JPH04298922A - 消弧材料の製造法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特定化学物質に指定
された有害なアスベスト繊維を全く使用しない消弧材料
の製造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にアスベスト繊維は、優れた耐熱性
及び強度を有し、例えば特公昭５３−１３２１３号及び
特公昭５４−７０８０号などに示されるように耐熱性電
気絶縁材料の技術分野にて有用な材料として多量に用い
られてきた。

【０００３】最も一般的には、アスベスト繊維とセメン
ト系結合剤からなるアスベスト−セメント系材料が主体
となった消弧材料等が広く使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし近年、これらア
スベスト繊維は、その微細片が吸気と共に吸収器管に取
り込まれると発ガン性がある疑いのため特定化学物質に
指定され、それらの取扱いには厳重な注意を要するもの
とされるに至っている。そして該アスベスト製品全般の
市場動向として、アスベスト繊維含有製品が、特に断熱
材分野、自動車関連分野などでだんだん使用されなくな
りつつあり、ポストアスベスト化に向いつつある傾向に
ある。

【０００５】ところで、上述の消弧材料として従来好適
に用いられていたアスベスト−セメント系材料は、上記
の問題の外に多湿雰囲気中の電気絶縁性が劣るという欠
陥も有している。これは、セメント中に強アルカリ性を
示す水酸化カルシウムが存在するためで、材料自体の必
然的な問題と云うことができる。本発明は上記の諸問題
を解決することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、無機繊維１０
〜３０重量％、ガラス粉末４０〜５５重量％及び耐アー
ク性添加剤３０〜５０重量％、から構成され、適量の有
機バインダーと水を添加してなる成形材料を金型に充填
し、１００ｋｇ／ｃｍ２　以上の加圧力で成形体を作製
する工程、上記成形体を乾燥して水分を除去した後、焼
成炉中で上記ガラス粉末が溶融しはじめる温度まで加熱
し、焼成体を作製する工程、とからなる消弧材料の製造
法である。

【０００７】この発明において、無機繊維とは、ウォラ
ストナイト繊維，チタン酸カリ繊維，カオウール繊維な
どを意味し、かかる無機繊維は１０〜３０重量％含有さ
せるものとする。

【０００８】上記無機繊維量が１０重量％未満の場合は
、強度が劣り、特に熱衝撃性が低下し易い。又、３０重
量％を超えると、他の原料の含有率が必然的に少なくな
り特に耐アーク性に劣り好ましくない。

【０００９】この発明において用いるガラス粉末として
は、熱膨張率が７．０×１０−６／℃以下で作業温度７
５０℃以上、アルカリ金属酸化物（Ｎａ２Ｏ，　Ｋ２Ｏ
　）の含有率が５％以下のホウケイ酸系ガラスが好まし
い。

【００１０】上記熱膨張率が７．０×１０−６／℃以上
になると熱衝撃性が低下し、アークがあたると破損し易
い。 また作業温度が７５０℃未満ではアークにあるたると溶
融し易く、高温時の電気絶縁性が劣りアークがしゃ断さ
れ難くなり好ましくない。

【００１１】また、アルカリ金属酸化物の含有率が５％
を超えると、常温、さらには高温時の電気絶縁性が劣り
、アークがしゃ断され難くなる。

【００１２】以上の条件を満足するホウケイ酸系ガラス
の組成比率の一例を下記に示す。 Ｎａ２Ｏ　　　　　　３．０重量％ Ｋ２Ｏ　　　　　　　１．０ ＳｉＯ２　　　　４６．０ Ａｌ２Ｏ３　　　　　５．０ Ｂ２Ｏ３　　　　２３．０ ＣａＯ　　　　　　　３．０ ＭｇＯ　　　　　　　５．０ ＺｎＯ　　　　　　　４．０ ＺｒＯ２　　　　１０．０ 上記組成のガラスの特性は、作業温度７５０℃，熱膨張
率６．８×１０−６／℃，アルカリ金属酸化物（Ｎａ２
Ｏ，Ｋ２Ｏ）４．０重量％以下である。又これらのガラ
スは、所定比率のガラス原料を１３００〜１５００℃で
加熱することにより容易にガラス化する。

【００１３】上記ガラス原料は、ボールミル，ジェット
ミルなどの粉砕機で微粉化粉砕を行い、平均粒径７４μ
ｍ　以下のものを使用するのが望ましい。

【００１４】ガラス粉末の含有率は４０〜５５重量％の
範囲が最適である。４０％未満の場合、得られる焼成体
が多孔質となり易く、強度・電気絶縁性などが低下し好
ましくない。５５重量％を超えると無機繊維、後記耐ア
ーク性添加剤の含有率が必然的に少なくなり、強度及び
耐アーク性が劣る結果となり好ましくない。

