JP2528293B2 - 新規な電気絶縁油組成物およびその製造方法 - Google Patents

新規な電気絶縁油組成物およびその製造方法

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JP2528293B2 JP61265903A JP26590386A JP2528293B2 JP 2528293 B2 JP2528293 B2 JP 2528293B2 JP 61265903 A JP61265903 A JP 61265903A JP 26590386 A JP26590386 A JP 26590386A JP 2528293 B2 JP2528293 B2 JP 2528293B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は低温特性に優れた電気絶縁油組成物およびそ
の製造方法に関する。
[従来技術とその問題点] ベンジルトルエンは分子中の芳香族炭素の比率が高
く、水素ガス吸収性が高く、耐電圧特性に優れており、
従来から広く電気絶縁油として使用されている。
ベンジルトルエン類は、結晶が析出する前の過冷却状
態では、−50℃において粘度は200cSt以下である。通
常、流動点に相当する温度における粘度は数万〜10万cS
tであるから、ベンジルトルエンは、結晶の析出さえな
ければ低温時の粘度が低く、低温用の絶縁油としては極
めて優れているといえる。
しかしながら、ベンジルトルエンの3種の位置異性体
は、文献によればo−体+6.6℃、m−体27.8℃および
p−体+4.6℃と、決して低い融点とは言えず、ベンジ
ルトルエン自体が低粘度であることとも関係し、むしろ
低温において結晶が生じやすいものであると言わなけれ
ばならない。
このような問題を解決するために、特開昭60−87231
号公報では、トルエンとベンジルクロライドとを塩化鉄
触媒で反応させて得られるベンジルトルエンに、共生成
物であるジベンジルトルエンを混合することが提案され
ている。同公報の提案と同一技術内容の商品として、フ
ランスのプロデレック社(Prodelec Co.)からジャリレ
ック(JARYLEC)C−100およびC−101なる商品名で商
品化されている電気絶縁油組成物がある。なお、前記公
報は、トリアリールメタンのオリゴマー混合物を開示し
ているが、その実質はベンジルトルエンとジベンジルト
ルエンの混合物である。
上記公報の第3頁には、モノベンジルトルエンは「過
冷却後には−20℃で晶出する欠点を有し」と記載され、
この晶出の抑制のためにジベンジルトルエンを混合して
なる組成物となしている。
しかしながら、ジベンジルトルエンの如き化合物を添
加することは、次の2つの理由から得策ではない。
すなわち、ジベンジルトルエンルの添加により凝固点
降下現象を期待するとしても、ベンジルトルエンが高分
子量であるために、加えた重量ほどには凝固点が降下し
ない。凝固点降下現象は、添加した物質のモル濃度に比
例するが、前記商品JARYLEC C−100に加えられている20
重量%程度のジベンジルトルエンではその晶出温度の降
下はモル濃度から計算すると6〜8℃程度にすぎない。
他のひとつは、ベンジルトルエンは単に絶縁油の粘度
を上昇させ、液分子の易動度を低下させて見掛け上結晶
の析出を抑制しているに過ぎない。それ故、注意深く冷
却すれば結晶の析出が見られるのである。
この現象を証明するために、本発明者らは、塩化鉄を
触媒としてベンジルクロライドとトルエンを前記公報と
同様に反応させ、それぞれ蒸留によりベンジルトルエン
とジベンジルトルエンを得た。このベンジルトルエンと
ジベンジルトルエンとを重量比で80:20で混合すること
により、得られる絶縁油組成物中のベンジルトルエン異
性体の含有量は、o−体39.1wt%、m−体5.4wt%およ
びp−体35.5wt%であった。この値は、前記JARYLEC C
−100なる絶縁油の分析値o−体36.2wt%、m−体5.9wt
