JP3399551B2 - 屈曲状プレスボード - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉱物油等の油入変圧器、
６フッ化イオウガス等のガス絶縁変圧器、エポキシ樹脂
等のモールド変圧器、その他電気機器等に用いられる電
気絶縁用プレスボードに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、使用される変圧器は、絶縁強さや
冷却効果を高めるための媒体として絶縁油を容器内に収
納した油入変圧器が一般的であり、また、他の電気機器
等においても同様の目的から絶縁油中の機器の主要部を
浸漬した状態で使用されているものが幾多ある。しか
し、鉱物油は可燃性のため、これらの電気機器を屋内で
使用する場合には、火炎発生等の危険性もあり、防災
上、好ましくないため、つい最近までは、鉱物油を使用
しない不燃性の変圧器や電気機器で代替、使用されるよ
うになりつつあった。ところが不燃油のポリ塩化ビフェ
ニルが使用禁止になったため、その後は乾式や樹脂モー
ルド式の変圧器、電気機器が使用されるようになり現在
に至っている。しかしながら、これらの機器における電
気絶縁性は、主として空気の絶縁耐力に依存しているの
で、使用最大電圧は３０Ｋｖ程度まで、容量的には１０
ＭＶＡ程度までが限界と考えられている。従って、これ
以上の、例えば、６６Ｋｖ級以上、あるいは１０ＭＶＡ
級程度以上の不燃性変圧器及び電気機器の電気絶縁媒体
や電気絶縁材料としては、６フッ化イオウガス等の電気
的負性ガス、不燃性のシリコン油等が、絶縁スペーサー
と組み合わされて、使用されている。この絶縁用スペー
サーには、通常の汎用タイプの電気機器の場合、木綿繊
維、クラフトパルプ等の良質な植物繊維からなるプレス
ボードが平板状、積層状で使用されている。しかし一
方、より高度な、耐熱性、電気絶縁性が要求されるＨ種
などの電気機器類では、芳香族系重合体及び無機繊維か
らなるスペーサー（特開昭５４―４１５００号公報）、
あるいは、芳香族ポリアミドフィブリッド及び高温抵抗
性ブロックからなるスペーサー（特開昭６０―２０９１
００号公報）、芳香族ポリアミドからなるプレスボード
（特開平２―１４２０１５号公報）が、上記と同様の形
状で、かつボード状で使用されている。また、この高度
な絶縁用スペーサーに使用されるプレスボードの製造法
としては、一般的には、湿式抄造法によって湿紙を形成
し、該湿紙の水分含有率を任意に調整した後、更に、必
要枚数積層し、加熱加圧下で脱水乾燥して一体化する方
法が採用されており、例えば、前述の特開昭５４―４１
５００号公報、特開昭６０―２０９１００号公報に記載
された第１段階の方法は、この方法であり、続いて第２
段階では、乾燥状態で加熱加圧して最終的にプレスボー
ドを得ている。また、特開平２―１４２０１５号公報に
も類似の製造方法が記載されている。しかしながら、芳
香族系重合体及び無機繊維からなる混合物は、熱伝導性
が悪く、更に、軟化、溶融温度範囲も狭いので、５mm程
度以上の厚さのプレスボードを安定した均一な品質で生
産することができなかった。従って現在は、厚さが要求
される絶縁用スペーサーには、比較的薄いプレスボード
を接着剤などにより、全体、又は、特定部分を必要枚数
積層し、接着して、要求厚さ、要求形状に成形している
が、この接着剤の電気特性が接着前のプレスボードの特
性よりも悪いために、また接着剤中の溶剤の一部が接着
完了後も内部に残存して、電気特性を低下せしめるなど
の欠点があって、芳香族系重合体及び無機繊維からなる
混合物が本来有する特性を充分に発揮できないという問
題を内在している。

【０００３】また、更に、プレスボードは、前述の通り
電気的負性気体やシリコン油、エポキシ樹脂などが充填
されるが、使用時にはプレスボード内の空洞や気泡と入
れ代わって充分含浸、充填されていなければならない。
即ち、使用時にプレスボード内の空洞や気泡が存在する
と、この部分の電気絶縁耐力が低下して、充分な電気絶
縁性を発揮できなくなる。接着剤などで積層されたプレ
スボードでは、充填材の含浸性が悪く、空洞や気泡の存
在率が高くなり易い。

