JPH07101569B2

JPH07101569B2 - ガス絶縁変圧器用スペーサの製造方法

Info

Publication number: JPH07101569B2
Application number: JP62325256A
Authority: JP
Inventors: 紀幸大沼; 豪男木村
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1987-12-24
Filing date: 1987-12-24
Publication date: 1995-11-01
Anticipated expiration: 2010-11-01
Also published as: JPH01167908A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はガス絶縁変圧器用絶縁スペーサーの製造方法に
関するものである。更に詳しくは６フッ化イオウガス等
の絶縁変圧器用として有用な、引張強度、圧縮強度、打
抜性、耐熱性などにすぐれた高品質のスペーサーを製造
する方法に関するものである。［従来技術］変圧器としては、絶縁強度や冷却効果を高めるための冷
却媒体である絶縁油を容器内に収納した油入変圧器が一
般的に使用されている。変圧器を屋内で使用する場合に
は鉱油は可燃油であるため、防災上の見地から鉱油を使
用しない不燃変圧器が要求され、乾式変圧器又は不燃性
油変圧器が使用されてきたが、昭和47年に不燃性油とし
てポリ塩化フェニルが使用禁止となり、それ以後、不燃
変圧器としては、Ｈ種乾式変圧器が主に使用されるよう
になりモールド変圧器も使用されるようになった。

かくして不燃変圧器としてＨ種乾式変圧器、モールド変
圧器が使用されているが、これらは主絶縁を空気の絶縁
耐力に依存しているため、電圧としては30KV級まで、容
量的には10MVA級が限度と考えられている。このため66K
V級以上あるは10MVA級以上の不燃化変圧器の絶縁媒体と
してフッ化イオウガスなどの電気的負性気体が使用され
るようになってきた。

このようなガス絶縁変圧器用の絶縁スペーサーとして
は、従来の油入変圧器で使用されているセルロース系プ
レスボードでは冷却媒体である絶縁油を使用しないので
放熱が悪くなるため耐熱性が不十分であり、一方、ポリ
イミドあるいは芳香族ポリアミドのボードは耐熱性は充
分であるが、品質過剰でありかつ高価すぎるという欠点
があった。

一般に、変圧器の絶縁スペーサーに使用されるボードの
製造法としては、湿式抄造によって湿紙を形成し、その
水分含有率を50〜95％に調整した湿紙を任意の枚数積層
した後、これを例えばスイスのワイドマン社製のボード
マシンで加熱加圧下に脱水乾燥して一体化する方法が採
用されており、例えば特開昭54−41500号公報記載の方
法や特開昭60−209100号公報記載の方法における第１段
階のプロセスがこれに当たる。

また、鉱物繊維を主成分とする断熱、防音、不燃性ボー
ドでは、マット状繊維に粉末樹脂を混入してホットプレ
スする方法も提案されている（特開昭62−130802号）。

一方、Ｅ種の絶縁材料として、ポリエステルフイルムや
ポリエステルプラスチックスが知られているが、0.8mm
以上の厚さのものをガス絶縁変圧器絶縁スペーサーとし
て使用する場合、スペーサーの形状に打抜かなければな
らないが、紙層構造（積層プレスボード）以外のものは
打抜性が悪く、実用上使用不可である。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、従来の絶縁スペーサーの欠点であるセルロー
ス系プレスボードの耐熱性を改良し、しかもポリイミド
や芳香族ポリアミドのみからなるボード程の高品質が要
求されないＥ種或いはＦ種分野において、６フッ化イオ
ウガスに対して耐性があり絶縁スペーサーとして要求さ
れる引張強度及び圧縮強度を十分に持ち、かつ打抜性が
あり電気特性にもすぐれている実用的なガス絶縁トラン
ス用絶縁スペーサーを効率的に製造する方法を提供する
ことを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］上述の如き本発明の目的は、芳香族ポリアミドパルプ及
び芳香族ポリエステル短繊維を含む嵩密度が0.95〜1.3g
/cm³のボードからなるガス絶縁変圧器用スペーサーを製
造するに際し、芳香族ポリアミドパルプと芳香族ポリエ
ステル未延伸短繊維と芳香族ポリアミド短繊維及び／又
は芳香族ポリエステル延伸短繊維とを、抄紙し、得られ
た湿紙を乾燥して水分含有率を2.5（重量）％以下にし
た後、該乾燥紙を積層し200〜250℃の温度範囲で熱圧加
工することを特徴とする、本発明のガス絶縁変圧器スペ
ーサーの製造方法によって達成される。

本発明ににおいて使用する芳香族ポリアミドとしては、
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自己縮合してなるポ
リアミド、（ｃ）前記（ａ）（ｂ）を共重合したポリア
ミドなどがあげられ、なかでも、ポリ（ｍ−フェニレン
イソフタラミド）が好ましい。

