JPH07226332A - 金属化ポリプロピレンフィルムコンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い耐電圧および耐久性を有する含浸型の金
属化ポリプロピレンフィルムコンデンサを提供する。 【構成】 （１）凝固点が５℃以下の天然脂肪酸トリグ
リセリド２０〜７０重量％および（２）炭素数１４〜１
６の縮合型または非縮合型のベンゼン環を二個有する特
定の芳香族炭化水素油８０〜３０重量％からなる電気絶
縁油組成物が含浸され、かつスペースファクターに対す
る含浸率の比が１.５〜２.５の範囲にあることを特徴と
する金属化ポリプロピレンフィルムコンデンサ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリプロピレンフィル
ム上に蒸着した金属蒸着層を電極とする金属蒸着フィル
ム〔金属化（メタライズド）ポリプロピレンフィルム〕
を巻回してなる金属化ポリプロピレンフィルムコンデン
サに関する。さらに詳しくは、本発明は天然脂肪酸トリ
グリセリドと芳香族炭化水素油からなる電気絶縁油組成
物を含浸してなる油含浸金属化ポリプロピレンフィルム
コンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム箔などの金属箔を電極とし
て巻回してなるいわゆる箔巻コンデンサのほかに、従
来、ポリプロピレンフィルム上にアルミウムや亜鉛など
を蒸着した金属層を電極として金属蒸着ポリプロピレン
フィルムを巻回して得られる金属化ポリプロピレンフィ
ルムコンデンサ（以下「ＭＦコンデンサ」という）は、
自己回復機能（self healing action）を有し、耐電圧
特性が高く小型化できるなどの理由により、従来広く使
用されている。これらの箔巻コンデンサあるいはＭＦコ
ンデンサに用いられる含浸剤として、たとえば特開昭５
９−１９４３０７号または特開昭６０−３５４０８号公
報においては、植物油にジアリールエタン類を混合した
絶縁油が開示されている。

【０００３】箔巻コンデンサにおいては、含浸させるべ
き含浸油の特性として、通常はポリプロピレンフィルム
への単なる含浸性を考慮すればよい。しかるに、ＭＦコ
ンデンサに含浸すべき含浸油については、上記含浸性の
ほかに、ＭＦコンデンサに特有の蒸着金属層の剥離とい
う問題がある。蒸着フィルムのベースフィルムが絶縁紙
である場合には、紙が繊維からなる多様体であり、また
ある程度の極性を有するために、絶縁油の浸透による蒸
着金属層の剥離などの問題は生じ難い。蒸着金属層の剥
離は、ＭＦコンデンサにおいては、含浸油による影響が
特に大きい原因となる。例えば、含浸油によりベースフ
ィルムの寸法変化が生じたり、蒸着金属層とベースフィ
ルムの間へ含浸油がわずかに浸透しても、蒸着金属層に
クラックが発生し、甚だしい場合には、金属層がベース
フィルムから剥離し絶縁破壊に至ることがある。このよ
うに蒸着金属層とベースフィルムの間へ含浸油が浸透す
る現象は、金属層からの浸透は有り得ないので、主に含
浸油がベースフィルム内へ浸透することにより発生す
る。たとえば、前記特開昭５９−１９４３０７号公報に
おいて開示されているジアリールエタンの単独使用で
は、ポリプロピレンフィルムの膨潤率が高く、蒸着金属
層が剥離等を起こし易く、ＭＦコンデンサには必ずしも
適当ではない。

【０００４】さらに、ＭＦコンデンサの含浸剤は、金属
化ポリプロピレンフィルムを巻回した後に含浸させるた
め、含浸剤の選択が適切でない場合には金属化ポリプロ
ピレンフィルム間へ含浸剤が十分に浸透せず、ひいては
所期の含浸効果が達成されない。この金属化ポリプロピ
レンフィルム間への含浸剤の浸透は、蒸着金属層表面と
ポリプロピレン表面との間における浸透であり、特にポ
リプロピレンフィルムへの含浸性が良好な方がよいと考
えられ、このような観点から、特開昭５９−１９４３０
７号公報においては、後記のスペースファクター（Ｓ
Ｆ）が５〜１５％の粗面化フィルムを使用することが推
奨されている。

