JPS62191443A - 無機物複合体 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気絶縁物に適する無機物複合体に関する。

〔従来の技術〕

現在、電気絶縁物は生産性および機械加工性の観点から
有機系複合材料が多用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、有機系複合材料を用いた電気絶縁物は耐熱性に
劣り、高温での絶縁抵抗および優れた誘電特性が得られ
ず、使用範囲が限定される欠点がある。また無機材料を
用いた電気絶縁物は耐熱性があり、熱に対する寸法変化
が極めて小さく、かつ温湿度に対する電気特性が安定し
ている反面、マイカ等のように強度が低（、またアルミ
ナ磁器、ジルコニウム磁器等のように切削加工、穴明は
加工等の機械加工性が悪い欠点があった。

このため、炭素繊維で強化したガラスよりなる無機物複
合体（特公昭４７−３７６８２号公報）、シリコンカー
バイト繊維で強化したガラスよりなる無機物複合体（特
開昭５６−１６９１５２号公報）の技術が提案されてい
る。

しかし、これらの無機物繊維は無機酸化物ではなくケイ
酸塩化合物を含むガラス材料に対して化学的に安定では
なく、なじみ性もよくなかった。

このため、これらの無機物繊維強化ガラスを製造するた
めには真空中あるいは不活性ガス中でホットプレスを行
うというように雰囲気コントロールを必要とした。また
、焼結反応によって針状形態を失う問題があった。

本発明はこれらの欠点を解決するもので、ガラス材料に
対して安定な針状のメタケイ酸カルシウムを用いること
により、機械加工性が向上し、耐熱性あるいは温湿度に
対する電気的安定性を有し、絶縁抵抗、誘電率等の所望
の電気特性を選択でき、焼結反応によって針状形態を失
うことがなく、低い焼成温度で製造できてなおかつ焼成
温度より高温で使用できる無機物複合体を提供すること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、針状のメタケイ酸カルシウムをその針状形態
を保ちながら等方性固体ガラス状無機物中に混在してな
ることを特徴とする。

〔補足説明〕

本発明をさらに補足説明する。本発明に用いられるメタ
ケイ酸カルシウムは、天然産の針状の結晶である。この
メタケイ酸カルシウムは、化学式Ｃａ５ｉＯ：＋を主成
分とする針状性の物質で、径に対する長さの比が１０倍
以上あり、明るい白色の針状の結晶形状を有する。特に
耐熱性に優れその融点は約１５００’Ｃであり、天然物
であることからガラスパウダと同程度以下の低価格であ
り、ガラス状無機物に対して化学的に安定である特長が
ある。天然針状性のメタケイ酸カルシウムとしてウオラ
ストナイト（ｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅ、　ＮＹＣＯ製
）が−例として挙げられる。なお、針状の結晶形状には
針状形状に類似する細管状、短冊状の結晶形状も含まれ
る。

また、天然産に限らず人工的に製造される結晶も含まれ
る。

このメタケイ酸カルシウムは、耐熱性に優れ強度が高い
特徴があるが、それぞれ単独で成型物になり得る温度が
高く、この高い温度でそれぞれ焼成すると、その針状形
態が崩れ、一般的な無機質焼結物と同様に機械加工性等
が劣るようになる。

また、ガラス状無機物としては、一般ガラスが全て考え
られるが、代表的なガラス状無機物として第１表に示さ
れるものがある。これらの各種ガラス状無機物は、第２
表に示す特性を有する。

このガラス状無機物の選択は、以下に述べる無機物複合
体の用途によりなされる。

本発明の無機物複合体の製法は、前記針状のメタケイ酸
カルシウムとガラス状無機物とを所望の混合比で混練し
、また必要あれば第三の添加物を添加して混練して混合
物をつくり、この混合物を所望の形状に成型したのち、
上記ガラス状無機物の軟化温度以上であって、メタケイ
酸カルシウムの溶融しない温度で焼成することにより無
機物複合体を得るものである。

上記製法で得られる無機物複合体の焼結成型性はガラス
状無機物により付与され、また機械的強度は針状のメタ
ケイ酸カルシウムにより付与され、その結果として無機
物複合体に優れた機械加工性が生じる。

