(57)【要約】【解決手段】ポリエーテルイミド繊維を含む変圧器紙と、該変圧器紙および物品の製造方法と、が開示される。【選択図】図１
2015514165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維組成物の圧密化生産物を含む変圧器紙であって、前記繊維組成物は、その中の繊維の合計質量に対して、
ポリエーテルイミドホモポリマー繊維、ポリエーテルイミドコポリマー繊維またはこれらの組み合わせを３５〜７０質量％と、
芳香族ポリアミドフィブリッド、芳香族ポリアミド繊維またはこれらのものの少なくとも１つを含む組み合わせを含むバインダー繊維を少なくとも５質量％と、
５〜３０質量％の液晶ポリマー繊維と、を含み、
前記バインダー繊維は、ポリカーボネートを１０質量％未満含むことを特徴とする変圧器紙。
【請求項２】
ポリイミドは、１５０〜２００℃のシリコーンオイル、植物油または鉱油にさらされた時に、その分子量の少なくとも９０％を保持することを特徴とする請求項１に記載の変圧器紙。
【請求項３】
ポリイミドは、１８０℃のシリコーンオイル、植物油または鉱油にさらされた時に、その分子量の少なくとも９０％を保持することを特徴とする請求項１に記載の変圧器紙。
【請求項４】
前記圧密化生産物は、
少なくとも１０００ＭΩ−ｃｍの抵抗率と、
少なくとも１７７ｋＶ／ｃｍの絶縁破壊強度と、
ＮＥＭＡクラスＦ（１５５℃）およびＮＥＭＡクラスＨ（１８０℃）の基準を超える加熱能と、
Ｅｌｍｅｎｄｏｒｆ引裂強度として測定して、少なくとも８５ｍＮの引裂強度と、
０超〜１００ｍｍ未満の厚みと、
を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の変圧器紙。
【請求項５】
前記圧密化生産物は、変圧器オイルが循環できて、ガスを圧密化生産物の外部に追い出せる十分な気孔率を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の変圧器紙。
【請求項６】
気孔率は１０〜９０容積％であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の変圧器紙。
【請求項７】
前記ポリエーテルイミドは下式の構造単位
【化１】
2015514165.tif 000019
｛式中、ｎは２以上であり；Ｒは、Ｃ６−２０芳香族炭化水素基、これらのハロゲン化誘導体、直鎖または分枝鎖のＣ２−１０アルキレン基、Ｃ３−２０シクロアルキレン基または下式の構造の二価基
【化２】
2015514165.tif 000020
［式中、Ｑ１は、単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｃ（Ｏ）−、−ＳＯ２−、−ＳＯ−および−ＣｙＨ２ｙ−（ｙ：１〜５の整数）とそのハロゲン化誘導体］であり；Ｚ１はそれぞれ独立に、１〜６個のＣ１−８アルキル基、１〜８個のハロゲン原子あるいはこれらのものの少なくとも１つを含む組み合わせで任意に置換されたＣ６−２４単環式または多環式芳香族部分Ｃ６−２４アルキル基、１〜８個のハロゲン原子あるいはこれらの組み合わせで任意に置換された芳香族Ｃ６−２４単環式または多環式部分である｝を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の変圧器紙。
【請求項８】
前記Ｚ１は下式の二価基
【化３】
2015514165.tif 000021
［式中、Ｑａはそれぞれ独立に、単結合（−Ｏ）−、−Ｓ−、−Ｃ（Ｏ）−、−ＳＯ２−、−ＳＯ−および−ＣｙＨ２ｙ−（ｙ：１〜５の整数）とそのハロゲン化誘導体］であり、前記Ｒは、下式の二価基
【化４】
2015514165.tif 000022
［式中、Ｑ１は、単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｃ（Ｏ）−、−ＳＯ２−、−ＳＯ−、−ＣｙＨ２ｙ−（ｙ：１〜５の整数）あるいはそのハロゲン化誘導体］およびこれらのものの少なくとも１つを含む組み合わせであることを特徴とする請求項７に記載の変圧器紙。
【請求項９】
前記Ｚは、２，２−（４−フェニレン）イソプロピリデンであり、前記Ｒは、ｍ−フェニレン、ｐ−フェニレンジアリールスルホン、あるいはこれらのものの少なくとも１つを含む組み合わせであることを特徴とする請求項７に記載の変圧器紙。
【請求項１０】
前記芳香族ポリアミドは、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルイミド−ｃｏ−３’４’−オキシジフェニレンテレフタルイミド）、あるいはこれらの芳香族ポリアミドの少なくとも１つを含む組み合わせであることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の変圧器紙。
【請求項１１】
液晶ポリマーは、ポリ（４−ヒドロキシ安息香酸−ｃｏ−６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸）であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の変圧器紙。
【請求項１２】
懸濁溶媒を含むスラリーと、繊維組成物であって、その中の繊維の合計質量に対して、３５〜７０質量％のポリエーテルイミド繊維と、少なくとも５質量％の芳香族ポリアミド繊維と、５〜３０質量％の液晶ポリマー繊維と、の組み合わせを含む繊維組成物と、から層を形成するステップと；
前記層から水を取り除くステップと；
前記層を圧密化して繊維質基板を形成するステップと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の変圧器紙の形成方法。
【請求項１３】
前記圧密化は、静圧上で行われることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記層は、前記方法の少なくとも一部の間、減圧にさらされることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記圧密化は、連続式ロールプレス内で行なわれることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の変圧器紙を含むことを特徴とする変圧器部品。
【請求項１７】
前記部品は、多孔質紙、非多孔質紙、クレープ紙、スティック紙、スペーサー、プレスボードあるいは剛構造であることを特徴とする請求項１６に記載の変圧器部品。
【請求項１８】
気孔率が０超〜７７４ｓ／ｍであることを特徴とする請求項１６に記載の変圧器部品。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本開示は、変圧器紙および他の非導電性変圧器部品に関する。電気器具および部品には、電気伝導体を囲んで電気的に絶縁するために紙絶縁が採用されることが多い。こうした電気器具の１つは、共通の磁束を共有し、一方の回路の電圧によって他方の回路に磁気的に電圧を誘起する少なくとも２つの電気回路を有する変圧器である。また、鉄心によって磁路が設けられていてもよい。電気回路と鉄心は、筐体内の誘電性流体に浸漬されていてもよい。これらの誘電性流体は変圧器オイルとも呼ばれ、それを含む変圧器は油入変圧器と呼ばれる。電気回路を構成する導体は、紙絶縁によって、互いにまた鉄心や筐体などの他の部品から分離され電気的に絶縁される。
【０００２】
油入変圧器内の非導電性部品（スペーサー、油ダクト、紙（多孔質紙、非多孔質紙およびクレープ紙）、ボード、プラスチックボルト、ロープなど）は、セルロースおよび他の親水性材料（すなわち紙、プレスボード、木材、綿、ナイロンなど）で製造されることが多かった。これらの材料は、高温に晒されると分解し、その分解の副生成物として水が油入変圧器内に導入されるという欠点を有する。油入変圧器の水混入は、放電活性と損失によりその性能が低下し、さらに非導電性部品を分解させて、最終的には変圧器の電気的な故障となるため、非常に望ましくない。
【０００３】
耐用年数に及ぼす悪影響に加えて、セルロースおよび他の親水性材料によって、油入変圧器の生産サイクルタイムの遅れが余儀ないものとなる。セルロースおよび他の親水性材料は水分を保持する傾向があるため、これらの非導電性変圧器部品は、油入変圧器に組み込まれる前に長時間乾燥される。こうした乾燥プロセスによって、これらの部品が脆化し得ることが観察されており、これによっても変圧器の耐用年数が低下する可能性がある。
