JPH0274548A - 耐熱絶縁シートの製造方法 - 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、電気・電子機器の絶縁材およびフレキシブル
プリント基板、難燃紙、壁装材等に用いられる耐熱絶縁
シートに関するものである。

従来の技術 従来の耐熱絶縁シートには、主として天然マイカまたは
合成マイカが充填材として使用され、シート化するため
の有機系結合剤（バインダー）として、特開昭４８−７
０７３、特開昭５２−３６１４１　、特開昭５７−８２
５９８に開示されている様に種々のものが用いられてい
る。また無機系バインダーとしては、例えば「特公昭４
３−１７６８０　Ｊに示されるコロイダルシリカ、コロ
イダルアルミナ、［特開昭４８−７００９［ｉＪに示さ
れるＢａＯ・Ｐ２Ｏ，を基本成分とするリン酸塩ガラス
等が開示されている。

またリン酸アルミニウムを用いたマイがシートの製造方
法としては、特公昭４５−８５５９、特公昭５１−４９
０８０　、特開昭５４−１１Ｅｉ００７、特開昭５５−
２３０４２、特開昭５７−１１２５９ｇ等に開示されて
いる。主として「特開昭５４−１１６００７Ｊ等に見ら
れる様なアルミナのゾルとリン酸とを混合した上含浸し
、高温で反応させてリン酸アルミニウムにする方法や、
［特開昭５５−２３０４２Ｊ等で見られる様にモノリン
酸アルミニウム等のリン酸アルミニウムを用いる方法が
知られている。

発明が解決しようとする課題 リン酸アルミニウムをバインダーとして使う従来の開示
されている方法は、いずれも、バインダーを硬化させて
、所定の強度をもったシートにするためには、３００℃
以上の高温を必要としている。そのため、専用の加熱設
備が必要で、工程上手間が掛かる等の課題があった。

課題を解決するための手段 本発明者は、ＡｇＰＯ−ＨＣｌ（Ｃ２Ｈ５０Ｈ）４の化
学式で示されるオルソリン酸アルミニウムエタノール錯
体が低温でガラス化する性質に着目し、それを結合剤と
して使用する発明に到った。すなわち、本発明は鱗片状
または、繊維状粉末と結合剤からなる耐熱絶縁シートの
製造方法において、アスペクト比が１０以上の鱗片状ま
たは繊維状粉末と結合剤としてオルソリン酸アルミニウ
ムエタノール錯体（以下ＡＰＩ（Ｅと略す＞Ａｉ）ＰＯ
４ＨＣΩ　（ＣＨ０Ｈ）４を用いることを特徴とする耐
熱絶縁シートの製造方法を、更に上記の鱗片状粉末が天
然マイカまたは合成マイカ粉末である耐熱絶縁シートの
製造方法を提供するものである。

アスペクト比とは、鱗片状粉末の場合、粉末の径を厚み
で割った値をいい、繊維状粉末の場合、粉末の長袖方向
の長さを短軸方向の幅又は径で割った値をいう。本発明
に使用するマイカ等の鱗片状粉末または繊維状粉末のア
スペクト比は１０以上のものである。これらの充填材の
役割としては、鱗片状粉末の場合は、鱗片の広い面同志
が密接して連なり、繊維状粉末の場合は、粉末同志が絡
み合う様にして、骨格構造を作り、シートの補強効果が
出るものと考えられる。そのためには、本発明に使用す
る充填材として使用する鱗片状あるいは繊維状粉末はア
スペクト比が１０以上でないと機能を発揮せず、ひいて
はシートとして機械的特性も高くならない。アスペクト
比を高くするにこしたことがない場合もあるが、アスペ
クト比が３００以上の充填材を造ることは難しい。

使用できるマイカの種類としては、金雲母（ＫＭｇ　　
（Ａｉｌ　Ｓ　ｉ　　）　Ｏ・（ＯＨ）　２）、白雲母
、黒雲母等の天然マイカでも良いし、フッ素金雲母（Ｋ
Ｍｇ３　（ＡｇＳ１３）０１２争Ｆ２）で代表される合
成マイカでも良い。しかしながら本発明のバインダーの
１０００℃以上の耐熱性を活かすには、フッ素金雲母が
望ましい。

