JPS6367288B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気特性の優れた油浸電力ケーブル
（以下OFケーブルと略称する）に関するものであ
る。

従来、OFケーブルには、導体上に巻回する絶
縁用のフイルムとして、ポリプロピレンフイルム
とセルロース紙とのラミネート紙のフイルム側の
面に凹凸加工をほどこしたものが提案されている
（例えば、特開昭54−66498）。

しかし、このように積層したフイルムにおいて
は、その構成成分としてセルロース紙を含むた
め、フイルムのε、tanδ値をセルロース紙を含ま
ぬポリオレフイン単体フイルムよりも低くするこ
とが不可能である。そのため、これを使用した電
力ケーブルでは、長距離送電時の誘電体損による
送電ロスが無視できなくなり、275KV以上、特
に500〜1000KV級の超高圧ないし超々高圧送電
においては実用上好ましくない。

ラミネート紙では接着層としてポリプロピレン
の押し出しラミネート層が用いられているが、こ
の層は無配向であるため、２軸配向ポリプロピレ
ンフイルムに対し1/5〜1/3の弾性率しかもたず、
ラミネート紙の剛性に全く寄与しない。そのた
め、ラミネート紙は、本発明で特に賞用される２
軸延伸ポリプロピレンに比較して、剛性の点で劣
り、ケーブルの布設時などに作用する曲げによつ
てシワが発生しやすく実用に適しない。さらに、
押し出しラミネート層が無配向であるため、油浸
したときにこの層から成分が油中へ溶出し、複合
誘電体のtanδを悪化させる点で好ましくない。

一方、プラスチツクフイルム、特にポリエチレ
ン、ポリプロピレン、架橋ポリエチレン、ポリ−
４−メチルペンテルなどのポリオレフインフイル
ムは、ε、tanδ値が低く、これを用いたケーブル
は送電時の誘電体損失が少ないために、OFケー
ブル用の絶縁材料として早くから注目されてき
た。しかしながら、炭化水素系絶縁油に対する上
記フイルムの膨潤性はきわめて大きく、ケーブル
の使用温度（80〜100℃）においては10〜20％の
厚み増加を示し、上記フイルムを用いたOFケー
ブル製造しても、フイルムの膨潤によつて絶縁層
間の面圧上昇を招き、その結果フイルム層間の油
流通性が悪化し、またケーブルの布設時等に曲げ
を加えられたときに、テープ相互間のすべり性が
悪いために、座屈じわが発生し、実用化可能なケ
ーブルとはなり得ないのが現状である。

この対策としては、フイルム表面に溝切り加工
を施したり、フイルム表面にパウダーを付着させ
たり、フイルム表面にエンボス加工による凹凸を
施すなどの方法が試みられているが、溝切り加工
はフイルムを痛め、パウダー付着法はパウダーの
付着むらや移動が生じ、また通常のエンボス加工
により凹凸をほどこしたものはケーブルとして巻
回する際やケーブルとして使用する際に凹凸がヘ
たつて油の流通性が低下してしまうという問題が
ある。凹凸のへたりについてより詳しく説明する
と、プラスチツクフイルムに通常のエンボス加工
を施した絶縁テープを使用してOFケーブルを製
造すると、ケーブルとして使用する際に加わる
100℃前後の温度のために、該絶縁テープ表面の
凹凸の高さが激減してしまい、絶縁油の流通性が
大幅に低下するという欠点がある。

本発明の目的は、ケーブルの曲げに対する優れ
た耐久性を有し、油吸収による膨潤の影響を受け
ないOFケーブル用フイルムを提供するものであ
る。

すなわち、本発明は、ポリオレフイン樹脂の少
なくとも１軸に配向されたフイルムよりなる厚さ
60〜300μの単層または積層フイルムにエンボス
加工をほどこし、該エンボス加工フイルムを導体
上に巻回して炭化水素系絶縁油を含浸せしめる
OFケーブルにおいて、 (a) 該エンボス加工フイルムの少なくとも一方の
面のJIS BO601−1976法による最大粗さRmax
が、5μ≦Rmax≦50μで、かつ高さ5μ以上の突
起の数が、少なくとも一方向において、２個／
５mm以上であり、 (b) 該エンボス加工フイルムを10枚重ね合せて荷
重１Kg／cm²を作用させた時の見掛けの圧縮弾性
率Ｐ（Kg／cm²）が、 ５≦Ｐ≦30であり、 (c) 該エンボス加工フイルムを炭化水素系絶縁油
中に100℃にて24時間浸漬したときの厚さ変化
率が±４％の範囲にあるOFケーブルであるこ
とを特徴とするものである。

