JPS6070609A - 油浸ケ−ブル用絶縁材料 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、天然または合成の繊維を用いてなる電気絶縁
紙とポリプロピレンフィルムとを積層してなる油浸ケー
ブル用絶１−ｔ　１１４料に関するものである。

〔従来技術〕

従来、油浸ケーブル用絶縁材料として二軸配向ポリプロ
ピレンフィルムの両面にセルローズ繊維紙、プラスチッ
ク合成紙、混抄紙など天然または合成の繊維を用いてな
る電気絶縁紙を貼り合わせたものが知られている（例え
ば特公昭５４−１０７１２号）。しかし、従来のこのよ
うな材料は、電気絶縁油（以下、単に油と略記すること
がある）に浸した時、材料が油で膨張して、特に厚さ方
向に増加してしまうという欠点があった。このような油
による膨潤が生ずる絶縁材料で油浸絶縁層を形成すると
、絶縁層は巻き締りを生じ、絶縁欠陥発生の原因となり
やすい。

〔発明の目的〕

本発明は前記従来の油浸による絶縁材料の膨張とそれに
伴う欠点を解消するために得られたものであって、その
目的とするところは、油膨潤の程度を極力小さくし、し
かも電気絶縁性に優れり油浸ケーブル用絶縁材料を提供
することにある。

〔本発明の構成〕

すなわち本発明は、ポリプロピレンフィルムの少なくと
も片面に天然または合成繊維を用いてなる電気絶縁紙を
積層した絶縁材料において該ポリプロピレンフィルムの
極限粘度〔η〕が１．２〜１．７　ｄｌ／　ｇであり、
しかも重量平均分子量りと数平均分子量Ｍｎとの比Ｍｗ
／Ｍｎが６以上であることを特徴とするものｔ゛ある。

本発明におけるポリプロピレンフィルムの極限粘度〔η
〕は１．２〜１．７ｄｌ　／ｇ　、好ましくは１．３〜
１．６ｄｌ／ｇでなければならない。〔η〕の値が１．
２未満、好ましくは１．３未満の場合にはフィルムが脆
く、クランクが入り易く、電気絶縁材料として使用に耐
えない。また（η）の値が１．７を越える場合、好まし
くは１．６を越える場合には、油による膨張の程度が従
来のポリプロピレンより殆ど改良されず、大きな膨潤値
、即ち膨潤度にして３％以上の値を示すために好ましく
ない。

更に重量平均分子量Ｍ％４と数平均分子量Ｍｎとの比Ｍ
ｗ／Ｍｎは６以上、好ましくは７以上でなければならな
い。Ｍｗ／Ｍｎの値が前記（ｔより小さくなると油によ
る膨潤の程度が大きくなり、絶縁性も低下するので好ま
しくない。また、！ｉ！！膜時にフィルム破れが多発す
るのみならず厚みむらが大きくなる。

本発明のポリプロピレンフィルムの場合、アイソタクチ
ック度は９３％以上、好ましくは９６％以上であると油
による膨潤の程度が小さく好ましい。

ポリプロピレンフィルムの厚さは、１０〜１０００μｍ
の範囲にあるのが取扱上好ましい。また、本発明のポリ
プロピレンフィルムは、分子鎖が一軸あるいは二軸に配
向していることが好ましい。

一軸配向したポリプロピレンフィルムの場合、複屈折値
Δ１１として０．０２８以上、好ましくは０．０３０以
上と高い値を有する一軸配向ポリプロピレンフィルムは
本発明のフィルムとして特に好ましい。

本発明におけるポリプロピレンフィルムに積層する電気
絶縁紙（以下、紙と云う）とは、ＪＩＳ　Ｃ２３０１〜
２３０８に定められているようなセルロースを主成分と
する天然繊維紙、あるいはセルロースの如き天然繊維と
プラスチックのフィブリルとを混抄した混抄紙・、あ゛
るいはプラスチックのフィブリルのみからなる合成紙の
いずれでも良いが、特に本発明に適したものは、セルロ
ースを主成分とする天然繊維紙である。

本発明におけるポリプロピレンフィルムと前記電気絶縁
紙との積層方法は特に限定されないが、本発明フィルム
に好ましい例を挙げれば、ウレタンポリエステルなどを
イソシアネートで架橋した熱硬化性の接着剤を用いる方
法、プロピレン共重合体などの熱可組成ポリマーを感熱
接着剤とする方法などがあり接着層の厚さとしては１〜
８μｍ、好ましくは２〜６μｍの範囲のものが、接着力
、電気特性、油膨潤性などの点で好ましい。