【０００５】しかしながら、フィルムのＳＦのみによっ
て金属蒸着フィルムの適性を判断することは必ずしも適
当でないことが判明した。コンデンサを製造する過程に
おいては、金属蒸着フィルムを巻回してなる含浸前のコ
ンデンサ素子を乾燥のため高い温度で加熱する必要があ
る。この乾燥は、フィルムあるいは絶縁紙などのコンデ
ンサ素子材料に含まれる水分を除去するために必須の工
程である。上記乾燥工程においては、ポリプロピレンフ
ィルムの熱による収縮あるいは伸びによる巻締まりなど
の現象が生じるため、フィルムのＳＦは初期の値を維持
することができない。また、たとえ適切な植物油あるい
は２環芳香族炭化水素などからなる含浸剤であっても、
ポリプロピレンフィルムに浸透してフィルムを膨潤させ
る結果、フィルムのＳＦが小さくなり含浸性を阻害する
こともある。そのためＭＦコンデンサの製造において
は、金属化ポリプロピレンフィルムのベースフィルムと
含浸油との適合性が重要である。

【０００６】また、特開昭６０−３５４０８号あるいは
特開昭６３−２４５０１号公報において、菜種油にジア
リールエタンを混合した絶縁油が開示され、流動点が低
いことを特徴としている。しかしながら、これらの流動
点は、ＪＩＳ Ｃ２１０１による測定であって、単に液
の流動性を測定するものである。絶縁油にとっては、液
の流動性の指標としての流動点よりも、結晶析出の指標
である凝固点が重要である。絶縁油の結晶析出は体積を
減少させコンデンサ内を負圧にし、その結果コロナ放電
を生じ易くしてコンデンサの破壊を起こすものである。
従って、低温環境下でコンデンサを使用しても結晶を析
出しないことが重要である。流動点は過冷却状態で測定
されるため結晶の析出とは対比することができない。特
にＭＦコンデンサの場合には、結晶の析出は蒸着金属層
の剥離等を起こし絶縁破壊を招くため、これを解決する
ことが大きな課題である。ＭＦコンデンサは、前述のよ
うに箔巻コンデンサと異なり自己回復機能を有するため
さらに複雑であり、従来の含浸型箔巻コンデンサにおけ
る知見をそのまま適用することは困難である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の事情に鑑み、本
発明はより高い耐電圧特性を有する実用性に優れた含浸
型の金属化ポリプロピレンフィルムコンデンサを提供す
るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の第１
は、（１）凝固点が５℃以下の天然脂肪酸トリグリセリ
ド２０〜７０重量％および（２）下記化３または化４に
より表される炭素数１４〜１６の縮合型または非縮合型
のベンゼン環を二個有する芳香族炭化水素油８０〜３０
重量％からなる電気絶縁油組成物が含浸され、かつスペ
ースファクターに対する含浸率の比が１.５〜２.５の範
囲にあることを特徴とする金属化ポリプロピレンフィル
ムコンデンサに関するものである。

【化３】 ここで、ｍ、ｎは１〜３の整数であり、ｍ個のＲ₁およ
びｎ個のＲ₂は、それぞれ同一でもまたは異なってもよ
く、かつＲ₁おおびＲ₂は水素原子または炭素数１〜４の
アルキル基であり、Ｒ₃は炭素数１〜４の飽和炭化水素
から水素原子を２個除いた２価の炭化水素残基であり、
ｐは０または１である。

【化４】 ここで、Ｒ₄およびＲ₅は水素原子または炭素数１〜６の
アルキル基であり、ｑおよびｒはそれぞれ１〜３の整数
を示し、ｑ個のＲ₄およびｒ個のＲ₅は、それぞれ同一で
もまたは異なってもよい。また、本発明の第２は、前記
電気絶縁油組成物にエポキシ化合物を０.１〜１.０重量
％添加してなる金属化ポリプロピレンフィルムコンデン
サに関するものである。