本発明のOFケーブルとは、付図に示される単
芯油浸ケーブルがその一例となるものである。す
なわち、１は油流路であり、２は金属導体３の中
の中心油導管を形成する中空らせん管である。金
属導体３上には、本発明の目的とする絶縁フイル
ムを多層に巻回してなる絶縁層４が設けられる。
ケーブルは、この他に半導体性の遮へい層５、金
属シース６、防食層７により完成される。ただ
し、本発明のOFケーブルは、この単芯ケーブル
に限定されるものではなく、複数芯のケーブルを
も含むものである。

本発明で使用されるフイルムとしては、ポリオ
レフインフイルムが対象となる。具体的には、ポ
リエチレン、架橋ポリエチレン、シラン架橋ポリ
エチレン、シス−1.2−ポリブタジエン、架橋シ
ス−1.2−ポリブタジエン、ポリプロピレン、ポ
リブテン、ポリ−４−メチルペンテン、ポリスチ
レンなどのフイルムであり、単体にフイルムまた
は同種または異種ポリマーフイルム同志の積層フ
イルムのいずれでもよい。特に本発明の目的に適
したフイルムは、２軸配向されたポリプロピレン
フイルムである。

なお、二軸配向ポリプロピレンフイルムを再延
伸して強力化したフイルムを使用するとより好ま
しい。本発明のフイルムはポリオレフインを主体
とするものであるが、10重量％を越えない範囲で
ポリオレフイン以外の有極性ポリマーをフイルム
中に含有させてもよい。有極性ポリマーとして
は、たとえばポリエチレンテレフタレート、ポリ
スルホン、ポリカーボネート、ポリフエニレンス
ルフイド、ポリフエニレンオキシドなどが挙げら
れる。上記フイルム中には、フイルムの電気特性
を損わぬ範囲内で、架橋剤、通常使用される熱安
定剤、酸化防止剤、滑剤を少量添加してもよい。

また本発明の積層フイルムの構成層として、ポ
リオレフイン以外の有極性ポリマー（たとえばポ
リエチレンテレフタレート、ポリフエニレンオキ
シド、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリア
ミド、ポリイミドなど）のフイルム、不織布、含
成紙を全厚さの10％以内含んでもよい。

フイルムの厚さとしては、60〜300μの範囲が
好ましく、より望ましくは、100〜200μがよい。
ケーブルの座屈ジワの発生を回避するには、テー
プ厚さが厚い方が望ましいが、一方インパルス破
壊強度は一般に厚さの増加とともに低下する傾向
がある。従つて双方の特性を勘案すると、フイル
ムの厚さは60〜300μ、好ましくは100〜200μの範
囲にあることが必要なのである。

本発明のフイルムはその少なくとも片面が、
JIS B0601−1976法による最大粗さRmax値で、
5μ≦Rmax≦50μの範囲のエンボス加工による凹
凸があることが望ましい。より望ましくは、10μ
≦Rmax≦20μの範囲がよい。Rmaxが5μ未満に
なると、絶縁層間の油流通性が不十分で、かつケ
ーブルの屈曲時のシワ発生が許容できるレベル以
上となり使用に耐えなくなる。

Rmax値が50μを越えるとインパルス破壊電圧
が大幅に低下し、超高圧OFケーブル用フイルム
としては満足できる性能を示さなくなる。

フイルム表面の突起の密度については、高さ
5μ以上の突起の数が少なくとも一方向において、
２個／５mm以上であることが必要である。突起の
数が２個／５mm未満であると、ケーブルの屈曲変
化に応じての絶縁油の移動を確保するに十分な流
通性がえられず、実用化可能なケーブルにはなり
にくい。

エンボス加工を施したフイルムの圧縮弾性率
は、５Kg／cm²以上、30Kg／cm²以下であることが必
要であり、特に10Kg／cm²以上20Kg／cm²以下の範囲
が好ましい。ここに言う圧縮弾性率は、フイルム
を10枚重ね合せ、荷重１Kg／cm²を作用させたとき
の厚さ変化率から算出した見掛けの圧縮弾性率値
により表示される。圧縮弾性率が５Kg／cm²未満で
は、ケーブルの屈曲時のシワ発生を吸収するに不
十分であり、逆に30Kg／cm²を越えると、ケーブル
の屈曲に応じてシワ発生が無視できなくなる。

