JPS6367286B2

JPS6367286B2 -

Info

Publication number: JPS6367286B2
Application number: JP1603080A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Hirose; Shinichi Watanabe; Kazuyoshi Inaoka; Hisatomo Furusawa
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1980-02-14
Filing date: 1980-02-14
Publication date: 1988-12-23
Also published as: JPS56114222A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、導体上にプラスチツクフイルムテー
プを巻回して絶縁層を形成し、絶縁性ガスを加圧
封入してなるガス絶縁ケーブルに関する。従来より電力ケーブルとして、OF（油入り）ケ
ーブルやGF（ガス入り）ケーブルが実用化されて
おり、その絶縁テープとしては、セルロース系の
絶縁紙が主に用いられているが、近年絶縁紙に比
べ、絶縁強度が優れ、誘電損失が小さく、乾燥脱
気しやすい性質を本来有するプラスチツクフイル
ムがその絶縁層として検討されている。そのなかでも、フイルムを多層巻回して絶縁体
を形成し、絶縁層間に高絶縁耐力を有するガス例
えばSF、などを充てんしてなるガス絶縁ケーブ
ル（以下GFケーブルと略称する）は、可燃性の
絶縁油を使用しないため防災対策の面から有利で
あり、近年注目されてきている。しかし油浸ケー
ブルに使用されているセルロース紙のような紙ま
たは不織布・合成紙のような不均質な構造体を用
いたGFケーブルにおいては、ガス部分に放電が
生じた場合の放電抑止効果が期待できぬため、実
用化可能なケーブルとはなり得ないのが現状であ
る。そこで、ポリエチレン、ポリプロピレンなど
の放電抑止効果のある均質な平滑フイルムを用い
ることが検討されたが、多層に巻回した時のフイ
ルム層間の通気性が乏しく、真空脱気、ガス含浸
が十分におこなえないという欠点を有していた。この対策としては、フイルム表面に溝切り加工
を施したり、フイルム表面にパウダーを付着させ
たり、フイルム表面にエンボス加工による凹凸を
施すなどの方法が試みられている。溝切り加工は
フイルムを痛め、パウダー付着法はパウダーの付
着むらや移動が起りやすいという欠点があり、ま
た、エンボス加工により凹凸を施したものはガス
の流通性は問題ないものの、絶縁フイルムを導体
上に巻回してケーブルとした場合、絶縁層間の空
隙の占める割合が大きいため、熱抵抗が通常1000
℃・cm／Ｗ以上と極端に高くなるため、熱放散が
不十分となり実用化可能なケーブルとはなりにく
い。本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消せ
しめ、通気性、熱放散性および耐屈曲性の優れた
GF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を骨
子とするものである。すなわち、導体上にプラス
チツクフイルムテープを巻回して絶縁層を形成
し、絶縁性ガスを充てんしてなるガス含浸電力ケ
ーブルにおいて、該プラスチツクフイルムテープ
として、２軸延伸された厚さ40〜300μのポリプ
ロピレンフイルムを基体とし、該基体の少なくと
も片面が下記重合体(a)、(b)の混合物からなる層で
被覆され、該重合体混合物層表面の、JIS
BO601−1976法による最大粗さR_naxが、0.1μ≦
R_nax≦20μで、高さ1μ以上の突起の数が少なくと
も１方向において１個／１mm以上である積層フイ
ルムを用いたガス含浸電力ケーブル、 (a) 1.0≦〔η〕≦3.0のポリプロピレン樹脂、100
重量部、 (b) 骨格構造中に、下記より選ばれた結合の少な
くとも１種以上を有する重合体の１種以上を有
する重合体の１種または２種以上の混合物であ
