JPS58102404A - 油浸電気絶縁用ポリプロピレンフイルム - 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】 本発明は、電気絶縁油に浸された状態で電気絶縁層とし
て使用されるポリプロピレンフィルムの改良に関するも
のである。油浸電気機器（コンデンサー、トランス、ケ
ーブル、モーター、ジェネレーターなど）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
きたか、最近になって、ポリプロピレンフィルムが使わ
レルケースが出てきた。このフィルムは電気絶縁紙よシ
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ハ、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、各種の制限があった。

例えば、ポリプロピレンフィルムを巻いてコンデンサー
素子を作り、これを絶縁油に浸す場合、油によってフィ
ルムが膨潤し。

素子は巻き締って固くなってしまい９層間の絶縁油の流
通性が悪くなっ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、はじめに素子を巻く時、緩く巻
いておくという手法があるが。

緩く巻くと９巻きずれを起しやすく、また１巻きしわも
発生しやすい。

従来のポリプロピレンフィルムのもうひとつの欠点は１
表面の粗さが不十分であるため、これを重ね巻きした時
、その眉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った
。

本発明の目的は、上記しに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
ィルム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９次の構成。

すなわち、密度０．９０５〜０．９１５　ｇ／ａｎ３．
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
シ。

かつ、その片面または両面の表面粗さくＲｍａｘ）が１
〜５０μｍの範囲にある油浸電気絶縁用ポリプロピレン
フィルムを特徴とするものである。ここでいうポリプロ
ピレン（以下ｐｐと略称する）とは。

アイソタクチック度９０チ以上、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
トインデックスが０．５〜４０　ｇ７１０分。

好ましくは１〜２０　ｇ／ｌ　０分の範囲のものである
。

アイソタクチッ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々い。また。

メルトインデッ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ｐｐＯ中
でも、特に本発明フィ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
膨潤が犬きくなるし、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、均質なフィル
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。

次に本発明フィルムの密度は０９０５〜０．９１５ｇ／
（至）３．特に好ましくは０．９０７〜０．９１２ｇ／
口３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ってしま
うし、また逆に、上記範囲よシ大きい場合は、フィルム
が脆くなり、絶縁層の機械的強度が不足する。次に１本
発明フィルムの複屈折は。

００２０〜０．０５５．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
きくなってしまうし、また逆に、この範囲より複屈折が
大きくなると、フィルムが割れやすくなって、絶縁破壊
の原因となるので１本発明目的に合致しない。次に１本
発明フィルムの両軸方向の強度比、すなわち、フィルム
の長手方向の引張強度を幅方向の引張強度で割った値は
、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ってしまうし。

また逆に、この範囲より大きくなると、フィルム面内の
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ったものとなってし
まう（例えば１巻く時に、伸びを生じたりしわが入りや
すくなったり、あるいは裂けやすくなったりする）。次
に１本発明フィルムの片面または両面の表面粗さくＲｍ
ａｘ）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
、絶縁油の眉間流通性が悪くなって、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１′）。

次に９本発明フィルムの製造方法の一例を述べる。ｐｐ
樹脂を溶融押出して１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、−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った値
）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、１０〜３０００　ｋＴｈａｎ　、より好ま
しくは１００〜１０００Ｖ′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７グ’）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ィルム（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チ弛緩を
与えつつ、１〜２０秒間熱処理する。次に、このフィル
ムを。

９０〜１４０℃に加熱されたエンボスロールの間を通し
て、フィルムの片面または両面をせ面化して。

表面粗さく、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
９本発明フィ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ってもよい。例えば、圧延のか
わシに、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、このフィルムの長手方向の熱収縮率を
０．１〜５ｑ６．好ましくは０５〜３チの範囲にす７る
ことによって、さらに油浸電気絶縁に適したフィルムと
することができる。熱収縮率がこの範囲よシ大きいと、
絶縁層が巻き締っ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１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
囲に納めるだめの方法の１例をあげると。

前記したような方法で作ったフィルムを、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ょっで、長手方向の熱収縮率
を０．１〜５チ、好ましくは０，５〜３％の範囲に納め
ることができる。

本発明は、ｐｐフィルムの密度、複屈折１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っ
て１次のようにすぐれた効果を生しるものである。

（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　　　
　′□シにくい。

（５）誘電正接、誘電率および耐圧特性もすぐれている
。

従って１本発明フィルムは各種の油浸電気機器例えばコ
ンデンサー、トランス、ケーブル、モーター、ジェネレ
ーターなどの油浸絶縁層として好適なものである。

なお１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）　　アイソタクチック度 ｐｐを沸騰ｎ−へブタンで抽出して、抽出残分重量を原
重量で割り、ｉｏｏを乗じて　チ表示する。