芳香族ポリアミドパルプは、上述の如き芳香族ポリアミ
ドを主体とし、例えば特公昭35−11851号公報、特公昭3
7−5732号公報などに記載されている抄紙性を有するパ
ルプ状粒子であり、フィブリッドとも称される。

芳香族ポリアミド短繊維も、ポリ（ｍ−フェニレンイソ
フタラミド）の短繊維が好ましい。短繊維の形態として
は単糸繊度20デニール以下、繊維長３〜20mmの範囲のも
のが好ましい。かかる芳香族ポリアミド短繊維として
は、公知の方法により紡糸、延伸、熱処理、切断した市
販の芳香族ポリアミド短繊維、例えば「コーネックス」
「NOMEX」などの商品名で市販されているポリ（ｍ−フ
ェニレンイソフタラミド）短繊維が使用できる。

また、ポリエステル繊維は、公知の芳香族ジカルボン酸
を二塩基酸成分とし脂肪族又は脂環族グリコールあるい
はポリエチレングリコールの如きポリオキシアルキレン
グリコールをグリコール成分とするポリエステルからな
る繊維である。これら二塩基酸成分又はグリコール成分
を２種以上組合せた共重合ポリエステルの繊維でもよ
い。特に好ましいポリエステル繊維としてはポリエチレ
ンテレフタレート繊維を挙げることができる。

ポリエステル短繊維の形態としては、単糸繊度20デニー
ル以下、繊維長３〜20mmの範囲の短繊維が好ましい。

本発明では、ポリエステル短繊維の少くとも一部として
未延伸短繊維を用いることが必要であり、ポリエステル
短繊維に未延伸短繊維を含まない場合は、後述の低水分
率での熱圧加工によって積層一体化させ良好なボードを
得ることが困難である。

ポリエステル未延伸短繊維は、紙の構成成分（紙料）の
20〜60重量％特に30〜50重量％の割合で使用するのが好
ましい。

一方、これと併用し得るポリエステル延伸短繊維として
は、偏平率2.5以上の偏平糸が好ましい。ここでいう偏
平率とは単糸断面における最も大きい幅（Wmax）に対す
る最も大きい断面長（Lmax）の比（Lmax/Wmax）であ
る。偏平率が2.5未満の場合には熱圧加工後の密度向上
が不十分である。偏平糸の断面形状は公知の種々のもの
を用いることができる。

本発明ではポリエステル短繊維として未延伸繊維と偏平
率2.5以上の延伸短繊維との組合せを用いるのが好まし
い。この場合、得られるボードの力学特性、電気特性が
特に良好となる。

なお、本発明では、紙の構成成分としてポリエステル未
延伸短繊維を用いることは必須であるが、芳香族ポリア
ミド短繊維とポリエステル延伸短繊維は必ずしも両方を
併用する必要はなく、いずれか一方のみを使用してもよ
い。

本発明方法では、上述の構成成分（紙料）を、湿式抄造
法によって抄紙するが、この際、芳香族ポリアミドパル
プの割合は全紙料り10〜90重量％、好ましくは10〜50重
量％とするのが適当である。パルプが10重量％未満の場
合では電気特性特に絶縁破壊強度が低く、90重量％を越
えるとボードの圧縮強度等の力学特性が悪くなる。

また、芳香族ポリアミド繊維、ポリエステル延伸短繊維
の割合は両者の合計で全紙料の20〜60重量％とするのが
好ましい。

本発明の方法によれば、前述の如き（ａ）芳香族ポリア
ミドパルプと、（ｂ）ポリエステル未延伸短繊維と、
（ｃ）芳香族ポリアミド繊維又は／及びポリエステル延
伸短繊維（少くともいずれか）とを、必須の構成成分と
して含む湿紙を乾燥して、その水分含有率を2.5（重
量）％以下にまで低減させた後、得られた乾燥紙を所望
枚数積層して加熱加圧を行い、ボードとする。

従来、電気絶縁ボードの製法として、以下の方法が提案
されているが、いずれも水分含有率の高い状態で加熱加
圧することを要件としている。

（１）湿紙抄造によって湿紙を形成し該湿紙の水分含有
率を50〜95％に調整した湿紙を任意の枚数積層して後加
熱加圧下に脱水乾燥して一体化する方法（特開昭54−41
500号、特開平３−315698号）。

（２）絶縁ボードを２以上積層するに際し、該ボードの
層間に水分30％以上を芳香族系重合体湿紙を１以上介在
せしめたのち、該重合体の軟化点より80〜160℃低い温
度にて熱圧接着する方法（特開昭55−49811号）。

