JPS62268002A

JPS62268002A - 電気絶縁材料用マグネシア焼結粉体およびその製造方法

Info

Publication number: JPS62268002A
Application number: JP10863186A
Authority: JP
Inventors: 房夫河野; 丹生　国彦; 弘竹内
Original assignee: Shin Nihon Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Shin Nihon Kagaku Kogyo KK
Priority date: 1986-05-14
Filing date: 1986-05-14
Publication date: 1987-11-20

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］本発明はマグネシア（ＭＣＩＯ＞を主成分とする流動特
性の優れたマグネシアからなる電気絶縁材料に関するも
ので、特にシースヒーターの絶縁充填材として適するも
のである。

［従来の技術］＋ＭＱＯは高周波電気絶縁抵抗および高温下での電気絶
縁抵抗が非常に高いという特徴がある。従来電気絶縁材
料、特にシートヒーターの絶縁充填材として、絶縁特性
の良いことがら電融マグネシアを破砕した粉体が使用さ
れている。ところが電融マグネシアを原料とする場合、
破砕する必要があり、得られるマグネシア粉体も角ばっ
た形状の粉体となり使用上難点があった。この点の改良
を目的として特公昭５７−５５６４６号で提案された電
融マグネシアを原料とするものもあるが、なお十分な特
性でなく、その製造も困難であり、したがって製造原価
も大である。

また、マグネシア粉体の特性としてフロータイムが特に
重要な特性であるが、なお十分なものは得られていない
。特開昭５９−２１５６９０号によればタップ密度２．
３４〜２．４２ｇ／Ｃｍ　３かつフロータイム１９０〜
２２０ｓｅｃ／　１００Ｃ］のものが提案されているが
具体的に製造されたものでは２０３ｓｅｃ／　１００ｇ
が最良のものであり、原料も電融マグネシアであるので
、なお改良の余地もおる。

一方、海水等を原料とする焼結マグネシアは流動特性が
優れているが電気絶縁材料としては不向きとされ、この
点が改善されたものの提案はなく、実用的には利用され
ていない。

［発明が解決しようとする問題点］従来、金属パイプとヒーターとの間に充填材料として詰
めるシースビータ−用マグネシアとして製造上問題が少
なく、優れた粉末形状をもち、充填の作業性、充填密度
やシースヒーターの寿命にも密接に関係する特性として
重視されている粉末の流動性等が満足すべきものはなか
った。

［問題点を解決するための手段］本発明は、上記問題点を解決した電気絶縁材料用マグネ
シア焼結粉体およびその製造方法である。。

すなわち、マグネシア焼結粉体で、大部分が球形をした
粉体からなり、フロータイムが２００ｓｅｃ／　１００
ｇ以下、好ましくは１８３ｓｅｃ／　１００ｇ以下、絶
縁抵抗が６００　’Ｃで１０７Ω・ｃｍ以上、好ましく
は１０８Ω・Ｃｍ以上である電気絶縁材料用マグネシア
焼結粉体であり、その製造に当り、５００μｍの篩を通
過し、２５μの篩を通過しない部分を採取するのが適当
である。

さらに、本発明は充填の作業性、充填密度の優れたマグ
ネシア粉末を提供するものでおり、タップ密度が２．３
０ｇ／Ｃｍ　３以上のマグネシア粉体である。

充填物のフロータイムはシースヒーターに粉体を充填す
る際、製造上、特に作業効率上、重要な要素であること
はよく知られており、フロータイムが２００ｓｅｃ／　
１００（］以下、特に、１８３ｓｅｃ／　ｉｏｏｇ以下
であることは従来の充填材に比較して、極めて生産性が
高くなり、産業上、意義のあることである。

また、粉体粒子が断面で１００１以下の単結晶の集合体
であることが好ましい。

上記タップ密度２．３０ｇ／ｃｍ　３以上、フロータイ
ムが２００ｓｅｃ／　１００ｇ以下でおっても、絶縁抵
抗が６００℃で１０７Ω・ｃｍ以下であるマグネシア粉
体はシースヒーターの充填物として実用に支障がある。

また、球形をしたマグネシア粉体であっても、粒径２５
μｍ未満の粒子の割合が３重量％以上、または５００μ
ｍを越える粒子の割合が５重量％を越えると流動性が悪
い。更に、５００μｍを越える粒子の割合が１０重量％
以上になると充填性も悪くなる。これを第３図を参照し
て説明すれば、粒径２５μｍ未満の粒子、５００μｍを
越える粒子、２５〜５００μｍの範囲の粒子の量を示す
三角座標において、Ｘ印の点と各辺で囲まれた領域、す
なわち、Ｏ印の点が存在する領域の粒度分布が適当な範
囲である。

上記領域外の粒度分布をもつマグネシア粉体ではシース
ヒーターの寿命が低下する。これは粒径のバラツキが多
いため、シースに充填する際に偏析が生じ、均一な絶縁
性を有するヒーターが作れないためであると考えられる
。

