JPS6137729B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプラスチツクフイルムととくに天然セ
ルロースのような吸湿特性を有する繊維紙とを複
合して電気絶縁紙を形成する場合に、その吸湿特
性を利用してセルロース繊維紙全体に細かな凹凸
を付与した油浸電気機器用のプラスチツクフイル
ムと繊維紙との複合体に関する。

近年電力ケーブルの超高圧化、大容量化が進め
られるに従い、その建設コストおよび運転コスト
低減の目的からケーブルサイズの小型化および誘
電体損失の軽減化が要求されている。それらの目
的を達成するための一つの手段として、使用する
絶縁体の改良があるが、この場合にはインパルス
電圧やAC電圧に対する破壊強度および誘電正接
などの電気特性に優れるだけでなく、機械的強度
の優れた材料が要求される。これらの目的に対し
て従来の天然セルロース紙と絶縁油による油浸紙
に代えてプラスチツクフイルムの適用が試みられ
たが、プラスチツク特有の温度特性、インパルス
電圧に対する極性効果やくり返し電圧に対する耐
圧低下、フイルム層間の油の流通不良による過度
油圧変動に対する追従困難などの欠点がある。こ
の欠点を補いインパルス電圧に対するバリヤー効
果を持たせ、絶縁層の層間の油の流通を確保する
目的でプラスチツクフイルムと天然セルロース繊
維紙としての絶縁紙との複合化技術が開発され
た。これに使用するプラスチツクフイルムとして
はインパルス電圧特性、AC電圧特性および誘電
特性などが優れたものが必要であり、この点から
みてポリオレフイン系フイルムが望ましい。しか
しポリオレフイン系フイルムと絶縁紙を使用した
複合体では絶縁紙のみ使用した場合に比べて使用
する油（鉱油、DDB、アルキルナフタレンなど
の炭化水素油）に対して膨潤し厚さが増大するの
でフイルム間にある絶縁紙は押しつけられて、そ
の表面凹凸や繊維間隙を通る油の流通抵抗が増大
しケーブル半径方向への油の流通性が損なわれた
り、ケーブルの曲げ等に要求される絶縁体の機械
的特性が劣つたりする。このようなポリオレフイ
ン系フイルムの膨潤による厚さ増加を出来るだけ
小さくするためには膨潤による厚さ変化の小さい
ポリオレフイン系フイルムを使用することが好ま
しいが、現状ではその限界があり厚さ増大を避け
ることは出来ない。

しかしながら、このような本質的な膨潤抑制は
不可能であつても見掛け上膨潤による厚さ増大を
抑えることは可能で近年この方面の開発がされて
来た。すなわちその一つは特公昭52−38273号で
公知のとおりプラスチツクフイルムと絶縁紙とを
複合した場合に絶縁紙の吸湿膨潤特性を利用して
あらかじめ絶縁紙を調湿することによつて厚さを
増大させておきケーブル導体上に巻回した後所定
の乾燥を行なつて厚さの低下した絶縁紙をプラス
チツクフイルム間に介在させて油を含浸させる方
法である。かくして膨潤によるプラスチツクフイ
ルムの厚さ増加を乾燥により厚さの低下した絶縁
紙の裕度で補うことによつて絶縁油の含浸後、フ
イルムの膨潤状態にあつても絶縁油の流通性は阻
害されることはない。またもう一つの方法は特開
昭54−66498号で公知のとおりプラスチツクフイ
ルムを繊維紙との複合体にあらかじめ強制的に所
定の凹凸を付与、いわゆるエンボス加工をしてお
き、プラスチツクフイルムの絶縁油含浸後の膨潤
による厚さ増大をこの凹凸が変形することによつ
て吸収することである。しかしながらこの方法は
機械的なエンボス加工になるためプラスチツクフ
イルムと繊維紙の複合体は局部的な損傷を受け易
く機械的および電気的強度の低下を招く恐れが多
分にある。

本発明はとくに前記繊維紙の吸湿膨潤特性を利
用して絶縁油含浸後のプラスチツクフイルムの膨
潤による厚さ増加を有効に抑制することの出来る
プラスチツクフイルムと繊維紙とを複合一体化し
たラミネート絶縁紙を提供するものである。

