JPS6116410A - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は電気絶縁油に関する。更に詳しくは、エチルト
ルエン製造時に得られる重質分から製造される電気絶縁
油に関するものである。

（ロ）従来の技術 近年、油含浸コンデンサーなどの油含浸電気機器の小型
化、軽量化の傾向は著しく、それに対応して、絶縁体あ
るいは誘電体としてのプラスチック材料が開発され、従
来から使用されている絶縁紙と併用して、あるいは絶縁
紙の代りに使用されるようになった。

ところで、油含浸電気機器に含浸させる電気絶縁油につ
いても、上述のプラスチック材料の使用に伴う種々の問
題点が生じている。すなわち従来の電気絶縁油、例えば
、精製された鉱油、ポリブテン、アルキルベンゼンなど
は、上記の油含浸電気機器に使用されるポリオレフィン
などのプラスチック材料との適合性が必ずしも満足し得
るものではない。従来の電気絶縁油は、これらプラスチ
ック材料を溶解し、若しくは膨潤させて、油含浸電気機
器の絶縁耐力を低下させることがある。

従って、ポリオレフィンなどのプラスチック材料を用い
た油含浸電気機器に、より一層適応し得る高性能の含浸
用電気絶縁油の開発が望まれている。

一方、ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水素を、ア
ルキル化触媒により、エチレン、プロピレンなどのオレ
フィンでアルキル化し、アルキルベンゼンを製造するこ
とは、エチルベンゼン、エチルトルエン、キュメンなど
を得ることを１」的として広く行なわれている。また、
その際に使用するアルキル化触媒としては、塩化アルミ
ニウム、固体リン酸、シリカ−アルミナ、フッ化ホウ素
など多くの触媒が使用されている。

」−記のアルキル化のプロセスからは、重質分として、
反応原料、アルキル化触媒などに応じた構造を有するジ
アリールアルカン、トリアリールシアルカンなどを含む
留分が副生ずる。この留分の利用としては、例えば特開
昭５４−２３０８６号、同５４−２３０８７号、同５４
−２３０８８号公報などに記載されているように、塩化
アルミニウム触媒の存在下に、ベンゼンをエチレンによ
りアルキル化するプロセスからの重質分が、一般の電気
絶縁油として利用できることが知られている。

しかるに、上記公報に開示された留分からなる電気絶縁
油は、前記のプラスチック材料を用いた油含浸電気機器
用の含浸油としては必ずしも満足すべきものではない。

すなわち、それらの留分は比較的流動点が高く、単なる
蒸留では分離し難いタール状物、不飽和化合物、カルボ
ニル化合物などの不純物が混入しているため、たとえ精
製処理を施しても、過酷な条件下で使用する含浸油とし
ては好ましくない。また、ポリオレフィンなどのプラス
チック材料をかなり＃５潤させるので、プラスチック材
料を用いた油含浸電気機器に含浸させるためには不適当
である。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 上記のように、従来のこの種の電気絶縁油は、蒸留で分
離し難いタール状物、不飽和化合物、カルボニル化合物
などを含有しており好ましくない。

またプラスチック材料に対する適合性が良好ではなかっ
た。

一方、本発明者らは、原料としてトルエンおよびエチレ
ンを用い、アルキル化触媒として合成ゼオライト触媒を
使用したアルキル化プロセスにおける重質分から得られ
た留分は、前記公報に開示された留分よりも、電気機器
の含浸用として極めて好適であるという知見を得た。

従って、本発明の目的は、従来技術における一■−記の
ような欠点を解消しＶｌＩる新規な″電気絶縁油を提供
することである。換訂すれば、本発明の目的は、ポリオ
レフィンなどのプラスチック材料を、絶縁体または誘電
体の少なくとも一部として使用した油含浸コンデンサー
や油含浸ケーブルなどの油含浸電気機器用の含浸油とし
て好適な電気絶縁油を提供することにある。

（ニ）問題点を解決するだめの手段 本発明は、合成ゼオライト触媒の存在下に、トルエンを
エチレンによりアルキル化し、エチルトルエン奢製造す
るプロセスから得られる重質分を蒸留して得られる、訓
点が２７０〜３５０°Ｃの範　−囲にある留分を含有す
ることを特徴とする電気絶縁油に係るものである。