【０００９】以下、本発明をさらに説明する。本発明の
ＭＦコンデンサは、ポリプロピレンフィルムをベースフ
ィルムとして、その片面または両面に亜鉛、アルミニウ
ムなどの金属を常法に従い蒸着した金属蒸着ポリプロピ
レンフィルムを常法に従い巻回して素子とし、これに常
法により絶縁油を含浸して製造する。ここでポリプロピ
レンとは、プロピレンのホモ重合体またはプロピレンと
少量のエチレンとのランダムまたはブロック共重合体を
意味し、アイソタクチック・インデックス（ＩＩ）がた
とえば９５％以上のものや、アイソタクチックペンタッ
ド分率がたとえば０.９５５以上の高結晶ポリプロピレ
ンも用いることができる。ベースフィルムとしてのポリ
プロピレンフィルムは、２層またはそれ以上の多層押出
成形による多層フィルムでもよい。なお、常法に従いイ
ンフレーション法またはテンター法による二軸延伸ポリ
プロピレンフィルムが好ましく、なかでもテンター法に
より延伸されたフィルムがより好ましい。更に、フィル
ムの片面あるいは両面は、常法により粗面化して易含浸
タイプとすることが好ましい。この粗面化は、たとえば
フィルム成形時のフィルム冷却速度の調整などにより行
うことができる。

【００１０】両面が金属化された両面金属蒸着ポリプロ
ピレンフィルムを巻回する場合には、金属蒸着ポリプロ
ピレンフィルムに、１枚以上のポリプロピレンフィルム
を重ねて巻回する。片面のみを金属化した片面金属蒸着
ポリプロピレンフィルムを巻回する場合も、適宜にポリ
プロピレンフィルムを重ねて巻回することができる。

【００１１】本発明において含浸させるべき電気絶縁油
組成物は、上記化３または化４により表される炭素数１
４〜１６の縮合型または非縮合型のベンゼン環を二個有
する芳香族炭化水素油である。上記化３および化４にお
けるＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₄およびＲ₅は、具体的には水素原子、
メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブ
チル基である。

【００１２】化３で表される芳香族炭化水素油は、具体
的にはベンジルトルエン、フェニルキシリルメタン、フ
ェニルエチルフェニルメタン、ジトリルメタンなどのア
ルキルジフェニルメタン類およびジフェニルエタン、フ
ェニルメチルフェニルエタン、フェニルキシリルエタ
ン、フェニルエチルフェニルエタン、ジトリルエタンな
どのアルキルジフェニルエタン類などのジアリールアル
カン、あるいはジメチルビフェニル、エチルビフェニ
ル、ジエチルビフェニル、イソプロピルビフェニル、ジ
イソプロピルビフェニル、sec−ブチルビフェニル、イ
ソブチルビフェニルなどのアルキルビフェニルなどであ
り、化４で表される芳香族炭化水素油は、メチルイソプ
ロピルナフタレン、ジメチルイソプロピルナフタレン、
ジイソプロピルナフタレンなどのアルキルナフタレンで
ある。これらは単独または混合して使用することができ
る。

【００１３】本発明においては、凝固点が５℃以下の天
然脂肪酸トリグリセリドに上記２環芳香族炭化水素を３
０〜８０重量％、好ましくは４０〜６０重量％添加して
得られる絶縁油組成物を使用する。融点が５℃以下の天
然脂肪酸トリグリセリドは、一般に食品用油脂として精
製されたものなどが好ましく、菜種油、大豆油、ひまし
油、綿実油などが使用される。これらは単独または混合
して使用することができる。

【００１４】本発明の絶縁油組成物に用いる天然脂肪酸
トリグリセリドである菜種油は、フィルムを膨潤させる
程度が小さく、コロナ放電を抑制する効果も小さい。ま
た、上記の２環芳香族炭化水素であるフェニルキシリル
エタンは、フィルムを膨潤させる程度が大きく、コロナ
放電を抑制する効果も大きい。従って両者はそれぞれ相
反する性質を有している。そのため、上記２環芳香族炭
化水素の含有量が３０重量％未満の場合には、フィルム
の膨潤は小さくなるが、天然脂肪酸トリグリセリドの比
率が高くなるため自己回復性が高くなる。しかしながら
自己回復性が高くなり過ぎると、コロナ放電を抑制する
効果が失われ、結果として静電容量が低下する。また、
２環芳香族炭化水素の含有量が８０重量％を越える場合
には、フィルムの膨潤は大きくなるが、芳香族炭化水素
の比率が高くなるためコロナ放電を抑制する効果が大き
くなる。その結果自己回復性が失われ、局部的に放電エ
ネルギーが集中してコンデンサの破壊が起こり易くな
る。