本発明者らは前記の湿潤処理したプラスチツク
フイルムと繊維紙を複合一体化したラミネート紙
がプラスチツクフイルムの絶縁油中で膨潤するこ
とによる厚さ増加を抑制する効果に及ぼす影響に
ついて種々研究して来た。その結果同一水分量を
付与しても水分の付与のさせ方でその抑制効果が
異なること、すなわち粒径分布幅の広い水滴の散
布を行なつて繊維紙を不均一に湿潤させた場合
は、粒径分布幅の狭い微小水滴の散布かあるいは
相対湿度の高い気体中の水蒸気と繊維紙中の水分
を平衡させることによつて均一に加湿させた場合
に比べてプラスチツクフイルムの厚さ増加抑制効
果が顕著となることを知見し本発明に至つた。

すなわち本発明はプラスチツクフイルムと繊維
紙とを複合一体化したラミネート絶縁紙の表面に
粒径分布幅の広い水滴を散布し、繊維紙を湿潤さ
せたことを特徴とする湿潤状態で導体上に巻回さ
れ、その後乾燥、浸油される電気機器用ラミネー
ト絶縁紙にある。

図面により本発明を説明すると、第１図は後記
実施例１で用いたものと同じポリプロピレンラミ
ネート紙を用いてそのポリプロピレン層の両側に
配置された繊維紙であるクラフト紙の表面に、ノ
ズルから噴出させた水をさらに金網に衝突させて
形成した大小さまざまな大きさの水滴を散布し
（散布後の紙の含有水分は11.2％）、その後100℃
で１時間乾燥したときのクラフト紙表面の実寸大
の写真である。クラフト紙表面は全体にあばた状
を呈し、さまざまな大きさの凹凸が形成されてい
る。凹凸の径は付与された水滴の粒径（20〜500
μｍ）よりはるかに大きく10数mmに達するもので
ある。

第２図は第１図の場合と同じラミネート紙を用
いて、これを相対湿度90％の調湿箱の中に４時間
放置して気体中の水蒸気とクラフト紙中の水分を
ほぼ平衡させ（水分平衡時の紙の含有水分は10.5
％）、その後100℃で１時間乾燥したときのクラフ
ト紙表面の実寸大の写真である。表面は第１図の
場合と様相が著しく異なり凹凸は観察されるもの
の全体になだらかである。

第３図は湿潤処理、すなわち加湿していない未
処理のポリプロピレンラミネート紙（水分5.4
％）のクラフト紙表面の実寸大の写真である。表
面は第２図よりもさらになだらかなことが分る。

上記のごとく第１図の湿潤処理したラミネート
紙と第２図の湿潤処理したラミネート紙は、クラ
フト紙中に近似した水分を有する。しかしこれら
をそれぞれ乾燥後、絶縁油に浸漬してポリプロピ
レン層を膨潤させ、膨潤が平衡状態に達した時点
でのラミネート紙全体の厚さを求め、膨潤前後の
厚さ増加率を比較すると両者の間に明瞭な差異が
現われる。すなわち第２図の湿潤処理ラミネート
紙と第３図の未処理ラミネート紙の厚さ増加率を
比較すると第２図の場合の方が著しく小さいもの
の、第１図の湿潤処理ラミネート紙と第２図の湿
潤処理ラミネート紙で比較すると厚さ増加率は第
１図の場合の方がさらに大きく低下する（実施例
１，比較例１および２参照）。このことは以下の
ごとく考察される。

すなわち第１図の処理紙の場合のようにノズル
による水滴加湿によつてクラフト紙を湿潤させる
と、粒径分布幅の広い大小さまざまな水滴が無作
為に点在してクラフト紙に付与されるため、クラ
フト紙表面の水滴の有無・大小に応じてクラフト
紙の水滴による局部的な膨潤の大小の差が顕著に
なり、乾燥後クラフト紙表面に不規則な凹凸が形
成されて残る。これに対して第２図の湿潤処理ラ
ミネート紙のように、水蒸気と平衡させてクラフ
ト紙を湿潤させる場合は、最初からクラフト紙に
ほぼ一様に水蒸気による水分が与えられてゆくた
め、クラフト紙表面の水分の偏在による局所的な
膨潤の大小の差が少なく、乾燥後の凹凸の形成が
小さい。第２図の湿潤処理ラミネート紙の絶縁油
含浸後のポリプロピレンフイルム層の膨潤による
厚さ増加率の低減効果は、クラフト紙が単に湿潤
―乾燥する時の一様な厚さの増減作用によつて補
償されるだけであるが、第１図の湿潤処理ラミネ
ート紙の場合はクラフト紙の一様な厚さの増減に
よる補償作用のみでなく、さらにクラフト紙表面
に形成された凹凸が恰もラミネート紙に前述の機
械的エンボス加工をあらかじめ施したのと同様の
効果を有し、ポリプロピレン層の絶縁油中での膨
潤による厚さ増加を、この凹凸が変形することに
よつて吸収する効果を併せもつからであると思わ
れる。

