JPH03250504A - 高温用電気絶縁充填材及びそれを充填したシースヒーター - Google Patents

高温用電気絶縁充填材及びそれを充填したシースヒーター

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JPH03250504A
JPH03250504A JP2045659A JP4565990A JPH03250504A JP H03250504 A JPH03250504 A JP H03250504A JP 2045659 A JP2045659 A JP 2045659A JP 4565990 A JP4565990 A JP 4565990A JP H03250504 A JPH03250504 A JP H03250504A
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magnesia
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房夫 河野
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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] 本発明は高温における電気絶縁抵抗の優れた電気絶縁充
填材に関するものである。
[従来の技術] シースヒーターの絶縁充填材として酸化マグネシウム(
MgO)が利用される。それはMgOが高温下での電気
絶縁抵抗が非常に高いという特徴があるためである。
シースヒーターはMgOを充填したのち、圧延減径・焼
鈍・封止・曲げ加工を経て製造されるが、その過程で充
填材の物性が変化する。
従来使用されている電融マグネシアはその製造方法上大
きな塊状で得られるために、細いシースヒーターの絶縁
充填材として使用するにはどうしても破砕して整粒せざ
るを得す、その破砕粒は角張った形状をしているので、
充填するのが困難であるばかりでなく、充填後の成型加
工時に発熱線を傷付けたり、再破砕が起こり、寿命低下
の原因となっていた。
電融マグネシアの充填後の成型加工時の再破砕の防止に
ついてはディナミートノーベル社が特開昭51−150
094号に耐火性酸化物添加物を加える方法を記載して
いる。しかしこの方法においても、再破砕は十分に防止
しえず、絶縁抵抗の低下を充分に防止するには至らなか
った。
特公昭5B−4033には焼成マグネシアに1μ以下の
シリカやアルミナを加える方法が提案されているが再粉
砕は十分に防止しえないばかりか、添加量が1%であり
、MgO本来の高絶縁性を損なう恐れがあった。
又、焼結マグネシアは製造し易く、電融マグネシアに比
べ充填後の成型加工時の再破砕が少なく、近年注目され
てはいるが本発明者らが特開昭82−90807号で記
載した球状焼結マグネシアでも充填後の成型加工時の再
破砕は少ないが細いヒーターや高温用ヒーターを作るに
は未だ絶縁抵抗が十分の大きさではなかった。
又、充填材のカーボン含有量が多いとマグネシア粉体に
“ブラックニング″現象が起こりシースヒーターの寿命
低下につながる事は知られたところであるが、電融マグ
ネシアでは溶融時にカーボン電極を使うためにある程度
のカーボンの含有は避けられなかった。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、絶縁抵抗が高く、カーボン含有量が極めて少
なくしかもシリカ粉を混合した充填材を用い、シースヒ
ーターの成型加工時の再破砕等の物性変化を少なくする
ことによって、高温における電気絶縁抵抗が高い電気絶
縁充填材を提供しようとするものである。
[課題を解決するための手段] マグネシア中の不純物が結晶内や結晶粒界に偏在したり
、酸化カルシウムのように固溶したりして、焼結MgO
の絶縁抵抗が低い原因となっているMgOの格子歪みを
熱処理により除去し、又熱処理によりカーボン含有量が
極めて少ない焼結マグネシア粉体にシリカ粉を混合した
電気絶縁充填材を得ることができた。上で得た充填材よ
り製造されたシースヒーターは高温における電気絶縁抵
抗が極めて高いものであった。
すなわち本発明は a)その化学組成が ■ MgO≧93νt% ■ CaO≦1.5 wt% ■ 5iOz≦4 vt% ■ FezO3+Al2O3≦0.4wt%■ B2O
3≦0.1wt% ■ Igloss≦0.3wt% であり、 b)MgOの格子歪みが20X10”以下C)カーボン
含有量が180pp−以下d)充填性が1.90〜2.
