JPS5889711A - シ−ト状電気絶緑体 - 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】 本発明はＯＦケーブル或扛変圧器等の油浸絶縁器機の導
体絶縁として使用されるシート状電気絶縁体に係るもの
である。

近時送電々圧の高電圧化に伴ない、紬記の如き油浸絶縁
器機に使用きれる絶縁体％ｈ通常のクラ７）　ａｔ−Ｊ
：Ｕる訪電轡性や絶縁耐力が資求されている。この賛求
に対して現在プラスチックとセルロースと１−混抄もし
くはラミネートした構造の半合成紙の開発が進められて
おり、相当有望なものと認められ一部は実用化に進んで
いる。これらに使用されるプラスチックとしては電気特
性、加工性及びコスト等の虞からオレフィン系ポリマー
が王として使用されており、耐絶縁油性會考慮して結晶
性の高いポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ
　）、ポリ−４−メｆｋペンテン（ＴＰＸ）等が用いら
れているが、このように結晶性の高いオレフィン系ポリ
マーでも、絶縁油として主に用いられている炭化水素未
納縁曲とは化学構造が類偏しているので、絶縁油による
成る程度の膨１１１１１は避けられない。

又、半合成紙としてはプラスチックシートとセルロース
紙とを貼り合わせるラミネートタイプのものと、ゾ２ス
ナック繊維或いはフレークとセルロースパルプと全混抄
する混抄紙タイプのものとがあるが、前者のラミネート
タイプのものでは貼９合わせに際し、セルロース紙の層
間に溶融プラスチックｋ１Ｍませる物理的な接着により
構成されているものであって、接着剤等は誘電特性全低
下させることから使用することができず、前−ピラミネ
ートのプラスチックシートとして用いられるオレフィン
糸ポリ！−が無極性のポリマーであることから、セルロ
ース紙との化学的な結合は期待されず、貼９合わせ面の
接着力は弱く、剥離し易い欠点がある。

従ってこのようなラミネート紙をテープ状にスリット刀
ロエする際や、導体上に巻回する際に、剥離境象が生じ
易（、製造能率が悪いことと、萬−電気機器の油浸状−
で層間剥離が生ずるようなことがあれば、電気的性能に
大きな影譬會及ぼすおそれなしとしない。又ランネート
紙ではシート状のプラスチックと貼り合わせであるので
、絶縁油による膨潤も大きく％更にケーブル絶縁体とし
て使用する場合は端末ｌ＆理に際して鉛工等の高８１７
１０熱処理の場合にランネート紙のプラスチック層が融
解してテープのニップ部にはみ出すおそれがあるという
問題がある。

一万混抄紙タイブの半合成紙では上述した剥離の間１１
ｉｉ１は無（、又絶縁油によるプラスチックの膨潤につ
いても、紙パルプ−機関に微細なプラスチック繊維或は
フレークが分散されている構造であるので、紙パルプが
一撞のクッションとして働き膨潤も１ｍ和され、更に鉛
工等の高温ガロ熱処理管受ける場合でも融解プラスチッ
クのはみ出しが軽減されるという利点もめる。

混抄紙に使用されるプラスチックの形態としては、加工
コスト、紙パルプ中への分散性を考慮すると繊維状のも
のが有利であり、中でも電気特性、耐油性、入テの谷易
さ等の点からポリプロピレン繊維が好ましい。紙〕臂ル
プとポリプロピレン繊維との混抄は、適当量に切断され
たポリプロピレン＊ｍｌｌ−紙ノＲルゾ水溶液中に分散
させて、これｔ長網或は丸網で紙状に抄き、乾燥するこ
とによって製造することができる。ポリプロピレン徨抄
紙はホＩＪ　ｆ　ｏ　ヒレン繊維によってセルロースパ
ルフ繊維間の強固な結合が阻害される九めに、榛械的強
度を強くし或は所定のｔＭ度のものとするためには場合
によって熱カレンダー処理等が必要となってくる。

ポリプロピレン繊維混抄紙は上記のような手順で製造さ
れるものであるが、ポリオレフィンと紙とのラミネート
タイプの半合成紙と比べると、その構造上以下の点が電
気的特性面で不利である。

即ち、グラ２チツクと紙からなる半合成紙ではその誘電
特性（＃電率６、誘電体正接ｔａｎδ）は、それぞれ単
独成分の誘電特性及びプラスチックと紙の体積分率のＩ
ＩＩ数として次のように示される。

ここにり；プラスチックの誘電率 ｅｃ；紙の誘電率 ＃ｐ；プラスチックの体積分率 ｕｃ；紙の体積分率 但し＊、　＋　ｔｔｃｓ＝　１ 上式に於てｋは一１≦Ｘ＜ｔ　　の範囲の数値であり、
紙とプラスチックが並列配置の場合はに−１、直列配置
の場合はに＝−１となる。

