JPS58194757A - 無機物複合体 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、電気絶彎物に適する無機物複合体に関する。

〔従来技術の説明〕

現在、電気絶縁物は生産性および機械加工性の観点から
有機系接合材料が多用される。しかし有機系桧合材料を
用い良電気絶縁物は耐熱性に劣り、＾諷での絶縁抵抗お
よび優れた誘電特性が得られず、使用範囲が限定される
欠点がある。また無機材料を用いた電気絶縁物は耐熱性
があり、熱に対して寸法変化が極めて小さく、かつ温湿
度に対する電気特性が安定している反面、マイカ等のよ
うに強度が低く、またアルｔす磁器、ジルコニウム磁器
等のように切削加工、穴明は加工郷の機械加工性が悪い
欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は、上記欠点を解消するもので、０）強度が大き
く、穴明け、切削等の機械加工・を行うことができ、 （ロ）　耐熱性、温湿度に対する電気的安定性を有し、 ｅ→　所望の絶縁抵抗、誘電率等の電気特性を具備する
ことができ、 に）併成前に形状が決められ、かつ焼成温度を低くして
製造し得る、 （ホ）針状または繊維状無機物の配向を成蓋時に制御す
ることができる、 無機物複合体を提供することを目的とする。

〔発明の要旨〕

本発明は、針状無機物１九は繊維状無機物が４状または
繊維状の形態を保ちながら壽方性固体ガラス状無機物中
に混在してなることを特徴とする。

なお上記針状無機物はメタケイ酸カルシウムであること
が好ましい。

また上配り組状無機物はチタン酸□カリウム系繊維また
はケイ酸マグネシウム系繊維であることが好ましい。

〔補足説明〕

本発明をさらに補足説明すると、針状無機物は天然産の
メタケイ酸カルシウムに代表される無機物である。この
メタケイ酸カルシウムは、化学式Ｏａ　Ｓｌ　０５を主
成分とする針状性の物質で、径に対する長さの比′が１
０倍以上６シ、明るい白色の針状の結晶形状を有する無
機物である。特に耐熱性に優れその融点は約１５００℃
であり、天然物であることからガラスパウダと四程度以
下の低価格である。天然針状性のメタケイ酸カルシウム
としてウオラストナイト（ｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅ、
　ＮＹＯＯ製）が−例として挙げられる。

またｗ１維状無機物はチタン酸カリウム系繊維またはケ
イ酸マグネシウム系繊維に代表される無機物である。こ
のチタン酸カリウム系繊維は、化学式に２０・ｎＴｉＯ
２４るいはに２０・ｎＴｉＯ２・ｍＨ２Ｏで表わされ、
径に対する長さの比が１０倍以上の上記針状無機物より
細径の繊維形状を有する。ただし上記ｎ　１．ｍは必ず
しも整数で彦〈てもよい。この神のチタン酸カリウム系
繊維は、近年安価に量産される製法が開発され、繊維径
に対する繊維長の比が１０００以上もあるものも容易に
得られるようになっている。上記チタン酸カリウム系繊
維に　　１ は、チタン酸カリウム繊維を酸処理して得られる水和酸
化チタン繊維（Ｔ１０２・ｍ　Ｈ２０−）およびこれを
焼成して得られる二酸化チタン繊維（ＴｌＯ２）モチタ
ン酸カリウム繊維誘導体として含まれる。

この水利チタン酸カリウム繊維はもとより水和酸化チタ
ン繊維においても、水分子が焼成段階で堆除かれ安定し
た無機物となる。

さらに上記以外のチタン酸カリウム繊維ｌＩ４体として
は、チタン酸カリウム繊維を出発原料としてこのチタン
酸カリウム繊維とバリウム、ストロ／チウム尋とを反応
させて合成される繊維状のチタンＨ”）ｆｙムあるいは
チタン酸ストロンチウム婢がめる。

上記チタン赦カリウム系繊Ｍは、特に耐熱性と機械的強
度に優れその融点は約１１０ＵでＴｏす、その引張強度
はガラス繊維の約３倍にも及ぶ性質がある。

またケイ酸マグネシウム系繊維は、一般に石綿と呼ばれ
るが、この石綿は天然針状および繊維状ケイ酸鉱物の総
称である。この石綿の中で本発明に特に重要なものはケ
イ酸マグネシウム系の温石綿（ｉ１４　Ｍｇ５Ｓｉ２ｏ
９　）である。この温石＃Ｉ＃ｉ径に対する長さの比が
１０倍以上あり、長いもので＃′ｉ５国に及ぶ。また温
石＠Ｆｉ約ｓｏｏ　ｃで構造水を失い始め、８００℃で
も繊維構造を保持する灰白色の低価格の鉱物である。

