JP3824724B2 - 油浸絶縁用プラスチックラミネート紙およびこれを用いた電力ケーブル - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、OFケーブルなどの電力ケーブルの油浸絶縁体に用いられる油浸絶縁用プラスチックラミネート紙(以下、プラスチックラミネート紙と略記する。)およびこれを用いた電力ケーブルに関し、特に、優れた機械特性を有し、ケーブル製造時などに破断が起きにくいプラスチックラミネート紙およびこれを用いた電力ケーブルに関する。
【0002】
【従来の技術】
OFケーブルなどの電力ケーブルの油浸絶縁体を構成するプラスチックラミネート紙として、現在、ポリプロピレンフィルムの両面にクラフト紙を貼り合わせたポリプロピレンラミネート紙が汎用されている。これは、このポリプロピレンラミネート紙が従来のクラフト紙に比べて誘電特性、絶縁破壊特性が優れているためである。
この種のプラスチックラミネート紙としては、気密度の異なる2層以上の紙からなるクラフト紙をプラスチックフィルムにラミネートしたものが知られている。
【0003】
このようなプラスチックラミネート紙を用いた電力ケーブルを製造する際には、まず、押出機のT型ダイスから溶融プラスチックフィルムを押し出し、フィルムが溶融状態にあるうちに、クラフト紙をプラスチックフィルムに沿わせ、これらを加圧ロールで圧着して貼り合わせ、プラスチックラミネート紙を作製する。次いで、このプラスチックラミネート紙を、紙裁ち機を用いてテープ状に裁断し、このテープ状のラミネート紙を、紙巻き機を用いて導体上に直接または遮断層等を介して多数回巻き付けて絶縁体とし、この絶縁体上に遮断層、シース、防食層等を被覆するとともに、絶縁体に絶縁油を含浸し、上記電力ケーブルを得る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記プラスチックラミネート紙においては、次のような問題があった。このラミネート紙を用いて上記電気ケーブルを製造する際には、ラミネート紙を紙裁ち機を用いてテープ状に裁断するときに、このラミネート紙が紙裁ち機の刃によって裁断方向に引っ張られ、これによって裁断方向に対し交差する方向に破断してしまうことがあった。破断が生じた場合には、破断部分の修繕に手間がかかり、電力ケーブルの製造効率が低下する不都合があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、優れた機械特性を有し、ケーブル製造時等に破断することがないプラスチックラミネート紙およびこれを用いた電力ケーブルを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラスチックラミネート紙は、クラフト紙が、低気密度かつ低密度の層および高気密度かつ高密度の層の2層以上の紙からなる多重紙であり、低気密度かつ低密度の層が丸網抄紙からなり、高気密度かつ高密度の層が長網抄紙からなり、低気密度かつ低密度の層が2層以上の場合には丸網抄紙の繊維配列方向はすべて同じとされ、クラフト紙を、低気密度かつ低密度の層がプラスチックフィルム面に接するようにプラスチック溶融押出フィルムの両面に貼り合わせたことを特徴とするものである。
また、上記多重紙が、低気密度かつ低密度の層および高気密度かつ高密度の層の2層の紙からなる二重紙であることが好ましい。
本発明の電力ケーブルは、上記プラスチックラミネート紙を油浸絶縁体として用いたことを特徴とするものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明のプラスチックラミネート紙の一例を示すもので、ここに示すプラスチックラミネート紙2は、プラスチックフィルム3と、その両面に貼り合わされた二重クラフト紙1、1からなるものである。
二重クラフト紙1は、気密度および密度の異なる2つの層1a、1bからなるものである。低気密度かつ低密度の第1の層1aは、丸網抄紙からなるものとされる。丸網抄紙は、丸網抄紙機によって抄紙されたものであり、大部分の繊維の配列方向が一方向に向いており、引張強度、伸び、ヤング率などの機械特性が、この配列方向において特に優れており、この方向に対し交差する方向においてやや劣るという特徴がある。