従って半合成紙中のプラスチック分率が同一であっても
紙成分とプラスチック成分の構成のされ万によって誘電
特性が異なｐ％厘列配置の万が誘電特性上Ｖ！利となる
。ラミネートタイプの半合成紙では紙成分とプラスチッ
ク成分とが直列配置となっているのに対しプラスチック
繊維混抄紙タイプのものでＦｉ並列成分も含まれること
になる。

又、絶縁破壊電圧の面から考えると、ＯＦケーブル用の
う電ネートタイプの半合成紙では絶縁油に対する含浸性
會考慮してプラスチックシートの両面にセルルーフ紙を
貼り合わせたタイプのものが検討されているが、このよ
うな構造は以下のような浦田から耐電圧上有利な構成と
なっているものと考えられる。即ち、誘電率ｅの異なる
材料から構成されている醤合絶縁体に対して、′９ｆＩ
ｔ電圧或いは一撃電圧が印ガロされるとき、それぞれの
材料にガロわる電圧のストレス分担比は誘電率に逆比例
した形となる０例えば、ラミネートタイプの半合成紙で
は誘電率の大きいセルロース紙層には小さいストレスが
、誘電率の小ざいプ？スチツク層には大きいストレスが
加わることになる。ＯＦケーブル等のテープ状絶縁体を
巻き回した積層／Ｆｊａ浸絶雑体では、テープの厚さに
相当するオイルギャップが含まれることになるが、絶縁
破壊電圧の低いオイルギャップが起点となり、その破壊
がテープ絶縁体に進入することによって生ずる。そこで
オイルギャップに接するテープ状１８縁体の表面上にｍ
わる電圧ストレスが小はい場合ではオイルギャップの破
壊がテープ状絶縁体中に進入し難い条件となる。ラミネ
ートタイプの半合成紙では上述のような構成となってお
り、このことが絶縁耐圧を良好にしている一つの原因と
考えられる。

−７本発明のようにポリプロピレン繊維とセルロースノ
臂ルプとを均一に混合して得られるポリプロピレン混抄
紙では、うきネートタイプの半合成紙と−なｐ１テープ
の厚さ方向に対する誘電率の差がない丸めにオイルギャ
ップに生ずる破壊の造本発明は上記のようなポリプロピ
レン繊維混抄紙の電気特性上の不利な点會改善すること
を目的とするものである。ｊｔｌＪち、本発明ではこの
ような混抄紙に於て、その厚さ方向の承りプロピレン繊
維分単音表面層を小はく、内層Ｓｔ−大きくするように
分布させることｔ−特電とするシート状電気絶縁体にし
て、特にその分布の持たせ万は、表面層と内層のポリプ
ロピレン分厚の比がα８以下となる個所を混抄紙の厚さ
方向に対し少な（も１個所以上肩するようにしたシート
状電気絶縁体は著るしい効果を発揮するものである。

即ちポリプロビレ２１繊維分率１１−表面層を小さく、
内層鄭を太きくしたポリプロピレン混抄紙は、ポリプロ
ピレン繊維が同−混抄率て犀さ方向に均一にポリプロレ
ン輪線が分散されているものに比べ、特電特性上ポリプ
ロピレンの直列成分が増加することとなｐｌ　これによ
ってｇ、Ｌｓｆｌδ　が小さくなり、又、耐電田土も混
抄紙の表面層のｅが太き（、内層の６が小さい構成とな
るために電気和性上惚めて好都合となるのでおる。

上述のような犀さ方向にポリプロピレン繊維の混抄率を
異なるように分布した混抄紙は、例えば以下のような方
法で製造することができる。即ち紙の抄紙法としては丸
網法と長網法とが知られているが、丸網法による場合に
はポリプロピレン繊維の混合率の少ないセルロースパル
プから次第に混合率の多いセルｐ−スノ臂ルプｔ−順次
債み上げて行（ことによって厚さ方向にポリプロピレン
繊維の混抄率の異なる混抄紙を得ることができる。？−
のようにして得られた混抄紙２枚をポリプロピレン繊維
の混抄率の多い面を内側に少い面を外側にして熱圧ロー
ル等で貼り合わせると表面層にポリプロピレン繊維が少
なく、内層にポリプロピレン繊維の多い構成のものを作
ることができる。前記のよ５なポリプロピレン繊維の混
抄率の異なる混抄紙を３枚以上貼り合わせる場面でも、
上下両面の表ＥＩｉ烏にポリプロピレン−維の少ない面
が行くように貼り合わせればよい、又、長網法の場合に
はポリプロピレン繊維とセルロースノ臂ルプの混合水溶
液では比重の小さいポリプロピレン繊維が上に、比重の
大きいセルロースパルプが下になる傾向があるので、抄
紙時間の調整、或いは榛械的な振動を与える等の方法に
よってセルロースフ９ルプとポリプロピレンＩ！１ｌｉ
ｌの混合率が水溶液中での高さ方向に適当に分陰した時
点で抄ｗ＆を行なえばよい、このようにして得られた紙
を２枚又はそれ以上貼り合わせる工程については丸網法
の場合と同様である６紙の貼り合せ工程については丸網
法の場合と１ｌｌｒｌｖｊｊＡに行なえばよい、貼り合
わせに熱圧ロールを使用するときはポリプロピレンの＠
点以上で行ない、Ｗ＠融増さぜることがψ壇しい。

