JPH0239047B2 - Yushindenkizetsuenkeeburu - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、電気絶縁油に浸された電気絶縁ケー
ブルの改良に関するものである。油浸電気ケーブ
ルの油浸絶縁層（または誘電層）として、従来は
電気絶縁紙が使われてきたが、最近になつて、ポ
リプロピレンフイルムが使われるケースが出てき
た。このフイルムは電気絶縁紙よりも耐圧がはる
かに高いというだけでなく、誘電正接が小さいこ
と、あるいは誘電率が絶縁油の誘電率に近いこと
など、いくつかの利点を有している。しかし、従
来のポリプロピレンフイルムをまいたケーブル
は、絶縁油による膨潤が極めて大きいという欠点
を有しており、そのために油浸絶縁用途に用いる
場合、各種の制限があつた。例えば、ポリプロピ
レンフイルムを巻いてケーブルを作り、これを絶
縁油に浸す場合、油によつてフイルムが膨潤し、
ケーブルは巻き締つて固くなつてしまい、層間の
絶縁油の流通性が悪くなつてしまうというトラブ
ルを生じる。これを避ける応急策として、はじめ
にケーブルを巻く時、緩く巻いておくという手法
があるが、緩く巻くと、巻きずれを起しやすく、
また、巻きじわも発生しやすい。 従来のポリプロピレンフイルムをまいたケーブ
ルのもうひとつの欠点は、表面の粗さが不十分で
あるため、フイルムを重ね巻きした時、その層間
で絶縁油の流通性が不十分になりやすく、それに
起因する絶縁破壊を起しやすいということであつ
た。 本発明の目的は、上記した２つの欠点、すなわ
ち、膨潤性と油の流通性不良の双方を改良したポ
リプロピレンフイルムをまいた油浸電気絶縁ケー
ブルを提供せんとするものである。 本発明は、上記目的を達成するため、次の構
成、すなわち、密度0.905〜0.915ｇ／cm³、複屈折
0.020〜0.035、両軸方向の強度比（長手方向引張
強度／幅方向引張強度）５〜15の範囲にあり、か
つ、その片面または両面の表面粗さ（Rmax）が
１〜50μｍの範囲にある油浸電気絶縁用ポリプロ
ピレンフイルムをまいたことを特徴とするケーブ
ルである。ここでいうポリプロピレン（以下PP
と略称する）とは、アイソタクチツク度90％以
上、好ましくは95％以上、さらに好ましくは97％
以上有するものであり、メルトインデツクスが
0.5〜40ｇ／10分、好ましくは１〜20ｇ／10分の
範囲のものである。アイソタクチツク度が上記よ
り少なくなると、絶縁油による膨潤が大きくなり
好ましくない。また、メルトインデツクスが上記
範囲より小さいと、やはり絶縁油による膨潤が大
きくなるし、逆に、上記範囲より大きいと、絶縁
油中への溶出分が増加し、絶縁油の粘度上昇を起
したりするので好ましくない。上記したPPの中
でも、特に本発明ケーブルに用いるフイルムに好
ましいものは、溶融結晶化温度（Tmc）が105〜
120℃の範囲、さらに好ましくは108〜118℃の範
囲にあるものである。Tmcが上記範囲より低い
PPでは、絶縁油による油膨潤が大きくなるし、
また逆に、Tmcが上記範囲より高いPPでは、成
膜性が悪化するため、均質なフイルムを作ること
が難しくなり、その結果として、絶縁欠陥などが
増加するので好ましくない。 次に本発明ケーブルに用いるフイルムの密度は
0.905〜0.915ｇ／cm³、特に好ましくは0.907〜
0.912ｇ／cm³の範囲にあることが必要である。密
度が上記範囲より小さい場合は、絶縁油による膨