つて、その溶解性パラメーター値の重量平均値
が8.5以上であるもの、0.5〜50重量部

【式】

【式】を特徴とするものである。本発明のガス含浸電力ケーブルの絶縁層に用い
られる微細凹凸面をもつ積層フイルム（以下紙状
フイルムと略称する）において、その基体層に使
用される２軸延伸ポリプロピレンフイルムにはご
く一般に用いられているプロピレンのホモポリマ
ーが用いられる。しかし極めて少量、すなわち２
重量％を越えぬ範囲で他種脂肪族オレフイン（炭
素数２ないし６）を共重合させたコポリマーも使
用できる。沸騰ヘプタン抽出残分で測定されるア
イソタクチツク度は90〜98％でASTM Ｄ−1238
−73の条件（230℃、荷重2160ｇ）で測定される
メルト・インデツクスが0.5〜20ｇ／10min間の
範囲のものが好ましく使用される。２軸延伸ポリ
プロピレンフイルム層の中には、フイルムの誘電
体損失が小さく絶縁耐力のすぐれた他のポリオレ
フイン（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−
４−メチル−ペンテン、ポリスチレン、シス−
１，２−ポリブタジエン）、または少量のポリオ
レフイン以外のポリマー（ポリエチレンテレフタ
レート、ポリスルホン、ポリカーボネートなど）
をフイルムの電気特性と機械強度を悪化させない
範囲で少量、ポリプロピレン100重量部に対して
10重量部以下添加してもよい。このポリプロピレ
ンフイルム中には、公知の各種添加剤（安定剤、
可塑剤、滑剤、無機充てん剤、造核剤、架橋剤な
ど）が添加混合されていてもよいのはもちろんで
ある。２軸延伸ポリプロピレンフイルム層の複屈折は
特に限定するものではないが、通常（100〜250）
×10^-4の範囲にあるのが好ましい。２軸延伸ポリプロピレンフイルムの厚さ（d₂）
は、40〜300μの範囲が好ましく、より好ましく
は、100〜200μの範囲がよい。ケーブルの座屈ジ
ワの発生をさけるには、テープ厚が厚い方が望ま
しいが、一方インパルス破壊強度は一般に厚さの
増加とともに低下する傾向があるため（厚さ効
果）、破壊強度の点からは、フイルム厚は200μ以
下が望ましい。上記の２つの要因を勘案すると２
軸延伸ポリプロピレンフイルムの厚さは40〜
300μ、より好ましくは100〜200μの範囲にあるの
がよいとの結論に達するわけである。また、紙状フイルムを形成する重合体混合物層
の厚さ（d₁）は、２軸延伸ポリプロピレン基体層
に対して、0.005≦d₁／d₂≦0.2なる範囲にあるの
がよく、より望ましくは、0.01≦d₁／d₂≦0.1の範
囲にあるのがよい。d₁／d₂が0.2をこえると、イ
ンパルス破壊が低下し好ましくない。また重合体
混合物層のヤング率は基体の２軸延伸ポリプロピ
レン層のそれよりも劣るため、d₁／d₂が0.2をこ
えると、紙状フイルムの剛性が低くなり、ケーブ
ルの屈曲時の曲げによる座屈ジワが発生しやすく
好ましくない。一方、d₁／d₂が0.005を下まわると、ガスの流
通性を確保するに十分な絶縁層間の空隙をうるこ
とが困難となる。ケーブルの屈曲時またはケーブルの布設時に作
用する曲げ応力に対して絶縁層が永久変形を受け
ないためには、本発明における紙状フイルムのヤ
ング率（単位：Kg／mm²）×紙状フイルムの厚さ
（μ）の値が10⁴以上であることがのぞましい。よ
り望ましくはこの値が、2.0×10⁴以上であるのが
よい。本発明で用いる紙状フイルムはその少なくとも
片面が、JIS BO601−1976法による最大粗さ
R_nax値が0.1μ≦R_nax≦20μの範囲にあることが望
ましい。より望ましくは、1μ≦R_nax≦10μの範囲
がよい。R_nax値が0.1μ未満では、熱抵抗値は十分
に低く満足すべきレベルにあるが、ガス流通性が
不足し実用的なケーブルとはなりえない。一方、
R_nax値が20μを越えると逆に、ガス流通性は満足
すべきレベルにまで向上されるが、熱抵抗が800
〜1500℃・cm／Ｗ以上となり熱放散が不十分とな
るため実用化可能なケーブルとはなり得ない。フイルム表面の突起の密度については、高さ