本発明において使用する前記のアルキル化触媒は、合成
ゼオライト、すなわち結晶性アルミノシリケート・ゼオ
ライトである。特に好ましくは、ＺＳＭ−５型の合成ゼ
オライトであり、例えば、ＺＳＭ−５およびＺＳＭ−１
１として知られている。これらＺＳＭ−５型の合成ゼオ
ライトは下記の４＋ｆ；ｉｉ公報中に説明されている。

ＺＳＭ−５：　　米国特許第３，７０２，８８６号およ
び 英国特許第１，１６１，９７４号 ＺＳＭ−１１：米国特許第３，７０９，９７９号１４Ｑ
に、ＺＳＭ−５型の合成ゼオライトは、５ｉ０２／Ａｌ
２Ｏ３トしテ（７）　−Ｔｍ　Ａｙ比が２０〜４ｏｏで
あり、特性Ｘ線回折パターンを有する（詳しくは、前記
特許公報にそれぞれ開示されている）。

本発明において使用する合成ゼオライトは、水素イオン
、あるいはカルシウム、マグネシウム、ストロンチウム
、バリウムなどの２価イオン、稀」−類としてのセリウ
ム、イツトリウムなどの３価イオンでイオン交換したも
のを用いる。更に、ホウ素、ガリウム、リン、若しくは
これらの化合物で変性した合成ゼオライトなども使用す
ることができる。

アルキル化は液相でも行ない得るが、通常は気相で行な
い、その温度は３００〜６５０℃、好ましくは３５０〜
５５０℃である。アルキル化の圧力は特に限定されない
が、１〜１００Ｋｇ／ＣｒｒＩ２テ、通常は大気圧下で
行なう。供給する原料の比率はエチレン／トルエン（モ
ル比）で０．０５〜５の範囲が好適であり、また、ＷＨ
３Ｖは１〜５００、好ましくは１〜３００である。

上記のアルキル化により、未反応トルエン、工。

チルトルエン、ポリエチルトルエンおよび重質分からな
る反応液が得られる。次に、この反応液から未反応トル
エン、エチルトルエンおよびポリエチルトルエンを留去
し、沸点２５０°Ｃ以上の重質分を得る。

上記重質分は、アルキル化触媒として合成ゼオライト触
媒を用いるため、塩化アルミニウム触媒の場合よりもタ
ール分が非常に少なく、また色相や熱安定性を損なう原
因となる不飽和化合物やカルボニル化合物もまた極めて
少ない。しかしながら、必要に応じて、更に精製処理を
施すこともできる。この精製処理における処理剤、処理
条件、その他は、電気絶縁油に対する通常の精製と何ら
変りなく、例えば、活性白土、硫酸などによる酸処理、
あるいは水酸化アルカリ金属、水酸化アルカリ土類金属
などによるアルカリ処理など、いずれの方法により行な
ってもよい。なお、この精製処理は次の蒸留の後の段階
で行なってもよい。

次に、」；記重質分から蒸留により沸点２７０〜３５０
００、好ましくは２７５〜３２０℃の範囲にある留分な
得る。沸点が２７０℃未満のもの、あるいは３５０℃を
越える留分は、プラスチック材料との適合性や電気性能
を悪くするので好ましくない。

Ｌ記の工程により得られた留分は、下記一般式（Ｉ）で
示されるジアリールアルカンを主として含み、その分子
式は、ＣＨ（ｎは１４〜１６）でｎ　　２ｎ−１４ ある。

ここでＲ１およびＲ３は水素またはメチル基であり、Ｒ
２はメチレン基、エチレン基またはエチリデン基である
。またｐおよびｑは１〜３の整数である。

上記の留分は、前述のような塩化アルミニウム触媒を使
用して得た留分と比較し、タール分が少なく、またカル
ボニル化合物や不飽和化合物が少ないという特徴を有し
、また、プラスチック材料を著しく膨潤させることがな
いので、油含浸電気機器、特に誘電体または絶縁体の少
なくとも一部にプラスチック材料を使用した油含浸電気
機器、例えば油含浸コンデンサーや油含浸ケーブルなど
に好適である。