30g/ccである粉体に一次粒子径が30(−μ)以
下であり、撥水性を持つシリカ粉を0.1=1.Owt
%混合したことを特徴とする電気絶縁充填材、その製造
方法及びその電気絶縁充填材を用いたシースヒーターで
ある。
本発明において、化学組成が上記の範囲内にあるときに
シースヒーターの電気絶縁抵抗が極めて高く、化学組成
が上記の範囲を外れるとシースヒーターの電気絶縁抵抗
が低くなるので高温用として実用性がなくなる。特にC
aOがi 、 2vt%以下が望ましい。
又、本発明において、MgO格子歪みが20X10′以
下であることが必要であり、その範囲を外れるとシース
ヒーターの電気絶縁抵抗が低くなるので高温用として実
用性がなくなる。
更に好ましくはMgOの格子歪みがIOX 10″以下
である。
又、本発明において、マグネシア粉体の充填性は1.9
0〜2.30g/ccの範囲である必要があり、2、3
0 <g/Qc、>を越えると製造時に粉砕が起こり、
又、1.90g/cc未満では耐電圧が悪化して、いず
れも高温用として実用性がなくなる。更に好ましくはマ
グネシア粉体の充填性は2.oO〜2.20g/CC,
の範囲が望ましい。
又、本発明において、MgOのカーボン含有量が180
pp露以下であることが必要であり、それ以上になれば
シースヒーターの抵抗値の低下が非常に大きく、寿命が
短くて高温用として実用性がなくなる。更に好ましくは
MgOのカーボン含有量が1100pp以下である。
マグネシア粉体に混合するシリカ粉の一次粒子径は30
mμ−(0,03μ■)以下である必要があり、上記の
範囲を外れるとシースヒーターの電気絶縁抵抗が低くな
るので高温用として実用性がなくなる。好ましくはシリ
カ粉の一次粒子径は12mμ以下である。
マグネシア粉体に混合するシリカ粉の比表面積は好まし
くは84112/g以上である必要があり、上記の範囲
を外れるとシースヒーターの電気絶縁抵抗が低くなるの
で高温用として好ましくなくなる。より好ましくはシリ
カ粉の比表面積は200m/g以上であり、更にシリカ
粉の比表面積は30011+2/g以上である事が望ま
しい。
又、シリカ粉の表面はシアツール基を持ち撥水性を有す
る必要があり、これは充填する際に水分等をシース内に
持ち込むのを防ぐ。しかしアルキル基等炭素を有する官
能基は抵抗劣化の原因になり好ましくない。
又、マグネシア粉体に混合するシリカ粉の量は0.1〜
0.9 wt%である必要があり、0.1wt%未満で
は成型加工時の再破砕が少なくする効果が失われてシー
スヒーターの電気絶縁抵抗が低くなり高温用として実用
性がなくなる。又、1、Ovt%を超えると充填時に余
剰のシリカ粉が剥離・偏析したり、又、原料の充填性が
低下しヒーターの耐電圧が悪化し、高温用として実用性
がなくなる。従って、本発明では比表面積の大きいシリ
カ粉を0.9%以下混合することにより、破砕を防止し
、MgO本来の性質も損なうこともない。更に好ましく
はシリカ粉混合量は0.3〜0.71ilt%である。
又シリカ粉は気相法にて合成された無定形シリカである
ことが望ましい。
又、本発明のマグネシア粉体から製造したシースヒータ
ーの中から取り出した前述のマグネシア粉体のMgOの
格子歪みが15x IQ−4以下である必要があり、上
記の範囲を外れるとシースヒーターの電気絶縁抵抗が低
くなるので高温用として実用性がなくなる。更にMgO
の格子歪みが7X10−以下が更に望ましい。
このようなシースヒーターの充填材を製造するに当って
用いるマグネシア粉体は一般的方法で得られるが、マグ
ネシア粉体を最高温度1000℃以上で熱処理すること
により、より容易に得ることができるものである。
ここで最高温度1000℃以下では熱処理の効果が小さ
く、1000℃以上、好ましくは1200〜1400℃
