特許 6706523 電気絶縁紙

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6706523

(24)【登録日】2020年5月20日

(45)【発行日】2020年6月10日

(54)【発明の名称】電気絶縁紙

(51)【国際特許分類】

   H01B 3/52 20060101AFI20200601BHJP

   H01B 17/56 20060101ALI20200601BHJP

【ＦＩ】

   H01B3/52 A

   H01B17/56 A

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2016-62152(P2016-62152)

(22)【出願日】2016年3月25日

(65)【公開番号】特開2017-174743(P2017-174743A)

(43)【公開日】2017年9月28日

【審査請求日】2018年3月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000241810

【氏名又は名称】北越コーポレーション株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100069556

【弁理士】

【氏名又は名称】江崎 光史

(74)【代理人】

【識別番号】100111486

【弁理士】

【氏名又は名称】鍛冶澤 實

(74)【代理人】

【識別番号】100139527

【弁理士】

【氏名又は名称】上西 克礼

(74)【代理人】

【識別番号】100164781

【弁理士】

【氏名又は名称】虎山 一郎

(72)【発明者】

【氏名】佐野 克哉

(72)【発明者】

【氏名】布施 克之

(72)【発明者】

【氏名】布川 勝男

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 一樹

【審査官】 土谷 慎吾

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−２４０４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０５２１８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−００８２９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１１６８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−００１０３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 ペーパー・セールス・エンジニアリングシリーズ（５） 特殊機能紙，日本，紙業タイムス社，１９９７年 ７月 １日，p.162-167

【文献】 電気絶縁紙，紙パ技協誌，日本，紙・パルプ技術協会，１９６８年 ３月 １日，第２２巻第３号，p.117-120

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｂ ３／１６−３／５６

Ｈ０１Ｂ １７／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

カナダ標準濾水度（ＣＳＦ）が３００〜３４０ｍＬであるパルプを原料とし、密度が１．０ｇ／ｃｍ^３以上であり、前記パルプが未晒しクラフトパルプのみからなり、前記未晒しクラフトパルプの９０質量％以上が針葉樹未晒しクラフトパルプであり、電気絶縁紙が前記未晒しクラフトパルプのみからなることを特徴とする電気絶縁紙。

【請求項2】

未晒しクラフトパルプを、濾水度を３００〜３４０ｍＬ（ＣＳＦ）となるように叩解処理を行い、得られたパルプスラリーを抄紙し、その後、カレンダー処理を行うことを特徴とする、請求項１に記載の電気絶縁紙を製造するための方法。

【請求項3】

前記カレンダー処理において、常温で１ニップの１５〜８０ｋｇ／ｃｍの線圧で処理し、次いで、８０℃〜１１０℃のロール加熱条件で２〜４ニップ、１００〜１２０ｋｇ／ｃｍの線圧で処理することを特徴とする、請求項２に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気絶縁紙に関する。更に詳しくは、変圧器用として好適な電気絶縁紙に関する。

【背景技術】

【0002】

電気機器、特に高電圧を発する機器を保護するために用いる電気絶縁紙には、優れた絶縁破壊性、機械的強度、寸法安定性等が必要である。そこで、電気絶縁紙としては、バルカナイズドファイバーが広く使用されている。また、特許文献１にはポリフェニレンサルファイド繊維を１０〜９０質量％の割合で含む原料繊維を湿式抄紙して得た単層又は多層の電気絶縁紙が開示されている。

【0003】

しかしながら、バルカナイズドファイバーはその生産効率が比較的低い事や、製造工程で亜鉛化合物を大量に使用することから、高度な生産技術や排水の処理設備が必要となってくる。また、特許文献１に開示された電気絶縁紙は、ポリフェニレンサルファイド繊維を用い、さらに分散剤などの薬剤も使用することからコスト高となる問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−０５２１８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

そこで本発明は、絶縁破壊性、機械的強度及び寸法安定性に優れた電気絶縁紙を比較的安価に提供することを目的とする。また、パルプ以外の分散剤などの薬剤を使用することなく安価かつ簡便に電気絶縁紙を得ることもできる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の電気絶縁紙は、未晒しクラフトパルプをパルプ中８５質量％以上の割合で含みカナダ標準濾水度（ＣＳＦ）が３００〜３６０ｍＬであるパルプを原料とし、密度が１．０ｇ／ｃｍ^３以上であることを特徴とする。

