JPH0458122B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、改良された電気絶縁油を含浸してな
るコンデンサーに関する。従来から、ポリブテ
ン、アルキルベンゼン、フタル酸エステル類、ひ
まし油などの動植物油は安価であるなどの理由か
ら電気絶縁油として広く使用されている。 これらの電気絶縁油の使用形態の一つとして
は、油含浸コンデンサー、油含浸ケーブルなどの
油含浸電気機器の含浸用電気絶縁油がある。 ところで、近年、油含浸コンデンサー、油含浸
ケーブルおよび変圧器などの油含浸電気機器の高
圧化、長寿化および小型化の要求が高くなり、こ
れに伴つて絶縁材料および誘電材料などの面から
改良が図られて来た。 すなわち絶縁材料および誘電材料の面からは、
従来の絶縁紙よりも絶縁耐力の優れたポリプロピ
レン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフイ
ン、ポリエステル、ポリフツ化ビニリデン樹脂、
ポリカーボネートなどのプラスチツク材料が使わ
れている。その使用形態も、たとえば、油含浸コ
ンデンサーでは、絶縁紙とこれらのプラスチツク
フイルムとを併用する形態、または、これらのプ
ラスチツクフイルムを単独で使用する形態などで
ある。また、紙またはプラスチツクフイルム上に
蒸着された金属層を電極とするメタライズド（金
属化）紙またはメタライズドプラスチツクフイル
ムを用いたコンデンサーも使用されている。 また、油含浸ケーブルでは、絶縁体として、絶
縁紙の代りに架橋もしくは未架橋のポリエチレン
や、延伸もしくは未延伸のポリプロピレン、ポリ
メチルペンテンなどのポリオレフイン、ポリエス
テル、ポリフツ化ビニリデン樹脂、ポリカーボネ
ートなどのプラスチツクフイルムの単独、もしく
は、これらのプラスチツクフイルムと絶縁紙との
複合フイルムなどが開発されている。なお、この
複合フイルムとしては、たとえば、絶縁紙上に溶
融押出しや熱圧着などによりプラスチツクを積層
したフイルム、絶縁紙とシラングラフト化ポリエ
チレンとをシラノール縮合触媒の存在下に架橋結
合した複合フイルム、あるいは、紙パルプとポリ
オレフインなどのプラスチツク繊維との混抄紙な
どがある。 したがつて、前記の電気絶縁油などについても
その性能の改良が要望されている。 本発明者らは、上述の事情に鑑み、鋭意研究し
た結果、前記の電気絶縁油に縮合もしくは非縮合
型の芳香族環を２環有する芳香族オレフインを混
合することにより、金属化紙または金属化プラス
チツクフイルムを用いたコンデンサー用に使用す
るために、特に適した電気絶縁油が得られること
を見出し、本発明のコンデンサーを完成させたも
のである。 すなわち、本発明は、(a)多環芳香族炭化水素以
外の電気絶縁油の１種または２種以上、および(b)
縮合もしくは非縮合型の芳香族環を少なくとも２
環有する芳香族オレフインの１種または２種以上
0.01〜50重量％（ａ、ｂの合計量に対して）から
なる電気絶縁油を含浸してなる金属化紙または金
属化フイルムを用いたコンデンサーに関するもの
である。 本発明のコンデンサーに使用する電気絶縁油の
１成分である(a)項の電気絶縁油とは、多環芳香族
炭化水素以外の従来公知の電気絶縁油である。こ
こで、多環芳香族炭化水素とは、縮合もしくは非
縮合型の芳香族環を少なくとも２種以上含む芳香
族炭化水素であつて、例えば、フエニルキシリル
エタンなどのジアリールアルカン（またはシクロ
アルカン）、モノイソプロピルビフエニルなどの
アルキル（またはシクロアルキル）ビフエニル、
ジイソプロピルナフタレンなどのアルキル（また
はシクロアルキル）ナフタレン、トリアリールア