（３）特開昭54−41500号記載の方法で第１段階の低密
度ボードを作成し、引き続き水分が発生しなくなるまで
270〜320℃で乾燥し、次いで270〜320℃で８〜350kg/cm
²でプレスする方法（特開昭60−209100号）。

これらの方法は、いずれもクラフト紙とか芳香族ポリア
ミド紙のように、水の介在により水素結合を利用して紙
層間を接着させるものであり、乾燥熱圧条件は100〜200
℃の温度で１時間程度の長時間を採用している。

本発明では、上述の湿紙を常法に乾燥して水分含有率2.
5（重量）％以下とした乾燥紙を、200〜250℃の温度範
囲で熱圧加工することが必要である。

上述した従来方法では、水分を含む状態で加熱するの
で、紙温度を十分な高温度に上げることが困難なため、
特に疎水性繊維のポリエステル繊維のように水分と結合
する親水基がなく水素結合を利用した接着が生じ難い場
合、高品質のボードを得ることが出来ない。

しかるに、本発明によれば乾燥紙を積層・熱圧加工する
ため、加熱時に水分がなく、容易に200℃以上の高温度
の条件をとることが出来、電気絶縁ボードとして有用な
品質を得ることが出来るのである。しかも、該紙中には
ポリエステル未延伸繊維を含むため、200〜250℃の熱圧
加工によって該繊維が十分な接着効果を発揮し、良好な
ボードが得られる。

なお、本発明では乾燥紙中の水分含有率は2.5（重量）
％以下、好ましくは１（重量）％以下とする。水分が多
いと200〜250℃で熱圧加工する際、急激な昇温で乾燥紙
中の液体の水分が急激に蒸発して気体の水蒸気となるた
め、堆積の急膨脹によるブリスター（水脹れ）と称する
現象が起り、ボード表面のあちらこちらに凹凸が発生し
て実用に供し得る製品になり難い。

本発明における熱圧加工の時間は比較的短時間でよく、
例えば、後述の実施例３〜９に示すように10分以内の短
時間でも、良好な特性をもつボードを得ることができ
る。

なお、ボードの厚さは0.8mm〜5.0mmが好ましい。絶縁ス
ペーサーとして使用する場合、最低0.8mmの厚さが必要
であり、また5.0mmを越えるボードは熱圧プレスする時
の熱の伝達が悪くなるため均一な品質のボードが出来な
い。したがって、乾燥紙の積層枚数、熱圧加工条件を上
述の厚さとなるように選定するのがよい。

熱圧加工後のボードの嵩密度は0.95〜1.3g/cm³の範囲が
適当である。嵩密度が0.95g/cm³未満では引張強度、圧
縮強度等の力学特性が悪くなり、変圧器の短絡事故時に
絶縁スペーサーにかかる大きな圧縮力をささえることが
できない。また、スペーサーに打抜くときに積層する紙
層間の剥離がおこりやすい。一方1.3g/cm³を越えるとボ
ードがプラスチックライクになりスペーサーに打抜く時
ひび割れが生じて打抜きができない。

ボードの引張強度は4.0kg/mm²以上、引張伸度は15％以
上が好適である。引張強度4.0kg/mm²未満の力学特性で
はボードとしての性能が悪く、前述の如く変圧器の短絡
事故などで絶縁スペーサーに大きな力が加わる時に耐え
られない。引張伸度も少くとも約15％以上が望まれる。

本発明によれば、後述の実施例にも示す通り上述の諸条
件を満足するボードが製造可能であり、この点も本発明
の利点の一つである。

［発明の効果］本発明によって得られる絶縁スペーサーは、通常、12KV
/mm以上の絶縁破壊電圧を示し、特性・外観ともに良好
であり、さらに次のような効果を有する。すなわち、本
来のセルロース系プレスボードは耐熱性がＡ種なので６
フッ化イオウガス絶縁変圧器には使用できなかったが、
本発明による絶縁スペーサーはＥ種以上で６フッ化イオ
ウガス絶縁変圧器に使用が可能である。