【0007】

また、本発明においては、前記未晒しクラフトパルプの９０質量％以上が針葉樹未晒しクラフトパルプであってもよい。

【0008】

また、本発明においては、原料であるパルプが未晒しクラフトパルプのみからなるとよく、さらに、原料として未晒しクラフトパルプのみが使用される電気絶縁紙であることが好ましい。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、絶縁破壊性、機械的強度及び寸法安定性に優れた絶縁紙を比較的安価に提供することが可能となる。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の電気絶縁紙は、未晒しクラフトパルプ（以下、「ＵＫＰ」と記載することがある）をパルプ中８５質量％以上の割合で含みカナダ標準濾水度（ＣＳＦ）が３００〜３６０ｍＬであるパルプを主成分とするものである。さらに好ましくは前記未晒しクラフトパルプのみからなる電気絶縁紙である。また、本発明においては、未晒しクラフトパルプをパルプ中８５質量％以上の割合で含みカナダ標準濾水度（ＣＳＦ）が３００〜３６０ｍＬであるパルプを含む原料が用いられる電気絶縁紙であり、好ましくは、原料として未晒しクラフトパルプをのみが用いられる電気絶縁紙である。ＵＫＰは、漂白工程を経ていないため、塩素系物質等の漂白薬品由来物の残留が無い。また、ＵＫＰは、漂白によるパルプ繊維へのダメージが無いことから、晒しクラフトパルプ（ＢＫＰ）よりもパルプ繊維自体が強靭であり、シートとした場合の強度にも優れる。また、ＵＫＰはリグニンを多く含むためか、ＵＫＰが８５質量％以上の割合で含む場合においては、パルプのみを用いて得られた紙であっても、すなわちサイズ剤や紙力剤などの製紙用添加剤を用いず抄紙された紙であっても、ある程度の耐水強度や乾燥紙力を持つものとなる。この結果、外部からの機械的応力や電気が印加された際にも耐久性を有する紙となり得る。

【0011】

本発明の電気絶縁紙は、原料として、未晒しクラフトパルプを主成分として全パルプ中８５質量％以上の割合で用いる。好ましくは、ＵＫＰを全パルプ中９０質量％以上とし、さらに好ましくは全パルプを未晒しクラフトパルプとすればよい。未晒しクラフトパルプの配合量が８５質量％未満となると、抄紙機での抄紙の際に断紙が起こり易く安定した抄造ができない場合があり、紙の諸強度が低下するために絶縁紙としての適性を損ねるおそれがある。

【0012】

ＵＫＰ以外のパルプとしては、針葉樹漂白化学パルプ（ＮＢＫＰ）や広葉樹漂白化学パルプ（ＬＢＫＰ）などの晒しクラフトパルプを使用することができる。これらのパルプ中の割合としては１５％以下とし、好ましくは１０％以下とするとよい。また、強度の面からＮＢＫＰを使用することが好ましい。

【0013】

本発明においては、未晒しクラフトパルプとして、針葉樹未晒しクラフトパルプ（ＮＵＫＰ）と広葉樹未晒しクラフトパルプ（ＬＵＫＰ）とを用いることが可能である。このうち、未晒しクラフトパルプの９０質量％以上をＮＵＫＰ、もしくは未晒しクラフトパルプの全てをＮＵＫＰとすることが好ましい。さらに、本発明においては、原料として未晒しクラフトパルプ、好ましくはＮＵＫＰのみから製造される電気絶縁紙が好ましい。本発明の電気絶縁紙は、紙力剤などの紙力を向上させるための製紙用添加剤を一切含有しないことが好ましく、一般的な製紙用添加剤を用いた紙よりも各種強度が得られ難い。そこで、本発明においては、比較的強度が得られやすいＮＵＫＰを原料パルプの主体として、好ましくはＮＵＫＰのみを用いることで紙の強度を確保する。未晒しクラフトパルプ中においてＮＵＫＰの配合量が９０質量％を下回ると、抄紙機での抄紙の際に断紙が起こり易く安定した抄造ができない場合があり、紙の諸強度が低下するために絶縁紙としての適性を損ねるおそれがある。