が望ましい。
本発明において、酸性溶液に接触した後最高温度100
0℃以上で熱処理する方が一層好ましい。
又、本発明において、充填材であるマグネシア粉体は上
記範囲内のものである限り電融マグネシアと焼結マグネ
シアのいずれでもよいが焼結マグネシアが望ましい。
又、マグネシア粉体のうち420μ腸の篩を通過し、2
5μ−の篩を通過しない部分を採取するのが適当である
。又、粉体にはZ ro2などの助剤等の他の成分が影
響のない範囲で含まれていても良い。
[実施例] 以下、本発明を実施例及び比較例によって、具体的に説
明する。
本発明における実施例の化学組成のうちMgO1CaO
1SiO2、Fe2e3、Al2O3、BzO3はマグ
ネシア粉末を塩酸水溶液で熱溶解したのち、又Z r0
2は炭酸ソーダーと炭酸ボレートの混合物を用い、アル
カリ溶融したのち、硝酸水溶液に熱溶解し、日本ジャー
レルアッシュ製の575− II製のICPAを用いて
測定した。
Ig−1ossは試料10gを精秤し、白金ルツボに入
れ、それを電気炉で1000℃で1時間加熱後の減量を
元の重量に対する百分率で示したものである。
又、マグネシア粉体のカーボン含有量は試料籾を窒素気
流中で2300℃の温度にした後に酸素吹き込み、カー
ボンを酸素と反応させて二酸化炭素とする。それを赤外
吸収により測定した。
測定機器はレコー社のLeco −CS 44型である
又粉体の比表面積はBET法にて測定した。
格子歪みの測定はX線回折(理学電機製IR−IA型)
1こより40kV、 20mA、  l/4deg/a
s、time constant 5secの条件でM
gOの(1,1,1)、(2,0,0)、 (2,2,
0)、 (3,1,1)、 (2,2゜2)、(4,0
,0)、(4,2,0)の各ピークの積分幅を測定し、
kαl、kα2の分離補正(文献1)、スタンダード補
正(文献l)を行い、真の半価幅を求める。得られた半
価幅からHallプロット(文献2)を行い、最小二乗
法による直線回帰から傾きを求め、傾きの1/2の値を
もって格子歪みとした。なお標準試料はMgO純度99
.9%のマグネシア単結晶を粉砕したのち、44〜20
μ■のものを1300℃で5時間熱処理したものを用い
た。測定試料も粒径44〜20μ■のものを用いた。
(上記文献1) r The measurement
 ofparticle 5ize  by  the
 X−ray  methodJ  by  FV、J
ones、、Prpc、Roy、Soc、、A  16
6.1B(1938)  。
(上記文献2)Hall 、W、H,、Proc、Ph
ys、5ocA82..741(1949)。
又、粉末の充填密度及びフロータイムはAST M 5
tandards D 2755に規定されている方法
によりアメリカのBoeh Tool and Die
 Company製の装置を用いて測定した。
粒度分布はJIS標準篩を用いて求めた。
又、本発明の実施例及び比較例に用いたシースヒータは
線径0.45avのニクロム線と外径8I111s長さ
 6501のインコロイバイブの間隙にマグネシア粉体
を充填した後、6,8■まで圧延減径し、1050℃で
30分焼鈍した後にガラスシールとシリコンシールした
ものを用いた。
更にマグネシア粉体を充填したシースヒーターの絶縁抵
抗テストは100Vを印加し、20分0N−10分OF
Fの繰り返しで2000回まで行った。
実施例1及び比較例1 0−タリーキルンで2000℃の温度で焼成して得た所
定のIg+v以下の高純度マグネシア粉をステンレス製
の金網を用いて、420μ−から25μ■で篩い分けた
。これに−次粒子径が12mμ、比表面積が200■2
/gであり表面にシラノール基を有するシリカ粉を0.