1μ以上の突起の数が少なくとも一方向において、
１個／１mm以上あることが必要である。突起の数
が１個／１mm未満ではケーブルの屈曲変化に応じ
ての絶縁ガスの移動を確保するに十分な流通性が
えられず問題である。本発明で用いる紙状フイルムにおける微細凹凸
を有する樹脂混合物層は、ポリプロピレン樹脂
と、ポリプロピレンとの相溶性が十分でない溶解
性パラメーター値が8.5以上のポリマーとのブレ
ンド物のフイルムを延伸することにより形成され
る。お互いに相溶性の悪いポリマーのブレンド物
を延伸すると、白化シートとなつたり、あるいは
フイルム内にボイド、微細孔が生成することは公
知に属することであるが、発明者は、ポリプロピ
レンと溶解性パラメーター値（以下SP値と略称
する）が8.5以上の極性ポリマーとのブレンド物
の延伸シートが微小凹凸を有し、この凹凸面がガ
ス絶縁ケーブルにおける流通性と熱抵抗の両特性
を両立させる上で極めて有効であることを見出し
たものである。上記樹脂混合物層の一成分として使用されるポ
リプロピレンは135℃のテトラリン中で測定した
〔η〕が1.0以上3.0以下のものが好ましく使用さ
れ、より望ましくは1.3以上2.5以下のものが賞用
される。非相溶性ポリマーの溶解性パラメーターは実験
的にも求めることができるが、より簡便な方法と
して凝集エネルギー定数の加成性を利用した
Smallの方法により算出することができる
（Encyclopedia of Polymer Science and
technology３、855（1965）、Interscience
Publisherに記載されている）。この方法によれ
ば、ポリプロピレンの溶解性パラメーター値は
8.0である。上記プロセスに使用される非相溶性ポリマーと
しては、ホリスルホン（SP値8.7）、ポリエーテ
ルスルホン、ポリカーボネート（SP値9.7）、ポ
リエチレンテレフタレート（SP値9.1）、ポリブ
チレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレ
ート−イソフタレート共重合体、ポリブチレンテ
レフタレート−イソフタレート共重合体、ポリフ
エニレンオキシド（SP値8.8）、ポリフエニレン
スルフイドなどが例示されるが、特にこれに限定
されるものではなく、溶解性パラメーター値が
8.5以上のポリマーで適宜選択使用することがで
きる。２種以上の非相溶性ポリマーを用いるとき
には、それらの溶解性パラメーター値の重量平均
値が8.5以上となるように選択使用する必要があ
る。ポリプロピレン（）と非相溶性ポリマー
（）とのブレンド比は、100重量部の（）に対
して、（）を0.5〜50重量部添加するのがよく、
より好ましくは５〜20重量部配合することが望ま
しい。表面凹凸としては、これで十分であるが、
更に突起の密度をより高くするために、粒子状物
として、非導電性でかつ絶縁ガスに対して不活性
な、平均粒径0.1μ以上20μ以下の無機ないし有機
の粒子を添加してもよい。この場合、添加量はフ
イルム破れ等の発生を少なくするため、ポリプロ
ピレン100重量部に対して20重量部以下とする。
その粒子状物の例としては、炭酸カルシウム、ガ
ラス微粉末、ケイ酸カルシウム、酸化ケイ素、タ
ルク、クレー、テフロン微粒子、超高分子量ポリ
エチレン粉末などを挙げることができる。微小凹凸を有する紙状フイルムを調製するに
は、複合製膜プロセスを利用するのが最も有利で
ある。具体的にのべると、複合口金を用いて、
（ポリプロピレン＋非相溶性ポリマー）／ポリプ
ロピレン／（ポリプロピレン＋非相溶性ポリマ
ー）の３層構成ないし（ポリプロピレン＋非相溶
性ポリマー）／ポリプロピレンの２層構成の複合
無延伸シートを製膜し、これを２軸延伸すること
により調製することができる。あるいはあらかじ
め１軸延伸されたポリプロピレンフイルムの片面
または両面に（ポリプロピレン＋非相溶性樹脂）
ブレンド物を押出ラミネートし、つづいて、この
複合フイルムをテンター内に導いて横延伸するこ
とによつても製造することができる。あるいは、
平滑なポリプロピレンフイルムの少なくとも片面
