JP4727094B2

JP4727094B2 - 熱硬化性樹脂積層管の製造方法

Info

Publication number: JP4727094B2
Application number: JP2001281993A
Authority: JP
Inventors: 晄一利倉
Original assignee: Risho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Risho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2021-09-17
Also published as: JP2003089157A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主として、油入変圧器の巻線用絶縁筒として使用される熱硬化性樹脂積層管の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
油入変圧器は、主要構成部材である磁気回路を形成する鉄心と電気回路を形成する巻線とを金属製のタンク内に収容し、電気絶縁のためにタンク内に絶縁油を充填して構成されている。
【０００３】
ところで、従来、巻線に使用されている巻線用絶縁筒として、木綿繊維、クラフトパルプ等の植物繊維を抄いた湿紙を重ねて加圧成形したプレスボードを、カゼイン等の接着剤を使用して円筒状に形成したものがある。
【０００４】
この円筒状に形成されたプレスボードからなる巻線用絶縁筒は、絶縁油がプレスボードの繊維内に浸透し易いため、絶縁性能は優れているものの、機械的強度が劣り、巻線形成時に変形し易く、寸法精度に劣るという欠点がある。
【０００５】
また、巻線用絶縁筒として、従来、紙基材にフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸乾燥させたプリプレグシートを筒状に巻重ねた熱硬化性樹脂積層管の使用が考えられている。
【０００６】
この熱硬化性樹脂積層管を巻線用絶縁筒として使用した場合、紙基材全体に結合剤となるフェノール樹脂が含浸しているため、機械的強度は優れているものの、積層管の内部には絶縁油が浸透せず、積層管全体に微小空隙が点在するため、絶縁筒としての層間耐電圧が劣るという欠点があった。
【０００７】
そこで、この発明は、巻線形成時に変形が生じない機械的強度を有し、絶縁油が浸透して層間耐電圧が大きい、巻線用絶縁筒としての特性に優れた熱硬化性樹脂積層管を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、紙基材に熱硬化性樹脂を、厚み方向に熱硬化性樹脂の含浸層と未含浸層が形成されるように含浸乾燥させたプリプレグシートを、巻芯に加熱加圧しながら巻重ねて熱硬化性樹脂積層管を製造したものである。
【０００９】
即ち、この発明に係る熱硬化性樹脂積層管を形成するプリプレグシートは、厚み方向に熱硬化性樹脂が含浸する含浸層と、熱硬化性樹脂が含浸していない未含浸層との組み合わせからなる。
【００１０】
したがって、この発明に係る熱硬化性樹脂積層管を巻線用絶縁筒として使用した場合、熱硬化性樹脂の含浸層によって巻線形成時に変形が生じない機械的強度を有し、絶縁油は熱硬化性樹脂の未含浸層部分に浸透するため、層間耐電圧が大きく、巻線用絶縁筒として優れた特性を示す。また、紙基材に疎水性の油が含浸することにより、親水性の紙の繊維の収縮が生じ、機械的強度がさらに向上するものと考えられる。
【００１１】
上記プリプレグシートは、形成の際に、紙基材の片面側にのみ熱硬化性樹脂を含浸させて、プリプレグシートの表裏面に、熱硬化性樹脂の含浸層と未含浸層を設けるようにしてもよいし、紙基材の内部に未含浸層が残るように両面側から熱硬化性樹脂を含浸させ、プリプレグシートの含浸層が、未含浸層を挟んでその両面に設けられるようにしてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明は、例えば、図１に示すように、紙基材に熱硬化性樹脂を、厚み方向に熱硬化性樹脂の含浸層１ａと未含浸層１ｂが形成されるように含浸乾燥させたプリプレグシート１を、巻芯４に加熱加圧しながら巻重ねて熱硬化性樹脂積層管６を製造するものである。図１において、符号２、３は、熱ロール、５は加圧ロールを示している。
