JPH0536505A - 酸化亜鉛非直線抵抗体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 雷サージ、開閉サージに対する放電耐量に優
れ、かつ成形体強度及び成形歩留まりが高い酸化亜鉛非
直線抵抗体を得る。 【構成】 酸化亜鉛を主成分とする造粒粉を生成し、こ
の造粒粉表面に水等の潤滑液添加処理を施した後に加圧
成形を行い、潤滑液の添加量を０.１％〜２.７％とした
後に加圧成形等を行って酸化亜鉛非直線抵抗体を製造す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は避雷器、サージアブソー
バ等に用いられる酸化亜鉛を主成分とする酸化亜鉛非直
線抵抗体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、非直線抵抗体はオームの法則に
従わず、電圧が高くなると抵抗が減少し電流が著しく増
加するという非直線的な電圧−電流特性を有するため、
避雷器やサージアブソーバのような異常電圧の吸収など
の用途において大きな効果を発揮する。

【０００３】非直線抵抗体の代表的なものとして、Ｓi
Ｃ粒子の接触抵抗の電圧敏感性を応用したＳiＣ避雷器
特性要素およびＳiＣバリスタがあるが、これらは一般
にＳiＣ粒子と粘土質からなる磁器質結合剤を加え成形
後高温で焼結して作られる。そしてその電圧−電流特性
は近似的に以下に示す式で表される。

【０００４】Ｉ＝(Ｖ／Ｃ)^k 上記式において、Ｉは電流、Ｖは電圧、Ｃは抵抗値に対
応する定数、ｋは非直線指数である。

【０００５】ＳiＣ避雷器特性要素は数１００アンペア
〜２０キロアンペアの電流範囲においてのみ、ｋ値が３
〜７程度であり、この範囲以外ではオーム性抵抗に近
く、このため直接線路に接続されるＳｉＣ特性要素を用
いた避雷器では線路と接地間の絶縁を保つために直列ギ
ャップを必要とする。

【０００６】また、高圧、超高圧用避雷器では多数のギ
ャップおよび特性要素を使用するが、このとき各々のギ
ャップの電圧分担を均等するため並列にコンデンサある
いは抵抗を必要とする。

【０００７】このようにギャップ、コンデンサ、抵抗を
多数取付けることは容器である碍子が大きくなるばかり
でなく、ギャップがあるため急峻波に対する応答と続流
しゃ断も悪い。

【０００８】そこで、酸化亜鉛を主成分とし、副添加物
として酸化ビスマス、二酸化珪素、酸化アンチモン、酸
化コバルト、二酸化マンガン、酸化クロム、酸化ニッケ
ル等の酸化物を混合し、円板状、円柱状あるいは適当な
形状に成形し、高温で焼結した後にこの焼結された半導
体素体の両側にエポキシ樹脂等の側面絶縁材を被覆し、
上下面に電極をつけた酸化物半導体を用いた酸化亜鉛電
圧非直線抵抗体が提案されている。

【０００９】上記酸化亜鉛非直線抵抗体は、ミリアンペ
アの電流領域においてｋ値が５０程度であり、従来のＳ
iＣ抵抗体に比べて非直線性が非常に優れ、しかも相当
大きな誘電率を有する。通常この酸化亜鉛電圧非直線抵
抗体は通常以下の方法にて製造される。即ち、上記副添
加物をボールミル等で予備粉砕した後に有機バインダ及
び酸化亜鉛と混合し、スプレードライヤーで乾燥を行っ
て流動性の良い原料粉体を得る。次に、この原料粉体を
金型プレスにより円板等の形状に成形し、脱脂を行った
後に１０００℃〜1300℃で数時間焼成を行い、更に側面
に絶縁コーティングを施した後に両端面を研磨し、アル
ミニウムの電極を吹き付けて完成する。

【００１０】上記のように製造される酸化亜鉛非直線抵
抗体の必要性能としては雷サージ、開閉サージに対する
エネルギー耐量があり、この耐量は主に造粒粉中の結合
材料、粒度分布や成形条件、方法等により大きく影響さ
れる。

