(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が導電弾性ロールからなる一対の導電性ロールにて絶縁材料を０．１ｋｇ／ｃｍ以上のニップ圧力でニップし、該絶縁材料を走行させながら、該両ロールに高抵抗を直列に接続した高電圧電源より電圧を印加し、前記絶縁材料に欠陥が存在する場合、該欠陥部を通して流れる電流によって電圧の印加及び絶縁材料の走行を停止させることにより、該欠陥部に欠陥因子をとどめた状態で欠陥を検出することを特徴とする電気絶縁材料の絶縁欠陥検出方法。
【請求項２】
高抵抗の抵抗値が１ＭΩ以上、導電弾性ロールの抵抗値が１００ｋΩ以下、一対の導電性ロールに印加する電圧が絶縁材料の厚さ１μｍに対して１００Ｖ以下であり、かつ、欠陥部を流れる電流が１０ｍＡ以下で電圧の印加及び絶縁材料の走行を停止させることを特徴とする、請求項１の電気絶縁材料の絶縁欠陥検出方法。
【請求項３】
少なくとも一方のロールが体積固有抵抗１×１０6 Ω・ｃｍ以下で、かつショア硬度６５度以上、９５度以下のゴム硬度を有する導電弾性ロールからなる一対の導電性ロールを有し、該一対のロール間に流れる電流を０．１〜１０ｍＡまで自由に設定可能な装置であって、設定値以上の電流が流れた時にロールの駆動が停止する走行系と、該一対のロールに直列に接続された１ＭΩ以上の抵抗と、電流を０．１〜１０ｍＡまで自由に設定可能であって設置値以上の電流が流れた時に印加した電圧が切れる制御装置に接続された高電圧電源と、前記一対の導電性ロール間に０．１ｋｇ／ｃｍ以上の押さえ圧を加えるための圧力系とを有することを特徴とする電気絶縁材料の絶縁欠陥検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサ用プラスチックフイルム、コンデンサ用ペーパー等の電気絶縁材料の絶縁欠陥と欠陥原因となる欠陥因子を検出する方法及び検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
絶縁材料の欠陥因子の検出は、ＪＩＳ−Ｃ−２３１８及び２３１９、ＥＩＡＪ−ＲＣ−６６５等で電気絶縁材料の欠陥部を検出後、顕微鏡観察等で欠陥因子を特定するか、肉眼観察、又は偏光板観察等で絶縁材料の異常部を検出後顕微鏡観察等で欠陥因子を特定し、Ｘ線分析、蛍光Ｘ線分析、化学分析等で欠陥因子の物質を特定していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＪＩＳ−Ｃ−２３１９等の方法では、図３に示すように、直流電源２１からの電圧を、上部電極２２とアルミニウム箔１０枚からなる下部電極２３間に挟んだ試験片２４に印加し、これを、金属製平板２５上に固着したゴム板２６上で測定するようにしている。この測定では欠陥部の破壊穴が大きくなるおそれがあり、絶縁材料の欠陥原因となる欠陥因子のうち、肉眼で検出可能な巨大欠陥因子は検出できるものの、肉眼で検出不可能な微小欠陥因子は飛散するか、落下して検出不可能になることがあるという問題がある。また、コンデンサに使用される絶縁材料においては、表面付着異物により、とくにプラスチックフイルムを用いたものにおいてはポリマーに覆われた欠陥因子等はコンデンサに巻き込まれることによってプレス工程で絶縁材料に傷を付けるためコンデンサとしては絶縁破壊不良となるが、上記方法にはプレス工程がないため欠陥因子が存在しても絶縁材料に傷を付けることがなく、したがってそのような絶縁材料は欠陥不良として検出されないこと、さらに該方法は測定面積が小さいため、大面積中に存在する欠陥及び欠陥因子を検出するためには長時間を要するなどの問題があった。
