JPH10278166A

JPH10278166A - 耐熱・絶縁性積層体

Info

Publication number: JPH10278166A
Application number: JP9054897A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Yamamoto; 伸一山元; Masanori Ichiji; 正典伊知地
Original assignee: NIKKO KASEI KK
Current assignee: NIKKO KASEI KK
Priority date: 1997-04-09
Filing date: 1997-04-09
Publication date: 1998-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】製造者および需要者の健康を阻害することな
く安全に製造および使用ができる耐熱・絶縁性積層体と
し、しかも従来品より遙に優れた耐熱性を有する耐熱・
絶縁性積層体を提供することである。【解決手段】カーボン繊維または酸化アルミニウム繊
維からなるシート状補強材の表面に、熱硬化性樹脂粉末
１００重量部に対して耐熱性無機質粉末もしくは黒鉛鉛
化された有機質粉末または両者併用した粉末を５０〜３
５０重量部含む混合物層粉末を付着させると共に、加熱
加圧して全重量の３５〜９７重量％の混合物層が表層に
仮着されたシート状素材を形成し、次いでこのシート状
素材を複数枚重ねて加熱加圧することにより融着一体化
して耐熱・絶縁性積層体を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高温の炎や熱に
耐える耐熱性と共に電気絶縁性を有する耐熱・絶縁性積
層体およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、耐熱性および絶縁性に優れたシ
ートとして知られるアスベストシートは、解綿された石
綿とセメントを乾式混合した後、水を添加してスラリー
状に混合し、抄取機のロール上で所要の厚さになるまで
重ね合せて平板状に成形するか、または金型に充填して
所要形状に成形される。

【０００３】また、カーボン繊維などの無機繊維製のシ
ート状補強材に対して、粘結剤であるリン酸アルミニウ
ムと、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、カオリ
ンなどの無機粉末と、熱硬化性樹脂とを有機溶媒と共に
流動化した組成物を含浸し、それを乾燥させた後、複数
枚積層して加熱加圧下で一体化する耐熱性絶縁体の製造
方法が、特開平５−１８２５４７号公報に記載されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の耐熱・絶縁性積層体のうち、耐熱性の絶縁材料として
のアスベスト（石綿）は、製造者および需要者の健康を
阻害する物質として懸念されており、その使用が制約さ
れている。

【０００５】また、シート状補強材の表面に保持させる
成分のうち、有機質のものは高温の熱エネルギーに耐え
ることが困難である。

【０００６】また、シート状補強材に無機・有機質複合
の流動性組成物を含浸させたものを積層単位とする従来
の耐熱性絶縁体の製造方法では、耐熱温度が８００〜９
００℃程度の耐熱性しか得られず、それ以上の耐熱性が
要求される耐熱性絶縁体は得られなかった。

【０００７】そこで、この発明の課題は上記した問題点
を解決し、製造者および需要者の健康を阻害することな
く安全に製造および使用ができる耐熱・絶縁性積層体と
し、しかも従来品より遙に優れた耐熱性を有する耐熱・
絶縁性積層体を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明においては、カーボン繊維または酸化アル
ミニウム繊維からなるシート状補強材の表面に、熱硬化
性樹脂粉末１００重量部に対して耐熱性無機質粉末もし
くは黒鉛化された有機質粉末または両者併用した粉末を
３０〜３５０重量部含む混合物層を重ねたシート状素材
を設け、このシート状素材を複数枚重ねて融着一体化し
てなる耐熱・絶縁性積層体としたのである。

【０００９】または、カーボン繊維または酸化アルミニ
ウム繊維からなるシート状補強材の表面に、未硬化の熱
硬化性樹脂粉末１００重量部に対して耐熱性無機質粉末
もしくは黒鉛化された有機質粉末または両者併用した粉
末を３０〜３５０重量部含む混合物粉末を付着させると
共に、加熱加圧して全重量の３５〜９７重量％の混合物
が表層に仮着されたシート状素材を形成し、次いでこの
シート状素材を複数枚重ねて加熱加圧により融着一体化
することにより耐熱・絶縁性積層体を製造したのであ
る。

