(57)【要約】【課題】巻線形成時に変形が生じない機械的強度を有し、絶縁油が効率良く浸透して層間耐電圧が高く、巻線用絶縁筒としての特性に優れた熱硬化性樹脂積層管６を得ること。【解決手段】紙基材２の少なくとも片面表面に、熱硬化性樹脂を不連続な形状に塗布した熱硬化性樹脂塗工部３を有し、紙基材２の厚み方向に、熱硬化性樹脂の樹脂含浸層４と樹脂未含浸層５が存在するプリプレグシート１を、紙基材の厚み方向に筒状に巻重ねて加熱硬化させた熱硬化性樹脂積層管において、プリプレグシート１に用いる紙基材２の透気度が１００〜７００Ｓ／ｍｌの範囲であり、前記不連続な形状の１つの熱硬化性樹脂塗工部の面積が４００〜３６００ｍｍ2であって、熱硬化性樹脂の付着合計面積が紙基材２の全表面積に対して６０〜９０％の範囲とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙基材の少なくとも片面表面に、熱硬化性樹脂を不連続な形状に塗布した熱硬化性樹脂塗工部を有し、紙基材の厚み方向に、熱硬化性樹脂の樹脂含浸層と樹脂未含浸層が存在するプリプレグシートを、紙基材の厚み方向に筒状に巻重ねて加熱硬化させた熱硬化性樹脂積層管において、プリプレグシートに用いる紙基材の透気度を１００〜７００Ｓ／ｍｌの範囲とし、前記不連続な形状の１つの熱硬化性樹脂塗工部の面積が４００〜３６００ｍｍ2、熱硬化性樹脂の付着合計面積が紙基材の全表面積に対して６０〜９０％の範囲であることを特徴とする熱硬化性樹脂積層管。
【請求項２】
油入変圧器の巻線絶縁筒として使用する請求項１記載の熱硬化性樹脂積層管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、主として油入変圧器の巻線用絶縁筒として使用される熱硬化性樹脂積層管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油入変圧器は、主要構成部材である磁気回路を形成する鉄芯と電気回路を形成する巻線とを金属製のタンク内に収容し、電気絶縁のためにタンク内に絶縁油を充填して構成されている。
従来、導体を巻き付ける絶縁筒の一つとして、木綿繊維、クラフトパルプ等の植物繊維を抄いた湿紙を重ねて加圧成形したプレスボードを、カゼイン等の接着剤を使用して円筒状に形成したものがある。この円筒状に形成されたプレスボードからなる巻線用絶縁筒は、絶縁油がプレスボードの繊維内に比較的浸透し易いため、絶縁性能は優れている。しかしながら、機械的強度が劣り、巻線形成時に変形し易く、寸法精度に劣るという欠点があった。
【０００３】
また、巻線用絶縁筒として紙基材の全面にフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸乾燥させたプリプレグシートを筒状に巻き重ねて形成したものもある。この熱硬化性樹脂積層管を巻線用絶縁筒として使用した場合、紙基材全体に結合剤となるフェノール樹脂が含浸しているため、機械的強度は優れているものの、積層管の内部には絶縁油が浸透せず、積層管全体に微小空隙が点在するため、絶縁筒としての層間耐電圧が劣るという欠点があった。
【０００４】
また、特許文献１には、繊維質セルロース薄板の少なくとも片面に不連続な樹脂接着剤被膜を備え、その形状の如何に関わらず任意の一点を囲む縁から任意の一点より１９ｍｍを越えず、最小寸法が１．２５ｍｍ以上であって、樹脂が被覆された絶縁物の全表面積が約２５％〜約７５％を占めるようにしたセルロース電気絶縁物が開示されている。しかしながら、近年では電力需要に対する変圧器の大型化が進み、これらの大型機器に使用する場合、機械的強度が不十分であり、巻線形成時に変形し易く、寸法安定性が劣るという欠点があった。
【０００５】
