JPH06157988A - 含浸用セラミック粉体及び含浸方法 - Google Patents

含浸用セラミック粉体及び含浸方法

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JPH06157988A
JPH06157988A JP4329998A JP32999892A JPH06157988A JP H06157988 A JPH06157988 A JP H06157988A JP 4329998 A JP4329998 A JP 4329998A JP 32999892 A JP32999892 A JP 32999892A JP H06157988 A JPH06157988 A JP H06157988A
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JP
Japan
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powder
polysilazane
molecular weight
impregnated
impregnating
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JP4329998A
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English (en)
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Hiroki Hirai
宏樹 平井
Isao Kamioka
勇夫 上岡
Koichi Iwata
幸一 岩田
Kazuo Sawada
和夫 澤田
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポリシラザンを粉体化することにより、エポ
キシ樹脂粉体などの含浸用有機粉体材料と同様に絶縁体
に含浸させることができる含浸用セラミック粉体を提供
すること。また、ポリシラザン粉体を用いて被含浸物に
含浸する方法を提供すること。 【構成】 一般式(−SiR12−NH−)〔式中、R
1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、
アルケニル基、シクロアルキル基、アルキルアミノ基、
アリール基、またはアルキルシリル基から選ばれる。〕
で表される繰り返し単位を有し、数平均分子量が150
0以上のポリシラザンの粉体からなることを特徴とする
含浸用セラミック粉体。該含浸用セラミック粉体を不活
性ガス中で加熱することにより被含浸物に付着させた
後、不融化することを特徴とするセラミック含浸方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、含浸用セラミック粉体
及び含浸方法に関し、さらに詳しくは、ポリシラザン粉
体からなり、耐熱性に優れた皮膜を形成する含浸用セラ
ミック粉体とその含浸方法に関する。
【0002】
【従来の技術】絶縁体の中には、特殊な化学プラントや
加熱設備など、高温下に曝された場合でも安全性の要求
される設備に使用されるものがある。例えば、機器の配
線、巻線等に使用される絶縁電線は、非常な高温に曝さ
れた場合であっても、高度の耐熱性が要求されることが
ある。従来、このような用途に使用される耐熱絶縁電線
の絶縁皮膜には、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹
脂、フッ素系樹脂等の耐熱性樹脂が使用されている。
【0003】しかし、このような耐熱性樹脂からなる有
機絶縁皮膜では、より高い耐熱性が要求される用途や高
温下におけるより高い信頼性の必要な用途においては、
耐熱性が不十分である。そこで、近年、シリコーン樹脂
や焼成によりセラミック化するポリカルボシラン、ポリ
チタノシランなどのプリセラミックポリマーを含む無機
絶縁皮膜を設けることが検討されている。ところで、こ
れらの絶縁皮膜を形成した絶縁体は、固定のために、絶
縁物を含浸させることが多い。例えば、各種モーターコ
イルやバラストコイル、ボビン巻コイルなどに樹脂を含
浸させて、巻線の固定や接着を行うことにより、電気絶
縁性、機械的強度、耐湿性などを向上させると共に、環
境条件からの保護、作業性の改善を図っている。
【0004】従来、これらの含浸用樹脂として、エポキ
シ樹脂粉体塗料を使用することが知られている。エポキ
シ樹脂粉体塗料は、被含浸物に付着させた後、加熱溶融
させて含浸・硬化させている。エポキシ樹脂粉体塗料
は、加熱溶融すると低粘度の液状となるため、良好な含
浸ができ、周囲への付着も少ない。しかも、溶剤を使用
しないため、作業性が良好で、無公害である。しかしな
がら、より高い耐熱性が要求される用途や高温下におけ
るより高い信頼性の必要な用途には、絶縁物を固定させ
る含浸物にも高度の耐熱性が要求されるようになってい
るが、有機樹脂からなる含浸物では、これらの要求に充
分に応えることができない。
【0005】最近、ポリシラザン等のプレセラミックポ
リマーを用いた耐熱性塗料について各種の提案がなされ