前記針状のメタケイ酸カルシウムとガラス状無機物とを
混練するときの混合比は、最終製品として得られる無機
物複合体の用途により定められる。

この混合比は、メタケイ酸カルシウム２〜５０重四％に
対してガラス状無機物９８〜５０重１％の範囲が望まし
い。メタケイ酸カルシウムを２重量％未満にし、ガラス
状無機物が９８重量％を超えると、得られる無機物複合
体は、従来と同じように機械的強度に乏しく、機械加工
性の劣るものになる。また、メタケイ酸カルシウムが５
０重量％を超えて、ガラス状無機物を５０重量％未満に
すると、焼結成型性の良くない無機物複合体となる。ま
た混練は、常温常圧下でガラス状無機物とメタケイ酸カ
ルシウムとが均一に混合されるまで行われる。

第三の添加物としては、上記機械的特性および焼結成型
性を損なわない範囲で、好ましくは上記混合比において
２０重量％以下で添加する。この添加物としては混合物
の成型性または混合物の焼結性を向上させ、あるいは無
機物複合体の誘電特性を変更させる物質が望ましい。こ
の焼結性を向上させる添加物を選定して混練すれば、焼
成温度を低（することができ、かつ密度の高い無機物複
合体を得ることができる。

なお、無機物複合体の誘電特性を変更する方法としては
、上述の第三の添加物として誘電率を高くする二酸化チ
タン粉末または誘電率を低くするホウ酸等の無機物質が
選ばれる他に、混練時に所望の誘電特性を有するガラス
状無機物を選択する方法を採ってもよい。このときのガ
ラス状無機物としては、一般的な電気絶縁性を得る場合
には、第２表に示すように誘電率５．８０Ｅガラスが選
択され、また低い誘電率が要求される場合には、例えば
同じく誘電率３．５６のＤガラスが選択され、さらに高
い誘電率が要求される場合には、ＰｂＯ、ＢａＯ等の含
有■の多いガラスが選択される。これにより任意に所望
の誘電率を有する無機物複合体を製造することができる
。

この誘電特性の変更は、例えば回路密度の高い電子部品
に用いられる超ＬＳＩの電気絶縁物のように、単に絶縁
性のみならず電場の変化によって起きる誘電特性が無視
できない場合に必要とされる。

この混練された混合物は、最終製品の用途により各種の
形状、例えば板状、棒状、パイプ状等に成型することが
でき、必要により前記混練時にさらに有機質の添加物を
加えて一次成型時の結合剤とすれば、より一層複雑な形
状に成型することができる。この有機質の添加物として
は、−次成型時の結合作用があり、焼成後は逸散するも
のが望ましく、一般的には樟脳、パラフィン、鉱油、澱
粉、スチレン、メチルアルコール、エチルアルコール等
であって、特に常温常圧下で揮発するものが望ましい。

また−次成型時に加熱工程が含まれる場合には、セルロ
ース系の添加物や水でもよい。

この成型法としては、加圧圧縮成型、押出成型、射出成
型等各種の成型法によることができる。特に加圧圧縮成
型または押出成型時に針状メタケイ酸カルシウムの長径
を特定方向に配向するように成型するごとにより、この
無機物の配向方向の寸法収縮をより小さくすることがで
きる。

次に成型された混合物は、ガラス状無機物の軟化する温
度以上であって、メタケイ酸カルシウムの溶融しない温
度で焼成する。この焼成温度は一般の無機焼結体の焼成
温度に比べて低い温度であることから、焼成エネルギー
を低減し焼成設備を簡素化し得る。またメタケイ酸カル
シウムの融点以下で焼成されるため、メタケイ酸カルシ
ウムがその緒特性を損なうことなく、等方性の固体ガラ
ス状無機物中に混在して無機物複合体が形成される。こ
れにより切削、穴明は加工等の機械加工のできる無機物
複合体が得られる。

なお、メタケイ酸カルシウムは、第１表に示されるガラ
ス状無機物に対して化学的に安定であるため、その焼成
を真空あるいは不活性ガス等の特別の雰囲気下で行う必
要がなく、酸化雰囲気中でも行うことができる。また焼
成時にガラス状無機物と反応してその針状形態が損なわ
れることもない。

さらに、針状のメタケイ酸カルシウムはガラス状無機物
に対して炭素繊維やシリコンカーバイト繊維に比べても
はるかになじみ性が良いため、ガラス状無機物と混練す
るのが容易で特別の処理を必要としない。

