JPH07331600A

JPH07331600A - 改良されたボードの製造方法

Info

Publication number: JPH07331600A
Application number: JP12125994A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Onuma; 紀幸大沼
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1994-06-02
Filing date: 1994-06-02
Publication date: 1995-12-19

Abstract

(57)【要約】【目的】電気絶縁用ボードにおいて、特に比誘電率が低
く、ボード表面に毛羽が無いために電気特性が良く信頼
性が高い高電圧機器用に有用な改良されたボードの製造
方法を提供する。【構成】芳香族ポリアミドフィブリッドと芳香族ポリア
ミド短繊維からなる乾燥紙を積層し、積層物の両面にそ
れぞれ芳香族ポリアミドフィブリッド１００％面が外側
になるように芳香族ポリアミドフィブリッドのみからの
乾燥紙または特殊な抄合せ紙を積層して、２６０〜３０
０℃の温度で、２０〜１００kg/cm²の面圧プレスするこ
とによって、０．６５〜０．８０g/cm³ の嵩密度を有
し、芯部が１０〜６０重量％の芳香族ポリアミドフィブ
リッドおよび９０〜４０重量％の耐熱性繊維からなるボ
ードであって、該ボードの両表面が芳香族ポリアミドフ
ィブリッド１００％の少なくとも１０g/m²以上の層で覆
われている少なくとも三層以上の構造を有し、該ボード
の比誘電率が２．５以下で、かつ、短繊維に起因するボ
ード表面の毛羽が実質的にゼロである改良されたボード
を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気絶縁用の改良され
たボードの製造方法に関するものである。さらに詳しく
は、比誘電率が低く、ボード表面に毛羽が無いため信頼
性が高い、高電圧機器用として好適な改良されたボード
を製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電力用変圧器やリアクトルなどの
高電圧機器には、絶縁材料としてプレスボードが広く使
用されている。このプレスボードは木材パルプや木綿繊
維から抄造した湿紙を積層し、これを加熱圧縮して乾燥
することにより製造されている。このようなプレスボー
ドは油入変圧器に使用されている。

【０００３】これらのプレスボードの比誘電率を低下さ
せるために、誘電率の低い合成繊維やエチレン−メタク
リル酸共重合体を配合した改良プレスボードが提案され
ている（特開昭５７−１６８４１８号、同６２−１５６
３８６号、同６３−１６０１１号、同６３−１３８６０
６号、特開平５−３１４８４４号公報等）。

【０００４】近年変圧器の小型軽量化、難燃化が要求さ
れてきており、このため耐熱性のある絶縁材料が求めら
れるようになり、芳香族系重合体が使われるようになっ
てきた（特開昭５４−４１４００号公報等）。

【０００５】これらの芳香族系重合体の力学特性の改良
のため、低密度ボードを乾式でもう一度再プレスしてボ
ードを製造する提案がされている（特開昭６０−２０９
１００号公報）。

【０００６】これらのボードは油入変圧器に使用される
が、使用される鉱油が可燃性のため防災上の問題があ
る。このため不燃変圧器が要求され、乾式変圧器や不燃
油変圧器が使用されてきたが、昭和４７年に不燃油とし
てポリ塩化ビフェニルが使用禁止となり、それ以後、不
燃変圧器として乾式変圧器やモールド変圧器や６ふっ化
硫黄ガス変圧器の使用量が増加してきている。さらに、
最近は超高圧変圧器のニーズが出てきてパーフルオロカ
ーボンの不燃性液体を使用した変圧器が開発されてい
る。そして、このような超高圧変圧器においては、絶縁
材料に対する要求が従来のものに比べ一段とレベルアッ
プしたものになってきている。