【００１５】しかしながら、たとえ天然脂肪酸トリグリ
セリドあるいは２環芳香族炭化水素を用いてもフィルム
の膨潤を抑えることはできない。ある程度の膨潤を起こ
しても、膨潤の程度が平衡化するようなフィルムと含浸
油との組み合わせを選択し、金属蒸着面の損傷を軽度に
することが重要である。また、金属化フィルムコンデン
サは、含浸剤の含浸不良で生じるボイドあるいはフィル
ムの欠陥によりコロナ放電を発生し、この放電エネルギ
ーが蒸着金属を消滅させて自己回復性機能を発揮する点
に特徴がある。しかしこのような特徴を有する金属化フ
ィルムコンデンサにこれまで用いられてきた含浸剤は、
一般にコロナ放電に対する抑制効果が小さく、この放電
エネルギーが引き金となってさらに加速的に抑制効果を
失い静電容量を低下させる。しかるに本発明の絶縁油組
成物は、天然脂肪酸トリグリセリドと２環芳香族炭化水
素の混合比を調節したことによって膨潤性は小さく、か
つ膨潤の程度は平衡化され、コロナ放電の抑制効果が高
く、適度な自己回復機能を有し、静電容量の低下を抑制
することができる含浸剤である。

【００１６】しかしこのような含浸剤を用いても、フィ
ルムとの適合性がなければコロナ放電を抑制する効果は
得られない。一般に電気絶縁油に用いるプロピレンフィ
ルムには、インフレーション法およびテンター法で製造
されたものがある。テンター法による二軸延伸タイプの
フィルムは、結晶化度が高いため高温でも耐油性を有
し、膨潤の程度が小さく、金属化ポリプロピレンフィル
ムのベースフィルムに適したものである。

【００１７】また、フィルムのスペースファクター（Ｓ
Ｆ）が大きいものが好ましい。すなわち、より多くの含
浸剤をフィルム間に存在させるフィルムが良い。なぜな
らば、含浸剤の存在によってコロナ放電をより抑制し、
静電容量の低下を減少させ、コンデンサの耐久性を高め
ることができるからである。ところで、コンデンサの製
造工程において、フィルムは熱により収縮しあるいは伸
びにより巻締まりを起こし、または含浸油による膨潤で
体積が膨張し、そのＳＦは初期値より小さくなるのが一
般的である。しかるに一方で、含浸率とＳＦとの比から
含浸効率を求めて、フィルムと含浸油との相互作用を適
正に保ち、より信頼性の高いコンデンサを得ることが要
求される。本発明の金属化ポリプロピレンフィルムコン
デンサは、含浸率とＳＦの比が１.５〜２.５になるよう
に含浸油である絶縁油組成物と二軸延伸ポリプロピレン
フィルムを選択することにより、より高い耐電圧特性と
耐久性を得ることができる。

【００１８】含浸率、ＳＦ、および含浸率とＳＦの比は
以下の各式によって与えられる。 （１）含浸率＝（含浸コンデンサ容量／未含浸コンデン
サ容量）×１００（％） すなわち、含浸率は未含浸の状態で測定されたコンデン
サの静電容量に対する含浸した後のコンデンサの静電容
量の比として求められる。なお、静電容量の測定法につ
いては後に述べる。 （２）スペースファクター（ＳＦ）＝〔（Ｍ−Ｗ）／
Ｗ）〕×１００（％） Ｍ：マイクロメーター法で求めたフィルムの厚み Ｗ：重量法で求めたフィルムの厚み ここで、マイクロメーター法とは単にマイクロメーター
によりフィルムの厚みを測定する方法であり、また重量
法は所定面積のフィルムの重量を測定し、この重量と別
途に測定した同フィルムの密度からフィルムの厚みを求
める方法である。 （３）含浸率とＳＦの比＝含浸率／ＳＦ 含浸率とＳＦの比が１.５未満では、フィルム間の含浸
は十分であるが、含浸量自体が不十分であるために、結
果として十分な含浸効率が得られず、含浸不良から生じ
るボイドのためにコロナの発生が起こり容量を低下させ
るので、耐久性の高いものを得ることが困難である。ま
た含浸率とＳＦの比が２.５を越えると、フィルム間の
含浸が十分でないか、または含浸量は十分であるがフィ
ルム内部にまで絶縁油が浸透し過ぎるため膨潤が著し
く、素子の変形あるいは蒸着面の亀裂などによって高い
耐電圧特性を得ることが困難となる。このためいずれの
場合も好ましくない。