%およびp−体37.8wt%とほぼ一致している。
温度がプログラムできる観察窓の付いた冷凍庫に、上
で得られたベンジルトルエン、上記のベンジルトルエン
/ジベンジルトルエン混合物および前述のJARYLEC C−1
00を、それぞれ蓋付きの試験管に入れ、結晶の析出状況
を観察した。温度は−40℃から−50℃の間を12時間かけ
て1サイクルとなるようにプログラムした。この観察結
果によると、ベンジルトルエンの場合は1〜3日間で結
晶が析出し、液全体が固まった。一方、ベンジルトルエ
ン/ジベンジルトルエン混合物およびJARYLEC C−100は
4〜7日で結晶の析出が始まり、徐々に結晶の成長が見
られ、2週間後にはほぼ試験管の全面に結晶が見られ
た。
これから明らかなように、ジベンジルトルエンの混合
は、ベンジルトルエンの結晶の生成を防止できるのでは
なく、単にその結晶の成長速度を低下させるに過ぎず、
実際上ジベンジルトルエンを添加しても結晶の生成が認
められることは避けられないのである。
さらに都合の悪いことに、ジベンジルトルエンの如き
高分子量の化合物を添加することにより、絶縁油組成物
の粘度が極めて高くなることである。これでは、折角の
ベンジルトルエンの低粘度性を相殺し、しかも結晶の生
成は避けられないのであるから、ベンジルトルエンにジ
ベンジルトルエンを混合することは、何ら利点が無いば
かりか、むしろ逆効果となり、好ましくないのは明らか
である。
なお、前記公報の如く、塩化鉄を触媒とする反応で
は、実質的にジトリルメタン類の生成は認められなかっ
た。
すなわち本発明の目的は、ベンジルトルエンが本来有
する水素ガス吸収性などの良好な電気特性や低粘度性な
どを保持しつつ、ベンジルトルエンの有する晶出の容易
さを改善し、もって、ベンジルトルエンよりもはるかに
低温特性の優れた電気絶縁油組成物およびその製造方法
を提供することにある。
[問題点を解決するための手段] すなわち、本発明はトルエンとハロゲン化ベンジルと
を、塩化アルミニウム触媒の存在下に反応させることに
より得られるベンジルトルエンおよびジトリルメタンか
らなり、該ベンジルトルエンが20〜80重量%および該ジ
トリルメタンが80〜20重量%である電気絶縁油組成物お
よびその製造方法に関するものである。
以下に本発明を更に説明する。
トルエンと反応させるべきハロゲン化ベンジルは、ベ
ンジルクロライドおよびベンジルブロマイドなどであ
り、好ましくはベンジルクロライドである。反応温度は
0〜150℃、好ましくは5〜100℃である。反応温度が0
℃より低い場合は反応速度が低く、また冷却が余計に必
要となり好ましくない。また、150℃を越える場合に
は、副生物が多くなり、収率が低下するのでやはり好ま
しくない。反応時間は特に限定されず、20分〜10時間の
範囲から選択される。反応圧力も反応相が液相を保つた
めに十分な圧力であればよく、特に限定されない。
使用する触媒は塩化アルミニウム触媒(AlCl3)であ
り、通常トルエンとハロゲン化ベンジルの合計量に対し
て0.1〜5重量%使用される。
反応に供すべきトルエンとハロゲン化ベンジルのモル
比は0.5〜15である。ハロゲン化ベンジルの割合が大で
あると、ベンジルトルエンの生成量が大となり、一方ト
ルエンの使用量が大となるとジトリルメタンの生成が大
となる。
反応終了後、触媒を失活させ、さらに中和、水洗し、
乾燥させた後、未反応分および重質分を蒸留、好ましく
は減圧蒸留、により分離し、ベンジルトルエンおよびジ
トリルメタンを含む留分を得る。
本発明において得られる電気絶縁油組成物は、その組
成がベンジルトルエン20〜80重量%およびジトリルメタ
ン80〜20重量%からなることが肝要である。ベンジルト
ルエンが20重量%未満、すなわちジトリルメタンが80重
量%を越す場合には高粘度となり、見掛上結晶の析出は
抑制されるものの、低温特性を向上させる観点から高粘
度化は本質的に好ましいものではない。一方ベンジルト
ルエンが80重量%を越す場合、すなわちジトリルメタン
20重量%未満である場合は、ジトリルメタンによるベン