【０００４】
米国特許第６，９８０，０７６号は、セルロース紙が耐用年数期間内に分解するので、補強ウェブを供給することによってその有用性を延長させるための合成補強繊維を含む改良されたセルロース絶縁紙に関する。しかしながら、この改良されたセルロース紙は、老化するにつれて依然として水分を放出し、油入変圧器の水分解を引き起こすため、本技術には、改良された電気絶縁紙が依然として求められている。
【０００５】
従って、このセルロース系の親水性非導電性構造を、この欠点を共有しない同等の構造で置換することは望ましいであろう。そうすることによって、より高温・より高エネルギー密度で、さらに長期間稼働し得る変圧器が利用可能となる。これらの長所はすべて、電気グリッドの更新と、電気自動車が分配と電力変圧器に及ぼす影響を緩和するために必要となるであろう。さらに、こうした変圧器であれば、より速くより容易に製造でき、また、修理もより速く低コストで行うことができる。
【発明の概要】
【０００６】
繊維組成物の圧密化生産物を含む変圧器紙がここに開示されるが、該繊維組成物は、組成物中の繊維の合計質量に対して、ポリエーテルイミドホモポリマー繊維、ポリエーテルイミドコポリマー繊維またはこれらの繊維の少なくとも１つを含む組み合わせを３５〜７０質量％と、芳香族ポリアミドフィブリッド、芳香族ポリアミド繊維またはこれらのものの少なくとも１つを含む組み合わせを含むバインダーを少なくとも５質量％と、液晶ポリマー繊維を５〜３０質量％と、を含み、前記バインダーは、ポリカーボネートを１０質量％未満含み、前記ポリイミドは、そのＴｇ未満に加熱された温度のシリコーンオイル、植物油または鉱油にさらされた時に、その分子量の少なくとも９０％を保持する。ある実施形態では、前記圧密化生産物は、
１）少なくとも１０００ＭΩ−ｃｍの抵抗率と、
２）少なくとも１７７ｋＶ／ｃｍの絶縁破壊強度と、
３）ＮＥＭＡクラスＦ（１５５℃）およびＮＥＭＡクラスＨ（１８０℃）の基準を超える加熱能と、
４）相対湿度１００％の水飽和において５質量％以下の吸水率と、
５）ＴＡＰＰＩ−４１４ｏｍ−０４に準拠しＥｌｍｅｎｄｏｒｆ引裂強度として測定して、少なくとも８５ｍＮの引裂強度と、
６）０超〜１００ｍｍ未満の厚みと、を有する。
【０００７】
また、懸濁溶媒を含むスラリーと、繊維組成物であって、その中の繊維の合計質量に対して、３５〜７０質量％のポリエーテルイミド繊維と、少なくとも５質量％の芳香族ポリアミド繊維と、５〜３０質量％の液晶ポリマー繊維と、の組み合わせを含む繊維組成物と、から層を形成し；前記層から水を取り除き；前記層を圧密化して繊維質基板を形成することによって変圧器紙を形成する方法もここに開示される。
【０００８】
また、多孔質紙、非多孔質紙、クレープ紙、スティック紙、スペーサー、プレスボードおよび剛構造の形態の変圧器紙を含む変圧器部品も開示される。
【０００９】
また、前記変圧器紙を含む部品を含む変圧器も開示される。
【００１０】
上記およびその他の特長は、以下の図面及び詳細な記述によって例証される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】変圧器の絶縁構造の側断面図である。
【図２】矩形電線導体の断面正面図である。
【図３】図２の導体の透視図である。
【図４】３線導体の断面正面図である。
【図５】図４の導体の透視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明者らは、セルロース系材料で作られた非導電性部品を含む油入変圧器のこれらの欠点は、油入変圧器用のポリエーテルイミドと強化繊維とから成る非導電性部品を設けることによって克服され得ることを見出した。
【００１３】
繊維質基板を用いて、変圧器で使用される種々の紙が製造できる。この種々の紙としては、多孔質紙、非多孔質紙、プレスボード、スペーサーおよびスティック紙などがあり、これらはいずれも、変圧器紙と同等の湿潤引裂強度を有していなければならない。多孔質紙：ターングループ（ｔｕｒｎ  ｇｒｏｕｐ）のラップに使用される一部の紙は、油含浸およびすべての気泡の除去を可能にするために多孔質でなければならない。空気の封入は非常に望ましくない。非多孔質紙：ターングループとリード線のラップに使用される一部の紙は多孔質でなくてもよい。従来のフィルムでも十分でありうるが、一般に紙の引裂強度が十分でない。この紙の湿潤引裂強度は、変圧器紙と同等でなければならない。プレスボードとスペーサー：こうした構造では、電気伝導体の物理的に孤立した分離が得られなければならない。これらの材料は伝統的に、気泡や空隙を排除するために多少多孔質である。これは中実構造に置き換えできるが、その構造はボイドフリーでなければならないだろう。スティック紙は、小型の変圧器の油ダクトの製造に使用される。スティックは固体ポリエーテルイミドから製造でき、変圧器のデザインに応じて、紙裏打ち（必要な場合）は、フィルムまたは多孔質紙であり得る。
【００１４】
繊維組成物は、ポリエーテルイミドホモポリマー繊維、ポリエーテルイミドコポリマー繊維あるいはこれらの組み合わせを３５〜７０質量％、例えば、４０〜７０質量％、５０〜７０質量％、４０〜６５質量％、４５〜６５質量％、５０〜６５質量％、５０〜７０質量％、６０〜７０質量％あるいは６５〜７０質量％含んでいてもよい。
【００１５】
該繊維組成物は、芳香族ポリアミドフィブリッド、芳香族ポリアミド繊維あるいはこれらのものの少なくとも１つを含む組み合わせを少なくとも５質量％、例えば、５〜３０質量％、５〜２５質量％、５〜２０質量％、５〜１５質量％、５〜１０質量％、１０〜３０質量％、１０〜２５質量％、１０〜２０質量％あるいは１０〜１５質量％含んでいてもよい。
【００１６】
繊維組成物は、液晶ポリマー繊維を５〜３０質量％、例えば、５〜２５質量％、５〜２０質量％、５〜１５質量％、５〜１０質量％、１０〜３０質量％、１０〜２５質量％、１０〜２０質量％、１０〜１５質量％、１５〜３０質量％、１５〜２５質量％、１５〜２０質量％、２０〜３０質量％、２５〜３０質量％を含んでいてもよい。
【００１７】
本特許出願においては種々の数値範囲が開示される。これらの範囲は連続的であり、最小値と最大値間のすべての数値を含む。別途明示がある場合を除き、本出願の種々の数値範囲は近似である。同じ成分あるいは特性に係る範囲はすべて終点を含むものであり、該終点は互いに独立に組み合わせ可能である。
【００１８】
単数表現は量の限定を示すものではなく、参照されたアイテムが少なくとも１つ存在することを示すものである。本明細書での「その組み合わせ」とは、参照された要素の１つまたは複数と、任意に参照されていない類似の要素と、を含むものである。明細書全体に亘る「一実施形態」、「別の実施形態」、「一部の実施形態」などは、該実施形態に関連して記載された特定の要素（例えば、特徴、構造、特性およびまたは特質）が記載の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味し、他の実施形態には含まれていてもいなくてもよい。また、記載された要素（類）は、種々の実施形態において任意の好適な方法で組み合わせられ得るものと理解されるべきである。
【００１９】
化合物は標準命名法を用いて記載される。例えば、表記のいかなる基によっても置換されていない位置は、その価電子帯が表示された結合または水素原子によって満たされているものと理解されるべきである。２つの文字または記号間以外のダッシュ（「−」）は、置換基の結合点を示す。例えば、−ＣＨＯは、カルボニル基の炭素を経由して結合される。「アルキル」は、特定の数の炭素原子を有するＣ１−３０分枝鎖および直鎖の不飽和脂肪族炭化水素基を含む。アルキルの例としては、これに限定されないが、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピル、ｎ−ブチル、ｓ−ブチル、ｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｓ−ペンチル、ｎ−およびｓ−ヘキシル、ｎ−およびｓ−ヘプチルおよびｎ−およびｓ−オクチルが挙げられる。「アリール」は、指定された数の炭素原子と、任意に１〜３個のヘテロ原子（例えばＯ、Ｓ、Ｐ、ＮまたはＳｉ）と、を含む芳香族部分を意味し、これには、フェニル、トロポン、インダニルあるいはナフチルなどが含まれる。