上記針状、繊維状無機物として、は、メタケイ酸カルシ
ウム、チタン酸カリウム系繊維、およびケイ酸マグネシ
ウム系繊維に限らず、アルミナ（Ａ１２０ｓ　）、膨化
ケイ素（８１０）、窒化ケイ素（８１ｓＮ４　）、窒化
ホウ素（ＢＭ　）等の耐熱性に優れた無機物が挙げられ
る。また針状、繊維状の結晶形状には、これらの形状に
類似する細管状、短ざく状の結晶形状も含まれる。ま良
計状無機物には天然産に限らず人工的に製造される無機
物も含まれる。

上述の針状無機物および繊維状無機物は、耐熱性に優れ
強度が高い特長があるが、それぞれ単独で成型物になり
得る温度が高く、この高い温度でそれぞれ焼成すると、
針状あるいは繊維形態が崩れ、一般的な無機餉焼結物と
同様に機械加工性擲が劣るようになる。

筐九ガラス状無機物としてｌま、一般ガラスが全て考え
られるが、代表的なガラス状無機物とじて第１表に示さ
れるものがある。これらの各種ガラス状無機物は、第２
表に示す特性を有する。

このガラス状無機物の選択は、以下に述べる無機物複合
体の用途によりなされる。

（以下本頁余白） 本発明の無機物複合体の製法は、Ｍｉｌ記針状無機物ま
たは繊維状無機物とガラス状無機物とを所望の混合比で
混練し、筐た必賛めれば第三の絵加物に＆加して混練し
て混合物をつくり、この混合物ｔ−Ｐｈ望の形状に成型
したのち、上記カラス状無機物の軟化ｉｉｕ以上であっ
て、針状無機ａＩＩＪまたは繊維状無機物の＃！！融し
ない温度で焼成することにより無機物複合体ｔ−祷るも
のである。

上記製法で得られる無機物複合体の焼結成型性・　にカ
ラス状無機物により付与され、また機械的強度は針状無
機物または繊維状無機物により付与さ７４、その結果と
して無機物複合体に優れた機械加−Ｌ性が生じる。

前記針状無機物または繊維状無機物とガラス状無機物と
を混練するときの混合比は、＊ｉ製品として得られる無
機物複合体の用途により定められる３、この混合比に、
針状ま友は繊維状無機物２〜５０重量−に対してガラス
状無機物９８〜５０ｆｉ量−の範−が望筐しい。針状ま
たは繊維状無機物をｚ・１量−未満にし、ガラス状無機
物が９８重量％を超えると、得られる無機物複合体は、
従来と岡じように機械的強度に乏しく、機械加工性の劣
るものになる。また、針状または繊維状無機物が５０重
量％を超えて、ガラス状無機物を５０重量−未満にする
と、焼結成型性の良くない無機物複合体となる。また混
線は、常温常圧下で各無機−が均一に混合されるまで行
われる。

また第三の添加物としては、上記機械的特性および焼結
成型性を損わない範囲で、好ましくけ上記混合比におい
て２０重１Ｆ−以下で添加する。この添加物としては混
合物の成型性ま九は混合物の焼結性を向上させ、あるい
は無機物複合体の誘電特性を変更させる物質が望ましい
。この焼結性を向上させる添加物を選定して混練すれば
、焼成温度を低くすることができ、かつ密度の高い無機
物複合体を得ることができる。

なお、無機物複合体の誘電特性を変更する方法としては
、上述の第三の添加物として誘電率を高くする二酸化チ
タン粉末または誘電率を低くするホウ酸叫の無機物質が
Ｓばれる他に、混線時に所望の１竃特性を有するガラス
状無機物を選択するｈ法を採って吃よい。このときのガ
ラス状無機物としては、一般的な電気絶縁性を得る場合
には、第２表に示すように１ｌＩｉＩ遥率ｉ８のＥガラ
スが選択され、また低い誘電率が要求される場合には、
例えば同じ＜Ｓ電＃Ｐ五５６のＤガラスが選択され、さ
らに高い鋳Ｗ半が要求される場合にｉｌ、ｐｂｏ、ｂａ
Ｏ％の含有量の多いガラスが選択される。これにより任
意に所望の誘電率を有する無機物複合体ヲ製造すること
ができる。