ジルトルエンの結晶抑制効果が少なくなり、ベンジルト
ルエンの低温下における低粘度性も災いして結晶化し易
くなるので好ましくない。
本発明の製造方法においては、反応生成物から蒸留す
る際に、ベンジルトルエンとジトリルメタンが上記の範
囲にあるように適宜に蒸留することにより本発明の組成
物が製造される。また、蒸留により、ベンジルトルエン
およびジトリルメタンをそれぞれ主として含む留分を得
て、それらをやはり上記の範囲となるように混合するこ
とによっても製造することができる。
上記のようにして製造された電気絶縁油は、必要に応
じて精製され、好ましくは油浸コンデンサーの含浸油と
して使用される。
更に、用途その他に応じて、従来公知の電気絶縁油、
たとえば、フェニルキシリルエタン、アルキルビフェニ
ル、アルキルナフタレンなどと任意の割合で混合して使
用することができる。
本発明の電気絶縁油組成物が好適に用いられる油浸コ
ンデンサーは、誘電体の少なくとも一部がプラスチック
で構成された油浸コンデンサーである。プラスチックと
しては、ポリエチレン、ポリメチルペンテンなどのポリ
オレフィンが好ましく、より好適にはポリプロピレンで
ある。例えば、それらの油浸コンデンサーは、必要に応
じて絶縁紙と共にポリプロピレンフィルムを、導体とし
てのアルミニウム箔などの金属箔と共に巻回し、常法に
従い前記の電気絶縁油を含浸することにより製造するこ
とができる。金属化ポリプロピレンフィルムなどの金属
化プラスチックフィルムを絶縁紙またはプラスチックフ
ィルムと共に巻回し、電気絶縁油を含浸してなる油浸コ
ンデンサーも上記の好適なコンデンサーに包含される。
[発明の効果] 本発明の方法により得られるベンジルトルエンは、そ
の位置異性体のうち、融点が低いm−体を多く含み、ま
た、同じくジトリルメタンもメチル基がm−位に配向し
た位置異性体を多く含むのでこれもその結晶析出温度が
低い。
従って、本発明の電気絶縁油組成物は、ベンジルトル
エンの特性である低温時における低粘度性を生かしつ
つ、成分相互の相乗効果により結晶の析出を本質的に抑
制することが可能となる。
本発明において、トルエンとハロゲン化ベンジルを反
応させるには、塩化アルミニウムを触媒とすることによ
り、ベンジルトルエンと共にジトリルメタンも生成す
る。塩化鉄を触媒とすると、実質的にジトリルメタンの
生成は認められない。
従って、本発明の方法における反応は、絶縁油組成物
としての2成分が同時に生成するので有利である。
[実施例] 組成物の製造方法 (組成物1) 5000mlのセパラブルフラスコに、トルエン2000mlおよ
び塩化アルミニウム20gを入れ、20℃で撹拌しながら、
ベンジルクロライド1000mlを1時間で加えた。その後さ
らに1時間撹拌した。供給したトルエン/ベンジルクロ
ライドのモル比は2.1であった。
反応終了後、触媒を失活し、中和、水洗、乾燥し、蒸
留により、表1に記載したベンジルトルエンおよびジト
リルメタンを含む組成物1を820ml得た。
(組成物2) 上記の組成物1の製法において、トルエンを3200mlと
したほかは同様にして反応させ、ベンジルトルエンとジ
トリルメタンを含む反応生成物を得た。これから、ベン
ジルトルエンを主として含む留分およびジトリルメタン
を主として含む留分をそれぞれ蒸留により回収し、これ
を1:1(重量比)で混合することによって組成物2を得
た。その組成を表1に示す。
(組成物3) 上記の組成物1の製法において、塩化鉄を触媒とし、
トルエンを3200mlとした他は同様に反応させることによ
り、1080mlベンジルトルエン(組成物3)を得た。な
お、この反応においては実質的にジトリルメタンの生成
は認められなかった。
(組成物4) 塩化鉄20gを触媒として、トルエン3200ml、p−メチ
ルベンジルクロライド900mlを反応させることによりジ
トリルメタン(組成物4)860mlを蒸留により回収し
た。なお、この反応においては実質的にベンジルトルエ
ンの生成は認められなかった。