【００２０】
別途明示がある場合を除き、本出願中の分子量はすべて質量平均分子量を指す。こうした分子量はすべてダルトン単位で表される。
【００２１】
別途明示がある場合を除き、すべてのＡＳＴＭ試験は、ＡＳＴＭ標準２００３年版に基づくものである。
【００２２】
本明細書での「繊維」は、アスペクト比（長さ：直径）が２超の、具体的には５超の、１０超の、あるいは１００超の単一のフィラメントを有する種々の構造を含む。「繊維」はまた、フィブレット（ｆｉｂｒｅｔ）（高度にまた不規則に分岐化され、その結果表面積の大きな、非常に短く（長さ１ｍｍ未満）細い（径５０μｍ未満）フィブリル化繊維）と、フィブリル、すなわち繊維の小さな糸状要素と、を含む。繊維径は、一般にはｄｔｅｘもしくはｄｐｆで報告される繊維番号で表される。「ｄｔｅｘ」として報告される数値は、繊維１０，０００ｍ当たりのグラム質量を表す。数値「ｄｐｆ」は、繊維当たりのデニールを表す。デニール測定システムは、２本のフィラメント繊維と単一のフィラメント繊維に対して用いられ、ｄｐｆ＝総デニール／均一なフィラメント量である。デニール関連のいくつかの一般的な算出式は以下の通りである：
１デニール＝９，０００ｍ当たり１ｇ＝４５０ｍ当たり０．０５ｇ＝１ｍ当たり０．１１１ｍｇ。
９，０００ｍの測定は実際には厄介であり、通常、サンプル９００ｍを秤量しそれを１０倍してデニール重量を求める。
【００２３】
本明細書での「フィブリッド」は、非常に小さくて非顆粒状、また、繊維状もしくはフィルム状の粒子であって、その３つの次元の内少なくとも１つの次元が最大次元に対して非常に小さく本質的には２次元粒子を意味する。この粒子の大きさは典型的には、長さ：０超〜０．３ｍｍ未満、幅：０超〜０．３ｍｍ未満、高さ：０超〜０．１ｍｍ未満である。ある典型的な実施形態では、フィブリッドの大きさは約１００μｍ×１００μｍｘ０．１μｍである。
【００２４】
フィブリッドは典型的には、ポリマー溶液をこの溶液の溶媒とは混合しない液体の凝固浴へ流すことにより作られる。ポリマーの凝固に伴って、ポリマー溶液の流れは、激しいせん断力と乱流の影響を受ける。本発明のフィブリッド材料は、メタもしくはパラ−アラミドあるいはこれらの混合物であってもよい。より具体的には、フィブリッドはパラ−アラミドである。こうしたアラミドフィブリッドは、乾燥前に、湿潤状態で使用でき、紙のフロック成分周りに物理的に絡みついたバインダーとして堆積され得る。
【００２５】
ポリエーテルイミドは、式（１）の構造単位を２個以上、例えば１０〜１，０００個あるいは１０〜５００個含む：
【化１】
2015514165.tif 000003
式中、Ｒ基はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、例えば、Ｃ６−２０芳香族炭化水素基またはこれらのハロゲン化誘導体、直鎖または分枝鎖のＣ２−２０アルキレン基またはこれらのハロゲン化誘導体、Ｃ３−８シクロアルキレン基またはこれらのハロゲン化誘導体などの置換または未置換の二価有機基であり、特に、式（２）の二価基
【化２】
2015514165.tif 000004
［式中、Ｑ１は、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｃ（Ｏ）−、−ＳＯ２−、−ＳＯ−または−ＣｙＨ２ｙ−（ｙ：１〜５の整数）またはそのハロゲン化誘導体（パーフルオロアルキレン基を含む）である。ある実施形態では、Ｒは、ｍ−フェニレンまたはｐ−フェニレンである。
【００２６】
さらに、式（１）のＴは−Ｏ−または式：−Ｏ−Ｚ−Ｏ−基であり、ここで、−Ｏ−または−Ｏ−Ｚ−Ｏ−基の二価結合は、３，３’、３，４’、４，３’または４，４’の位置にある。式（１）のＺ基は同じであっても異なっていてもよく、置換または未置換の二価有機基でもあり、Ｚの原子価を超過しない条件で、１〜６個のＣ１−８アルキル基、１〜８個のハロゲン原子あるいはこれらのものの少なくとも１つを含む組み合わせで任意に置換されたＣ６−２４単環式または多環式芳香族部分であり得る。典型的なＺ基は、式（３）のジヒドロキシ化合物から誘導された基を含む：
【化３】
2015514165.tif 000005
式中、ＲａおよびＲｂは同じであっても異なっていてもよく、例えば、ハロゲン原子またはＣ１−６１価アルキル基であり；ｐとｑはそれぞれ独立に０〜４の整数であり；ｃは０〜４であり；Ｘａは、２つのヒドロキシ置換芳香族基を結合する架橋基であり、各Ｃ６アリーレン基の架橋基とヒドロキシ置換基は、Ｃ６アリーレン基上で互いにオルト、メタまたはパラ（具体的にはパラ）に配置されている。架橋基Ｘａは、単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓ（Ｏ）−、−Ｓ（Ｏ）２−、−Ｃ（Ｏ）−またはＣ１−１８有機架橋基であり得る。前記Ｃ１−１８有機架橋基は環式または非環式であり、芳香族または非芳香族であり、ハロゲン類、酸素、窒素、硫黄、シリコンまたはリンなどのヘテロ原子をさらに含み得る。該Ｃ１−１８有機基は、これに結合するＣ６アリーレン基が互いに共通のアルキリデン炭素かまたはＣ１−１８有機架橋基の異なる炭素に結合されるように配置され得る。特定の例では、Ｚ基は式（３ａ）の構造の二価基である：
【化４】
2015514165.tif 000006
［式中、Ｑは、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｃ（Ｏ）−、−ＳＯ２−、−ＳＯ−、−ＣｙＨ２ｙ−（ｙ：１〜５の整数）またはそのハロゲン化誘導体（パーフルオロアルキレン基を含む）である。ある特定の実施形態では、Ｚは、式（３ａ）のＱが２，２−イソプロピリデンであるビスフェノールＡから誘導される。
【００２７】
ある実施形態では、式（１）のＲはｍ−フェニレンまたはｐ−フェニレンであり、Ｔは、Ｚが式（３ａ）の二価基であるＯ−Ｚ−Ｏである。あるいは、Ｒはｍ−フェニレンあるいはｐ−フェニレンであり、Ｔは、Ｚが式（３ａ）の二価基でありＱが２，２−イソプロピリデンである−Ｏ−Ｚ−Ｏである。
【００２８】
一部の実施形態では、該ポリエーテルイミドはコポリマーであってもよく、例えば、式（１）の構造単位（式中、Ｒ基の少なくとも５０モル％は式（２）（式中、Ｑ１は−ＳＯ２−）のものであり；残りのＲ基は独立に、ｐ−フェニレンまたはｍ−フェニレンまたはこれらのものの少なくとも１つを含む組み合わせであり；Ｚは２，２−（４−フェニレン）イソプロピリデン）を含むポリエーテルイミドコポリマーであってもよい。あるいは、該ポリエーテルイミドは任意に、追加のイミド構造単位、例えば式（４）のイミド単位を含む：
【化５】
2015514165.tif 000007
式中、Ｒは式（１）で説明したものであり、Ｗは下式のリンカーである。
【化６】
2015514165.tif 000008
これらの追加のイミド構造単位の量は、合計の単位数に対して０〜１０モル％であり得、具体的には０〜５モル％であり得、より具体的には０〜２モル％であり得る。ある実施形態では、ポリエーテルイミド中には、追加のイミド単位は存在しない。
【００２９】
ポリエーテルイミドは、式（５）の芳香族ビス（エーテル無水物）と
【化７】
2015514165.tif 000009
式（６）の有機ジアミン
Ｈ２Ｎ−Ｒ−ＮＨ２（６）
（式中、ＴとＲは上記に定義したもの）との反応を含む当業者に周知のいずれかの方法で調製できる。ポリエーテルイミドのコポリマーは、式（５）の芳香族ビス（エーテル無水物）と、異なるビス（無水物）、例えばＴがエーテル官能性を含まないビス（無水物）、例えばスルホンであるビス（無水物）と、の組み合わせを用いて製造できる。
【００３０】
