JPS6287336A - 可撓性雲母絶縁材及びその製造方法 - 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 本発明は雲母を含むラミネート材料に係る。

従来の技術 雲母を含む物品は電気絶縁構造体や断熱材として多年に
亘り使用されている。典型的にはかかる雲母製物品はシ
リコン以外の材料やシリコン材料の如き接着剤にて雲母
シートを接合することにより形成された構造体である。

かかる物品は良好な電気絶縁強度及び熱的安定性を有し
、比較的低廉である。

かかる物品は高温用サーモスタット、制御装置、ストリ
ップヒータ、ペースポードヒータのための支持絶縁材と
して使用される。更にかかる物品は他の電気器具に於て
ガスケットやスペーサとしても使用される。しかしかか
る雲母製物品は水分による変質を受は易く、また成る用
途に必要な可撓性や形状適合性を有しておらず、従来の
雲母製物品は波状化されると実質的な量の電気絶縁強度
を喪失し、そのため電気絶縁材として殆ど使用でき。

ない状態になっていた。

従って当技術分野に於て必要とされているものは上述の
如き種々の問題を克服する雲母複合材である。

発明の概要 本発明は、有機モノアルコキシ・チタネートやネオアル
コキシ・チタネートと金属ナフテネートとを含有する約
５〜２５ｗｔ％の可撓性を有するメチル−フェニル中ポ
リシロキサンバインダ又は同様に可撓性を有するメチル
・ポリシロキサンバインダにて含浸された一つ又はそれ
以上の雲母紙屑を含み、密度が約１．５ｇ／ｃｃよりも
高い値にになるよう形成された比較的高密度の波状の可
撓性を有する雲母シートに関するものである。かかる雲
母シートは従来の波状の雲母製物品に比して耐湿性に優
れ、熱的にも寸法的にも安定であり、また強力であり、
雲母ラミネートがそれが波状化される以前に保有してい
た実質的に全ての電気絶縁強度を有する。更にかかる材
料は形状適合性を有し、優れた機械加工性及び穿孔性を
有している。

本発明の他の一つの曲面は、有機アルコキシ・チタネー
ト又はネオアルコキシ・チタネートと金属ナフテネート
とを含有する約５〜２５ｗｔ％の可撓性を有するメチル
−フェニル・ポリシロキサンバインダ又は可撓性を有す
るメチル・ポリシロキサンバインダにて雲母紙を含浸さ
せ、かくして含浸された雲母紙を互いに重ね合せ、その
後波形成形装置に通されることによって高い電気絶縁強
度を有する波状の非常に可撓性に優れた物品とされるラ
ミネート又はシートを形成すべく、加圧及び加熱された
条件下にて稠密化及びゲル化を行ってバインダをＢ段階
化させることにより、上述の如き波状のラミネートを製
造する方法である。

以下に本発明を実施例について詳細に説明する。

実施例 本発明の実施に使用される雲母紙は、従来の任意の連続
的な薄い雲母紙であってよいが、白雲母又は金雲母にて
形成された雲母紙が好ましい。如何なる材料が選定され
るかは最終製品に必要とされる特性次第である。典型的
には、高い電気絶縁特性が必要とされる場合には白雲母
が使用され、高温特性が必要とされる場合には一般に金
雲母が選定される。雲母紙は通常の方法を用いて形成さ
れる従来の水中にて分解され製紙された雲母紙の形態を
成している。雲母紙の厚さは約１〜２０　ｗｌｌ（約２
５〜５０８μ）の範囲であり、約５１１（１２７μ）で
あることが好ましい。

雲母ラミネートを形成するために使用されるバインダは
他の雲母ラミネートを形成するために使用されている熱
的に橋かけ結合可能な可撓性を有するメチル−フェニル
・シリコンポリマー系又はメチル・シリコンポリマー系
の何れであってもよい。何れのポリマー系が選定される
かは最終製品としての雲母ラミネートに必要とされる特
性次第である。多くの雲母ラミネートは３５９下（１８
０℃）以上の高温環境に於て使用されるので、使用され
るバインダはかかる高温度に於て熱的に安定であること
が好ましい。好ましいポリマー系は当技術分野に於て従
来より使用されているポリシロキサンポリマーである。

