JPH09213564A - 金属化プラスチックフィルムコンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐電圧および耐久性の格段に優れた油含浸金
属化プラスチックフィルムコンデンサを提供する。 【解決手段】 ベンゼン環を少なくとも３個有する芳香
族炭化水素１０〜９５重量％と分子量５００以下のフラ
クションの含有量が７重量％以下および分子量４００以
下が２重量％以下であるオレフィンオリゴマー９０〜５
重量％からなる電気絶縁油組成物を含浸してなることを
特徴とする金属化プラスチックフィルムコンデンサ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプラスチックフィル
ム上に蒸着してなる金属蒸着層を電極とする金属蒸着フ
ィルムを巻回してなる金属化（メタライズド）プラスチ
ックフィルムコンデンサに関する。さらに詳しくは、本
発明は新規な電気絶縁油組成物を含浸させることを特徴
とする新規な油含浸金属化プラスチックフィルムコンデ
ンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチックフィルム上にアルミニウム
等の金属を蒸着してなる蒸着金属層を電極として、金属
蒸着プラスチックフィルムを巻回してなる金属化（メタ
ライズド）プラスチック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（Ｓｅｌ
ｆ Ｈｅａｌｉｎｇ Ａｃｔｉｏｎ）を有し、耐電圧が
高められ小型化できる等の理由により広く使用されてい
る。ここで、従来よりＭＦコンデンサにおいても電気絶
縁油を含浸させることが行われている。

【０００３】従来から比較的低分子量のポリブテンはＭ
Ｆコンデンサの含浸油として使用されている。ここで、
ＭＦコンデンサ素子の端面は、電極としての金属層から
リード線を取り出すために金属蒸着するいわゆるメタリ
コン処理が施されている。なお、これはリード線装着の
ためであるから端面の全面が処理されることはないので
素子端面から含浸油は浸透し得る。このようなメタリコ
ン処理によりコンデンサはストレスを受けて、課電時に
特に該端面部にコロナ（部分）放電が発生する現象が観
察される。しかしながら、従来のポリブテンによる含浸
ではかかる端面部での放電防止が必ずしも充分でなく、
ＭＦコンデンサのコロナ放電開始電圧が低く、また絶縁
破壊時間も短いという結果に現れている。

【０００４】そのほか、例えば、米国特許第４，６５
６，５５８号公報、特公平４−３２５２６号公報等に
は、高分子量ポリブテンを含浸させてなるＭＦコンデン
サもまた提案されている。しかしながら、これら公報に
記載の高分子量ポリブテンではどうしても粘度が高くな
りすぎるため含浸油の含浸操作一般が困難であり必ずし
も満足できない。

【０００５】さらに特開昭６１−４５５１０号公報や米
国特許第５，３８４，６８４号公報等で提案されるベン
ゼン環を３個有する芳香族炭化水素類は、特に米国特許
第５，３８４，６８４号公報に示されるように、それ単
独ではＭＦコンデンサの絶縁破壊時間が短いという欠点
を有する。ここで、オレフィンオリゴマーとベンゼン環
を３個有する芳香族炭化水素を混合して用いる金属化プ
ラスチックフィルムコンデンサは未だ知られていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の事情に鑑み、本
発明の目的は実用上有用な含浸型のＭＦコンデンサを提
供せんとするものである。より具体的にはコロナ放電電
圧が高く、絶縁破壊時間の長い実用上有用な含浸型のＭ
Ｆコンデンサを提供せんとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の第１
は、ベンゼン環を少なくとも３個有する芳香族炭化水素
１０〜９５重量％と分子量５００以下のフラクションの
含有量が７重量％以下および分子量４００以下が２重量
％以下であるオレフィンオリゴマーを９０〜５重量％か
らなる電気絶縁油組成物を含浸してなることを特徴とす
る金属化プラスチックフィルムコンデンサに関する。

【０００８】本発明の第２は、ベンゼン環を少なくとも
３個有する芳香族炭化水素１０〜９５重量％と分子量５
００以下のフラクションの含有量が７重量％以下および
分子量４００以下が２重量％以下であるオレフィンオリ
ゴマー９０〜５重量％からなる金属化プラスチックフィ
ルムコンデンサ用電気絶縁油組成物に関する。

【０００９】本発明の第３は、上記本発明の第１または
第２において、前記ベンゼン環を少なくとも３個有する
芳香族炭化水素が、下記式

【００１０】

【化２】 ［式中、ｍは０〜３の整数である］で表される芳香族炭
化水素である金属化プラスチックフィルムコンデンサま
たは金属化プラスチックフィルムコンデンサ用電気絶縁
油組成物に関する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明をさらに説明す
る。本発明のＭＦコンデンサは、ＰＥＴ等のポリエステ
ル、ポリプロピレン等のポリオレフィン等のプラスチッ
クフィルム、特に好ましくはポリプロピレン等のポリオ
レフィ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、アルミニウム等の金属を常法に従い蒸
着してなる金属蒸着プラスチックフィルムを常法に従い
巻回してコンデンサ素子とし、これに絶縁油を含浸して
なるものである。