さらに、マグネシアの粒径は４４〜４２０μｍの範囲の
ものが９０重量％以上であることが望ましい。

本発明において流動性の改良されたマグネシア粉体は球
形をした粉体である。ここで言う球形とは断面かほぼ円
に近い形をしているものであるが、必ずしも真円を意味
するものではなく、第１図に示すように断面の外周が凸
の鋭角をもたず、曲線または直線と曲線に囲まれている
ものを言う。すなわち、全体の形状が球形をしているの
であって、表面の平滑度の粗さに基づく程度の凹凸があ
っても本発明で言う球形と言えるものである。

上記マグネシア粉体の製造方法は、例えば１６００〜１
８００’Ｃ以上の温度で焼成された１ｍｍ以下の高純度
マグネシア粉を風力９扱等により、５００μｍ以下、か
つ、２５μ以上に篩分する。

また、上記マグネシア焼結粉体をｐＨ３以下の酸性水溶
液中で１分間以上攪拌し、上ｉｆｆ液を分離後、水洗を
充分に、例えば２回以上繰り返し、濾過、乾燥するのが
適当である。

以上説明したように本発明の、球形をした流動性の良好
なマグネシア粉体を、従来シースヒーターに用いられて
いる電融マグネシア粉砕物と混合すると電融マグネシア
単味のものよりも流動性が著しく改良され、本発明のマ
グネシア焼結粉体を１０〜１００重最％に従重量破砕し
た電融マグネシアを９０重量％以下混合して用いてもよ
い。

また上述の２５〜５００μｍに粒度調整されたマグネシ
ア焼結粉体をｐＨ３以下の酸性溶液中で１分間以上攪拌
し、上澄液を分離後、十分に水洗をしたのら、濾過、乾
燥したものも、本発明のマグネシア焼結粉体である。す
なわち、その表面に不純物の少ないマグネシア焼結粉体
は前）小の充填性、流動性を損なうことなく、高温での
絶縁抵抗が優れている。

ここで言うマグネシアとは化学成分としては通常マグネ
シアに不純物として含まれるｃａｏ、　　Ｓ　　ｉ　　
０２　　、　Ｆｅ　　２０　ｒ　　、　ＡＩ、＋０　３
　、Ｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２のいずれかを含むとともに、マ
グネシア焼結′粉体が高温多湿の雰囲気中に放置された
ときに、ｆ８縁抵抗が低下するのを防止する目的でマグ
ネシア粉末の表面にシリカやジルコニア等をコーティン
グしたものを含むものである。

本発明における実施例の化学組成のうちＭｇＯ，ｃａｏ
、Ｓ　！　０２　、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ　２０３、Ｂ２０
：ｌはマグネシア粉末を塩醒水溶液で熱溶解したのち、
またＺｒＯ２はＮａ２ＣＯＩ　、Ｎａ２Ｂ２０７　・１
０Ｈ２０を用い、アルカリ溶融したのち、硝該水溶液に
熱溶解した後、日本ジャーシルアッシュ類の５７５−　
ｎ　ＨのＩＣＡＰを用いて測定した。

本発明の実施例のマグネシアにおける高温絶縁抵抗は内
径１０ｍｍの金属パイプと外径５ｍｍの中心棒の間隙に
絶縁充填材を約２５ｍｍの長さに１．５　丁／ｃｍ’の
圧力で圧縮充填したものに、白金線を取り付けて電気炉
内に置き、各温度での絶縁抵抗を測定した（フエタリー
法）。

なあ、用いた金属パイプならびに中心棒の材質は５ＩＪ
Ｓ、　３０４である。

また、粉末のタップ密度、フロータイムはＡＳＴＭ　　
５ｔａｎｄａｒｄｓＤ２７５５に規定されている方法に
よりアメ１ツカのＢｏｅｈ　Ｔｏｏｌ　ａｎｄ　ｉ）ｉ
ｅＣｏｍｐａｎｙ製の装置を用いて測定した。

粒度分布はＪＩＳ標準篩を用いて篩分けて求めた。

また第１図および第２図のマグネシア焼結粉体の断面の
様子は供試料をエポキシ樹脂に埋め込み、固化させたの
ち、アルミナ扮末ヤダイヤモンドペーストで研磨して、
粉体の断面を出し反射顕微鏡で倣形した。

つぎに実施例によって本発明を具体的に説明する。なお
実施例に示す各成分の量（％）は重量％である。

実施例１０−タリーキルンで２０００’Ｃの温度で焼成したＩｎ
ｍ以下の高純度マグネシア扮をステンレス製の金銅を用
いて、５００μｍかつ２５μｍで篩い分けた。このマグ
ネシア焼結粉体の粒度分イＥは５００〜４２０μｍ　　
４．５％、４２０〜２５０μｍ１５．９％、２５０〜１
４９μｍ　１３．６％、１４９〜１０５　μｍ　２１．
８％、１０５〜７４μｍ　３２．８％、７４〜４４μｍ
　８．２％、４４〜２５μｍ　　２　、２９／、であっ
た。

