JPH0422003A - 電気絶縁用複合材料 - 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、電気絶縁用部材なとの材料として使用される
複合材料に関する。

「従来の技術Ａ 従来電気絶縁材料として、電気絶縁性に優れたマイカか
広く用いられている。しかし、大面積を有するマイカの
単結晶は入手し難く、たとえまれに入手できたとしても
、極めて高価なものとなるため実用性にかけていた。こ
の欠点を補い、低コストて大面積を有するものとして従
来より集成マイカといわれる複合材料か利用されている
。集成マイカは、マイカの粉砕物を有機系ハイツタ−例
えばンリコーノ系接＠剤て固めた複合材料である。

しかしながら、この集成マイカはマイカの粉砕物を有機
系バインターで固めであるために、一部の使用環境下、
例えば３００　’Ｃ以上の使用環境下ではバインターそ
のものか熱により劣化してしまい実用に耐えなかった。

このような背景のもとに、耐熱性に劣る集成マイカに代
わって、電気絶縁性および耐熱性ともに優れた材料の提
供か望まれており、その一つとしてリン酸カルシウム化
合物の水和硬化体が検討されている。

すなわち、リン酸カルシウム化合物の水和硬化体は、電
気絶縁性を有しているとともに優れた耐熱性をも有して
いるため、耐熱性を必要とする電気絶縁用部材への応用
か期待されている。

「発明か解決しようとする課題」 しかしなから、このようなリン酸カルシウム化合物の水
和硬化体にあっては、その単体での耐熱衝撃性か十分て
ないことから、前述したような優れた特性を有している
ものの、特に耐熱衝撃性なとの機械的強度か要求される
分野での実用には未だ適さないのか現状である。

本発明は前記事情に鑑みてなされてもので、その目的と
するところは、リン酸カルシウム化６　物の水和硬化体
の特徴である、高耐熱性および高電気絶縁性を有する優
れた電気絶縁用部材が得られるという点を損なうことな
く、その使用可能条件を大幅に拡大した複合材料を提供
することにある。

「課題を解決するための手段」 本発明における請求項１記載の発明の電気絶縁用複合材
料では、無機質繊維とリン酸カルシウム化合物の水和硬
化体との複合体からなることを前記課題の解決手段とし
た。

また、請求項３記載の電気絶縁用複合材料では、前記リ
ン酸カルノウム化合物が、α−リン酸三カルシウム、ン
リフカー７タイトの少なくとも一種とリン酸四カルシウ
ムとの混合粉体からなることを前記課題の解決手段とし
た。

本発明者等は、α−リン酸三カルシウム［ａ　−Ｃａ３
（Ｐ　Ｏ４）２］あるいはシリコカー７タイトＥＣａ３
（Ｐ　Ｏ、）２−　Ｃａ、Ｓ　ｉｏ　、の固溶体］の少
なくとも一種とリン酸四カルシウムＣＣａ４０　（Ｐ　
Ｏ４）　ｔｌとの混合粉末が、水と反応してハイドロキ
ンアパタイト［Ｃａ、ｏ（Ｐ○、）、（ＯＨ）、］を生
成する過程で、同し無機材料である無機質繊維と強固な
結合体を作ることに着目し、鋭意研究の結果本発明を完
成させたちのである。

以下、本発明の電気絶縁複合材料を詳しく説明する。

本発明の電気絶縁複合材料は、無機質繊維とリン酸カル
シウム化合物の水和硬化体との複合体からなるものであ
り、具体的に例示すれば、無機質繊維が、酸化物、炭化
物、窒化物のいずれかからなるものであり、また前記リ
ン酸カルシウム化合物が、α−リン酸三カルシウム、／
リコカーノタイトの少なくとも一種とリン酸四カルシウ
ムとの混合粉体からなるものである。

このような電気絶縁複合材料を作製するには、例えばリ
ン酸カルシウム化合物が、α−リン酸三カルシウム、ン
リコカーノタイトの少なくとも一種とリン酸四カルシウ
ムとの混合粉体からなるものである場合、まず無機質繊
維を用意する。ここで、無機質繊維としては、前述した
ごとく酸化物、炭化物、窒化物のものか好適とされ、具
体的にはカラス繊維、アルミナ繊維か望ましい。また、
これら繊維の平均長さとしては０．０５〜１Ｑｉｚ程度
が、また平均径としては３〜５０μｍ程度か望ましい。

