(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的にアルカリ成分を含有しないセラミック繊維および同フレーク状ガラスからなる耐熱絶縁シートにおいて、
上記セラミック繊維の質量と上記フレーク状ガラスの質量との比は、セラミック繊維：フレーク状ガラス＝９０〜２０：１０〜８０である耐熱絶縁シート。
【請求項２】
実質的にアルカリ成分を含有しないセラミック繊維、同ガラス繊維および同フレーク状ガラスからなる耐熱絶縁シートにおいて、
上記セラミック繊維および上記ガラス繊維の合計質量と上記フレーク状ガラスの質量との比は、セラミック繊維およびガラス繊維：フレーク状ガラス＝９０〜２０：１０〜８０である耐熱絶縁シート。
【請求項３】
上記ガラス繊維またはセラミック繊維は、平均径が０．６〜５μｍである請求項１または２に記載の耐熱絶縁シート。
【請求項４】
上記フレーク状ガラスは、平均粒径１０〜１，０００μｍ、平均厚さ０．５〜１０μｍである請求項１または２に記載の耐熱絶縁シート。
【請求項５】
上記セラミック繊維の質量含有率が、上記ガラス繊維の質量含有率より高い請求項２または３に記載の耐熱絶縁シート。
【請求項６】
上記セラミック繊維および上記フレーク状ガラスを無機接着剤で結合させた請求項１に記載の耐熱絶縁シート。
【請求項７】
上記セラミック繊維、上記ガラス繊維および上記フレーク状ガラスを無機接着剤で結合させた請求項２に記載の耐熱絶縁シート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、耐熱性と絶縁性とを兼ね備えたシート状成形物であって、セラミック繊維およびフレーク状ガラスからなるものに関する。さらには、ガラス繊維を含有するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品、電気機器の用途拡大に伴い、耐熱絶縁シートの利用形態も多様化している。耐熱絶縁シートは、たとえば火災警報装置や消火設備に利用されており、この用途においては高い耐熱性および絶縁性はもとより、保護部に密着できる柔軟性、ならびに長期間前記諸性能を維持できる耐水性も要求される。このような耐熱絶縁シートとして、特開平９−３１８８４号公報には、実質的にアルカリ成分を含有しないガラス短繊維とマイカとを均一分散させたものが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記耐熱絶縁シートは、マイカを含有するため、耐水性が比較的低く、湿気の多い環境下では性能劣化を生じ易いという問題があった。とくにその製造工程においては、ガラス繊維とマイカを水中で混合撹拌して均一分散させるので、シートの製造段階で既に性能劣化が生じる点も問題であった。
【０００４】
また、マイカを使用しない耐熱絶縁シートが開発されており、たとえば特開平８−１０２２１７号公報には、無機質繊維を主成分とするセラミックシートと難燃性のポリオレフィンフィルムとを重ね合わせ加圧成形したものが記載されている。しかし、この耐熱絶縁シートは、難燃性とはいえ有機物を必須成分とするため、高温環境下での使用が不可能であった。また、難燃性のポリオレフィンフィルムは高価であり、セラミックシートとポリオレフィンフィルムとを重ね合わせ加圧成形するので製造工程が複雑になるなど、その製造コストが嵩む問題もあった。
【０００５】
そこで、本発明者らは、上記問題点を解決するため、実質的にアルカリ成分を含有しないガラス繊維および同フレーク状ガラスからなる耐熱絶縁シートを開発し、既に特許出願を行った（特願２００１−３１４７０６）。この特許出願に係る耐熱絶縁シートついて、さらに性能改善すべく鋭意研究を行った結果、この発明を完成するに至った。