JPH0336286B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、容量安定性および耐電圧特性に優れ
ており、しかも自己回復性の良好な金属蒸着ポリ
プロピレンフイルムキヤパシターに関する。 金属蒸着ポリプロピレンフイルムキヤパシター
（以下MPPキヤパシターと略記する）の特長は、
電極がポリプロピレンフイルムに蒸着した極めて
薄い金属膜であるため、キヤパシター素子の容積
当りの容量が大きく、しかも自己回復性を有する
ことにある。 しかしながら、蒸着金属膜はポリプロピレンフ
イルムに含まれるフエノール系の酸化防止剤およ
びキヤパシターの結線に使うフラツクスに含まれ
る酸素によつて高電圧下の使用中に劣化を受け、
電気的に導体から絶縁体に変わる。蒸着金属膜が
導体から絶縁体に変わることで電極面積が減少し
て、容量減少が惹起される。特にアルミニウム金
属を蒸着したMPPキヤパシターで容量低下が顕
著である。加うるに、油含浸が困難であるという
欠点がある。したがつて、従来、MPPキヤパシ
ターは低電圧及び低電界の条件下で使用されるの
が一般的であつて、高電圧下では実用に供し得な
い。 なお、従来、MPPキヤパシターの特性である
自己回復性を利用して高電圧及び高電界下でも使
用し得るようにしたMPPキヤパシターが幾つか
提案されている。例えば、両面を金属化した２枚
の紙の間にポリプロピレンフイルムを挿入したも
のを巻回した素子から成るキヤパシター（特開昭
51−40552号）や粗面化したポリプロピレンフイ
ルムに金属を蒸着した金属蒸着ポリプロピレンフ
イルムを用いたキヤパシター（特願昭57−151274
号）がみられるが、これらのキヤパシターでは電
界強度は高いけれども印加電圧に限界がある欠点
がある。 本発明は、上述したようにMPPキヤパシター
の現状に鑑みてなされたものであつて、容量安定
性及び耐電圧特性に優れており、、かつ自己回復
性が良好であつて、高電圧及び高電界下で有効に
使用し得るMPPキヤパシターを提供することを
目的とする。 以下本発明を詳しく説明する。 本発明の特徴は(イ)粗面化金属蒸着ポリプロピレ
ンフイルムを巻回して作成した素子に、誘導媒体
として１−フエニル−２−クミルエタン、１−フ
エニル−１−キシリルエタン、ジトリルエーテル
およびベンジルトルエンより選ばれる油にイソシ
アン酸化合物を0.1乃至10重量％含有させた絶縁
油を含浸してなる金属蒸着ポリプロピレンフイル
ムキヤパシター、及び(ロ)２枚の金属蒸着ポリプロ
ピレンフイルムの間に少なくとも１枚の粗面化ポ
リプロピレンフイルムを挿入してフイルムとフイ
ルムの接触面及びフイルムと金属蒸着膜の接触面
の少なくとも一方が粗面であるように構成された
多層金属蒸着ポリプロピレンフイルムを巻回して
作成した素子に、上記絶縁油を含浸して成る金属
蒸着ポリプロピレンフイルムキヤパシターにあ
る。すなわち、本発明は上記(イ)及び(ロ)の２発明を
包含する。 本発明では、上述したように、MMPキヤパシ
ターの高電圧を妨げている要因を、該キヤパシタ
ーに用いる絶縁油にイソシアン酸化合物を一定範
囲量添加することにより解決することに成功した
