JPS5935318A - 油入電力ケ−ブルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は油浸電カケープル特に超高圧もしくは超々高
圧Ｆで使用できる電カケープルの製造方法に関するもの
である。

近時送電々圧の畠゛慮圧化に伴ない、０１；′ケーブル
に使用される絶縁体も通常のクラフト紙より優れた誘電
特性や絶縁耐力が要求されている。

この要求に対して、現在プラスチックとセルロースとを
混抄もしくはラミネートした構造の半合成紙の開発が進
められており、相当有望なものと認められ、一部は実用
化に進んでいる。これらに使用されるプラスチックとし
ては電気特性、加工性及びコスト等の点からポリオレフ
ィンが主として使用されている。

しかしボレオレフィンは絶縁油として主に用いられる炭
化水素系絶縁油とは化学構造が類似するために、絶縁油
による膨潤、溶解現象を呈し、高温度の絶縁油中ではこ
の現象は一層顕著である。

従って耐絶縁油性を配慮すると、プラスチックとして結
晶性の高いポリオレフィンを用いることが望ましく使用
温度範囲を考え併せると、結晶融点１５０℃以上の結晶
性ポリオレフィンに絞られる。

このような結晶性ポリオレフィンとしては、具体的にポ
リプロピレン（Ｐ、Ｐ）ポリ−４−メチルペンテン−１
（ＴＰＸ）があげられろう なお、こ＼で用いられるポリプロピレンは結晶性の高い
ポリグロビレンホモボリマーでアリ、’ｒｐｘは加工性
を考慮して４−メチルペンテン−１に他の炭化水素系ビ
ニル化合物を若干鼠共爪合させたコポリマー表すること
が多い。

また、上記の如きポリオレフィンに貼り合わせる繊維紙
としては絶縁油含浸性、耐電圧特性の点から主にセルロ
ース紙を用いており、多くの場合ポリオレフィンの両面
にセルロース紙を配置したラミネート紙構造としている
。

ポリオレフィンシートとセルロース紙層の貼す合せは、
製造加工の容易さからＴダイを１）■り付けた押出機に
よりポリオレフィンの溶融シートを押出し、セルロース
紙をこの溶融シートに７１ヤわせてロールで圧着冷却し
てラミネート紙を製造している。

ＯＦケーブルに於ては、膨潤による紙厚の増加は紙層間
の面圧の増加を意味し、油流抵抗の増大、並びにケーブ
ルに曲げを与えた場合の紙層の発生等の原因となる。

従来のクラフト紙を用いた０１−ケーブルの場合では、
乾燥中の紙中水分の除去によって紙厚が若干減少し、絶
縁油の注油含浸による紙厚の変化も無いために紙屑間の
面圧は小さく、絶縁層の油流抵抗には有利な結果を与え
ている。一方ラミオート紙では絶縁体中の紙分率が小さ
いために、乾燥時の水分の除去による紙厚減少効果が少
ないのに加え、注油含没後のグラスチックのＩＩ　ｄ−
４’ｌによって紙厚が増加する。従ってその膨潤が僅か
であってもクラフト紙の場合に比べ紙層間の部用は大き
く増大し、その結果絶縁層の油流抵抗は極めて大きい値
を与える。ｔｐに高温度では膨潤１１１−が大きくなる
と同時に、プラスチックの熱膨張も加わるので、この傾
向は顕著となる。

以上のような膨潤による紙層間の血圧の低減をはかるた
めに、幾つかの工夫及び提案がなされている。例えばラ
ミネート紙の紙巻張力をｔｉｔ常のクラフト紙より、非
常に低張力で巻き回すことによって、紙層間の血圧を低
減する方法等が採られているが、この場合紙巻張力が、
あ寸りに小さいと、ケーブル製造中の油授膨絹前の状ｊ
ｊ１４では紙層１１１１の緩みが大きいために、ケーブ
ルコア巻き取シ時等に、紙屑間が滑シ、ギャップの乱れ
の原因となシ易い。又、ラミネート紙のセルロース紙層
にあらかじめ余分の水分を付与することによって、ケー
ブル乾燥時にラミネート紙の水分除去にょる紙厚減少を
大きくシ、紙屑間の面圧を低減させるという提案もある
が、この場合はラミネート紙に水分を付与する別の工程
及び製造設備が要求され、簡便な方法とはいえない。即
ちラミネート紙を長尺に巻き取ったロールをそのま＼多
温度Ｆに放置するという簡単な方法では、ロール端部の
みが吸湿により膨れあがシ、内部まで均一に吸湿させる
ことは難しい。従って多湿度下で低速度での巻き返し、
或は液体水を均一に塗）付ける等の面倒な方法となる。