ている(特開平1−203476号、特開昭63−23
4069号、特開昭63−250011号)。これらの
耐熱性塗料は、いずれも有機溶剤にプレセラミックポリ
マーと絶縁性無機充填剤を溶解または分散させたもので
あり、高度の耐熱性を有する皮膜を与えることができ
る。しかしながら、これらの耐熱性塗料を絶縁物の固定
のための含浸用として使用するには、被含浸物に含浸し
た後、有機溶剤を除去しなければならため、作業性が悪
く、エポキシ樹脂粉体塗料と同様の含浸方法を実施する
ことができない。また、ジクロロシランのアンモノリシ
スにより得られるポリシラザンは、数平均分子量が一般
に約800以下と小さく、該ポリシラザンを用いた塗料
を塗布し焼付けた皮膜の機械的特性は不十分であり、し
かも粉体化が困難である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ポリ
シラザンを粉体化することにより、エポキシ樹脂粉体な
どの含浸用有機粉体材料と同様に絶縁体に含浸させるこ
とができる含浸用セラミック粉体を提供することにあ
る。また、本発明の目的は、ポリシラザン粉体を用いて
被含浸物に含浸する方法を提供することにある。
【0007】本発明者らは、前記従来技術の問題点を克
服するために鋭意研究した結果、ジクロロシランのアン
モノリシスにより得られるポリシラザンを不活性ガス中
で加熱することにより容易に数平均分子量1500以上
に高分子量化することができること、そして、得られた
高分子量ポリシラザンを粉砕して粉体化したものは、従
来の含浸用有機樹脂粉体と同様に、絶縁体などの被含浸
物に容易に含浸させ、かつ、不融化できることを見出し
た。本発明は、これらの知見に基づいて完成するに至っ
たものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】かくして、本発明によれ
ば、一般式〔I〕 (−SiR12−NH−) 〔I〕 〔式中、R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、ア
ルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アルキル
アミノ基、アリール基、またはアルキルシリル基から選
ばれる。〕で表される繰り返し単位を有し、数平均分子
量が1500以上のポリシラザンの粉体からなることを
特徴とする含浸用セラミック粉体が提供される。また、
本発明によれば、前記含浸用セラミック粉体を不活性ガ
ス中で加熱することにより被含浸物に付着させた後、不
融化することを特徴とするセラミック含浸方法が提供さ
れる。
【0009】以下、本発明について詳述する。本発明で
使用する原料のポリシラザンは、一般式〔I〕 (−SiR12−NH−) 〔I〕 〔式中、R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、ア
ルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アルキル
アミノ基、アリール基、またはアルキルシリル基から選
ばれる。〕で表される繰り返し単位を有するポリマーで
ある。
【0010】アルキル基としては、メチル、エチル、プ
ロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、デシ
ル等が挙げられる。アルケニル基としては、ビニル、ア
リル、ブレニル、ペンテニル、ヘキセニル、ブチニル、
オクテニル、デセニル等が挙げられる。アリール基とし
ては、フェニル、トリル、キシリル、ナフチル等が挙げ
られる。
【0011】このポリシラザンは、一般式R12SiX
2(R1及びR2は、前記と同じであり、Xは、ハロゲン
原子である。)で表されるジハロシランとアンモニアを
反応させること(即ち、アンモノリシス)により得るこ
とができる。ジハロシランと塩基とを反応させてジハロ
シランのアダクツを形成した後、アンモニアと反応させ
てもよい。このアンモノリシスは、一般に、ジクロロメ
タンなどの有機溶媒中、氷冷下にて行われるが、それに
より数平均分子量が通常700〜800程度のポリシラ
ザンが生成する。このポリシラザンは、比較的低分子量
であるため、粉体化が困難であったり、あるいは十分な
機械的強度を有する含浸物を得ることができない。本発
明では、ポリシラザンを高分子量化することにより、粉
体を作成しやすくすると共に、耐熱性と機械的特性をも
改善する。
【0012】高分子量化の方法として、本発明では、原
料ポリシラザンを不活性ガス中で加熱する方法を採用す
る。ポリシラザンの酸化による架橋反応が生じると、こ
の段階で不融化するため、不活性ガス中で加熱する。加
熱温度は、通常100〜400℃、好ましくは150〜
300℃である。加熱時間は、通常30分以上であり、
長時間加熱するほど高分子量物を得ることができるが、
生産性の観点から好ましくは1〜30時間である。この
高分子量化処理により、ゲルパーミエーションクロマト
グラフィー(GPC)で測定した数平均分子量(ポリス
チレン換算)を原料ポリシラザンの約2倍以上とするこ