潤が大きくなつてしまうし、また逆に、上記範囲
より大きい場合は、フイルムが脆くなり、絶縁層
の機械的強度が不足する。次に、本発明ケーブル
に用いるフイルムの複屈折は、0.020〜0.035、好
ましくは、0.025〜0.032の範囲にあることが必要
である。 複屈折がこの範囲より小さいと、絶縁油による
膨潤が大きくなつてしまうし、また逆に、この範
囲より複屈折が大きくなると、フイルムが割れや
すくなつて、絶縁破壊の原因となるので、本発明
目的に合致しない。次に、本発明ケーブルに用い
るフイルムの両軸方向の強度比、すなわち、フイ
ルムの長手方向の引張強度を幅方向の引張強度で
割つた値は、５〜15、好ましくは、７〜12の範囲
にあることが必要である。この強度比がこの範囲
より小さくなると、絶縁油による膨潤が大きくな
つてしまうし、また逆に、この範囲より大きくな
ると、フイルム面内の方向による特性差が大きく
なりすぎるため、絶縁層を巻く時の作業性が著し
く劣つたものとなつてしまう（例えば、巻く時
に、伸びを生じたり、しわが入りやすくなつた
り、あるいは裂けやすくなつたりする）。次に、
本発明ケーブルに用いるフイルムの片面または両
面の表面粗さ（Rmax）は、１〜50μｍ、好まし
くは２〜40μｍの範囲にあることが必要である。
この範囲より小さい場合は、絶縁油の層間流通性
が悪くなつて、絶縁破壊の原因となるし、また逆
に、この範囲より大きくなると、耐圧特性が悪化
してしまう。 次に、本発明ケーブルに用いるフイルムの製造
方法の一例を述べる。PP樹脂を溶融押出して、
口金からシート状に押出し、これを冷却ドラムに
巻きつけて冷却固化せしめる。このPPシートを、
一組の圧延ロールの間に挿入して、圧延倍率（圧
延前のシート厚さを圧延後のシート厚さで割つた
値）５〜12倍、好ましくは７〜10倍になるように
圧延する。 圧延圧力は、10〜3000Kg／cm、より好ましくは
100〜1000Kg／cmの範囲が好適であり、圧延ロー
ルの温度は60〜160℃、好ましくは80〜150℃の範
囲が好適である。圧延時に、PPシート表面を液
体（水、界面活性剤水溶液、アルキレングリコー
ル、ポリアルキレングリコール、グリセリン、電
気絶縁油など）で濡らしてから圧延すると、均一
な高倍率圧延が容易になる。圧延されて得られた
フイルム（通常、厚さは10〜300μｍの範囲）を、
100〜150℃に再加熱して、長手方向に原寸の0.5
〜10％弛緩を与えつつ、１〜20秒間熱処理する。
次に、このフイルムを、90〜140℃に加熱された
エンボスロールの間を通して、フイルムの片面ま
たは両面を粗面化して、表面粗さ（Rmax）が１
〜50μｍ、好ましくは２〜40μｍの範囲になるよ
うにする。以上述べたように、本発明フイルムの
製法としては、圧延とエンボス加工の組合せが最
も好ましい方法であるが、その他の方法を用いて
作つてもよい。例えば、圧延のかわりに、圧延と
延伸の組合せや密間隔ロール延伸を用いてもよ
く、またエンボス加工のかわりに、サンドブラス
ト加工やエツチング法などで表面を粗面化しても
よい。 本発明は以上に述べたような特性を持つことを
特徴とするものであるが、この発明ケーブルに用
いるフイルムの長手方向の熱収縮率を0.1〜５％、
好ましくは0.5〜３％の範囲にすることによつて、
さらに油浸電気絶縁ケーブルとすることができ
る。熱収縮率がこの範囲より大きいと、絶縁層が
巻き締つて、しわなどを生じやすいので好ましく
なく、また逆に、この範囲より小さいと、絶縁油