又、セルロース紙への水分付与があまシに多いとセルロ
ースパルプ繊維が緩み、乾燥によって縮緬明ムなシ易い
。

結晶性ポリオレフィンは熱処理により、結晶性が向上す
ることが知られている。結晶性の向上は絶縁油による膨
潤抑制効果をもたらすことがら、あらかじめ熱処理を施
したラミネート紙デープを絶縁層として用いるという別
の提案もある。この場合、熱処理はラミネート紙の熱劣
化を防ぐために、酸素遮断下の雰囲気で行なう必要があ
り、やはシ別の工程が必要となる。又、熱処理温度は通
常のケーブル乾燥温度より高い高温度で、かつかなシ長
時間必要とされることから製造能率上ラミネート紙を長
尺に巻き取ったロール状或いはバット状で熱処理される
ことになる。

ラミネート紙はプラスチック層を含むため、熱膨張によ
る厚さの増加もかなり大きいう例えばプラスチック分率
５０チのラミネート紙では、１２０℃以上の温度では室
温に対して２チ以七の熱膨張による厚さ増加となる。長
尺に巻き取った状態でラミネート紙の熱処理を行なうと
、上述の熱処理による紙厚の増加は紙層間の面圧増加即
ち、圧縮ヤング率の小さいセルロース紙層がｒａ　８れ
る（セルロース紙の空隙率が減少する。）ことによって
吸収される。セルロース紙は完全な弾性体ではないので
、熱処理後の冷却によって、面圧が解放されてもセルロ
ース紙層は元の状態にまでは戻らず、ある程度潰された
状態になったま＼であり、従って、ラミネート紙の圧縮
ヤング率は見かけ上増大する。圧縮ヤング率の大きいラ
ミネート紙を導体上に巻き回すと、同一紙巻張力の条件
では油浸膨潤による厚さ増加分のラミネート紙の圧縮に
よる吸収は小さく、従って面圧は増大し、油流抵抗、ケ
ーブルの曲げ特性上好ましくない結果を与える。

本発明は以上のような状況に鑑み、ラミネート紙の油浸
膨潤及び熱膨張によってもたらされる紙層間の面圧増加
に基づく、油流抵抗及びケーブル曲げ特性の改善に関す
るものであり、従来の提案のような煩雑な方法や、特別
の設備を必要とせずに、通常のケーブル製造工程中に若
干の変更を加えるだけで、優れた改良を達成するもので
ある。

即ち、本発明は、油入電カケープルを構成する導体外部
に結晶融点１５０℃以上のポリオレフィンフィルムの熔
融押出により繊維紙と貼り合せ一体化したラミネート紙
テープを用いて、纏巻し絶縁層を形成するに際して、ラ
ミネート紙テープ眉間の面圧が０．０５〜０．５　Ｋｐ
／ｍ２となるような張力で巻き回して稜、絶縁体の水分
除去を目的とする真空加熱乾燥工程中に、真空度は５１
．’ｒ）ｒ　ｒ以上であり、かつ少なくも１３０℃以上
の温度に１０時間以上保持されている条件を導入するこ
とを特徴とするものである。

ここで、紙巻巻張力としてラミネート紙層間の面圧を、
０．０５−０．５に９／ｃｒｎ”とする理由は、０．０
５　ＫＰ／１７１７１２未満の面圧では紙巻後のケーブ
ルコア巻取り時に紙屑間が滑り、ギャップの乱れを生ず
るからであり、０．５　Ｋ９／ｃｍ”を越えた面圧では
油浸塵■及び熱膨張によって油流抵抗の増大及び曲げ特
性の悪影響を与えるからである。

