JPS5975502A - 新しい電気絶縁油 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルキルビフェニルと芳香族２環オレフインと
からなる新しい電気絶縁油に関する。さらに詳しくは、
金属導体または金属電極と、少な゛くともその一部に付
与されたポリオレフィンなどのプラスチック材料からな
る絶縁体または誘電体とを有する油含浸電気機器、たと
えば、油含浸コンデンサー、油含浸ケーブルなどに含浸
する場合に好適なアルキルビフェニルと芳香族２項オレ
フィンとからなる新しい電気絶縁油に関するものである
。

近年油含浸コンデンサー、油含浸クープルおよび変圧器
などの油含浸電気機器の高圧化、長寿命化および小型化
に伴い、各種のプラスチック材、Ｆ−１が従来の絶縁紙
と共に使用されるようになった。

油含浸電気機器の構成材料として使用されるこれらプラ
スチック材料Ｉｄ１今後益々多く使用される傾向にあり
、既に従来の絶縁紙を全てプラスチック材料に変えたも
のも使用され始めている。

ところで、従来の電気絶縁油、たとえば、精製された鉱
油、ポリブテン、アルキルベンゼン捷りは塩素化ビフェ
ニルなどは、種々の欠点を有している。たとえば、塩素
化ビフェニルは公害問題のために使用が避けられている
。また、従来の各種電気絶縁油は、前記の油含浸電気機
器に使用されるポリオレフィンなどの７０ラスチンク材
料との適合性が必ずしも満足できるものではない。すな
わチ、従来の電気絶縁油がこれらのプラスチック材ｆ−
Ｆと接触すると、プラスチック材料を溶解し、もしくは
膨潤させて、絶縁耐力を低下させることがある。したが
って、油含浸電気機器の高電圧化や小型化の要求により
一層適応できるような高性能の電気絶縁油が切望されて
いた。

本発明者らは、上記の事情に鑑み鋭意研究を行なった結
果、アルキルビフェニルに芳香族２項オレフィンを配合
することによって、緒特性が格段に優れた電気絶縁油を
得られることを見出し本発明全完成したものである。

す々わち、本発明は、（ａ）アルキルビフェニルの１種
または２種以上、および（ｂ）縮合または非縮合型の芳
香族環を２環有するオレフィンの１種または２種以上か
らなる電気絶縁油に関するものである。

上記（、）項のアルキルビフェニルにおケルアルキル基
はメチル基、エチル基、プロピル基、インク０ロピル基
、ｎ−ブチル基、５ｅｃ−ブチル基、ｊ；ｅｒｔ　−ブ
チル基、イノブチル基、アミル基などであって、その数
は複数あっても良いが、アルキル基の合計の炭素数が１
〜１０個のものが好ましい。また、これらのアルキルビ
フェニルは、単独でまたは２種以上の混合物として使用
することができ、それらの４．００Ｃにおける粘度が１
ＯｃＳｔ以下のものが、本発明の電気絶縁油の成分とし
て使用するために好寸しい。特に好ましいのは、モノイ
ソプロピルビフェニルである。

上記のアルキルビフェニルは、ベンゼンの高温ラジカル
反応、４たはベンゼンとクロロベンゼンとのアルキレ−
ンヨンから得られたビフェニルに。

エチレン、７°ロピレンなどのオレフィンや、クロロエ
タン、クロロプロパンナトノハロケ８ン化炭化水素をア
ルキンーンヨンさせることにより得ることができる。

前記（、）項のアルキルビフェニルと併用する化合物は
（ｂ）項の縮合もしくは非縮合型の芳香族環を２環有す
るオンフィンである。このオレフィンニハ、シクロペン
テン、シクロヘキセンなどの環状オレフィンの誘導体と
鎖状オレフィン誘導体とがあり、たとえば、このような
オレフィンには次の、一般式（１）−＆いしくＩＶ）で
表わされるような化合物がある。

一般式 ％式％（１） ここで、Ｒ□は不飽和二重結合を一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。１．
た、ｍおよびｎはＯ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 ％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はアルキレン幕僚た１ｒ：ｉ、ンクロアル
キレン基である。また、ｍおよびｎはＯ〜３の整数であ
り、ｍ個のＲ２と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−！たはアルキル基である。