ビス（無水物）の実例としては、３，３−ビス［４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル］プロパン二無水物；４，４’−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルエーテル二無水物；４，４’−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルスルフィド二無水物；４，４’−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ベンゾフェノン二無水物；４，４’−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルスルホン二無水物；２，２−ビス［４−（２，３−ジカルボキシフェノキシ）フェニル］プロパン二無水物；４，４’−ビス（２，３−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルエーテル二無水物；４，４’−ビス（２，３−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルスルフィド二無水物；４，４’−ビス（２，３−ジカルボキシフェノキシ）ベンゾフェノン二無水物；４，４’−ビス（２、３−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルスルホン二無水物；４−（２，３−ジカルボキシフェノキシ）−４’−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニル−２，２−プロパン二無水物、４−（２，３−ジカルボキシフェノキシ）−４’−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルエーテル二無水物；４−（２，３−ジカルボキシフェノキシ）−４’−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルスルフィド二無水物；４−（２，３−ジカルボキシフェノキシ）−４’−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ベンゾフェノン二無水物、４−（２，３−ジカルボキシフェノキシ）−４’−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルスルホン二無水物およびこれらの二無水物の少なくとも１つを含む組み合わせが挙げられる。
【００３１】
有機ジアミンの例としては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、トリメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、１，１２−ドデカンジアミン、１，１８−オクタデカンジアミン、３−メチルヘプタメチレンジアミン、４，４−ジメチルヘプタメチレンジアミン、４−メチルノナメチレンジアミン、５−メチルノナメチレンジアミン、２，５−ジメチルヘキサメチレンジアミン、２，５−ジメチルヘプタメチレンジアミン、２，２−ジメチルプロピレンジアミン、Ｎ−メチルビス（３−アミノプロピル）アミン、３−メトキシヘキサメチレンジアミン、１，２−ビス（３−アミノプロポキシ）エタン、ビス（３−アミノプロピル）スルフィド、１，４−シクロヘキサンジアミン、ビス−（４−アミノシクロヘキシル）メタン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、２，４−ジアミノトルエン、２，６−ジアミノトルエン、ｍ−キシリレンジアミン、ｐ−キシリレンジアミン、２−メチル−４，６−ジエチル−１，３−フェニレンジアミン、５−メチル−４，６−ジエチル−１，３−フェニレン−ジアミン、ベンジジン、３，３’−ジメチルベンジジン、３，３’−ジメトキシベンジジン、１，５−ジアミノナフタレン、ビス（４−アミノフェニル）メタン、ビス（２−クロロ−４−アミノ−３，５−ジエチルフェニル）メタン、ビス（４−アミノフェニル）プロパン、２，４−ビス（ｐ−アミノ−ｔ−ブチル）トルエン、ビス（ｐ−アミノ−ｔ−ブチルフェニル）エーテル、ビス（ｐ−メチル−ｏ−アミノフェニル）ベンゼン、ビス（ｐ−メチル−ｏ−アミノペンチル）ベンゼン、１，３−ジアミノ−４−イソプロピルベンゼン、ビス（４−アミノフェニル）スルフィド、ビス−（４−アミノフェニル）スルホンおよびビス（４−アミノフェニル）エーテルが挙げられる。これらの化合物の組み合わせも使用できる。一部の実施形態では、有機ジアミンは、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、スルホニルジアニリンあるいはこれらのジアミンの少なくとも１つを含む組み合わせである。
【００３２】
米国特許第３，８４７，８６７号、同第３，８５２，２４２号、同第３，８０３，０８５号、同第３９０５，９４２号、同第３，９８３，０９３号、同第４，４４３，５９１号および同第７，０４１，７７３号で開示されているものも、多くのポリエーテルイミド製造方法に含まれる。これらの特許は、ポリイミド調製方法の一般的および具体的方法を例示として教示する目的で言及したものである。一部のポリエーテルイミド（ＰＥＩ）材料は、ＡＳＴＭ  Ｄ５２０５−９６のポリエーテルイミド材料標準分類システムに記載されている。
【００３３】
ポリエーテルイミドのメルトフローインデックスは、ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に準拠し温度３４０〜３７０℃、荷重６．７ｋｇで測定して、０．１〜１０ｇ／ｍｉｎであり得る。一部の実施形態では、ポリエーテルイミドポリマーの質量平均分子量（Ｍｗ）は、ポリスチレン標準を用いたゲル透過クロマトグラフィで測定して、１，０００〜１５０，０００ｇ／モル（ダルトン）である。一部の実施形態では、ポリエーテルイミドのＭｗは１０，０００〜８０，０００ダルトンである。こうしたポリエーテルイミドポリマーの固有粘度は、典型的には、２５℃のｍ−クレゾール中で測定して０．２ｄＬ／ｇ超であり、より具体的には０．３５〜０．７ｄＬ／ｇである。
【００３４】
ある実施形態では、ポリエーテルイミドは、５０ｐｐｍ未満のアミン末端基を含む。他の例では，該ポリマーは、１ｐｐｍ未満の遊離した未重合のビスフェノールＡ（ＢＰＡ）も有するであろう。
【００３５】
ポリエーテルイミドは、残留溶媒およびまたは水などの低濃度の残留揮発性種を有し得る。一部の実施形態では、ポリエーテルイミドは、濃度が１，０００質量ｐｐｍ未満の、より具体的には５００質量ｐｐｍ未満の、さらにより具体的には３００質量ｐｐｍ未満の、さらにより具体的には１００質量ｐｐｍ未満の残留揮発性種を有する。一部の実施形態では、該組成物は、濃度が１，０００質量ｐｐｍ未満の、より具体的には５００質量ｐｐｍ未満の、さらにより具体的には３００質量ｐｐｍ未満の、さらにより具体的には１００質量ｐｐｍ未満の残留揮発性種を有する。
【００３６】
残留揮発性種の例としては、ハロゲン化芳香族化合物（クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼンなど）、非プロトン性極性溶媒（ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ−メチルピロリジノン（ＮＭＰ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）など）、ジアリールスルホン、スルフォラン、ピリジン、フェノール、ベラトロール、アニソール、クレゾール、キシレノール、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、ピリジンおよびこれらの混合物が挙げられる。
【００３７】
最終のポリマー生産物中の低濃度の残留揮発性種は、例えば、蒸発液化や蒸留などの既知の方法で達成できる。一部の実施形態では、任意の溶媒の大部分は除去でき、任意の残留揮発性種も、任意に減圧下の蒸発液化または蒸留によってポリマー生産物から除去できる。他の実施形態では、該重合反応は、溶媒中、ある所望の終了レベルまで行われ、その後、重合反応を本質的に終了させて、残留する大部分の水を最初の溶媒中での反応に続く蒸発液化ステップの間に除去する。ポリマー混合物を液化させて、溶媒と他の揮発性種の濃度を良好な溶融加工性に必要な低濃度まで低減させる装置は、一般に、揮発性種の除去を促進するために高表面積を迅速に生成する能力と共に、減圧下で高温加熱できる。一般に、こうした装置の混合部は、ポンプに十分なパワーを供給して、高温で非常に粘性であり得るポリエーテルイミド融液を撹拌できる。好適な蒸発液化装置としては、これに限定されないが、例えば、ＬＵＷＡ社製のものなどのワイプ式薄膜蒸発装置（ｗｉｐｅｄ  ｆｉｌｍｓ  ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）やＷｅｒｎｅｒ  Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ社またはＷｅｌｄｉｎｇ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ社製のものなどの脱揮押出機（特に、多数の通気孔部分を備えた二軸押出機）などが挙げられる。