その目的とするところは、さらに耐熱性および絶縁性に優れ、柔軟性が高く、これらの諸性能を湿気の多い環境下でも長期間保持できる耐熱絶縁シートを安価に提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明の耐熱絶縁シートは、実質的にアルカリ成分を含有しないセラミック繊維および同フレーク状ガラスからなり、上記セラミック繊維の質量と上記フレーク状ガラスの質量との比が、セラミック繊維：フレーク状ガラス＝９０〜２０：１０〜８０のものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明の耐熱絶縁シートは、実質的にアルカリ成分を含有しないセラミック繊維、同ガラス繊維および同フレーク状ガラスからなり、上記セラミック繊維および上記ガラス繊維の合計質量とフレーク状ガラスの質量との比が、セラミック繊維およびガラス繊維：フレーク状ガラス＝９０〜２０：１０〜８０のものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明の耐熱絶縁シートは、請求項１または２に記載の発明において、ガラス繊維もしくはセラミック繊維の平均径が０．６〜５μｍのものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明の耐熱絶縁シートは、請求項１または２に記載の発明において、フレーク状ガラスが平均粒径１０〜１，０００μｍ、平均厚さ０．５〜１０μｍのものである。
【００１０】
請求項５に記載の発明の耐熱絶縁シートは、請求項２または３に記載の発明において、セラミック繊維の質量含有率が、ガラス繊維の質量含有率より高いものである。
【００１１】
請求項６に記載の発明の耐熱絶縁シートは、請求項１に記載の発明において、セラミック繊維およびフレーク状ガラスを無機接着剤で結合させたものである。
【００１２】
請求項７に記載の発明の耐熱絶縁シートは、請求項２に記載の発明において、セラミック繊維、ガラス繊維およびフレーク状ガラスを無機接着剤で結合させたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態について、詳細に説明する。
【００１４】
この耐熱絶縁シートは、実質的にアルカリ成分を含有しないセラミック繊維（以下、単に「セラミック繊維」と称す）と、実質的にアルカリ成分を含有しないフレーク状ガラス（以下、単に「フレーク状ガラス」と称す）とを、混合し、シート状に成形したものである。ここで、「実質的にアルカリ成分を含有しない」とは、アルカリ成分すなわちリチウム(Li)、ナトリウム(Na)またはカリウム(K)などのアルカリ金属の組成成分含有率が０．５質量％以下であることをいう。また、この発明において「セラミック繊維」とは、アルミナ(Al2O3)およびシリカ(SiO2)の合計の組成成分含有率が８０質量％以上で、融点が１，０００℃以上のものをいう。セラミック繊維は、ガラス繊維に比べて機械的強度、剛性および耐熱性が高く、熱伝導率が低いという特徴を備える。また、耐水性が極めて高く、加えて耐酸性もアルカリ成分を含有しないガラス繊維より高い。そのため、セラミック繊維は、耐熱絶縁シートの構成材料として極めて好ましい。
【００１５】
アルカリ成分は、ガラスの構造骨格との結合が弱いため、ガラスが水分に接触すると溶出し、また高温加熱されると揮発する。溶出や揮発によりガラスからアルカリ成分が消失すると、その絶縁性が低下することが知られている。とくに、マイカやフレーク状ガラスは、鱗片状で比表面積が極めて高いので、このアルカリ成分の消失が顕著である。上記特開平９−３１８８４号公報に記載の耐熱絶縁シートは、ガラス繊維にアルカリ成分を含有しないものを利用するが、マイカがアルカリ成分を必須組成成分とするため、アルカリ成分の消失の問題を内包していた。そこで、実質的にアルカリ成分を含有しないフレーク状ガラスを利用することにより、耐熱絶縁シートの耐熱性と絶縁性とを一層高め、さらに耐水性も付与することができる。
【００１６】
また、耐熱絶縁シートには、アルカリ成分を含有しないガラス繊維（以下、単に「ガラス繊維」と称す）を適宜配合してもよい。この場合、ガラス繊維の含有率は、セラミック繊維の含有率より低いことが好ましい。セラミック繊維の方がガラス繊維より耐熱性および耐水性が高いからである。