とができる。高分子量化したポリシラザンを含浸用粉体
として使用する場合には、高分子量化処理により、数平
均分子量が1500以上、好ましくは1600以上とす
ることが望ましい。
【0013】また、耐熱性及び被含浸物との密着性の観
点から、一般式〔I〕中、R1及びR2の少なくとも一つ
が水素原子であるポリシラザンが好ましい。さらに、高
分子量化と粉体化の行い易さの観点から、一般式〔I〕
が、R1及びR2の少なくとも一つが水素原子である繰り
返し単位と、両者が水素原子でない繰り返し単位とを含
むことが好ましい。
【0014】具体的には、一般式〔I〕で表される繰り
返し単位が、下記の一般式〔I−1〕 (−SiR12−NH−) 〔I−1〕 〔式中、R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、ア
ルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アルキル
アミノ基、アリール基、またはアルキルシリル基から選
ばれ、かつ、R1及びR2の少なくとも1つが水素原子で
ある。〕で表される繰り返し単位と、下記の一般式〔I
−2〕 (−SiR34−NH−) 〔I−2〕 〔式中、R3及びR4は、それぞれ独立に、アルキル基、
アルケニル基、シクロアルキル基、アルキルアミノ基、
アリール基、またはアルキルシリル基から選ばれる。〕
で表される繰り返し単位の両者を含有するポリシラザン
である。この共重合ポリシラザンは、ジハロシランとし
て、R12SiX2及びR34SiX2の混合物を使用す
ることにより得ることができる。
【0015】一般式〔I−1〕で表される繰り返し単位
は、分子中にSi−H結合を有しているため、熱分解時
のセラミック収率が高く、欠陥の少ない皮膜を形成する
のに寄与する。一方、一般式〔I−2〕で表される繰り
返し単位の導入により、ポリシラザンが不活性ガス雰囲
気中で熱可塑性を強く帯びるようになる。これらの繰り
返し単位の好ましい割合は、繰り返し単位〔I−1〕が
90〜40モル%で、繰り返し単位〔I−2〕が10〜
60モル%である。
【0016】高分子量化した前述のポリシラザンを不活
性ガス中でボールミル等の粉砕装置を用いて粉砕するこ
とにより、ポリシラザン粉体を作成することができる。
粒径を揃えたい時には、風力分級機や篩い等を用いて分
級してもよい。ポリシラザン粉体の平均粒径は、所望に
より適宜選択することができ、特に限定されないが、通
常5〜300μm、好ましくは10〜150μm程度で
ある。
【0017】本発明のポリシラザン粉体からなる含浸用
セラミック粉体は、不活性ガス中で絶縁体などの被含浸
物に付着した後、加熱することで溶融させて広がらせ
る。次いで、溶融した含浸粉体を不融化させて、被含浸
物を固定化する。不融化方法としては、大気中で加熱す
ることにより行うことが容易である。不融化条件として
は、通常100〜1100℃、好ましくは200〜50
0℃で、数分から数時間加熱する。また、より速く不融
化させるには、水蒸気を接触させる方法がある。被含浸
物は、特に限定されないが、例えば、絶縁電線などの絶
縁体を挙げることができる。
【0018】
【実施例】以下に、合成例及び実施例を挙げて、本発明
についてさらに具体的に説明するが、本発明は、これら
の実施例のみに限定されるものではない。
【0019】[合成例1]反応容器を乾燥窒素ガスで置
換した後、蒸留ジクロロメタン800gを入れて0℃以
下に冷却し、メチルジクロロシラン(CH3HSiC
2)80gを投入した。30分撹拌をした後、NH3
200ml/分で2.5時間投入し、アンモノリシスさ
せた。NH4Clの析出で溶液は白色のペースト状とな
った。ろ過を行い、ろ液を取り出し真空乾燥することに
より、高粘性液体を得た。IRスペクトルの各ピークの
帰属によりポリシラザンの生成を確認した。また、GP
Cにより分子量を測定したところ、数平均分子量(M
n)700で、重量平均分子量(Mw)1000であっ
た。
【0020】得られたポリシラザン25gを、乾燥窒素
をフローさせた反応容器中に投入した。次に、残留する
溶剤を除去し、樹脂のみにした後、窒素雰囲気下で、2
00℃、2時間加熱した。加熱終了後、固形物を得た。
この固形物は、キシレンに容易に溶解した。GPCによ
り得られた固形物の分子量を測定したところ、数平均分
子量(Mn)1600で、重量平均分子量(Mw)11
200であった。かくして、高分子量化ポリシラザン
(P1)を作成した。
【0021】[合成例2]反応容器を乾燥窒素ガスで置
換した後、蒸留ジクロロメタン800gを入れて0℃以
下に冷却し、メチルジクロロシラン(CH3HSiC
2)80gとジフェニルジクロロシラン(Ph2SiC
2)20gを添加した。30分撹拌をした後、NH3
200ml/分で3時間投入し、アンモノリシスさせ
た。NH4Clの析出で溶液は白色のペースト状となっ
た。ろ過を行い、ろ液を取り出し真空乾燥することによ
り、高粘性液体を得た。IRスペクトルの各ピークの帰
属により共重合ポリシラザンの生成を確認した。また、
GPCにより分子量を測定したところ、数平均分子量
(Mn)800で、重量平均分子量(Mw)1200で
