JPH01312818A - 油浸コンデンサー - 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】 （産業上の利用分野〕 この発明は金属蒸着層を電極とした油浸コンデンサーに
関するものである。

（従来の技術〕 従来、プラスチックフィルム、特にポリプロピレンフィ
ルムを誘電体とし、このフィルムに蒸着された金属を電
極とした油浸コンデンサーが知られ、金属にはアルミニ
ウム（Ａ　Ｉ　＞　、亜鉛（Ｚｎ）等が一般的に用いら
れてきた。特に直流用途に於いては、自己回復（セルフ
ヒーリング）性の良い△１が主に使用されている。自己
回復性を向上させるために、例えば特開昭５２−１２９
９６２号公報や特開昭５３−２４５５４号公報に見られ
るような改善がなされて来た。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、これらの方法による改善は、加工が複雑
な上、絶縁油の含浸性を付与するのが困難で、油浸コン
アン１ノーには適していなかった。

また、油浸する事で含浸油によって、ヒーリング時に於
ける金属膜飛散（クリアリング）が妨げられ、クリアリ
ング性不良による破壊が起るため、より高電圧で使用す
る場合の品質設計として十分なものはなかった。本発明
は適切なりリアリング性の設計をする事で高電圧での使
用に於いても、セルフヒーリング性の良好なより信頼性
の高い油浸コンデンサーの提供を目的とするものである
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の油浸コンデンサーは、ポリプロピレンを主体と
した粗面化フィルムを誘電体とし、該フィルムの少なく
とも片面に蒸着された金属層を電極とした油浸コンデン
サーにおいて、直流ｌｋＶ課電課電圧展けるヒーリング
による金属膜飛散面積が２ｍｍ２以上である蒸着フィル
ムを用いていることを特徴とする。

本発明に於けるポリプロピレンを主体とした粗面化フィ
ルムとは、例えば、アイソタクチック度（以下ｒｌ　Ｎ
という〉が９６〜９９．５％のポリプロピレンホモポリ
マー、又はＩＩが９６〜９９．６％のポリプロピレン（
Ａ＞とエチレン含有１０．７〜２．５重量％のエチレン
プロピレンランダム共重合体７０〜８０重量％にエチレ
ン１５〜３０重間％を重合させて得られたＩＩか８５〜
９５％のエチレンプロピレン共重合体（Ｂ）を積層した
もの等を２軸延伸したもの、もしくは２軸延伸した後コ
ロナ放電処理によって片面の濡れ張力を３５〜４６ｄｙ
ｎｅ／Ｃｍにしたフィルムを代表的なものとしてあげる
事が出来、積層フィルムの場合、（Ａ）と（Ｂ）の厚さ
は、重量比（Ａ／Ｂ）で８０／２０〜９５１５としたも
のが好ましい。濡れ張力は、出来るだけ低い方がクリア
リング性は良好となるか、蒸着のし易さ、膜安定性等を
考慮すれば３６〜３９ｄｙｎｅ／Ｃｍが好ましい。尚、
このフィルム中には、本発明の効果を損ねない程度でお
れば、仙のポリマーが共重合もしくは混合されても良い
が、フィルム中のポリプロピレンは８０重早％以上であ
るのが好ましい。

本発明に使用するフィルムは少なくとも片面を粗面化し
たものである。例えば無機系おるいは１１機系の肪料を
添加し、キャスト、２＠延伸したもの、３品からα品へ
の形晶変化によって生ずる表面凹凸を右するもの、少な
くとも表面層に存在する２種成分の配向状態の違いによ
って生ずる粗面をもつもの等である。尚、このフィルム
には、酸化防止剤０．１〜１．０重量％、耐候性改善剤
０゜０１〜１．０重量％、すべり調節剤、例えばステア
リン酸カルシウム０．００１〜１．０重量？６等が添加
されるのが一般的である。これらの添加剤は、本発明の
効果を損ねない限り、他のものを追加又は代替えしても
良い。