このｉ＊’ｔｔ特性の変更は、例えば回路布置の高い電
子部品に用いられる超ＬＳＩの電気絶縁物のようＶＣ１
率ｙｃ　ｅ細柱のみならず電場の変化によって起る１竃
特性が無祖できない場合に必要とされる。

この滉Ｍされた混合物は、最終製品の用途により容積の
形状、例えば板状、棒状、パイプ状等に成型することが
でき、必要により＃紀混練時にさらに有機質の添加物を
加えて一次成型時の結合剤とすれば、より一層複雑な形
状に成型することができるつこの有機質の添加物として
框、−次成゛型時の結合作用があり、焼成後は逸散する
ものが望ましく、一般的には樟脳、パラフィン、鉱油、
諏粉、スチレン、メチルアルコール、エチルアルコール
郷であって、特に常温常圧下で揮発するものが望着しい
。また−次成型時に・加熱工程が含まれる場合には、セ
ルロース系の添加物や水で吃よい、。

この成型法としては、加圧圧縮成型、押出成型、射出成
型勢各撞の成型法によることができる。特に加圧圧縮成
ｍまたは押出成型時に針状または繊維状無機物の長径を
特定方向に配向するように成型することにより、この無
機物の配向方向の寸法収縮をより小さくすることができ
る。

次に成型された混合物は、ガラス状無情物の軟化する温
度以上であって、針状無機物またＦｉ稙線維状無機物溶
融しないｉｌ度で焼成する。この焼成温ｔＦｉ一般の無
機焼結体の焼成温度に比べて、低い温度でおることから
、焼成エネルギーを低減し焼成設備を簡素化し得る。ま
た針状無機物また１ま　　　“繊維状無情物の融点以下
で焼成されるため、針状無機物または繊維状無機物がそ
の緒特性を損うことなく、等方性の固体ガラス状態ＩＮ
＆＋中に混在し−Ｃ無機物抜合体が形成される。これに
より切削、穴明は加工部の機械加工のでさる無機物複合
体が得らｔＬる１、 ま九上記焼成段階の焼成物の寸法収縮は、針状無機物ま
九は繊維状無機物の存在によって極めて小さく抑えられ
るため、製品の寸法１＃１度は一段と向ｈＬ、嶺雑な形
状の無−物蝮台体の製造に際してもクラックや歪み勢の
発生が少ない特長がｂる。

特ＶＣ１焼成時に加圧すれば、その効果はより顕著にな
る１、また前述したように針状無機物または繊維状無機
物の長径が特定方向に配向するように成型条件を劃−す
れば、この無機物の配向方向の寸法収＃］はより一層小
さく抑えられ、さらに寸法鞘巌倉向上させることができ
る。さらに、本発明の焼成湿度で結晶化させることがで
きるガラス状無機物を選択すれば、この焼成温度以上の
耐熱性を有する無機物複合体が得られ、６　Ｑ なお本発明により得られた無機物複合体を印刷−帖板の
アブイブイブ加工用材料として用い、無電解メッキ法に
よりその表面に金属被榎を施してアディティブ回路を形
成することもできる。

着た王妃説明では、無機物複合体の用途を電気絶縁物を
例Ｖこして述べたが、電気絶縁物に限らず建築材料その
他の材料に４応用することができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば （イ）針状□無機物１次は繊維状無機物が最終製品中に
溶融されずに混在することにより、切削加工、ドリル＆
Ｃよる穴明は加工部の機械加工が口Ｊ熊となり、かつ設
計寸法に対する最終製品の寸法８度が畠く、 （ロ）　　また出発原料の無機物の混合比を変えること
により、上記機械加工性および電気特性音製品用途に応
じて可変に選定することができ、Ｈまたカラス状無機物
のみ結晶化することＷｃより、焼成温度以上の温度に対
しても耐熱性があり、機械的強度が高く、しかも温湿度
に対して電気特性が安定し祷る、 に）　筐た焼成ｆ４１１に所望の形状に決められること
ＶＣより、曇雑な形態にも製造することができ、（→　
さらに低温焼成により、省エネルギーで焼成設備を簡素
化して製造し得る 優れた効果がおる。

〔実施りおよび比較例の説明〕

以下本発明の態様を明確にするためｙｃ、実施例および
比較例を示してさらに具体的に１明するが、ここに示す
例にあくまでも一例でおってこＩＩＶこより本発明の範
囲を限定するものではない１、し実施例および比軟例の
製造条件の説明〕実施例１〜夾施例１５の出発原料およ
び製造栄件を第３表に示す。次の点は実施ガ１〜実施例
１５に共通の製造条件のため、表からその記載を省いて
ろる。