【０００７】すなわち、変圧器そのものの大きさは輸送
条件等の種々の制約から限られているので、変圧器内の
全ての絶縁材料について、導体の巻線テープ、導体間の
スペーサ用ボード等に、一段とレベッルアップした電気
特性が求められるようになってきた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、超高
変圧器等で電気絶縁材料に要求される一段とレベルアッ
プした電気特性を有する信頼性の高い改良されたボード
を製造する方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
１０〜６０重量％の芳香族ポリアミドフィブリッドおよ
び９０〜４０重量％の耐熱性短繊維からなる固体分を含
有する０．１〜２．０重量％の水性スラリー（ａ）から
湿式抄造法により乾燥紙（Ａ）を得、別工程で芳香族ポ
リアミドフィブリッド１００％からなる固体分を含有す
る０．１〜２．０重量％の水性スラリー（ｂ１）から抄
造するか、或いは芳香族ポリアミドフィブリッド１００
％からなる固体分を含有する０．１〜２．０重量％の水
性スラリー（ｂ２）と１０〜９０重量％および９０〜１
０重量％の耐熱性短繊維からなる固体分を含有する０．
１〜２．０重量％の水性スラリー（ｂ３）とを湿式抄造
法において抄合せることにより、少なくとも片面の紙表
面が実質的に芳香族ポリアミドフィブリッド１００％か
らなる乾燥紙（Ｂ）を形成せしめ、この乾燥紙（Ａ）お
よび（Ｂ）をそれぞれ所定の大きさに切断し、これらを
最外層表面が芳香族ポリアミドフィブリッド１００％面
が位置するように所定枚数積層し、該積層物を２６０〜
３００℃の温度で２０〜１００kg/cm²の面圧でプレス
し、嵩密度を０．６５〜０．８０g/cm³ に調整すること
を特徴とする改良されたボードの製造方法、によって達
成される。

【００１０】本発明方法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
ルボン酸クロライドと芳香族環を有するジアミンとを縮
合させたポリアミド、（ｂ）芳香族環を有するアミノカ
ルボン酸を自己縮合させたポリアミド、あるいは、
（ｃ）前記（ａ）（ｂ）を共重合したポリアミドなど、
があげられる。なかでも、ポリメタフェレンイソフタル
アミドまたはこれを主体とするコポリアミドが好まし
い。

【００１１】芳香族ポリアミドフィブリッドは、芳香族
ポリアミドからなる抄造性のあるパルプ状粒子であり、
例えば特公昭３５−１１８５１号公報、特公昭３７−５
７３２号公報に記載の溶液剪断法（沈殿法）法により製
造されるものである。かかるフィブリッドとしては、特
に、ポリメタフェニレイソフタルアミドのフィブリッド
が好ましい。

【００１２】耐熱性短繊維としては、長期耐熱性が１８
０℃以上のＨ種グレードのもので導電性の無いものであ
れば何でもよいが、有機繊維としては芳香族ポリアミ
ド、芳香族ポリアミドイミド、芳香族ポリイミド、ポリ
ベンズイミダゾールやポリエーテルエーテルケトン等の
短繊維があげられ、特に、ポリメタフェニレンイソフタ
ルアミドなどの芳香族ポリアミド繊維が好ましい。ま
た、無機繊維としてはガラス、セラミック等の繊維があ
げられる。なお、繊維以外に絶縁材料として汎用されて
いるマイカ、バミュキュライト等を含むことは全く問題
ない。

【００１３】耐熱性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。

【００１４】本発明に係わる改良ボードの製造方法によ
れば、１０〜６０重量％（好ましくは１５〜５０重量
％）の芳香族ポリアミドフィブリッドおよび９０〜４０
重量％（好ましくは８５〜５０重量％）の耐熱性短繊維
からなる固体分を濃度０．１〜２．０重量で水中に分散
させた水性スラリー（ａ）から湿式抄造法により乾燥紙
（Ａ）を得る。この湿式抄造では通常の長網抄紙機や円
網抄紙機を使用することができる。乾燥紙（Ａ）の坪量
に特に限定はないが、１枚当りの坪量が４０〜１００g/
m²が好ましい。坪量が余り大きすぎると製品ボードの厚
さ調整がやりにくくなり、逆に余り小さすぎるとボード
に加工時の積層枚数が多くなり効率的でない。