一般式 ％式％） ここで、Ｒ４はアルケニル基またはノクロアルケニル基
であ羞−１１，また、ｍおよび１）は０〜３の整数であ
って、ｍ個のＲ２およびｎ個のＲ３はそノ１ぞれ同一も
しくは異なり、それら（ｄ水素原子−１：／ではアルキ
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０〜３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。

」二組式＜Ｉ）ＫおけるＲ□のアルケニレン基もしくは
ンクロアルケニレン基ハ、エチレン、フ０ロピレン、フ
テン、イソブチン、インテン、メチルインテン、ヘキセ
ン、シクロペンテン、シクロヘキセン１ｆｔｌｄアルキ
ルシクロヘキセ／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、アルキル基喝およびＲ３は、メ
チル、エチル、ゾロビル、イソゾロビル、ブチル、イソ
ブチル、ｓｅｃ　−ブチル、　　ｔｅｒｔ−ブチル、ア
ミルなどのアルキル基である。

式（Ｉ）の具体的化合物としては、スチルベン、４−メ
チルスチルベン、　　１．２−ノフェニルグロベン、■
、３−ジフェニルゾロペン、１．４−ノフェニルブテン
−１，１，４−ノフェニルグテン−２，１，１−ノフェ
ニルエチレン、１−フェニル−１−（４−エチルフェニ
ル）エチレン、１．１−ノフェニルプロぜン−１，２，
３〜ノフェニルゾロベン、　　１．２−ノフェニルブテ
ン−２、■、３−ノフェニルブテンー１．２，４−ジフ
ェニル−４−メチルペンテン−１，１，２〜ソフエニル
ンクロヘキヒン、フェニル−ベンノル／クロヘキセンナ
ト力ある。

これらは、スチレン寸たは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１．テよる三量化ま
たは共二量化によって製造することができる。また、■
、２−ジフェニルエチレンなどはベンズアルデヒドと臭
化ペンノルマグネンウムと全反応させ、脱水させれば良
（’、１．２−ノフェニルゾロ（ンも同様である。さら
に１，１−ノフェニルエチレンはノフェニルケトンにヨ
ウ化メチルマグネンウムなどのグリニヤール試薬全反応
させ脱水することにより得られる。

式（ＩＩ）の化合物（（おけるＲ４はビニル、プロペニ
ル、イソフロベニル、アリル、ブテニル、シクロベンテ
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
またはシクロインタン、ンクロヘキザン、ンクロヘゾタ
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の定義は氏四）におけるＲ２およびＲ３と同様
である。

式（ｎ）の具体的化合物としては、１−フェニル−１−
（４−ビニルフェニル）エタン、１−（４−メチルフェ
ニル）−１−（４−Ｌ”ニルフェニル）エタン、１−フ
ェニル−１−（４−イソプロペニルフェニル）エタン、
フェニル−（４−ビニルフェニル）メタン、フェニル−
（シクロヘキセニルフェニル）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、たトエば
、フェニル＝（ビニルフェニル）エタンなどは、ジフェ
ニルエタンにフリーデル・クラフッ触媒によりアセチル
クロライド全反応させ、フェニル−（アセチルフェニル
）エタンヲ得て、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。フェニルイソプロ
被ニルフェニル）エタン−１，トＩｔｉフェニル・−（
ホルミルフェニル）エタン忙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
ことにより得ることができる。

捷だ、式（１）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（１１）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（ｎ
）における顯およびＲ３と同様である。

この式（ＩＩＩ）の具体的化合物としては、２−イソプ
ロ綬ニルビフェニル、４−（：／７’ロ被ニルビフェニ
ル、２−イソフロベニル−４’−（ラフ０ロピルビフエ
ニル、シクロへキセニルビフェニル、シクロペンテニル
ピフェニルなどがある。これらのうち、たトエハ、イン
プロペニルビフェニルはイノ７０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（ＩＶ）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（ＩＩ）におけるＲ４と
同様であり、寸たアルキル基としてのＲ２およびＲ３も
式（Ｉｆ）におけるＲ２およびＲ３と同様である。