そのような油含浸コンデンサーは、電極としてのアルミ
ニウム箔などの金属箔と、誘電体としてのプラスチック
フィルムとを巻回してコンデンサー素子となし、次に含
浸油としての電気絶縁油を含浸ξせたものである。絶縁
紙をプラスチックフィルムと１１１用することもできる
６また金属箔の代りに、蒸着金属層を付与した金属化（
メタライズド）プラスチックフィルムを電極として用い
てもよい。プラスチックフィルムとしては、ポリエチレ
ン、°ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリエス
テル、ポリフッ化ビニリデンなどがある。

これらの内、ポリオレフィン、特にポリプロピレンが好
ましい。

また、前記油含浸ケーブルは、銅、アルミニウムなどの
金属からなる導体の周囲を、絶縁体としてのプラスチッ
クフィルムで巻回し、電気絶縁油を含浸させたものであ
る。絶縁体としては、プラスチックフィルムと絶縁紙を
併用することもでき、例えば、絶縁紙にプラスチックフ
ィルムを押出し溶融により積層した複合フィルムや、シ
ラン架橋プラスチックと絶縁紙を結合させた複合フィル
ムなどの他に、プラスチック繊維とパルプの混抄紙など
が挙げられる。プラスチックとしては、ポリエチレン、
ポリプロピレンなどのポリオレフィンやポリエステル、
ポリフッ化ビニリデンなどが使用できるが、好ましいプ
ラスチックはポリオレフィンである。

これらの油含浸電気機器は、高電圧下で、し、かも長Ｉ
Ｔ￥間の課電を強いられるので、その使用条件は過酷で
ある。従って、４含浸させるべき電気絶縁油に僅かな不
純物が含まれていても、その影響は大であるが、本発明
の前記留分は、合成ゼオライトを触媒としているために
、不飽和化合物やカルボニルは極めて少ない。それ故、
この留分を含浸させた油含浸電気機器は長期にわたり安
定な性能を維持する。

また、含浸油が、電気機器中のプラスチックを膨潤させ
たり、溶解したり、あるいはプラスチックに対する含浸
性が不充分である場合、そのような箇所は、コンデンサ
ーにおいては電界集中の原因となるボイドを生じ、また
ケーブルにおいては油流の抵抗を生じる箇所となるので
好ましくない。

しかしながら、本発明の前記留分は、プラスチックを膨
潤させたり、溶解したりすることが少なくまたプラスチ
ックに対する含浸性も良好である。

従って、本発明の前記留分を含浸ｙせたコンデンサーや
ケーブルなどは、高電圧下においても長期にわたって安
□定である。

（ホ）作用 本発明の上記留分は、以上に説明したように、塩化アル
ミニウム触媒を使用して得た留分と比較して、タール分
、カルボニル化合物、不飽和化合物などが少なく、プラ
スチック材料を著しく膨潤させることがなく、電気特性
も良好であるから、油含浸電気機器、特に誘電体または
絶縁体の少なくとも一部にプラスチック材料を使用した
油含浸電気機器の含浸油として好適である。

（へ）実施例 次に実施例により本発明を更に詳述する。

［製造例］ 合成ゼオライトＺＳＭ、−５（Ｈ＋型、５ｉ０２／Ａ１
２０３（モル比）＝６０）１００ｇを、ステンレス製流
通式反応器に入れ、次の条件下でトルエンをエチレンで
アルキル化した。

反応温度　　　　　　　　　　４５０℃圧　　力　　　
　　　　　　　　大気圧エチレン／トルエン（モル比）
０．２ ＷＨ５Ｖ　　　　　　　　　　　　４．５得られた反応
液を蒸留し、未反応トルエン、エチルトルエンおよびポ
リエチルトルエンを含む沸点２５０°Ｃ未満の留分を留
去し、重質分を収率２．１％で得た。