【００１５】耐アーク性添加剤としては、アルミナ，ジ
ルコン，コージェライトを３０〜５０重量％含有させる
。耐アーク性添加剤は、耐アーク性を向上させる目的で
用いるが、その含有率が３０重量％未満では耐アーク性
が低下しアークのしゃ断が行われず、又５０重量％を超
えると、他の原料の含有率が必然的に少なくなり強度が
劣る結果となり好ましくない。

【００１６】次にこの発明の製法について述べる。上記
原料に対し、有機バインダー（ポリビニールアルコール
，メチルセルロースなど）を原料１００重量部に対し３
〜１０重量部の比率で添加しライカイ機，ボールミル等
で混合する。この場合、上記有機バインダーが３重量部
未満では、緻密な成形体ならびに複雑異型の成形体が得
られ難く、１０重量部を超えると均一な成形体が得られ
ても次の加熱工程で多孔質な焼成体となり易かった。

【００１７】次に混合粉末に水を添加するが、この水は
混合粉末中の有機バインダーを溶解し混合粉末に可塑性
を付与させる。この場合、混合粉末１００重量部に対し
１０〜２０重量部の水を添加するのが良い。水の添加量
が多いほど可塑性が増加する。上記下限の１０重量部未
満では可塑性に乏しいため、均一密度を有する成形体が
得られ難く、又２０重量部を超えると可塑性が増加し過
ぎ得られた成形体が柔かくなりすぎ扱いにくくなる。

【００１８】次に、得られた成形材料を金型に充填し成
形するが、その加圧力は１００ｋｇ／ｃｍ２　以上で行
うのが良い。この加圧力１００ｋｇ／ｃｍ２　未満では
均一な密度を有する成形体が得られ難くなる。

【００１９】最後に、得られた成形体を乾燥機に入れ、
６０〜８０℃で十分乾燥した後、常温の焼成炉中に入れ
、７５０℃以上の温度まで加熱して焼成体とする。得ら
れるこの焼成体は、耐アーク性及び電気絶縁性に優れ、
かつアスベストを含まない消弧材料である。

【００２０】

【作用】本発明においては、上記特定の無機繊維、ガラ
ス粉末、及び耐アーク性添加剤を主成分として用い、特
定組成の材料としてこれを成形し、焼成体としたことに
より、アスベストを何等含有させずして、諸特性に遜色
のない消弧材料を得る作用を示すものである。

【００２１】

【実施例】つぎに実施例によりこの発明を具体的に説明
する。

【００２２】実施例１ 無機繊維としてウォラストナイト繊維（平均粒径１０μ
ｍ　）１００ｇ、ガラス粉末として、ＳｉＯ２　　４６
．０（重量％、以下同じ）、Ａｌ２Ｏ３　　５．０％、
Ｂ２Ｏ３　　２３．０％、Ｎａ２Ｏ　　３．０％、Ｋ２
Ｏ　　１．０％、ＣａＯ　　３．０％、ＭｇＯ　　５．
０％、ＺｎＯ　　４．０％、ＺｒＯ２　１０．０％の成
分からなり、熱膨張率６．８×１０−６／℃、作業温度
７５０℃のホウケイ酸ガラス粉末（平均粒径７４μｍ）
４００ｇ、ならびに耐アーク性添加剤としてアルミナ（
平均粒径５μｍ　）５００ｇを調合し、これにさらにメ
チルセルロースを５０ｇ添加し、ライカイ機で３０分間
混合した。次に水を１００ｇ添加して、さらに２０分間
混合して成形材料を作製した。

【００２３】得られた成形材料を、高さ１００ｍｍ，幅
１２３ｍｍ，長さ１２３ｍｍの常温の金型に２００ｇ充
填し、加圧力１００ｋｇ／ｃｍ２　で１分間加圧成形を
行い成形体を作製した。成形体は厚さ約５ｍｍであった
。この成形体を乾燥機に入れ６０〜８０℃で１２〜２４
時間乾燥させた。

【００２４】次に常温の焼成炉に入れ、５５０℃まで２
℃／ｍｉｎ　の昇温速度で加熱し、３時間保持して、有
機バインダーを除去した。次に５５０℃から７５０℃ま
で３℃／ｍｉｎ　の昇温速度に換えて昇温させ、３時間
保持した後自然徐冷して焼成体を作製した。焼成体は厚
さ，幅，長さとも成形体に比べて１０〜１２％収縮して
いた。