この式（ＩＶ）の具体項化合物としては、α−ビニルナ
フタレン、イソノロにニルナフタレン、アリルナフタレ
ン、１−シクロイソ）−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、＝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。

前記式（Ｉ）から（ＩＶ）で表わされる芳香族オレフィ
ンは、アルキルビフェニルと混合、溶解させて用いるも
のであり、混合、溶解後に常温液状となれば良い。した
がって、常温で液体または固体のいずれであ、りても良
い。また、との縮合または非縮合型の芳香族環全２現有
するオレフィンは、単独捷たば２種以上の混合物として
アルキルビフェニルと併用することができる。

本発明においては、上述のように（、）のアルキルビフ
ェニルに（ｂ）の芳香族オレフィンを混合して併用する
ことによって電気絶縁油を得るが、このようにして得ら
れた絶縁油の粘度は４０°Ｃで３０　ｃｓｔ以下が好ま
しく、より好適には、１０　ｃｓｔである。したがって
、混合後の粘度がこの範囲に入るように、（ａ）のアル
キルビフェニル、および（ｂ）の芳香族オレフィンとし
て前記式（１）から（ＩＶ）で表わされる化合物を適宜
に選択して用いれば良い。

アルキルビフェニル自体は生分解性、耐熱性、酸化安定
性と共に電気的諸特性に優れ、かつ水素ガス吸収性にも
優れているが、本発明の芳香族オレフィンを併用するこ
とにより、水素ガス吸収性がさらに向上し、かつ芳香族
オレフィンのような不飽和化合物ケ併用しているにもか
かわらず、生分解性、熱安定性および酸化安定性の低下
は認められず、その他の電気的諸特性は更に向」ニする
。

（ａ）のアルキルビフェニルと（ｂ）の芳香族オレフィ
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ィンは０．０１〜５０重量％の範囲
にすることが相乗効果の点から好捷しい。より好適には
１．０〜３０重量％の範囲である。

本発明の電気絶縁油は、上記組成の混合物からなるもの
であるが、これのみに限定されない。すなわち、その一
般的な電気的諸性能を損なわない範囲で、所望の電気的
性能全改善する目的で、従来公知の電気絶縁油、たとえ
ばポリブテン、鉱油、アルキルベンゼン、アルキルナフ
タレン、ノアリールアルカンなどを加えて使用すること
ができる。

一般にポリブテンを加えると、体積固有抵抗、誘電正接
が改善され、鉱油は絶縁破壊電圧を向上させ、アルキル
ベンゼンを初めとするその他の芳香族系絶縁油では、絶
縁破壊電圧、誘電正接、流動点などを向上させる顛向が
ある。

また、電気絶縁油相として公知の酸化防止剤、たとえば
フェノール系として、２，６−ノー第三ブチル−ｐ−ク
レゾール（商品名ＢＨＴ　）、２，２′−メチレンビス
（４−メチル−６−第三ブチルフェノール）、４．４′
−ブチリデンビス（３−メチル−６−第三ブチルフェノ
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−ノー第
三ブチル−４−ヒドロキシフェノール）ノロビオネート
（商品名Ｉｒｇａｎｏｘ　１０７６）、テトラキス〔メ
チレン−３（３’、５’−ノー第三ブチル−４′−ヒド
ロキシフェニル）ゾロピオネート〕メタン（商品名Ｔｒ
ｇａｎｏｘ　１０１０　）、１．３．５−トリメチル−
２，４，６−トリス（３，５−ノー第三ジチル−４−ヒ
ドロキシペンノル）ベンゼン（商品名Ｉｏｎｏｘ　３３
０　）、１，１．：３−）リス（２−メチル−４−ヒド
ロキシ−５−第三ブチルフェノール）ブタン（商品名Ｔ
ｏｐａｎｏｌ　ＣＡ　）など、捷た硫黄系としてジラウ
リルチオジプロピオネート、ノステアリルチオジゾロピ
オネート、ラウリルステアリルチオジプロピオネート、
ジミリスチルチオノゾロピオネートなど、そしてリン系
としてはトリイソデシルフォスファイト、ノフェニルイ
ノデノルフォスファイト、トリフェニルフォスファイト
、トリノニルフェニルフォスファイトなどを本発明の電
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、単独でもしくは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重量係である
。

