JPS6116128B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は耐熱性、不燃性を有し、かつ電気絶
縁性の優れた耐熱複合絶縁物に関するもので、本
発明の絶縁物は、例えば電気炉などの絶縁スペー
サー、絶縁ワツシヤ、さらには車輌用電気機器な
どの絶縁仕切板絶縁座、アークが発生する個所に
使用する消弧材料などに好適に適用できる。 ところで無機質繊維および／または無機質紛末
からなる基材にホウ酸と酸化亜鉛からなる結着剤
を組合わせた絶縁基材を160〜200℃の加熱温度、
50〜300Kg／cm²の加圧力で成形して得る複合材料
の製造方法は、例えば特公昭54−7359号公報等で
知られている。 本発明者らが検討した結果によれば、マトリツ
クス効果を発揮するのはホウ酸であり、ホウ酸が
加熱加圧されることにより、例えばメタホウ酸な
どに熱変化する際溶融し、同時に混入されている
酸化亜鉛と反応し含水ホウ酸亜鉛塩を形成するこ
とにより、補強材料としての無機質繊維またはマ
イカなどの無機質紛末を結着させ、耐水性の優れ
たものを得ている。本書においては上記ホウ酸及
び酸化亜鉛を結着剤といい、上記無機質繊維また
は無機質紛末を基材という。 含水ホウ酸亜鉛塩としては、特に2ZnO・
3B₂O₃・3H₂Oなどが確認される。この種の複合
材料は、耐熱性、不燃性に優れたものであり、か
つ従来公知の無機質系結合材、例えばセメント、
リン酸塩などを用いた複合材料に較べると、特に
多湿条件下の電気絶縁性の優れた特性を有し、し
かも200℃程度の加熱温度で複合可能であるな
ど、製造面でも有利な材料である。 ところが前記特許公報でも記載されているよう
に、複合材料は無気孔ではなく、水などの溶液に
長時間浸漬すると、溶液が３〜5wt％含浸され
る。この事は当然気孔を有したものでありしかも
貫通気孔を有する。貫通気孔が介在すると、例え
ば水などに触れると気孔内部に水が吸水または吸
着され、電気絶縁性、特に電気絶縁抵抗などは急
激に低下する。 従来の複合材料に気孔が介在する理由は、ホウ
酸を主体とした結合材を用いているため、熱変化
していく際、構造水などを放出し、これらが飛散
した場合気孔が残つていくものと考えられる。 また従来品の加熱減量（水分）は200℃までに
大部分が飛散する。本発明者らは、従来品の耐熱
性、不燃性は劣化させず、電気絶縁性を著しく改
善しようと鋭意究明した結果、200℃以上で溶融
する樹脂紛末またはガラス紛末からなる添加物を
従来品に配合することにより、従来品の加熱にお
いて発生する気孔が減少しもしくは貫通気孔の無
いものが得られることを見出し、この発明を完成
するに至つた。 本発明の耐熱複合絶縁物は無機質繊維または無
機質紛末からなる基材とホウ酸、酸化亜鉛からな
る結着剤との合計量100重量部に対し、200℃以上
で溶融する樹脂紛末またはガラス紛末（以下、添
加物という）５〜30重量部配合したものを常法に
より、例えば加熱加圧成形（例えば加熱温度160
〜200℃、加圧力50〜300Kg／cm²）後、樹脂紛末ま
たはガラス紛末の溶融温度以上に加熱処理する等
の方法により容易に得ることができる。この場合
上記の樹脂紛末またはガラス紛末は単なる充填剤
として複合され、結着効果は従来品と同じホウ酸
と酸化亜鉛により得られている。 例えば上記添加物としてポリフエニレンサルフ
アイド樹脂紛末（P.P.S.樹脂）などを用いたもの
を加熱加圧成形後、300℃以上の温度で加熱処理
することにより、ホウ酸等の熱変化に伴なう水分
の飛散で生じた気孔に上記P.P.S.樹脂が溶融また
は流入し、気孔を埋めてしまう。またこのP.P.S.
