JPS6030800B2 - セルロ−ス製品およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は紙のようなセルロース製品に関し、さらに詳言
すれば、とくに伸展性を有しかつ変圧器ターン絶縁体と
して用いるに適切ならしめる絶縁特性を有する電気絶縁
紙に関する。

セルロース製品は多方面に用いられている。

該製品はいよいよたわみ性、鞠性および強度を有するこ
とが必要とされる。例えば、紙の形状のセルロース製品
は油入変圧器のマグネット・ワイヤおよび電動機用コイ
ルの絶縁材として使用することができる。通常最も用い
られる絶系威紙はロープクラフト種である。

この種類の紙は普通は満足されうるものであるが、不規
則でむらのある、コイルおよびマグネット・ワイヤの形
状に必要とされる絶縁材として、薄いものが必要とされ
る場合には、不満足となりやすい。その場合には、かか
る紙を巻きつけたワイヤあるいは表面を曲げてある形状
にするときなどには、その紙は間隙を形成しやすく、又
破れやすい。たわみ性、靭性および強度を有するセルロ
ース製品には、さらに他の用途があり、例えば、丈夫な
包装用および装飾用材料として用いることもできる。

本発明に係る電気絶縁紙は、ベース紙料を処理して展延
性（ｍａｌｌｅａｂｌｅ）とし、単位面積当りの質量を
増大せしめ、その後単位体積当りの質量をベース紙料の
密度まで、あるいは、その密度以上に（但し、材料の劣
化をきたす点、すなわちその材料が意図した目的にもは
や絹使用され得ない場合を除く）増大せしめることによ
って、製造される。

ベース紙料は、望ましくは、前−湿潤し粘着物質で処理
するとによって展延性とする。

単位面積当りの質量は、望ましくは、処理した紙料ひだ
づけして（ｐｌｉｃａｔｉｎｇ）増大せしめ、圧縮して
単位体積当りの質量を増大せしめる。紙の場合には、ベ
ース・シートを前−湿潤し、クレーピング化合物で処理
してクレープ（ｃｒｅｐｅｄ）し光沢づけ（ｃａｌｅｎ
ｄｅｒｅｄ）を行う。

生成する製品は、望ましくは、立方センチメーター当り
約０．８０グラムないし立方センチメーター当り約１．
２グラムの範囲の密度、約１０００なし、し１００００
秒の範囲のガーレィ・デンソメータ−（Ｇｕｒｌｅｙｄ
ｅｎｓｏｍｅｔｅｒ）示度、約１０パーセントないし約
４０パーセントの範囲の伸度、約０．００２５インチな
し約０．００４５インチの範囲の平均厚さ、ィンチ当り
約２０ポンドないしィンチ当り約５０ポンドの範囲のマ
シーン方向（ｍａｃｈｉｎｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）引張
強さ、約１０ポンドないし約２５ポンドの範囲のマーシ
ン方向フィンチ（Ｆｉｎｃｈ）縁端引裂き強度、平方フ
ート当り約２０フートポンドないし平方フート当り約５
５フートポンドの範囲の靭性値（ｔｏ聡ｈｎｅｓｓｖａ
ｌ肥）、平方ィンチ当り約２５ポンドないし平方インチ
当り約５０ポンドの範囲のミューレン・バースト（Ｍｕ
ｌｌｅｎＢｕｍｔ）強度、平滑表面特性および不規則表
面に対する適切な順応性を有する。紙製品は比較的平滑
な表面を有し、かつ不規則な表面に対して適切に順応す
る能力を有している。

その紙製品には絶縁材料としての特別な用途がある。従
って、該紙製品は、例えば一般的に言つてバット・レイ
ヤー・ターン（ｂｕｔｔ ｌａｙｅｒ机ｍｓ）、油入変
圧器のマグネット・ワイヤの回りに巻くことができるし
、あるいは電動機および装置のコイルにおけるＣ−形状
の麹線方向の巻線（ｌｏ滋ｊｔｕｄｉ船ｌｏｖｅｒｌａ
ｐｐ肌袋）に使用することもできる。一般的に言って、
本発明に係る電気絶縁紙を製造する方法はセルロース・
ベース・シートを、実質的に中性柵を有する液体に接触
せしめることによって前一湿潤に、その後湿潤して軟化
させ、湿潤シート材料をクレーピング（ｃｍｐｉｎｇ）
化合物に接触せしめ、柔軟性を付与するに十分な温度ま
で上昇させながら、シート材料からある一部の液体を除
去し、シートのスパン（ｓｐａｎ）を所定質量の材料用
として減少し、シートを圧縮して、クレーピングする前
のベース・シートと少なくとも実質的に同じ密度および
カサを有し、かつ比較的平滑な表面および不規則表面に
対する順応性を有するクレープ製品を得ることを包含す
る。