【００１３】
上記熱硬化性樹脂積層管６を形成するプリプレグシート１は、図２（ａ）又は（ｂ）に示すように、厚み方向に熱硬化性樹脂が含浸する含浸層１ａと、熱硬化性樹脂が含浸していない未含浸層１ｂとの組み合わせからなる。
【００１４】
図２（ａ）は、プリプレグシート１を形成する際に、紙基材の片面側にのみ熱硬化性樹脂を含浸させて、プリプレグシート１の表裏面に、熱硬化性樹脂の含浸層１ａと未含浸層１ｂを設けた例である。また、図２（ｂ）は、プリプレグシート１を形成する際に、紙基材の内部に未含浸層１ｂが残るように両面側から熱硬化性樹脂を含浸させ、プリプレグシート１の含浸層１ａを、未含浸層１ｂを挟んでその両面に設けた例である。
【００１５】
この発明のプリプレグシート１の紙基材としては、コイル絶縁紙、プレスボード等の電気機器のコイル絶縁等に使用されている紙が好ましいが、特に限定されるものではない。
【００１６】
また、紙基材の密度としては、０．６〜１．２ｇ／ｃｍ³のものを使用するのが好ましい。紙基材の密度が０．６ｇ／ｃｍ³未満の場合は、変圧器に使用したときに、絶縁油の浸透性は優れるものの、繊維がポーラスなために機械的強度が劣り、巻線形成時にたわみが生じ易く、寸法精度が悪くなる。一方、紙基材の密度が１．２ｇ／ｃｍ³を超える場合は、変圧器に使用したときに、絶縁油の浸透速度が遅く、浸透に長時間を要するため、作業効率が悪いと共に、絶縁油の浸透が不完全になって、層間耐電圧特性が悪くなるおそれがある。
【００１７】
この発明において、紙基材に含浸させる熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂等、通常の熱硬化性樹脂積層板や熱硬化性樹脂積層管に使用される樹脂を使用することができ、特に限定されるものではない。
【００１８】
また、厚み方向に熱硬化性樹脂の含浸層と未含浸層が形成されるように、紙基材に熱硬化性樹脂を含浸乾燥させてプリプレグシート１を形成する方法としては、長尺状に巻き取られた紙基材の片面又は両面に、ロールコート法、カーテンコート法等により熱硬化性樹脂を付着させた後、１００〜１５０℃の乾燥機内に通すという方法があるが、含浸方法は特に限定はない。紙基材への熱硬化性樹脂の含浸量及び含浸深さは、熱硬化性樹脂ワニスの濃度や含浸温度、含浸時間等により調整することができる。
【００１９】
上記プリプレグシート１を巻き重ねる際に使用する巻芯４は、木製、金属製、プラスチック製等、特に限定されないが、金属製のものが耐久性に優れている。
【００２０】
上記プリプレグシート１を巻芯４に巻き重ねる際の加熱加圧条件は、使用する熱硬化性樹脂や紙基材に応じて適宜選択されるものであるが、加熱温度は、プリプレグを形成する熱硬化性樹脂の軟化点温度以上であり、加圧力は、１０００ｍｍ幅のプリプレグに対して０．１ｋＮ〜５ｋＮに設定する。
【００２１】
この発明で得られる熱硬化性樹脂積層管の断面形状は、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、円形、楕円形、コーナーがＲ形状の四角形等のいずれでもよい。
【００２２】
この発明で得られる熱硬化性樹脂積層管の肉厚は、油入変圧器の構造又は設計基準により適宜決められるが、通常は１〜１０ｍｍ程度である。
【００２３】
［実施例１］