本発明における粒径分布幅の広い大小さまざま
な水滴を付与する方法は、ノズルによるものだけ
でなくノズルから噴出される水滴をさらに金網に
衝突させて散布する方法やスプレーなどによる水
滴噴霧の方法でもよい。水滴の粒径分布幅はノズ
ルの径や水圧によつても変えられるが、前記のと
おりノズルを通した水流を金網に衝突させると粒
径分布幅が10μｍ程度から数1000μｍまで拡げら
れて好ましい。

ラミネート紙表面の湿潤の程度は水分量で６〜
12％あたりが好適である。水分３〜６％の範囲で
も効果は認められるがその程度は小さい。一方25
％以上の水分においてはそれほどの効果の向上は
なく、かつ余り多量の水分を付与することはラミ
ネート紙の機械的強度の低下を招き、導体上への
巻回作業等を悪化させる恐れがある。

また本発明に適用されるラミネート紙として
は、クラフト紙等天然セルロースからなる絶縁紙
同志をエクストルーダーによるポリオレフイン系
樹脂等の溶融押出しにより一体化したものや、ポ
リオレフイン系フイルム等と天然セルロースを熱
圧一体化したものなどを挙げることができる。本
発明における繊維紙としては天然セルロース100
％の紙のみならず、天然セルロースに合成繊維や
合成パルプを混抄したものも勿論適用可能であ
る。

以下実施例による本発明をさらに具体的に説明
する。実施例その他におけるラミネート紙の膨潤
度の測定は、電気学会、絶縁材料研究会資料、資
料番号EIM−75−51（1975年12月９日発表）に記
載されているバネ圧によつて試料に所定の圧力
（圧力範囲１〜15Kg/cm²を加えた状態で、絶縁油中
に浸したラミネート紙の厚さの変化を直読できる
装置を使用して行なつた。

実施例 １ 電導度が５μΩ以下のイオン交換水を1.5mmφ
のノズルを通して0.51Kg/cm²の水圧で300メツシユ
の金網に衝突させて形成した20〜500μｍの小水
滴流を、ポリプロピレンフイルム（55μｍ厚）の
両側にクラフト絶縁紙（43μｍ厚）を接合して全
体を125μｍ厚にしたポリプロピレンラミネート
紙の表裏両面に付与し、水分量が11.2％のサンプ
ルを得た。これを相対湿度65％の部屋に24時間放
置した後、10枚重ねにして膨潤度測定器にセツト
し圧力１Kg/cm²における厚さを求めたところ1206
μｍであつた。これをセツトしたまま100℃以上
の温度で24時間乾燥し、十分に水分を除去してか
ら100℃の絶縁油（ハード型アルキルベンゼン）
を含浸させ平衡に達した時点でのポリプロピレン
ラミネート紙の厚さを求めたところ1197μｍであ
り、結局厚さ増加率は−0.75％であつた。

比較例 １ 実施例１において小水滴流を全く付与しないポ
リプロピレンラミネート紙について、同様にして
油含浸後の厚さ増加率を求めたところ＋1.14％で
あつた。

比較例 ２ 実施例１において小水滴流を付与する代りにポ
リプロピレンラミネート紙を相対湿度90％の調湿
箱に放置して水蒸気加湿したところ、水分量が
10.5％のサンプルを得た。このサンプルと同様に
して油含浸後の厚さ増加率を求めたところ0.0％
であつた。