に、上記プロセスにより調製した微小凹凸をもつ
フイルムをドライ・ラミネートすることによつて
も製造することができる。本発明のガス含浸電力ケーブルは、上記の微小
凹凸を持つフイルムを絶縁層として導体上に巻回
することにより製造される。本発明のGFケーブ
ルとは、付図に示される単芯ガス含浸ケーブルが
その一例となるものである。すなわち、１はガス
流路であり、２は金属導体３の中に中心ガス流路
を形成する中空らせん管である。４は、導体しや
へい層、５は紙状フイルムを用いて構成した絶縁
層である。６は絶縁しやへい層、７は金属シー
ス、８は防蝕層である。本発明のガス含浸電力ケーブルは、特殊な表面
形態と特性とを備えたフイルムを絶縁体として用
いたので、絶縁性ガスの通気性、熱放散性および
耐屈曲性のすぐれた効果を発揮するものである。
なお、当然のことながら、本発明のガス含浸電力
ケーブルは、図示した単芯ケーブルに限定される
ものではなく、ガス通路を有する導体に少なくと
も紙状フイルムを巻回せしめた単芯ケーブルが、
複数本寄せ集められてなる複数芯の電力ケーブル
も含むものである。以下、実施例によつて本発明の実施態様および
効果につき説明するが、本発明は特にこれに限定
されるものではない。実施例１ポリプロピレンのペレツト（沸騰ヘプタン抽出
残分96％、メルト・インデツクス2.0）を280℃で
口金から溶融押出しし、30℃のキヤステイングド
ラム上で冷却固化させ、厚さ約4.5mmの未延伸シ
ートを作つた。このシートを125℃に加熱しつつ、
長手方向に５倍延伸し、１軸延伸シートとした。
このシートの片面に、(a)ポリプロピレン樹脂（テ
トラリン中で測定した〔η〕＝2.23）100重量部
と、(b)ポリスルホン（UCC社製Udel1700）10重
量部からなる樹脂混合物を、270℃で押出しラミ
ネートし、この積層物をテンター内へ導いて、幅
方向に約8.5倍延伸し延伸温度（160℃）、次いで
幅方向に５％弛緩させつつ、160℃で６秒間熱処
理をした後、冷却して巻き取つた。得られたフイ
ルムの厚さは約120μで、２軸延伸ポリプロピレ
ン層が110μ、樹脂混合物よりなる層が10μであつ
た。このフイルムのヤング率は、長手方向が153
Kg／mm²、幅方向が292Kg／mm²であつた。このフイルムの粗面側のJIS BO601−1976法
によるR_nax値は6.2μであり、突起高さ1μ以上の突
起の数は、長手方向に12個／１mm、幅方向に14
個／１mmであつた。このフイルムを22mm幅にスリ
ツトし、40mmφの導体上に20mm厚に巻回し（巻付
け時の張力１Kg／22mm幅）、モデルケーブルを作
成した。真空吸引による脱気処理を施した後、
SF₆ガス（ガス圧10Kg／cm²）を充てんし、熱抵抗
値と通気性をしらべたところ、熱抵抗値は700℃
Γcm／Ｗ、通気抵抗は２×10³ｇ・sec／c.c.・cm²で
あり、GFケーブルとして十分に実用に耐える性
能を示した。このモデルケーブルについて、
2000Dの逆向き２往復のベンド試験を行なつたと
ころ、テープじわ、テープ切れ、ギヤツプ乱れは
全く見られず、テーピング直後と全く同じ状態を
保持していた。なお、ベンド試験を行なつたのちのケーブルに
ついてインパルス破壊試験を行なつた結果、イン
パルス破壊強度は1730KVと極めて良好であつ
た。実施例２実施例１と同様にして、ポリプロピレンの１軸
延伸シートを作成し、このシート両面に、(a)ポリ
プロピレン樹脂（テトラリン中で測定した〔η〕
＝1.85）、(b)ポリスルホン樹脂（Udel1700）10重
量部からなる樹脂混合物を押出しラミネートし、
続いてテンター内へ導いて160℃にて幅方向に8.5
倍延伸し、次いで幅方向に５％弛緩させつつ、
160℃で６秒間熱処理をしたのち、冷却して巻き
取つた。得られたフイルムの厚さは135μで、２
軸延伸ポリプロピレン層が110μ、樹脂混合物よ
りなる層が両面に各約12μであつた。このフイル
ムのヤング率は、長手方向に145Kg／mm²、幅方向
に280Kg／mm²の値を示した。フイルム表面のR_nax値は、上下の面ともに10μ