【００１９】さらにＭＦコンデンサを低温で使用する場
合、問題となることは含浸油の結晶析出である。含浸油
の結晶析出は体積を減少させ、コロナ放電の発生と金属
化ポリプロピレンフィルムの金属蒸着の剥離を招き、コ
ンデンサの性能を低下させる。そのため絶縁油組成物
は、コンデンサの最低許容温度（ＪＩＳ Ｃ４９０８お
よびＪＩＳ Ｃ４９０１の記載による最高周囲温度を含
む）の−２５℃まで結晶を析出しないものが望まれる。
本発明の絶縁油組成物は、天然脂肪酸トリグリセリドの
凝固点が５℃以下のものと２環芳香族炭化水素を添加す
ることによって、上記の最低許容温度までコンデンサの
性能を低下させることなく使用することができる。

【００２０】さらにＭＦコンデンサは自己回復機能が複
雑であり、油の膨潤による金属蒸着層の剥離あるいはフ
ィルムの欠陥などからコロナ放電が発生し易く、放電エ
ネルギーがその局部に集中し、自己回復しながら静電容
量を減少させる。さらにコロナ放電が加速すると、破壊
的放電エネルギーあるいは誘電正接の増加によるコンデ
ンサ内部の温度上昇などにより絶縁破壊を起こすことが
ある。この放電エネルギーを分散させることおよび誘電
正接を安定化することがＭＦコンデンサにとって重要で
ある。本発明においては、電気絶縁油にエポキシ化合物
を添加することにより、この放電エネルギーを分散して
局部的破壊を緩和し、その結果高い耐破壊特性を得るこ
とができる。さらに、放電エネルギーあるいは温度によ
って遊離する絶縁油に悪影響を及ぼす極微量の不純物
を、エポキシ化合物の持つエポキシ基の反応によりトラ
ップすることにより、誘電正接を安定化し、コンデンサ
の性能を長期間維持して寿命を延ばす効果がある。天然
脂肪酸トリグリセリドに対しても、エポキシ化合物がこ
のような効果を発揮することを本発明者らは見出した。

【００２１】エポキシ化合物としては、従来絶縁油用添
加剤として公知の任意のものを使用することができる。
たとえば脂環式エポキシ化合物である３,４−エポキシ
シクロヘキシルメチル(３,４−エポキシシクロヘキサ
ン)カルボキシレート、ビニルシクロヘキセンジエポキ
サイド、３,４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシル
メチル(３,４−エポキシ−６−メチルヘキサン)カルボ
キシレートなど、ビスフェノールＡのジグリシジルエー
テル型エポキシ化合物であるフェノールノボラック型エ
ポキシ化合物、オルソクレゾールノボラック型エポキシ
化合物などが例示される。添加量としては０.１〜１.０
重量％、好ましくは０.３〜０.８重量％である。添加量
が０.１重量％未満では放電エネルギーを分散させる効
果がなく、１.０重量％を越えると絶縁油の電気特性が
低くなり、コンデンサ内部で誘電損失となって発熱しコ
ンデンサの性能を損ねる。すなわち、本発明のコンデン
サは、フィルムの膨潤性が小さくかつ膨潤の程度が平衡
化しており、コロナ放電およびその加速に対して高い抑
制効果を有し、放電エネルギーを分散させ適度な自己回
復機能を有する、従来品より高い耐電圧特性と耐久性を
有する新規な金属化ポリプロピレンフィルムコンデンサ
である。