熱硬化性フェノール樹脂ワニスを密度０．７ｇ／ｃｍ³クラフト紙（質量６０ｇ／ｍ²）にロールコート法により樹脂付着量がプリプレグ全体重量の３６％になるように含浸させてプリプレグシート１を得た。温度８０℃のステンレス製の巻芯４（直径３００ｍｍφ）に１０００ｍｍ幅のプリプレグシート１を１５０℃に保持した加圧ロール５により３ｋＮの力で加圧しながら肉厚５ｍｍの熱硬化性樹脂積層管６を成形した。成形後、巻芯４を抜き取った後、熱硬化性樹脂の硬化を十分に行うために１２０℃で１０時間の熱処理を行った。この後、得られた熱硬化性樹脂積層管６の断面を電子顕微鏡で観察したところ、紙基材中に、厚さ方向に熱硬化性樹脂の含浸層と未含浸層とが形成されていることが確認できた。そして、得られた熱硬化性樹脂積層管６について、ＪＩＳＫ６９１１５．１７．４項に基づき曲げ強さ及びＪＩＳＫ６９１１５１０．２項に基づき貫層耐電圧を測定した。さらに、得られた熱硬化性樹脂積層管６について、１１０℃に保持した絶縁油（日石三菱製、高圧絶縁油Ｋ）の中で、７ｍｍＨｇの圧力条件下で７２時間浸漬する油含浸処理を行い、上記と同様な試験方法に基づき、曲げ強さ及び貫層耐電圧を測定した。
【００２４】
［実施例２］
紙基材として密度１．１ｇ／ｃｍ³のクラフト紙（質量６０ｇ／ｍ²）を使用する以外は、実施例１と同様にして熱硬化性樹脂積層管６を作製し、得られた熱硬化性樹脂積層管６について、熱硬化性樹脂の含浸層と未含浸層が紙基材の厚み方向に形成されているかどうかの確認と、曲げ強さ及び貫層耐電圧を測定した。
【００２５】
［比較例１］
紙基材として密度０．５ｇ／ｃｍ³のクラフト紙（質量６０ｇ／ｍ²）を使用する以外は、実施例１と同様にして熱硬化性樹脂積層管６を作製し、得られた熱硬化性樹脂積層管６について、熱硬化性樹脂の含浸層と未含浸層が紙基材の厚み方向に形成されているかどうかの確認と、曲げ強さ及び貫層耐電圧を測定した。
【００２６】
［比較例２］
紙基材として密度１．３ｇ／ｃｍ³のクラフト紙（質量６０ｇ／ｍ²）を使用する以外は、実施例１と同様にして熱硬化性樹脂積層管６を作製し、得られた熱硬化性樹脂積層管６について、熱硬化性樹脂の含浸層と未含浸層が紙基材の厚み方向に形成されているかどうかの確認と、曲げ強さ及び貫層耐電圧を測定した。
【００２７】
［比較例３］
メタノールで希釈した熱硬化性フェノール樹脂を使用し、紙基材全体に樹脂が含浸するようにした以外は、実施例１と同様にして熱硬化性樹脂積層管６を作製し、得られた熱硬化性樹脂積層管６について、熱硬化性樹脂の含浸層と未含浸層が紙基材の厚み方向に形成されているかどうかの確認と、曲げ強さ及び貫層耐電圧を測定した。
【００２８】
実施例１、２及び比較例１〜３の結果は、表１の通りであり、実施例１、２の熱硬化性樹脂積層管６では、熱硬化性樹脂の含浸層と未含浸層が紙基材の厚み方向に形成され、曲げ強さも十分な値を示し、絶縁油の含浸により、貫層耐電圧の大幅な向上が見られた。比較例１、２の熱硬化性樹脂積層管６は、曲げ強さが弱く、強度的に問題があった。また、比較例３の熱硬化性樹脂積層管６は、紙基材全体に熱硬化性樹脂が含浸され、紙基材の厚み方向に熱硬化性樹脂の未含浸層が形成されておらず、そのため、貫層耐電圧が低く、絶縁油を含浸させても、貫層耐電圧の向上が見られなかった。
【００２９】
【表１】

【００３０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、巻線形成時に変形が生じない機械的強度を有し、絶縁油が浸透して層間耐電圧が大きい、巻線用絶縁筒としての特性に優れた熱硬化性樹脂積層管を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る熱硬化性樹脂積層管の製造工程の概略図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）はこの発明に係る熱硬化性樹脂積層管を形成するプリプレグシートの厚み方向の断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はこの発明に係る熱硬化性樹脂積層管の各例の断面形状を示す図である。
【符号の説明】
１プリプレグシート
１ａ熱硬化性樹脂の含浸層
１ｂ熱硬化性樹脂の未含浸層
２、３熱ロール
４巻芯
５加圧ロール
６熱硬化性樹脂積層管

Claims

紙基材に熱硬化性樹脂を、厚み方向に熱硬化性樹脂の含浸層と未含浸層が形成されるように含浸乾燥させたプリプレグシート（１）を、巻芯（４）に加熱加圧しながら巻重ねる熱硬化性樹脂積層管（６）の製造方法。