また、前記リン酸カルシウム化合物を作製するには、ま
ず、湿式合成法によって合成した、カルシウムのリンに
対するモル比か１５０〜１．６８であるハイドロキンア
パタイトを１２００　’Ｃ以上の高温て脱水熱分解し、
さらにこれを粉砕してα−リン酸三カルシウムとリン酸
四カルシウムとの混合粉体を作製する。ここで、ハイド
ロキンアパタイトの合成法としては、例えば水酸化カル
シウムスラリーにリン酸溶液を滴下して反応熟成させ、
ろ過洗浄後、乾燥して得る方法や、また第二リン酸力ル
ンウムと炭酸カル／ラムとを１２００　’Ｃ以上て高温
処理することによって得られるα型すン酸三カルシウム
とリン酸四カルシウムとの混合物を、さらに水と混合し
て得る方法か採用可能である。特に後者の場合、合成し
たハイドロキンアパタイトを１２００　’Ｃ以上で再度
高温処理することによって得られるα型すン酸三カルシ
ウムとリン酸四カルシウムの混合物が、化学組成的に均
質となることから本発明に好適な方法となる。

また、前記リン酸カルシウム化合物の作製については、
α−リン酸三カルシウムあるいはンリコカー／タイトと
リン酸四カルシウムの粉体を別個に調合し、カルシウム
のリンに対するモル比か１゜５０〜１６８となるように
混合することも考えられる。このように、α−リン酸三
カルシウムあるいはシリコカーツタイトとリン酸四カル
シウムとの混合粉体を得るには各種の方法が考えられる
ので、ここで記載された方法に限定されるものではない
。

なお、カルシウムのリンに対するモル比が、１゜５０〜
１．６８であるハイドロキシアパタイトを用い、これを
脱水熱分解したのは、前記モル比の範囲にてハイドロキ
ンアパタイトか安定であるからである。

次に、得られた混合粉体と無機質繊維とを所望する重量
比で混合し、得られた混合材料に所定量の水を加えて混
練し、さらにこれを加圧成形する。

ここで、前記混合材料に水を加えると、リン酸カルシウ
ム化合物、すなわちα−リン酸三カルシウム、シリコカ
ーツタイトの少なくとも一種とリン酸四カルシウムとの
混合粉体が、水と反応してノ＼イドロキンアバタイトを
生成する過程で、無機質繊維と強固に結合して結合体に
なる。そして、この結合の過程で加圧成形を行うことに
より、所望する形状および強度を有したものに成形がで
きるのである。

なお、前記混合材料に水を加えるにあたり、水に代わっ
て無機酸水溶液あるいは有機酸水溶液、もしくは無機酸
塩水溶液あるいは有機酸塩水溶液を使用することもてき
る。そして、このような水溶液を用いた場合には、前記
混合材料と水との反応か促進される。ここで、反応促進
に好適な水溶液としては、例えばリン酸、硫酸、クエン
酸あるいはこれらの塩の水／８液か挙げられる。なおこ
れらを使用する場合には、最終的に得られる硬化体（す
なわち電気絶縁用複合材料）の使用条件によってこれら
水溶液の種類やその濃度か選択され、さらにはその使用
量か決定される。

その後、前記成形体を所望する強度等に応した硬化条件
て硬化を行い、これにより本発明の電気絶縁用複合材料
を得る。

このようにして得られた電気絶縁複合材料にあっては、
無機質繊維の配合量を適宜に調整することなとにより、
従来の集成マイカに比べて耐熱性に優れているのはもち
ろん、リン酸カルシウム（１物の硬化体単味のものに比
べても耐熱衝撃性に優れたものとなり、その使用可能条
件か大幅に拡大したものとなる。

「実施例」 以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。

（実施例１） 水酸化力ルンウムスラリーにリン酸を徐々に副下し、カ
ル／ラムのリンに対するモル比か１．６７のハイドロキ
ンアパタイトを作製した。次に、このハイドロキンアパ
タイトを電気炉にて１５００°Ｃて１０時間焼成し、α
−リン酸三カルシウムとリン酸四カルノウムの混合物を
得た。さらに、この混合物をホールミルによって粉砕し
、４４μ肩ふるいを全通するようにした。次いて、この
ようにして得られた粉体と、平均長さかｌπ鱈こ調整さ
れたアルミナ繊維とを重量比６０対４０の比率で混合し
て混合材料を得た。さらに、得られた混合材料１００ｇ
に対し水２５ｃｃを加えて混練し、これに３００Ｋｇ／
ｃｍ’の圧力を加えてベレット状に成形し、その後湿度
１００％、温度６０°Ｃの雰囲気にて２４時間放置し、
硬化せしめて複合材料を得た。