上記焼成段階の焼成物の寸法収縮は、メタケイ酸カルシ
ウムの存在によって極めて小さく抑えられるため、製品
の寸法精度は一段と向上し、複雑な形状の無機物複合体
の製造に際してもタラツクや歪み等の発生が少ない特徴
がある。特に、焼成時に加圧すれば、その効果はより顕
著になる。また前述したように針状のメタケイ酸カルシ
ウムの長径が特定方向に配向するように成型条件を制御
すれば、この無機物の配向方向の寸法収縮はより一層小
さく抑えられ、さらに寸法精度を向上させることができ
る。さらに、本発明の焼成温度で結晶化させることがで
きるガラス状無機物を選択すれば、この焼成温度以上の
耐熱性を有する無機物複合体が得られる。

なお、本発明により得られた無機物複合体を印刷回路板
のアディティブ加工材料として用い、無電解メッキ法に
よりその表面に金属被覆を施してアディティブ回路を形
成することもできる。

また上記説明では、無機物複合体の用途を電気絶縁物を
例にして述べたが、電気絶縁物に限らず、建築材料その
他の材料にも応用することができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明は、 （イ）メタケイ酸カルシウムがガラス状無機物に対して
安定であるため、焼成によってその針状形態が失なわれ
ず、焼成時に雰囲気コントロールを必要とせずにその製
造が容易な無機物複合体が得られる、 （ロ）メタケイ酸カルシウムはガラス状無機物に対して
なじみ性がよいため、ガラス状無機物との混練が容易で
あり、繊維に特別の処理を行う必要がなく、無機物複合
体の製造が容易となる、 （ハ）切削加工、ドリルによる穴明は加工等の機械加工
が可能となり、かつ設計寸法に対する最終製品の寸法精
度が高い、 （ニ）メタケイ酸カルシウムとガラス状無機物との混合
比を変えることにより所望の機械加工性および電気特性
を得ることができ、その性質を可変に選定できる、 （ホ）またガラス状無機物のみ結晶化することにより、
焼成温度以上の温度に対しても耐熱性があり、機械的強
度が高く、しかも温湿度に対して電気的特性が安定し得
る 優れた効果がある。

〔実施例および比較例の説明〕

以下本発明の態様を明確にするために、実施例および比
較例を示してさらに具体的に説明するが、ここに示す例
はあくまでも一例であってこれにより本発明の範囲を限
定するものではない。

〔実施例および比較例の製造条件の説明〕実施例１〜実
施例５の出発原料および製造条件を第３表に示す。次の
点は実施例１〜実施例５に共通の製造条件のため、表か
らその記載を省いである。

（イ）ガラス状無機物は全て１００メソシユのパウダで
ある。

（ロ）混練機には全てボールミルを用いた。

（ハ）成型物の形状および厚さは全て板状で２鶴厚さで
ある。

（ニ）成型機には全て加圧圧縮成型機を用いた。

（ホ）焼成雰囲気は全て酸化雰囲気で行った。

比較例１〜比較例３の出発原料および製造条件を第４表
に示す。成型物の形状および厚さは、前記実施例と同様
に板状で２鰭厚である。混練機および成型機は前記実施
例と同じである。

〔実施例および比較例の製造物の説明〕実施例１〜実施
例５および比較例１〜３の製造物について第５表に示す
。

第５表の結果より明らかなことは、 （ａｌ　　メタケイ酸カルシウムに加えるガラス状無機
物の種類によって誘電率は変化する（実施例１〜３）。

（ｂｌ　　ガラス状無機物にＡガラスを用いると、絶縁
抵抗および誘電正接が若干劣る（実施例３）。

ｆｃ）　　ガラス状無機物に鉛ガラスなどの高誘電率を
有するものを用いると、全体としての誘電率も高くなる
（実施例４）。

（ｄ）　　針状のメタケイ酸カルシウムにチタン酸カリ
ウム繊維を混合して使用しても特性に問題はなく、価格
上より有利となる（実施例５）。

以上の実施例結果から出発原料の種類および混合比率に
よって、広範囲の誘電特性および絶縁抵抗の各値を選択
でき、機械加工性を存する無機物複合体を得た。

第５表に示した出発原料の混合比は、この値の±ＩＯ％
の混合比においても、同等の結果が得られた。

また比較例では、本実施例と比較して機械加工性が劣り
、かっ誘電特性を任意に選択することがでないことが明
らかとなった。

（以下本頁余白）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）針状のメタケイ酸カルシウムがその針状形態を保
   ちながら等方性固体ガラス状無機物中に混在してなるこ
   とを特徴とする無機物複合体。