ものである。 すなわち、イソシアン酸化合物の添加は前述の
フエノール系酸化防止剤およびフラツクスに含ま
れる酸素を容量減少に対して無害な化合物に変え
得ることにある。 本発明によれば、金属蒸着ポリプロピレンフイ
ルムから成る素子に、誘電媒体としてイソシアン
酸化合物を0.1〜10重量％を含む絶縁油を含浸さ
せることにより、従来のMPPキヤパシターに比
し容量安定性及び耐電圧特性が優れており、かつ
良好な自己回復性を示すMPPキヤパシターを提
供し得るようになる。 本発明で用いるイソシアン酸化合物として下記
のものを例示し得る。 ヘキサメチレンジイソシアネート オクタメチレンジイソシアネート ドデカメチレンジイソシアネート １−ヘキサンイソシアネート １−デカンイソシアネート １−テトラデカンイソシアネート ナフタリン−１，５−ジイソシアネート ナフタリン−１−イソシアネート フエニレンジイソシアネート トリレンジイソシアネート ジフエニルメタン−４，4′−ジイソシアネート ３，3′−ビトリル−４，4′−ジイソシアネート ３，3′−ジメチル−ジフエニルメタン−４，
4′−ジイソシアネート これらのイソシアン酸化合物を添加、含有させ
た絶縁油を金属蒸着ポリプロピレンフイルムから
成る素子に含浸させたMPPキヤパシターでは、
該素子を形成しているフイルムの金属蒸着膜がイ
ソシアン酸化合物により保護されてその劣化が防
止されるので、キヤパシターの容量低下が抑えら
れると共に高い電圧での使用に供し得るようにな
る。なお、絶縁油中におけるイソシアン酸化合物
の量は0.1乃至10重量％程度が適当であつて、こ
の範囲の量でMPPキヤパシターの容量が安定に
保たれる。 本発明では、金属蒸着ポリプロピレンフイルム
から成る素子に、上述のようなイソシアン酸化合
物を含む絶縁油を含浸することに加えて、上記フ
イルムとして下記のように形成されたものを用い
ることにより、MPPキヤパシターの容量安定性
及び耐電圧特性を一そう向上するものである。 片面を粗面化したポリプロピレンフイルムの平
滑面に金属を蒸着して成る金属蒸着ポリプロピレ
ンフイルムを用いるか、もしくは２枚の金属蒸着
ポリプロピレンフイルムの間に少くとも１枚の粗
面化ポリプロピレンフイルムを挿入して、フイル
ムとフイルムの接触面及びフイルムと金属蒸着膜
の接触面の少くとも一方が粗面であるように構成
された多層形態の金属蒸着ポリプロピレンフイル
ムを用いる。 すなわち、フイルム相互、あるいはフイルムと
蒸着金属膜との接触面の少なくとも一方が粗面で
あるように構成される。接触面のいずれもが平滑
面である場合は、接触面に充分な油を含浸させる
ことが出来ず、イソシアン酸化合物を添加した効
果が発揮されず、容量減少を防止することが出来
ない。 本発明は、上述したように、フイルム相互ある
いはフイルムと蒸着金属膜とが粗面をもつて接触
するように構成された素子を用いることにより、
キヤパシター素子への絶縁油含浸が容易となり、
かつイソシアン酸化合物を含む前記絶縁油の含浸
と相俣つて、MPPキヤパシターの容量安定性及
び耐電圧特性を著しく向上し得るものである。特
に、上記多層形態の金属蒸着ポリプロピレンフイ
