JP2004273291A

JP2004273291A - 電気絶縁油

Info

Publication number: JP2004273291A
Application number: JP2003062926A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kaimai; 貴開米; Yoshiyuki Morishima; 欣之森島
Original assignee: Japan Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2023-03-10
Also published as: JP4266676B2

Abstract

【課題】燃焼点が高く、流動点が低く、生分解性及び電気特性に優れたすなわち、これらの特性においてバランスがとれ、実用性能に優れた電気絶縁油を提供すること。
【解決手段】トリメチロールプロパン及び／又はペンタエリスリトールと、炭素数７〜１８の直鎖脂肪酸及び３，５，５−トリメチルヘキサン酸がモル比で７６：２４〜９０：１０、又は炭素数７〜１８の直鎖脂肪酸、３，５，５−トリメチルヘキサン酸及び２−エチルヘキサン酸がモル比で６０：２３：１７〜８５：１０：５からなるエステルを主成分とし、４０℃における動粘度が２０〜４０ｍｍ^２／ｓ、生分解性が６０％以上、燃焼点が２８０℃以上、流動点が−３５℃以下である電気絶縁油。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、難燃性、電気特性及び生分解性に優れた電気絶縁油に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、変圧器等が地下街に設置されることが多くなり、難燃性に優れた電気絶縁油が多く求められるようになってきている。この難燃性電気絶縁油としては、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフエニール）の製造が禁止されて以来、シリコーン油が広く用いられている。しかし、シリコーン油は、一般に粘度が高く、伝熱性に劣り、冷却特性が不十分なため、変圧器等をコンパクト化することが困難であり、また比誘電率が小さい等の問題があった。
【０００３】
これに代わるものとして、例えば、ジペンタエリスリトールと炭素数７〜１２の脂肪酸とからなるエステル単独か、またはこれと前記以外のネオペンチルポリオールと炭素数７〜１２の脂肪酸とからなるエステルとの混合物で、引火点が２５０℃以上、流動点が−３０℃以下の電気絶縁油が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、この種のポリオールエステルからなる電気絶縁油は、難燃性（燃焼点）、電気特性（誘電正接）、流動点および生分解性のうちのいずれかに問題を有し、これらをすべて満足するものはほとんど見い出されていない。
【０００５】
【特許文献１】
特公平８−８０１２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の性状及び性能、すなわち、燃焼点が高く（２８０℃以上）、流動点が低く（−３５℃以下）、さらに電気特性及び生分解性に優れた、すなわち、これらの特性においてバランスがとれ、実用性能に優れた電気絶縁油を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トリメチロールプロパン及び／又はペンタエリスリトールと、炭素数７〜１８の直鎖脂肪酸及び３，５，５−トリメチルヘキサン酸がモル比で７６：２４〜９０：１０、又は炭素数７〜１８の直鎖脂肪酸、３，５，５−トリメチルヘキサン酸及び２−エチルヘキサン酸がモル比で６０：２３：１７〜８５：１０：５からなるエステルを主成分とし、４０℃における動粘度が２０〜４０ｍｍ^２／ｓ、生分解性が６０％以上、燃焼点が２８０℃以上、流動点が−３５℃以下である電気絶縁油で、好ましくは、前記絶縁油に、酸化防止剤としてフェノ−ル系及び／又はアミン系化合物を、帯電防止剤としてトリアゾ−ル化合物を、または加水分解抑制剤としてカルボジイミド及び／又はエポキシ化合物のいずれか１種以上をそれぞれ１質量％以下添加したことからなる電気絶縁油にかかるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の電気絶縁油は、トリメチロールプロパン及び／又はペンタエリスリトールと、炭素数７〜１８の直鎖脂肪酸及び３，５，５−トリメチルヘキサン酸、或いは、さらにこれらの酸に２−エチルヘキサン酸とを混合した混合酸とのエステルを基油の主成分とするものであるが、前記炭素数７〜１８の直鎖の飽和脂肪酸としては、ヘプタン酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、トリデカン酸、ミスチリン酸、ペンタデカン酸、パルミチン酸、ヘプタデカン酸、ステアリン酸などを挙げることができる。炭素数が６以下であると生成するエステルの引火点が低くなり、１９以上であると流動点が高くなつて好ましくない。
【０００９】
上記エステルは、トリメチロールプロパン又はペンタエリスリトールのいずれか或いは両者の混合物と、炭素数７〜１８の直鎖脂肪酸の一種以上と３，５，５−トリメチルヘキサン酸の混合物、或いはさらに、これらの酸に２−エチルヘキサン酸を混合した物を無触媒、或いは硫酸、アルキルスルホン酸などの強酸触媒や塩化スズや塩化チタンなどの金属塩化物触媒の存在下、通常の方法でエステル化することにより製造できる。また、得られたエステルは、通常のエステルを精製する場合と同様に、脱酸、水洗、脱水、脱色、ろ過などの一連の処理により精製すると良い。
【００１０】