【0014】

原料パルプであるパルプには、叩解処理を施すことが必須である。適度な叩解処理を施し、パルプ繊維同志の絡み合いを促すことで引張強さや引裂強さ等の諸強度を向上させることができ、かつ、紙の地合を良好なものにできる。本発明においては、ＪＩＳ Ｐ ８１２１−２「パルプのろ水度試験方法」に規定されるカナダ標準濾水度（ＣＳＦ）が３００〜３６０ｍＬとなるように処理を行う。より好ましくは、３２０〜３４０ｍＬである。叩解処理が進み過ぎて濾水度が３００ｍＬよりも低くなると、パルプ繊維が短くなり過ぎ、引張強さや絶縁破壊に劣るようになる。反対に、叩解処理が不足し、３６０ｍＬよりも高くなると繊維のフィブリル化が十分でなく、パルプ繊維同志の絡み合いが少なくなり、絶縁破壊強度等の諸強度の向上効果を得られにくくなる。

【0015】

本発明の紙は、未晒しクラフトパルプをパルプ中８５質量％以上の割合で含みカナダ標準濾水度（ＣＳＦ）が３００〜３６０ｍＬであるパルプを含む原料を用い製造される電気絶縁紙であり、好ましくは、原料として未晒しクラフトパルプのみを用い製造される電気絶縁紙である。本発明の紙の抄紙方法は、一般的な紙の抄紙方法と同様に、原料となるパルプ繊維を水中に分散して原料スラリーとし、抄紙することで得られる。但し、原料スラリー中には、製紙用添加剤や抄紙における操業安定のための薬剤は一切添加しないことが好ましい。ここで、製紙用添加剤や操業安定のための薬剤としては、紙力剤、サイズ剤、歩留り向上剤、填料、着色剤、嵩高剤、濾水性向上剤、ｐＨ調整剤、蛍光増白剤、蛍光消色剤、ピッチコントロール剤、スライムコントロール剤、消泡剤、保水剤、分散剤、防腐剤等の汎用で用いられる添加剤や薬剤などの全てを対象とし、これらを一切添加しないことが好ましい。即ち、本発明の紙を抄紙する際の原料スラリーは、水にパルプのみ、好ましくは水にＵＫＰのみ、さらに好ましくは水にＮＵＫＰのみを分散させたものとすることが好ましい。これにより、環境負荷をかけることなく、安価かつ簡便に、パルプのみを原料とする電気絶縁紙、ＵＫＰのみを原料とする電気絶縁紙、またはＮＵＫＰのみを原料とする電気絶縁紙を得ることができる。

【0016】

本発明の電気絶縁紙の抄紙方法としては、特に限定するものではなく、長網式抄紙機や円網式抄紙機等の一般の抄紙機を用いて抄紙することができる。本発明においては、これらの中でも円網抄紙機で抄紙することが望ましい。円網式抄紙機は抄紙速度において長網式抄紙機よりも劣るのが一般的であるが、本発明のように製紙用添加剤を用いない場合においては、抄紙速度が比較的遅いことも相俟って、紙匹が形成し易い。また、バルカナイズドファイバーの製造に比べれば、十数倍の生産速度となる。尚、本発明では、繊維の凝集化（フロック化）を促す薬品の添加は行わないため、物理的なパルプ繊維の絡み合いや化学的な水酸基を介した水素結合、パルプに残留するリグニンによる接着性等によってパルプ繊維が集合し、シート化が行われるものと考えられる。こうした中、原料スラリー中のパルプの不均一な分散が起こると、結果的に地合の悪い紙となり、また、抄紙の際の断紙が起こり易くなる。従って、長網式抄紙機での抄紙においては、原料スラリー中のパルプ濃度と抄紙速度を適切に調整することは勿論の事、地合が良好になるようにワイヤーのシェイキング速度を調整し、Ｊ／Ｗ比を適切に制御し、繊維の配向性を整える中で、パルプ繊維のワイヤー上での分散の均一化を図ることが好ましい。また、円網式抄紙機においては、バット内部の原料スラリーを乱流させ、十分に混合された状態とすることは勿論の事、バットから原料スラリーをシリンダー上で脱水しシート形成させることで、抄紙速度並びにバットとシリンダー内部の圧力差を適切に制御し、地合と繊維の配向性を整えることが好ましい。