得られた複合材料の体積抵抗率を測定したところ９０Ｘ
ＩＯ１２Ω・ｃｍてあり、また曲げ強度を測定したとこ
ろ６００　Ｋｇ／ｃｍ’であった。

さらに、この複合材料を６００　’Ｃに設定された電気
炉内に２時間放置し、その後再度特性を測定したところ
、体積抵抗率か８．９Ｘ１０日Ω・ｃｍ、曲げ強度か４
９０　Ｋｇ／ｃｍ’を記録し、耐熱絶縁材料として優れ
た特性を有していることか確認された。

（実施例２） 第二リン酸カルシウム１モルに対し、炭酸カル／ラム１
．２モルを混合し、１５００°Ｃにて２時間焼成してα
−リン酸三カルシウム０８モルとリン酸四カルシウム０
．２モルの混合物を得た。

さらに、この混合物をホールミルによって粉砕し、４４
μｍふるいを全通するようにした。このようにして得ら
れた粉体と平均長さが１１１ｍに調整されたアルミナ繊
維とを重量比６０対４０の比率で混合して混合材料を得
た。このようにして作製した混合材料を実施例１と同様
にしてベレット状に成形し、さらに実施例１と同一の条
件で硬化せしめて複合材料を得た。

得られた複合材料の体積抵抗率を測定したところ８．３
Ｘ１０１２Ω・ｃｍてあり、また曲げ強度を測定したと
ころ５００Ｋｇ／ｃｍ２てあった。

さらに、この複合材料を６００　’Ｃに設定された電気
炉内に２時間放置した後、再度特性を測定したところ、
体積抵抗率か６．５Ｘ１０”Ω・ｃｍ、曲げ強度か６５
０　Ｋｇ／ｃｍ２を記録し、実施例１のものと同様にこ
の実施例２のものも耐熱絶縁材料として優れた特性を有
していることか確認された。

「発明の効果」 以上説明したように本発明における請求項１記載の電気
絶縁用複合材料は、無機質繊維とリン酸カルシウム化合
物の水和硬化体との複合体からなるものであるから、無
機質繊維の配合量を適宜に調整することなとにより、従
来の集成マイカに比へて耐熱性に優れているのはもちろ
ん、リン酸カルシウム化合物の硬化体単味のものに比へ
ても耐熱衝撃性に優れたものとなり、よって耐熱性およ
び耐熱衝撃性か要求される分野での電気絶縁材料として
多くの利点を有するものとなる。

また、請求項３記載の電気絶縁用複合材料は、前記リン
酸カルシウム化合物が、α−リン酸三カルノウム、ンリ
フカーノタイトの少なくとも一種とリン酸四カルシウム
との混合粉体からなるので、この混合粉体とマイカ粉砕
物とからなる混合材料に水を加えると、α−リン酸三カ
ルシウムあるいはンリコカーノタイトの少なくとも一種
とリン酸四カルシウムとの混合粉体が、水と反応してハ
イトロキノアパタイトを生成する過程で、同じ無機材料
である無機質繊維と強固に結合して結合体になる。そし
て、この結合の過程で加圧成形を行うことにより、所望
する形状および強度を有したものに成形かでき、よって
この成形体か硬化してなる硬化体は、従来の集成マイカ
のように有機系ノ・インターを用いてないため高温下で
の使用か可能になり、しかも電気絶縁性および耐熱衝撃
性にも優れたものとなる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）無機質繊維とリン酸カルシウム化合物の水和硬化
   体との複合体からなることを特徴とする電気絶縁用複合
   材料。
2. （２）請求項１記載の電気絶縁用複合材料において、前
   記無機質繊維が酸化物、炭化物、窒化物のいずれかから
   なることを特徴とする電気絶縁用複合材料。
3. （３）請求項１記載の電気絶縁用複合材料において、前
   記リン酸カルシウム化合物が、α−リン酸三カルシウム
   ，シリコカーノタイトの少なくとも一種とリン酸四カル
   シウムとの混合粉体からなることを特徴とする電気絶縁
   用複合材料。