【００３８】
一実施形態では、前記ポリエーテルイミドは、（ａ）ポリエーテルイミド樹脂と、（ｂ）前記ポリエーテルイミド樹脂の溶融安定性の向上に効果的な量のリン含有安定剤と、を含むポリエーテルイミド熱可塑性樹脂を含んでおり、ここで、前記リン含有安定剤は低揮発性であって、不活性雰囲気下、そのサンプルを室温〜３００℃まで昇温速度２０℃／ｍｉｎで加熱時の熱重量分析で測定したサンプルの不揮発残存量は、初期量に対して１０質量％以上である。一実施形態では、該リン酸含有安定剤は、式Ｐ−Ｒａの構造を有する（Ｒ’は独立に、水素、アルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシあるいはオキシ置換基；ａは３または４）。こうした適切な安定したポリエーテルイミドの例は米国特許第６，００１，９５７号に記載されており、該特許はその全体が本明細書に援用される。
【００３９】
一部の実施形態では、該ポリエーテルイミドのガラス転移温度は２００〜２８０℃である。
【００４０】
既知の溶融ろ過技術を用いてポリエーテルイミドを溶融ろ過し、異物、炭化粒子、架橋樹脂あるいは同様の不純物を除去することが有用であることが多い。溶解ろ過は最初の樹脂分離の間に行ってもよく、あるいはそれ以降のステップで行ってもよい。ポリエーテルイミドは、押出操作で溶融ろ過できる。溶融ろ過は、大きさが１００μｍ以上の粒子を十分に除去できる細孔径、あるいは大きさが４０μｍ以上の粒子を十分に除去できる細孔径のフィルタを用いて行える。
【００４１】
ポリエーテルイミド組成物は任意に、紫外線吸収剤、安定剤（光安定剤他）、潤滑剤、可塑剤、顔料、染料、着色剤、帯電防止剤、金属不活性化剤およびこれらの添加剤の少なくとも１つを含む組み合わせなどの添加剤を含んでいてもよい。一部の実施形態では、添加剤は、離型剤と、ホスファイト安定剤、ホスホナイト安定剤、ヒンダードフェノール安定剤およびこれらのものの少なくとも１つの組み合わせを含む安定剤と、を含んでいてもよい。ある実施形態では、リン含有安定剤が使用される。
【００４２】
酸化防止剤は、ホスファイト、ホスホナイト、ヒンダードフェノールあるいはこれらの酸化防止剤の少なくとも１つを含む組み合わせなどの化合物であってもよい。トリアリールホスファイトとアリールホスホネートとを含むリン含有安定剤は、有用な添加剤として注目される。二官能性リン含有化合物も使用され得る。一部の実施形態では、溶融混合の間、あるいは射出成形などのその後の溶融成形プロセスの間の安定剤の逸失を防ぐためには、分子量が３００ダルトン以上〜５，０００ダルトン以下のリン含有安定剤が有用である。添加剤は、分子量が５００ダルオン超のヒンダードフェノールを含んでいてもよい。リン含有安定剤の組成物中の量は、組成物の合計質量に対して、０．０１〜３．０質量％あるいは０．０１〜１．０質量％であってもよい。
【００４３】
変圧器紙用のＵｌｔｅｍ５０００グレードポリエーテルイミドは、Ｕｌｔｅｍ９０００および１０００グレードをより積極的に分解する鉱油に対して最も抵抗性が高い。Ｕｌｔｅｍ９０００およびＵｌｔｅｍ１０００グレードは、シリコーンオイルと植物油に対して良好な抵抗性を示す。
【００４４】
該変圧器紙は、ポリエーテルイミド以外の材料で構成される繊維をさらに含む。他の繊維は、芳香族ポリアミド繊維（ホモポリマーとコポリマーを含む）や芳香族ポリエステル繊維（ホモポリマーとコポリマーを含む）などの高強度、耐熱性の有機繊維であってもよい。こうした繊維は、約１０ｇ／Ｄ〜約５０ｇ／Ｄの、具体的には１５ｇ／Ｄ〜約５０ｇ／Ｄの強度と、３００℃を超える、具体的には約３５０℃を超える熱分解温度と、を有していてもよい。（１ｇ／Ｄ＝８．８３０ｃＮ／ｔｅｘ）本明細書での「芳香族」ポリマーは、２つの芳香環に直接結合したポリマー結合（例えば−ＣＯ−ＮＨ−）を少なくとも８５モル％含む。
【００４５】
全芳香族ポリエステル繊維は液晶ポリエステルを含む。こうした全芳香族ポリエステル繊維の実例としては、ｐ−ヒドロキシ安息香酸の自己縮合ポリマー、テレフタル酸とヒドロキノンとから誘導された繰り返し単位を含むポリエステル、ｐ−ヒドロキシ安息香酸と６−ヒドロキシ−２−ナフト酸とから誘導された繰り返し単位を含むポリエステル繊維、およびこれらの組み合わせが挙げられる。特定の全芳香族液晶ポリエステル繊維は、４−ヒドロキシ安息香酸と６−ヒドロキシナフタレン−２−カルボン酸との重縮合で製造される（（株）クラレから商品名ＶＥＣＴＲＡＮで販売されている）。こうした全芳香族ポリエステル繊維は、当業者に既知の任意の方法で製造できる。
【００４６】
芳香族ポリアミド繊維もアラミド繊維として既知であり、パラ−アラミド繊維あるいはメタ−アラミド繊維として広く分類できる。パラ−アラミド繊維の実例としては、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）繊維（例えば、Ｅ．Ｉ．Ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ社とＤｕ  Ｐｏｎｔ−Ｔｏｒａｙ社が商標名ＫＥＶＬＡＲ（登録商標）で製造）、ｐ−フェニレンテレフタルアミド／ｐ−フェニレン３，４’−ジフェニレンエーテルテレフタルアミドコポリマー繊維（帝人（株）が商品名ＴＥＣＨＮＯＲＡおよびＴＷＡＲＯＮで製造）、あるいはこれらのアラミド繊維の少なくとも１つを含む組み合わせが挙げられる。メタ−アラミド繊維の実例としては、ポリ（ｍ−フェニレンテレフタルアミド）繊維（例えばＥ．Ｉ．Ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ社が商標名ＮＯＭＥＸ（登録商標）で製造）が挙げられる。こうしたアラミド繊維は、当業者に既知の方法で製造できる。ある特定の実施形態では、該アラミド繊維は、パラ型ホモポリマー繊維、例えばポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）繊維である。
【００４７】
アラミドフィブリッドは、繊維質基板における好適な成分である。フィブリッドは典型的には、ポリマー溶液をこの溶液の溶媒とは混合しない液体の凝固浴へ流すことにより作られる。ポリマーの凝固に伴って、ポリマー溶液の流れは、激しいせん断力と乱流の影響を受ける。本発明のフィブリッド材料は、メタもしくはパラ−アラミドあるいはその混合物を含む。より具体的には、フィブリッドはパラ−アラミドである。こうしたアラミドフィブリッドは、乾燥前に、湿潤状態で使用でき、紙のフロック成分周りに物理的に絡みついたバインダーとして堆積され得る。
【００４８】
一部の実施形態では、該繊維質基板を含む樹脂は、二成分繊維押出として既知の繊維押出プロセス中に混合もされ得る。こうした実施形態では、既知の方法に準じて、第１のポリマーを第２のポリマーと共に溶融紡糸してコア／シース繊維を形成できる。２成分繊維および多成分繊維の製造方法は周知であり、ここで詳細に説明する必要はない。例えば、米国特許第５，２２７，１０９号（参照により本明細書に援用される）には、シース成分およびコア成分それぞれをシース−コア関係に移動させるように選択された２つの成分用の流路を画定する複数の隣接するプレートが組み込まれた紡糸パックでの、シース−コア関係の２成分繊維の形成について記載されている。また、米国特許第５，４５８，９７２号（参照により本明細書に援用される）に開示されているものなどのより複雑な多成分繊維形態も本明細書でのコアシース用語内で考慮され得る。同特許には、３つの脚と、３つの頂点および軸センターを画定する三葉キャピラリを用い、第１の溶融ポリマー組成物を軸センターに移動させ、第２の溶融ポリマー組成物を頂点の内の少なくとも１つに送ることによる多成分三葉繊維の製造方法が記載されている。製造された繊維は、コア外表面と、コア外表面の少なくとも約１／３に隣接するシースと、を画定する三葉コアを有する。
【００４９】