また、特許文献２には、紙基材に熱硬化性樹脂を含浸乾燥させ、厚み方向に熱硬化性樹脂の含浸層と未含浸層を設けたプリプレグシートを筒状に巻重ねた熱硬化性樹脂積層管が開示されている。しかしながら、この熱硬化性樹脂積層管を巻線用絶縁筒として使用する場合、未含浸層から絶縁油を浸透させることは可能であるが、絶縁油の浸透は積層管の軸方向のみからであり、積層管の周方向からの絶縁油の浸透は期待できない。このため、絶縁油の浸透速度が遅くなり、絶縁油の含浸作業効率が劣る欠点があった。
【０００６】
また、特許文献３には、紙基材の片面に熱硬化性樹脂を含浸乾燥させ、厚み方向に熱硬化性樹脂の含浸層と未含浸層を設け、且つ、面方向にも熱硬化性樹脂の含浸部と未含浸部が有り、少なくとも熱硬化性樹脂の含浸部が周方向に連続するプリプレグシートを筒状に巻重ねた熱硬化性樹脂積層管が開示されている。しかしながら、この熱硬化性樹脂積層管に使用されているプリプレグシートは熱硬化性樹脂の含浸部が周方向に連続しているため、絶縁油の浸透が悪く変圧器からの無線周波を放出し、無線妨害を起こす欠点があった。
【０００７】
【特許文献１】実公昭４３−１４５８７号公報
【特許文献２】特開２００３−８９１５７号公報
【特許文献３】特開２００３−２３６８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、この発明は、巻線形成時に変形が生じない機械的強度を有し、絶縁油が効率良く浸透して層間耐電圧が高く、巻線用絶縁筒としての特性に優れた熱硬化性樹脂積層管を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、紙基材の少なくとも片面表面に、熱硬化性樹脂を不連続な形状に塗布した熱硬化性樹脂塗工部を有し、紙基材の厚み方向に、熱硬化性樹脂の樹脂含浸層と樹脂未含浸層が存在するプリプレグシートを、紙基材の厚み方向に筒状に巻重ねて加熱硬化させた熱硬化性樹脂積層管において、プリプレグシートに用いる紙基材の透気度が１００〜７００Ｓ／ｍｌ、前記不連続な形状の１つの熱硬化性樹脂塗工部の面積が４００〜３６００ｍｍ2、熱硬化性樹脂の付着合計面積が紙基材の全表面積に対して６０〜９０％であることを特徴とする。
【００１０】
したがって、この発明に係る熱硬化性樹脂積層管を巻線用絶縁筒として使用した場合、紙基材の熱硬化性樹脂未含浸層からの絶縁油が容易に浸透して層間耐電圧が大きく、しかも巻線時に変形が生じない機械的強度を有するため、巻線用絶縁筒としての特性に優れている。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、この発明によれば、巻線形成時に変形が生じない機械的強度を有し、絶縁油の含浸処理時間を短縮でき、巻線用絶縁筒としての特性に優れた熱硬化性樹脂積層管を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明に係る熱硬化性樹脂積層管を形成するプリプレグシート１は、紙基材２の少なくとも片面表面に、熱硬化性樹脂を不連続な形状に塗布した熱硬化性樹脂塗工部３を有し、紙基材２の厚み方向に、熱硬化性樹脂の樹脂含浸層４と樹脂未含浸層５が存在する。
図２は、熱硬化性樹脂塗工部３を四角形に形成した例を示し、図３は、熱硬化性樹脂塗工部３を楕円形に形成した例を示している。
また、図４は、熱硬化性樹脂塗工部３を紙基材２の片面に設けた例を示し、図５は、熱硬化性樹脂塗工部３を紙基材２の両面に設けた例を示している。
【００１３】
上記プリプレグシート１を使用して熱硬化性樹脂積層管６を製造するには、図６に示すように、紙基材２の厚み方向に熱硬化性樹脂の樹脂含浸層４と樹脂未含浸層５が存在するように熱硬化性樹脂を含浸乾燥させたプリプレグシート１を巻芯７に加熱加圧しながら巻重ねることにより、熱硬化性樹脂積層管６を製造することができる。図６において、符号８、９は加熱ロール、１０は加圧ロールを示している。
【００１４】