〔製造方法〕

次に本発明に係る絶縁材料の製造方法の１例について説
明する。

本発明に使用するポリプロピレン原料の製造方法は、特
に限定されないが、好ましい一例を挙げれば、公知の種
々の塩化マグネシウムに担持した四塩化チタン触媒と有
機アルミニウム化合物、およびエステル系化合物等の第
３成分からなる触媒系を用いて、プロピレン自身を溶媒
とする塊状重合法でプロピレンを重合し、次いでプロピ
レンなどの低沸点炭化水素でプロピレンに可溶の低立体
規則性のポリプロピレンを除去することによって得られ
る。勿論、このポリマーには必要に応じて公知の任意の
添加剤を含有させることができる。

前記ポリプロピレンポリマー原料をシート押出機に供給
し、溶融体を口金から吐出させ、冷却ドラム上にキャス
トする。このシートを常法に従い長手方向に１２０〜１
５０℃で４〜８倍延伸し、更に軸方向に１２０〜１７０
℃で６〜１２倍に延伸し必要に応じて１００〜１７０℃
で２〜１０秒間熱処理し、二軸延伸ポリプロピレンフィ
ルムを得る。　このようにして得られた二軸延伸ポリプ
ロピレンフィルムの両面に１０００〜６０００　Ｊ　／
　ｒｒ？の電気エネルギー量でコロナ放電処理をし、こ
の表面に熱硬化型の接着剤、例えばポリエステル共重合
体とイソシアネートとの混合有機溶媒溶液を塗布し、６
０〜１００℃の熱風を吹き付けて予備乾燥した後、この
両表面の上に電気絶縁紙を重ね合わせて加熱圧着し、紙
／二軸延伸ポリプロピレンフィルム／紙の３層積層体と
する。

次に、これを３０〜８０℃の雰囲気中に１０〜１００時
間放置してエージングする事により本発明の絶縁材料を
得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明の絶縁材料は〔η〕で表される粘度平均分子量、
重量平均分子量Ｍｗ、及び数平均分子量Ｍｎを特定化し
たポリプロピレンフィルムと、電気絶縁紙を積層した構
造を有するため、次のような作用効果を奏することがで
きる。

（１）油による膨潤が極めて小さい。

（２）油の流通性が優れている。

（３）　誘電率、誘電正接ともに小さく、絶縁破壊電圧
は極めて高い。

（４）絶縁材料の機械的性質が優れている。

（５）油への溶解分が少ないので、油を汚染する程度が
極めて小さい。

従って、本発明の油浸ケーブル用絶縁材料は油浸ケーブ
ル絶縁層用として極めて有用なものである。

次に、本発明に用いる測定法を以下に纏めて示す。

＋１１　アイソ　クチ・り。

試料のフィルムを約１ＣＩ１１平方の大きさに切断し、
これをソックスレー抽出器に入れ、沸騰メチルアルコー
ルで６時間抽出する。抽出した試料を６０℃で６時間真
空乾燥する。これから重量Ｗ　（ｍｇ）の試料を取り、
これを再びソックスレー抽出器に入れて、沸Ｍｉ！Ｎ−
へブタンで６時間抽出する。次いで、この試料を取り出
し、アセトンで充分洗浄した後、６０”Ｃで６時間真空
乾燥した後、重量を測定する。

その重量をＷ“　（■）とすると、アイソタクチック度
は次式でめられる。

アイソタクチック度（％）　＝１００　ＸＷ“ＸＷ（２
）　複旦折 アツベの屈折計を用いて、フィルムの長手方向の屈折率
（Ｎｙ　）及び幅方向の屈折率（Ｎｘ　）を測定し、Ｎ
ｙとＮｘの差の絶対値を該フィルムの複屈折とする。な
お、測定時の光源は、ナトリウムＤ線を用い、マウント
液はサリチル酸メチルを用いる。

（３１３３色　′によるトゞ １００　ａｍ平方の試料を切り取り、１２０℃の恒温槽
にて２０時間乾燥後、すぐにその厚さを測定し、Ｄ（μ
ｍ）とする。

この試料を１００℃のドデシルベンゼン油中に浸して２
４時間放置後、取り出してすぐに試料の厚さを測定し、
これをＤ’　（μｍ）とする。膨潤度は次式でめられる
。

膨潤度（％）　＝１００　ｘ　（Ｄ’　−Ｄ／Ｄ）（４
）　−遁到り、二二で一二＝４□、イ’７１ど−ユｌの
　ン・　の　？積層材料を１１０℃のドデシルベンゼン
中に３日間浸漬した後、これを取り出してアセトンで充
分に洗浄した後、２０’Ｃの室温に１日間放置する。こ
れを試料として紙とフィルムの間の接着（７）　剥離強
さを、ＪＩＳ　Ｋ　６８５４−１９７３記載のたわみ性
材料同志の１′型剥離試験の方法に準じて測定し、これ
を接着強度とする。