さらに、難燃性付与その他の目的で電気絶縁油の添加剤
として公知のリン酸エステル系化合物やエポキシ系化合
物などを併用しても差支えない。

本発明の電気絶縁油は一般の電気絶縁油として好適であ
る上に、特に、コンデンサー、ケーブル、変圧器などの
油含浸型電気機器の含浸用として好ましい。

前述のようにこれらの油含浸型電気機器では、近年高圧
化、小型化の要求が強いが、それに伴ってこれらの油含
浸電気機器の絶縁材料または誘電材料として、従来の絶
縁紙の代りに、または絶縁紙と併用する形式でグラスチ
ックが使用されるようになってきた。すなわち、具体的
には、コンデンサーにおいては、コンデンサーの絶縁体
（誘電体）として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、ポリエステルなどのプラスチッ
クフィルムと絶縁紙とを併用したもの、あるいはこれら
のグラスチックフィルムのみを用いたもの、さらにプラ
スチックフィルムとして、微細なエンボス加工を施して
含浸し易くしたフィルムや、表面金属層全電極としたメ
タライズド（金属化）プラスチックフィルムなどがある
。＝！だケーブル（ＯＦケーブル）の絶縁体として、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／、＜シ
ランなどのポリオンフィンフィルムを用いたもの、絶縁
紙とこれらのポリオレフィンとｋｍ融押出しにより積層
した積層フィルムや、絶縁紙とシラングラフト化ポリエ
チレンとをンラノール縮合触媒の存在下に架橋結合した
複合フィルムを用いたもの、あるいは紙・やルプとポリ
オレフィン繊維との混抄紙などがある。

本発明の電気絶縁油は、プラスチックとの適合性にも優
れているので、上述のように、フ０ラスチックをその絶
縁体もしくは誘電体の一部もしくは全部に用いた油含浸
型電気機器、たとえばコンデンサーやケーブルなどの含
浸用として好適である。

すなわち、プラスチック特にポリオレフィン全絶縁体（
誘電体）の一部もしくは全部に用いたコンデンサーに、
本発明の電気絶縁油を含浸させた場合には、グラスチッ
ク絶縁体の膨潤が少ないので、電気絶縁油の含浸が充分
に行なわれ、ボイド（未含浸部分）が生ずることがない
。従って、ボイドへの電界集中に起因するコロナ放電が
生じて、絶縁破壊に到る恐れが彦い。また本発明の電気
絶縁油は水素ガス吸収性や、高電圧下における耐コロナ
放電性に優れており、長寿命であり、−！た高圧化殖達
成できる。

同じくケーブルの場合には、膨潤による絶縁体の寸法変
化が少ないため、絶縁油の油流抵抗が非常に低くなり、
ケーブルに油を含浸させる際に絶縁油の含浸時間が短く
なる。、もちろん、含浸が容易に行なわれるために、ボ
イドも生じ難いので絶縁破壊電圧がより高くなる。また
、プラスチックフィルムと絶縁紙との積層フィルムもし
くは複合フィルムからなる絶縁体を使用したケーブルに
おいては、長期間、本発明の絶縁油と接触しても層間剥
離や、屈曲による剥離、しわおよび座屈などが発生する
恐れが少ない。また、絶縁油は水素ガス吸収性に優れて
いるので、コンデンサート同様ニ、耐コロナ放電性の優
れたケーブルを得ることができる。従って、ケーブルに
おいてもコンデンサーと同様に長寿命で高圧化の図れる
ケーブルが得られる。

さらに、複数の成分から成る絶縁油を含浸することによ
って、゛成分間の相乗効果の結果として、上記の緒特性
を改善し、かつ各成分自体の優れた電気的特性、生分解
性、耐熱准、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、油含浸電
気機器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型電気機器を
得ることができる。