（２）／’ルトインデックス：　ＡＳＴＭ　　Ｄ−１２
３８−７５の条件りで測定する。

（３）溶融結晶化温度（Ｔｍｃ）：パーキンエルマー社
製ＤＳＣ−ＩＩ型に試料５ｍｇを入れ、雰囲気を窒素置
換する。次に、昇温速度２０ｒ：７分で２００でまで昇
温させ、この２００℃の状細で５分間保持する。次いで
、２０ｒ：７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Ｔ
ｍｃとする。

（４）密度：　ＡＳＴＭ　　Ｄ１５０５Ｋｊる。

（５）複屈折：アツベの屈折計を用いて、フィルムの長
手方向の屈折率（Ｎｙ）および幅方向の屈折率（Ｎｘ）
を測定し、　Ｎ７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、
マウント液トしては、サリチル酸メチルを用いる。

（６）両軸方向の強度比：フィルムの長手方向の引張強
度σｙ　（ｌｑｘ／ｍｍ　２）および幅方向の引張強度
ａｘ　（？／ａｎ２）を、　ＡＳＴＭ　Ｄ−８８２−６
７の方法で測定し、σｙをσＸで割った値を強度比とす
る。

、Ｔｌ５ （７）　　表面粗す（Ｒｍａｘ）　：　自キＢＯ６０１
−１９７６記載の方法により、　Ｒｍａｘを測定する。

カットオフ値は０．８　ｌｌ１ｍ１とする。

（８）熱収縮率：フィルムから、長さ２００ｍｍ、幅１
０ｍｍ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℃の熱風循環オゾ
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％式％ ） （９）絶縁油による膨潤度：フィルムから、１００ｍ×
１００−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
った後、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２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（イ）は次式で求められる。

膨潤度（％）　＝　Ｉ　Ｄｏ　ｘ　（Ｗ’　−Ｗ）　／
ＷＯＩ　　絶縁油の流通性：フィルムとアルミニウム箔
とを交互巻きにして、コンデンサー素子を作る。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
、素子を解体して、素子のあらゆる層間に、絶縁油がい
きわたっ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っているランク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。

（Ｉｌｌ　　電気絶縁油：鉱油、ヒマシ油、綿実油、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９本発明の実施態様を説明する。

実施例１ アイソタクチック構造含有率９７．６％、メルトインデ
ノ２フ６ ペレットを．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．６０℃の冷却ドラムに巻きっけて冷
却固化し．厚さ約３００μｍのシートを作った。このシ
ートを一組の圧延ロール（ロール直径２　５　０ｍｍ）
の間に挿入して，約１０倍に圧延した。

圧延圧力は５［１［］襠／ｃＩｎ，圧延ロールの温度１
４０℃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厚みのフィルムを
．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。

このフィルムを１３０℃に加熱されたエンボスロールの
間ヲ通して．フィルムの両面に．約１００メツシユのサ
ンドブラスト加エバターンを転写せしめた。次に．この
フィ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ィルムの諸特性を以下Ｋま
とめて示す。

密度（　ｇ／ｒＢ’）　：　０．９　１　０複屈折　　
　　　：０．０３０ 両軸方向の強度比：１０．２ 熱収縮率（チ）：１・３ 表面粗さくＲｍａｘ）（μｍ）　：　１　２．５膨潤度
（％）：５．１ 絶縁油の流通性：ランクＡ この結果から１本発明フィルムが．絶縁油による膨潤が
小さく，シかも絶縁油の流通性もすぐれているので．油
浸電気絶縁用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フィ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フィルムの諸特性を比
較のため．以下にまとめて示しておく°　　　　　　無
延伸　二軸延伸 ｐｐフィルム　　ＰＰフィルム 密度＜ｇ／ｅＩｎ３）０．８９９　　　０．９０５　　
：複屈折　　　　　　　０．００３　　　　０．０１３
両軸方向の強度比　　１．　３　　　　　１．　９熱収
縮率（％）　　　　０　　　　　２８表面粗さくＲｍａ
ｘ）　、（ａｍ）　　　ｏ．　６　　　　　　０．　９
膨潤度　（チ）　　　　　１１．＜５　　　　　６．３
絶縁油の流通性　　　ランクＣ　　ランクにれらの数値
を上記実施例の本発明フィルムと比較すると９本発明の
優位性が明らめ・である。

特許出願人　　東　し　株　式　会　社住友電気工業株
式会社 代　理　人　　弁理士　中　村　　至 第１頁の続き 作所内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 密度０．９０５〜０．９１５ｇ／の３．複屈折０．０２
   ０〜０．０３５．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の範囲にあシ、かつ。 その片面または両面の表面粗さく　Ｒｍａｘ　）が１〜
   ５０μｍの範囲にある油層電気絶縁用ポリプロピレンフ
   ィルム。