樹脂自体は耐熱性、不燃性に富むため無機質系材
料が大部分の本発明品は耐熱性はもちろん不燃性
に優れたものとなりかつ気孔がほとんど無いため
特に高湿度中の電気絶縁性の著しく向上したもの
となる。また上記添加物として500〜600℃で溶融
する鉛ガラスなどの紛末を用いた場合も、加熱処
理温度をガラスが溶融する温度にすることにより
同じ結果を得る。 ところで上記添加物の配合量が５重量部未満で
あると気孔を十分小さくすることは出来ず本発明
の効果は余り期待できない。一方30重量部以上で
あるとこれらは成形時結着効果を有さないため
（単に充填剤として働く）、ホウ酸の結着効果が薄
らぎ、従来の成形温度では強度を有する絶縁物を
得ることは困難となり好ましくない。すなわち成
形時に従来と同様程度の強度品を得ないと、以後
配合した添加物の溶融する温度で加熱処理をして
も、満足しうるものが得られない。したがつて加
熱加圧成形時にホウ酸と酸化亜鉛により無機質繊
維などを従来品と同様に結着させることが必要で
ある。なお上記基材と上記結着剤との配合割合は
特に限定されず、従来と同様に選ぶことができ
る。 また、加圧成形時の温度を上記添加物の溶融す
る温度以上にすることも可能であるが例えば、上
記添加物がガラス紛末などの場合は金型を例えば
500〜600℃と上げて成形することになり、製造工
程が複雑となりかつ価格が高いものとなるので、
このような場合には160〜200℃の低い成形温度で
複合せしめた後、所要の温度で加熱処理を行なう
のが有利である。 本発明の耐熱絶縁物は金型を変更することによ
り所望の形状のものを容易に得ることができる。 ところで本発明に用いる材料についてである
が、ホウ酸は正ホウ酸または正ホウ酸とメタ硼酸
の混合物、もしくは正ホウ酸と無水ホウ酸の混合
物などを用いることができる。酸化亜鉛は通常市
敗されているものを特別な制限なく用いることが
できる。 無機質繊維としては、ガラス繊維（チヨツプド
ストランド）、アスベスト繊維（ウール）、各種セ
ラミツクフアイバなど、電気絶縁性を有し、かつ
補強効果を有するものであれば単独または二種以
上のものを組合せて有効に用いることができる。
無機質紛末としてはマイカ紛末を主とし、その他
電気絶縁性を有する金属酸化物またはそれらの水
酸化物、炭酸塩などを要求特性に応じて選択して
単独または二種以上のものを組合せて用いること
ができる。上記無機質紛末と繊維とは併用するこ
ともできる。また必要に応じて着色材などを加え
ることもできる。 本発明に用いる上記添加物のうち樹脂紛末とし
ては、例えばポリフエニレンサルフアイド樹脂紛
末、ポリサルフオン樹脂紛末、フエノキシ樹脂紛
末などが好ましい例として挙げられる。ガラス紛
末として比較的低融点のもの、例えばPbO−
B₂O₃系ガラスなどが特に好ましく用いることが
できるが、特にこれに限定されず、無機繊維およ
び無機質紛末とホウ酸および酸化亜鉛で構成され
た型造物が溶融変形しない温度例えばマイカ紛末
を用いた場合などは800℃まで変形しないため、
それまでに溶融するガラス紛末であれば使用可能
である。 つぎに代表的な実施例および比較例によりさら
に詳細に説明する。 実施例 １ 天然雲母紛末（白雲母粒度60〜100メツシユ）、
304.3ｇ、H₃BO₃（粒度40〜80メツシユ）71.5
ｇ、B₂O₃（粒度40〜80メツシユ）16.1ｇ、ZnO
（粒度300メツシユ以下）42.8ｇをボールミルで30
分間混合し、絶縁基材とした。ついでポリフエニ
レンサルフアイド樹脂紛末（粒度200メツシユ以
下）を60.4ｇ加え10分間ボールミルで混合したも
のを調製した。 つぎに調製物を高さ80mm、幅200mm、長さ200mm
の金型内に入れ、180℃に昇温している熱盤間に
挿入し、加圧力300Kg／cm²で30分間加熱加圧成形
した。除圧後金型よりとりだし、厚さ約５mm幅
200mm、長さ200mmの型造物を得た。 この型造物を常温より３℃／mmの昇温速度で