あった。
【0022】得られたポリシラザン25gを、乾燥窒素
をフローさせた反応容器中に投入した。次に、残留する
溶剤を除去し、樹脂のみにした後、窒素雰囲気下で、2
50℃、20時間加熱した。加熱終了後、固形物を得
た。この固形物は、キシレンに容易に溶解した。GPC
により得られた固形物の分子量を測定したところ、数平
均分子量(Mn)2100で、重量平均分子量(Mw)
22300であった。かくして、高分子量化ポリシラザ
ン(P2)を作成した。
【0023】[実施例1]合成例1で得られた高分子量
化ポリシラザン(P1)を不活性ガスでパージされたボ
ールミルで3時間粉砕して、ポリシラザン粉体を得た。
得られた粉体の平均粒径は20μmであった。被含浸物
として、セラミックスの被覆を施した絶縁電線を3本用
意し、平行に並べた。次に、ポリシラザン粉体をふりか
け、不活性ガス中で150℃に加熱して粉体を溶解さ
せ、絶縁電線にしみ込ませた。次いで、大気中で300
℃で10分間加熱することにより、しみ込ませたポリシ
ラザンを不融化させた。含浸材の耐熱性を評価するため
に、500℃で2時間放置して、被含浸物の状態を観察
したところ、3本の絶縁電線は、含浸材により固定され
ていた。
【0024】[実施例2]合成例2で得られた高分子量
化ポリシラザン(P2)を不活性ガスでパージされたボ
ールミルで2時間粉砕して、ポリシラザン粉体を得た。
得られた粉体の平均粒径は15μmであった。被含浸物
として、セラミックスの被覆を施した絶縁電線を3本用
意し、平行に並べた。次に、ポリシラザン粉体をふりか
け、不活性ガス中で120℃に加熱して粉体を溶解さ
せ、絶縁電線にしみ込ませた。次いで、大気中で300
℃で15分間加熱することにより、しみ込ませたポリシ
ラザンを不融化させた。含浸材の耐熱性を評価するため
に、500℃で2時間放置して、被含浸物の状態を観察
したところ、3本の絶縁電線は、含浸材により固定され
ていた。
【0025】[実施例3]実施例2と同様にして、セラ
ミックの被覆を施した絶縁電線3本に、ポリシラザン粉
体をふりかけ、不活性ガス中で120℃に加熱し、粉体
を溶解させ絶縁電線にしみ込ませた。次に、水蒸気を1
0分間吹き付けることにより、ポリシラザンを不融化さ
せた。含浸材の耐熱性を評価するために、500℃で2
時間放置して、被含浸物の状態を観察したところ、3本
の絶縁電線は、含浸材により固定されていた。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、高分子量ポリシラザン
を粉体化することにより、エポキシ樹脂粉体などの含浸
用有機粉体材料と同様に、無溶剤で絶縁体に含浸させる
ことができる含浸用セラミック粉体が提供される。ま
た、本発明によれば、ポリシラザン粉体を用いて被含浸
物に含浸する方法が提供される。本発明の含浸用セラミ
ック粉体は、例えば、絶縁電線の含浸固定などの用途に
好適である。
フロントページの続き (72)発明者 澤田 和夫 大阪府大阪市此花区島屋一丁目1番3号 住友電気工業株式会社大阪製作所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式〔I〕 (−SiR12−NH−) 〔I〕 〔式中、R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、ア
    ルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アルキル
    アミノ基、アリール基、またはアルキルシリル基から選
    ばれる。〕で表される繰り返し単位を有し、数平均分子
    量が1500以上のポリシラザンの粉体からなることを
    特徴とする含浸用セラミック粉体。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の含浸用セラミック粉体を
    不活性ガス中で加熱することにより被含浸物に付着させ
    た後、不融化することを特徴とするセラミック含浸方
    法。
  3. 【請求項3】 含浸用セラミック粉体を被含浸物に付着
    させた後、大気中での加熱、水蒸気との接触、あるいは
    これら両者の併用により、不融化する請求項2記載のセ
    ラミック含浸方法。
JP4329998A 1992-11-16 1992-11-16 含浸用セラミック粉体及び含浸方法 Pending JPH06157988A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013046887A (ja) * 2011-08-29 2013-03-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 塗装方法
KR20220045616A (ko) 2020-10-06 2022-04-13 주식회사 엘지에너지솔루션 이상 여부 감지기능이 구비된 전지 모듈 및 전지 모듈의 이상 여부 감지 방법

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