【００１２】ベースフィルムは、二軸延伸フィルムであ
ることが好ましく、またその表面が粗面化された易含浸
タイプのフィルムが好ましい。両面金属蒸着プラスチッ
クフィルムあるいは片面金属蒸着プラスチックフィルム
の場合には、必要に応じてプラスチックフィルム（未蒸
着フィルム）を金属蒸着プラスチックフィルムに重ねて
巻回することもできる。

【００１３】本発明においては、オレフィンオリゴマー
およびベンゼン環を少なくとも３個有する芳香族炭化水
素からなる電気絶縁油を含浸させる。オレフィンオリゴ
マーは、プロピレン、ｎ−ブテン、イソブテン等の低級
オレフィンのオリゴマーである。他のオレフィン、例え
ばエチレンと共重合されていても良い。好ましくはｎ−
ブテンおよびイソブテンを含むＣ４留分を塩化アルミニ
ウムやフッ化ホウ素等のフリーデル・クラフト触媒によ
り重合して得られる共重合体であるポリブテンである。

【００１４】これらのオリゴマーはカチオン重合により
通常製造され、そのため一定の分子量分布を有してい
る。すなわち、一定の数平均分子量を有していても通常
の市販品等はしばしば数平均分子量の値よりもかなり分
子量が低いものを含む（例えば前記米国特許第４，６５
６，５５８号公報の図１の分子量分布を参照）。なお、
分子量分布は単分散ポリスチレン等の適当な標準物質を
用いたＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィ
ー）により数平均分子量の各フラクションに区分けされ
て分子量分布が測定される。

【００１５】しかるに、芳香族炭化水素と併用する本発
明の油浸コンデンサにおいては、分子量が５００以下
で、特に分子量が４００以下のオレフィンオリゴマーの
存在はコロナ放電開始電圧の低下や絶縁破壊時間の低下
等を招き易い。しかしながら、低分子量が特異的に少な
いオリゴマーの製造はもちろん、一定量の低分子量を有
するオリゴマーから、特定分子量のものを厳密に区分け
することは工業的には容易ではない。

【００１６】しかしながら、芳香族炭化水素と併用する
本発明の油浸コンデンサにおいては、実用上、分子量が
５００以下のフラクションの含有割合が７重量％（オレ
フィンオリゴマー１００重量％に対して）以下、好まし
くは５重量％（オレフィンオリゴマー１００重量％に対
して）以下で、かつ分子量４００以下が２重量％（オレ
フィンオリゴマー１００重量％に対して）以下のものを
用いることにより前記弊害を除去することが可能である
ことが判明した。このようなオレフィンオリゴマー、例
えばポリブテンは、適宜に市販品を多段薄膜蒸留等の公
知の方法により製造することができる。もちろん、市販
品がたまたま前記した特定の含有割合を有するならば、
このような市販品を用いることができる。なお、前述の
ＧＰＣにより各分子量のフラクションを分取し、分子量
が５００以下および分子量４００以下のフラクションの
含有割合を確認することができる。

【００１７】本発明において用いるオレフィンオリゴマ
ーの数平均分子量としては、３０００以下が好ましい。
この範囲ならば、粘度が適当なためコンデンサへの含浸
操作が容易であり、また混合すべきもう一方の成分であ
る芳香族炭化水素との相溶性も良いので好ましい。な
お、この数平均分子量は、例えば前記ＧＰＣの方法によ
り測定される。

【００１８】これらオレフィンオリゴマー、例えばポリ
ブテンは、含浸さすべき電気絶縁油１００重量％に対し
て５〜９０重量％、好ましくは１０〜８０重量％混合す
る。オレフィンオリゴマーの配合量がこの範囲内にある
ならば、オレフィンオリゴマーを加えた効果が充分発揮
され、またコロナ放電（部分放電）を抑制する効果も奏
するので好ましい。

【００１９】また本発明においてオレフィンオリゴマー
に対して混合すべき芳香族炭化水素は、ベンゼン環を少
なくとも３個、好ましくは３個有する芳香族炭化水素で
ある。この芳香族炭化水素は、ベンゼン環を２個有する
芳香族炭化水素と比較してフィルム膨潤性が良好であ
る。また、前記オレフィンオリゴマーと混合することに
より耐久性のあるコンデンサが得られる。