該エンボス加工フイルムを炭化水素系絶縁油中
に、100℃にて24時間自由状態で浸漬したときの
厚さ変化率は、±４％の範囲内にあることが必要
である。より望ましくは±２％の範囲内にあるの
がよい。−４％未満であると、ケーブルの絶縁層
間の空隙が許容可能レベル以上に大きくなり、イ
ンパルス破壊電圧の低下と熱抵抗の増大などの弊
害を招き好ましくない。逆に４％を越えると、絶
縁層間の面圧が上昇し、油流通性が悪化するとと
もに、テープ相互間の滑り性が悪化しケーブルと
屈曲時のシワが発生しやすくなり実用上好ましく
ない。

本発明において好ましく使用される炭化水素系
絶縁油としては、鉱物油、パラフイン油、ドデシ
ルベンゼン油、ナフテン油、ジアリールアルカン
油、ポリブテン油などである。

本発明において使用されるプラスチツクフイル
ムと絶縁油の組合せは、フイルムと絶縁油の溶解
性パラメータの差の絶対値が０以上2.5以下が好
ましく、より好ましくは０以上1.5以下のもので
ある。

誘電特性の点から、ケーブル用絶縁材料は無極
性ポリマーから成ることが望ましく、それゆえ炭
化水素系絶縁油との溶解性パラメーターの差が過
度に大きくないことが望ましく、その差は2.5以
下であるのが良い。この差が2.5を越した組合せ
を用いると、フイルムと絶縁油の親和性が劣るた
め、ケーブルのインパルス破壊電圧が低下する。
プラスチツクフイルムおよび絶縁油の溶解性パラ
メーター（以下SP値と略称する）は、実験的に
求めることもできるが、より簡便な方法として凝
集エネルギー定数の加成性を利用したSmallの方
法により算出することができる。この方法によれ
ば、ポリエチレンのSP値は、8.0、ポリプロピレ
ンは8.2、ポリスチレンは9.1となる。また絶縁油
のSP値は、ドデシルベンゼン油が8.0、ポリブテ
ン油が7.1、シリコン油が6.1、ナフテン油が7.5、
SAS油が9.7である。

本発明中で説明した特定の表面形態を有するフ
イルムは、彫刻された面をもつ金属ロールとペー
パーロールとからなる一対のロール群、または表
面に凸起を有し互いにかみ合うことのできる２本
の金属ロールの間に、フイルムを通すことにより
製造できる。エンボス加工を行なう温度は少なく
とも60℃以上、140℃以下がよく、ロール間の線
圧力は少なくとも10Kg／cm²以上、好ましくは30
Kg／cm²以上がよい。フイルムの搬送速度は、ロー
ル径とロールの熱容量にも依存するが、通常５〜
50ｍ／minの範囲である。金属ロール表面の凹凸
パターンについては、凸起の密度が少なくとも一
方向において２個／５mm以上あることが必要で、
凹凸パターンは絹目、亀甲、梨地、格子などの各
種形状の中から選択することができる。金属ロー
ル表面の突起高さは、Rmax値で5μ以上、500μ以
下であるのがよい。より好ましくは、50μ以上、
180μ以下がのぞましい。エンボス処理をほどこ
したフイルムの凸面側のRmax値は、通常金属ロ
ールRmax値よりも低い。たとえば、90μの２軸
延伸ポリプロピレンフイルム（PP−BOと略称す
る）をRmax値100μの金属ロールとペーパーロー
ルとからなるエンボスロールにより、130℃、35
Kg／cm²の線圧でエンボスしたときには、フイルム
のRmax値は20〜30μ、同一条件で150μのPP−
BOフイルムを処理したときには15〜25μ、200μ
のPP−BOフイルムを処理したときには10〜20μ
となる。エンボス後のフイルムのRmax値が過度
に大きい時（たとえば50μ以上）には、このフイ
ルムを60〜120℃にて５秒〜５分熱処理すれば、
フイルムのRmax値を低減することも可能であ
る。

本発明のOFケーブルは、特殊な形態と特性を
備えたフイルムを絶縁体として用いたので、ケー
ブルの屈曲性のシワ発生がなく、油吸収によるフ
イルムの膨潤の悪影響が生じないという優れた効
果を発揮するものである。

以下実施例によつて本発明の実施態様および効
果につき説明するが、本発明は特にこれに限定さ
れるものではない。

なお、評価方法は次のようにしておこなつた。

(イ) 粗さ密度：ペーパーロール面側における5μ
以上の突起の数を計数した。

(ロ) エンボスフイルムの圧縮弾性率：武 祐一郎
編「電気絶縁紙」記載の方法に従い、フイルム
を10枚重ね合せ、荷重１Kg／cm²を作用させたと
きの値により表示した。