【０００４】
本発明の課題は、これらの問題点を解決するために、確実にかつ短時間で電気絶縁材料の欠陥を検出可能な絶縁欠陥検出方法、及びそのための装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の電気絶縁材料の絶縁欠陥検出方法は、少なくとも一方が導電弾性ロールからなる一対の導電性ロールにて絶縁材料を０．１ｋｇ／ｃｍ以上のニップ圧力でニップし、該絶縁材料を走行させながら、該両ロールに高抵抗を直列に接続した高電圧電源より電圧を印加し、前記絶縁材料に欠陥が存在する場合、該欠陥部を通して流れる電流によって電圧の印加及び絶縁材料の走行を停止させることにより、該欠陥部に欠陥因子をとどめた状態で欠陥を検出することを特徴とする方法からなる。
【０００６】
また、本発明に係る電気絶縁材料の欠陥検出装置は、少なくとも一方のロールが体積固有抵抗１×１０6 Ω・ｃｍ以下で、かつショア硬度６５度以上、９５度以下のゴム硬度を有する導電弾性ロールからなる一対の導電性ロールを有し、該一対のロール間に流れる電流を０．１〜１０ｍＡまで自由に設定可能な装置であって、設定値以上の電流が流れた時にロールの駆動が停止する走行系と、該一対のロールに直列に接続された１ＭΩ以上の抵抗と、電流を０．１〜１０ｍＡまで自由に設定可能であって設定値以上の電流が流れた時に印加した電圧が切れる制御装置に接続された高電圧電源と、前記一対の導電性ロール間に０．１ｋｇ／ｃｍ以上の押さえ圧を加えるための圧力系とを有することを特徴とするものからなる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態について説明する。
図１および図２は、本発明の一実施態様に係る電気絶縁材料の欠陥検出装置の概略構成を示している。図において、ロール１、２が一対の導電性ロールで、該両ロール１、２間に絶縁材料９を挿入し、該両ロール１、２をニップすることで、たとえばコンデンサ作製時のプレス工程に準じた条件が得られる。そして、すでに発生している欠陥はもとより、従来法では検出不可能な欠陥因子、すなわち表面付着塵、プラスチックフイルムにおいてはポリマーに覆われた欠陥因子等、実際にコンデンサを作製しなくても絶縁材料における欠陥として検出可能になる。
【０００８】
一対の導電性ロール１、２のニップ圧力は、コンプレッサ７と、エアシリンダ８によって任意に設定可能である。本発明では、このニップ圧力は０．１ｋｇ／ｃｍ以上で、好ましくは０．５ｋｇ／ｃｍ以上、１．５ｋｇ／ｃｍ以下である。
【０００９】
しかし、該両ロール１、２が共に金属ロールのように硬い材質では、上記のように両ロール１、２間に高い圧力を加えると、ロール表面の突起、傷などで絶縁材料９の正常部に傷を付けることになるため、真の欠陥を検出することはできない。そこでこのような問題を解決するため、両ロール１、２の少なくとも一方のロールは弾性を有するものでなければならない。
【００１０】
その弾性は、たとえば高分子計器社製Ｃ型ゴム硬度計で測定したとき、ロールの硬度が、６５度ショア以上、９５度ショア以下で、好ましくは７５度ショア以上、９０度ショア以下である。
【００１１】
弾性ロールは、その表面材質をゴム又はカーボンシート、あるいはプラスチック、またはその他の材質を単体でも、２種類以上を併用してもよく、これらを金属ロール上に巻いてもよい。
【００１２】
一対のロール１、２は、導電性を有する物でなければならない。上記の如く弾性を有し、かつ導電性を有する手段としては、体積固有抵抗が１×１０6 Ω・ｃｍ以下であればカーボン入りゴム、金属、銀粉、その他金属粉入りゴム、カーボンシート、導電性プラスチック等を使用することができる。