【００２０】ここで、ベンゼン環を３個有する芳香族炭
化水素は、具体的にはトリアリールアルカン、ジアラル
キルアリール、トリアリール、アラルキルジアリール、
アリールナフタレン、アラルキルナフタレン等が例示さ
れる。ベンゼン環は縮合または非縮合型でも良い。これ
らは混合しても用いることができる。分子量としては５
００以下、好ましくは４００以下のものが粘度も適当で
あり好ましい。

【００２１】粘度が低いためにより好ましい芳香族炭化
水素は、次式で表される芳香族炭化水素である。

【００２２】

【化３】

【００２３】なお、前記式には、ベンゼン環にメチル基
が１〜３個置換した化合物のほか、ベンゼン環の間の連
結基であるメチレン基から水素原子が抜けて代わりにメ
チル基が置換したものも含むものである。しかしながら
メチル基置換体として好ましいものは、ベンゼン環にメ
チル基が１〜３個置換したものである。前記式で表され
る芳香族炭化水素は、１種またはそれ以上混合して用い
ることができる。

【００２４】前記式で表される芳香族炭化水素として
は、例えば、ジベンジルベンゼン、ジベンジルトルエ
ン、ジベンジルキシレンおよびこれらのメチル基置換体
が例示される。なお、メチル基の位置等により各種の位
置異性体が存在する。本発明においてはいずれの異性体
も用いることができるが、好ましくは常温液状、さらに
好ましくは、−３０℃において液状を保持するものを用
いる。−３０℃において液状でありまた粘度が適当なと
ころから、好適な芳香族炭化水素は前記式においてｍが
０であるジベンジルベンゼン類１０〜８５重量％、ｍが
１であるモノメチル置換体５〜９０重量％およびｍが２
であるジメチル置換体５〜８０重量％（合計で１００重
量％）からなる芳香族炭化水素混合物である。

【００２５】これらベンゼン環を３個有する芳香族炭化
水素、例えばジベンジルベンゼン、ジベンジルキシレ
ン、ジベンジルトルエン等は、含浸さすべき電気絶縁油
１００重量％に対して９５〜１０重量％、好ましくは９
０〜２０重量％混合する。この範囲内ならば、コンデン
サとしての絶縁破壊時間が長くまたコロナ放電開始電圧
も充分高いという効果を奏する。

【００２６】オレフィンオリゴマーおよびベンゼン環を
少なくとも３個有する芳香族炭化水素からなる電気絶縁
油は、前記してなる金属蒸着プラスチックフィルムを巻
回してなるコンデンサ素子に常法に従い含浸させれば本
発明のコンデンサが得られる。蒸着金属は、亜鉛、アル
ミニウム等の金属である。プラスチックフィルムは、ポ
リプロピレン等のポリオレフィン、ＰＥＴ等のポリエス
テルである。好ましくは２軸延伸されたプラスチックフ
ィルムである。フィルムの蒸着面が適宜の方法により粗
面化された易含浸型のフィルムを用いることもできる。
フィルムの片面または両面を金属化したフィルムのいず
れも、これを常法により巻回し、コンデンサ素子を製造
する。両面蒸着の金属化フィルムの場合には、適宜にプ
ラスチックフィルムを重ねて巻回することによりコンデ
ンサが製造できる。片面蒸着の金属化フィルムの場合も
適宜にプラスチックフィルムを重ねて用いることが可能
である。なお、素子の端面には、前述のような電極とし
ての金属層からリード線を取り出すために金属蒸着する
いわゆるメタリコン処理を施すのが通例である。また、
本発明の絶縁油組成物には、従来公知の添加剤、例え
ば、エポキシ化合物のような安定剤、酸化防止剤などを
適宜に配合することができる。

【００２７】

【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および比較例１〜３ 実施例、比較例で用いた絶縁油組成物は、次の絶縁油試
料を表１に記載の割合で配合したものである。ここで、
ポリブテンの数平均分子量および分子量５００以下や４
００以下のものの含有量は常法によりＧＰＣを用いて測
定した。

【００２８】［絶縁油試料］ （１）ＰＢ−Ａ；数平均分子量６３０の市販ポリブテ
ン。分子量５００以下のフラクションの含有割合は１５
重量％、４００以下のフラクションの含有割合は５重量
％。なお、この市販ポリブテンは代表的な電気絶縁油グ
レードのポリブテンである。

【００２９】（２）ＰＢ−Ｂ；数平均分子量７５０のポ
リブテン。これは、市販ポリブテン（上記ＰＢ−Ａ）を
常法により多段薄膜蒸留することにより分子量５００以
下のフラクションの含有割合を３重量％、分子量４００
以下のフラクションの含有割合は０．５重量％としたも
のである。

【００３０】（３）ＡＲＯＭＡ；流動点−３５℃、粘度
１２．２ｃＳｔ（４０℃）であり、その組成は、ジベン
ジルベンゼン類１４重量％、同モノメチル置換体６１重
量％、同ジメチル置換体２２重量％、同トリメチル置換
体３重量％（計１００重量％）の芳香族炭化水素混合物
である。