（イ）　カラス状無機物は全て１００メツシユの・くラ
ダである。

（口＞　　ｈｉｍ機には全てボールミルを用いた。

（ハ）成型物の形状および厚さは全て板状で２ｗｍ厚さ
である。

（→　成型機には全て加圧圧動成型機を用いた。

（ホ）焼成裏曲気は全て酸化雰゛囲気で行った。

比較例１〜比較例３の出発原料および製造条件を第４表
に示す。成型物の形状および厚さは、前記実施例と同様
に板状で２■厚である。混！Ｉ機および成型機は前記実
施例と四じである。

〔実施例および比較例の製造物の説明〕実施例１〜実施
例２０および比較例１〜比ｆ例５の製造物について第５
表に示す。

第５衣の結果より明らかなことは、 （ａｌ　　チタン酸カリウム繊維（Ｋ２Ｏ・４Ｔｉ０２
　）に加えるガラス状無機物の種類によって誘電率は変
化する（実施例１．６．４．５）。

（１，）　　チタン酸カリウム線維の長径を特定方向に
配向させると、機械的強度が上がり、配向方向の収縮率
が小堰くなる（実施例２）。

（Ｃ１メタケイ酸カルシウム、ケイ醸マグネシウムも上
記（−）と同様にガラス状無機−の種類によって誘電率
は変化する（実施例６〜１１）。　　　　　　　　勺１
（ｄ）　　カフス状無機物＆ＣＡカラスを用いると、絶
縁抵抗および誘電正接が若干劣る（実施例４．８．１１
　）。

（θ）　チタン鈑カリウム繊維ｖｊ得体の水和物は、焼
成時にＨ２０分子が取除かれ、安定した特性を保持する
（実施１Ｆｌｉ１２．１Ｓ）。

（ｆ）　　チタン酸カリウム線維は誘電率４ｒ尚くする
ことができる（実施例１４）４、 （ｇ）　　チタン酸カリウム繊維にホウ＃全加えると、
誘電４を低くすることができる（夾ｍ？ｔ１１５）。

（ｎ）　　焼成条件を変化させることは、焼結性に差が
生じてＡＩ−での焼成は不利である。機械加工性が劣る
（実ＭＩ？ｌ１１６．１７）。

（１）第五の県加物として二酸化チタン粉末を加えても
一′Ｉｌ［＊を烏くすることができる（実施←、１８）
。

（ｊ）　　カラス状無機物に鉛ガラスなどの高誘電率を
壱するものを用いると、全体としての誘電率も尚くなる
（実ｍ例１９）、。

（ｋ）　　針状および繊維状無機ｇＩｉＤを混合して使
用して４％性に間亀はなく、価格上より有利となる（実
施？１１２０）−。

以上の実施例結果から出発原料のｍ類および混合比率に
よって、広範囲の誘電特性および絶縁抵抗の各値を選択
でき、機械加工性を有する無機物会合体を得た。

第５表に示した出発原料の混合比ね、この社のｔ１０チ
の混合比においても、同勢の結果が得られた。

また比ｆ？ｌＩ’″Ｃは、本実施例と比較して機械加工
性が劣り、かつ誘電特性を任意に選択することができな
いことが明らかとなった。

（以下本拘余白） 手続補正書 １．事件の表示 昭和５７年特許顧第７８０２８号 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　東京都目黒区大岡山１丁目３５番２２号名　
称　　ニソカン工業株式会社 代表者　　諸　井　宜　夫 ４、代理人 ６、補正により増加する発明の数　　なし７、補正の対
象 ８、補正の内容 ＋１１　　明細書第１６頁第１１行目 ［実施例１〜実施例１３の・・・−・・」を［実施例１
〜実施例２０の・・・−・・」と補正する。

（２）　　明細書第１６頁第１２行目 ［実施例１〜実施例１３の一−−−−−Ｊを「実施例１
〜実施例２０の−・−」と補正する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）針状無機物または繊維状無機物が針状ｉ良は繊維
   状の形態を保ち々がら等方性固体ガラス状無機物中に混
   在してなることを特徴とする無機物複合体。
2. （２）　　針状無機物はメタケイ酸カルシウムである特
   許請求の範囲第（１）項記載の無機物複合体。
3. （３）は錐状無機物はチタン酸カリウム系繊維箇たはケ
   イ酸マグネシウム系績維である特許請求の範囲＠（１）
   項または第（２）項に記載の無機物複合体。