【００１５】別工程で、固体分として芳香族ポリアミド
フィブリッドのみを水中に分散させた０．１〜２．０重
量％の水性スラリー（ｂ１）から抄造するか、或いは固
体分として芳香族ポリアミドフィブリッドのみを水中に
分散させた０．１〜２．０重量％の水性スラリー（ｂ
２）と１０〜９０重量％の芳香族ポリアミドのフィブリ
ットおよび９０〜１０重量％の耐熱性短繊維からなる固
体分を水中に分散させた０．１〜２．０重量％の水性ス
ラリー（ｂ３）とを湿式抄造法において抄合せて、少な
くとも片面の紙表面が実質的に芳香族ポリアミドフィブ
リッドのみからなる乾燥紙（Ｂ）を得る。この乾燥紙
（Ｂ）の坪量は（ｂ１）からなる乾燥紙の場合１５〜３
０g/m²、（ｂ２）と（ｂ３）からなる乾燥紙の場合２５
〜５０g/m²が好ましい。この乾燥紙（Ｂ）も通常の長網
抄紙機や円網抄紙機を使用して製造できる。抄合せの一
例として、長網抄紙機と円網抄紙機との組み合わせがあ
げられる。上記（ｂ２）（ｂ３）の抄合せの場合、表面
の芳香族ポリアミドフィブリッドのみの層の坪量が１０
g/m²未満では抄紙の均一性が悪く内層にある短繊維に起
因する毛羽を完全に覆うことが難しくなり、逆に、あま
りこの層が厚くなると比誘電率的に不利になるので、該
層の好ましい坪量の範囲は１０〜３０g/m²、特に好まし
くは１５〜３０g/m²である。

【００１６】なお、本発明方法では抄造する水性スラリ
ー（ａ）、（ｂ１）〜（ｂ３）における固体分の合計量
が０．１〜２．０重量％とすることが良好な抄造を行う
上で必要である。すなわち、固体分が２重量％を超える
スラリーからの抄造は抄紙品の均一性が悪くなり、０．
１重量％未満の場合は脱水負担が大きく抄紙の効率が悪
化する。

【００１７】次いで、上記の各乾燥紙（Ａ）（Ｂ）をそ
れぞれ所定の大きさに切断し、これらを最外層となる両
側二層の表面に芳香族ポリアミドフィブリッド１００％
面が来るように積層する。すなわち、両最外層には乾燥
紙（Ｂ）を使用するか、上記（ｂ２）と（ｂ３）とを抄
合せた乾燥紙の場合には芳香族ポリアミドフィブリッド
１００％からなる層が最外層（上下両表面）に位置する
ようになし、内層（芯部）には乾燥紙（Ａ）をボードの
厚さに応じて必要枚数配して、積層する。

【００１８】乾燥紙（Ａ）の好ましい積層枚数は、製品
ボード厚さに応じて選定されるが、例えばある厚さのボ
ードに限って言えば、乾燥紙（Ａ）の好ましい坪量の範
囲の中心値と乾燥紙（Ｂ）の好ましい坪量の範囲の中心
値とから好ましい積層枚数が決定できる。

【００１９】次に、このように積層した乾燥紙（Ａ）
（Ｂ）の積層物を、２６０〜３００℃の温度で２０〜１
００kg/cm²の面圧でプレスし、嵩密度を０．６５〜０．
８０g/cm³ のボードを得る。好ましいプレス条件は、温
度２７０℃〜２８５℃で面圧３０〜７０kg/cm²である。
なお、必要に応じてボード表面に金網目等を付与するこ
とも出来る。

【００２０】この条件を外れると、嵩密度０．６５〜
０．８０g/m²のボードを良好な生産性にて製造すること
が難しい。すなわち、プレス温度が２６０℃未満の場合
は積層した紙層間の接着力が弱く、３００℃を超える場
合はプレスする紙の収縮が大きくなり、また製品ボード
の嵩密度が０．８g/m³を超えてしまう。面圧が２０kg/m
² 未満では紙層間の接着力が弱く、かつ嵩密度０．６５
g/m³を確保出来ない。面圧が１００kg/m² を超えると、
嵩密度が０．８g/m³を超えてしまう。