【００２２】

【作用】本発明の絶縁油組成物は、ＭＦコンデンサに含
浸させた場合、２環芳香族炭化水素はコロナ放電を抑制
する働きを持つが、これのみでは短時間の抑制効果しか
得られず、ＭＦコンデンサの耐久性に難点がある。一
方、天然脂肪酸トリグリセリドは、ＭＦコンデンサに含
浸させた場合、フィルムの膨潤を抑えかつ放電を少しず
つ発生させるような緩衝的な挙動を示す。そして二軸延
伸ポリプロピレンフィルムは油による膨潤性が低く、前
記絶縁油組成物との適合性も良く、金属蒸着層を安定し
た状態に保つ働きがある。また適正な含浸率とＳＦの比
を保つことによって、コロナ放電の抑制と適度な自己回
復機能が得られ、より高い耐電圧特性を維持することが
できる。添加するエポキシ化合物は、コロナ放電の放電
エネルギーを分散させ、絶縁油に悪影響を及ぼす不純物
をトラップし、電気特性を改善し長期間絶縁油を安定さ
せる働きがある。

【００２３】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳述す
る。 ＜実施例１＞フェニルキシリルエタン６０重量％に菜種
油４０％重量を添加して得た混合油を用い、後述の実験
例Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥの実験を行った。結果を表１
から表６に示す。なお、試験結果の考察を各実験例の項
に記載する（以下同じ）。 ＜実施例２＞フェニルキシリルエタン４０重量％に菜種
油６０％重量を添加して得た混合油を用い、実験例Ａお
よびＢの実験を行った。結果を表１および表２に示す。 ＜実施例３＞実施例１の混合油にエポキシ化合物（脂環
式エポキシド；商品名：セロキサイド２０２１Ｐ、ダイ
セル化学工業(株)製）を０.６５重量％添加して得た混
合油を用い、実験例ＤおよびＥの実験を行った。結果を
表４から表６に示す。 ＜比較例１＞菜種油１００％を用いて、実験例Ａおよび
Ｂの実験を行った。結果を表１および表２に示す。 ＜比較例２＞フェニルキシリルエタン１００％を用い
て、実験例ＡおよびＢの実験を行った。結果を表１およ
び表２に示す。

【００２４】「実験例−Ａ」：結晶析出と温度の関係 コンデンサの性能を維持するためには、最低許容温度の
−２５℃まで絶縁油組成物が結晶を析出しないことが望
まれる。絶縁油組成物の結晶析出を確認するために、実
施例１、実施例２、比較例１および比較例２のそれぞれ
の油を１００ｍｌのサンプル瓶に入れ、低温恒温槽内に
静置し、その温度を９６時間保ち結晶の析出を目視によ
って観察した。結果を表１に示す。表において、「析出
なし」とは液に透明性があり結晶の析出が見られない状
態、「一部析出あり/流動性あり」とは透明性がなく一
部に結晶析出が見られるが流動している状態、および
「析出あり/固化」とは結晶が析出し全体が固化した状
態をそれぞれ示す。表１の結果から、実施例１と実施例
２はコンデンサの最低許容温度まで絶縁油組成物に結晶
の析出がなく、−３０℃以下でも固化しないことが解
る。すなわち、本発明の絶縁油組成物はコンデンサの性
能を最低許容温度まで維持できるものである。