又、通常のクラフト紙ＯＦ″ケーブル一６空加熱乾燥温
度は紙の熱劣化による誘電特性、機械特性への影響を考
慮して１２０℃程度としている。ラミネート紙の場合に
も上述のことを考慮すれは、乾燥温度は１２０℃程度が
妥当となるが、　　１２１）℃程度では熱処理に基づく
膨潤抑制効果は小さく、膨潤抑制に効果を発揮するには
１３０℃以上の温度で１０時間以上の時間が必要となる
。ラミネート紙を１３０℃以上の高温度に保ち、熱劣化
を少く抑えるためには、空気中の酸素及び乾燥中に紙か
ら揮散する水分を遮断した雰囲気とすることが望ましい
。

特に、ラミネート紙では繊維紙の熱劣化だけではなく、
樹脂（ポリオレフィン層）の酸化劣化も考慮する必要が
ある。

０Ｊ（１ケーブルの加熱乾燥は通常減圧ドで行なうが、
空気の排気及び紙からの水分の揮散がしばらく続いただ
めに、減圧を開始してから真空度は直ちには一定のレベ
ルに落ちつかない。従って減圧乾燥中の真空度はすぐに
は一定レベルに落ちつかず、よって減圧乾燥中の真空度
は空気中の酸素濃度と紙から揮散する水分濃度の相に対
応する量と考えることができる。

本発明者等は酸素及び水分をある一定のレベル以下に遮
断した雰囲気では乾燥温度を１３０℃以上（望ましくは
１４０℃以上）としても、酸素及び水分による紙の熱分
解の促進並びに酸素による樹脂層の酸化劣化に与える影
響がラミネート紙に対して、実用上誘電特性、機誠特（
２１Ｅに殆んど支障がないことを見出した。即ち、１３
０℃以上の乾燥温度を与えるに際しては真空度は５　’
ｌ’ｏｒｒ　　以上−とする必要があることが判った。

上記のような熱処理はラミネート紙中の水分ケある程度
除去した後、基本的には酸素数１１Ｊｉ　ｌ・の状態で
行なえば良く、従って窒素カヌ等の不活性ガス中で処理
することも場合によってｏ］能である、本発明による熱
処理は、通常の１１０〜１２０℃の真空加熱乾燥工程中
に、１３０℃以上の温度で１０時間以上の状態を含１せ
ることであるから、あらかじめ熱処理を施したラミネー
ト紙を導体１゛に巻き回す方法に比べ、以下の点でも有
利な方法であろう即ち、乾燥工程中の高温熱処理によっ
て前述のようにラミネート紙は熱膨張に基つく紙ＪツＰ
＋、＋加を起す。このときの紙層間の血圧によって、セ
ルロース紙層が潰されるが、熱処理及び乾燥終了後の冷
却によっても潰された状態からはケーブル：Ｊアの巻き
返し等は行わずに、そのま−注油含浸処理ケ行なうので
、紙層間の緩みに基つくギャップの乱れを生ずる心配は
ない。一方性油含浸によるラミネート紙の膨潤で紙厚は
増加するが、紙層間が緩んだ状態となっているために、
紙厚増加に基づく面圧増加は低減し、従って仕上ったケ
ーブルの油流抵抗、曲げ特性等には有利な効果をもたら
す。

なお、本発明者等は先に特願昭５３−１６０３２７に於
て「ポリオレフィン系ポリマーに予め５〜３０重量％の
炭化水素絶縁油を練り込んだコンパウンドをシート化し
た油浸絶縁用絶縁体」を提案し、ポリオレフィンの絶縁
油に対する膨潤を抑制することに成功したが本発明に於
ても上記の油浸絶縁用絶縁体をポリオレフィンとして用
い得ることは当然である。