【００２１】すなわち、本発明方法では上記熱プレスに
よって嵩密度を０．６５〜０．８０g/cm³ とすることが
必要である。嵩密度が０．６５g/cm³ 未満の場合はボー
ドの力学特性が悪くなり、０．８０g/m²を越えるとボー
ドの比誘電率を２．５以下にすることが難しくなる。ボ
ードの比誘電率が絶縁媒体のパーフルオロカーボンや６
ふっ化硫黄ガスに比べ高い場合、絶縁物のボード間、あ
るいは絶縁物のボードと導体または他の絶縁物等の間に
生じる間隙に電界が集中することになり、機器の絶縁耐
力を低下させる原因となる。

【００２２】以上の如き本発明方法によるボードは、比
較的厚みのある内層が１０〜６０重量％の芳香族ポリア
ミドフィブリッドおよび９０〜４０重量％の耐熱性繊維
からなる。この内層における芳香族ポリアミドフィブリ
ッドが１０重量％未満の場合は抄紙後の紙の力学特性と
絶縁破壊特性が悪い。また、６０重量％を越えると嵩密
度が大きくなる。嵩密度と比誘電率を考慮すると、好ま
しい芳香族ポリアミドフィブリッドの含有率は１５〜５
０重量％であり、さらに好ましくは１５〜４０重量％で
ある。

【００２３】そして、比較的薄手の最外層は、上下両面
とも実質的に芳香族ポリアミドフィブリッドのみからな
り、これらの層には短繊維が存在しない。そして、これ
らの層は熱プレスにより、フィブリッドが互いに融着し
て一見してフィルムの状の層となっている。したがっ
て、ボードの両面には毛羽が存在せず、ボードの表面毛
羽にもとづく問題は発生しない。

【００２４】このような本発明方法により製造されたボ
ードは、次いで必要に応じて裁断・加工等が施され、例
えば高電圧機器特に超高圧変圧器の絶縁機材として有効
に使用される。

【００２５】

【発明の効果】本発明方法によって得られる改良された
ボードは次の効果を有する。すなわち、ボードの比誘電
率が２．５以下でかつ、短繊維に起因するボード表面の
毛羽が実質的にゼロであるため、超高圧下で使用される
場合に電気特性が良く、信頼性が高い変圧器を得ること
が出来る。

【００２６】また、本発明方法によって得られるボード
は短繊維に起因する毛羽は実質的にゼロである。従来、
紙で毛羽がゼロのものとして、例えば特公平４−６７０
８号等に記載のアラミド紙が知られているが、ただ単に
この紙を積層熱圧プレスしても本発明の効果を得ること
は出来ない。本発明方法で使用する短繊維は電気絶縁性
があるものであるが、ボード表面に出ている繊維が存在
する場合、超高電圧がかかると繊維がボード表面に垂直
方向に立ち絶縁破壊のきっかけになるため、超高電圧下
では毛羽は実質的にゼロであることが必要である。この
ため、従来は出来上がったボードの表面に露出している
短繊維に起因する毛羽を毛羽抜きを行ったり、特殊な表
面処理を施す等の工夫を行っていたが、本発明方法によ
れば、このような操作を行うことなく、表面毛羽が実質
的にゼロのボードが得られる。

【００２７】

【実施例】以下、実施例により本発明の改良されたボー
ドの製造方法を示す。本発明はこれら実施例のみに限定
されないことはいうまでもない。

【００２８】実施例における各測定値は以下の方法で評
価したものである。（１）坪量：ＪＩＳＰ８１２４に準じて測定した。（２）厚さ：ＪＩＳＣ２１１１の７により測定した。（３）密度：ＪＩＳＣ２１１１の６．１により測定し
た。（４）比誘電率：ＪＩＳＫ６９１１５．１４に準じ
て測定した。（５）圧縮破壊強力：２０mm×２０mmの大きさのボード
を２０枚積層し、１mm/minの圧縮速度で圧縮し破壊時点
の強力をｎ＝３で測定して平均値を求めた。（６）表面毛羽：ボードの大きさ５０cm角のサンプルを
倍率２倍の拡大鏡で肉眼観察でボード表面の毛羽を観察
した。一水準につきｎ＝４で評価した。