この発明において使用する紙基材２としては、ＪＩＳ  Ｃ  ２１１１−１９９５（電気絶縁紙試験方法）に規定されている透気度が１００〜７００Ｓ／ｍｌの範囲のものを使用する。紙基材２の透気度が１００Ｓ／ｍｌを下回った場合は、変圧器に使用したときに、絶縁油の浸透性は優れるものの、熱硬化性樹脂を塗工する際に厚み方向に対して熱硬化性樹脂の未含浸層５を設け難いという不都合が生じる。一方、紙基材２の透気度が７００Ｓ／ｍｌを超える場合、変圧器に使用したときに、絶縁油の浸透が遅く、浸透に時間を要するため、作業性が悪くなる。
【００１５】
この発明において、不連続に形成された１つの熱硬化性樹脂塗工部３の面積は、４００〜３６００ｍｍ2の範囲に規定している。熱硬化性樹脂塗工部３の面積が４００ｍｍ2を下回った場合は、変圧器に使用したときに、絶縁油の浸透性は優れるものの、プリプレグシート１間の接着力不足から機械的強度が劣り、巻線時にたわみが生じ易く、寸法制度が悪くなる。一方、熱硬化性樹脂塗工部３の面積が３６００ｍｍ2を超える場合、変圧器に使用したときに、絶縁油の浸透が遅く、浸透に時間を要するため、作業性が悪いと共に、絶縁油の浸透が不完全になって、層間耐電圧特性が悪くなる。
【００１６】
熱硬化性樹脂塗工部３の形状は、ロール転写法、カーテンコート法等により、紙基材２に容易に形成できる四角形、楕円形、三角形等の形状が挙げられるが、特に形状は限定されるものではない。
【００１７】
また、この発明において、熱硬化性樹脂塗工部３の付着合計面積は、紙基材２の全表面積に対して熱硬化性樹脂塗工部３の付着合計面積が６０〜９０％の範囲に規定される。熱硬化性樹脂塗工部３の面積が６０％を下回った場合は、変圧器に使用したときに、絶縁油の浸透性は優れるものの、プリプレグシート１間の接着力不足から機械的強度が劣り、巻線時にたわみが生じ易く、寸法制度が悪くなる。一方、９０％を超える場合、変圧器に使用したときに、絶縁油の浸透が遅く、浸透に時間を要するため、作業性が悪いと共に、絶縁油の浸透が不完全になって、層間耐電圧特性が悪くなる。
【００１８】
この発明において、紙基材２に含浸される熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等、通常の熱硬化性樹脂積層板や熱硬化性樹脂積層管に使用される樹脂を使用することができ、特に限定されるものではない。
【００１９】
次に、紙基材２に熱硬化性樹脂を含浸させてプリプレグシート１を形成する方法としては、長尺状に巻き取られた紙基材の少なくとも片面表面に、不連続な形状パターンを形成したロール転写法、カーテンコート法等により、熱硬化性樹脂を付着させた後、１００〜１５０℃の乾燥機内に通すという方法を採用することができ、含浸方法は特に限定されない。
【００２０】
上記プリプレグシート１を巻き重ねる際に使用する巻芯７は、木製、金属製、プラスチック製等、特に限定されないが、金属製のものが耐久性に優れている。
【００２１】
前記プリプレグシート１を巻芯に巻き重ねる際の加熱加圧条件は、使用する熱硬化性樹脂や紙基材２に応じて適宜選択されるものであるが、加熱温度は、プリプレグを形成する熱硬化性樹脂の軟化点以上であり、加圧力は、２０００ｍｍ幅のプリプレグに対しては０．２ｋＮ〜１０ｋＮ程度に設定する。
一方、巻芯７に巻重ねた後、加熱する場合は、巻芯７を挿入した状態で１００〜２００℃の乾燥機内で硬化させる。硬化温度は、紙基材２の層間密着性を十分得るために熱硬化性樹脂の軟化点温度以上である。また、温度が高い方がプリプレグシートの熱膨張率が大きくなるため、層間密着性を十分に得易い。
【００２２】
この発明に係る熱硬化性樹脂積層管６の断面形状としては、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、円形、楕円形、コーナーがＲ形状を有する四角形等のいずれでもよい。
【００２３】
この発明に係る熱硬化性樹脂積層管６の肉厚は、油入変圧器の構造又は設計基準により決められるが、通常は１〜１０ｍｍ程度である。
【００２４】