(ハ) 油の流通性：モデルケーブル（図に示した構
成のもの）にDDB油（ハードタイプ）を油圧
１Kg／cm²、80℃にて流通させ、油流抵抗値が
10¹¹cm^-2未満（クラフト紙と同等）のものを良
好、10¹¹cm^-2以上、10¹³cm^-2以下のものを可、
10¹³cm^-2を越えるものを不良とランクづけし
た。

実施例 １ 厚さ60μの２軸延伸ポリプロピレンフイルム
（以下PP−BOと略称する）の片面にコロナ放電
処理をほどこし、さらにこの上にOH末満ポリエ
ステルDesmophen800（Bayer社製）とイソシア
ネート化合物（日本ポリウレタン、コロネート
Ｌ）からなるラツカー・タイプの接着剤（溶媒と
して酢酸ブチルを使用）をグラビアコーターで乾
燥後の厚さが1μとなるように塗布する。ついで
この接着面に、あらかじめコロナ放電処理をほど
こして易接着化した厚さ90μのPP−BOフイルム
を重ね合せて、１対のラミネートロールへ供給
し、110℃の温度で５Kg／cm²の線圧力で熱圧着し
て、厚さ151μの複合フイルムを得た。

このフイルムをタテ0.66mm、ヨコ0.66mm、高さ
100μのピラミツド型凹凸が１cm²当り225個ある40
メツシユの金属ロールとペーパーロールより成る
１対のエンボスロールに供給し、130℃の温度下
で35Kg／cmの線圧力でエンボス加工し、見かけ厚
さ171μのエンボス加工PPフイルムを得た。

このフイルムのペーパーロール面側の表面粗さ
をJIS−BO601−1976法でしらべたところ、
Rmax＝20μ、突起の密度は長手方向、幅方向と
もに８コ／５mmであつた。また、見かけの圧縮弾
性率は20Kg／cm²であつた。

このフイルムをドデシルベンゼン油（以下
DDBと略称する）中に100℃にて24時間浸漬した
後の厚さ変化率をダイヤルゲージで測定したとこ
ろ＋1.5％であつた。このフイルムを22mm幅にス
リツトし、40mmφの導体上に20mm厚に巻回し（巻
付け時の張力１Kg／22mm）、図に示したようなモ
デルケーブルを試作した。100℃にて50時間脱気
しDDB油を含浸後、100℃に保持し、油流通性の
経時変化をしらべた。３日経日後の油流抵抗は初
期値の1.2倍となつたが、OFケーブルとしては満
足すべきレベルを保持していた。100℃で油浸３
日後のモデルテーブルについて、900Dの逆向き
２往復のベンド試験をおこなつたところ、テープ
じわ、テープ切れ、ギヤツプ乱れは全くみられ
ず、テーピング初期と全く同じ状態であつた。ま
たこのモデルテーブルのインパルス破壊電圧は
145KV／mmときわめて優れたものであつた。

実施例 ２ ２重量％の架橋剤（トリアリルイソシアヌレー
ト）を含む高密度ポリエチレンの750μ厚の無延
伸シートを製膜した。続いて、このシートを長手
方向に120℃にて5.0倍延伸した。この１軸延伸フ
イルム（厚み150μ）に実施例１と同様のエンボ
ス加工をほどこし、つぎにVan de Graaf型電子
線照射装置により、10Mradの電子線を照射し
た。このフイルム表面の突起高さは20μ、その密
度は長手方向と幅方向とも８コ／５mmで、見掛け
の圧縮弾性率は18Kg／cm²であつた。エンボスフイ
ルムをDDB中に100℃にて24時間浸漬したときの
厚さ変化率は＋2.0％であり、実施例１と同様の
方法で作成したモデルケーブルの油流通性と耐屈
曲性はOFケーブルとして満足すべきレベルを保
持していた。実施例１と同様のベンド試験を行な
つたところ、導体直上部の２〜３層にシワ発生が
みられた。

実施例 ３ ポリ−４−メチルペンテンの300μ厚の無延伸
シートを製膜し、続いてこのシートを140℃にて
長手方向に２倍延伸した。この１軸延伸シート
に、実施例１と同様のエンボス加工をほどこし
た。ただしエンボスロール温度は、160℃に設定
した。このフイルム表面の突起の高さは20μ、そ
の密度は長手方向、幅方向とも８コ／５mmであつ
た。フイルムの圧縮弾性率（10枚重ね、荷重１
Kg／cm²）は、25Kg／cm²であつた。DDB油浸時の
厚さ変化率は＋1.2％とすぐれたものであつた。
モデルケーブルにおける油流通性と耐屈曲性は
OFケーブルとして満足すべきレベルにあつた。