【０００４】本発明者らは、上記のかかる欠点を克服す
べく、鋭意研究の結果、特定の素材、および特定の重量
分率の構成からなり、層間剥離強力の最低値が０．２ｋ
ｇ／２５ｍｍ以上、圧縮に対する抗強力が１２ｋｇ／２
５ｍｍ幅×３屈曲以上で、かつ電気絶縁破壊強さが１８
Ｋｖ／ｍｍ以上であり、屈曲により加算される厚さも含
めたプレスボードの厚さが、プレスボード本来の厚さ
（屈曲により加算される厚さを差し引いた厚さ）の３倍
以上である屈曲状プレスボードが、６フッ化イオウガス
などの電気的負性気体やシリコン油、エポキシ樹脂など
の含浸性も良く、かつ、必要な厚さの間隔を任意に設定
でき得るとともに、前記の諸問題を解消しうることを発
見して、本発明を完成するに至った。以下本発明につい
て詳述する。

【０００５】

【発明の目的】本発明の目的は、電気絶縁用スペーサー
に使用される従来の接着積層式プレスボードに替わっ
て、電気的負性気体やシリコン油、エポキシ樹脂などの
含浸性にすぐれ、かつ、耐熱性、電気特性も良く、実質
的に必要な厚さ間隔を任意に設定でき得る屈曲状プレス
ボードを提供することにある。

【０００６】

【発明の構成】すなわち本発明は、「（請求項１）芳香
族ポリアミドパルプ１０〜９０重量％及び芳香族ポリア
ミド短繊維及び／又は無機質粒子ないし無機質短繊維９
０〜１０重量％からなる屈曲状プレスボードであって、
層間剥離強力の最低値が０．２ｋｇ／２５ｍｍ以上、圧
縮に対する抗強力が１２ｋｇ／２５ｍｍ幅×３屈曲以
上、電気絶縁破壊強さが、１８Ｋｖ／ｍｍ以上であり、
屈曲により加算される厚さも含めたプレスボードの厚さ
が、プレスボード本来の厚さ（屈曲により加算される厚
さを差し引いた厚さ）の３倍以上であることを特徴とす
る屈曲状プレスボード。（請求項２）芳香族ポリアミド
パルプ及び芳香族ポリアミド短繊維がポリ−ｍ−フェニ
レンイソフタラミドからなる請求項１に記載の屈曲状プ
レスボード。」である。

【０００７】ここに芳香族ポリアミドとは芳香族ポリア
ミド及び芳香族ポリアミドイミドである。芳香族ポリア
ミドは、従来公知の （ａ）芳香族環を有するジカルボン酸と芳香族環を有す
るジアミンとの縮合ポリアミド、（ｂ）芳香族環を有す
るアミノカルボン酸を縮合してなる縮合ポリアミド、
（ｃ）前記の（ａ）と（ｂ）を共重合したポリアミド、
などがあげられる。

【０００８】また芳香族ポリアミドイミドは、下記一般
式で示される単位を有するポリアミドイミドである。

【０００９】

【化１】

【００１０】ただし、Ｒは

【００１１】

【化２】

【００１２】Ｘは

【００１３】

【化３】

【００１４】Ｒ′は、低級アルキレン基である。

【００１５】更に本発明において使用する芳香族ポリア
ミドパルプの具体例としてはパルプ状粒子が挙げられる
が、このパルプ状粒子は、従来公知の通常の構造の微粒
子をいい、湿紙形成能を有するものであって、例えば特
公昭３５―１１８５１号公報、特公昭３７―５７３２号
公報などに記載されているものである。なお、このパル
プ状粒子と混合する短繊維には芳香族ポリアミドからな
る繊維及び／又は無機質の繊維が用いられる。

【００１６】なお、芳香族ポリアミドパルプ及び芳香族
ポリアミド短繊維を構成する芳香族ポリアミドとして
は、特に、ポリ−ｍ−メタフェニレンイソフタラミド系
が好ましく、特に、パルプ状粒子と同一の化学構造のも
のが最も好ましいが、限定されるものではなく、パルプ
状粒子とは異なる化学構造のものでもよい。

【００１７】また更に、シリコン油などの吸油性、樹脂
類の含浸性、耐熱性、難燃性などを向上させるために、
雲母微粒子、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウムな
どの無機粉体を混合してもよい。

【００１８】無機質の短繊維としては、ガラス繊維、セ
ラミック繊維、アルミナ繊維、ロックウール繊維及び石
綿繊維などがあるが、特に、コストなどの点からガラス
繊維が好ましい。