種々の実施形態では、第１のポリマーがコア繊維、第２のポリマーがシース繊維であってもよく、あるいは、第２のポリマーがコア繊維、第１のポリマーがシース繊維であってもよい。第１および第２のポリマーは、上記の有用な繊維の文脈で記載したいずれかのポリマーであってもよい。
【００５０】
ある実施形態では、液晶ポリマーがコアであり、ポリエーテルイミドが外層であろう。この実施形態では、紙の構造内の所定の領域上での材料分散がより均一になるであろう。この実施形態では、非常に薄い生産物での均一分散に重要なより細い繊維の生産も可能になるであろう。
【００５１】
１つの一般的な態様では、電気装置は、導体と該導体の少なくとも一部を囲む絶縁紙とを備える。電気装置の導体は、変圧器の巻線を備えていてもよく、該巻線はその周囲の絶縁紙によって絶縁されている。巻線と絶縁紙は筐体内に組み込まれ、筐体内の誘電性流体が巻線と絶縁紙を囲んでいる。誘電性流体は、鉱油、シリコーンオイル、天然または合成エステル油あるいは炭化水素流体であってもよい。
【００５２】
別の一般的な態様では、変圧器は、コアと、第１の巻線と、第２の巻線と、絶縁紙と、を備える。それぞれの巻線は、絶縁紙で少なくとも部分的に囲まれた導体を備える。絶縁紙は、コア、第１の巻線および第２の巻線間に配置されている。
【００５３】
別の一般的な態様では、電気器具の構築方法は、導体を供給するステップと、絶縁紙を供給するステップと、導体の少なくとも一部を絶縁紙で囲むステップと、を備える。
【００５４】
別の一般的な態様では、絶縁された導体は、絶縁紙で少なくとも部分的に囲まれた電気伝導体を含む。一部の用途では、絶縁導体は変圧器に組み込まれてもよい。
【００５５】
別の一般的な態様では、絶縁された導体の製造方法は、導体を供給するステップと、絶縁紙を供給するステップと、導体を絶縁紙で被覆するステップと、を備える。
【００５６】
図１を参照して、変圧器１００の絶縁構造は、コア１０５と、第２の巻線層１１０と、第１の巻線層１１５と、を備える。発泡絶縁層１２０は、コア１０５と第２の巻線層１１０とを電気的に分離している。第２の絶縁層１２５は、第２の巻線層１１０の個々のコイルを分離している。バリア絶縁層１３５は、第２の巻線層１１０と第１の巻線層１１５とを分離している。第１の絶縁層１４０は、第１の巻線層１１５の個々のコイル１４５を分離している。コイルラップ１５０は、第１の層１１５を囲み、コア１０５と巻線層１１０および１１５とが挿入された筐体（図示せず）から第１の層１１５を電気的に分離している。任意のコイル−コイル絶縁層１６０は、コイルラップ１５０に隣接して配置されている。層１６０は、典型的にはプレスボード生産物で製造されており、コイルラップ１５０に隣接して挿入される。誘電性流体は筐体を満たしており、コア、巻線層および絶縁層を囲んでいる。これが一般的な変圧器コイル構造である。当業界では、変圧器のタイプとその用途に応じて、他のコイル構造も一般的に使用される。変圧器巻線を接続して単巻変圧器を作ることも可能であり、単巻変圧器は、例えば電圧調整器に使用され得る。
【００５７】
変圧器１００内の誘電性流体は、鉱油、Ｒ−ｔｅｍｐ、Ｅｎｖｉｒｏｔｅｍｐ  ＦＲ−３、Ｅｎｖｉｒｏｔｅｍｐ２００、Ｅｄｉｓｏｌ  ＴＲおよびシリコーンオイルなどの任意の適切な誘電性流体であってもよい。鉱油とシリコーンオイルは、種々の流通業者から一般に入手できる。Ｒ−ｔｅｍｐは、高分子量炭化水素流体のブランド名である。Ｅｎｖｉｒｏｔｅｍｐ  ＦＲ−３は、一般には植物油系として識別されている天然のエステル流体のブランド名である。Ｅｎｖｉｒｏｔｅｍｐ２００は、合成エステル流体のブランド名である。Ｅｄｉｓｏｌ  ＴＲは、合成炭化水素流体のブランド名である。Ｒ−ｔｅｍｐ、Ｅｎｖｉｒｏｔｅｍｐ  ＦＲ−３、Ｅｎｖｉｒｏｔｅｍｐ２００およびＥｄｉｓｏｌ  ＴＲはすべて、ウィスコンシン州ＷａｕｋｅｓｈａのＣｏｏｐｅｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社から入手できる。
【００５８】
変圧器内の絶縁層は、ポリエーテルイミド繊維を含む圧密化繊維質マットである。変圧器内の個々の導体も同じ絶縁紙でラップできる。
【００５９】
電気絶縁紙は、円網抄紙機や長網抄紙機などの既知の製紙技術を用いて製造できる。一般に、繊維を裁断し不純物を取り除いて適切な繊維サイズとする。水に合成繊維とバインダーを添加して、繊維と水との混合物を形成する。
【００６０】
その後、水を排水しながら混合物を篩にかけて紙シートを形成する。スクリーンは、縦方向と呼ばれるシートが移動する方向に繊維を方向付ける傾向がある。その結果、得られた絶縁紙は、横方向と呼ばれる垂直方向よりも縦方向の引張強度が大きい。紙シートは、スクリーンからロール上に、さらに紙内の水分を除去する他の処理装置を通って搬送される。
【００６１】
この繊維質基板は、当分野では既知の種々の面密度で、一般的には５〜２００ＧＳＭで調製されてもよい。一態様では、圧密化繊維質基板の密度は８０ｇ／ｍ２（＝８０ＧＳＭ）である。
【００６２】
変圧器紙は一般に、変圧器オイルが十分に浸透できる気孔率を有しており、変圧器オイルが圧密化生産物内を循環してガスを外部に追い出すことができる。ある態様では、気孔率は０〜９０容積％である。気孔率の測定方法は当業者には既知であり、例えばＩＳＯ５６３６−５：２００３などがある。この技術でのガーリー秒（Ｇｕｒｌｅｙ  ｓｅｃｏｎｄ）またはガーリー単位は、空気１００ｃｍ３（１ｄＬ）が水柱４．８８インチの圧力差（０．１８８ｐｓｉ）において所定の材料１ｉｎ２を通過するのに必要な秒数を表す単位であり、ｓ・ｉｎ２／ｄＬで表される。ＳＩ単位系では、１ｓ・ｉｎ２／ｄＬ＝６．４５１６ｓ／ｍ（ｍ：空気カラムの長さ）である。別の態様では、変圧器紙の気孔率は、０超〜１２０ｓ・ｉｎ２／ｄＬ（ガーリー秒）未満、すなわち０超〜７７４ｓ／ｍである。
【００６３】
変圧器紙の絶縁破壊強度は、４００Ｖ／ｍｍ、例えば４５０、５００、５５０、６００、６５０、７００、７５０、８００、８５０、９００、９５０あるいは１０００Ｖ／ｍｍ超（ここで、Ｖ／ｍｍ＝０．３９７ｋＶ／ｃｍであり、上記の値は１７７、１９７、２１６、２３６、２５６、２７６、２９５、３１５、３３５、３５４、３７４あるいは３９４ｋＶ／ｃｍ超となる）であってもよい。
【００６４】
上記の組成物を用いて、他の種類の絶縁紙も製造できる。例えば、該組成物を用いた絶縁紙は、クレープ紙として形成できる。クレープ紙は一般に、上記の絶縁紙と同じ方法で形成される。この紙は、わずかに湿潤状態で送り出しロールから巻き上げロールに送られる。巻き上げロールは、送り出しロールよりわずかに低速で回転するので、紙は、両ロール間で滞ってわずかにしわができる。このように形成されたクレープ紙は、例えば、コイルリード線あるいは変圧器内部電線を絶縁する絶縁体として使用できる。クレープ紙は、裸の導体上、および絶縁材料で既に被覆された導体上で使用できる。クレープ紙はまた、高−低バリア絶縁機能などの一部のコイルデザインにおいて、普通紙の補完としても使用できる。その柔軟性により、クレープ紙は、変圧器やリアクタ内で使用される種々の導体、コイルリード線および電線の周囲にラップされ得る。
【００６５】
圧縮パルプ生産物であるプレスボードは、上記の組成物を用いて形成される絶縁紙の別の例である。例えば変圧器内で使用されるプレスボード生産物の厚みは、典型的には３０ｍｍ〜２５０ｍｍである。プレスボードは、誘電性サポート機能および機械的サポート機能の提供に使用される。プレスボードは剛体であるために、典型的には、上記のより柔軟なクレープ紙や絶縁紙の場合のように導体周りにはラップされない。しかしながら、プレスボードは、変圧器の種々の形態の一部に適合するように成形できる。例えば、変圧器のコイル窓の内部で適合するように、あるいは変圧器のコアとコイル間に配置されるように成形できる。
【００６６】
プレスボードの製造技術は製紙産業では周知である。典型的には、バインダーと繊維の混合物を水と混合して、幅広の回転式円筒スクリーンに搬送する。水はスクリーンを通過し、繊維はスクリーン表面上にろ過されて、紙ウェブ層を形成する。フェルト層によって紙ウェブ層をスクリーンから取り外して成形ロールに搬送する。その後、この層を湿潤積層し、成形ロール上に紙層を連続巻きすることにより必要な厚みを形成する。成形ロール上に巻いた後、プレス操作にてこの材料をプレスして水分含有量を約５５％にする。その後、圧力を解放し、加熱しながら材料を乾燥させて、水分含有量を約５％にする。その後、重いカレンダーを用いて材料をさらに圧縮し、所望の用途に応じて、その厚みを例えば約３０ｍｍ〜２５０ｍｍにする。一実施形態では、紙ウェブ層を予熱後に、圧密化、例えば艶出しを行う。