【００１０】この発明の耐熱・絶縁性積層体は、シート
状補強剤を構成する素材として、カーボン繊維または酸
化アルミニウム繊維を採用したので、アスベストを採用
していた従来の耐熱性絶縁体のような製造者および需要
者の健康を阻害するという欠点がなくなる。

【００１１】また、シート状補強材に保持させる物質と
して耐熱性無機粉末以外に黒鉛化された有機質粉末を採
用したので、単なる有機質粉末を配合した従来品に比べ
て耐熱性が高まる。

【００１２】また、シート状補強材の表面に、熱硬化性
樹脂粉末と共に所定量の耐熱性無機質粉末もしくは黒鉛
化された有機質粉末または両者併用した混合物粉末を付
着させたシート状素材を形成し、これを積層し一体化し
たので、シート状補強材に対する混合物の付着量が液体
の混合物を補強繊維に含浸させた場合の保持量に比べて
格段に多くなり、具体的にはシート状補強材を含めた全
重量の３５〜９７重量％の混合物が保持されるようにな
るので、耐熱・絶縁性積層体の耐熱性が格段に向上す
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】この発明におけるシート状補強材
を構成するカーボン繊維または酸化アルミニウム繊維
は、特に繊維の径や長さを限定して採用したものではな
い。しかし、通常は、繊維径２〜１０μｍ、繊維長さ２
〜２００ｍｍのものを採用することが実用的であり、か
つ強度的にも好ましい結果が得られる。

【００１４】シート状補強材の具体的な形態としては、
多数のフィラメントをそろえて連続した繊維束としたス
トランドでマットやクロス（編・織物）に形成したも
の、またはフェルトなどの不織布または抄製された紙に
類似する形態のもの（例えばカーボンペーパー等）など
のシート状のものである。

【００１５】また、この発明に用いる熱硬化性樹脂は、
特にその種類を限定されたものではなく、例えばフェノ
ール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シ
リコーン樹脂、ポリイミド樹脂、無機系バインダーなど
が挙げられる。このような熱硬化性樹脂は、未硬化の粉
末状原料を使用するが、その粒子径は、２０〜３２５メ
ッシュ（すなわち、４３〜８３３μｍの網目を通過する
粒子径のもの）のものを採用すると、シート状補強材に
所要量を調整して保持しやすく、また、よく均一分散し
た状態で保持される点でも好ましい。

【００１６】また、この発明に用いる耐熱性無機質粉末
は、１５００℃以上の融点（または軟化点）を有する耐
熱性があればよく、特にその他の条件を限定されたもの
ではない。そのような耐熱性無機質粉末（括弧内は融
点）の具体例としては、酸化マグネシウム（２８００
℃）、シリカ（１６００℃）、水酸化アルミニウム、酸
化アルミニウム（２０１５℃）などが挙げられる。この
ような無機粉末は、粉末状のものを製造原料として使用
するが、その粒子径は、５０〜３２５メッシュ（すなわ
ち、４０〜３００μｍの網目を通過する粒子径のもの）
が好ましい。

【００１７】そして、熱硬化性樹脂粉末１００重量部に
対する耐熱性無機質粉末の配合割合は、３０〜３５０重
量部である。この所定範囲未満の配合量では、積層板の
耐熱・耐炎性が所期した性能より低下するので好ましく
なく、また、前記所定範囲を越える配合量にすると、そ
の全量をシート状補強材に付着させ難くなるので好まし
くない。

【００１８】上記したような材料の粉状の混合物は、シ
ート状補強材の表面に堆積するように付着させ、混合物
の熱硬化性樹脂粉末が半硬化状態になることによって耐
熱性無機質粉末および黒鉛化された有機質粉末を結着
し、これらをまとめてシート状補強材に付着させてシー
ト状に一体化される程度に加熱する。具体的には、加熱
・加圧ロール等（カレンダー加工）によりシート状素材
の表面に対して垂直方向から加圧して混合物粉末をシー
ト状補強材に仮着させる。

【００１９】その際、全重量の３５〜９７重量％の混合
物層が表層に仮着されたシート状素材を形成する。混合
物量が３５重量％未満の少量では、所期した耐熱性が得
られず、９７重量％を越える多量の混合物を付着させる
と、ハンドリング性（取扱い性）が低下して好ましくな
いからである。