ルムを用いると高電圧、大容量のMPPキヤパシ
ターを提供し得るようになる。 因に、この多層形態の金属蒸着ポリプロピレン
フイルムの構成を詳しく説明すると、金属蒸着ポ
リプロピレンフイルムに両面が平滑なポリプロピ
レンフイルムを用いる場合は、その間に挿入する
粗面化ポリプロピレンフイルムとして両面粗面化
フイルムを用い、上記金属蒸着フイルムに片面粗
面化フイルムの平滑面に金属を蒸着したフイルム
を用いる場合は、その間に挿入する粗面化フイル
ムとして片面粗面化フイルム又は両面粗面化フイ
ルムを用いるとよい。 なお、金属蒸着ポリプロピレンフイルムの間に
２枚以上の粗面化ポリプロピレンフイルムを挿入
する場合は片面粗面化ポリプロピレンフイルムを
追加するとよい。 上述のように構成することにより、MPPキヤ
パシターの素子は、フイルムとフイルムの接触面
及びフイルムと金属蒸着膜の接触面に必ず粗面が
存在するように構成される。 以上述べたように、本発明は、金属蒸着ポリプ
ロピレンフイルムキヤパシターにおいて、含浸油
としてイソシアン酸化合物を添加した油を用いる
ことにより、印加電圧を高めることに伴なつて増
大するキヤパシターの容量低下を防止し、更にキ
ヤパシター素子を形成するフイルムとフイルム及
びフイルムと金属蒸着膜との接触面に粗面を介在
させることにより、上記油の含浸が有効に行ない
得るので、高電圧及び大容量で長期課電下でも安
定性の優れたMPPキヤパシターを提供し得る利
点を有する。 尚、本発明に於いて、イソシアン酸を添加して
絶縁油とする油は１−フエニル−２−クミルエタ
ン、１−フエニル−１−キシリルエタン、ジトリ
ルエーテルまたはベンジルトルエンであるとき優
れた特性を発揮し、JIS C2320に記載されている
１種鉱物油、２種アルキルベンゼンなどでは、上
記の油に比べ油の含浸が充分に出来ず、イソシア
ン酸添加の効果が劣り、しかも耐電圧特性も充分
でない。 以下に実施例を示して、本発明及びその効果を
更に具体的に説明する。 実施例 １ フイルム巾50mm、厚さ15μmを有するポリプロ
ピレンフイルムの片面を粗面化し、該フイルムの
平滑面にアルミニウム金属を蒸着した金属蒸着ポ
リプロピレンフイルムを巻回して静電容量3μFの
キヤパシター素子を作成すると共に、別に上記と
同じ巾と厚さを有する粗面化しない平滑なポリプ
ロピレンフイルムにアルミニウム金属を蒸着した
金属蒸着ポリプロピレンフイルムを用いて同様に
素子を作成した。 次に、上述のようにして作成した各素子に、１
−フエニル−２クミルエタン（１，２ CPE）、
１−フエニル−１キシリルエタン（１，１
PXE）、ジトリルエーテル（DTE）及びベンジル
トルエン（BT）の各絶縁油とこれらの絶縁油に
イソシアン酸化合物としてジフエニルメタン−
４，4′−ジイソシアネートを0.5重量％それぞれ
添加した油に各々含浸してMPPキヤパシターを
得た。尚、比較のため絶縁油として鉱物油および
アルキルベンゼンにジフエニルメタン−４，4′−
ジイソシアネートを添加したMPPキヤパシター
を作成した。 これらの各MPPキヤパシターについて部分放
電特性及び容量変化を調べた結果を表１及び表２
に示す。