（５）　−１４＼　Ｍｌ　び’　ＸｔＪ、　Ｘ、−Ｍ。

の測定法は次の通りである。

装置ニゲル浸透クロマトグラフＧＰ（、−１５０Ｃカラ
ム：　５ｈｏｄｅｘ　Ａ　８０　Ｍ溶媒二　〇−ジクロ
ルヘンセン （０，１％アイオノール添加） 流速：　１ｍｌ／分 温度：１３５℃ 試料濃度：　０．１　（ｉ１ｔ／νｏｌ　）％濾過：０
．５μＭ焼結フィルター 注入量：　Ｑ、４　ｍｌ 検出器：　示差屈折率稜出器 分子校正：ポリスチレン基準 （６）極皿塾度」Ｌ〕は、＾ＳＴＭＤ１６０１にそって
測定したもので、１３５℃テトラリン中で測定する。単
位ｄｉ／ｇ。

（７）　−−ＢＤＶ）はＡＳＴＭ　Ｄ　１４９に従って
測定した（２０℃）。

次に実施例、比較例にもとすいて本発明の詳細な説明す
る。

〔実施例　１〕 極限粘度〔η）　１．５５６１／ｇ、重量平均分子量Ｍ
ｗと数平均分子量Ｍｎとの比Ｍｗ　／Ｍｎ　８．１、ア
イソタクチックインデックス１１９６％のポリプロピレ
ンを２１０℃で溶融し、該溶融体を口金からシート状に
押し出し富法により４０℃に冷却されたキャスティング
ドラム上にキャストし、冷却固化させた。

該冷却固化シートを１４６°Ｃに加熱した後、長手方向
に６倍延伸し、つづいて１６０℃に加熱されたステンタ
ー内に送り込み、幅方向に１０倍延伸し、更に１６５℃
で４秒間幅方向に５％のりラックスを許しながら熱処理
して、厚さ９０μｍの二軸配向ポリプロピレンフィルム
を作った。

かくして得られたフィルムの〔η〕は１．５０ｄｌ／ｇ
　、Ｍｗ　／Ｍｎは８．１．ＩＩは９６％、複屈折は０
．０１６であった。

このフィルムの両表面を、３６００　Ｊ　／　ｔｒｒの
電気エネルギー量でコロナ放電処理をした後、この両表
面に下記構成の接着剤溶液を塗布し、８０℃の熱風で予
備乾燥した。

〔接着剤溶液の組成〕

飽和ポリエステル共重合体：１５重量部テリレンジイソ
シアネー１−：３．５重量部メチルエチルケトン　：　
８１．５重量部※　酸成分として、テレフタル酸７２モ
ル％、セバシン酸２８モル％、ジオール成分として、エ
チレングリコール３５モル％、ネオペンチルグリコール
６５モル％からなる飽和ポリエステル共重合体、粘度′
平均分子量約１８０００次いで、この塗布面の上に、厚
さ２５μ蒙、みかけ密度０．９０ｇ／ｃｄの電気絶縁ク
ラフト紙を重ね合わせ、１００℃に加熱されたプレスロ
ールで押圧して、紙１０ＰＰフィルム／紙の三層から成
るシートとし、これを４０℃の部屋に５日間放置してエ
イジング処理をして、本発明の絶縁材料を作った。この
絶縁材料のドデシルベンゼン油による膨潤度を測定した
ところ、１．８％という極めて小さい値を示し、本桐料
が油膨潤性において優れていることがわかった。

更に本実施例の絶縁材料の緒特性は次の通りである。

誘電率ε’　：　２．７ ｊａｎδ　：　０．０７％ （ドデシルベンゼン油中、温度４０℃、周波数５０Ｈｚ
＞ 前記ε’、ｊａｎδ値は１年後も全く変らず安定した１
直を示した。

油流通性　：　良好 長手方向の破断強度：　３０ＫＢ／　１５ｍｍ１ｌＪ長
手方向の破斯伸び　：１３０％ （温度２５℃、引張速度１ｍ／分） 〔比較例　１〕 市販の（η〕２．０のポリプロピレンペレット（Ｍｔｌ
Ｉ／Ｍｎ　＝４．８　）を２８０℃でシート状に溶融押
出成形し、これを４０℃の冷却ドラムに巻きつけて冷却
固化させて、未延伸シートを作った。