さらに詳言すれば、その方法はセルロース・ベース・シ
ートを前−緑潤し、その後湿潤してシートを約５００Ｆ
ないし大体軟化剤の沸点までの温度に当てながら軟化さ
せ、クレーピング・ロールにシートを密着せしめロール
と共に使用するドクター・ブレイド（ｄＭｔｏｒｂｌａ
ｄｅ）でクリンピソグ（ｃｒｉｍｐｉｎｇ）を行なわし
めるに十分な量のクレーピング化合物に湿潤シートを接
触させ、約１２００Ｆないし約１９００Ｆの温度を柔軟
性を付与するに十分な温度まで上昇させながらある一部
の液体をシートから除去し、シートのスパンをある所定
の質量の材料用として減少し、シートを圧縮して非クレ
ープ・ベース・シートと実質的に同じ密度およびカサを
有するクレープ製品を得ることを包含する。

これに関して、密度は出発物質と実質的に同じ値が維持
されるか、あるいは出発物質の最初の値から値において
増加することに注目すべきである。しかしながら、ある
場合には、カサは実質的に同じままに維持され、ある場
合には密度が本質的に同じであっても増加することもあ
る。即ち、形成した製品は０．００２５インチないし約
０．００４５インチの範囲の平均厚さを有していればよ
い。この方法を実施する場合、実質的に中性ｐＨを有す
るものである限り、多種類の湿潤および／または軟化化
合物を用いることができる。

典型的な化合物は水、水と相熔性を有する、メチル、エ
チル、プロピルおよびブチルアルコールを含む低級第一
アルコールのような溶媒と水との混合物などである。軟
化剤と同様に、多種類のクレーピング化合物を使用する
ことも可能であるが、クレーピング・ロールに対するベ
ース・シートの付着に作用すると同時に、ベース・シー
トをクレーピング・ロールと共に使用するドクター・ブ
レイドによってしぽ寄せ（ｃｒｉｍｐｅｄ）を行なわし
める材料でなければならない。

そのようなクレーピング材料には最終製品の性質に悪影
響を及ぼさない天然および合成粘着物質が含まれる。典
型的なクレーピング化合物はカゼイン、動物にかわ、で
ん粉、デキストリソ、カルボキシメチルセルロースなど
である。しかしながら、好適なクレーピング化合物はセ
ルロース・シート材料にその性質が類似しているカルポ
キシメチルセルロースのみである。この方法を実施する
際、処理したシートの圧縮は比較的幅広い範囲にわたっ
て行なうことができるが、ベース・シートの最初の平均
厚さを実質的に維持し、同時に最終製品の密度を最初の
ベース・シートの密度と実質的に同じに維持しあるいは
その最初の値より以上に密度を増加せしめるに十分な圧
力下で実施されなければならない。

これに関連して、リニアーインチ当り約２００ポンドな
いしリニアーィンチ当り約６００ポンドの範囲の圧力を
用いてもよいが、好適にはリニアーィンチ当り約３００
ポンドないしリニアーインチ当り約５００ポンドの範囲
である。本発明に係る電気絶縁紙は多種類の既知出発物
知出発物質から作ることができる。

一般的に、約０．９の密度、約０．００２５インチない
し０．００４５インチの厚さで、クレープされうる特性
を有しているものである限り、シリンダーあるいはフオ
ードリニアー（Ｆｏｕｒｄｒｉｎｉｅｒ）法で製造され
ているか杏かにかかわらずいずれの既知の紙も出発物質
に包含される。さらに、天然繊維を含有する紙が好適で
あるけれども、合成繊維あるいは天然および合成繊維の
両者のブレンドあるいは混合物を含有する紙を、所望の
物理的、電気的性質に悪影響を及ぼさない限り、使用し
てもよい。従って、この点につき、「セルロース物質」
には天然、合成繊維および繊維のブレンドを含有する物
質が包含される理解されるべきである。本発明に係る電
気絶縁紙は前述したような幅広い範囲内の物理的性質を
有しているけれども、立方センチメーター当り約０．９
０グラムないし立方センチメーター当り約１．０グラム
の範囲の密度、約１５パーセントないし約３０パーセン
トの範囲の伸度、インチ当り約２５ポンドないしインチ
当り約４５ポンドの範囲のマシーン方向引張強度、約１
５ポンドないし約２５ポンドの範囲のマシーン方向フイ
ンチ緑端引裂き強度、平方フート当り約２５フィート・
ポンドないし平方フート当り約５５フート・ポンドの範
囲の鞠性値および平方ィンチ当り約３０ポンドないし平
方ィンチ当り約４５ポンドの範囲のミューレン・バ−ス
ト強度が好適な特性に包含される。