高気密度かつ高密度の第2の層1bは、長網抄紙からなるものとされる。長網抄紙は、長網抄紙機によって抄紙されたものであり、繊維の配列方向が縦、横両方向にほぼ均等に向いており、その機械特性は、丸網抄紙に比べて縦方向と横方向との間で差が少なく、均質である特徴がある。
また、これら層1a、1bとしては、乾式法で抄紙された乾式抄紙を用いてもよいし、湿式法で抄紙された湿式抄紙を用いてもよいが、層1aと層1bとの間の接着強度を高めるため、湿式抄紙を用いるのがより好ましい。
【0007】
丸網抄紙の層1aの気密度は、2000ガーレ秒以下、好ましくは20ガーレ秒以下とされるのが望ましい。この気密度が2000ガーレ秒を越えると、プラスチックフィルムとの接着性が劣り不都合となる。また、丸網抄紙の層1aの密度は、0.7g/cm3以下、好ましくは0.6g/cm3以下、さらに好ましくは0.5〜0.6g/cm3の範囲とされる。この密度が0.7g/cm3を越えると、プラスチックフィルム3との接着性が劣り、不都合となる。
【0008】
長網抄紙の層1bの気密度は、10000ガーレ秒以上、好ましくは30000ガーレ秒以上とされるのが好ましく、10000ガーレ秒未満の気密度では油浸絶縁体としたときのインパルス絶縁耐圧が低下し、不都合となる。また、長網抄紙の層1bの密度は、0.7g/cm3以上、好ましくは0.85g/cm3以上とされるのが好ましく、この密度が0.7g/cm3未満であると、その引張強度が不足し、引張力が加えられたときに破断しやすくなる。
【0009】
二重クラフト紙1の厚みは特に限定されないが、通常、20〜100μmの範囲とされる。低気密度かつ低密度の層1aの厚みは少なくとも5μm以上とされ、好ましくは5〜30μmの範囲とされる。一方、高気密度かつ高密度の層1bの厚みは、少なくとも15μm以上とされ、好ましくは15〜70μmの範囲とされる。層1aの厚みが5μm未満では、プラスチックフィルムとの十分な接着強度が得られず、層1bの厚みが15μm未満では、インパルス絶縁耐圧が低下する。
また、丸網抄紙の層1aの厚みに対する長網抄紙の層1bの厚みの比は、0.8〜3.0程度とするのが好ましい。この比が0.8未満であると、丸網抄紙の層1aの割合が大きくなり、縦方向と横方向との機械特性の差が大きくなり、機械特性に劣る方向に応力が加わった際に破断しやすくなるため好ましくない。また、この比が3.0を越えると、長網抄紙の層1bの割合が大きくなり、裁断時に破断が生じやすくなるため好ましくない。
【0010】
また、上記二重クラフト紙1としては、誘電特性が良好な脱イオン水洗低損失紙が望ましく、水浸液導電率(JIS−C−2111による)が15μS/cm以下の低伝導性であるものが好ましい。
このような二重クラフト紙1は、抄紙の際に、フィブリル化度の異なるパルプを2段に重ねて抄紙する方法などによって製造される。
【0011】
二重クラフト紙1は、低気密度かつ低密度の層1aがプラスチックフィルム3に接し、高気密度かつ高密度の層1bが表面に露出するように組み合わされてプラスチックフィルム3と貼り合わされている。このように、プラスチックフィルム3に接する側の層1aが低気密度であると、この層が多孔性であり表面凹凸が大きいため、プラスチックフィルムとの貼り合わせ時において溶融フィルムの侵入がより良好となって接着強度が高められる。
【0012】
プラスチックフィルム3としては、ポリプロピレン、ポリ−4−メチルペンテン−1、ポリブテン−1、ポリエチレンなどの無極性ポリオレフィンやテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体などのフッ素樹脂からなる厚さ20〜150μmのものが用いられる。これらのプラスチックのなかでも、ポリプロピレンホモポリマー、好ましくはメルトインデックスが5〜50g/分の比較的溶融粘度の低いポリプロピレンホモポリマーからなるフィルムがクラフト紙との接着性が高くなり、しかも得られるラミネート紙の絶縁特性も良好となって好ましい。
このようなプラスチックラミネート紙2の全厚みは、100〜300μmの範囲とされるが、用途等によってはこの範囲外であってもよい。
【0013】