【００２０】この発明に用いる黒鉛化された有機質粉末
は、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、木質材料、セル
ロース、フラン樹脂、ポリアクリロニトリル（ＰＡ
Ｎ）、ピッチ、レーヨンなどの有機質原料を２０００〜
３０００℃程度の高温に加熱してその一部または全体を
黒鉛（グラファイト）化したものである。

【００２１】シート状補強材および混合物層からなるシ
ート状素材を複数枚重ねて加熱加圧により積層一体化す
るときの加圧条件は、２０〜１５０ｋｇｆ／ｃｍ²程度
が適当である。２０ｋｇｆ／ｃｍ²未満の低圧力では耐
熱・絶縁性積層体として良好な高密度品が得られない。
なお、１５０ｋｇｆ／ｃｍ²を越える高圧力でも積層成
形は可能であるが、製品に歪みが生じる場合もあるので
実用上好ましくない。

【００２２】また、その他の成形条件は、加熱温度が８
０〜１７０℃、加熱時間が３０〜１５０分である。この
所定範囲未満の条件では、耐熱・絶縁特性が安定して得
難く、前記所定範囲を越える条件でもそれ以上の好結果
が得られず、製造効率の点で実用性を失すると考えられ
るからである。

【００２３】

【実施例】耐熱・絶縁性積層体およびその製造工程の実
施例を、以下に添付図面に基づいて説明する。

【００２４】〔実施例１〕図１に示すように、実施例１
では、巻き出し用ロール１に巻回したカーボンペーパー
（オリベスト社製：カーボンペーパー、幅１０５ｃｍ）
からなるシート状補強材２を一定速度で巻き出し、その
下面にロール体３から同じ速度で巻き出したポリエチレ
ンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略称する。）フィル
ム４を重ねて水平方向に走行させ、枠型容器５の下面に
摺接させながら走行させた。

【００２５】この枠型容器５は、シート状補強材と略
同じ幅に形成された方形状のものであって、その進行方
向の下流側の側壁下縁部分にはシートの幅を横切るスリ
ット６を形成し、ここから均等な厚み（０．３〜５ｍ
ｍ）で混合物粉末７を連続的に載せるようにした。

【００２６】そして、枠型容器５の上方にはホッパー８
を配置し、さらにその上方には混合物粉末の供給装置９
を設けて連続的に混合物粉末７を供給する。実施例に使
用した混合物粉末７の組成は、シリコーンレジン（例示
できる好ましい粒径４０〜８３３μｍ）１００重量部に
対して、酸化マグネシウム粉末（５０メッシュを通過す
るもの）２００重量部とした。

【００２７】なお、前記したスリット６は、枠型容器５
の下流側の側壁下縁を上下方向にスライド可能に形成
し、その高さを変えることによって所要のスリット幅に
調整することもできる。

【００２８】このようにしてシート状補強材２の上面に
混合物粉末７を層状に載せた状態のものは、次にＰＥＴ
フィルム１０を巻き付けたロール体１１から巻き出した
ＰＥＴフィルム１０を被せて４層構造（ＰＥＴフィルム
／混合物粉末層／シート状補強材／ＰＥＴフィルム）と
し、これを一対の加熱ロール１２、１３および一対の加
熱ロール１３と加圧ロール１４の間を連続的に通過させ
て各層が一体的に仮着されたシート状素材１５を形成し
た。なお、加熱ロール１２、１３の温度とロールの回転
速度を調節することにより、これらのロールを通過する
際の加熱・加圧条件を１５０℃で４０秒とした。

【００２９】次に、シート状素材１５は、裁断機１６に
よって所定の大きさに切断し、その複数枚を積み重ねて
ホットプレス機１７に収容し、１００ｋｇｆ／ｃｍ²、
１６０℃で９０分の条件で加熱加圧により融着一体化
し、耐熱・絶縁性積層板を得た。なお、ホットプレス機
１７は、複数組の加熱・加圧盤１８の間に複数枚（例え
ば１〜１０枚）積層されたシート状素材を挟圧するよう
にした周知の加熱加圧成形機であり、対の加熱・加圧盤
１８に鏡板または耐熱フィルムを介してシート状素材を
挟んで離型性を高めて成形することが好ましい。