【００１９】また、短繊維は芳香族ポリアミドからなる
短繊維のみでもよいし、これと無機質の短繊維とを混合
したものでもよく、無機質単独の短繊維であってもよ
い。なお、短繊維の単糸繊度は、芳香族ポリアミド繊維
の場合、２０．０デニール以下、さらに好ましくは１．
０から１５．０デニールの範囲であり、無機質繊維の場
合は３０．０μｍ以下がよく、更に好ましくは０．３μ
ｍから２０．０μｍの範囲である。短繊維の長さは０．
５mmから１５．０mm、さらに好ましくは２．０から８．
０mmの範囲である。

【００２０】本発明の電気絶縁用スペーサーに使用する
屈曲状プレスボードは、芳香族ポリアミドからなるパル
プ状粒子と短繊維、更に必要に応じて無機質粒子や無機
質短繊維を混合してなる水性スラリーから、従来公知の
湿式抄造法、例えば長網式、丸網式などの抄紙機を用い
て湿紙を形成し、この湿紙を屈曲形状に付形した後に必
要枚数積層するか、あるいはまた、該付形湿紙を乾燥し
た後に必要枚数積層したものを用いて例えば２４０〜３
３０℃、好ましくは２８０〜３１０℃の温度で例えば１
０〜３００kg／cm² 、好ましくは１５〜２５０kg／cm²
の圧力で加熱、加圧すると２〜３０分間で所期の目的と
する性能を有する屈曲状プレスボードを得ることができ
る。あるいはまた、抄紙機を用いて湿紙を成形し、この
湿紙を乾燥後に適当な温度、圧力で屈曲形状に付形した
後に必要枚数積層するか、あるいは、該乾燥紙を必要枚
数積層した後に、適当な温度、圧力で屈曲形状に付形し
たものを用いて前記と同様の条件で加熱、加圧して所期
の目的とする性能を有する屈曲状プレスボードを得るこ
ともできる。

【００２１】あるいは、前述の混合水性スラリー中か
ら、得ようとする屈曲状プレスボードの形状を有し特定
部分がメッシュからなる吸引治具で、所定時間吸引し
て、湿紙を成形し、該湿紙を必要枚数積層した後に、又
は該湿紙を乾燥した後に必要枚数積層したものを、前記
と同様の条件で加熱、加圧して所期の目的とする性能を
有する屈曲状プレスボードを得ることができる。

【００２２】この場合、積層乾燥紙又は乾燥紙１枚の中
に含まれるパルプ状粒子の比率は１０〜９０重量％であ
る。更に良好な特性を有する屈曲状プレスボードを得る
には、このパルプ粒子の比率を３０〜７５重量％の範囲
内にするのがよい。このパルプ状粒子の比率が１０重量
％より少ない場合は電気絶縁破壊強さが１８Ｋｖ／ｍｍ
未満となるばかりでなく、層間剥離強力が低下し、圧縮
に対する抗強力も低くなって、電気絶縁用の屈曲状プレ
スボードとして必要な性能を発現できなくなる。また逆
にパルプ状粒子の比率が９０重量％よりも多くなると、
プレスボードの引張強力が低下するばかりでなく、電気
的負性気体やシリコン油、エポキシ樹脂などの含浸性が
低下して、このプレスボードが変圧器や電気機器で使用
された場合に充分な電気絶縁耐力や不燃性を発揮できな
くなる。

【００２３】更に、成形時の加熱温度を２４０℃よりも
低く設定すると、得られる屈曲状プレスボードの層間剥
離強力が低下し、使用時の加圧力に抗しきれず変形し
て、元の屈曲形状が維持できなくなる。３３０℃よりも
高い温度で加熱すると、屈曲状プレスボードの一部が焼
けて炭化しはじめ、変色して外観品位を損なうばかりで
なく、炭化により電気絶縁破壊強さが低くなり、かつ、
ボードの嵩密度も高くなって、前記の気体や液体などか
らなる含浸液の含浸性が低下する。

【００２４】また更に、成形時の加圧が１０kg／cm² 未
満では、屈曲状プレスボードの層間剥離強力の最低値が
低下するばかりでなく、プレスボード内部に圧力不足か
ら多数の空洞や気泡が存在するようになって、電気絶縁
不良を生じる。逆に３００kg／cm² を越えて成形して得
た屈曲状プレスボードでは、嵩密度が高くなりすぎて前
述の通り、電気的負性気体やシリコン油、樹脂などの含
浸性が低下する。