また、本発明の電力ケーブルは、上述のプラスチックラミネート紙2を導体上に直接または遮断層等を介して多数回巻回して絶縁体とし、この絶縁体上に遮断層、シース、防食層等を被覆するとともに、絶縁体にポリブテン油やアルキルベンゼン油などの絶縁油を含浸したものとされる。絶縁油として、低粘度のものを用い、大気圧以上の圧力で絶縁油を常時加圧するようにすればOFケーブルが得られる。
【0014】
上記プラスチックラミネート紙2を用いた電力ケーブルを製造するには、例えば次のようにする。まず、押出機のT型ダイスから溶融プラスチックフィルムを押し出し、フィルムが溶融状態にあるうちに、二重クラフト紙1を該プラスチックフィルムの両面に沿わせ、これらを加圧ロールで圧着して貼り合わせ、幅70cm、長さ2000m程度のプラスチックラミネート紙2の原反を作製する。この際、二重クラフト紙1を、低気密度かつ低密度の層1aがプラスチックフィルム3に接し、高気密度かつ高密度の層1bが表面に露出するようにフィルム3に貼り合わせる。
このようにして作製したプラスチックラミネート紙2を、紙裁ち機を用いて幅20〜30mm程度のテープ状に裁断する。裁断の際、丸網抄紙の層1aの繊維配列方向を裁断方向と一致させることによって、プラスチックラミネート紙2は上記裁断方向以外の方向に破断しにくくなり、破断を生じることなく裁断される。
【0015】
このテープ状のラミネート紙2を、紙巻き機を用いて導体上に直接または遮断層等を介して多数回巻き付けて絶縁体とする。この巻き付けの際、紙巻き機によって、ラミネート紙2に多方向に引張力が加わることがあるが、ラミネート紙2が、縦方向と横方向との間で引張強度、ヤング率、伸び等の機械特性に差が少ない長網抄紙の層1bを有するものであるため、いずれの方向の力に対しても高強度であり、かつ均質なものとなり、破断が生じることがなく、また一部分のみが過度に伸びることによる巻き乱れ、しわが発生することがない。
次いで、この絶縁体上に遮断層、シース、防食層等を被覆するとともに、絶縁体にポリブテン油やアルキルベンゼン油などの絶縁油を含浸し、上記電力ケーブルを得る。
【0016】
上記構成のプラスチックラミネート紙2にあっては、このラミネート紙2に用いられる二重クラフト紙1の第1の層1aとして、大部分の繊維の配列方向が一方向に向いた丸網抄紙を用いたので、この二重クラフト紙1を用いたプラスチックラミネート紙2を裁断する際に、この丸網抄紙の層1aの繊維の配列方向を裁断方向に合わせることによって、プラスチックラミネート紙2が裁断方向に交差する方向に破断するのを防ぐことができる。
また、第2の層1bとして、繊維の配列方向が縦、横両方向に向いた長網抄紙を用いたので、その機械特性を縦方向、横方向ともに優れ、均質なものとすることができる。よって、プラスチックラミネート紙2を導体上に巻き付けて油浸絶縁体を形成する際に、ラミネート紙2に多方向の引張力が加わっても、これが破断したり、巻き乱れ、しわが生じるのを防ぐことができる。
このように、上記プラスチックラミネート紙2にあっては、ケーブル製造性を向上させ、ケーブル製造効率を高めることができる。
【0017】
また、二重クラフト紙1を、丸網抄紙の層1aがプラスチックフィルム3に接するようにフィルム3に貼り付けることによって、繊維配列方向以外の方向の機械特性に劣る丸網抄紙の層1aを補強し、ケーブル製造時のラミネート紙2の破断を一層確実に防ぐことができる。
また、上記例の二重クラフト紙1は、2つの層1a、1bからなるものとしたが、本発明のクラフト紙は、これに限らず、3層以上の多重紙であってもよい。
【0018】
以下、具体例を示し、その作用効果を明確にする。
(試験例)
メルトインデックス15.0g/分、密度0.90g/cm3のポリプロピレンを温度280度で溶融押出してポリプロピレンフィルムとし、これが溶融状態にあるうちにその両面に厚み40μmのクラフト紙を沿わせ、ロール圧着して全厚みが170μmのポリプロピレンラミネート紙を製造した。上記クラフト紙としては、通常の一重紙、および気密度、密度の異なる紙を2枚貼り合わせた二重紙を用いた。これら紙としては、丸網抄紙または長網抄紙を用いた。
【0019】