【００２５】「実験例−Ｂ」：長期連続課電における静
電容量と時間の関係 一般にコンデンサの性能評価においては、絶縁油組成物
をコンデンサに含浸させ、金属化ポリプロピレンフィル
ムを含めてコンデンサの長期連続課電によるコンデンサ
の電気的特性を評価することが重要である。評価の基準
は、容量の許容差（ＪＩＳ Ｃ４９０１およびＣ４９０
８の記載による）が−５％以下、さらに厳しくは−２.
５％以下であり、かつＪＩＳ Ｃ４９０８に規定される
連続耐用試験を満足することである。連続耐用試験で
は、定格電圧の１.２５倍で８００時間（定格の４０,０
００時間に相当）コンデンサの容量変化がなく性能を維
持することが要求される。そのため以下の実験方法でコ
ンデンサの性能評価を行った。テンター法により製造し
た易延伸タイプのポリプロピレン製の二軸延伸フィルム
の片面に、常法に従い亜鉛を蒸着させ、厚み１６μｍお
よび１０ｍｍのマージンを有する幅１００ｍｍの金属蒸
着フィルムを得た。このフィルムを巻回してコンデンサ
素子とし、未含浸コンデンサの静電容量を測定し、上記
実験例−Ａで用いた各絶縁油組成物を４０℃で常法によ
り含浸させ、含浸コンデンサの静電容量を測定した結
果、約３μＦのＭＦコンデンサを得た。その結果、含浸
率とＳＦの比は平均値で実施例１が２.０、実施例２が
２.１、比較例１が２.２および比較例２が１.９であっ
た。なお、静電容量の測定は、(株)エヌエフ回路設計ブ
ロック製の測定器（商品名：ＬＣＺ ＭＥＴＥＲ２３３
０）を用いて、１Ｖ、５０Ｈｚおよび常温の測定条件で
行った。これらのコンデンサ各３個を用い、コンデンサ
周囲温度９０℃で一定電圧（電位傾度１２０Ｖ／μｍ）
を課電し、静電容量と時間の関係について調べた。な
お、電位傾度１２０Ｖ／μｍは定格電圧の約２倍に相当
する。各３個の平均値を求めた結果を表２に示す。表２
に示す静電容量と時間の関係から、実施例１と実施例２
のコンデンサは５０００時間まで容量減少が小さく、−
２.５％以下であった。しかしながら、菜種油またはフ
ェニルキシリルエタンをそれぞれ単独で用いた比較例１
および比較例２の場合には、短時間で−１０％以上容量
が減少し、さらに−２０％以上の低下を示し、コンデン
サの性能を維持することができなかった。本発明の絶縁
油組成物は、二軸延伸ポリプロピレンフィルムと適合性
が良く、高い温度で高い電圧に長期間耐え、静電容量の
変化もなく良好な耐電圧特性を示すことが解る。なお、
連続耐用試験では規定値以上の厳しい条件で課電してい
るが、得られた連続課電時間は規定の約６倍に達するも
のである。

【００２６】「実験例−Ｃ」：フィルムの違いが静電容
量と時間の関係に及ぼす影響 金属化ポリプロピレンフィルムの選別に当たっては、コ
ンデンサの最高許容温度（ＪＩＳ Ｃ４９０８の記載に
よる）の８５℃以上で絶縁油との適合性を調べる必要が
ある。そのため以下の方法で実験を行った。テンター法
により製造した易延伸タイプの二軸延伸ポリプロピレン
フィルムとインフレーション法で製造した同種のものと
を比較するため、コンデンサの製作とコンデンサの実験
条件を実験例−Ｂと同様に行い、静電容量と時間の関係
を調べた。なお、含浸油には実施例１のものを用いて行
った。また含浸率とＳＦの比は、テンター法のものが
２.０であり、インフレーション法のものが１.１であ
る。結果を表３に示す。テンター法により製造したポリ
プロピレンフィルムを用いたものは、長期間静電容量の
変化がなくコンデンサの性能が維持された。しかしイン
フレーション法で製造したものは、比較的単時間で容量
が変化し、コンデンサの初期の性能が維持できなかっ
た。これは、インフレーション法によるものが含浸率と
ＳＦの比が過小のためコロナ放電を抑制することができ
なかったことによる。

【００２７】「実験例−Ｄ」：エポキシ化合物の添加と
加速破壊電圧の関係 エポキシ化合物を添加した絶縁油組成物と未添加のもの
について加速破壊電圧の実験を行い、エポキシ化合物の
添加効果を調べた。実施例１と実施例３の絶縁油組成物
を用いて実験例−Ｂと同様にコンデンサを製作し、コン
デンサ周囲温度９０℃において、初期課電電圧６０Ｖ／
μｍから２４時間に１０Ｖ／μｍずつ昇圧しながら連続
課電し、コンデンサが破壊したときあるいは容量が−１
５％以上低下したときの電位傾度を加速破壊電圧とし
た。コンデンサを各５個用い、５個の結果の平均値を求
め、実施例１で得られた破壊電圧（電位傾度）を１とし
た比で表した。結果を表４に示す。なお、実施例３にお
ける誘電率とＳＦの比は２.０である。表４の結果か
ら、エポキシ化合物を添加したコンデンサは破壊電圧が
高いことが解る。コンデンサ破壊の放電エネルギーを分
散させたため、エポキシ化合物を添加していないものよ
り高い耐電圧特性が得られた。