【００２５】また、屈曲により加算される厚さも含めた
プレスボードの厚さが、プレスボード本来の厚さ（屈曲
により加算される厚さを差し引いた厚さ）の２倍以下で
は、生産工程の煩雑さ等を考慮すると、必ずしもメリッ
トがないため、少なくとも、３倍以上になるように設計
する。

【００２６】

【発明の効果】本発明の効果は以下の通りである。

【００２７】屈曲形状の寸法を任意設定することによ
り、実質的に元のプレスボードの厚さの数倍〜数十倍の
厚さを有するプレスボードが得られるため、１枚のプレ
スボードで複数枚のプレスボードを代替使用できる。

【００２８】本発明の屈曲状プレスボードでは、実質
的厚さに関係なく、接着剤を使用していないために、電
気特性が良好である。

【００２９】

【実施例】以下、実施例により本発明の屈曲状プレスボ
ードについて更に具体的に説明する。

【００３０】なお、実施例に示した各特性値は、以下の
方法により、評価した値である。

【００３１】１）層間剥離強力の最低値：定速伸長型引
張試験機を用いて、２５mm幅の試料の中層部近辺を波形
状又はヒダ状もしくは、それらの形状に類似する形の屈
曲筋に垂直な方向から、Ｔ字状に引き剥がす場合におけ
る強力を測定し、チャート紙上に記録された変動してい
る剥離強力値の中から、１試料につき、低い方の値から
順に１０ケ所の値を読み取り、その平均値を、その１試
料の層間剥離強力の最低値とした。層間剥離強力の最低
値とは、５点の試料について同様に測定したそれぞれの
層間剥離強力の最低値を、再度平均化した値である。

【００３２】２）圧縮に対する抗強力：定速圧縮型圧縮
試験機を用いて、２５mm幅×３屈曲が存在する（３本の
波形状又はヒダ状もしくは、それらの形状に類似する形
の屈曲筋が存在する）面積の試料を１mm／分の速度で、
元の高さの６０％まで圧縮、加圧し、その過程で、耐え
ることのでき得た最大荷重値を圧縮に対する抗強力値と
した。

【００３３】３）電気絶縁破壊強さ：ＪＩＳ―Ｃ２１１
１の１８．１に準じて測定した。

【００３４】４）シリコン油吸収重量比率：試料をシリ
コン油中に入れ、約１５０トールの真空下でシリコン油
を３日間含浸させた後に試料をとりだし、下記式によ
り、算出した。

【００３５】シリコン油吸収重量比率（％） ＝｛（シリコン油含浸後の試料の重量）− （シリコン油含浸前の試料の重量） ／シリコン油含浸前の試料の重量｝×１００

【００３６】

【実施例１】特公昭４７―１０８６３号公報に記載の界
面重合法により、ポリメタフェニレンイソフタラミドを
製造した。

【００３７】このポリマーはＮ―メチル―２―ピロリド
ンに溶解して測定した固有粘度（ＩＶ）が１．３５であ
り、ポリマー中に無機塩を含んでいない。次に、このポ
リマーをＮ―メチル―２―ピロリドンにポリマー濃度１
２．５重量％となるように溶解し、沈澱用のポリマー溶
液とした。

【００３８】一方、Ｎ―メチル―２―ピロリドンの濃度
が３０重量％となるように水を加えて水溶液を作り、沈
澱剤とした。

【００３９】このポリマー溶液及び、沈澱剤を用いて、
特開昭５２―１５１６２号公報に記載された沈澱装置に
より、同公報に記載されている方法でパルプを製造し
た。このパルプをパルパー、高速離解機、ディスクリフ
ァイナーを用いてスラリー濃度０．３％でカナディアン
標準濾水度１１０mlの水性スラリーを作成した。

【００４０】また一方、ポリメタフェニレンイソフタラ
ミド延伸糸として、単糸繊度が２．０デニール、繊維長
６．０mmの短繊維を１％濃度でパルパーにより水中に離
解分散させた。前記のパルプスラリーとポリメタフェニ
レンイソフタラミド短繊維分散液とをパルプ対短繊維の
比率が６０重量％対４０重量％になるように混合、攪拌
して、均一な抄紙用スラリーを作成した。次にタッピー
式角型手抄き機を用いて、該抄紙用スラリーを抄紙し、
重量が約５００ｇ／ｍ² の水分を多量に含んだ湿紙を得
た。なお、この湿紙は乾燥した後の坪量が約６５ｇ／ｍ
² であった。