また、本発明で使用できる鱗片状粉末としては、マイカ
類の他に六方晶窒化硼素、黒鉛、二硫化モリブデン等が
あげられ、繊維状粉末としては、ア／Ｉ／ミナ繊維、シ
リカ繊維、炭化珪素ウィスカー等である。本発明で使用
できるこれらの充填材の粒度は、平均径５ｔＩｎ以上の
ものが好ましい。

従来の結合剤であるリン酸アルミニウム化合物をｉｌｌ
に溶融しようとしても、溶融する前に分解してしまうの
で、ガラス状リン酸アルミニウムをつくることができな
い。

低温から出発してガラス状にしたものが本発明でバイン
ダーとして用いるＡＰＨＥであり、三塩化アルミニウム
（Ａｌ２　ＣＮ５）とリン酸（Ｈ３ＰＯ４）をエタノー
ル中において０℃以下で反応させると、ＡＤ　Ｐ０４舎
Ｈ（１！　−（Ｃ２Ｈ５０Ｈ）　４の化学組成をもつ結
晶質の沈殿物が得られる。

この沈殿物は、アルミニウムと酸素とリン原子のつくる
立方体がアルコール分子を介して連なった様な奇妙な構
造をもっている。これを５０℃以上から硬化し始め、約
１００℃までゆっくり加熱するとアルコールが消失して
、立方体間の架橋が生成し、アルミニウムと酸素、リン
の３次元的な格子をもつガラス状のリン酸アルミニウム
ができる。

この様にして得たガラス状リン酸アルミニウムは、１６
００℃付近で分解し始めるが、それ以下の温度には十分
耐える。

ガラス状リン酸アルミニウムは不活性であり、液体に不
溶性であるが、もとのエタノールを含む沈殿物は常温で
水にも、有機溶媒にも溶ける。溶液濃度は特に規定しな
いが、溶解する範囲でできる限り高いのが望ましいが、
通常は１０〜５０ｗｔ％の濃度範囲で使用される。

バインダーとして用いるＡＰＨＥをエタノール、メタノ
ール、ブタノール、イソプロピルアルコール、アセトン
、メチルエチルケトン等の有機溶媒に溶解した溶液を造
っておく。

次にマイカ等を充填材としたシートをつくるがそれを作
成するには、原料のマイカ粉末を抄造して、あらかじめ
マイカ単味のシートを作成する。

その場合、抄造する方法としては通常の方法、例えば、
長網式、丸網式等の抄紙機を用いて行なわれる。こうし
て得られたシートである集成マイカベースに、前記溶液
を含浸する。含浸する方法としては、デイツプ法、スプ
レーコート法、ロールコート法、刷毛塗り法等いずれで
も良い。その後、バインダー溶液を含浸したシートを、
乾燥、熱処理することでＡＰＨＥ溶液に含まれる有機溶
媒が飛散し、またＡＰＨＥを構成するエタノール分子が
脱離縮合して、バインダーとしての役割を果たすリン酸
アルミニウムガラスに変化する。

乾燥熱処理温度は、５０〜２００℃、好ましくは１００
〜１５０℃が適当である。５０”Ｃ未満では乾燥速度が
遅く、非効率であり、また２００℃を超えても既に硬化
は完了しているため意味がない。こうしてリン酸アルミ
ニウムをバインダーとして含むマイカベースの耐熱絶縁
シートが造られる。

シート化する方法として前記の抄造後、含浸する方法の
他に、充填材である鱗片状あるいは繊維状粉末をＡＰＨ
Ｅの有機溶媒溶液中に分散させたスラリーをドクターブ
レード法、ロールコータ−法、カレンダー法等により離
形性フィルム上に展延した後、溶剤を蒸留させ乾燥熱処
理を前述と同様な条件で行ない、離形性フィルムから剥
がすことでシートが得られる。