ルカン、ターフエニル、アリール（またはアラル
キル）ナフタレンなどである。 したがつて、(a)項の電気絶縁油とは、具体的に
は、ドデシルベンゼンを代表とするアルキル（ま
たはシクロアルキル）ベンゼン、アルキルインダ
ンなどの単環芳香族炭化水素、ポリブテン、ポリ
（α−オレフイン）などのオレフインオリゴマー、
ジオクチルフタレートなどのフタル酸エステル
類、ひまし油などの動植物油、鉱油、シリコーン
油などの１種または２種以上を混合したものであ
る。 前記(a)項の電気絶縁油と併用する化合物は、(b)
項の縮合または非縮合型の芳香族環を２環有する
オレフインである。このオレフインには、シクロ
ペンテン、シクロヘキセンなどの環状オレフイン
誘導体と鎖状オレフイン誘導体とがあり、たとえ
ば、このようなオレフインには、次の一般式
（）ないし（）で表わされるような化合物が
ある。 一般式 ここで、R₁は不飽和二重結合を１個有すると
ころのアルケニレン基またはシクロアルケニレン
基である。また、ｍおよびｎは０から３の整数で
あり、ｍ個のR₂およびｎ個のR₃はそれぞれ同一
もしくは異なり、それらは水素原子またはアルキ
ル基である。 一般式 ここで、R₄はアルケニル基またはシクロアル
ケニル基であり、R₅はアルキレン基またはシク
ロアルキレン基である。また、ｍおよびｎは０か
ら３の整数であり、ｍ個のR₂およびｎ個のR₃は
それぞれ同一もしくは異なり、それらは水素原子
またはアルキル基である。 一般式 ここで、R₄はアルケニル基またはシクロアル
ケニル基である。また、ｍおよびｎは０から３の
整数であり、ｍ個のR₂およびｎ個のR₃はそれぞ
れ同一もしくは異なり、それらは水素原子または
アルキル基である。 一般式 ここで、R₄はアルケニル基またはシクロアル
ケニル基である。また、ｍおよびｎは０から３の
整数であり、ｍ個のR₂およびｎ個のR₃はそれぞ
れ同一もしくは異なり、それらは水素原子または
アルキル基である。 上記式（）におけるR₁のアルケニレン基も
しくはシクロアルケニレン基は、エチレン、プロ
ピレン、ブテン、イソブテン、ペンテン、メチル
ペンテン、ヘキセン、シクロペンテン、シクロヘ
キセンまたはアルキルシクロヘキセンなどから２
個の水素原子を除いた２価の置換基であり、ま
た、アルキル基R₂およびR₃は、メチル、エチル、
プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチ
ル、sec−ブチル、tert−ブチルおよびアミル基
などである。 式（）の具体的な化合物としては、スチルベ
ン、４−メチルスチルベン、１，２−ジフエニル
プロペン、１，３−ジフエニルプロペン、１，４
−ジフエニルブテン−１、１，４−ジフエニルブ
テン−２、１，１−ジフエニルエチレン、１−フ
エニル−１−（４−エチルフエニル）エチレン、
１，１−ジフエニルプロペン−１、２，３−ジフ
エニルプロペン、１，２−ジフエニルブテン−
２、１，３−ジフエニルブテン−１、２，４−ジ
フエニル−４−メチルペンテン−１、１，２−ジ
フエニルシクロヘキセン、フエニルベンジルシク
ロヘキセンなどがある。 これらは、スチレンまたはα−メチルスチレン
やビニルトルエンなどのスチレン類の酸触媒によ
る二量化または共二量化によつて製造することが
できる。 また、１，２−ジフエニルエチレンなどはベン
ズアルデヒドと臭化ベンジルマグネシウムとを反
応させ、脱水させれば良く、１，２−ジフエニル
プロペンも同様である。さらに１，１−ジフエニ
ルエチレンはジフエニルケトンにヨウ化メチルマ
グネシウムなどのグリニヤール試薬を反させ脱水
することにより得られる。 式（）の化合物におけるR₄は、ビニル、プ