また、安価なポリエステル繊維を主体とするので、コス
ト的にも有利である。

［実施例］以下、実施例により本発明のガス絶縁変圧器用スペーサ
ーの製造の具体例を示す。

なお、各実施例及び比較例における各測定値は以下の方
法で求めたものである。

（１）坪量:JIS P8124に準じて測定した。

（２）厚さ：マイクロメータを用いてJIS C2111 5.2に
より測定した。

（３）密度:JIS C2111 6.1により測定した。

（４）水分率:JIS C2111 8により測定した。

（５）引張強さと伸び：定速伸長型引張試験機を用いJI
S C211 7により測定した。

（６）圧縮強さと縮み：定速圧縮型圧縮試験機用い20mm
×20mmの面積のサンプルを約25mmの厚さに重ね1mm/min
の速度で測定した。

（７）絶縁破壊強さ（BDV）:JIS C2111の18.1により測
定した。

（８）表面及び堆積抵抗率:JIS K6911 5.13により測定
した。

（９）誘電率:JIS K6911 5.14により測定した。

（10）打抜性：クリッカプレスで刃型を使用して打抜性
を評価した。

（11）長期耐熱性:UL 746Bの試験法に準じて測定した。

実施例１〜２、比較例１特公昭47−10863号公報に記載の界面重合法によりポリ
ｍ−フェニレンイソフタラミド）を製造した。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（I.V.）が1.35でありポリマー中に無機塩を含
まないものである。

このポリマーを、Ｎ−メチル−ピロリドンにポリマー濃
度12.5重量％となるように溶解し、沈殿用のポリマー溶
液とした。一方、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを濃度30
重量％となるように水を加えて水溶液を調製し、沈殿剤
とした。

このポリマー溶液及び沈殿剤を用い、特開昭52−15162
号公報に記載の沈殿装置を用いて同公報に記載の方法に
よりパルプを製造した。このパルプをパルパー、高速離
解機、ディスクファイナーを使用してスラリー濃度0.3
％でカナディアン標準濾水度110mlの水性スラリー
（Ａ）を作成した。

一方、ポリ（ｍ−フェニレンイソフタラミド）延伸短繊
維として、単糸繊度2.0デニール、繊維長6.0mmの短繊維
を用意し、ポリエステル延伸短繊維として単糸繊度2.5
デニール、繊維長5.0mmの偏平率4.0の延伸熱処理したポ
リエチレンテレフタレート短繊維を用意した。また、ポ
リエステル未延伸短繊維として単糸繊度1.1デニール、
繊維長5.0mmの円形断面のポリエチレンテレフタレート
未延伸繊維を用意した。これらの繊維を表−１に示す割
合で混合し、１％濃度でパルパーで離解分散させ、水性
スラリー（Ｂ）とした。

前記パルプスラリー（Ａ）と短繊維分散スラリー（Ｂ）
とを混合し、均一紙抄スラリーを作成した。次にタッピ
ー式角型手抄機を用いて該紙抄スラリーを紙抄し、水分
率2.5％又はそれ以下に乾燥し、坪量が約85g/m²の乾燥
紙を得た。

得られた乾燥紙を20枚重ね合わせ235℃で５分間80kg/cm
²の面圧でホットプレスで熱圧加工して1.6mmの厚さのボ
ードを作成した。

得られたボードの諸特性を表−１に示す。

なお、比較例１として従来のセルロース系プレスボード
の値を示す。

表−１より明らかな如く、本発明によるスペーサーは、
比較例１のセルロース系プレスボードと比較して電気特
性が秀れ、水分率も低く、セルロースのように吸着水が
無いので取扱いが簡単で、しかも耐熱性が秀れているの
で、ガス絶縁変圧器用絶縁スペーサーとして有用であ
る。

実施例３〜７、比較例２〜８実施例１と全く同じ組成でホットプレス条件のみを変更
してボードを作成した。その条件及び結果を表−２に示
す。

表−２に示す如く、プレス温度が低い比較例２〜６で
は、ボードの物性及び打抜性が不十分である。これに対
し本発明に係る実施例３〜７で、乾燥紙を200℃〜250℃
の温度で熱圧加工したボードは打抜性に秀れ、力学的性
質も良好なボードが得られる。一方、湿紙（水分率90
％）の場合は、熱圧加工温度を強いて200℃以上とする
と（比較例８）、ブリスターが生じ実用的な製品が得ら
れなかった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芳香族ポリアミドパルプ及び芳香族ポリエ
ステル短繊維を含む嵩密度が0.95〜1.3g/cm³のボードか
らなるガス絶縁変圧器用スペーサーを製造するに際し、
芳香族ポリアミドパルプと芳香族ポリエステル未延伸短
繊維と芳香族ポリアミド短繊維及び／又は芳香族ポリエ
ステル延伸短繊維とを、抄紙し、得られた湿紙を乾燥し
て水分含有率を2.5（重量）％以下にした後、該乾燥紙
を積層し200〜250℃の温度範囲で熱圧加工することを特
徴とするガス絶縁変圧器用スペーサーの製造方法。
【請求項２】ポリエステル延伸短繊維が偏平率2.5以上
の偏平糸である特許請求の範囲第（１）項記載のガス絶
縁変圧器用スペーサーの製造方法。