【0017】

本発明の紙は、その紙層が単層であっても２以上の層であっても良い。２以上の層とする場合は、抄き合わせとするが、澱粉等の層間接着を高めるための接着剤は用いない。従って、抄き合わせの際には、地合が崩れない範囲でなるべく紙層水分を高め、層間強度がなるべく高くなるように調整することが望ましい。

【0018】

本発明の電気絶縁紙は、表面紙力剤や表面サイズ剤などの製紙薬品を含んだサイズプレス液を塗布したり、顔料塗工層を設けるなどのコーティング処理も行わない。

【0019】

そして、カレンダー処理やエンボス処理等の熱圧加工処理は行って構わない。カレンダー処理を行うことで、シート表面の平滑性や密度が高まることから、その後のシート同志の貼り合わせといった後加工への適性やシート単体の絶縁破壊強度等の諸強度が改善される。

【0020】

本発明の紙の米坪に関しては、特に限定するものではないが、２００〜３００ｇ／ｍ^２であることが好ましい。米坪が２００ｇ／ｍ^２未満であると、紙力剤等の製紙用添加剤を用いていないことも有り、電気絶縁紙として絶縁破壊に耐えられなくなる、また、３００ｇ／ｍ^２を超えると、層間強度の脆弱な部分が多く存在するようになり、これもまた、強度の面で懸念される。そして、裁断、切削、ラミ貼り、貼り合わせ等の後加工において、ハンドリングが悪くなってくる。また、紙の厚さとしては、０．１７〜０．２２ｍｍ程度でよい。

【0021】

本発明の電気絶縁紙は、密度を１．０ｇ／ｃｍ^３以上とする。好ましくは１．１ｇ／ｃｍ^３以上であり、更に好ましくは１．２ｇ／ｃｍ^３以上である。また、密度の上限としては、例えば１．５ｇ／ｃｍ^３である。密度が１．０ｇ／ｃｍ^３未満となると、絶縁破壊強度が得られにくくなる。密度はカレンダー処理を行うことにより、高くすることができる。例えば、カレンダー処理やオンマシンカレンダー処理を一定範囲の線圧で行うことにより所望の密度の電気絶縁紙を得ることができる。具体的には、本発明においては、例えば、オンマシンカレンダー処理の際に、常温で１ニップの１５〜８０ｋｇ／ｃｍの線圧で処理し、次いで、８０℃〜１１０℃のロール加熱条件で２〜４ニップ、１００〜１２０ｋｇ／ｃｍの線圧で平坦化処理することで適切な密度の電気絶縁紙を得ることができる。

【0022】

本発明の電気絶縁紙は、絶縁破壊性に優れるものであるが、ＪＩＳ Ｃ ２１１０−１：２０１０に規定される絶縁破壊試験方法（気中方法）において、絶縁破壊強さが６．５ｋＶ／ｍｍ以上であることが好ましい。より好ましくは８．０ｋＶ／ｍｍ以上であり、更に好ましくは１０．０ｋＶ／ｍｍ以上である。絶縁破壊強さが６．５ｋＶ／ｍｍ未満となると、絶縁破壊性に劣り電気絶縁紙として使用しにくくなる。

【0023】

また、本発明の電気絶縁紙は、機械的強度に優れるものであるが、ＪＩＳ Ｐ ８１１３：２００６に規定される引張強さにおいて、繊維配向方向側（ＭＤ方向）で７０ＭＰａ以上、かつ繊維配向垂直方向側（ＣＤ方向）で３０ＭＰａ以上であることが好ましい。

【0024】

また、本発明の電気絶縁紙は、寸法安定性に優れるものであるが、ＪＩＳ Ｐ ８１５３：２００６に規定される収縮率において、繊維配向方向側（ＭＤ方向）で１．０％以下、かつ繊維配向垂直方向側（ＣＤ方向）で２．０％以下、厚み方向で８．０％以下であることが好ましい。

【0025】

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。なお、各実施例及び比較例における部や％といったものは、特に断らない限り、それぞれ質量部及び質量％を示す。