本発明における代表的なラミネート紙はポリプロピレン
（ｐｐ）ラミネート紙及びポリ−４−メチルペンテン−
１（ＴＰＸ）ラミネート紙であシ、結晶性ポリオレフィ
ンの熱処理による結晶性向上の効果は、結晶融点以上の
融点に近い温度程効果的である。従って１３０℃以上１
０時間以上の熱処理効果に対しては結晶融点が１６０〜
１７０℃のポリプロピレンの方が結晶融点２３０〜２４
０℃のｌ’ＰＸよりも効果が顕著であるう 本発明による熱処理効果が顕著に表われる円９ラミネー
ト紙を主絶縁層とし、ケーブル接続等の鉛工処理時等に
絶縁外層が鳥温絶縁油に曝されることを考慮して、結晶
融点が高く、耐熱件の良いＴＰＸラミネート紙を外側絶
縁層に用いた絶１４構成のケーブルに於ても本発明の実
施による効果が顕著である。

以下試験例について述べるっ 試験例】。

メルトトインテックスが１２のポリプロピレンホモポリ
マーをＴダイを取付けた押出機により、２８０℃の温度
で溶融シートに押出し、この両面に３０μｎ＋厚のセル
ロース紙を沿わせて、８０℃の圧着ロールにより３層貼
シ合わせ１２０ｚｚｍ厚のｌＪＰラミネート紙を得たう
同様の方法により４０μｍ厚のセルロース紙をＩＭＰの
両面に貼り合せた１７０μｍ厚のＰＰラミネート紙及び
４０μｍと７０μｍ厚のセルロース紙を貼り合せた２２
０μｍ厚のＰＰラミネート紙を得たつ 次に上記同様の押出ラミネート法にＴＰＸ　（三井石油
化学社製ＭＸ−１０９）を２９０℃の温度で、溶融シー
トに押出し、この両面に４０μ及び７０μ厚のセルロー
ス紙を貼り合わせ、ＴＰＸラミネート紙とした。

ｉ’ＰＸラミネート紙は樹脂１６ｍとセルロース紙層の
接着力が充分でなかったため。ＴＰＸの結晶融点以上の
温度で熱圧着ロールをかけ直すことにより接着力を向上
させ、２００μ厚のＴＰＸラミネート紙としだ。

次に上記４種のラミネート紙につき１２０μｍｎ厚ＰＰ
ラミネート紙は２８ｍｍ幅、１７　Ｑ　１．ｔｎｔ厚１
）Ｐラミネート紙は３２７ｐｇ、　２２０　ｔｔｍ厚Ｐ
Ｐラミネート紙は３６謔幅、２００１Ｎｎ厚’Ｉ’ＰＸ
ラミネ一ト紙は４０間幅にテープ状にスリットして絶縁
テープとした。次に導体断面積２５００問”の導体上に
カーボン紙及び片面絶縁カーボン紙を巻き回し、上記ス
リットしたラミネート紙テープを１２０μｎ１厚ＰＰラ
ミネ一ト紙４５層、１７０μｍ厚１）Ｐラミネート紙３
８層、２２０μｍ厚ＰＰラミネート紙３２層、２００μ
ｍ厚ＴＰＸラミネート紙２１層を順次巻き付け、絶縁厚
２４．５ｓｎとした。

各ラミネート紙の巻き張力は紙層間の面圧が０．１±０
．０２Ｋｇ／ｃｒｎ２となるように調整した。絶縁層−
ヒに遮蔽層を設は供試試料とした。

上記供試試料を１ｍ長に切断し、真？と加熱芥器に導き
７日間の真空加熱乾燥を行なった。７日間の乾燥工程中
に表１に示すような加熱温度、時間、真空度を変えた条
件を加え、表１の条件以外の期間は加熱温度１２０虱真
空度Ｑ、ｌ　Ｔｏ　ｒ　ｒ以上としたつそれぞれの条件
で真空加熱乾燥を行なった後７０℃以下の温度でアルキ
ルベンゼン糸絶縁油を注油含浸してＯＦケーブルを得た
。

得られたＯＦケーブルそれぞれについて、以Ｆの試験を
行なった。

φ油流抵抗：試料ケーブルｌ　ｍ長を８０℃のアルギル
ベンゼン系絶縁油中に３日間授漬処Ｊ］Ｉ′！をＭｔｉ
　ｌ、だ後、ケーブル端末をシール処理し、片端末の導
体油通路からＩ　Ｋｇ／ｃｍ”の油圧を与えたとき、ケ
ーブル絶縁層を通して流れ出る油量によって油流抵抗Ｒ
を求めた。測定温度は８０℃であり、次式により油流抵
抗を換算した。