【００１１】酸化亜鉛非直線抵抗体においてはこのエネ
ルギー耐量を大きくすることは重要であり、その手段と
しては、造粒粉中の結合材料を増して成形結合力を増加
する方法等が挙げられる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
造粒粉中の結合材を増すとエネルギー耐量は向上するも
のの、この結合材は通常ポリビニルアルコール等の有機
化合物が用いられるので、その添加量が一定値を超える
と焼成によりボイドの発生を誘発し、その結果エネルギ
ー耐量は低下する。

【００１３】従って結合材の増量によるエネルギー耐量
の向上には限界があり、適量以上の添加は好ましくな
い。

【００１４】また、成形条件については、一般に使用さ
れる乾式金型プレスでは粉体の流動性が良い程、加圧成
形時に造粒粉が適宜移動して圧力分布及び密度分布が均
一になる。これは造粒粉の粒度分布に起因し、粒度分布
がある程度以上に広がると流動性は低下してボイドが発
生し、また粒度分布が狭すぎると粒子間に空隙が発生す
るのでやはりボイドが発生する。

【００１５】また、酸化亜鉛非直線抵抗体の加圧成形を
行う場合、成形物の体積及び孔径が大きいと、圧力及び
密度が不均一となり易く、このためクラック及びラミネ
ーションが発生して成形不良が起きる可能性が高い。

【００１６】特に、上記のように通常行われている加圧
成形方法は乾式金型プレスであるが、この成形方法は上
下のみに加圧であるので冷間等方圧プレス（ＣＩＰ）等
に比して圧力分布は不均一となり易く、特に成形体の厚
みが厚いほど、成形体の中央付近が最も低圧力となって
ラミネーション、クラック及び成形不良が発生し易くな
り、焼結後の形状がつづみ状に変形しやすくなる。

【００１７】本発明は上記背景の下になされたものであ
り、雷サージ、開閉サージに対する放電耐量にに優れ、
かつ成形体強度及び成形歩留まりが高い酸化亜鉛非直線
抵抗体を得ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
するため、本発明は酸化亜鉛を主成分とする造粒粉を生
成し、この造粒粉の加圧成形を行う工程を備えた酸化亜
鉛非直線抵抗体の製造方法において、前記造粒粉表面に
潤滑液添加処理を施した後に加圧成形を行うことを特徴
とする。

【００１９】上記のように潤滑液添加処理を行うこと
で、加圧成形時に成形体の密度が均一化されて優れた特
性を有する酸化亜鉛非直線抵抗体が得られる。以下にそ
の詳細を説明する。

【００２０】通常、スプレードライされた造粒粉自体の
含水率は、造粒粉の流動性を損なわないよう０％〜０.
５％以下に制御される。この造粒粉自体の強度は大きい
ので、成形の際この造粒粉は容易には潰れにくい。

【００２１】従って、成形圧力がかかると造粒粉はその
場で潰れずに密度が高い部分から低い部分に移動する。
このように造粒粉自体に含水率が低いと高い流動性が得
られ、成形密度が均一化する。

【００２２】本発明においては、従来法により製造した
含水率が低い造粒粉を用い、その表面のみに潤滑液を付
着させているので、造粒粉の流動性を損なわずに造粒粉
表面における潤滑性が向上し、成形密度が均一化されて
おり、特に潤滑液の添加量１％〜２％とすると良好な結
果を得ている。

【００２３】上記潤滑液添加量を０.１％未満とすると
実際上均一に混合することは困難であり、成形性の向上
はあまりみられない。逆に潤滑液添加量が２％〜２.７
％を超えると、潤滑液中の水分が造粒粉に浸透して造粒
粉が潰れやすくなり、造粒粉の流動性が低下すると共に
金型等へ成形体が付着する等のトラブルが起こる。

【００２４】従って、上記潤滑液添加量は０.１％〜２.
７％、好ましくは１％〜２％とすることが望ましい。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を実施例によって説明する。

【００２６】本実施例においては所定の組成にて配合さ
れた原料にバインダーを添加してなるスラリーをスプレ
ードライして顆粒粉体を得、この顆粒粉体を噴霧ノズル
を有する粉体混合機に投入し、上記噴霧ノズルから潤滑
液として純水を微噴霧して均一に吹き付けながら粉体の
混合を行うことにより潤滑液添加処理を行った。