【００６７】
本発明によって提供される繊維質基板を用いて、成形品も製造できる。例えば、大型の非導電性部品が必要な場合、繊維質基板を所望の形状に圧縮成形できる。
【００６８】
絶縁紙も、紙被覆導体に使用される絶縁紙などの、絶縁紙が一般に使用される多くの用途において使用できる。紙被覆導体の１つの種類は、大型の変圧器で使用される矩形電線である。これらの電線は絶縁紙でラップされる。図２および図３を参照して、導体４００は、例えば、絶縁紙４１０および４１５の一対の連続片で互いに重なるようにゆるくラップされた矩形電線４０５を備える。絶縁紙４１０および４１５は、上記の絶縁紙またはクレープ紙であってもよい。それらは、成形されたプレスボードであってもよい。
【００６９】
図４および図５を参照して、紙被覆導体の別の種類は、共通電線５１０と送電線５１５を囲むプラスチックまたはゴム絶縁体の層を有する共通のヘビーゲージ屋内配線５００である。図４および５に示されるように、共通電線５１０と送電線５１５間に配置された接地電線５２０は、任意に絶縁材料で被覆される。これらの絶縁体と電線は、プラスチックまたはゴム絶縁体の層５２５で保護された絶縁紙５２３の層で保護される。
【００７０】
（実施例）
材料：以下の材料を使用した。
2015514165.tif 000010
【００７１】
（オイル相溶性試験）
厚さが２５〜３５ｍｍの２種類のポリエーテルイミドフィルムでオイル相溶性試験を行った。フィルムの厚み、ガラス転移温度、応力および歪に及ぼすオイルの種類とその温度の影響について、以下に概説するように調査した。
【００７２】
膨潤は、変圧器絶縁材料に対する懸念である。セルロース材料は、非極性、疎水性、ナフテン系物質である鉱油とは化学的に大きく異なっている。対照的に、セルロースは、極性ヒドロキシル置換基を有する親水性構造成分からできている。従って、化学的相違により膨潤の可能性はほとんどない。ほとんどの合成ポリマーは非極性および疎水性である。従って、変圧器オイル分子が固体絶縁体を構成するポリマー内に拡散することで引き起こされる膨潤の危険性がある。
【００７３】
この試験として、Ｕｌｔｅｍ５００１（ポリエーテルイミドＡとして識別）のサンプルフィルム１２枚とＵｌｔｅｍ９０１１（ポリエーテルイミドＢとして識別）のサンプルフィルム１０枚を温度１２０℃の３つの変圧器オイル候補にさらし、８週間に亘って毎週分析した。水分濃度は調整せず、また、サンプルはゆるやかに被覆したが空気にはさらされていた。Ｆｉｌｍｅｔｒｉｃｓ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ａｎａｌｙｚｅｒを用いてフィルム厚を測定した。この試験の結果を表１に示すが、そこでは、膨潤データ（直接のフィルム厚による）が、３つの異なるオイル中の２グレードのポリエーテルイミドフィルムの１２ランの平均として提示されている。
【００７４】
【表１】
2015514165.tif 000011
【００７５】
これらのデータから、老化促進試験の間、寸法安定性が驚くほど良好であることがわかる。鉱油中のポリエーテルイミドＢ（Ｕｌｔｅｍ９０１１）は、４０年以上に相当する使用後で、約１％とわずかながら膨潤した。この試験から、鉱油が使用される場合、最適の安全性のためには、耐溶剤性ポリエーテルイミドＡ（Ｕｌｔｅｍ５００１）が最良の選択であることが示唆される。
【００７６】
さらに膨潤を調査するために、示差走査熱量（ＤＳＣ）測定を行った。その結果を表２に示す。変圧器オイルによって候補ポリマーが膨潤すれば、Ｔｇが変化するだろうと予想した。この結果は、特に、上記に議論した直接測定による膨潤の点から見ると、驚くべきものである。このデータは、ほぼ５０年に相当する（１２０℃×８週間）紙熱老化を示している。これらの結果は、このような加速試験時間枠に亘って、Ｔｇの変化が小さいことを示しており、両方のフィルム共、調査した変圧器オイルのいずれを用いる用途でも安定であることが示唆される。
【００７７】
【表２】
2015514165.tif 000012
【００７８】
機械的特性：変圧器の運転においては、機械的強度（耐短絡力）は望ましい特性であり、引張強度などの機械的特性の保持の点から、促進老化中のセルロース紙の「年数」を測定することが多い。これを調査するために、引張動的機械分析（引張ＤＭＡ）によるＴｇ測定を行った。この試験では、損失弾性率最大値超でのサンプル破壊のために、より伝統的なタンデルタ曲線のピークからではなく、損失弾性率のピーク位置からＴｇを求めた。結果を下記表３に示す。
【００７９】
【表３】
2015514165.tif 000013
【００８０】
未使用ポリエーテルイミドと、１２０℃×８時間（ほぼ５０年相当の年数）後のポリエーテルイミドの数値（１０μｍ振幅ＤＭＡにより決定）を示す。決定値の信頼性の範囲内で、材料のＴｇ（引張ＤＭＡにより決定）は、ポリエーテルイミドＡまたはポリエーテルイミドＢ材料のいずれでも不変である。
【００８１】
ＡＳＴＭ  Ｄ８８２に準拠して応力−歪測定を行った。
【００８２】
応力‐歪曲線から材料の降伏点応力（５％歪時の水平域開始点で表される）を求めた。この曲線族は、データにおける自然の変動を示す。ＡＳＴＭ  Ｄ８８２では一般に、ポリマーフィルムの降伏点応力において、５本の複製に基づいて精度±１０％が報告されるが、この場合は、２本の複製のデータを平均した。
【００８３】
その後、これらの水平域値（５％歪時）を鉱油中の老化持続の関数として、ポリエーテルイミドＡ材料およびポリエーテルイミドＢ材料に対してプロットする。これらのポリマーフィルムに対しては鉱油が最も攻撃的であると予想されたので、鉱油だけを試験した。結果を下記の表４に示す。
【００８４】
【表４】
2015514165.tif 000014
【００８５】
表４に示されるように、１２０Ｃの鉱油中の浸漬４週間までは、ポリエーテルイミドＡ材料およびポリエーテルイミドＢ材料は、特性保持の点で比較的一貫した性能を示した。８週までには、両方の材料の性能はより低下したが、応力−歪水平域は６０ＭＰａ超に留まっていた。
【００８６】
単数表現は量の限定を示すものではなく、参照されたアイテムが少なくとも１つ存在することを示すものである。
【００８７】
「あるいは（または）」は「およびまたは」を意味する。
【００８８】
明細書全体に亘る「一実施形態」、「別の実施形態」、「ある実施形態」などは、該実施形態に関連して記載された特定の要素（例えば、特長、構造およびまたは特性）記載された少なくとも１つの実施形態に含まれていることを意味し、他の実施形態には含まれていてもいなくてもよい。また、記載された要素類は種々の実施形態において任意の好適な方法で組み合わせられるものと理解されるべきである。
【００８９】
あるいは、該組成物または方法は一般に、本明細書で開示した適切な成分またはステップの任意のものを含み、または任意のものから構成され、または任意のものから本質的に構成されてもよい。あるいは、本発明はまた、従来技術組成物に使用されている、あるいは本発明の機能およびまたは目的の実現には不要な成分、材料、含有物、補助剤または種の任意のものを含まないあるいは実質的に含まないように処方されてもよい。
【００９０】
「任意の」あるいは「任意に」は、続いて記載される事象あるいは状況が生じても生じなくてもよく、該記載には該事象が生じる場合と生じない場合を含むことを意味する。
【００９１】
量に関連して用いた「約」は、記載された数値を含むものであり、文脈上決定される意味（例えば、特定の量の測定に関連した誤差の程度を含む）を有するものである。
【００９２】
表記「±１０％」は、示された測定が記載された数値の−１０％〜＋１０％の量であり得ることを意味する。
【００９３】
同じ成分あるいは特性に係るすべての範囲の終了点は終了点を含み、独立に組み合わせ可能であり、すべての中間点と任意の範囲を含む（例えば、「約２５質量％まで、あるいはより具体的には約５質量％〜約２０質量％」の範囲は、終了点と、「約５質量％〜約２５質量％」の範囲（約１０質量％〜約２３質量％など）の全ての中間値を含む。
【００９４】
本明細書での接尾辞「（類）」は、それが修飾する用語の単数および複数の両方を含む（例えば、着色剤（類）は、１つまたは複数の着色剤を含む）ように意図される。