【表】 分放電消滅電位を示す。

【表】 表１にみられるように、部分放電特性は、絶縁
油にイソシアン酸化合物を添加したことによる影
響は殆どみられないが、金属蒸着ポリプロピレン
フイルムに粗面化フイルムを用いたものと平滑フ
イルムを用いたものでは顕著な差がみられる。 表２にみられるように、イソシアン酸化合物を
添加した絶縁油を用い、かつ金属蒸着ポリプロピ
レンフイルムに粗面化フイルムを用いた場合、
MPPキヤパシターの容量変化がないことが理解
し得る。 実施例 ２ フイルム巾が200mmのものを用いるほかは実施
例１に記載したと同様して２種類の素子を作成
し、これらの各素子に１，2CPEとこれにイソシ
アン酸化合物としてトリレンジイソシアネートを
２重量％添加したものから成る各絶縁油を含浸し
てMPPキヤパシターを得た。 これらのMPPキヤパシターについて実施例１
と同様にして容量変化及び部分放電特性を調べた
結果を表３及び４に示す。

【表】

【表】

【表】 実施例 ３ フイルム巾100mm、厚さ15μmの金属化粗面ポリ
プロピレンフイルムを巻回して静電容量5μFの素
子を作成し、この素子に１，2CPEと、これにイ
ソシアン酸化合物として３，3′ジメチル−ジフエ
ニルメタン−４，4′−ジイソシアネートを１重量
％添加したものから成る各絶縁油をそれぞれ含浸
して２種類のMPPキヤパシターを得た。 これらのMPPキヤパシターについて誘電正接
の経時的変化（誘電損失）を調べた結果を表５に
示す。 なお、試験は雰囲気温度60℃、1200VACで行
なつた。

【表】 を用いた場合はキヤパシターの容量低下が
みられたため200時間で試験を中止した。
実施例 ４ フイルム巾50mm、厚さ15μmのアルミニウム金
属蒸着ポリプロピレンフイルムの２枚の間に、上
記と同じ巾と厚さのポリプロピレンフイルムを表
６に示す各構成になるように挿入したものを巻回
して、静電容量2μFのキヤパシター素子をそれぞ
れ作成した。

【表】 上記構成の素子のうち、記号A₁，D₁及びE₁は、
ポリプロピレンフイルム相互の接触面及びポリプ
ロピレンフイルムとアルミニウム蒸着膜の接触面
は必ず粗面が存在するように構成された、本発明
に係るMPPキヤパシターの素子である。 次に、上述のように構成された各素子に、絶縁
油として１−フエニル−２クミルエタン（１，２
CPE）、１−フエニル−１キシリルエタン
（１，１ PXE）、及びフエニルトリルメタン
（PTM）と、これらの各油にイソシアン酸化合物
として３，3′−ジメチルジフエニルメタン−４，
4′ジイソシアネートを0.5重量％それぞれ添加し
た各油を含浸して各MPPキヤパシターを得た。 これらのMPPキヤパシターについて部分放電
特性と、容量の経時的変化を実施例１と同様にし
て調べた。結果は表７及び８に示すとおりであ
る。

【表】

【表】 (注) 表８において残存容量は試験前の初期値
に対する割合を示す。
試験条件は表２におけると同様。
表７にみられるように、MPPキヤパシターの
部分放電特性は、絶縁油にイソシアン酸化合物を
添加したものを用いても殆ど影響がないが、本発
明に係フイルム相互及びフイルム金属蒸着膜との
各接触面に粗面が存在する素子では上記部分放電
特性が良好である。 表８にみられるように、イソシアン酸化合物を
添加した油を用いても、キヤパシター素子の構成
上前述した粗面を有しない場合（素子記号C₁及
びF₁）には油の含浸が不充分であつて、蒸着膜
の保護効果がないため、容量低下をきたす。な
お、素子記号B₁の場合にはフイルム相互及びフ
イルムと蒸着膜の両方の接触面に粗面が存在しな
いが、フイルムと蒸着膜の接触面に粗面が存在す
るので、表７に示すように部分放電特性は良好で
ないが、容量安定性が優れている。すなわち、上
記粗面の存在により油含浸が充分に行われて蒸着
膜の保護効果を有するからである。 実施例 ５ フイルム巾200mm、厚さ15μmを有するアルミニ
ウム金属蒸着ポリプロピレンフイルムの２枚の間
に、上記と同じ巾と厚さを有するポリプロピレン
フイルムの１枚を表９に示す各構成になるように
挿入したものを巻回して、静電容量5μFの素子を
それぞれ作成した。

【表】 上記構成の素子のうち、記号A₂，D₂及びE₂は
フイルム相互のフイルムと蒸着膜の各接触面には
必ず粗面が存在するように構成された、本発明に
係るMPPキヤパシターの素子である。 次に、これらの各素子に、絶縁油として１，２
CPEとこれに３，3′−ビトリレン−４，4′−ジ
イソシアネートを２重量％添加したものをそれぞ
れ含浸させてMPPキヤパシターを得た。 これらの各MPPキヤパシターについて実施例
１と同様にして、部分放電特性と容量変化を調べ
た。結果は表10及び11に示すとおりである。