【００４１】当該湿紙を目的とする波形（山の頂上から
谷の最下点までの距離が約９mm、山と山までの距離が２
０mm）の形状の金型を用いて付形した後に、約１１０℃
で６時間乾燥したものを１５枚積層し、これを波形の金
型（（山の頂上から谷の最下点までの距離が約９mm、山
と山までの距離が２０mm）に挟んで、２６０℃の温度で
１０分間、３０kg／cm² の面圧でホットプレスして、波
形状に屈曲したプレスボードを作成した。得られたプレ
スボードについて諸特性を測定し、その結果を表１に示
した。

【００４２】

【実施例２】ホットプレスの条件を表１の実施例２に示
されている条件で実施した以外は、実施例１と同様に実
施して波形状屈曲のボードを得、それについて測定した
結果を表１に示した。

【００４３】

【実施例３】ホットプレスの条件を表１の実施例３に示
されている条件で実施した以外は、実施例１と同様に実
施して波形状屈曲のボードを得、それについて測定した
結果を表１に示した。

【００４４】

【実施例４】実施例１において、波形のかわりに、湿紙
をヒダ状の形（ヒダの頂上からヒダの最下点までの距離
が約９mm、ヒダの頂上からヒダの頂上までの距離が１５
mm）に付形した後、約１１０℃で６時間乾燥したものを
１５枚積層し、これをヒダ状の金型（ヒダの頂上からヒ
ダの最下点までの距離が約９mm、ヒダの頂上からヒダの
頂上までの距離が１５mm）に挟んで、２６０℃の温度で
１０分間、３０kg／cm ² の面圧でホットプレスして、ヒ
ダ状に屈曲したプレスボードを作成した以外は実施例１
と同様に実施して、ヒダ状屈曲のプレスボードを得、そ
れについて測定した結果を表１に示した。

【００４５】

【実施例５】ホットプレスの条件を表１の実施例５に示
されている条件で実施した以外は、実施例４と同様に実
施して波形状屈曲のボードを得、それについて測定した
結果を表１に示した。

【００４６】

【比較例１】ホットプレスの条件を表１の比較例１に示
されている条件で実施した以外は、実施例１と同様に実
施して波形状屈曲のボードを得、それについて測定した
結果を表１に示した。

【００４７】

【比較例２】ホットプレスの条件を表１の比較例２に示
されている条件で実施した以外は、実施例１と同様に実
施して波形状屈曲のボードを得、それについて測定した
結果を表１に示した。

【００４８】

【比較例３】実施例１で作成した湿紙を、約１１０℃で
６時間乾燥した後に、１５枚積層して平板状の金型に挟
んで、表１の比較例３に示されているホットプレス条件
で加熱、加圧して厚さ約１mmのプレスボードを得、その
プレスボードを更に１０枚エポキシ系の樹脂で接着し
て、合計厚さが１０mmであるプレスボードを得た。この
ボードについて測定した結果を表１に示した。

【００４９】表１から明らかなように、本願発明の屈曲
状プレスボードは、通常の電気機器に使用される平板状
のプレスボードとほぼ同等以上の特性を有し、かつ、１
枚で実質的に平板状プレスボードの数倍の厚さに対応で
きる。

【００５０】

【表１】

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−142015（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−229299（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−84418（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01B 17/56 H01B 3/52 D21H 13/26 H01F 27/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芳香族ポリアミドパルプ１０〜９０重量
   ％及び芳香族ポリアミド短繊維及び／又は無機質粒子な
   いし無機質短繊維９０〜１０重量％からなる屈曲状プレ
   スボードであって、層間剥離強力の最低値が０．２ｋｇ
   ／２５ｍｍ以上、圧縮に対する抗強力が１２ｋｇ／２５
   ｍｍ幅×３屈曲以上、電気絶縁破壊強さが、１８Ｋｖ／
   ｍｍ以上であり、屈曲により加算される厚さも含めたプ
   レスボードの厚さが、プレスボード本来の厚さ（屈曲に
   より加算される厚さを差し引いた厚さ）の３倍以上であ
   ることを特徴とする屈曲状プレスボード。
2. 【請求項２】 芳香族ポリアミドパルプ及び芳香族ポリ
   アミド短繊維がポリ−ｍ−フェニレンイソフタラミドか
   らなる請求項１に記載の屈曲状プレスボード。