本発明のフィルムは、表裏いずれが粗面化されていても
良く、また、両者が粗面化されていても良いが複合（積
層）の粗面化フィルムの方か、単層の粗面化フィルムよ
りも絶縁油含浸性で優り好ましい。また、複合フィルム
の粗面粗度は平均粗さＲａで０．２〜０．７μｍが好ま
しく、より好ましくは０．３〜０．５μｍｔ″ｉる。０
．２μｍ未満のものは絶縁油含浸性が劣り、０．７μｍ
をこえるものは耐電圧特性上好ましくない。金属層の蒸
着は、どちらの而でも良いが、本発明をより効果的にす
るためには、ポリプロピレンホモポリマー、もしくは比
較的平滑面の側にするのが好ましい。

本発明の金属層とは、公知の方法で蒸着された△ｌ、Ｚ
ｎ、両者の混合、もしくはその他の金属、例えば銅（Ｃ
ｕ）、銀（Ａｑ）等、との混合された金属からなる層で
、この金属層の膜抵抗は、６〜２０Ω／口が好ましく、
８〜１２Ω／口がより好ましい。６Ω／ロ未満のものは
ヒーリング性が悪くなり、２０Ω／口をこえるものは蒸
着膜安定性の而て劣り好ましくない。

また、含浸に用いる絶縁油は、本発明をより効果的にす
るため、２０’Ｃにあける粘度が７０センチポイズ以下
のものか好ましい。

本発明にお【プるフィルムの厚さｌは、特に限定されな
いか６〜２０μｍか好ましい。

本発明において、直流ｌｋＶ課電課電圧展けるヒーリン
グによる金属膜飛散面積とは、常温、常圧下において、
蒸着フィルムの非蒸着面側から蒸着面側に向って、直径
Ｑ、４ｍｍ以下のｄ通用をつけ、第１図及び第２図に示
すように、蒸着面側をプラス電極に、非蒸着面側をマイ
ナス電極にセットし、非蒸着面とマイナス電極間は、量
適Ω１を中心にして約１ｃｍを除き、５〜１０μｍのフ
ィルムで絶縁した後、直流１ｋＶを５秒間印加後、ヒー
リング個所のクリアリング径を測定し、１０回測定の平
均値から、計粋によって求めた面積である。この面積は
２ｍｍ２以上でなければならない。好ましくは３ｍｍ２
以上が良い。２ｍｍＺ未満のものは、高電圧用途におい
て信頼性の面で劣り好ましくない。なお、金属膜飛散面
積の上限は特に限定するものではないが、該面積は膜安
定性の点から１Ｑｍｍ２以下が好ましい。

クリアリング面積を大きくするためには、一般的に、軽
い金属で蒸着膜をうずく、即ち高膜抵抗にし、フィルム
と金属膜の接着力を弱くすれば良い。接着力を弱くする
には、金属付着性の弱いポリマーの側、あるいはコロナ
放電処理強度を弱くした面に蒸着すれば良い。直流１ｋ
Ｖ課電時のクリアリング面積を２ｍｍ２以上にするには
、例えばポリプロピレンホモポリマーのＩｌｌ　ｔこΔ
１を蒸ンコする場合は５Ω／口以上で濡れ張力を４ｏｃ
ｉｙｎｅ　、／　Ｃｍ以下にすれば良い。この面積は蒸
着する而のポリマー、蒸着金属、蒸着膜抵抗、濡れ張力
によって変化するので、必要に応じて最適の組合せにす
れば良い。

第１図はヒーリングを生じざぜる方法の平面図、第２図
はその側面図で、１は蒸着層、２はフィルム層、３はｄ
通用、４は絶縁用フィルム、５はプラス電極、６はマイ
ナス電極となる銅板、７はＤＣ５ｋＶ耐圧装置への回路
である。

次に、金属蒸着層を用いた油浸コンデンサーの製法を説
明する。

粗面化フィルムの片面に金属層を蒸着したフィルムを２
枚重ねて巻回し素子コンデンサーを得る。

この素子コンデンサーの両端に、Ｚｎ、Ａ１鉛（Ｐｂ）
、スズ（Ｓｎ）等の金属又はこれらの合金をメタリコン
し、メタリコン部の両側に端子を取付けた後、含浸タン
クに入れ、真空乾燥を行なう。このようにして形成され
た未含浸コンデンサーに真空又は吸着等の操作によって
脱水精製した絶縁油を、５０〜９０℃、Ｑ、５ｍｍＨｇ
　ａｂｓ以下の圧力下で、２４ｈｒ以上含浸させて油浸
コンデンサーを）ｑる。