5vt%ミキサーを使い混合した。
このマグネシア粉体の化学組成、粒度分布、充填性、フ
ロータイム、格子歪み及び初期の絶縁抵抗を第1表に示
した。更にこのマグネシア粉体を原料としシースヒータ
ーを作り、所定の条件で絶縁抵抗の経時変化を第1図に
示す。
又、比較例1として原料に用いたマグネシア粉の上記測
定値を併記した。
第1表 第1図において、実施例1(A)は繰り返し2000回
までの絶縁抵抗の低下が30%であるのに対し、比較例
1(x)は75%である。
実施例2 0−タリーキルンで2000℃の温度で焼成したマグネ
シアクリンカ−を破砕し、ステンレス製の金網を用いて
、420μ層から25μ麿で篩分けた後、pH−3以下
の酸性溶液で水洗した。これを1200℃の温度で熱処
理した後、−次粒子径が121μ、比表面積200w2
/gであり表面にシラノール基を持つシリカ粉を0.5
wt%ミキサーを使い混合した。
このマグネシア粉体の化学組成、粒度分布、充填性、フ
ロータイム、格子歪み及び初期の絶縁抵抗を第2表に示
した。更にこのマグネシア粉体を原料としシースヒータ
ーを作り、所定の条件で絶縁抵抗の経時変化を測定した
結果を第1図に示す。
第2表 第1図に示すように、実施例2(B)は繰り返し200
0回までの絶縁抵抗の低下が32%である。
実施例3 カーボン含有量の異なるマグネシア粉体を用いてシース
ヒーターを作製し、前述の方法で寿命テストを行い、そ
の結果を第3表に示した。
なお、化学組成、粒度分布、充填性、フロータイムは実
施例1と同じである。
第3表 実施例4 実施例1に用いたマグネシア粉体に一次粒子径、比表面
積を変えたシリカ粉を混合したのちヒーターを作製し、
前述の方法で初期抵抗(7w/cm2)の測定を行い、
その結果を第4表に示した。
第4表 実施例5 実施例2に用いたマグネシア粉体に、−次粒子径12m
μ、比表面積200■21gであり表面にシラノール基
を持つシリカ粉を第5表に示す添加量を加え、ミキサー
を使い混合した。この原料を用いてヒーターを作製し、
前述の方法で初期抵抗(7v/c@2・)の測定を行い
、その結果を第5表に示した。
第5表 実施例6 実施例1に用いたマグネシア粉体の充填密度を変え、−
次粒子径121μ、比表面積200m’ /gのシリカ
粉を0.5vt%混合した後ヒーターを作製し、前述の
方法で初期抵抗の測定とその経時変化の測定を行い、そ
の結果を第6表に示した。
第6表 実施例7 格子歪みの異なるマグネシア粉体に一次粒子径11sμ
、比表面積200m27gのシリカ粉を0.5vt%混
合した後ヒーターを作製し、初期の絶縁抵抗を測定し、
その結果を第7表に示した。又、格子歪みは原料とした
マグネシア粉体の値とヒーターから取り出したマグネシ
ア粉体の値とを併記した。なお、化学組成、粒度分布、
充填性、フロータイムは実施例1と同じである。
実施例8 実施例1のマグネシア粉体を1200℃で1時間加熱・
冷却した後、−次粒子径12+μ、比表面1II200
12/gのシリカ粉を0.5wt%混合した後ヒーター
を作製し、初期の絶縁抵抗を測定し、その結果を第8表
に示した。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の電気絶縁充填材はシース
ヒーターの原料として極めて優れており、これから製造
されたシースヒーターは初期の絶縁抵抗が優れているば
かりでなく、絶縁抵抗の劣化が極めて小さく、ヒーター
の寿命が非常に長くなる。
【図面の簡単な説明】 第1図は実施例1(A)、実施例2(B)、比較例1(
x)の絶縁抵抗の経時変化を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)マグネシアで a)その化学組成が (1)MgO≧93wt% (2)CaO≦1.5wt% (3)SiO_2≦4wt% (4)Fe_2O_3+Al_2O_3≦0.4wt% (5)B_2O_3≦0.1wt% (6)Igloss≦0.3wt% であり、 b)MgOの格子歪みが20×10^−^4以下 c)カーボン含有量が180ppm以下 d)充填性が1.90〜2.30g/cc である粉体に一次粒子径が30mμ以下であり、撥水性
    のシリカ粉を0.1〜0.9wt%混合したことを特徴
    とする電気絶縁充填材。 (2)上記請求項(1)記載の電気絶縁充填材が充填さ
    れていることを特徴とするシースヒーター。
JP2045659A 1990-02-28 1990-02-28 高温用電気絶縁充填材及びそれを充填したシースヒーター Expired - Fee Related JP2985090B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005306652A (ja) * 2004-04-20 2005-11-04 Nitsukatoo:Kk 耐久性にすぐれたマグネシア焼結体
WO2005118504A1 (ja) * 2004-06-04 2005-12-15 Tateho Chemical Industries Co., Ltd. 単結晶酸化マグネシウム焼結体及びその製造方法並びにプラズマディスプレイパネル用保護膜
CN100351177C (zh) * 2006-03-10 2007-11-28 庄伟� 一种防火电缆用氧化镁粉的制备方法

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