次に実施例および比較例により本発明を詳述する。

実施例および比較例 本実施例および比較例で用いた絶縁油を表ＩＫまとめて
示す。表１中、絶縁油Ｎ１１１．１９．２０．２１は比
較例として使用している。

なお、いずれの試験においても、絶縁油に酸化防止剤と
してＢＨＴを０．２重量部添加して行なった。

捷た、いずれの絶縁油の粘要も４０°Ｃで４．５〜６．
５　ｃｓｔであった。

（１）ポリゾロピレンフィルムとの適合性所定の形状に
切断したポリプロピレンフィルム（厚み１４μ）を各種
絶縁油中に８０°Ｃで７２時間浸漬した後、フィルム全
敗り出し、浸漬前後のフィルムの体積変化率（係）全測
定した。

その結果を表２に示すが、数値の小さいもの、すなわち
体積変化率の小さいものほどフィルムを膨潤させず、寸
法安定性が優れているので、ポリプロピレンフィルムと
の適合性が良いということができる。

表２に示す結果から解るように、本発明の絶縁油はいず
れもポリプロピレンとの良好な適合性を有スる。一方、
１−へキサデセンや１−デセンのような脂肪族オレフィ
ンを含有する絶縁油１９および２０は、体積変化率が大
きく、ポリプロピレンとの適合性がないことは明らかで
ある。

（２）油含浸コンデンサーの試験 誘電体として厚み１４μのポリプロピレンフィルムを２
枚重ねたものを使用し、電極としてはアルミニウム箔を
常法に従って、巻回、積層することにより、油含浸用モ
デルコンデンサーを作製した。

このコンデンサーに、真空下で各種絶縁油を含浸きせ、
静電容量約０．４μＦの油含浸コンデンサーを作製した
。

次にこれらのコンデンサーに電圧を印加し、コロナ放電
開始電圧（ＣＳＶ）およびコロナ放電消滅電圧（ＣＥＶ
）ｉ測定した。測定温度は３０°Ｃである。この測定結
果を表２に示す。

また、別（（同様にして作製した油含浸コンデンサーに
一定の交流電圧を課電Ｌ２、そのコンデンサーが破壊す
るまでの時間を測定することによってコンデン→〕−一
の寿命を求めた。表２には、同一の絶縁油で含浸された
７個のコンデンサーの破壊時間の中から、最大値と最小
値を除外し、残りの５個のコンデンサ−−の破壊時間の
平均（Ｗｋ示す。また、数値は相対値として示した。す
なわち、ペースとなるアルキルビフェニル１００チの絶
縁油を１．０として示した。

表　　　２ 表２の結果から、本発明の絶縁油はコンデンサーＫ　含
’！＋させた時、モノイソゾロビルビフェニル単独を含
浸させたコンデンサーよりも格段に優れた性能を示すこ
とが明らかであり、捷た、プラスチックフィルムとの適
合性も満足できるものである。

また、脂肪族オレフィンを含む絶縁油Ｎα１９とＮ［Ｌ
２０ではグラスチックフィルムとの適合性がなく、プラ
スチックを用いる油含浸電気機器に使用するのは問題が
あった。

以上説明したように、本発明の電気絶縁油は、グラスチ
ックフィルムとの適合性に優れ、その絶縁耐力を向上さ
せ、また、放電エネルギーに対して安定性の優れた電気
絶縁油である。特に、プラスチック、たとえばポリプロ
ピレンなどのポリオレフィンをフィルムなどの形態とし
て、絶縁体（誘電体）の少なくとも一部に使用している
油含浸電気機器の含浸用として有効に使用できるもので
ある。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　（ａ）アルキルビフェニルの１種または２種以
   上、および （ｂ）縮合捷たは非縮合型の芳香族環を２環有するオレ
   フィンの１種または２種以上からなる電気絶縁油。
2. （２）前記アルキルビフェニルがモノイソプロピルビフ
   ェニルである特許請求の範囲第１項記載の電気絶縁油。
3. （３）前記電気絶縁油が０．００１〜５重量饅の酸化防
   １」１剤を含有することを特徴とする特許請求の範囲；
   官１項捷たは第２項記載の電気絶縁油。