水性が低下し好ましくない。

すなわち、耐泡性が低いと高湿度雰囲気下での絶縁性の
低下が起り、耐水性が低ければ、水との接触する条件下
での使用に問題が生ずる。Ｂ２０３もガラスの網目形成
物質であり、２０％未満では溶融性が悪く又失透し易く
なり、３４％を越えると耐湿性、耐水性が低下し好まし
くない。ＡＩ２０３もガラス網目形成物質であり、１０
％未満では電気絶縁性および耐水性が低下し、２５％を
越えると軟化温度が上昇し、流動性が悪化して好ましく
ない。Ｎａ２０、Ｌｊ２０、ＮａＦ「Ｚｎ○およびアル
カリ士類金属酸化物は、主としてガラスの軟化温度を低
下させ、流動性を改良し、そして、望ましい物理特性を
生じ得る成形温度城を広くするために混合するものであ
る。

個々について説明すると「Ｍａ２０は軟化温度を下げて
流動性を良好にするためのもので、２％未満では軟化温
度が高くなって、流動性が悪化し、また熱膨張係数が小
さくなる。

なお、熱膨張係数の大小は、たとえばマィカレツクスに
金属を埋め込む場合に問題となり、両者の熱風酸張係数
に大きな差があると、加熱圧縮成形後のクラック発生の
原因となる。１０％を超えると、水分の影響を受けやす
くなり、煮沸絶縁抵抗が小さくなり好ましくないＱＬｉ
２０は、その存在によりガラスが後処理で結晶化しやす
くなり「添加量によっては結晶化の時にＮａイオンを結
晶の中に取り込んで耐水性および絶縁特性を向上させる
成分であり２％未満では「耐水性、耐湿一性が良くなら
ず、１０％を越えると、失透しやすくなり、成形温度お
よび加熱時間の範囲が限定されるので、作業性が悪くな
る。

その上ガラスの硬度が大きくなるために、製品の強度が
もろくなる。ＮａＦは流動性を良好にするためのもので
、１％未満では流動性が不充分であるとともに熱腿酸張
係数が小さくなり、７％を越えると、耐水性が低下して
好ましくない。

アルカリ士類金属酸化物は、耐湿、耐水性の向上および
熱膨張係数の調整を行うものであり、Ｍｇ０、Ｃａ○、
Ｂａ０、Ｓ心のうちの一種または二種以上が好ましく用
いられ、各種アルカリ士類金属酸化物の多様化によって
、ガラス化温度範囲を広げることができる。

これらの合計量が３％未満では耐湿、耐水性が悪く、１
５％を越えると軟化温度が高くなって、作業性が悪くな
る。Ｚｎ０は水中浸糟中における棚酸の溶出を抑制する
成分であり、０．５％未満では前記の効果が少なく、５
％を越えると軟化温度が高くなって作業性が悪くなると
ともに、絶縁特性が悪くなる。

Ｓｉ０２は、任意成分であるが、添加することにより電
気絶縁性を増大させることが出来る。ただし、４％を越
えると、軟化温度が高くなり、流動性が悪化し、さらに
望ましい成形温度城が狭くなり好ましくない。本発明に
おいては、他成分が、前記組成割合の範囲内であれば、
Ｓｉ０２は添加されなくても「電気絶縁性および耐水性
はそれほど低下せず、実用上は支障がない。この発明の
ガラスは、通常のソーダガラスなどと同様に配合組成に
応じた原料を混合し、高温度で融解したのち冷却して製
造する。

このガラスを用いたマィカレックスは、前記ガラスを粉
状にした後、粒度を合わせ、適当な粒度分布をもつ雲母
粉末１重量部に対し、たとえば１重量部の割合で混合し
、所望の形に予備成形した後、加熱圧縮成形して作成す
る。

またこのガラスは、マイカレツクス用としてばかりでな
く、同様に電気絶縁性が要求される部材の結合剤として
利用することができる。

以下、本発明を実施例、比較例により更に具体的に説明
する。

例後記表１に示す組成の５種の無鉛ガラス（比較旧〜４お
よび実施例）を調製し、粒径１５０山肌以下のガラス粉
末としたのち、雲母粉末（粒径２５０Ａの以下）と重量
比で１：１の割合に混合し６１５午０、５００ｋ９／め
で加熱圧縮成形してマィカレックス試験体を作成した。

ガラス自体の軟化温度ならびに熱膨張係数および成形さ
れたマィカレツクスについての評価結果は、まとめて表
１に示す通りである。なお、表１中、比較例１は上述し
た特公昭４４−２３８２５号公報にかかる代表的なガラ
ス組成物であり、比較例２〜４は、本発明に至るまでの
試作ガラスである。表１表１において、マィカレツクス
の絶縁抵抗、吸水率、引張強度、圧縮強度および曲げ強
度の試験方法は、ＪＩＳ−Ｋ−６９１１によった。