【００３１】［ＧＰＣの測定条件］ポリスチレンゲル
（東ソウ（株）製、商品名Ｇ２０００Ｈ、Ｇ３０００
Ｈ、Ｇ４０００Ｈ、Ｇ５０００Ｈ）。 測定温度：４０℃、溶媒：テトラヒドロフラン、検出
器：屈折率測定器。

【００３２】［コロナ放電（部分放電）開始電圧の測
定］ポリプロピレン二軸延伸フィルムに常法に従い亜鉛
を片面に蒸着させ、５ｍｍのマージンのある幅７５ｍｍ
の金属蒸着フィルムを得た。このフィルムを巻回してコ
ンデンサ素子となした。素子端面の一部は亜鉛蒸着によ
りメタリコン処理をしてリード線を取り付けた。

【００３３】得られたコンデンサ素子に表１に記載の混
合割合の絶縁油組成物をそれぞれ６０℃で常法により含
浸させることにより、容量３μＦのＭＦコンデンサを作
成した。低粘度であるために含浸操作は容易であった。
得られたコンデンサに２５℃の温度において昇圧しなが
ら課電し、コンデンサのコロナ放電開始電圧を測定し
た。結果を表２に示す。

【００３４】［一定課電による破壊電圧の測定］上記で
得られたメタリコン処理済みのコンデンサ素子に、同様
にして表１に記載の混合割合の絶縁油組成物をそれぞれ
６０℃で常法により含浸させることにより、容量３μＦ
のＭＦコンデンサを作成した。この場合も低粘度である
ために含浸操作は容易であった。

【００３５】得られたコンデンサ５個に、６０℃で一定
電圧（電位傾度１３０Ｖ／μｍ）を課電し、コンデンサ
が破壊するまでの平均時間を測定した。ただし、最高と
最低の二つの値は除外し、残りの平均値を求めた。結果
は表２に示す。なお、表中に記載の絶縁破壊時間経過後
において、×はコンデンサが破壊したことを、また○は
コンデンサが依然として破壊されていないことを示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２】

【００３８】この表２の結果は、コロナ放電開始電圧の
点のみからでは前記芳香族炭化水素（比較例３）が優れ
ており、一方オレフィンオリゴマー単独（比較例１〜
２）では劣ることを示す。

【００３９】また、表２の結果から、前記芳香族炭化水
素とオレフィンオリゴマーはそれぞれ単独（比較例１〜
３）ではより短い時間で破壊に至るにも関わらず、これ
らを混合してなる本発明の絶縁油組成物（実施例１）を
含浸してなるＭＦコンデンサは破壊時間が長く、コロナ
放電開始電圧も充分高く良好な電気特性を示すことが分
かる。

【００４０】

【発明の効果】本発明のＭＦコンデンサは耐電圧および
耐久性の格段に優れた油含浸コンデンサである。さら
に、電極となる金属蒸着フィルムの金属膜厚が薄く放電
しても損傷が小さいＭＦコンデンサ等に対しては、前記
芳香族炭化水素の含有割合を大とすれば（すなわち、前
記オレフィンオリゴマーの含有割合は小）、放電を効果
的に抑制することができる。またその反対に、電極とな
る金属蒸着フィルムの金属膜厚が厚く一旦放電すると損
傷が大きいＭＦコンデンサ等に対しては、前記オレフィ
ンオリゴマーの含有量を大とすれば（すなわち、前記芳
香族炭化水素の含有割合は小）、放電を少しずつ逃がし
てコンデンサの放電により損傷を抑制できるという効果
を奏する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベンゼン環を少なくとも３個有する芳香
   族炭化水素１０〜９５重量％と分子量５００以下のフラ
   クションの含有量が７重量％以下および分子量４００以
   下が２重量％以下であるオレフィンオリゴマー９０〜５
   重量％からなる電気絶縁油組成物を含浸してなることを
   特徴とする金属化プラスチックフィルムコンデンサ。
2. 【請求項２】 ベンゼン環を少なくとも３個有する芳香
   族炭化水素１０〜９５重量％と分子量５００以下のフラ
   クションの含有量が７重量％以下および分子量４００以
   下が２重量％以下であるオレフィンオリゴマー９０〜５
   重量％からなる金属化プラスチックフィルムコンデンサ
   用電気絶縁油組成物。
3. 【請求項３】 前記ベンゼン環を少なくとも３個有する
   芳香族炭化水素が、次式 【化１】 ［式中、ｍは０〜３の整数である］で表される芳香族炭
   化水素である請求項１記載の金属化プラスチックフィル
   ムコンデンサまたは請求項２記載の金属化プラスチック
   フィルムコンデンサ用電気絶縁油組成物。