【００１３】
図１の抵抗３は、欠陥部が破壊した時の破壊穴を小さくするために具備した高抵抗である。その値は１ＭΩ以上で、好ましくは５０ＭΩ以上、２００ＭΩ以下である。該抵抗３は、電気回路中に直列に接続したが、一対の導電性ロール１、２の少なくとも一方のロールの抵抗を前記抵抗範囲にすることによっても達成できる。
【００１４】
高電圧発生装置（高電圧電源）４は、高電圧を発生させると共に一対の導電性ロール１、２間に流れる電流を０．１ｍＡ〜１０ｍＡの範囲で任意に設定可能であって、設定値以上の電流が流れた時に印加した電圧が切れる制御装置５に接続している。
【００１５】
絶縁材料９の欠陥によって、回路に設定以上の電流が流れた時、印加した電圧が切れることによって連続して電流が流れることはなく、破壊穴を小さく抑えることができる。
【００１６】
モータ６は、ロールを駆動させ絶縁材料９を走行させる系を構成し、一対の導電性ロール１、２間に流れる電流を０．１ｍＡ〜１０ｍＡの範囲で任意に設定可能な前記系に接続すれば、絶縁材料９の欠陥によって該ロール１、２間に設定値以上の電流が流れた時絶縁材料９の走行を停止することができる。
【００１７】
導電性ロール１、２の抵抗値としては、１００ｋΩ以下が好ましく、ロール１、２間に印加する電圧としては、絶縁材料９の厚さ１μｍに対して１００Ｖ以下とすることが好ましい。
【００１８】
このような装置では、たとえば絶縁材料９を巻き出しリール１０側から巻き取りリール１１側に走行させることにより、大面積の調査も簡単に行うことが可能で、確実に欠陥部を特定できることから、大面積中に存在する欠陥因子も容易に検出することができる。従って、欠陥因子の検出に要する時間が著しく短縮される。
【００１９】
検出された欠陥因子は、Ｘ線分析、蛍光Ｘ線分析、化学分析等で、物質を特定することができる。そして、物質が特定できれば、該物質が絶縁材料に付着、又は混入した場所が特定でき、該物質の除去および混入原因の除去が可能となり、従来法に比べ絶縁材料の欠陥検出を大幅に改善して検出の確実さ、作業性、検出後の原因除去等について効果的に改良することができる。
【００２０】
【作用】
本発明では、少なくとも一方が導電弾性ロールからなる一対の導電性ロールにて絶縁材料をニップすることにより、すでに発生している欠陥はもとより、コンデンサ作製時のプレス工程まで進まなければ発生しないような欠陥についても、コンデンサを実際に作製しなくても検出することがきるようになり、高電圧回路に高抵抗を直列に接続することにより、欠陥部の破壊穴を小さく抑えて欠陥部に欠陥因子を留めることができる。
【００２１】
また、絶縁材料を走行させながら欠陥調査を行うことができることから、大面積に存在する欠陥も短時間で検出できる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明を具体的実施例に基づいて説明する。
絶縁材料としての、厚み４μｍのポリフェニレンサルファイドフイルム（以下ＰＰＳフイルムと呼ぶ）を、金属ロールに０．５ｍｍ厚みのカーボン入りゴムを巻いた導電弾性ロールを＋側ロールとして一対のロール間でニップし、エア圧を任意に設定可能なエアシリンダを使用してニップ圧力を調整した。
一対の導電ロール間に４００ＶＤＣ電圧を印加し、該両ロール間電流は１ｍＡに設定した。
１１．５ｍｍ幅のＰＰＳフイルムを５ｍ／ｍｉｎで２０ｍ走らせた時の結果を表１に示す。
【００２３】