ロペニル、イソプロペニル、アリル、ブテニル、
シクロペンテニル、シクロヘキセニルなどのアル
ケニル基またはシクロアルケニル基であり、R₅
は、鎖状飽和脂肪族炭化水素またはシクロペンタ
ン、シクロヘキサン、シクロヘプタンなどの飽和
脂環式炭化水素から水素原子が２個除かれた２価
の置換基である。また、アルキル基であるR₂お
よびR₃は式（）におけるR₂およびR₃と同様で
ある。 式（）の具体的な化合物としては、１−フエ
ニル−１−（４−ビニルフエニル）エタン、１−
（４−メチルフエニル−１−（４−ビニルフエニ
ル）エタン、１−フエニル−１−（４−イソプロ
ペニルフエニル）エタン、フエニル−（４−ビニ
ルフエニル）メタン、フエニル−（シクロヘキセ
ニルフエニル）メタンなどである。 これらは種々の合成化学的手法で合成でき、た
とえば、フエニル−（ビニルフエニル）エタンな
どは、ジフエニルエタンにフリーデル・クラフツ
触媒によりアセチルクロライドを反応させ、フエ
ニル−（アセチルフエニル）エタンを得て、次い
で、水素化ホウ素ナトリウムなどで還元した後に
脱水させて得られる。フエニル−（イソプロペニ
ルフエニル）エタンなどは、フエニル−（ホルミ
ルフエニル）エタンにヨウ化メチルマグネシウム
などのグリニヤール試薬を反応させ、その後脱水
させることによつて得ることができる。 また、式（）におけるアルケニル基またはシ
クロアルケニル基であるR₄は、式（）におけ
るR₄と同様であり、また、アルキル基としての
R₂およびR₃も式（）におけるR₂およびR₃と同
様である。 この式（）の具体的化合物としては、２−イ
ソプロペニルビフエニル、４−イソプロペニルビ
フエニル、２−イソプロペニル−4′−イソプロピ
ルビフエニル、シクロヘキセニルビフエニル、シ
クロペンテニルビフエニルなどがある。これらの
うち、たとえば、イソプロペニルビフエニルは、
イソプロピルビフエニルの脱水素などにより得る
ことができる。 さらに、式（）におけるアルケニル基または
シクロアルケニル基としてのR₄も、式（）に
おけるR₄と同様であり、また、アルキル基とし
てのR₂およびR₃も、式（）におけるR₂および
R₃と同様である。 この式（）の具体的化合物としては、α−ビ
ニルナフタレン、イソプロペニルナフタレン、ア
リルナフタレン、１−シクロペント−２−エニル
ナフタレンなどがある。これらのうち、たとえ
ば、ビニルナフタレンはホルミルナフタレンにヨ
ウ化メチルマグネシウムなどのグリニヤール試薬
を反応させ、次いで脱水させることにより得るこ
とができる。 前記(b)項の芳香族オレフインは、前記(a)項の電
気絶縁油と混合、溶解させて使用するものであ
り、混合、溶解後に常温で液状になればよい。し
たがつて、混合、溶解後、分離、析出などが起こ
らずに相溶していれば、常温で液体または固体の
いずれであつてもよい。また、この縮合または非
縮合型の芳香族環を２環有するオレフインは、単
独または２種以上の混合として前記(a)項の電気絶
縁油と併用することができる。 前記(a)項の電気絶縁油と(b)項の芳香族オレフイ
ンとの混合割合は任意であるが、両者の合計量に
対して後者の芳香族オレフインは0.01から50重量
％の範囲にすることが相乗効果の点から好まし
い。また、より好適には1.0〜30重量％の範囲で
ある。 また、電気絶縁油用として公知の酸化防止剤、
たとえば、フエノール系として、２，６−ジ−第
三ブチル−ｐ−クレゾール（商品名：BHT）、
２，2′−メチレンビス（４−メチル−６−第三ブ
チルフエノール）、４，4′−ブチリデンビス（３
−メチル−６−第三ブチルフエノール）、４，
4′−チオビス（３−メチル−６−第三ブチルフエ
ノール）、ステアリル−β−（３，５−ジ−第三ブ