本発明に於て表面層のポリプロピレン繊維の分率を内層
のそれより小ざくすることによって、誘電特性上−１ｔ
■ｎδ　が小ざ〈耐圧上も優れた絶縁紙？！−提供する
ことを既に述べ九が、最も好ましいポリプロピレン繊維
混抄状ｌＩＩは、表面層のポリプａピレン−維の分率と
内層のポリプロピレン−雑の分率の比がα８以１となる
個所が１（ｉａｌ所以上存在する吻合前記の性能の同上
が等に顕著なものでめることを見出した。（例えば混抄
紙２枚の貼合せでは１Ｍ７Ｔｈ、３枚の貼合せてＦ１２
１２ａ所る。）以下＊施例について説明する。

５７Ａ織例 充分洗滌して嵌置に付着している汚れｔ除去した太さ２
デニール、長さＬ５−のポリプロピレン繊＊’ｔセルロ
ースノ臂ルプ水溶液中に加え、充分攪拌混合した。ポリ
プｐピレンｍ１ｔｉ分１ｓは４０重量％である。これｔ
長網法で抄紙時間を調整することによって水溶液中の高
さ方向のポリプロピレン。

−雑の混合率の異なる水準のものについて抄紙會行なっ
た。

得られたポリブーピレンＩｉｋ雑混抄紙の目付量は５０
ｆ／ｄでめゐ。

上述の混抄紙２枚ｔポリプロピレン繊維含奪皐の多い向
を内側にして１９０℃の熱圧ｐ−ルによって厚さ１２５
μ、密度α７８　ｆ　／　ａｍ”　　となるように熱融
層させて本発明のシート状電気絶縁体を得た。

仕上ったポリプロピレン繊維混抄紙について、厚さ方向
のポリプロピレン−維含＊軍を以下の方法で測定した。

即ち、走査電子顕微鏡によす混抄Ｍ？厚さ方向の断面写
真ｔと９．写真上で厚さ方向に１２μ毎に区分した。各
区分個所についてＩリプロピレン繊維断面とセルロース
繊維断面のｒＭ債比からそれぞれの繊維の密に′ｇｔ考
慮に入れて、！リゾ豐ピレン繊維の重量分ｌｌ１１１Ｉ
：求めた。（サンプリング個所の異なる５１ａ所の平均
） 厚さ方向にポリプロピレン繊維の含有率の異なる各混抄
紙について以下の方法によりその特性を１１足した結果
を示せば！！ｌの通りである。

内層のボリプｐピレン分皐 （上述の走査型電子顕微鏡による断面積から求めた）綽
電特性（１２口ｎａ　） アルキルベンゼン系絶縁油含浸 印加電圧二′＠用周波＃ｌｉ％２０　ｋＶ／ｗ、ｉ［［
３８０℃ 破壊電圧 絶縁厚ｌ■のモデルケーブルによる標準波形鈎撃電圧に
よる破壊電圧（導体側に負極性印刀１１） 表　　　五 上表かられかるようにポリプロピレン繊維混抄紙の厚き
方向のポリプルビレン繊維含＊軍に分布ｔ１￥Ｉたせた
ことが―電特性、耐電圧上効果があり。

特にその分布の持たせ万としてａが０．８以下の場合に
は急激にそれらや性の向上ｔ−認めることができる。

４８

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ４リプロピレン繊維とセルロースパルプとを混抄してな
   る混抄紙に於て、表面層のポリゾロピレン繊維分率と内
   層のポリプロピレン繊維分率の比がα８以１となる個Ｗ
   Ｔｔ−１混抄紙の厚さ方向に対して少（と４１個以上弔
   していること’ｅｔＦＩＩｋとするシート状電気絶縁体
   。