しかしながら、密度が立方センチメーター当り約０．８
０グラム以上、好適には立方センチメーター当り約０．
９５グラム、伸度が約１０パーセントより大きく、好適
には、約１ふゞーセントないし約２５ぐーセントの範囲
にあり、平均厚さが約０．００３０インチ、マシーン方
向引張強度がィンチ当り約２５ポンド、マシーン方向フ
ィンチ縁端引裂き強度が少なくとも約１５ポンドないし
約２０ポンドおよびミューレン・バースト強度が平方ィ
ンチ当り少なくとも約３５ポンドである場合に、適切な
製品が得られることに注目すべきである。また、本発明
の電気絶縁紙は約２．４〜約３．４の範囲の驚くべき誘
電率を示す。本発明においては、上述のとおりセルロー
ス・ベース紙材を湿潤した後、クレープ処理して単位面
積当りの質量を増大せしめ、次にカレンダーで圧縮して
単位体積当りの質量を少なくともベース材の単位体積当
りの質量まで、あるいはそれ以上に増大せしめるもので
ある。

ここでクレープ処理は体積に関して行うものではなく、
面積に関して行うものであって、クレープ処理によって
面積が減少することから、この工程においては質量を単
位面積当りで表現する。また、カレンダー処理では材料
を圧縮して高密度化させ単位体積当りの質量を増大せし
めるものだから、この工程においては質量を単位体積当
りで表現する。

本発明に係る電気絶縁紙は様々な方法で用いることがで
きるが、高い電気的応力の状態下にある油入変圧器に使
用されるマグネット・ワイヤおよび柔軟な絶縁材が望ま
れる電動機および装置に用いられるコイルを巻くのに、
とくに有効である。

これに関して、本発明の絶縁製品は予期しえない性質を
示す。例えば、クレープ紙の製造において、一般的には
密度は１００パーセントほど減少し、カサは実質的に増
加する。

これに反して、前述したように、本発明の製品は出発物
質、即ち平板なセルロ−ス・ベース・シートと実際的に
同じでありうる密度および出発物質と実質的に変化しな
い厚さあるいはカサを示す。ガーレイ・デンソメータ（
Ｇｍｌｅｙｄｅｎｓｏｍｅｔｅｒ）の示度は５００なし
、し１５００秒の範囲から１０００ないし１００００秒
の範囲に増加する。同時に製品は平滑な表面、かなり伸
張性のある伸度および弾性を有し、さらに間隙の発生あ
るいは引き裂きがなく不規則な表面に対して適切に順応
する能力を有している。このことは現在知られた絶縁材
料とよい対照をなしている。さらには、油入変圧器およ
び自動車の電気コイルで試験したとき「本発明に係る、
立方センチメーター当り約０．９５グラムの密度、約１
ふぐ−セントないし２５ぐーセントの伸度、約０．００
３０インチの厚さ、ィンチ当り約２５ポンドのマシーン
方向引張強度、約１８ポンドのマシーン方向フインチ縁
端引裂き強度、平方フート当り３５フート・ポンドの靭
性値および平方ィンチ当り約４０ポンドのミューレン・
バースト強度を有するセルロース絶縁製品であって、平
方センチメーター当り約０．９グラムの最初の密度およ
び０．００３０インチの平均厚さを有するクレープ紙か
ら作ったものは通常の操作条件下で優秀にその性能を発
揮した。

さらにまた、そのような材料を径の小さいマグネット・
ワイヤに、バットーレィャー関係で巻きつけたとき、紙
の弾性特性によって間隙の発生、破断などのいずれの危
険性も実質的に排除された。加えて、本発明の製品をＣ
−形状重ね合せ配置（ｏｖｅｒｌａｐｐｅｄｃｏｎｆｉ
弧ｒａｔｉｏｎ）で小径コイル・ワイヤに適用したとき
、その組立製品はターン絶縁に間隙が発生したり、ある
いはその他の損傷が発生したりすることなく種々の形状
に曲げたり、そして／あるいはねじったりすることがで
きた。しかしながら、本発明の製品の有する弾性および
伸張性あるいは強度を示さない、通常使用されている絶
縁材料は、間隙の発生および破断などの危険性、従って
実際の使用時に短絡につながる製造、組立て操作中に受
ける物理的損傷の可能性が全くないこ巧みに操作するこ
とはできない。本発明に関する一実施例として、ベース
紙、クレープ処理した圧縮前の紙および最終の高密度化
した紙についてフィンチ縁端引裂強度を測定したところ
、それぞれ２．３ｋｇ（５ポンド）、１０．４ｋｇ（２
３ポンド）および１２．７ｋ９（２８ポンド）であった
。