チル−４−ヒドロキシフエノール）プロピオネー
ト（商品名：Irganox 1076）、テトラキス〔メチ
レン−３（3′，5′−ジ−第三ブチル−4′−ヒドロキ
シフエニル）プロピオネート〕メタン−（商品
名：Irganox 1010）、１，３，５−トリメチル−
２，４，６−トリス（３，５−ジ−第三ブチル−
４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン（商品名：
Ionox 330）、１，１，３−トリス（２−メチル
−４−ヒドロキシ−５−第三ブチルフエノール）
ブタン（商品名：TopanolCA）など、また硫黄
系としてジラウリルチオジプロピオネート、ジス
テアリルチオジプロピオネート、ラウリルステア
リルチオジプロピオネート、ジミリスチルチオジ
プロピオネートなど、そしてリン系としては、ト
リイソデシルフオスフアイト、ジフエニルイソデ
シルフオスフアイト、トリフエニルフオスフアイ
ト、トリノニルフエニルフオスフアイトなどを本
発明のコンデンサーに使用する電気絶縁油に添加
して用いることができる。これらの酸化防止剤
は、単独もしくは２種以上混合して適宜用いるこ
とができ、その添加量は絶縁油に対して0.001〜
５重量％、より好適には0.01〜2.0重量％である。 さらに、電気絶縁油の添加剤として、公知のエ
ポキシ系化合物などを併用しても差支えない。 本発明のコンデンサーに用いる電気絶縁油は、
一般に電気絶縁油として好適である上に、コンデ
ンサー、ケーブルおよび変圧器などの油含浸電気
機器、特に金属化紙または金属化プラスチツクフ
イルムを用いたコンデンサーの含浸用として好ま
しい。なお、これらの機器の構造は既に述べたよ
うなものである。すなわち、前記のような電気絶
縁油を金属化紙または金属化プラスチツクフイル
ムを用いたコンデンサーに含浸させることによつ
て、油含浸コンデンサーの高圧化、小型化および
寿命の延長が達成できる。 したがつて、一般に安価ではあるが比較的性能
が劣るとされている、前記(a)項の電気絶縁油の性
能を向上させることができるので、その配合物を
用いて、優れたコンデンサーを得ることは多大な
工業的価値を有するものである。 さらに、複数の成分から成る絶縁油を含浸する
ことによつて、成分間の相乗効果の結果として、
上記の諸特性を改善し、かつ、各成分自体の優れ
た電気的特性、生分解性、耐熱性、酸化安定性を
維持すると共に、粘度や流動点を好適な範囲に調
節することができるので、油含浸コンデンサーの
製造が効率的かつ容易に行なわれ、使用条件によ
る制約なしに高い性能を発揮する油含浸コンデン
サーを得ることができる。 次に、実施例および比較例によつて、本発明を
さらに詳細に説明する。 実施例および比較例 表１に示すような種々の電気絶縁油に芳香族オ
レフインを混合することにより、各種の絶縁油
（No.１〜11）を調製した。これらのうち絶縁油No.
１、５、８および10は比較例であり、他は実施例
である。 絶縁油No.１〜11については、厚さ14μ、幅41
mm、長さ9.6ｍの片面金属化紙を、電極および誘
電体として使用してコンデンサーを作製し、それ
ぞれの絶縁油を含浸させた。容量は、絶縁油No.１
〜７を含浸させたコンデンサーでは2.5μFであり、
絶縁油No.８〜11を含浸させたコンデンサーの容量
は2.8μFであつた。 これらのコンデンサーに500Vで100時間の間課
電し、課電前後の容量の減少率および誘電正接の
増加率を調べた。この結果を表１に示す。 なお、比較例として多環芳香族炭化水素である
フエニルキシリルエタン（絶縁油No.12）およびこ
れに芳香族オレフインを加えた場合（絶縁油No.