【００２９】［実施例１〜３比較例１〜３］ポリメタ
フェニレンイソフタラミドから公知の溶液剪断法により
フィブリッドを作成し、このフィブリッドをパルパー、
高速離解機、ディスクリファイナーを使用して、スラリ
ー濃度０．３重量％でカナディアン標準濾水度１１０ミ
リリットルの水性スラリーを作成した。

【００３０】一方、ポリメタフェニレンイソフタラミド
短繊維として帝人（株）の芳香族ポリアミド繊維「コ−
ネックス」（登録商標）の単糸繊度２デニールで繊維長
６．０mmの短繊維を使用した。

【００３１】上記のフィブリッドスラリーとポリメタフ
ェニレンイソフタラミド短繊維とを表１に示す割合とな
るよう混合し、固体分濃度０．３重量％の均一抄紙用ス
ラリーを作成した。このスラリーから長網抄紙機を使用
して７０g/m²の乾燥紙（Ａ）を得た。

【００３２】次に、固体分が上記フィブリッド１００％
の濃度０．３重量％の水性スラリーを円網抄紙機で２０
g/m²で抄紙し、一方、フィブリッド６０重量％と上記短
繊維４０重量％で混合した固体分濃度０．３重量％の均
一抄紙用スラリーを長網抄紙機で２０g/m²で抄紙し、円
網抄紙機からの湿紙と長網抄紙機の湿紙を抄合せて４０
g/m²の乾燥紙（Ｂ）を得た。

【００３３】上記７０g/m²の乾燥紙（Ａ）を表１に示す
積層数になるように積層し、４０g/m²の乾燥紙（Ｂ）紙
をフィブリッド１００％面が外側になるようにして、乾
燥紙（Ａ）の積層物の上下両面に各１枚ずつ配置した。
得られた両面がフィブリッド１００％面になった所定の
積層物を、表１に示す条件（温度、面圧、時間）にてプ
レス加工を行なった。

【００３４】比較例として、本発明の範囲外で製造した
ボードの例を同じ表１に示す。

【００３５】実施例１〜３に示す本発明による改良され
たボードは、電気特性が良好なため超高圧変圧器の絶縁
ボードとして信頼性が高く有用である。これに対し、比
較例１〜３のボードは誘電率が悪いか、ボードの表面毛
羽のため、本発明の目的を達成できない。

【００３６】

【表１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１０〜６０重量％の芳香族ポリアミドフ
ィブリッドおよび９０〜４０重量％の耐熱性短繊維から
なる固体分を０．１〜２．０重量％の濃度で含有する水
性スラリー（ａ）から湿式抄造法により乾燥紙（Ａ）を
得、別工程で芳香族ポリアミドフィブリッド１００％か
らなる固体分を０．１〜２．０重量％の濃度で含有する
水性スラリー（ｂ１）から抄造するか、或いは芳香族ポ
リアミドフィブリッド１００％からなる固体分を０．１
〜２．０重量％の濃度で含有する水性スラリー（ｂ２）
と１０〜９０重量％の芳香族ポリアミドフィブリットお
よび９０〜１０重量％の耐熱性短繊維からなる固体分を
０．１〜２．０重量％の濃度で含有する水性スラリー
（ｂ３）とを湿式抄造法において抄合せることにより、
少なくとも片面の紙表面が実質的に芳香族ポリアミドフ
ィブリッド１００％からなる乾燥紙（Ｂ）を形成せし
め、この乾燥紙（Ａ）および（Ｂ）をそれぞれ所定の大
きさに切断し、これらを最外層表面に芳香族ポリアミド
フィブリッド１００％面が位置するように積層し、該積
層物を２６０〜３００℃の温度で２０〜１００kg/cm²の
面圧でプレスし、嵩密度を０．６５〜０．８０g/cm³ と
することを特徴とする改良されたボードの製造方法。
【請求項２】耐熱性短繊維が、繊維長３〜２０mmの芳
香族ポリアミド繊維であることを特徴とする請求項１に
記載の製造方法。
【請求項３】芳香族ポリアミドが、ポリメタフェニレ
ンイソフタルアミドであることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載の製造方法。