の中では長手方向に伸びが生じる傾向となり、巻
かれた絶縁層が緩むので好ましくない。長手方向
の熱収縮率をこの範囲に納めるための方法の１例
をあげると、前記したような方法で作つたフイル
ムを、80〜140℃、好ましくは90〜130℃に加熱
し、緊張状態あるいは長手方向に原寸の0.1〜５
％の弛緩を許容しつつ、0.5〜50時間、好ましく
は１〜20時間保持する。このエージング熱処理に
よつて、長手方向の熱収縮率を0.1〜５％、好ま
しくは0.5〜３％の範囲に納めることができる。 本発明ケーブルは、ケーブルに用いるPPフイ
ルムの密度、複屈折、両軸方向の強度比および表
面粗さの特定範囲値を組合せたことによつて、次
のようにすぐれた特徴を有するケーブルとなつ
た。 (1) 絶縁油による膨潤が少ない。 (2) 絶縁層間の絶縁油の流通性が良好である。 (3) 絶縁層としての機械特性および巻く時の作業
性にすぐれている。 (4) 絶縁層の巻き締りおよび巻き緩みともに起り
にくい。 (5) 誘電正接、誘電率および耐圧特性もすぐれて
いる。 従つて、本発明油浸電気、絶縁ケーブルの油浸
絶縁層として好適なものである。 なお、本発明で用いている用語および測定法を
以下にまとめて説明しておく。 (1) アイソタクチツク度 PPを沸騰ｎ−ヘプタンで抽出して、抽出残
分重量を原重量で割り、100を乗じて％表示す
る。 (2) メルトインデツクス：ASTM Ｄ−1238−73
の条件Ｌで測定する。 (3) 溶融結晶化温度（Tmc）：パーキンエルマー
社製DSC−型に試料５mgを入れ、雰囲気を
窒素置換する。次に、昇温速度20℃／分で200
℃まで昇温させ、この200℃の状態で５分間保
持する。次いで、20℃／分の速度で降温し、試
料の結晶化に伴なう発熱ピークを描かせる。こ
のピークの頂上部の温度をTmcとする。 (4) 密度：ASTM D1505による。 (5) 複屈折：アツベの屈折計を用いて、フイルム
の長手方向の屈折率（Ny）および幅方向の屈
折率（Nx）を測定し、NyからNxを差し引い
た値を複屈折とする。なお、測定時の光源に
は、ナトリウムＤ線を用い、マウント液として
は、サリチル酸メチルを用いる。 (6) 両軸方向の強度比：フイルムの長手方向の引
張強度σy（Kg／mm²）および幅方向の引張強度σx
（Kg／mm²）を、ASTM Ｄ−882−67の方法で測
定し、σyをσxで割つた値を強度比とする。 (7) 表面粗さ（Rmax）：JIS B0601−1976記載
の方法により、Rmaxを測定する。カツトオフ
値は0.8mmとする。 (8) 熱収縮率：フイルムから、長さ200mm、幅10
mmの試料を切りとる（熱収縮率を測定する方向
を長さ方向とする）。この試料を120℃の熱風循
環オブン中に15分間保持した後、室温中に取り
出し、その長さを測定する。その長さをＬ（mm）
とすれば、熱収縮率は次式で求められる。 熱収縮率（％）＝100×（200−Ｌ）／200 (9) 絶縁油による膨潤度：フイルムから、100mm
×100mmの試料を切りとり、これの重量をＷ
（mg）とする。この試料を80℃のアルキルベン
ゼン油中に浸し、24時間放置する。次いで、こ
の試料を取り出し、ろ紙で表面の油をふきとつ
た後、アセトン中に浸して洗浄し、アセトンを
含ませたガーゼで、さらに完全に、表面の油を
除去する。この試料の重量を測り、これを
W′（mg）とすると、膨潤度（％）は次式で求め
られる。 膨潤度（％）＝100×（W′−Ｗ）／Ｗ (10) 絶縁油の流通性：フイルム導体上にまき、ケ