最も好ましいポリマー系はアメリカ合衆国ミシガン州、
ミツドランド所在のダウ・コーニング社（Ｄ　ｏｗ　　
Ｃｏｒｎｌｎｇ　　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）よりＤ　
ｏｖ　　Ｃｏｒｎｌｎｇ９９７、ＤｏｗＣｏｒｎ１ｎｇ
９９４として販売され、またゼネラルφエレクトリック
（Ｇ　ｅｎｅｒａｌ　　Ｅ　Ｉｅｅｔｒｌｃ　）樹脂５
Ｒ−２２４，５Ｒ−１６５，５Ｒ−３２として販売され
ているメチル−フェニル・ポリシロキサン又は可撓性を
有するメチル・ポリシロキサンである。

本発明の実施に使用されるポリシロキサン系は硬化又は
ゲル化中に過度に凝縮したりガスを発生したりするもの
であってはならない。何故ならば、かかる現象により雲
母ラミネート中に水泡や気孔が形成されることによって
欠陥のある雲母ラミネートが形成されるからである。

任意の両立可能な有機アルコキシ・チタネート又はネオ
アルコキシ・チタネートが、ポリマー固体を基準に見て
約１〜４ｗｔ％の範囲（約２ｗｔ％が好ましい）にてポ
リマー系と混合されてよい。最も有用なアルコキシ・チ
タネートはポリマー系、即ちメチル・ポリシロキサン中
に於て溶解可能であり且つポリマーの迅速な橋かけ結合
（ポリマー系の有効期間を短くする）を促進することの
ないアルコキシ・チタネートである。成る特定のアルコ
キシ・チタネートが迅速な橋かけ結合を惹き起すか否か
はラミネートを形成するために使用される製造方法次第
である。迅速な製造方法が採用される場合には迅速な橋
かけ結合が許容されるが、低速の製造方法が採用される
場合には品質の劣る製品が形成される。幾つかの典型的
なモノアルコキシ・チタネート及びネオアルコキシ−チ
タネートが下記の表１に示されており、好ましいネオア
ルコキシ・チタネートはネオアルコキシ拳トリ（ジオク
チルピロホスフェート）チタネートであり、好ましいモ
ノアルコキシ・チタネートはイソプロピル・トリ（ジオ
クチルピロホスフェート）チタネートである。

下記の全てのチタネートはアメリカ合衆国ニューシャー
シー州、ベイヨン所在のケンリッチ・ペトロケミカル・
コーポレイション（Ｋ　ｅｎｒｉｃｈ　　Ｐｅｔｒｏｃ
ｈｅＩＩｌｉｃａｌ　　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）より
販売されている。

表　　１ イソプロピル・トリイソステアロイル・チタネート イソプロピル・トリメタクリル・チタネートイソプロピ
ル拳トリアクリルψチタネートイソプロピル・トリ（テ
トラエチレントリアミノ）チタネート イソプロピル・トリ（ジオクチルホスフェート）チタネ
ート イソプロピル・トリ（ジオクチルピロホスフェート）チ
タネート トリ（ブチル争オクチル書ピロホスフェート）イソプロ
ピル−チタネート モノ（ジオクチルφハイドロジエンψホスファイト）チ
タネート テトライソプロピル・ジ（トリデシルホスファイト）チ
タネート ネオアルコキシ・トリイソステアロイル・チタネート ネオアルコキシ中ドデシルベンゼンスルホニル・チタネ
ート ネオアルコキシ・トリ（ジオクチルホスフェート）チタ
ネート ネオアルコキシ・トリ（ジオチルピロホスフェート）チ
タネート 通常のメタル・ナフテネート・ドライヤが、ベースポリ
マーの約０．５〜２ｗｔ％（約１ｗｔ％が好ましい）の
濃度にてベースポリマーに添加される。