実施例１〜７は本発明に係る範囲内の例で、実施例１〜３は導電弾性ロールのゴム硬度を、実施例２と実施例４は一対の導電ロール間のニップ圧力を、実施例２と５、６は直列抵抗の値を変えたときの例で、実施例７は一対の両ロール共ゴムロールを用い他の条件は実施例２と同条件としたときの例で、いずれの条件でも欠陥部の破壊穴は小さく肉眼で確認できなかった。顕微鏡観察で破壊穴の確認と、欠陥部に欠陥因子が留まっていることを確認した。
【００２４】
比較例１は、一対の両ロールが金属ロール、硬度は１００度ショアでニップ圧力、直列抵抗は実施例２に合わせた例で、実施例２に対して欠陥個数は１０倍に、欠陥部の破壊穴も大きく、欠陥部を顕微鏡観察したが欠陥因子は残ってはいなかった。
【００２５】
また、破壊穴の両端に擦り傷状の傷が発見されたことから、一対のロール通過前後のフイルムの欠陥部を除いた箇所を顕微鏡観察し、該ロール通過後のフイルムに擦り傷状の傷が有ることを確認した。該ロール通過前、及び実施例２には傷は無かった。以上のことから傷は該ロールで発生したことは明らかである。
【００２６】
以上のことから、本比較例で欠陥数が多かったのは、該ロールでフイルム面に付けた傷の一部が欠陥となったことは明らかで、一対の両ロールが高硬度ロールの組み合わせからなるときには、絶縁材料の正常部に傷を付け欠陥を発生させることから真の欠陥を検出できない。
【００２７】
比較例２、３は、ゴムロールの硬度を低くしたときの例で、比較例２はニップ圧力０ｋｇ／ｃｍの例で欠陥は発生しなかった。従って破壊穴の大きさ、欠陥部の欠点残存有無は測定できなかった。比較例３は、ニップ圧力１．０ｋｇ／ｃｍの例で、この場合にはロールの回転不良でフイルムが切れ測定できなかった。
【００２８】
比較例４は、実施例２でニップ圧力のみを０ｋｇ／ｃｍにしたときの例で、欠陥は発生しなかった。したがって破壊穴の大きさ、欠陥部の欠陥因子残存有無は測定できなかった。
【００２９】
比較例５は、実施例２で直列抵抗のみを０．９ＭΩにしたときの例で欠陥部の破壊穴が大きく、顕微鏡観察でも欠陥部に欠陥因子は残っていなかった。
【００３０】
前述の図３に示した従来例では、ＪＩＳ−Ｃ−２３１９法の４００Ｖで破壊した欠陥部で、破壊穴は比較１、５よりさらに大きく、顕微鏡観察でも欠陥部に欠陥因子は残っていなかった。該方法は、４００Ｖで破壊した欠陥部を１点検出するのに、実施例の５０倍以上の時間を要した。
【００３１】
【表１】
0003651712.tif 000002
【００３２】
【発明の効果】
上述した各実施例からも明らかな如く、本発明は肉眼で検出不可能な微小な欠陥因子の検出が可能で、該欠陥因子はＸ線、蛍光Ｘ線、化学分析等でその物質を特定することができ、該欠陥因子の物質が明確になることによって発生場所の特定が可能で、欠陥因子の除去が可能となる。
【００３３】
欠陥因子を除去することで、欠陥が少なく、信頼性の高い絶縁材料の製造が可能となり、絶縁材料の欠陥が少なくなることから、欠陥による不良率の減少、欠陥因子の検出に要する時間の大幅短縮等、製造コストの低減も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る電気絶縁材料の絶縁欠陥検出装置の概略斜視図である。
【図２】図１の装置の概略機器系統図である。
【図３】従来法（ＪＩＳ−Ｃ−２３１９法）の回路図である。
【符号の説明】
１  導電弾性ロール
２  金属ロール
３  高抵抗（箱）
４  高電圧電源
５  制御装置
６  モータ
７  コンプレッサ
８  エアシリンダ
９  絶縁材料
１０  巻き出しリール
１１  巻き取りロール
【図１】
0003651712.tif 000003
【図２】
0003651712.tif 000004
【図３】
0003651712.tif 000005