比較実施例 １ 実施例１の厚さ151μのPP−BO積層フイルム
に、高さ50μ、200メツシユのエンボスロールを
用いて、エンボス加工をほどこした。ここのフイ
ルムのRmax値は10μ、突起密度は長手方向、幅
方向とも40コ／５mmであつた。このフイルムの圧
縮弾性率は35Kg／cm²と大きかつた。このフイルム
のDDB中、100℃、24時間後の厚さ変化率は＋
2.5％で、モデルケーブルの油流通性は、油含浸
後３日経過後（80℃に保持）の油流抵抗は油含浸
直後の20倍の２×10¹⁴cm^-2という高い値を示し、
OFケーブルとしては実用に耐えぬものであつた。
ケーブルの屈曲テストを実施したところ、座屈ジ
ワの発生が著しかつた。

比較実施例 ２ 実施例１の151μのPP−BO積層フイルムに、深
さ10μ、40メツシユのエンボス加工をほどこし
た。このフイルムのRmax値は2μ、長手方向と幅
方向の粗さ密度は８コ／５mm、圧縮弾性率は28
Kg／cm²であつた。DDB中に100℃で24時間、この
フイルムを浸漬したときの厚さ変化率は＋5.0％
であつた。モデルケーブルでの流通性は、絶縁層
を油を吸収するために層間の内圧が経時に上昇
し、油含浸後100℃にて３日経過した時の油流抵
抗は、油充てん直後の10倍の５×10¹⁴cm^-2を示
し、OFケーブルとしては不満足な特性のもので
あつた。

比較実施例 ３ 実施例１の151μのPP−BO積層フイルムに、深
さ400μ、10メツシユのエンボスロールにより、
凹凸加工をほどこした。ペーパーロール面側のフ
イルムのRmaxは80μ、高さ5μ以上の突起の密度
は長手方向に２個／５mm、幅方向に２個／５mm
で、見掛けの圧縮弾性率は５Kg／cm²と大きかつ
た。このフイルムをDDB中に100℃で24時間浸漬
したときの厚さ増加率は−5.0％であつた。この
フイルムを用いて作成したモデルテーブルの油流
通性はOFケーブルとしては不足していた。また
実施例１と同様の条件で座屈テストを行なつたと
ころ、ケーブル解体後導体直上の数層にわたつて
シワの発生がみとめられた。またモデルケーブル
でのインパルス破壊電圧は50KV／mmときわめて
低いレベルにあり、超高圧ケーブル用フイルムと
しては不適格であつた。

以上実施例によつて説明したように、本発明の
フイルムを用いたOFケーブルは、フイルムの膨
潤による油流通性の悪化がみられず、ケーブルの
曲げに対しても良好な耐久性をもち、かつ優れた
電気特性（140KV／mm以上のインパルス破壊電
圧と良好な誘電体損失）をもつものである。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の油浸電力ケーブルの一実施例を
示す断面説明図である。 １：油流路、２：中空らせん管、３：導体、
４：本発明のエンボスフイルムによる絶縁層、
５：遮へい層、６：金属シース、７：防食層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリオレフイン樹脂の少なくとも１軸に配向
   されたフイルムよりなる厚さ60〜300μの単層ま
   たは積層フイルムにエンボス加工をほどこし、該
   エンボス加工フイルムを導体上に巻回して炭化水
   素系絶縁油を含浸せしめる油浸電力ケーブルにお
   いて、 (a) 該エンボス加工フイルムの少なくとも一方の
   面のJIS B0601−1976法による最大粗さRmax
   が、5μ≦Rmax≦50μで、かつ高さ5μ以上の突
   起の数が、少なくとも一方向において、２個／
   ５mm以上であり、 (b) 該エンボエ加工フイルムを10枚重ね合せて荷
   重１Kg／cm²を作用させた時の見掛けの圧縮弾性
   率Ｐ（Kg／cm²）が、５≦Ｐ≦30であり、 (c) 該エンボス加工フイルムを炭化水素系絶縁油
   中に100℃にて24時間浸漬したときの厚さ変化
   率が±４％の範囲内 にあることを特徴とする油浸電力ケーブル。