【００１７】
ガラス繊維またはセラミック繊維は、平均径が０．６〜５μｍのものが好ましい。平均径が０．６μｍ未満の場合は、個々のセラミック繊維またはガラス繊維（以下、「フィラメント」と称する場合がある）の強度が小さすぎて、シート状に成形する際にフィラメントが折れて繊維長さを維持できなくなったり、屈曲、凝集が多くなってフレーク状ガラスとの均一分散が困難になったりするおそれがある。一方、平均径が５μｍより太くなると、フィラメントの柔軟性が低下して、シート状に成形することが困難になる、あるいはフィラメント同士の絡みが弱くなり、耐熱絶縁シートの引張強度が低下するなどの不具合が発生するおそれがある。
【００１８】
フレーク状ガラスは、平均粒径が１０〜１，０００μｍ、平均厚さが０．５〜１０μｍのものが好適である。平均粒径が１０μｍ未満の場合は、鱗片状というよりむしろ粒子状に近く、積層して透過経路を延長し耐水性を高めるなどの鱗片状特有の機能が損なわれる。一方、１，０００μｍを越えると、シート中での均一分散が困難になる。平均厚さが０．５μｍ未満の場合は、フレーク状ガラスの強度が小さすぎて、シート状に成形する際に破砕されて粒径が維持できなくなる。一方、１０μｍを越えると、柔軟性が損なわれて、却って破砕され易くなる。
【００１９】
なお、これらセラミック繊維、ガラス繊維およびフレーク状ガラスの表面を、公知のゾルゲル法や溶液析出法などを利用して、シリカ(SiO2)やチタニア(TiO2)などの化学的耐久性の高い絶縁膜でコーティングしてもよい。このようなコーティングを施すことにより、セラミック繊維、ガラス繊維およびフレーク状ガラスからのアルカリ成分の消失を一層抑制でき、さらにそれらの耐酸性または耐アルカリ性を向上させることができる。
【００２０】
耐熱絶縁シートにおいて、セラミック繊維およびガラス繊維の合計質量とフレーク状ガラスの質量との比は、セラミック繊維およびガラス繊維：フレーク状ガラス＝９０〜２０：１０〜８０である。セラミック繊維およびガラス繊維は、フィラメント同士の絡み合いによりシート形状を維持する機能を果たすが、これらのみからなるシートでは、内部空隙が多く、外部からの水分の浸入を防ぐ機能（一種の耐水性）に乏しい。一方、フレーク状ガラスは、上述のように積層することにより水などの浸入透過経路を延長する機能を果たすが、フレーク状ガラスのみからなるシートは、接着剤を大量に使用しなければシート形状を維持できない。また、接着剤を大量に使用すると、シートの柔軟性が失われる問題が新たに生じる。そこで、セラミック繊維およびガラス繊維とフレーク状ガラスとを上記質量比で混合することにより、柔軟性と耐水性とを兼ね備えた耐熱絶縁シートを得ることができる。なお、耐熱絶縁シートにガラス繊維が含まれない場合は、上記の質量比「９０〜２０」は、セラミック繊維で全て占められる。
【００２１】
この耐熱絶縁シートは、厚さが０．５〜２ｍｍであることが好ましい。０．５ｍｍ未満であれば、絶縁性が不足し易くなり、一方２ｍｍを越えると、保護対象物への巻き付けが困難になるなど柔軟性が低下する。なお、その絶縁性は、種々の用途に利用できるように、表面抵抗値で１０12Ω／ｃｍ2以上であることが好ましい。
【００２２】
この耐熱絶縁シートは、セラミック繊維およびフレーク状ガラスのみからなるもの、あるいは必要に応じてさらにガラス繊維を含むものであるから、極めて耐熱性および絶縁性が高く、かつ、耐水性に優れるものである。なお、この発明の目的を阻害しない範囲で、セラミック繊維とガラス繊維とフレーク状ガラスとを結合させる無機接着剤を適量使用してもよい。このような無機接着剤としては、シリカゾル、コロイダルシリカ、アルミノケイ酸塩またはアルミナセメントなどが例示される。耐熱絶縁シートにおける無機接着剤の付着率は、２質量％以下であることが好ましい。２質量％を越える場合は、シートの柔軟性が損なわれて、保護対象物への巻き付けが困難になる。
【００２３】