ベース紙および本発明に係るクレープ紙について試験を
行ったところ、次のようなガーレイ・デンソメーター結
果を得た。この結果から絶縁特性が示される。ガーレイ
・デンソメーターの工程のポイント（ｐｏｉｎｔｏｆｐ
ｒＭｅｓｓ）に対する関係平均：べ−ス紙 ６５１秒最
終製品 ２３１朝砂 平方ィンチのオリフィスを通して１００立方センチの空
気を適用して試験を試みたころ、クレープ処理した圧縮
前の紙ではそのクレープ面での漏出が多すぎてガーレィ
・デンソメーターの示度をうろことがでなかった。

しかし、電圧破壊強度対厚さについての衝撃試験では、
クレープ処理した圧縮前の紙では１．９７ｋｖ／ｍｉｌ
であったが、最終製品については３．３３ｋｖ／ｍｉｌ
であった。

本発明は、電気的ターン絶縁の分野で応用されるものと
して、一般的に開示してあるけれども、本発明の製品は
比較的強く、しかも薄くて柔軟性があり、かつ伸張性を
有する紙が望まれるいかなる場所にも使用することがで
きることを理解されるべきである。

加えて、電気的絶縁体として用いる場合、電気的、熱的
および物理的応力を長時間にわたってかけられるときの
材料の劣下を遅延させるために１つあるいはそれ以上の
窒素−供与−化合物でその製品を処理することができる
。窒素−供与−化合物は噴射するか、製品を俗に浸債す
るか、または通過させることによってセルロース絶縁製
品に適用してもよい。用いることのできる窒素−供与−
化合物には、ジシアンジアミド・トリエタノールアミン
、メラミン、アクリルニトリル、およびその他類似物質
がある。その他の利点としては、本発明のセルロース物
質およびその製造方法は市販の装置を用いて実施するこ
とができる点である。

たとえば、前−湿潤機、クレーピング・ロール、クレー
ピング・ブレイド、乾燥器、カレンダー、スリッタ−な
どのような装置である。一般的に言って、該装置には、
前−湿潤装置、平滑支持クレーピング・ロール、クレー
ピング・プレイドおよび材料をクレープする方法に通常
使用する方法で配備されているドライヤー、カレンダー
およびスリツターのような装置が包含される。種々の物
理特性を記述するために前述した数値はＡＳ．Ｔ．Ｍ（
ＡｍｅｒｉｃａｎＳＭｉｅｔｙ わｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ
ａｎｄ Ｍａにｒｉａｌｓ）およびＴ．Ａ．Ｐ．Ｐ．１
（ＴｅｃｈｎｉｃａｌＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｏｆｔｈ
ｅＰｕｌｐａｎｄＰａｐｅｒ ｌｎｄｕｓｔひ）の広く
認定されかつ容認されいる方法によって得たものである
。

詳細には次の通りである。密度 ＡＳ．Ｔ．ＭＤ２０２
一７松 湿潤基礎伸度 Ａ．Ｓ．Ｔ．Ｍ．Ｄ２０２一７
２Ｄ８２８厚さ Ａ．Ｓ．Ｔ．Ｍ．Ｄ２０２−７２ 方
法ＤＭ．Ｄ．引張り強度Ａ．Ｓ．Ｔ．Ｍ．Ｄ２０２一７
２Ｄ８２８フィンチ泰粛端引裂き Ａ．Ｓ．Ｔ．Ｍ．Ｄ８２７−７１ 鞠性（引張りエネルギー吸収） Ｔ．Ａ．Ｐ．Ｐ．１．Ｔ４９４一０５−７０ミューレン
・バースティング強度ＡＳ．Ｔ．Ｍ．Ｄ７７４−７１ 本発明の製品には、前述した如く数多くの用途があるが
、なでもマグネット・ワイヤおよびコイル用として有効
である。

さらに例示すれば、電気モーターの電機子および界磁コ
イル用のマグネット・ワイヤ、変圧器のコイル、５００
ＫＶＡ以下の定格を有する変圧器用マグネット・ワイヤ
、電線およびケーブル用としても有効である。本発明の
製品の数多〈の特長、その製造方法およびその用途は当
業者にとっては容易に理解されることであろう。従って
、本発明は本明細書に記載した具体例に限定されるべき
ではないと理解されるべきである。次に本発明の実施態
様を列挙する。