ーブルを作る。これを絶縁油中に浸して、油を
真空含浸せしめる。しかる後、ケーブルを解体
して、ケーブルのあらゆる層間に、絶縁油がい
きわたつているかどうかを肉眼で判定する。 ランクＡ：全面に均一にいきわたつている ランクＢ：微かに油のない点が存在する ランクＣ：油のない部分が面状に存在する 油浸絶縁材料としては、ランクＡであること
が必要であるが、低圧の用途ではランクＢでも
使える場合がある。ランクＣでは、油浸絶縁材
料として不適格である。 (11) 電気絶縁油：鉱油、ヒマシ油、棉実油、ア
ルキルベンゼン、ジアリルアルカン、ポリブテ
ン油、シリコン油など、各種公知の電気絶縁油
の総称である。 次に実施例に基づいて、本発明の実施態様を説
明する。 実施例 １ アイソタクチツク構造含有率97.6％、メルトイ
ンデツクス６ｇ／10分、Tmc110.5℃のPP樹脂ペ
レツトを、押出機に供給して、260℃で溶融押出
し、Ｔ字型口金からシート状に吐出せしめた。こ
の溶融シートを、30℃の冷却ドラムに巻きつけて
冷却固化し、厚さ約300μｍのシートを作つた。
このシートを一組の圧延ロール（ロール直径250
mm）の間に挿入して、約10倍に圧延した。圧延圧
力は500Kg／cm、圧延ロールの温度140℃とし、ポ
リエチレングリコールでシート表面を濡らしつつ
圧延した。得られた30μｍ厚みのフイルムを、
130℃の雰囲気中に入れ、長手方向に１％の弛緩
を与えつつ、10秒間熱処理した。次に、このフイ
ルムを130℃に加熱されたエンボスロールの間を
通して、フイルムの両面に、約100メツシユのサ
ンドブラスト加工パターンを転写せしめた。次
に、このフイルムを緊張状態のまま、120℃の雰
囲気中に10時間保持して、エージング熱処理し、
これを室温まで徐冷した。かくして得られたフイ
ルムを22mmに切つたテープを作つた。このテープ
を150sqのより線に1/3ラツプで10枚まいた。その
上に0.1mm、巾22mmの銅テープを1/3ラツプで巻い
た。このケーブルにアルキルベンゼン（10ST30
℃）を含浸しケーブルを完成した。このケーブル
の油の流通度合、又インパルス破壊強度を求め、
無延伸フイルムのそれに対する比を求めた。 密度（ｇ／cm³）：0.910 複屈折：0.030 両軸方向の強度比：10.2 熱収縮率（％）：1.3 表面粗さ（Rmax）（μｍ）：12.5 膨潤度（％）：3.1 絶縁油の流通性：ランクＡ インパルス破壊強度：2.1 この結果から、本発明ケーブル用絶縁層が絶縁
油による膨潤が小さく、しかも絶縁油の流通性も
すぐれており、かつ高インパルス強度を有してい
るので、油浸電気絶縁ケーブルとして極めて有用
であることがわかる。 比較例 １ 市販の無延伸PPフイルムおよび油浸コンデン
サー用として市販されている二軸延伸PPフイル
ムをまいたケーブルの諸特性を比較のため、以下
にまとめて示しておく。

【表】 これらの数値を上記実施例の本発明フイルムと
比較すると、本発明の優位性が明らかである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 密度0.905〜0.915ｇ／cm³、複屈折0.020〜
   0.035、両軸方向の強度比（長手方向引張強度／
   幅方向引張強度）５〜15の範囲にあり、かつ、そ
   の片面または両面の表面粗さ（Rmax）が１〜
   50μｍの範囲にある油浸電気絶縁用ポリプロピレ
   ンフイルムを導体上に巻いた油浸電気絶縁ケーブ
   ル。