クラフト紙として二重紙を用いた場合には、低気密度かつ低密度の層の厚みが15μmで、高気密度かつ高密度の層の厚みが25μmであり、脱イオン水洗によりJIS−C−2111による水浸液導電率が5μS/cmとされたものを用い、低気密度かつ低密度の層をポリプロピレンフィルム面に、高気密度かつ高密度の層を表面に向けた。また、低気密度かつ低密度の層の気密度を15ガーレ秒とし、密度を0.65g/cm3とした。また高気密度かつ高密度の層の気密度を30000ガーレ秒とし、密度を0.85g/cm3とした。また、クラフト紙として一重紙を用いた場合には、その気密度を5000ガーレ秒とし、密度を0.75g/cm3とした。
【0020】
上記各ポリプロピレンラミネート紙を、紙裁ち機を用いて幅20mm、長さ約2000mのテープ状に裁断し、これを導体上に巻き付け、厚さ約1mmの油浸絶縁体(JIS−C−2320、2種1号油含浸)を形成してモデルケーブルを作製した。
このケーブルを作製する際に、裁断時および導体上への巻き付け時のラミネート紙の破断の有無を確認し、全く破断がみられなかった場合を◎とし、わずかであっても破断が観察された場合を○と評価した。
さらに、上記ラミネート紙の縦方向および横方向のヤング率、引張強度、伸びを測定した。ヤング率については、縦方向と横方向のヤング率の比が3.0未満であるときを◎、3.0以上であるときを○と評価した。また、引張強度(JIS C2111に準拠)については、15kg/15mm幅以上である場合を◎、15kg/15mm幅未満である場合を○と評価した。また、伸びについては、4%未満である場合を◎、4%以上である場合を○と評価した。また、上記ケーブルの正極性インパルス絶縁破壊電圧(表1中ではImp破壊電圧と略記する)を測定し、これが130kV/mm以上である場合を◎、130kV/mm未満である場合を○と評価した。また、これらの試験結果を総合的に判断し、各ラミネート紙を用いて製造したケーブルの順位付けを行った。これらの結果を表1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】
表1の結果から明らかなように、丸網抄紙の層および長網抄紙の層を有するクラフト紙を用い、このクラフト紙を、ポリプロピレンフィルム側を丸網抄紙層とし、表面側を長網抄紙層としてポリプロピレンフィルムに貼り付けたラミネート紙を用いた試験番号1のものは、ラミネート紙の機械特性が良好であり、ケーブル製造時に破断が生じず、しかもこのラミネート紙を用いた絶縁体のインパルス絶縁耐圧が良好であったことがわかる。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、優れた機械特性を有し、ケーブル製造時等に破断しにくいプラスチックラミネート紙が得られる。よって、ケーブル製造効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のプラスチックラミネート紙の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
1・・・二重クラフト紙
1a・・・丸網抄紙の層
1b・・・長網抄紙の層
2・・・プラスチックラミネート紙
3・・・プラスチックフィルム
Claims (3)
- プラスチック溶融押出フィルムにクラフト紙を貼り合わせてなる油浸絶縁用プラスチックラミネート紙において、
クラフト紙が、低気密度かつ低密度の層および高気密度かつ高密度の層の2層以上の紙からなる多重紙であり、低気密度かつ低密度の層が丸網抄紙からなり、高気密度かつ高密度の層が長網抄紙からなり、低気密度かつ低密度の層が2層以上の場合には丸網抄紙の繊維配列方向はすべて同じとされ、クラフト紙を、低気密度かつ低密度の層がプラスチックフィルム面に接するようにプラスチック溶融押出フィルムの両面に貼り合わせたことを特徴とする油浸絶縁用プラスチックラミネート紙。 - 多重紙が低気密度かつ低密度の層および高気密度かつ高密度の層の2層の紙からなる二重紙であることを特徴とする請求項1記載の油浸絶縁用プラスチックラミネート紙。
- 請求項1または2記載の油浸絶縁用プラスチックラミネート紙を油浸絶縁体として用いたことを特徴とする電力ケーブル。
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