本発明における特性値の測定法及び評価法は、次のとお
りである。

（１）金属膜飛散面積 春日電機（！１製直流耐圧試験機ＤＣ＋５ＫＶを用いて
、前記の方法でヒーリングをざぜた後、下記の方法で測
定する。

ａ）単独ヒーリングの場合・・・真円と見做ぜるものは
クリアリングの直径、楕円形状のものは長径及び短径を
測定する。

ｂ）複数ヒーリングの場合・・・貫通用に最も近いクリ
アリングの直径、もしくは長径と短径。

Ｃ）クリアリング径・・・ＮＩＫＯＮ観製ＰＲＯＦＩＬ
Ｅ　　ＰＲＯＪＥＣＴＯＲにＮＩＫＯＮ０１製デジタル
カウンターＣＭ６Ｓを接続し、倍率６０で、直径、もし
くは、（長径→−短径）／′２を１０サンプル測定し、
その平均値を有効数字３桁で丸めたもの。

ｄ）金属膜飛散面積（Ｓ）・・・クリアリング径（Ｄ）
を用い次式で節出し、有効数字３椿で丸めたもの。

Ｓ＝πＤ２／４ （２）蒸着膜抵抗 東洋メタライジング■製ＯＨＭ−ＭＥ丁ＥＲを用い、次
の方法で測定した。

測　定　長：フィルムの長さ方向に２００ｍ測　定　巾
：フィルムの巾方向に１０ｃｍ以下任意 測　定　教：３個以上 蒸着膜抵抗：測定値の平均値を有効数字３桁で丸めたも
の （３）ＤＣ耐電圧特性 春日電機（掬直流耐圧試験機＋ＤＣ３０ＫＶを用いて、
下記条件で測定した。

直流破壊電圧（ＤＣＢＤＶ）：過電流感度６０ｍＡのセ
ン９−が作動した電圧。ただし昇圧中に破壊したものに
ついてはすべて昇圧油電圧に２５０Ｖを加えたものとし
た。

測定雰囲気：２０’Ｃで含浸に用いた絶縁油中測定個数
：各条件共１０個 テスト開始電圧：３５００Ｖ テスト方法：５００Ｖ毎に１分間の段階昇圧（４）粘度 東京計器■製回転式粘度計８８Ｌ型を用い、２０′Ｃで
測定する。

（５）平均面粗度（Ｒａ） 小板研究所■製解析装置付三次元号能表面形状測定器Ｍ
ＯＤＥＬ　　５Ｅ−３ＦＫＳを用いて、フィルムの表面
を次の条件で測定する。

測定長：１ｍｍ 縦倍率：５０００倍 横倍　率：２００倍 送り速度：０．１ｍｍ／ＳｅＧ フィルター：０．２５μｍ 測定間隔＝１０μｍ 測定数：２０９ｉ１ 〔実施例〕 実施例１〜３及び比較例１〜３ 押出機温度２５０℃でＩＩが９９．２％のプロピレンホ
モポリマーを溶融すると共に、エチレン含量１．２重量
％のエチレンプロピレンランダム共重合体８５重量％と
エチレン１５重量％の配合割合で重合させることにより
得られたＩＩが９２％のエチレンプロピレンブロック共
重合体を押出温度２５０℃で溶融して、両方の溶融体を
複合し、ベース層（プロピレンホモポリマー）が１３．
６μｍ１複合層（エチレンプロピレン共重合体）が１．
２μｍになるような条件で、巾６３０ｍｍ。

間隙１ｍｍのＴダイよりりシート状に押出し、３０′Ｃ
に冷却されたチルロールで冷却固化させた債、１４０℃
の温度で長さ方向に５．０倍の延伸を行うと共に、直角
方向に１７５℃の温度で９．０倍延伸し、その後１５５
℃で弛緩熱処理をした後、コロナ放電で、実施例１及び
比較例２では平滑面側を４２ｄｙｎｅ／Ｃｍ、実施例２
では粗面側を３７ｄｙｎｅ／ｃｍ、比較例１では粗面側
を４２ｄｙｎｅ／Ｃｍ、比較例３では粗面側を４５ｄＶ
ｎｅ／Ｃｍの濡れ張力にして巻取り、実施例３ではコロ
ナ放電処理をせず巻取った。このフィルムをスリットし
た後、公知の方法で処理面側および実施例３では粗面側
に蒸着し、Ａ１蒸着品を得た。