また、本発明のマグネシア粉体をエポキシ樹脂に埋め込
み、固化させた後、研磨し、その断面を反射顕微鏡で観
察し、平均的な視野を三つ選び、写真躍影したものであ
る。その一つが第１図でおり、本発明のマグネシア粉体
の大部分が球形をしているのが判る。

さらに、各視野の最大粒を遭び、単結晶の数を数えたと
ころ、５５個、８７個、８０個であった。

さらにこのマグネシア焼結粉体の化学組成、タップ密度
、フロータイムおよび６００　’Ｃにあける絶縁抵抗を
第１表に示した。

実施例２実施例１のマグネシア焼結粉体２．５ｋｇを０．２Ｎ塩
酸溶液１０Ｃ１に入れて５分間階拝し、上澄液を捨てて
、水１０５１を加えて攪拌水洗を２回行ない真空濾過し
た。この濾滓をさらに水５文をふりかけて水洗し、１２
０’Ｃの熱風中で乾燥した。

このマグネシア焼結粉体の化学組成、タップ密度フロー
タイムおよびＥ）ＯＯ’Ｃにおける絶縁抵抗を第１表に
示した。

実施例３実施例１のマグネシア焼結粉体および市販のシースヒー
ター用の電融マグネシアの粉末を下記の第２表の混合重
量割合で均一に混合し、タップ密度とフロータイムを測
定した。

その結果を第２表に示す。

また、ここで用いた市販のシースヒーター用の電融マグ
ネシアの粉末を反射顕微鏡で観察した写真が第２図であ
り、直線が交差した角張った粉末であった。また、その
粒度分布は４２０〜２５０　μｍ　８．６％、２５０〜
１４９μｍ３８．６％、１４９〜１０５μｍ３８．５％
、１０５〜７４４ｍ　１１．７％、７４〜４４μｍ　　
４．１％、４４〜２５μｍ０．５％であった。

また市販の電融マグネシアの化学組成、タップ密度、フ
ロータイムを第１表の比較例として示す。

実施例４０−タリーキルンで１９００’Ｃ以上の温度で焼成した
１ｍｍ以下の高純度マグネシア粉を風力弁！ｆＰＬ機を
用いて４２０μｍ以上、４４μｍ以下を分級除去した。

このマグネシア焼結粉体の粒度分布は５００〜４２０μ
ｍ　　５．８％、４２０〜２５０μｍ　１６．３％、２
５０〜１４９　μｍ　２７．８％、１４９〜７４μｍ２
６．５％、７４〜４４μｍ　２１．３％、４４〜２５μ
ｍ　　２．３％であった。このマグネシア焼結粉体の化
学組成タップ密度、フロータイムを第１表に示した。

第１表第２表実施例５および比較例実施例１と同様にして得たマグネシア粉体に対して、実
施例１と同様に篩分した２５μｍ未満の粒子および５０
０μｍを越える粒子を加えた粉体の配合割合とその粉体
のフロータイムおよびタップ密度を下記第３表に示す。

第３図は上記配合割合を図示したものである。

第３表［発明の効果］以上説明したように、本発明の電気絶縁材料は４００〜
６００℃程度の高温における絶縁抵抗が高く、かつ従来
シースヒーターに使われている破砕された電融マグネシ
アに比べて、充填性、流動性に優れており、シースヒー
ターの絶縁充填材として優れたもので必る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のマグネシア扮の顕ｔａ鏡写真、第２図は電融マグネシアを粉砕した従来のマグネシア粉
の顕ｔａ！鏡写真、第３図は本発明のマグネシア扮の粒度分布の一例を示す
グラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）マグネシア粉体で、大部分が球形をした粉体から
なり、フロータイムが２００ｓｅｃ／１００ｇ以下、絶
縁抵抗が６００℃で１０＾７Ω・ｃｍ以上であることを
特徴とする電気絶縁材料用マグネシア焼結粉体。
（２）フロータイムが１８３ｓｅｃ／１００ｇ以下であ
る特許請求の範囲第（１）項に記載の電気絶縁材料用マ
グネシア焼結粉体。
（３）絶縁抵抗が６００℃で１０＾８Ω・ｃｍ以上であ
る特許請求の範囲第（１）項または第（２）項に記載の
電気絶縁材料用マグネシア焼結粉体。
（４）タップ密度が２．３０ｇ／ｃｍ＾３以上である特
許請求の範囲第（１）〜（３）項のいずれかに記載の電
気絶縁材料用マグネシア焼結粉体。
（５）マグネシア粉体か断面で１００個以下の単結晶の
集合体である第（１）項記載の電気絶縁材料用マグネシ
ア焼結粉体。
（６）大部分が球形をした１ｍｍ以下のマグネシア焼結
粉体を５００μｍの篩と２５μｍの篩で篩分することを
特徴とする電気絶縁材料用マグネシア焼結粉体の製造方
法。