(組成物5および6) 上記組成物2を製造する製造例において回収したベン
ジルトルエンを主とする留分およびジトリルメタンを主
とする留分を、それぞれ重量比で9:1および1:9で混合す
ることにより組成物5および組成物6の電気絶縁油を製
造した。
(組成物7) 塩化鉄を触媒として製造されたベンジルトルエン(組
成物3)およびジトリルメタン(組成物4)を、重量比
1:1で混合することにより組成物7を製造した。
(コンデンサーの破壊試験) 厚さ14μの二軸延伸ポリプロピレンフィルムを2枚重
ねて、電極としてのアルミニウム箔と共に巻回し、容量
0.4μFのモデルコンデンサーを作成した。常法に従
い、表1の各組成の電気絶縁油を含浸させた。昼は−50
℃、夜は−60℃の温度サイクルで1週間冷却した後、−
50℃で一昼夜放置して測定に供した。各組成の絶縁油組
成物について、10個のコンデンサーを作成し測定した。
−50℃において、10V/μずつ電位傾度を上昇させて課電
し、各電位傾度毎に破壊したコンデンサーの数を求め
た。
その結果を表1に示す。
前記表1の結果から解るように、塩化鉄を触媒として
製造されたベンジルトルエンおよびジトリルメタンエ
は、たとえば適正な量を混合しても、極めて低い電位傾
度でコンデンサーが破壊している(組成物3、4および
7)。このことは、これらの絶縁油組成物においては、
コンデンサー中で殆ど全面に結晶が析出しているものと
考えられる。また、塩化アルミニウム触媒により製造さ
れたベンジルトルエンおよびジトリルメタンの混合物で
あっても、大部分がベンジルトルエンであるような組成
物5にあっては、コンデンサーの破壊電位傾度は極めて
分散している。これは結晶の析出状態がコンデンサー毎
に相違するためであると考えられる。一方、ジトリルメ
タンが大部であるような組成物6も、破壊電圧は分散し
ていないが、低い電位傾度で破壊している。これはジト
リルメタンの高粘度性に起因しており、低温特性の向上
のためには低粘度化が必須であることを示している。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】トルエンとハロゲン化ベンジルとを、塩化
    アルミニウム触媒の存在下に反応させることにより得ら
    れるベンジルトルエンおよびジトリルメタンからなり、
    該ベンジルトルエンが20〜80重量%および該ジトリルメ
    タンが80〜20重量%であることを特徴とする電気絶縁油
    組成物。
  2. 【請求項2】前記ハロゲン化ベンジルがベンジルクロラ
    イドである特許請求の範囲第1項記載の電気絶縁油組成
    物。
  3. 【請求項3】トルエンとハロゲン化ベンジルとを、塩化
    アルミニウム触媒の存在下に反応させることによりベン
    ジルトルエンとジトリルメタンを含む反応生成物を得
    て、次に該反応生成物を蒸留することを特徴とするベン
    ジルトルエン20〜80重量%およびジトリルメタン80〜20
    重量%からなる電気絶縁油組成物の製造方法。
  4. 【請求項4】トルエンとハロゲン化ベンジルとを、塩化
    アルミニウム触媒の存在下に反応させることによりベン
    ジルトルエンとジトリルメタンを含む反応生成物を得
    て、次に該反応生成物を蒸留することによりベンジルト
    ルエンを主とする留分およびジトリルメタンを主とする
    留分をそれぞれ得て、さらにこれらの留分を混合するこ
    とを特徴とするベンジルトルエン20〜80重量%およびジ
    トリルメタン80〜20重量%からなる電気絶縁油組成物の
    製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7770714B2 (en) 2007-08-27 2010-08-10 Canon Anelva Corporation Transfer apparatus

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