また「流れ値」はマイカレツクスしたがって結合剤ガラ
スの加熱成形時の流動性を示すものであり、第１図に図
示するように、円板１の中央部にマィカレックス成形用
配合物の流動性に応じた高さの円柱状の突起２を与える
金型を用いて、雲母粉末およびガラス粉末からなる配合
物を斑０℃で３０分間加熱した後５００ｋ９／めで圧縮
成型を行い、成形されたマイカレックスの突起の高さ日
を測定したものである。煮沸絶縁抵抗は、１５×２０×
４仇廠の試験片を煮沸蒸留水中に入れて２時間煮沸し、
２０ＱＯの水中で３０分間冷却したものについて測定し
た絶縁抵抗であり、この値が常態絶縁抵抗と比較して大
きな低下があることは、耐縦性が乏しいことを意味する
。

吸水率は、寸法３×５０×５仇帆の試験片を２独特間浸
水した後に増加した質量の、浸水前の試験片の質量に対
する増加率を示し、浸水減量は吸水率試験と同様の試験
片を２独特間水中に浸潰し、取り出して乾燥した後に減
少した質量の、浸債前の質量に対する減量率であり、値
が小さい程、耐水性の良いことを示す。前述したように
吸水率が大きいと大気中の湿度による絶縁性の低下を招
き、また易溶性成分の浸出による浸水減量率が大きけれ
ば、組成の変動による性状の不安定化ならびに吸水率の
増大につながる。表１を見れば、本発明のガラスは、評
価した全ての項目について優れた結果を示し、極めてバ
ランスの良い絶縁性結合剤ガラスであることがわかる。

特に従来の無鉛ガラスとしての比較例１と比較した場合
、流れ値が６倍もあり、絶縁抵抗も１桁大きい値である
ことがわかる。なお、従来品である比較例１と比較した
場合比較例２は、流動性はよいが、絶縁抵抗、吸水率お
よび浸水減量率の点で難点がある。比較例３は「常態絶
縁抵抗、吸水率、浸水減量は良いが、流れは極めて悪い
。比較例４は、流れは良いが、煮沸後の絶縁抵抗が低過
ぎる。また、上述の実施例ならびに比較例１の２種のマ
ィカレックス成形用配合物について「成形温度を５９５
００、６１５ｑｏならびに６３５ｏｏと変えて得られた
マィカレックス試験体について、絶縁抵抗（常態および
煮沸後）、体積抵抗率ならびに曲げおよび引張強度を測
定した。

これらの測定結果を、それぞれ第２図〜第４図に実施例
については実線で、比較例１については点線で示す。第
２図〜第４図を見ると本発明のガラスを用いて得たマィ
カレックスは、従来のガラスを用いたマィカレックスに
比べて、一般に電気的にも、物理的にも優れた性質を示
す。また特に絶縁抵抗、体積抵抗率等の絶縁特性に対す
る成形温度依存性が小さいのが注目される。すなわち、
第２図〜第４図の結果は、本発明の絶縁性ガラスがマィ
カレックス用結合剤ガラスとして、広い成形温度範囲を
有することを示すものである。以上のように、本発明の
ガラスは、鉛化合物を含まないので毒性の心配がなく「
電気絶縁性にすぐれ、さらに軟化温度が低くかつ低温で
安定した流動性を示すので、縦黍藤済合剤ガラスとして
優れた性能を有する。

このため「本発明のガラスをマィカレツクスに用いた場
合には、得られたマィカレツクスは、毒性がなく、電気
絶縁材料として好ましい物理特性を発揮し、その上、低
温で広い成形温度城を有するので成形加工が容易である
。さらに「本発明のガラスは、成形温度が従来のガラス
より低いので、省エネルギーの点からも効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、マィカレックスの流動性試験の試験体の斜視
図であり、第２図は、マィカレツクスの成形温度と絶縁
抵抗との関係を示すグラフ、第３図はマィカレックスの
成形温度と、体積抵抗率の関係を示すグラフ、第４図は
マィカレックスの成形温度と、曲げ強度および引張強度
の関係を示すグラフである。第２図〜第４図において、実線は実施例を、点線は比較
例１を示す。１・…・・マィカレックスの円板、２・・
・・・・流動性に応じて出来る突起。夢きー図第２図第３図猪４図

Claims

【特許請求の範囲】

１重量割合で、Ｐ＿２Ｏ＿５２６〜３６％、Ｂ＿２Ｏ
＿３２０〜３４％、Ａｌ＿２Ｏ＿３１０〜２５％、Ｎａ
＿２Ｏ２〜１０％、Ｌｉ＿２Ｏ２〜１０％、ＮａＦ１〜
７％、ＺｎＯ０．５〜５％、ＳｉＯ＿２０〜４％および
アルカリ土類金属酸化物の一種以上を３〜１５％含有し
て成る絶縁性結合剤ガラス。