実施例 ２ 実施例１のポリプロピレンラミネート紙におい
て、55μｍ厚のポリプロピレンフイルムの代りに
105μｍ厚のフイルムにし全体を170μｍ厚のラミ
ネート紙にした以外は同じ条件で小水滴流を付与
した結果、水分量は11.9％であつた。このサンプ
ルの油含浸後の厚さ増加率を求めたところ−0.72
であつた。

比較例 ３ 実施例２において小水滴流を全く付与しないポ
リプロピレンラミネート紙について同様の厚さ増
加率を求めたところ＋1.84％であつた。

比較例 ４ 実施例２において小水滴流を付与する代りにラ
ミネート紙を相対湿度90％の調湿箱に放置したと
ころ水分量は10.4％であつた。このサンプルの油
含浸後の厚さ増加率は＋1.09％であつた。

実施例 ３ 実施例１のポリプロピレンラミネート紙におい
て55μｍ厚のポリプロピレンフイルムの代りに68
μｍ厚のポリプロピレンフイルムとし、43μｍ厚
の絶縁紙１枚と70μｍ厚の絶縁紙１枚にし、全体
を155μｍ厚のポリプロピレンフイルムにした以
外は同じ条件で行ない、小水滴流を与えたサンプ
ルの水分量は10.7％であつた。このものの油含浸
後の厚さ増加率は−1.60％であつた。

比較例 ５ 実施例３において小水滴流を付与しないポリプ
ロピレンラミネート紙について油含浸後の厚さ増
加率を求めたところ＋1.26％であつた。

比較例 ６ 実施例３において小水滴流を付与する代りにポ
リプロピレンラミネート紙を相対湿度90％の調湿
箱に放置したところ水分量は10.5％であつた。こ
のサンプルの油含浸後の厚さ増加率は−0.75であ
つた。

実施例 ４ 実施例３のラミネート紙において68μｍのポリ
プロピレンフイルムの代りに134μｍ厚のポリプ
ロピレンフイルムにして全体として220μｍ厚の
ラミネート紙にした以外は同じにしたものについ
て小水滴流を付与して水分量11.5％のサンプルを
作成した。このサンプルについて油含浸後の厚さ
増加率を求めたところ−0.68％であつた。

比較例 ７ 実施例４において小水滴流を全く付与しないポ
リプロピレンラミネート紙について油含浸後の厚
さ増加率を求めたところ＋2.30％であつた。

以上の実施例ではポリプロピレンラミネート紙
の場合について示したが、プラスチツクフイルム
材としては勿論ポリプロピレンだけに限定される
ことはなく、ポリエチレン、ポリブテンなどその
他のラミネート紙でも同様である。

以上説明したごとく、本発明により粒径分布幅
が10〜1000μｍの範囲にある水滴を散布してクラ
フト紙等繊維紙に局所的に凹凸を生ぜしめ、かつ
繊維紙全体を吸湿によつて一様に膨潤させた、繊
維紙とプラスチツクフイルムとを複合一体化して
成る湿潤処理ラミネート絶縁紙は、絶縁油中での
プラスチツクフイルム層の膨潤による厚さ増加を
吸収してラミネート絶縁紙全体としての厚さ増加
率を抑制する効果が極めて大きく、OF式電力ケ
ーブル、OF式電力コンデンサ等電気機器に応用
してこれらの製造技術を飛躍的に向上せしめたば
かりか、ラミネート絶縁紙中のプラスチツクフイ
ルムの比率をさらに大きくしてより性能の高いラ
ミネート絶縁紙の開発を可能にするなどその効果
は実に大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

図はラミネート絶縁紙表面の実寸大の写真であ
り、第１図は本発明のラミネート絶縁紙表面、第
２図は相対湿度90％の調湿箱の中に放置されたラ
ミネート絶縁紙表面、第３図は未処理のラミネー
ト絶縁紙表面の写真である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ プラスチツクフイルムと繊維紙とを複合一体
   化したラミネート絶縁紙の表面に粒径分布幅の広
   い水滴を散布し、前記繊維紙を湿潤させたことを
   特徴とする湿潤状態で導体上に巻回され、その後
   乾燥、浸油される電気機器用ラミネート絶縁紙。 ２ 前記繊維紙を水分５〜25％に湿潤させたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の油浸電
   気機器用ラミネート絶縁紙。 ３ 粒径分布幅が10〜1000μｍの範囲にある水滴
   を散布したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の油浸電気機器用ラミネート絶縁紙。