【００２８】「実験例−Ｅ」：エポキシ化合物の添加が
誘電正接および静電容量と時間の関係に及ぼす影響 エポキシ化合物の添加効果を調べるため、実施例１と実
施例３の絶縁油組成物を用い、コンデンサの製作方法と
実験条件を実験例−Ｂと同様にして、コンデンサの長期
連続課電を行い、誘電正接および静電容量と時間の関係
を求めた。コンデンサ３個の平均値を用いて、誘電正接
と時間の関係を表５に、また静電容量と時間の関係を表
６に示す。なお、静電容量の誘電正接の測定は、(株)エ
ヌエフ回路設計ブロック製の測定器（商品名：ＬＣＺ
ＭＥＴＥＲ２３３０）を用いて、１Ｖ、５０Ｈｚおよび
９０℃の測定条件で行った。エポキシ化合物を添加した
ものは、表５の結果から解るように誘電正接が低く、ま
た表６で示すように、長期間高い温度と高い電圧の条件
下にあっても静電容量の減少がなく、安定したコンデン
サの性能を維持した。

【００２９】

【発明の効果】本発明のＭＦコンデンサは、最高許容温
度および最低許容温度における耐電圧特性と耐久性が格
段に優れた油含浸コンデンサである。さらにポリプロピ
レンフィルムに対する適合性が良い絶縁油組成物を使用
するので、金属蒸着フィルムにおいて、膜厚が小さく、
放電が起こっても損傷が小さいものに対しては、芳香族
成分を多くして放電を積極的に抑える方向に、また、膜
厚が大きく、放電による損傷が大きいものに対しては、
菜種油などの天然の脂肪酸トリグリセリドを多くして放
電を徐々に生じさせるように調整することができ、コン
デンサの要求特性に合わせることができる。この調整に
よって高い耐電圧が得られ、コンデンサの寿命を延ばす
ことができる。さらにエポキシ化合物を添加することに
より、油の電気特性を安定させ放電エネルギーの分散を
はかり、より高い耐電圧と耐久性を得ることができる。

【表１】

【表２】

【表３】

【表４】

【表５】

【表６】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｆ 110/06 8319−4Ｊ Ｃ１０Ｍ 105/06 9159−4Ｈ Ｈ０１Ｇ 4/18 Ｃ１０Ｎ 40:16

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （１）凝固点が５℃以下の天然脂肪酸ト
   リグリセリド２０〜７０重量％および（２）下記化１ま
   たは化２により表される炭素数１４〜１６の縮合型また
   は非縮合型のベンゼン環を二個有する芳香族炭化水素油
   ８０〜３０重量％からなる電気絶縁油組成物が含浸さ
   れ、かつスペースファクターに対する含浸率の比が１.
   ５〜２.５の範囲にあることを特徴とする金属化ポリプ
   ロピレンフィルムコンデンサ、 【化１】 ここで、ｍ、ｎは１〜３の整数であり、ｍ個のＲ₁およ
   びｎ個のＲ₂は、それぞれ同一でもまたは異なってもよ
   く、かつＲ₁およびＲ₂は水素原子または炭素数１〜４の
   アルキル基であり、Ｒ₃は炭素数１〜４の飽和炭化水素
   から水素原子を２個除いた２価の炭化水素残基であり、
   ｐは０または１であり、 【化２】 ここで、Ｒ₄およびＲ₅は水素原子または炭素数１〜６の
   アルキル基であり、ｑおよびｒはそれぞれ１〜３の整数
   を示し、ｑ個のＲ₄およびｒ個のＲ₅は、それぞれ同一で
   もまたは異なってもよい。
2. 【請求項２】 前記電気絶縁油組成物にエポキシ化合物
   を０.１〜１.０重量％添加してなる請求項１に記載の金
   属化ポリプロピレンフィルムコンデンサ。