続いて、この重質分を減圧蒸留し、常圧換算で２７５〜
３２０’Ｃ！の留分（Ａ）を得た。

この留分（Ａ）を分析したところ、主としてジアリール
アルカンを含むものであり、その組成および物性は次の
通りであった。

組成分析値 垂平　％ （ＣＨ） ｎ　２ｎ−１４ （ｎ　＝　１４　）　　　　　　（１５，３）（ｎ　＝
　１５　）　　　　　　（４３，８）（ｎ　＝　１６　
）　　　　　　（２５，９）そ　　の　　他　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　１５．０計　　１００．
０ 物性値 臭　　素　　価　　　　　　　　　　　　　０．０５　
ｃｇ／ｇ流　　動　　点　　　　　　　　　　　　−５
０°Ｃ以下粘　　度　（０４０°Ｃ）　　　　　　　　
　　　　４．６ｃＳｔ絶縁破壊電圧　　　　　　７０　
ＫＶ／２．５ｍｍ以」二体積固有抵抗率　　　　　　　
ｌＸ１０１６Ω、ｃｍ誘　　　電　　　率　　　　　　
　　　　　　　　　２，５３誘電正接（０８０℃）　　
　　　　　　　ｏ、ｏｏｌ「比較製造例］ 塩化アルミニウム触媒を使用して、ベンゼンとエチレン
を５＝１のモル比で、１３０°Ｃの温度において、反応
器内で撹拌しながら１時間反応させた。触媒を失活させ
た後、未反応ベンゼン、エチルベンゼンおよびポリエチ
ルベンゼンを蒸留で除き、残った留分を減圧で蒸留し、
常圧における沸点が２７０〜３２０　’Ｃの留分（Ｂ）
を回収した。

この留分を分析したところ、次の通りであった。

１．１−ジフェニルエタン　　　　　３６．９％１−フ
ェニル−１− （エチルフェニル）エタン　　３２．３％そ　　の　　
他　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３０．８％
計　　１００．０％ 実　　施　　例 アルミニウム箔を電極とし、２枚重ねのポリプロピレン
フィルム（厚み１４ｐＬ）を誘電体として、常法に従い
これらを巻回してコンデンサー素子を形成し、油含浸用
モデルコンデンサーを作製した。

次に、このモデルコンデンサーに、製造例で得られた留
分（Ａ）および（Ｂ）を真空下で含浸させ、静電容φ約
０．４　、’　Ｆの油含浸コンデンサーを作製した。

この油含浸コンデンサーに交流電圧を課電し、そのコン
デンサーが破壊するまでの時間を測定した。

なお、それぞれの含浸油について、１５個のコンデンサ
ーを作製し、最大と最小の破壊時間は除外し、残余のコ
ンデンサーの破壊時間の平均値を以てその値とした。結
果は次の通りである。

含　浸　油　　　　　破壊時間（ｈｒｓ、）留分（Ａ）
　　　　　　　　８５０ 留分（Ｂ）　　　　　　　　３２０ 留分（Ｃ）（′″）　　　　　３３０ （豪）：留分（Ｂ）を、電気絶縁油として通常の条件に
より活性白土で精製したものである。

（ト）発明の効果 前記の詳細な説明および実施例から明らかなように、本
発明の電気絶縁油は、エチルトルエンの製造プロセスに
おける副生留分を原料とし、簡単な工程により製造する
ので、容易かつ廉価に得られると共に、タール分、カル
ボニル化合物、不飽和化合物などが少ない。また、プラ
スチック材料を著しく膨潤させることはなく、電気特性
も良好である。

従って、油含浸電気機器、特に誘電体または絶縁体の少
なくとも一部にプラスチック材料を使用した油含浸電気
機器の含浸油として好適である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）合成ゼオライト触媒の存在下に、トルエンをエチ
   レンによりアルキル化し、エチルトルエンを製造するプ
   ロセスから得られる重質分を蒸留して得られる、沸点が
   ２７０〜３５０℃の範囲にある留分を含有することを特
   徴とする電気絶縁油。
2. （２）前記合成ゼオライト触媒が結晶性アルミノシリケ
   ート・ゼオライトである特許請求の範囲第１項記載の電
   気絶縁油。