上記エステルの製造において、炭素数７〜１８の直鎖脂肪酸と３，５，５−トリメチルヘキサン酸との混合の場合は、当該酸の全モル基準で、前記直鎖脂肪酸を７７〜９０モル％、３，５，５−トリメチルヘキサン酸を１０〜２３モル％、また、これらの酸に２−エチルヘキサン酸を混合する場合は、酸の全モル基準で前記直鎖脂肪酸を６０〜８５モル％、３，５，５−トリメチルヘキサン酸を１０〜２３モル％、２−エチルヘキサン酸を５〜１７モル％混合することで、生分解性に優れた電気絶縁油を得ることができる。
【００１１】
本発明にかかる上記エステルは、トリメチロールプロパン又はペンタエリスリトールの水酸基の一部がエステル化せずに残っている部分エステルであっても良いが、当該ポリオールの全ての水酸基がエステル化されたものであることが好ましい。
【００１２】
上記エステルは基油の主成分として含まれておれば良いが、特には、動粘度、燃焼点、流動点、生分解性及び電気特性等の要求性能全てをより確実にバランスよく満たすという点から、上記エステルは基油全量基準で５０質量％以上含有させることが好ましく、８０質量％以上含有させることがより好ましく、９０質量％以上含有させることがさらに好ましく、エステル１００質量％が最も好ましい。
【００１３】
本発明の電気絶縁油の基油としては、上記エステルに加えて、鉱油、オレフィン重合体、アルキルベンゼン等の炭化水素系油や、ポリグリコール、ポリビニルエーテル、ケトン、ポリフェニルエーテル、シリコーン、ポリシロキサン、パーフルオロエーテル、上記エステル以外のエステルやエーテル等の酸素含有合成油を用いても良い。
【００１４】
本発明の電気絶縁油は、４０℃における動粘度が２０〜４０ｍｍ^２／ｓの範囲にあることが必要で、２０ｍｍ^２／ｓ未満では、燃焼点や引火点が低下し、また４０ｍｍ^２／ｓを超えると、変圧器内での絶縁油の循環が不十分となり、冷却が不完全となって加熱の原因となる。
【００１５】
また、本発明の電気絶縁油は、自然環境に及ぼす影響を小さいものとするために、生分解性が６０％以上を有するものであることが必要である。なお、この生分解性は、ＡＳＴＭＤ５８６４に規定された方法により測定されるものである。
【００１６】
さらに、本発明の電気絶縁油は、燃焼点が２８０℃以上ないと十分な難燃性を発揮することができず、特には、燃焼点が３００℃以上であることが好ましい。また流動点が−３５℃以下でないと、寒冷地等での使用に耐えることができない。
【００１７】
また、本発明の電気絶縁油は、良好な安定性を確保するため、全酸価が０．１ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが好ましく、優れた電気特性を確保するためには、ＪＩＳＣ２１０１による誘電正接（８０℃）が５％以下、ＪＩＳＣ２１０１による絶縁破壊電圧が３０ＫＶ以上であるものが好ましい。
【００１８】
本発明の電気絶縁油には、上記エステルを主成分とする基油に、酸化防止剤、金属不活性剤、加水分解抑制剤及び帯電防止剤のうち一種以上を各１質量パ−セント以下添加することが好ましく、前記酸化防止剤であるフェノ−ル系やアミン系化合物としては、ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、４，４’−メチレン−ビス−（２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、ビスフェノールＡ、フェニル−α−ナフチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジ（２−ナフチル）−ｐ−フェニレンジアミン、ジオクチルジフェニルアミン等を例示することができる。
【００１９】
帯電防止剤であるトリアゾ−ル化合物としては、ベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾール誘導剤、チアジアゾール等を挙げることができ、さらに、加水分解抑制剤であるカルボジイミドとしては、ジフェニルカルボジイミドや、ジトリルカルボジイミド、ビス（イソプロピルフェニル）カルボジイミド、ビス（ジイソプロピルフェニル）カルボジイミド、ビス（トリイソプロピルフェニル）カルボジイミド、ビス（ブチルフェニル）カルボジイミド等のビス（アルキルフェニル）カルボジイミド等を、またエポキシ化合物としては、フェニルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエステル、炭素数５〜１８のアルキルグリシジルエーテル、同アルキルグリシジルエステル等を挙げることができる。
【００２０】
これらの酸化防止剤、加水分解抑制剤及び帯電防止剤は、個々の要求性能に応じ、一種以上を添加すれば良い。添加量は、電気絶縁油の全質量基準で、各添加剤で、１質量％以下とすべきである。１質量％を超えると、劣化時のスラッジ生成や着色が生じる。特には、酸化防止剤及び加水分解抑制剤については、００５〜１質量％、帯電防止剤については、５〜１０００ｐｐｍ添加することが好ましい。
【００２１】
また、上記添加剤以外に、ジチオリン酸亜鉛等の摩耗防止剤、硫黄化合物等の極圧剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、清浄分散剤等の添加剤を単独で、または複数種類組み合わせて添加することもできる。これらの添加剤の添加量は特に制限されないが、電気絶縁油全量基準で、好ましくは１質量％以下である。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら制限されるものではない。
【００２３】
アルコールとしてペンタエリスリトール（ＰＥ）及びトリメチロールプロパン（ＴＭＰ）を用い、カルボン酸を表１に示したように組み合わせて（モル比）エステル調製して、供試油とした。
【００２４】
【表１】