【表】

【表】 表10及び11にみられるように、素子記号A₂、
D₂及びE₂は前述した粗面を有するように構成さ
れていて油含浸が充分に行われて蒸着膜が保護さ
れるため、フイルム巾が200mmという広巾のMPP
キヤパシターの高電圧と大容量化が可能となる。 実施例 ６ フイルム巾50mm、厚さ15μmのアルミニウム金
属蒸着ポリプロピレンフイルムの２枚の間に、上
記同じ巾と厚さのポリプロピレンフイルムを表12
に示す構成になるように挿入したものを巻回し
て、静電容量5μFの素子をそれぞれ作成した。

【表】

【表】 上記構成の各素子に、１，２ CPE並びにジ
トリルエーテル（DTE）にイソシアン酸化合物
としてヘキサメチレンジイソシアネートを１重量
％それぞれ添加した油を含浸してMPPキヤパシ
ターを得た。 次に、このようにして得られた各MPPキヤパ
シターの部分放電特性を前記と同様にして調べ
た。結果は表13に示すとおりである。

【表】 表13にみられるように、２枚の金属蒸着ポリプ
ロピレンフイルムの間に１枚並びに２枚の粗面化
ポリプロピレンフイルムを挿入した構成の素子か
ら成る、本発明のMPPキヤパシターA₃、Ｇ、E₃
及びＨは高い電圧を印加することが可能である。 実施例 ７ フイルム巾100mm、厚さ15μmのアルミニウム金
属蒸着ポリプロピレンフイルムの２枚の間に、上
記と同じ巾と厚さのポリプロピレンフイルム１枚
を表14に示す構成になるように挿入したものを巻
回して静電容量5μFの素子をそれぞれ作成した。

【表】 次に、上記各素子に、１，２ CPEにイソシ
アン酸化合物としてトリレンジイソシアネートを
１重量％、２重量％及び４重量％をそれぞれ添加
した油を含浸して各MPPキヤパシターを得た。 上記各MPPキヤパシターについて誘電損失を
調べた結果を表15に示す。なお、比較として、上
記イソシアン酸化合物を添加しない１，2CPEを
含浸させたMPPキヤパシターの誘電損失も併せ
て表15に示した。 試験条件は雰囲気温度70℃で90V／μｍで行な
つた。

【表】 表15にみられるように、イソシアン酸化合物を
添加した油を含浸させたMPPキヤパシターでは
油の誘電損失は低下するものの、MPPキヤパシ
ター誘電特性には殆ど影響しない。 なお、イソシアン酸化合物を添加しない油を含
浸した比較例では容量低下をきたしたため、200
時間で試験を中止した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 粗面化金属蒸着ポリプロピレンフイルムを巻
   回して作成した素子に、誘電媒体として１−フエ
   ニル−２−クミルエタン、１−フエニル−１−キ
   シリルエタン、ジトリルエーテルおよびベンジル
   トルエンより選ばれる油にイソシアン酸化合物
   を、0.1乃至10重量％含有させた絶縁油を含浸し
   てなる金属蒸着ポリプロピレンフイルムキヤパシ
   ター。 ２ ２枚の金属蒸着ポリプロピレンフイルムの間
   に少なくとも１枚の粗面化ポリプロピレンフイル
   ムを挿入してフイルムとフイルムの接触面及びフ
   イルムと金属蒸着膜の接触面の少なくとも一方が
   粗面であるように構成された多層金属蒸着ポリプ
   ロピレンフイルムを巻回して作成した素子に、誘
   電媒体として１−フエニル−２−クミルエタン、
   １−フエニル−１−キシリルエタン、ジトリルエ
   ーテルおよびベンジルトルエンより選ばれる油に
   イソシアン酸化合物を、0.1乃至10重量％含有さ
   せた絶縁油を含浸してなる金属蒸着ポリプロピレ
   ンフイルムキヤパシター。