このシートを１４５℃に加熱した後、赤外線ヒータで局
部的に加熱しつつ、長手方向に４．５倍延伸し、直ちに
２０℃の冷却ロールに接触させて冷却した。このシート
をステンター内出し機へ送り込み、１６０℃に加熱しつ
つ、幅方向に１Ｏ６５倍延伸し、次いで、緊張状態のま
＼１６５℃の熱風を４秒間あてて熱固定し、次いで幅方
向に６％の弛緩を許容しつつ、同じ温度で熱処理し、更
に同温度で３秒間の緊張熱固定した後、徐冷して、厚さ
９０μｍの二軸配向ポリプロピレン叶Ｐフィルムを作っ
た。

かくして得られたＯＰＰフィルムのアイソタクチック度
は９７％、〔η）　＝１．９２ｄｌ／ｇ　、　Ｍ貨／Ｍ
ｎ−４，２、複屈折は０．０１７であった。

このＯＰＰフィルムの両表面に実施例１と全く同様にし
て厚さ２５μｍの電気絶縁クラフト紙をラミネートして
絶縁材料を作った。この材料のドデシルベンゼン油によ
る膨潤度は５．８％という大きな値を示すため、油浸ケ
ーブル用の絶縁材料としては適当でないことが判る。

〔実施例　２〕 実施例１で得た本発明品及び比較例１の材料を用いて６
６　’ＫＶ級のケーブル（絶縁厚７龍）を作成し、油浸
状態で１００°Ｃの加熱（８時間）を行なった後、ケー
ブル外径の２０倍径で２往復ベンドテストを行ない、電
気破壊試験を行なったところ表１の結果を得た。

表　１ 電気破壊試験の後、ケーブルを解体したところ比較品で
は絶縁体にしわ（フリーズ）が多数発生していた。これ
は絶縁体が膨潤を起し、ケーブルコアが非常に固くなり
、テープ間両面圧が著しく上昇したためベンド時にテー
プが滑らず、しわが発生し、これが絶縁特性を低下させ
たものと考えられる。一方、本発明品では膨潤が小さく
、このような現象は見られなかった。

〔比較例２〜４〕 〔η〕及びＭｗ／Ｍｎの異なった原料を準備し、比較例
１に示した製膜方式と全く同様にして厚さ９０μｍの二
軸配向ポリプロピレンＯＰＰフィルムを作った。このフ
ィルムの〔η）　、Ｍｗ　／　Ｍ　ｎ及びアイソタクチ
ック度（Ｉ　Ｉ）と、電気絶縁油による膨潤度、絶縁破
壊電圧（ＢＤＶ　’）を測定して、表２に一覧して示し
た。

（以下、余白） 表　２ 以上のように〔η〕が１．２未満であるとフィルム破れ
が多発して、安定した厚み精度のよい二軸延伸フィルム
を得ることができなかった。

逆に〔η〕が１．７を越えると、電気絶縁油による膨潤
度が３％を越え、フィルムが油で膨潤してしまい、ケー
ブル用絶縁祠料に使った場合、絶縁層の巻締りを生じ、
絶縁欠陥になり易いばかりか、ケーブルを曲げた時に絶
縁層間の滑りがなく、、ｔａ械的なりランクが発生し、
絶縁欠陥となる。また、〔η〕の値がたとえ１．２〜１
．７の範囲にあってもＭｗ／Ｍｎの値が６未満であ仝と
、膨潤度が大きいのみならず、絶縁破壊電圧ＢＶＤが低
くなり、絶縁欠陥となる。

このように、油浸ケーブル用絶縁材料として好ましいも
のは、〔η〕が１．２〜１．７　、Ｍｗ／　Ｍ　ｎが６
以上のポリプロピレンのフィルムであることが判る。

代理人　弁理士　小　川　信　− 弁理士　野　口　賢　照 弁理士斎下和彦 第１頁の続き ０発　明　者　−柳　直　隆　市原市八幡海岸所内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ポリプロピレンフィルムの少なくとも片面に天然または
   合成繊維を用いてなる電気絶縁紙を積層した絶縁材料に
   おいて、゛該ポリプロピレンフィルムの極限粘度〔η〕
   が１．２〜１．７　ｄｌ／　ｇであり、しかも重量平均
   分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍｎとの比Ｍ　Ｗ　／　Ｍ　
   ｎが６以上であることを特徴とする油浸ケーブル用絶縁
   材料。