・誘電正吸（論δ）：油流抵抗測定後の試料を水分吸収
及び汚損が入らないように絶縁油中で解体し、絶縁層の
ほぼ中央に相当する１７０μｍ厚のＰＰラミネート紙テ
ープを取り出し、これを平板電極にはさみ、シェーリン
グブリッジにより紬□δを測定した。

商用周波数１５　ＫＶ／−の課電条件で、測定温度は８
０℃である。

次に試験結果を示せば表１のとおりである。実施Ａ１〜
Ａ５の結果から、ラミネート紙の膨潤抑制に効果を与え
、油流抵抗を改善させるには１３０℃以上の熱処理温度
が必要であることが判凱実施Ａ６・７及び４から熱処理
時間は１０時間以上が顕著な効果を奏し、以後飽和する
傾向があるっ従ってラミネート紙の加熱劣化を考えると
、不必要に長時間かける必要はない。笑施朋８〜１１で
真空度が５Ｔｏｒｒよシ大きいとラミネート紙の熱劣化
及び酸化劣化による誘電特性への影響が大きくなること
が判ろう 表１゜ 試験例２゜ 導体断面積４００ｒｔｒｍ２の導体上にカーボン紙及び
片面絶縁カーボン紙を巻き回し、その上に絶縁層として
実施例１．で用いた３２胴幅にスリットシた１７０μｍ
）￥Ｉ）Ｐラミネート紙を２５層巻き回して　絶縁厚約
４門としだ。

紙巻き張力は表２に示すような紙層間面圧となλ−よう
に、それぞれの試料を作った。

各試料について絶縁層上に遅蔽層を設け、真空加熱容器
に入れて１２０℃Ｘ６日間　旧′ｉ″Ｏｒｒ以下で７１
、空加熱処理を行なった後、０．１　”１’、ｏｒｒ以
ドで１３５℃×２４時間加熱処理を行なった。加熱処理
稜７０℃以１・゛の温度に冷却し、アルキルベンゼン系
絶縁油を注油含浸し７て試料ケーブルを得／ヒ。

各試料ケーブルについて、実施例１と同様な方法により
油流抵抗を測定した。又、試料ケーブルを２０倍径で５
往復させた後、絶縁層を解体し、絶縁層テープのギャッ
プの乱れ及び紙叡の発生の有無を観察した。

結果は表２の通りである。

表２ 表２の結果から曲は特性及び前流１ｔＥ　ｉｉ’ｌ’、
にグー１して紙巻張力が面圧０．０５−０．５　Ｋ９／
ａｎ２となる、ＬつＩＣ選ぶことが適切であることが４
’ｌｌ　Ａつなお、面圧０，５十００５　Ｋ９７ｃｍ２
　　となる紙巻張力を実施した試料で、乾燥工程中に１
３５Ｙ’Ｘ２４　Ｗｊ間のツノ１１熱処理を行なわなか
ったケーブルについて＆ｉ油＋＞１「、抵抗２１　Ｘ　
１　ｆ）１２ｃｍ　”であり、曲汀試験後絶縁層に多数
の紙皺が発生していたことから加熱処理（ｌζよる膨潤
抑制の効果は明らかである。

代理人プ［Ｊ！Ｉ！土竹内　守

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 結晶融点１５０℃以上のポリオレフィンフィルムの熔融
   押出により、繊維紙と貼り合せ一体化してなるラミネー
   ト紙テープを絶縁体として導体の外部に纒巻する際ラミ
   ネートテープ層間面圧が０．０５〜０．５　Ｋｙ／ｃｒ
   ♂となるような紙巻張力で巻回し、紙巻後の絶縁体中の
   水分除去を目的とする真空加熱工程中に真空度５Ｔｏｒ
   ｒ以下、少なくも１３０℃以上の温度で１０時間以上保
   持する条件を含む条件で行なった後、油含浸及び金属被
   覆を施すことを特徴とする油入型カケープルの製造方法
   っ