‘１）特許請求の範囲第３項に記載の方法。

‘２｝ 前記第【１）項において該展延化工程が該ベー
ス材を前−湿潤して湿潤することを特徴とする方法。‘
３ｌ 前記第川項において、単位面積当りの質量を増大
せしめる工程が単位質量当りの該ベース材のスパンを減
少せしめる工程より成ることを特徴とする方法。

‘４１ 前記轍１’項において、単位体積当りの質量を
増大せしめる工程が該中間材を圧縮する工程より成るこ
とを特徴とする方法。

‘５｝ 前記第■項において、該展延化工程が水および
水と相溶性の溶媒から成るクラスの１種あるいはそれ以
上から選択された液体で該ベース材を軟化せしめ、該溶
媒がエチルアルコールのような低級第一アルコールを包
含することを特徴とする方法。

‘６１ 前記第５｝項において、約５００Ｆないいまぼ
軟化剤の沸点の範囲の温度で軟化することを特徴とする
方法。

‘７）前記第｛１１項において、該ベース材がセルロー
ス・シートであることを特徴とする方法。

｛８１ 前記第｛７１項において、該セルロース・シー
トをクレーピング・ロールを用いてクレープし、軟化シ
ートの該ロールに対する親和性をクレーピング化合物を
使用して増大せしめることを特徴とする方法。

‘９１ 前記第｛１｝項に記載の方法によって製造され
た電気絶縁紙。

胤 立方センチメーター当り約０．８０グラムないし約
１．２グラムの範囲の密度を有するクレープ・セルロー
ス・シ−トから成ることを特徴とする電気絶縁紙。

（１１）少なくとも約１０パーセントの仲度、約０．０
０２５インチないし、し約０．００４５インチの範囲の
平均厚さ、インチ当り少なくとも約２０ポンドのマシー
ン方向引張強度、少なくとも約１０ポンドのマシーン方
向フィンチ緑端引裂き強度、平方フート当り少なくとも
約２０フート・ポンドの靭性値、平方ィンチ当り少なく
とも約２５ポンドのミューレン・バースト強度および平
滑表面特性および不規則表面に適切な順応する能力を有
するセルロース物質を有することを特徴とする前記第働
項に記載の電気絶縁紙。

（１２）前記第■項において、ジシアンジアミド、トリ
エタノールアミン、メラミンおよびアクリルニトリルを
包含するクラスから選択された少なくとも１つの窒素−
供与−化合物を該製品に含浸せしめたことを特徴とする
電気絶系該紙。

（１３ 前記第｛１０項において、該シートがクラフト
紙であり、密度が立方センチメーター当り０．９５グラ
ム、伸度が１５ないし２＆ぐ−セント、厚ざが０．００
３０インチ、マシーン方向引張り強度がィンチ当り３５
ポンド、マシーン方向フィンチ縁端引裂き強度が１７ポ
ンドおよびミューレン・バースト強度が平方ィンチ当り
４０ポンドであることを特徴とする電気絶縁紙。（１リ
マグネット・ワイヤおよびコイルを包含するクラスか
ら選択された１つに巻きつけられたことを特徴とする前
記第｛１■項に記載の電気絶縁紙。

（１５）電気モーターの電機子および界磁コイル用のマ
グネット・ワイヤ、ダィナモ電気装置に用いられるマグ
ネット・ワイヤ、変圧器のコイル、５００ＫＶＡ以下の
定格を有する変圧互器用マグネット・ワイヤおよび電線
およびケーブルを包含するクラスから選択された１つに
絶縁を供与するように巻きつけられたことを特徴とする
前記第（１４）項に記載の電気絶縁紙。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 密度が立方センチメーター当り約０．８０グラムな
   いし約１．２グラムの範囲である単一層のクレープ・セ
   ルロース・シートよりなることを特徴とする電気絶縁紙
   。 ２ （ａ） 単一層のセルロース・ベース紙材を湿潤せ
   しめ、（ｂ） 該ベース紙材をクレープ処理して単位面
   積当りの質量を増大せしめ中間材を形成し、そして（ｃ
   ） 該中間材をカレンダーで圧縮して単位体積当りの質
   量を少なくともベース材の単位体積当りの質量まで、あ
   るいはそれ以上に増大せしめる諸工程よりなることを特
   徴とする電気絶縁紙を製造する方法。