また、熱硬化性樹脂積層管６の長さとしては、一般に油入変圧器の容量に依存するが通常５００〜２４００ｍｍ程度である。この発明は、長さの長い積層管に対し、特に有効である。
【００２５】
〔実施例１〕
熱硬化性エポキシ樹脂ワニスを透気度１００Ｓ／ｍｌの紙基材２に、ロール転写法により、不連続となる形状の１つの熱硬化性樹脂塗工部３の面積が４００ｍｍ2となるように、樹脂含浸層４と樹脂未含浸層５を設け、且つ、樹脂の付着合計面積が紙基材２の全表面積に対して６０％となるように、前記ワニスを含浸させプリプレグシート１を得た（図２のパターン）。この２０００ｍｍ幅のプリプレグシート１を温度８０℃のステンレス製の巻芯７（直径８００ｍｍφ）に、１５０℃に保持した加圧ロール１０により６ｋＮの力で加圧しながら肉厚５ｍｍの熱硬化性樹脂積層管６を成形した。成形後、巻芯７を抜き取った後、熱硬化性樹脂の硬化を十分に行なうために１２０℃で１０時間の熱処理を行なった。この後、得られた熱硬化性樹脂積層管６の断面を電子顕微鏡で観察したところ、紙基材２中に厚さ方向に熱硬化性樹脂の含浸層４と未含浸層５とが形成されていること、及び紙基材２の面方向に対しても、熱硬化性樹脂の含浸部分と未含浸部分とが形成されていることが確認できた。
そして、得られた熱硬化性樹脂積層管６について、１１０℃に保持した絶縁油（日石三菱製、高圧絶縁油Ｋ）の中で、２ｍｍＨｇの圧力条件下で油含浸処理を行ない、熱硬化性樹脂積層管６の長さ方向の中央部まで絶縁油が浸透する時間を調べた。尚、絶縁油が浸透する時間は所定時間を油含浸処理した後、熱硬化性樹脂積層管６の長さ方向の中央部を切断して確認した。さらに、絶縁油が浸透した熱硬化性樹脂積層管６について、ＪＩＳ  Ｋ  ６９１１  ５．１７．４項に基づき曲げ強さを測定した。さらに、巻線形成時の変形の有無について評価した。
【００２６】
〔実施例２〕
熱硬化性エポキシ樹脂ワニスを透気度７００Ｓ／ｍｌの紙基材２に、ロール転写法により、不連続な１つの熱硬化性樹脂塗工部３の面積が３６００ｍｍ2となるように、樹脂含浸層４と樹脂未含浸層５を設け、且つ、樹脂の付着合計面積が紙基材２の全表面積に対して９０％となるように前記ワニスを含浸させプリプレグシート１を得た（図２のパターン）以外は、実施例１と同様にして熱硬化性樹脂積層管６を製作し、得られた熱硬化性樹脂積層管について、実施例１と同様にして絶縁油が浸透する時間及び曲げ強さ及び巻線形成時の変形の有無について評価した。
【００２７】
〔実施例３〕
熱硬化性エポキシ樹脂ワニスを透気度１００Ｓ／ｍｌの紙基材に、ロール転写法により、不連続な１つの熱硬化性樹脂塗工部３の面積が３６００ｍｍ2となるように、樹脂含浸層４と樹脂未含浸層５を設け且つ、樹脂の付着合計面積が紙基材２の全表面積に対して９０％となるように前記ワニスを含浸させプリプレグシート１を得た（図２のパターン）以外は、実施例１と同様にして熱硬化性樹脂積層管６を製作し、得られた熱硬化性樹脂積層管６について、実施例１と同様にして絶縁油が浸透する時間及び曲げ強さ及び巻線形成時の変形の有無について評価した。
【００２８】
〔実施例４〕
熱硬化性エポキシ樹脂ワニスを透気度７００Ｓ／ｍｌの紙基材に、ロール転写法により、不連続となる形状の１つの樹脂塗工部面積が４００ｍｍ2となる様に、樹脂含浸層４と樹脂未含浸層５を設け、且つ、樹脂の付着合計面積が紙基材２の全表面積に対して６０％となるように前記ワニスを含浸させプリプレグシート１を得た（図２のパターン）以外は、実施例１と同様にして熱硬化性樹脂積層管６を製作し、得られた熱硬化性樹脂積層管６について、実施例１と同様にして絶縁油が浸透する時間及び曲げ強さ及び巻線形成時の変形の有無について評価した。
【００２９】
〔比較例１〕