【００２５】
上記供試油について、それぞれの物性を測定して、実用性能を評価した。物性測定及び性能評価試験は、次の方法で行った。これらの結果を表２に示した。
（１）動粘度：ＪＩＳＫ２２８３に規定された方法により、４０℃で測定した。
（２）生分解性：ＡＳＴＭＤ５８６４に規定された方法で測定した。
（３）流動点：ＪＩＳＫ２２６９に規定された方法で測定した。
（４）燃焼点：ＪＩＳＫ２２６５に規定された方法で測定した。
（５）全酸価：ＪＩＳＫ２５１４に規定された方法で測定した。
（６）絶縁破壊電圧：ＪＩＳＣ２１０１に規定された方法で測定した。
（７）誘電正接：ＪＩＳＣ２１０１に規定された方法により、８０℃で測定した。
【００２６】
【表２】

【００２７】
上記実施例２の供試油に、酸化防止剤として、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール（ＤＢＰＣ）又はフェニル−α−ナフチルアミン（ＰＮＡ）、帯電防止剤として、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）、加水分解抑制剤として、ビス（ブチルフェニル）カルボジイミド（ＢＢＰＣ）又はフェニルグリシジルエーテル（ＰＧＥ）を全供試油質量基準で表３に示した量、それぞれ添加した。
【００２８】
これについて、酸化安定度試験（ＪＩＳＣ２１０１に規定された方法により、１２０℃、７５時間で）を行った。この結果を、表３に示した。
【００２９】
【表３】

【００３０】
表２から、実施例１〜５の供試油は、動粘度、生分解性、低温流動性、燃焼性、熱安定性が良く、電気絶縁油の性能としてバランスがとれている。
これに対して、比較例１は動粘度及び燃焼点が低く、比較例２は流動点が高過ぎて、比較例３は動粘度及び流動点が高く、しかも生分解性が低く、比較例４は流動点が高く、しかも生分解性及び燃焼点が低く、比較例５は流動点が高く、比較例６は生分解性及び燃焼点が低く、しかも動粘度が高く、比較例７は生分解性及び燃焼点が低く、しかも流動点が高いなど、いずれも電気絶縁油として劣っている。
【００３１】
また、実施例６〜１１の酸化防止剤、帯電防止剤或いは加水分解抑制剤等を添加した物は、極めて良好な酸化安定性を有している。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の電気絶縁油は、燃焼点が高く、流動点が低く、生分解性及び電気特性に優れた、すなわち、これらの特性においてバランスがとれ、実用性能に優れているという格別の効果を奏する。

Claims

トリメチロールプロパン及び／又はペンタエリスリトールと、炭素数７〜１８の直鎖脂肪酸及び３，５，５−トリメチルヘキサン酸がモル比で７６：２４〜９０：１０、又は炭素数７〜１８の直鎖脂肪酸、３，５，５−トリメチルヘキサン酸及び２−エチルヘキサン酸がモル比で６０：２３：１７〜８５：１０：５からなるエステルを主成分とし、４０℃における動粘度が２０〜４０ｍｍ^２／ｓ、生分解性が６０％以上、燃焼点が２８０℃以上、流動点が−３５℃以下である電気絶縁油。
上記請求項１において、酸化防止剤としてフェノ−ル系及び／又はアミン系化合物を、帯電防止剤としてトリアゾ−ル化合物を、または加水分解抑制剤としてカルボジイミド及び／又はエポキシ化合物のいずれか１種以上をそれぞれ１質量％以下添加したことを特徴とする電気絶縁油。