蒸着量の膜抵抗は、実施例１が６．１Ω／口、実施例２
が６．３Ω／口、実施例３が１００ン口ただし抵抗ムラ
があり１２〜２０Ω／口とバラツキが大きい。比較例１
〜３はそれぞれ３．５．４゜２．５．８Ω／口である。

この蒸着量を容量２μＦ、硬度９２〜９４°シヨアの条
件で巻回し、メタリコン及び素子コンデンサーを作成し
た。この素子を含浸タンクに入れ、８０℃、Ｑ、５ｍｍ
Ｈｇ　ａｂｓ以下の圧力で２４時間屹燥した。次に、径
１Ｑｃｍ、長さ７Ｑｃｍの脱水塔の底部より４５０ｍの
所迄合成ゼオライト（水沢化学■ミズ力シーブス４Ａ−
４８８）を充填した塔頂部より、約１００．／ｈｒの速
度で、市販のサラダオイルを滴下する事によって脱水精
製した絶縁油を、含浸タンクに供給し、含浸した。

素子のすべてが絶縁油液位より５ｃｍ以上下方になる迄
絶縁油を供給し、７８〜８２°Ｃ，０，５ｍｍＨｑａｂ
ｓ以下の条件下で４８時間の含浸を行なった。この含浸
素子を用いて、前述の方法でＤＣＢＤＶを測定した。こ
の条件と結果及び前述の方法で測定したそれぞれの金属
膜飛散面積（Ｓ）を第１表に示した。

第１表中、ＰＰはポリプロピレン、ＰＥはポリエチレン
、ＶはＤＣＢＤＶの平均値、ＲはＤＣＢＤＶの範囲を表
わす。

第１表から明らかなように、Ｓが大きくなるに従い、Ｂ
ＤＶの平均値は上昇し、個々の値も安定した高い値とな
る。Ｓが２未満のものは、ＢＤＶの平均値が低く、低電
圧破壊するものも多くなる。

実施例４及び比較例４ 押出温度２６０℃で、キナクリドンを０．０３％添加し
たＩＩが９９．５％のプロピレンホモポリマーを溶融し
て、その溶融体をｒｔＪ６２０ｍｍ、間隙１．２ｍｍの
Ｔダイより、シート状に押出し、９０’Ｃに加熱された
デルロールに接触させて、７００〜７５０μｍのシート
を冷却固化させた後、１５５℃の温度で長さ方向に５．
０倍延伸を行なうと共に、直角方向に１６５℃の温度で
１０．０倍延伸し、その後１６０℃で弛緩熱処理した後
、コロナ放電でデルロールの接触面側のフィルム面を４
２ｄＶｎｅ／Ｃｍの濡れ張力にして巻取り後、スリット
した。上記のフィルムを用い公知の方法で実施例４は６
Ω／口、比較例４は３Ω／口の膜抵抗のＡ１蒸着品を得
た。この蒸着量を用い、実流側１〜３及び比較例１〜３
と同様に含浸索子を作り、破壊テストを行なった。結果
を第１表に示した。この結果から明らかなようにＳ値の
大きい方が、ＢＤＶ値が高く低電圧での破壊も見られな
い。

〔発明の効果〕

本発明は上述したように、ヒーリングによる金属膜飛散
面積Ｓの大きな、即ちクリアリング性の良好な蒸着フィ
ルムを設計する事により、より信頼性か高く、更に高電
位傾度を必要とする分野への使用を可能ならしむるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、ヒーリングによる金属膜飛散面積
Ｓを測定するための方法を模式的に示した図であり、そ
のうち第１図はその平面図、第２図はその側面図でおる
。 １・・・測定蒸着層、２・・・フィルム層、３・・・貫
通用、４・・・絶縁フィルム、５・・・プラス電極、６
・・・マイナス電極、７・・・課電機への回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリプロピレンを主体とした粗面化フィルムを誘
   電体とし、該フィルムの少なくとも片面に蒸着された金
   属層を電極とした油浸コンデンサーにおいて、直流１ｋ
   Ｖ課電圧時に於けるヒーリングによる金属膜飛散面積が
   ２ｍｍ＾２以上である蒸着フィルムを用いていることを
   特徴とする油浸コンデンサー。