であり、突起高さ1μ以上の突起の数は、長手方
向に15個／１mm、幅方向に14個／１mmであつた。
このフイルムを用いて、実施例１と同様にしてモ
デルケーブルを試作し、熱抵抗値と通気性をしら
べたところ、熱抵抗値は750℃・cm／Ｗ、通気抵
抗は８×10³ｇ・sec／c.c.・cm²であり、GFケーブ
ルとして満足すべき性能を示した。このモデルケ
ーブルについて、2000Dの逆向き２往復のベンド
試験を行ない、ケーブルを解体後シワの発生状態
をしらべたところ、テープじわ、テープ切れ、ギ
ヤツプ乱れは全く見られず、テーピング直後と全
く同じ状態であつた。なお、ベンド試験を行なつたのちのケーブルに
ついてインパルス破壊試験を行なつた結果、イン
パルス破壊強度は1690KVと良好であつた。比較例実施例１と同様にして製膜したポリプロピレン
の一軸延伸シートの片面に(a)ポリプロピレン樹脂
（［η］＝1.45）100重量部と、(b)ポリエチレン（メ
ルトインデツクス3.7、密度0.923、溶解性パラメ
ーター7.9）20重量部からなる樹脂混合物を270℃
で押出ラミネートした。続いて実施例１と同様に
して横延伸し、弛緩熱処理した後、冷却して巻き
取つた。得られたフイルムの厚みは、120μで、
２軸延伸ポリプロピレン層が96μ、樹脂混合物よ
りなる層が24μであつた（d₁／d₂＝0.25）。このフ
イルムのヤング率は長手方向が150Kg／mm²、幅方
向が280Kg／mm²であつた。フイルムの粗面側の
R_nax値は3μであり、突起高さ1μ以上の突起の数
は長手方向２個／１mm、幅方向１個／１mmであつ
た。このフイルムを用いて実施例１と同様なモデ
ルケーブルを試作したところ、熱抵抗は1000℃・
cm／Ｗ、通気抵抗は1.2×10⁴ｇ・sec／c.c.・cm²と
高い値を示し、GFケーブルとしては実用に耐え
ないものであつた。以上実施例によつて説明したように、本発明の
GFケーブルは、絶縁ガスの通気性と熱放散性の
両因子を満足し、かつ耐屈曲性にすぐれたもので
あることが示される。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明のガス含浸電力ケーブルの一実施
態様を示す断面図である。１：ガス流路、２：中空らせん管、３：導体、
４：導体しやへい層、５：紙状フイルムを用いた
絶縁層、６：絶縁しやへい層、７：金属シース、
８：防蝕層。

Claims

【特許請求の範囲】１導体上にプラスチツクフイルムテープを巻回
して絶縁層を形成し、絶縁性ガスを充てんしてな
るガス含浸電力ケーブルにおいて、該プラスチツ
クフイルムテープとして、２軸延伸された厚さ40
〜300μのポリプロピレンフイルムを基体とし、
該基体の少なくとも片面が下記重合体(a)、(b)の混
合物からなる層で被覆され、該重合体混合物層表
面の、JIS BO601−1976法による最大粗さR_nax
が、0.1μ≦R_nax≦20μで、高さ1μ以上の突起の数
が少なくとも１方向において１個／１mm以上であ
る積層フイルムを用いることを特徴とするガス含
浸電力ケーブル。 (a) 1.0≦［η］≦3.0のポリプロピレン樹脂、100
重量部、 (b) 骨格構造中に、下記より選ばれた結合の少な
くとも１種以上を有する重合体の１種または２
種以上の混合物であつて、その溶解性パラメー
ター値の重量平均値が8.5以上であるもの、0.5
〜50重量部【式】【式】【式】【式】【式】２絶縁層を形成している積層フイルムの重合体
混合物層の厚さ（d₁）と２軸延伸ポリプロピレン
フイルムの厚さ（d₂）とが、0.005≦d₁／d₂≦0.2
なる関係にあることを特徴とする特許請求範囲第
１項記載のガス含浸電力ケーブル。３絶縁層を形成している積層フイルムの重合体
混合物層が少なくとも１軸延伸されていることを
特徴とする特許請求範囲第１項記載のガス含浸電
力ケーブル。４絶縁層を形成している積層フイルムの少なく
とも１方向のヤング率（単位：Kg／mm²）×フイル
ム厚さ（単位：μ）の値が10⁴以上であることを
特徴とする特許請求範囲第１項記載のガス含浸電
力ケーブル。