かかるメタリック・ソープφドライヤの例は、マンガン
ナフテネート、亜鉛ナフテネート、スズナフテネート、
コバルトナフテネート等である。チタネートと共にこれ
らのナフテネート・ドライヤを添加することにより、雲
母ラミネートの耐湿性が向上され、また雲母片の密着性
が向上され、これにより電気絶縁強度が大きく低下する
ことなく波状化され得る構造体が得られるものと考えら
れる。

雲母紙に適用されるべき上述の成分を含有するバインダ
溶液は典型的には以下の如く形成される。

まず溶媒がバインダを形成するための容器内に配置され
る。溶媒は典型的にはトルエン又はキシレンの如く、全
ての成分が両立し得る芳香族炭化水素である。溶媒の量
は重要ではなく、典型的には溶液の総重量の約４０〜６
０％の範囲である。

次いで溶媒にチタネートが添加され、その混合液がチタ
ネートが溶解し溶液が清澄になるまで攪拌される。典型
的にはこの工程は約６０〜８５下（１５〜３０℃）の周
囲温度にて行われる。溶液が攪拌されている間にその溶
液にナフテネート・ドライヤが添加され、該ドライヤが
溶解するまで溶液が攪拌される。この工程も周囲温度に
て行われる。次いでかくして得られた溶液にポリシロキ
サンが添加され、その混合液がそれが均一になるまで典
型的には周囲温度にて約３０分乃至１時間に亘り攪拌さ
れる。この場合ポリシロキサンはチタネート及びナフテ
ネートが最終的なバインダの適正な濃度になるような量
にて添加される。

次いで雲母紙がロールより巻き戻され、平坦面、即ちテ
ーブル、コンベアベルト等の上に配置され、任意の通常
の方法、例えば浸漬法により雲母紙がバインダにて含浸
される。適用されるバインダの量は、最終的に得られる
ラミネートが約５〜２５νｔ％、好ましくは５〜１５ｗ
ｔ％のバインダを含有するような量であり、バインダの
適用はバインダがラミネート全体に亘り均一に分配され
るよう行われなければならない。浸漬法、ロールソーキ
ング法、スプレー法、ブラッシング法の如く、雲母紙に
バインダを適用する他の従来の含浸法が採用されてもよ
く、方法によっては雲母紙の両面にバインダを適用する
ことが望ましい。次いで溶媒を蒸発させるに十分なほど
高く且つポリマーを重合化させるほど高くはない温度に
バインダにて含浸された雲母紙を曝すことにより、バイ
ンダ中に存在する芳香族炭化水素溶媒が除去される。典
型的には上述の温度は約２５０〜２７５下（１２１〜１
３５℃）である。典型的にはこの工程は雲母紙を炉内に
通し又は雲母紙を輻射熱等に露呈することによって行わ
れる。

次いで溶媒が除去された雲母紙は所望の寸法に切断され
、所望の厚さになるまで積層される（もし必要ならば１
枚の含浸された雲母紙が使用されてもよい）。所望の厚
さは典型的には約５〜６２ｍ１１（約１３０ｕ−１，６
ｍｍ）又はそれ以上である。勿論酸る与えられた厚さと
するに必要な層の数は雲母紙の厚さ及び硬化用次第であ
る。典型的には、かかる予め硬化されたラミネートは稠
密化により厚さが約１０〜２０％又はそれ以上減少し得
るよう形成される。シートの方向は任意の方向であって
よく、重要ではない。次いで積層体が５０〜１０００　
ｐＳｉ　（３，５〜７０ｋｇ／ａｎ’）又はそれ以上の
圧力及び約３００下（１４９℃）以上の温度を発生し得
るプレス装置内に配置され、熱及び圧力によりラミネー
ト全体に亙り樹脂が均一に分配され、また樹脂系の硬化
が促進される。次いでラミネートは加圧された状態のま
ま約１００下（３７，８℃）に冷却され、しかる後プレ
ス装置より取出される。

典型的には許容し得る程度にまで樹脂の硬化を行わせる
に必要な時間は、使用される特定の樹脂系に応じて約１
５分乃至数時間である。樹脂系を完全に硬化させ又は橋
かけ結合させることは、このことによりラミネートが非
常に剛固なものとなってしまうので、この工程の目的で
はない。樹脂系が完全に硬化すると、ラミネートがその
後波状化プロセスに付される際に種々の問題が発生する
。