350℃まで上げ５時間保持後電気炉よりとりだし
本発明品を得た。 実施例 ２ 天然雲母紛末（白雲母粒度60〜100メツシユ）
333.3ｇ、H₃BO₃（粒度40〜80メツシユ）78.2
ｇ、B₂O₃（粒度40〜80メツシユ）17.7ｇ、ZnO
（粒度300メツシユ以下）46.5ｇを実施例１と同様
にボールミルで30分間混合し、絶縁基材とした。
ついでポリフエニレンサルフアイド樹脂紛末（粒
度200メツシユ以下）を23.8ｇ加え10分間混合し
たものを調製した。 以下実施例１と同様にして厚さ約５mm、幅200
mm、長さ200mmの本発明品を得た。 実施例 ３ 天然雲母紛末（白雲母、粒度60〜100メツシ
ユ）269.4ｇ、H₃BO₃（粒度40〜80メツシユ）
63.2ｇB₂O₃（粒度40〜80メツシユ）14.2ｇ、ZnO
（粒度300メツシユ以下）37.9ｇをボールミルで30
分間混合し絶縁基材とした。ついでポリフエニレ
ンサルフアイド樹脂紛末（粒度200メツシユ以
下）を115.8ｇ加え10分間混合したものを調製し
た。 以下実施例１と同様にして厚さ約５mm、幅200
mm長さ200mmの本発明品を得た。 実施例 ４ 実施例３と同じであるが樹脂紛末に代えて、ガ
ラス紛末としてPbO0.7モル、ZnO0.3モル、
B₂O₃0.5モル、SiO₂0.5モルからなるPbO−B₂O₃系
のガラス（軟化温度420℃、粒度100〜200メツシ
ユ）を用い、以下実施例４に従い、厚さ4.5mm、
幅200mm、長さ200mmの型造物を得た。 この型造物を常温より３℃／mmの昇温速度で
550℃まで上げ５時間保持後電気炉よりとりだし
本発明品を得た。 比較例 天然雲母紛末（白雲母粒度60〜100メツシユ）
350ｇ、H₃BO₃（粒度40〜80メツシユ）82.2ｇ
B₂O₃（粒度40〜80メツシユ）18.5ｇ、ZnO（粒度
300メツシユ以下）49.3ｇをボールミルで30分間
混合し絶縁基材とした。以下実施例１と同様にし
て厚さ約５mm幅200mm長さ200mmの型造物を２枚作
成した。加熱処理は350℃と550Kgでいずれも５時
間保持して得て、比較試料とした。 つぎに実施例および比較例で得た型造物の特性
を第１表に比較して示す。

【表】

【表】 試験方法であるが吸水率は原厚さのまま幅50mm
長さ50mmに切断したものを試料とし、150℃で４
時間乾燥後重量を測定し純水中で24時間浸漬させ
た後、布などで拭きとり、再び重量を測定し、増
加重量を吸水量として元の重量との比率（％）で
算出し吸水率とした。吸水率値の大きいものほど
気孔特に貫通気孔が多いものである。 その他、曲げ強さはJISC2210により、絶縁抵
抗ならびに耐アーク性はJISK6911にそれぞれ従
つた。尚、絶縁抵抗の測定条件としては、常態、
40℃、相対湿度95％100時間後、純水中に24時間
浸漬させたものについてそれぞれ測定した。 焼燃室はASTM法（UL）により調べた。第１
表より明らかなごとく本発明の方法により得られ
た耐熱複合絶縁型造物は特に高湿度中ならびに吸
水時の電気絶縁性が従来品に比べ著しく向上した
ものであり耐アーク性、燃焼性に優れた特性を有
し、また製造方法も160〜200℃の成形温度で得ら
れるため、経済的であり、前記用途等に最適に用
いることが出来、実用上の効果が極めて大きいも
のである。 なお、上記実施例では基材として天然雲母紛末
を用いた場合について示したが、他の無機質紛末
あるいは無機質繊維を用いたものについて同様の
効果が確かめられている。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 無機質繊維および／または無機質紛末からな
   る基材と、ホウ酸及び酸化亜鉛からなる結着剤と
   の合計量100重量部に対し、200℃以上の温度で溶
   融する樹脂紛末またはガラス紛末を５〜30重量部
   配合したものを加熱加圧成形したものであること
   を特徴とする耐熱複合絶縁物。