この耐熱絶縁シートの製造方法は、とくに限定されるものではなく、公知の抄紙法、あるいはセラミック繊維とフレーク状ガラスとガラス繊維とを同一箇所に向けて個別に落下させ、その下部で一定厚さにまで堆積させる方法などを例示することができる。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例により、この発明をさらに具体的に説明する。
【００２５】
（実施例１〜３）および（比較例１〜８）
「ガラス繊維Ａ」：アルカリ成分の含有率が０．５質量％以下のＥガラス、平均径１μｍ
「ガラス繊維Ｂ」：アルカリ成分の含有率が８．５質量％のＣガラス、平均径１μｍ
「セラミック繊維α」：アルミナ成分４６質量％、シリカ成分５４質量％、平均径３μｍ、耐熱１，２６０℃（新日化サーマルセラミックス社製  ＳＣバルク１２６０）
「セラミック繊維β」：アルミナ成分３５質量％、シリカ成分５０質量％、ジルコニア成分１５質量％、平均径３μｍ、耐熱１，４００℃（新日化サーマルセラミックス社製
ＳＣバルク１４００）
「セラミック繊維γ」：アルミナ成分７２質量％、シリカ成分２８質量％、平均径４μｍ、耐熱１，６００℃（新日化サーマルセラミックス社製  ＳＣバルク１６００Ｍ）
「フレーク状ガラスａ」：アルカリ成分の含有率が０．５質量％以下のＥガラス（日本板硝子社製  ＲＥＦ−１６０  平均粒径１６０μｍ  平均厚さ５μｍ）
「フレーク状ガラスｂ」：アルカリ成分の含有率が１１質量％のＣガラス（日本板硝子社製  ＲＣＦ−１６０  平均粒径１６０μｍ  平均厚さ５μｍ）
「フロコバイトマイカ」：アルカリ成分の含有率が１０．５質量％のフロコバイトマイカ（レプコ社製  Ｓ−２００ＨＧ  平均粒径５５μｍ  平均アスペクト比５５）
【００２６】
上記ガラス繊維、セラミック繊維とフレーク状ガラスもしくはフロコバイトマイカとを下記「表１」の質量比となるように調合し、これを０．２５質量％となるように水溶媒中に投入して、タッピー式撹拌機で約１０分撹拌した。なお、無機接着剤は使用しなかった。その後２００×２５０ｍｍの角型手漉き装置を用いて、目付２５０ｇ／ｍ2のシート状に成形した。得られたシート状成形物を乾燥炉に入れ、完全に乾燥させた。各実施例および比較例で製造した耐熱絶縁シートについて、下記の特性を測定した。
【００２７】
「目付」：ＪＩＳ  Ｐ８１２４に従う（ｇ／ｍ2）。
「厚さ」：ＪＩＳ  Ｐ８１１８に従う（ｍｍ）。
「引張強度」：ＪＩＳ  Ｐ８１１３に従う（ｋｇ／１５ｍｍ）。
「耐熱性」：７００℃で８時間強熱した後の質量減少率（質量％）。この値が低いほど、耐熱性が高いことを示す。
「耐水性」：８０℃の温水に２４時間浸漬した後の質量減少率（質量％）。この値が低いほど、耐水性が高いことを示す。
「絶縁性」：ＪＩＳ  Ｃ２１１６に従う（ｋＶ／ｍｍ）。この値が高いほど、絶縁性が高いことを示す。
「表面固有抵抗」：ＪＩＳ  Ｋ６９１１に従う（Ω）。この値が高いほど、表面層の電気絶縁抵抗が高いことを示す。
「体積固有抵抗」：ＪＩＳ  Ｋ６９１１に従う（Ω・ｍ）。この値が高いほど、表面抵抗を除いた内部の電気絶縁抵抗が高いことを示す。
【００２８】
【表１】
0003885630.tif 000002
【００２９】
上記実施例および比較例を比較することにより、つぎのことが判る。実施例１〜３と比較例６〜８と対比することにより、ガラス繊維よりもセラミック繊維を用いた方が、耐熱絶縁シートの耐熱性および絶縁性の向上に有効であることが判る。また、使用するセラミック繊維の耐熱性が高いほど、耐熱絶縁シートの耐熱性および耐水性が向上することが判る。
【００３０】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。この発明によれば、実質的にアルカリ成分を含有しないセラミック繊維と同フレーク状ガラスとからなり、あるいはさらに同ガラス繊維を含有するものであるので、耐熱性および絶縁性に優れ、柔軟性が高く、これらの諸性能を湿気の多い環境下でも長期間保持できる耐熱絶縁シートを安価に提供することができる。