この際スラリー化は、ボールミル、振動ミル、媒体撹拌
ミル、プラネタリ−ミル等の一般的な分散機で分散させ
ればよい。

上記の種々の方法でシート化され、熱処理されたシート
膜厚は２０〜５００即が好ましい値である。

シート化が抄造法の場合、充填材のアスペクト比は５０
以上が好ましく、ドクターブレード法、ロールコータ−
法等のコーター法の場合２０以上が好ましい。

また充填材の混合割合は、耐熱絶縁シート全体の重量を
１００とした場合、５５〜９９の範囲が適当であり、混
合割合が５５未満では、シートの骨格構造が十分にでき
ず、機械的特性も高くならないし、混合割合が９９を越
えるとバインダーとしての効果を持たず、また却って耐
熱絶縁シートの強度が失なわれることになる。

実施例 以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

実施例　１ 市販の合成マイカ粉末（オオタケセラム製、平均粒径２
５０μ、アスペクト比１１０）６ｇを１ｇの水中で１５
分間撹拌し分散後、スタンダードシートマシーン（熊谷
理機工業製）にて、１５９φ９ウエツトシートを抄造し
た。得られたウェットシートを熱風乾燥器で、１０５℃
で、２時間乾燥することで厚み７５ｍの集成マイカシー
トが得られた。この集成マイカシートを、オルソリン酸
アルミニウムエタノール錯体（ＡＰＨＥ）の３０ｖｔ９
６エタノール溶液に、１５秒間浸漬し、引き上げた後、
熱風乾燥器にて１２０℃で１０時間乾燥及び熱処理を行
なった。

こうして得られた絶縁シートは厚みが８６μｓで、表面
も滑らかであった。また、このシートから幅Ｉ５Ｕ、長
さ６０ｍｍの試験片を切り取って、引張強度をテンシロ
ン測定機にて測定したところ１．５ｋｇ／ｍｊと強く、
柔軟性もあった。また、絶縁抵抗値は２、ＯＸＬＯ１３
Ω・（１）と高い値であった。また、このシートを示差
熱天秤を用いて、熱分析を行なったところ、少なくとも
９８０℃までは、重量、示差熱共に変化がなく、安定な
物であることが確認できた。

実施例　２〜６ 補強用充填材となるマイカの種類、ＡＰＨＥ溶液の種類
を変えて、実施例１に準じて作成した各種のシートの特
性値を表・１に示す。

（以下余白） 実施例　７ ＡＰＨＥ　３００ｇをエタノール５７０ｃｃに溶解させ
た後、平均粒径９−、アスペクト比２０の六方晶窒化硼
素粉末２２５ｇを添加し、ラボスターラーにて３０分間
予予備金し、更に内容積６ｇのアルミナ製ポットミルに
入れ、直径２０ｍｍφのアルミナボール２．４ｇを添加
し、８５ｒ、ｐ、１．で２４時間混合した。

こうして得られたスラリーをドクターブレード型シート
成形機にてウェットシート厚さ　１２５μｓの設定によ
りシート化し、１０５℃で３時間の条件で乾燥熱処理し
、膜厚４８ｔｍのシートが得られた。また、実施例１と
同様に引張強度を測定したところＩＪｋｇ／−と強く、
可撓性もあり、絶縁抵抗値は、５、Ｉ　Ｘｌ０１３Ω・
印と高い値であった。

発明の効果 本発明により、オルソリン酸アルミニウムエタノール錯
体を原料としたリン酸アルミニウムをバインダーとする
耐熱性の優れた絶縁シートを、従来品の場合行なわれて
いた３００℃以上の高温処理を行なうことなく、２００
℃以下の低温で熱処理することにより実用的な補強用充
填材をマイカ類にした耐熱絶縁シートの製造が可能にな
った。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鱗片状または繊維状粉末と結合剤からなる耐熱絶
   縁シートの製造方法において、アスペクト比が１０以上
   の鱗片状または繊維状粉末と結合剤としてオルソリン酸
   アルミニウムエタノール錯体ＡｌＰＯ＿４・ＨＣｌ（Ｃ
   ＿２Ｈ＿５ＯＨ）＿４を用いることを特徴とする耐熱絶
   縁シートの製造方法。
2. （２）鱗片状粉末が天然マイカまたは合成マイカ粉末で
   ある第１項記載の耐熱絶縁シートの製造方法。