典型的な問題はラミネートの過剰な薄片化、割れ、及び
破壊であり、これによりその構造的完全性及び電気絶縁
性が低減されてしまう。従って十分な橋かけ結合を行わ
せてラミネートに良好な接着性及び耐湿性を付与しつつ
ラミネートに十分な可撓性を維持するよう、樹脂をＢ段
階化、即ちゲル化させ、これにより波状化された場合に
最良の結果が得られるようにすることが好ましい。任意
の特定のラミネートに必要なり段階化、即ちゲル化の程
度は、ラミネートの厚さ及び使用される樹脂系に応じて
変化する。またこれに必要な時間も変化するが、かかる
時間は単純な試験を行うことによって容易に求められる
。

上述の圧力及び温度を達成し維持し得る任意の従来のプ
レス装置が使用されてよい。典型的にはラミネートの積
層体が二つのプラテン間にてプレス装置内に配置される
。一つ以上のラミネートが単一の硬化プロセスにて形成
される必要がある場合には、ラミネートの積層体がプレ
ス装置内に配置される際に、典型的にはテフロン（Ｔ　
ｅｆｌｏｎ（登録商標））であるセパレータシートが積
層体の各層間に挿入される。ポリマーを加圧された状態
にて硬化させる任意の多数の方法が採用されてよいが、
好ましい方法は電気、蒸気、高温オイル、又は他の手段
によりプラテンを所望の温度に加熱＝　１４− することである。硬化後にプレス装置より稠密化された
ラミネートを容易に除去し得るよう、プラテンとラミネ
ートとの間にレリースシート又は被覆を設けることが望
ましい。

典型的にはこのプロセスに於てはラミネートの条件が最
高の稠密化条件にまでゆっくりと上昇され、このことは
最終的な稠密化が行われる前に積層体よりガスを排出さ
せることを可能にする。このプロセスは段階的に又は漸
次温度及び圧力を上昇させることにより行われてよい。

更にこのプロセスはポリシロキサンバインダが早期にＢ
段階化し、これによりラミネートが十分に稠密化されな
くなる（この場合製品の品質が悪くなる）ことがないも
のでなければならない。このプロセスのノくラメータは
プレス装置に接続された通常の電気式又はコンピュータ
制御装置により制御されることが好ましい。

次いでＢ段階化されたラミネートは、それを波状化し、
これにより製品に必要とされる可撓性を付与すべく、通
常の波形成形機に通される。波形成形機は通常の波形成
形ローラを有する紙又は厚紙用の波形成形機であってよ
い。この場合雲母ラミネートを切断し又はほぼ切断して
しまい、これによりラミネートを脆弱化し、またその構
造的完全性のみならずその耐湿性及び電気絶縁強度をも
低下させてしまうほど波形が深く形成されてはならない
。かかるサンプルを形成するために使用された特定の波
形成形装置は、互いに約０．０８６〜０．０９０ｉｎｃ
ｈ（２，２〜２．３Ｌｌ１ｍ）隔置され深さが約０．　
０７０１ｎｃｈ　（１，８ｎ＋ｍ）である複数個の波形
の列を有する二つのピンチローラを含んでいる。しかし
波状化のプロセス及び製品は上述のものに限定されるも
のではない。例えばより厚いラミネートについては、薄
いラミネートの場合よりも波形を大きく隔置し深くする
ことが好ましい。

本発明に従って形成された雲母ラミネートの厚さは約１
０１１１ｆｌ〜約０．　２５ｉｎｃｈ　（０，２５〜６
゜４ＩＩＩＩ１１）であり、密度は約１，５〜２．０ｇ
／ｃｃである。

例　　１ ２％のモノアルコキシ・イソプロピル・トリ（ジオクチ
ルピロホスフェート）チタネート及び１％の亜鉛ナフテ
ネート（亜鉛含有量８％）（ノーデックス争プロダクツ
・ディヴイジョン（Ｎ　ｕ。