13）についても試験を行つた。使用した片面金属
化紙およびその寸法、コンデンサーの作製方法な
どは、上記絶縁油No.１〜11と同様であり、絶縁油
を含浸したコンデンサーの容量は2.5μFであつた。
それらについて上記と同様の試験を行つた。結果
を同じく表１に示す。 表１の結果を総合的に検討すると、本願発明
（絶縁油No.２〜４、６、７、９および11）では、
容量減少率が比較例（絶縁油No.１、５、８および
10）の値の５分の１から20分の１の値に向上す
る。一方、多環芳香族炭化水素のフエニルキシリ
ルエタン単独（絶縁油No.12）の場合には、絶縁油
としての特性がもともと良好ではあるが、１，３
−ジフエニルブテン−１を添加した場合（絶縁油
No.13）の容量減少率は約半分の値であり添加効果
は低い。 更に、誘電正接の増加率については、本願発明
（絶縁油No.２〜４、６、７、９および11）の値は
比較例（絶縁油No.１、５、８および10）の約２分
の１である。フエニルキシリルエタンの場合に
は、芳香族オレフインを添加（絶縁油No.13）して
も誘電正接の増加率は僅かに低くなるのみであ
る。すなわち、フエニルキシリルエタンなどの多
環芳香族炭化水素は、単価が高く、本発明の安価
で良好な特性を有する電気絶縁油を含浸してなる
コンデンサーを提供するという目的には合致しな
い。

【表】

【表】 次に、各種の電気絶縁油に、芳香族オレフイン
として１，１−ジフエニルエチレンを加えた場合
の破壊電圧の変化を、金属化フイルムを用いたコ
ンデンサーおよび箔巻コンデンサーについて比較
した。 （コンデンサーの作製） 誘電体として厚み14μ、幅14mmのポリプロピレ
ン延伸フイルムを二枚重ねたものを、電極として
のアルミニウム箔と共に常法に従つて巻回するこ
とにより、油含浸用モデルコンデンサーを作製し
た。この箔巻コンデンサーをコンデンサーＡとす
る。 次に、片面に電極としてアルミニウムを蒸着し
た幅40mm、マージン３mmの金属化ポリプロピレン
延伸フイルムを、他のポリプロピレンフイルムと
共に巻回することにより、油含浸用モデルコンデ
ンサーを作製した。この金属化フイルムコンデン
サーをコンデンサーＢとする。 上記コンデンサーＡ、Ｂに常法に従い表２に示
す絶縁油を真空下に含浸させることにより、いず
れも静電容量約5μFのコンデンサーを得た。 （コンデンサーの試験） コンデンサーＡ、Ｂにそれぞれ交流電圧を印加
し、電圧を上げて、コンデンサーが破壊される電
圧を測定した。なお、いずれも７個ずつのコンデ
ンサーに同一の絶縁油を含浸して測定し、最大値
と最小値を除外した残りの５個のコンデンサーの
破壊時の電圧の平均値から求めた値を、そのコン
デンサーの破壊電圧とした。それらの結果を表２
に併せて示す。 表から分かるように、金属化フイルムを用いた
コンデンサーＢでは、いずれもベースの絶縁油単
独の場合と比較して高い破壊電圧を示す。すなわ
ち、箔巻コンデンサーの場合よりもベースの絶縁
油の特性を改良する効果が大きい。従つて、本発
明は金属化フイルムを用いたコンデンサーにおい
て優れた効果を発揮するものである。

【表】

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 多環芳香族炭化水素以外の電気絶縁油の
   １種または２種以上、および (b) 縮合もしくは非縮合型の芳香族環を少なくと
   も２環有する芳香族オレフインの１種または２
   種以上0.01〜50重量％（ａ、ｂの合計量に対し
   て）、 からなる電気絶縁油を含浸してなる金属化紙また
   は金属化フイルムを用いたコンデンサー。 ２ 前記絶縁油が0.001〜５重量％の酸化防止剤
   を含んでいる特許請求の範囲第１項記載の金属化
   紙または金属化フイルムを用いたコンデンサー。