【００９５】
本明細書での「第１の」、「第２の」など、および「一次の」、「二次の」などは、いかなる順序や量または重要度を示すものではなく、ある要素と他の要素とを区別するために使用される。
【００９６】
別途明示がある場合を除き、本明細書での「正面」、「裏」、「底」およびまたは「頂部」は、単に記載の便宜上使用されているものであり、いずれか１つの位置もしくは空間の方向に限定されるものではない。
【００９７】
「組み合わせ」は、配合物、混合物、合金、反応生成物などを含む。
【００９８】
別途定義されている場合を除き、本明細書で使用される技術的および科学的用語は一般に、この開示が属する分野の当業者に一般に理解されるものと同じ意味を有する。
【００９９】
化合物は標準命名法を用いて記載される。例えば、表記のいかなる基によっても置換されていない位置は、その価電子帯が表示された結合または水素原子によって満たされているものと理解されるべきである。２つの文字または記号間以外のダッシュ（「−」）は、置換基の結合点を示す。例えば、−ＣＨＯは、カルボニル基の炭素を経由して結合される。
【０１００】
引用された特許、特許出願および他の参考文献はすべて、参照により本明細書に援用される。しかしながら、本出願中の用語が援用された参考文献の用語と矛盾するか対立する場合、本出願の用語が援用された参考文献の矛盾する用語に優先する。
【０１０１】
本発明は少なくとも以下の実施形態を含む。
【０１０２】
実施形態１：繊維組成物の圧密化生産物を含む変圧器紙であって、前記繊維組成物は、その中の繊維の合計質量に対して、ポリエーテルイミドホモポリマー繊維、ポリエーテルイミドコポリマー繊維またはこれらの組み合わせを３５〜７０質量％と、芳香族ポリアミドフィブリッド、芳香族ポリアミド繊維またはこれらのものの少なくとも１つを含む組み合わせを含むバインダー繊維を少なくとも５質量％と、５〜３０質量％の液晶ポリマー繊維と、を含み、前記バインダー繊維は、ポリカーボネートを１０質量％未満含む変圧器紙。
【０１０３】
実施形態２：前記ポリイミドは、１５０〜２００℃のシリコーンオイル、植物油または鉱油にさらされた時に、その分子量の少なくとも９０％を保持する実施形態１に記載の変圧器紙。
【０１０４】
実施形態３：前記ポリイミドは、１８０℃のシリコーンオイル、植物油または鉱油にさらされた時に、その分子量の少なくとも９０％を保持する実施形態１に記載の変圧器紙。
【０１０５】
実施形態４：前記圧密化生産物は以下の特性の少なくとも１つを有する実施形態１乃至実施形態３のいずれかに記載の変圧器紙：少なくとも１０００ＭΩ−ｃｍの抵抗率；少なくとも１７７ｋＶ／ｃｍの絶縁破壊強度；ＮＥＭＡクラスＦ（１５５℃）およびＮＥＭＡクラスＨ（１８０℃）の基準を超える加熱能；Ｅｌｍｅｎｄｏｒｆ引裂強度として測定して、少なくとも８５ｍＮの引裂強度；および０超〜１００ｍｍ未満の厚み。あるいは、この実施形態での絶縁破壊強度は、１９７、２１６、２３６、２５６、２７６、２９５、３１５、３３５、３５４、３７４あるいは３９４ｋＶ／ｃｍ超であってもよい。
【０１０６】
実施形態５：前記圧密化生産物は、変圧器オイルが循環できて、ガスを圧密化生産物の外部に追い出せる十分な気孔率を有する実施形態１乃至実施形態４のいずれかに記載の変圧器紙。
【０１０７】
実施形態６：前記気孔率は１０〜９０容積％である実施形態１乃至実施形態５のいずれかに記載の変圧器紙。
【０１０８】
実施形態７：前記ポリエーテルイミドは下式の構造単位
【化８】
2015514165.tif 000015
｛式中、ｎは２以上であり；Ｒは、Ｃ６−２０芳香族炭化水素基、これらのハロゲン化誘導体、直鎖または分枝鎖のＣ２−１０アルキレン基、Ｃ３−２０シクロアルキレン基または下式の構造の二価基
【化９】
2015514165.tif 000016
［式中、Ｑ１は、単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｃ（Ｏ）−、−ＳＯ２−、−ＳＯ−および−ＣｙＨ２ｙ−（ｙ：１〜５の整数）とそのハロゲン化誘導体］であり；Ｚ１はそれぞれ独立に、１〜６個のＣ１−８アルキル基、１〜８個のハロゲン原子あるいはこれらのものの少なくとも１つを含む組み合わせで任意に置換されたＣ６−２４単環式または多環式芳香族部分である｝を含む実施形態１乃至実施形態６のいずれかに記載の変圧器紙。
【０１０９】
実施形態８：前記Ｚ１は下式の二価基
【化１０】
2015514165.tif 000017
［式中、Ｑａはそれぞれ独立に、単結合（−Ｏ）−、−Ｓ−、−Ｃ（Ｏ）−、−ＳＯ２−、−ＳＯ−および−ＣｙＨ２ｙ−（ｙ：１〜５の整数）とそのハロゲン化誘導体］であり、前記Ｒは、下式の二価基
【化１１】
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［式中、Ｑ１は、単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｃ（Ｏ）−、−ＳＯ２−、−ＳＯ−、−ＣｙＨ２ｙ−（ｙ：１〜５の整数）あるいはそのハロゲン化誘導体］およびこれらのものの少なくとも１つを含む組み合わせである実施形態７に記載の変圧器紙。
【０１１０】
実施形態９：前記Ｚは、２，２−（４−フェニレン）イソプロピリデンであり、前記Ｒは、ｍ−フェニレン、ｐ−フェニレンジアリールスルホン、あるいはこれらのものの少なくとも１つを含む組み合わせである実施形態７に記載の変圧器紙。
【０１１１】
実施形態１０：前記芳香族ポリアミドは、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルイミド−ｃｏ−３’４’−オキシジフェニレンテレフタルイミド）、あるいはこれらの芳香族ポリアミドの少なくとも１つを含む組み合わせである実施形態１乃至実施形態９のいずれかに記載の変圧器紙。
【０１１２】
実施形態１１：前記液晶ポリマーは、ポリ（４−ヒドロキシ安息香酸−ｃｏ−６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸）である実施形態１乃至実施形態１０のいずれかに記載の変圧器紙。
【０１１３】
実施形態１２：懸濁溶媒を含むスラリーと、繊維組成物であって、その中の繊維の合計質量に対して、３５〜７０質量％のポリエーテルイミド繊維と、少なくとも５質量％の芳香族ポリアミド繊維と、５〜３０質量％の液晶ポリマー繊維と、の組み合わせを含む繊維組成物と、から層を形成するステップと；前記層から水を取り除くステップと；前記層を圧密化して繊維質基板を形成するステップと、を備える実施形態１に記載の変圧器紙の形成方法。
【０１１４】
実施形態１３：
前記圧密化は、静圧上で行われる実施形態１２に記載の方法。
【０１１５】
実施形態１４：前記層は、前記プロセスの少なくとも一部の間、減圧にさらされる実施形態１２に記載の方法。
【０１１６】
実施形態１５：
前記圧密化は、連続式ロールプレス内で行なわれる実施形態１２に記載の方法。
【０１１７】
実施形態１６：実施形態１乃至実施形態１１のいずれかに記載の変圧器紙を含む変圧器部品。
【０１１８】
実施形態１７：
前記部品は、多孔質紙、非多孔質紙、クレープ紙、スティック紙、スペーサー、プレスボードあるいは剛構造である実施形態１６に記載の変圧器部品。
【０１１９】
実施形態１８：気孔率が０超〜７７４ｓ／ｍである実施形態１６に記載の変圧器部品。
【０１２０】
典型的な実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更が可能でありその要素を均等物で置換できることは当業者には理解されるであろう。また、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、多くの変更を行って特定の状況や材料を本発明が教示するものに適応させることができる。したがって、本発明は、その実施のために考慮された最良の実施形態として開示された特定の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に含まれるすべての実施形態を包含するものと意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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