ｄｅｘ　　Ｐ　ｒｏｄｕｃｔｓ　　Ｄ　ｉｖ、　）　）
を含有する１０％のポリシロキサンバインダ（ゼネラル
・エレクトリック５Ｒ−２２４）にて含浸された厚さ５
　ｍ１１（１２７μ）の白雲母紙の二つのシートより一
つの雲母ラミネートが形成された。含浸された２枚の雲
母紙が互いに積層され、レリースシートに挾まれた状態
でプレス装置内に配置され、３５０下（１７７°Ｃ）及
び１００　ｐｓｉ　（７，０ｋｇ／））の条件にて１５
分間Ｂ段階化された。次いでラミネートは加圧された状
態のまま１００下（３７，８℃）以下の温度に冷却され
、しかる後プレス装置より取出された。次いでラミネー
トよりレリースシートが取外され、次いで互いに０．　
０８６ｉｎｃｈ（２、２ｍｍ）隔置された９２列の畝及
び深さ約０゜０６７１ｎｃｈ　（１、７ｍｍ）の窪みを
有するローラが取付けられた波形成形機に通された。

かくして波状化された製品を波状化されていない同一の
製品と比較した場合の結果によれば、下記の表２に示さ
れている如く、波状化された製品の特性はユニークであ
り、それらは非常に可撓性に優れており、しかも実質的
に元の電気絶縁強度を維持しており、また優れた耐湿性
を有している。

また下記の表２に於てはチタネート及びナフテネートを
使用せず可撓性を有するシリコン樹脂系のみを使用して
形成された雲母ラミネートが比較されており、この製品
は一旦２４時間に亘り水中に浸漬されると、電気絶縁強
度を試験し得ない程度にまで完全に元の電気絶縁強度を
失っていることが解る。同表２に示された各サンプルの
厚さは１０＋ｎ１ｌ（２５０μ）であった。

表２ 一一一は試験を行えない程サンプルが劣化したことを示
ｔ、ｒＬＮ６．　　　　　　、、　−他の公知の波状雲
母ラミネートはこれらの特性を有していない。他の一つ
の驚くべき結果は、本発明の方法によれば厚さ約０．２
５ｉｎｃｈ（６，４ｍｌｌ１）までの熱的に安定で耐湿
性を有する雲母ラミネートを製造し得るということであ
る。

結論として、本発明の方法により形成された雲母ラミネ
ートは従来より製造されている他の波状雲母ラミネート
に比して非常に優れた驚くべきほどに異なる特性を有し
ている。本発明による雲母ラミネートは良好に接合され
ており、従来のラミネートに比して遥かに優れた機械的
強度及び電気絶縁強度を有している。更に本発明の新規
なラミネートは本明細書の従来技術の欄に於て記載され
た従来の用途のみならず、多くの新たな用途に使用され
得るものである。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）実質的に５〜２５ｗｔ％の可撓性を有するシリコ
   ン樹脂バインダにて含浸された雲母紙の一つ又はそれ以
   上の層を含む可撓性雲母絶縁材であって、前記バインダ
   は実質的に１〜４ｗｔ％のアルコキシ・チタネートと実
   質的に０．５〜２ｗｔ％のナフテネートとを含有してお
   り、前記雲母絶縁材はその電気絶縁特性や耐湿性を実質
   的に低下することなく可撓性及び形状適合性を増大させ
   るべく波状化されている可撓性雲母絶縁材。
2. （２）波状をなす可撓性雲母絶縁材の製造方法にして、 芳香族炭化水素溶媒中のポリマー固体を基準にに見て実
   質的に１〜４ｗｔ％のアルコキシ・チタネートと実質的
   に０．５〜２ｗｔ％のナフテネートとを含有する実質的
   に５〜２５ｗｔ％の可撓性を有するポリシロキサンバイ
   ンダにて少なくとも一つの雲母紙を含浸させる過程と、 前記溶媒を除去する過程と、 前記含浸された雲母紙を稠密化する過程と、加熱及び加
   圧された条件下にて前記バインダをＢ段階化する過程と
   、 前記雲母紙の電気絶縁特性を実質的に低下させることな
   く前記雲母紙に可撓性を付与すべく前記雲母紙を波状化
   する過程と、 を含む製造方法。