【００２７】その後、従来の製造方法と同様に、上記処
理を行って得られる原料粉体を金型プレスにより円板状
に成形し、脱脂を行った後に1000℃〜1300℃で数時間焼
成を行い、更に側面に絶縁コーティングを施した後に両
端面を研磨し、アルミニウムの電極を吹き付けて直径４
８mm、厚み３６mm（φ４８−ｔ３６）の酸化亜鉛非直線
抵抗体を完成した。

【００２８】上記製造方法において、粉体に吹き付ける
潤滑液の量を０〜３.０％（ウェットベース）の範囲で
変動させて酸化亜鉛非直線抵抗体を製造し、得られた酸
化亜鉛非直線抵抗体のそれぞれについて、雷サージ、開
閉サージに対する放電耐量試験を行い、また成形体強度
及び成形歩留まりを調べた。

【００２９】上記成形体強度試験の結果より横軸に潤滑
液添加量、縦軸に成形体強度をとったグラフを作成し、
図１に示す。同様に成形歩留まり試験の結果より横軸に
潤滑液添加量、縦軸に成形歩留まりをとったグラフを作
成し、図２に示す。

【００３０】図１より成形体強度は潤滑液添加量が０.
２％程度を超えると大きく向上し、潤滑液添加量が３％
に達しても良好な強度を保っており、特に潤滑液添加量
が１〜２％程度の範囲では８（ＭＰa）と高い強度が得
られている。

【００３１】また、図２により、成形歩留まりは加湿を
行わない場合には９０％強であるのに対し、潤滑液添加
量を０.１％〜２.７％程度とすると９６％以上となり、
特に潤滑液添加量が０.５％〜２％程度の範囲において
は９９％以上の高い歩留まりを得ていることがわかる。

【００３２】次に、放電耐量試験の結果を表１に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１において、抵抗体破壊が起きなかった
場合を○、抵抗体破壊が起きた場合を×、抵抗体破壊が
起こることが明らかな場合を−として表した。

【００３５】この表により、雷サージにおいては潤滑液
添加量を０.１％以上とすると無加湿時に比べて雷サー
ジが向上し、特に潤滑液添加量を１.０％〜２.０％程度
とすると抵抗体破壊は起こらず、雷サージが大きく向上
していることがわかる。

【００３６】また、開閉サージにおいては潤滑液添加量
が０.１％以上３.０％未満の範囲において開閉サージが
向上し、特に潤滑液添加量を１.０％〜２.０％とすると
抵抗体破壊は起こらず、開閉サージが大きく向上してい
ることがわかる。

【００３７】従って、本実施例においては潤滑液添加量
は０.１％〜２.７％程度、好ましくは１.０％〜２.０％
程度の範囲とすることが好ましい。

【００３８】また、本実施例においては潤滑液として純
水を用いたが、他の有機、無機等の潤滑液を用いてもよ
い。

【００３９】また一般の水道水を用いても同様の効果が
得られ、更に純水中に離型剤、潤滑剤を添加するとその
効果は増大する。

【００４０】

【発明の効果】本発明においては、従来法により製造し
た含水率が低い造粒粉を用いてその表面に潤滑液を付着
させているので、造粒粉の流動性を損なわずに造粒粉表
面における潤滑性が向上し、成形密度が均一になってい
る。

【００４１】従って、得られる酸化亜鉛非直線抵抗体の
雷サージ、開閉サージに対する放電耐量が向上するとと
もに成形体強度及び成形歩留まりも大きく向上して優れ
た特性を有する酸化亜鉛非直線抵抗体が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】潤滑液添加量と成形体強度の相関を表すグラフ

【図２】潤滑液添加量と成形歩留まりの相関を表すグラ
フ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化亜鉛を主成分とする造粒粉を生成
   し、この造粒粉の加圧成形を行う工程を備えた酸化亜鉛
   非直線抵抗体の製造方法において、 前記造粒粉表面に潤滑液添加処理を施した後に加圧成形
   を行うことを特徴とする酸化亜鉛非直線抵抗体の製造方
   法。
2. 【請求項２】 請求項第１項において、前記潤滑液とし
   て純水を用い、かつその添加量を０.１％〜２.７％とす
   ることを特徴とする酸化亜鉛非直線抵抗体の製造方法。