【００２５】この焼成体の特性を調べた。まず曲げ強さ
は、原厚さで幅２０ｍｍ、長さ１００ｍｍに切断加工し
て試験片とし支点間５０ｍｍで三点曲げ試験を行なった
。

【００２６】耐アーク性は、原厚さで幅５０ｍｍ，長さ
５０ｍｍに切断加工したものを試験片としてＪＩＳ　Ｋ
　６９１１に準じて行なった。

【００２７】電気絶縁性（表面抵抗率，体積抵抗率）は
、原厚さで幅１００ｍｍ，長さ１００ｍｍに切断加工し
たものを試験片とし、ＪＩＳ　Ｋ　６９１１に準じ、常
態ならびに相対湿度９０％（２５℃）２４ｉｒの抵抗率
を測定した。測定結果を次表１に示す。

【００２８】実施例２ 無機繊維として、チタン酸カリウム繊維（平均粒径２μ
ｍ　）を用いた以外は、実施例１と同様にして焼成体を
作製した。焼成体の特性を測定し、同表１に示した。

【００２９】実施例３ 耐アーク性添加剤として、ジルコン（平均粒径４４μｍ
　）を用いた以外は、実施例１と同様にして焼成体を作
製した。焼成体の特性を測定し、同様に表１に示す。

【００３０】実施例４ 耐アーク性添加剤として、コージェライト（平均粒径７
４μｍ　）を用いた以外は実施例１と同様にして焼成体
を作製した。焼成体の特性を測定し同様に表１に示す。

【００３１】実施例５ 無機繊維として、ウォラストナイト繊維（平均粒径１０
μｍ　）３００ｇ、ガラス粉末として実施例１と同様の
もの４００ｇ、耐アーク性添加剤として、実施例３と同
様のジルコン３００ｇを調合し、これにメチルセルロー
スを１００ｇ添加しライカイ機で３０分間混合した。

【００３２】次に水を２００ｇ添加しさらに２０分間混
合して成形体を作製した。以下、実施例１と同様にして
焼成体を作製し、焼成体の特性を測定し同様に表１に示
す。

【００３３】実施例６ 無機繊維として、ウォラストナイト繊維（平均粒径１０
μｍ　）１００ｇ、実施例１と同様のガラス粉末５５０
ｇ、耐アーク性添加剤として実施例１と同様のアルミナ
３５０ｇを調合し、これにメチルセルロースを５０ｇ添
加してライカイ機で３０分間混合した。

【００３４】次に水を１５０ｇ添加しさらに２０分間混
合して成形材料を作製した。以下実施例１と同様にして
焼成体を作製し、焼成体の特性を測定し同様に表１に示
す。

【００３５】比較例 厚さ５ｍｍ，幅２００ｍｍ，長さ２００ｍｍのアスベス
トセメント板（甲南絶縁（株）製）に関し、実施例１に
示す試験方法で特性を測定した。測定結果を表１に示す
。

【００３６】

【表１】

【００３７】上記表１の結果から明らかなように、この
発明の実施例品は、当然アスベスト繊維を含有していな
いにもかかわらず、諸特性、特に耐アーク性に差異がな
い優れたものであり、又強度面ならびに電気絶縁性、特
に多湿中での抵抗率が高く従来品より著しく優れた特性
を示していた。

【００３８】又、この発明の上記実施例１による消弧材
料を、例えば電磁接触器、ならびに直流高速度しゃ断器
に取付け、実機による性能を確認したが、しゃ断特性、
損耗性などいづれも従来品より優れた結果を示した。

【００３９】

【発明の効果】この発明は以上の説明、特に上記組成な
どで明らかなように、使用原料が安価で入手し易いこと
、及び製造作業が単純化されるなどコストが従来品と少
くとも同様であるか、低廉であるなど有利であり、更に
アスベストを全く使用していないことによる安全面でも
優れて居り、その工業的利用効果は極めて大きい。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　無機繊維　　　　　　　　　　１０〜
   ３０重量％、ガラス粉末　　　　　　　　４０〜５５重
   量％　　及び耐アーク性添加剤　　３０〜５０重量％、
   から構成され、適量の有機バインダーと水を添加してな
   る成形材料を金型に充填し、１００ｋｇ／ｃｍ２　以上
   の加圧力で成形体を作製する工程、上記成形体を乾燥し
   て水分を除去した後、焼成炉中で上記ガラス粉末が溶融
   しはじめる温度まで加熱し、焼成体を作製する工程、と
   からなる消弧材料の製造法。
2. 【請求項２】　　上記無機繊維として、ウォラストナイ
   ト繊維，チタン酸カリ繊維，カオゥール繊維，ガラス粉
   末として、熱膨張率が７．０×１０−６／℃、作業温度
   ７５０℃以上、アルカリ金属酸化物の含有率が５重量％
   未満のホウケイ酸系ガラス、かつ耐アーク性添加剤とし
   て、アルミナ，ジルコン，コージェライトを用いること
   を特徴とする請求項１記載の消弧材料の製造法。