【0026】

＜実施例１＞
針葉樹未晒しクラフトパルプ（ＮＵＫＰ）１００部を、ダブルディスクリファイナーにて、濾水度を３３０ｍＬ（ＣＳＦ）となるように叩解処理を行い、パルプスラリーを得た。このパルプスラリーを円網式抄紙機で５層抄による抄紙を行い、その後、オンマシンカレンダー処理を行い、目的とする電気絶縁紙を得た。オンマシンカレンダー処理は、１段目は常温で１ニップの３５ｋｇ／ｃｍの線圧で処理し、次いで、９０℃のロール加熱条件で３ニップ、１１０ｋｇ／ｃｍの線圧で平坦化処理を行った。抄紙速度は、約４０ｍ／分であった。

【0027】

＜実施例２＞
抄速を約３０ｍ／分とし、オンマシンカレンダーの処理条件を、１段目を線圧３０ｋｇ／ｃｍとし、２段目を線圧１１５ｋｇ／ｃｍ、温度９５℃に変更した以外は、実施例１と同様にして電気絶縁紙を得た。

【0028】

＜実施例３＞
濾水度を３００ｍＬ（ＣＳＦ）に変更した以外は実施例１と同様にして電気絶縁紙を得た。

【0029】

＜参考例４＞
濾水度を３６０ｍＬ（ＣＳＦ）に変更した以外は実施例１と同様にして電気絶縁紙を得た。

【0030】

＜参考例５＞
ＮＵＫＰ９０部と針葉樹晒しクラフトパルプ（ＮＢＫＰ）１０部とを用いてパルプスラリーを得た以外は実施例１と同様にして電気絶縁紙を得た。

【0031】

＜実施例６＞
オンマシンカレンダーの１段目を線圧２０ｋｇ／ｃｍの条件へと変更した以外は実施例１と同様にして電気絶縁紙を得た。

【0032】

＜実施例７＞
オンマシンカレンダーの１段目を線圧７０ｋｇ／ｃｍの条件へと変更した以外は実施例１と同様にして電気絶縁紙を得た。

【0033】

＜比較例１＞
ＮＵＫＰ８０部とＮＢＫＰ２０部とを用いてパルプスラリーを得た以外は実施例１と同様にして電気絶縁紙を得た。

【0034】

＜比較例２＞
濾水度を２９０ｍＬ（ＣＳＦ）に変更した以外は実施例１と同様にして電気絶縁紙を得た。

【0035】

＜比較例３＞
濾水度を３７０ｍＬ（ＣＳＦ）に変更した以外は実施例１と同様にして電気絶縁紙を得た。

【0036】

＜比較例４＞
オンマシンカレンダーの１段目を線圧１０ｋｇ／ｃｍの条件へと変更した以外は実施例１と同様にして電気絶縁紙を得た。

【0037】

各実施例及び比較例で得られた電気絶縁紙の構成の概要と各評価結果を表１に示す。尚、各評価は下記の方法で行った。

【0038】

（パルプのろ水度（ＣＳＦ））
ＪＩＳ Ｐ−８１２１−２に規定される測定法に準拠して測定した。

【0039】

（米坪）
ＪＩＳ Ｐ ８１２４：２０１１に規定される測定法に準拠して測定した。

【0040】

（紙厚）
ＪＩＳ Ｐ ８１１８：１９８８に規定される測定法に準拠して測定した。

【0041】

（絶縁破壊強さ）
絶縁破壊強さの測定には、絶縁破壊試験装置：ＹＳＴ−２４３−５０Ｒ（ヤマヨ試験器有限会社製）を使用し、ＪＩＳ Ｃ ２１１０−１：２０１０に規定される測定法に準拠して測定した。尚、測定値は気中の絶縁破壊強さである。

【0042】

（引張強さ）
ＪＩＳ Ｐ ８１１３：２００６に規定される測定法に準拠して繊維方向（ＭＤ方向）及び横方向（ＣＤ方向）について測定した。

【0043】

（収縮率）
ＪＩＳ Ｐ ８１５３：２００６に規定される測定法に準拠して、繊維方向（ＭＤ方向）及び横方向（ＣＤ方向）について測定した。

【0044】

【表1】

【0045】

表１に示す通り、各実施例で得られた本発明の電気絶縁紙は絶縁破壊性、機械的強度及び寸法安定性に優れるものであった。絶縁破壊強さについても、変圧器用の絶縁紙としての特性を満足している。