【００３０】〔実施例２〕カーボンペーパーに代えて酸
化アルミニウムペーパー（電気化学社製：アルミナセラ
ミックペーパー、幅１０５ｃｍ）を使用したこと以外
は実施例１と全く同様にしてシート状素材を形成し、さ
らに実施例１と全く同様の加熱加圧条件で耐熱・絶縁性
積層板を製造した。

【００３１】〔実施例３〕実施例１の混合物粉末の組成
に代えて、カーボンぺーパー１００重量部に対して、黒
鉛化された有機物粉末として、鐘紡社製：ベルパールＣ
−２０００（フェノール樹脂を２０００℃程度の高温で
焼成したアモルファスのカーボン粉末）を２００重量部
を含む混合物粉末を使用したこと以外は、実施例１と全
く同様にして耐熱・絶縁性積層体を製造した。

【００３２】実施例１〜３で得られた耐熱・絶縁性積層
板（厚さ１．５ｍｍ）に対し、耐炎試験として酸素アセ
チレン炎を火口から１５ｍｍの距離で３０４３℃の炎を
当てたところ、実施例１では１０秒間耐え、実施例２で
は１０秒間耐え、実施例３では８秒間耐えた。これに対
して同じ厚さのステンレス鋼板を全く同じ条件で熱した
ところ、６秒間で穴が開いた。

【００３３】また、酸化の雰囲気中で１０００℃で２４
時間加熱したところ、実施例１の加熱減少率（重量％）
は５％であり、実施例２のそれは５％であり、実施例３
のそれは３％であった。

【００３４】また、絶縁抵抗計を用いて表面抵抗率を調
べたところ、実施例１は１０¹⁴Ωであり、実施例２は１
０¹⁴Ωであり、実施例３は１０⁸Ωであり、それぞれ絶
縁材料として優れた値を示した。

【００３５】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように、人体
に安全性の高い耐熱性シート状補強材の表面に、熱硬化
性樹脂粉末と共に所定量の耐熱性無機質粉末と黒鉛化さ
れた有機質粉末を含む混合物粉末を重ねてこれを積層一
体化した耐熱・絶縁性積層体としたので、製造者および
需要者の健康を阻害することなく安全に製造および使用
ができ、しかも黒鉛化された有機質粉末の耐熱性等によ
って優れた耐熱性を有する耐熱・絶縁性積層体となる利
点がある。

【００３６】また、その製造方法に係る発明について
は、上記利点のある耐熱・絶縁性積層体を製造できるこ
とに加え、製造段階において粉末状の混合物の付着量を
全重量の３５〜９７重量％の範囲で調整できるので、耐
熱・絶縁性積層体に所要の耐熱性を与えることができ、
特に液状混合物を含浸させる従来法に比べて製造物の耐
熱性を顕著に向上させることができるという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の製造工程を模式化して示す説明図

【符号の説明】

１巻き出し用ロール２シート状補強材３、１１ロール体４、１０ＰＥＴフィルム５枠型容器６スリット７混合物粉末８ホッパー９供給装置１２、１３加熱ロール１４加圧ロール１５シート状素材１６裁断機１７ホットプレス機１８加熱・加圧盤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｂ 3/48 Ｈ０１Ｂ 17/60 Ｄ 17/60 19/00 ３２１ 19/00 ３２１Ｄ０６Ｍ 11/12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カーボン繊維または酸化アルミニウム繊
維からなるシート状補強材の表面に、熱硬化性樹脂粉末
１００重量部に対して耐熱性無機質粉末もしくは黒鉛化
された有機質粉末または両者併用した粉末を３０〜３５
０重量部含む混合物層を重ねたシート状素材を設け、こ
のシート状素材を複数枚重ねて融着一体化してなる耐熱
・絶縁性積層体。
【請求項２】カーボン繊維または酸化アルミニウム繊
維からなるシート状補強材の表面に、未硬化の熱硬化性
樹脂粉末１００重量部に対して耐熱性無機質粉末もしく
は黒鉛化された有機質粉末または両者併用した粉末を３
０〜３５０重量部含む混合物粉末を付着させると共に、
加熱加圧して全重量の３５〜９７重量％の混合物が表層
に仮着されたシート状素材を形成し、次いでこのシート
状素材を複数枚重ねて加熱加圧により融着一体化するこ
とからなる耐熱・絶縁性積層体の製造方法。