熱硬化性エポキシ樹脂ワニスを透気度５０Ｓ／ｍｌの紙基材に、ロール転写法により、不連続な１つの熱硬化性樹脂塗工部３の面積が３００ｍｍ2となるように、樹脂含浸層４と樹脂未含浸層５を設け且つ、樹脂の付着合計面積が紙の全表面積に対して５０％となるように前記ワニスを含浸させプリプレグシート１を得た（図２のパターン）以外は、実施例１と同様にして熱硬化性樹脂積層管６を製作し、得られた熱硬化性樹脂積層管６について、実施例１と同様にして絶縁油が浸透する時間及び曲げ強さ及び巻線形成時の変形の有無について評価した。
【００３０】
〔比較例２〕
熱硬化性エポキシ樹脂ワニスを透気度８００Ｓ／ｍｌの紙基材に、ロール転写法により、不連続な１つの熱硬化性樹脂塗工部３の面積が４５００ｍｍ2となるように、樹脂含浸層４と樹脂未含浸層５を設け、且つ、樹脂の付着合計面積が紙基材２の全表面積に対して９５％となるように前記ワニスを含浸させプリプレグシート１を得た（図２のパターン）以外は、実施例１と同様にして熱硬化性樹脂積層管６を製作し、得られた熱硬化性樹脂積層管について、実施例１と同様にして絶縁油が浸透する時間及び曲げ強さ及び巻線形成時の変形の有無について評価した。
【００３１】
〔比較例３〕
熱硬化性エポキシ樹脂ワニスを透気度５０Ｓ／ｍｌの紙基材に、ロール転写法により、不連続な１つの熱硬化性樹脂塗工部３の面積が４５００ｍｍ2となるように、樹脂含浸層４と樹脂未含浸層５を設け且つ、樹脂の付着合計面積が紙の全表面積に対して９５％となるように前記ワニスを含浸させプリプレグシート１を得た（図２のパターン）以外は、実施例１と同様にして熱硬化性樹脂積層管６を製作し、得られた熱硬化性樹脂積層管６について、実施例１と同様にして絶縁油が浸透する時間及び曲げ強さ及び巻線形成時の変形の有無について評価した。
【００３２】
〔比較例４〕
熱硬化性エポキシ樹脂ワニスを透気度８００Ｓ／ｍｌの紙基材に、ロール転写法により、不連続な１つの熱硬化性樹脂塗工部３の面積が３００ｍｍ2となるように、樹脂含浸層４と樹脂未含浸層５を設け、且つ、樹脂の付着合計面積が紙基材２の全表面積に対して５０％となるように前記ワニスを含浸させプリプレグシート１を得た（図２のパターン）以外は、実施例１と同様にして熱硬化性樹脂積層管６を製作し、得られた熱硬化性樹脂積層管について、実施例１と同様にして絶縁油が浸透する時間及び曲げ強さ及び巻線形成時の変形の有無について評価した。
実施例１〜４及び比較例１〜４の結果は、表１の通りである。実施例１〜４は絶縁筒として十分な特性を有しており、絶縁油の含浸性が良好で巻線形成時の変形もない結果が得られた。
比較例１では絶縁油の含浸所要時間は短いが、曲げ強さが絶縁筒として不十分である。比較例２では曲げ強さは絶縁筒としては十分であるが、絶縁油の含浸所要時間が長くなる。比較例３、４では曲げ強さは及び絶縁油の含浸性の両者が絶縁筒としては不十分である。
【００３３】
【表１】
2005324411.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はこの発明に係る熱硬化性樹脂積層管の各例を示す端面図
【図２】この発明に係る熱硬化性樹脂積層管を製造するプリプレグシートの一例を示す平面図
【図３】この発明に係る熱硬化性樹脂積層管を製造するプリプレグシートの他の例を示す平面図
【図４】この発明に係る熱硬化性樹脂積層管を製造するプリプレグシートの一例を示す断面図
【図５】この発明に係る熱硬化性樹脂積層管を製造するプリプレグシートの他の例を示す断面図
【図６】この発明に係る熱硬化性樹脂積層管の製造方法を示す概念図
【符号の説明】
【００３５】
１  プリプレグシート
２  紙基材
３  熱硬化性樹脂塗工部
４  樹脂含浸層
５  樹脂未含浸層
６  熱硬化性樹脂積層管
７  巻芯
８、９  加熱ロール
１０  加圧ロール
【図１】
2005324411.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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