JPS628883B2 - - Google Patents
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- JPS628883B2 JPS628883B2 JP56197506A JP19750681A JPS628883B2 JP S628883 B2 JPS628883 B2 JP S628883B2 JP 56197506 A JP56197506 A JP 56197506A JP 19750681 A JP19750681 A JP 19750681A JP S628883 B2 JPS628883 B2 JP S628883B2
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Landscapes
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
- Organic Insulating Materials (AREA)
Description
本発明はフイルムタイプのコンデンサに関する
もので、電子機器、電力機器の小形化、高性能化
に貢献するものである。 従来コンデンサの誘電体として、絶縁紙やプラ
スチツクフイルム、特に、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリプロピレンフイルムが広く用いられ
ているが、近年の電子機器及び電力機器の小形
化、高性能化の要求にともない高誘電率、高絶縁
耐力のある誘電体を用いた小形、高性能のコンデ
ンサの開発が望まれている。 高誘電率誘電体として、古くからセルロース誘
導体が注目され、例えば、シアノエチルセルロー
ス、アセチルセルロース等が開発されているが、
誘電損失が高く、絶縁耐圧が低い欠点を持ち、特
に高温（60℃以上）における特性低下が著しいた
め実用化には充分至つていない。 本発明は、従来における以上のような点に鑑み
なされたもので、セルロース誘導体の高誘電率、
耐熱性、剛性などの特長を生かし、かつ、高温に
おける誘電損失及び絶縁耐力の向上を電子受容体
の特殊な働きにより計り、耐熱性小形高性能のコ
ンデンサを提供するものである。 以下に図面を用い本発明の説明を行う。 少なくとも一対の電極間にセルロース誘導体と
電荷受容型化合物を含む固体誘電体を配置して作
つた長帯状フイルム又は、一枚のシートを捲回又
は積層してコンデンサを作製した。 セルロース誘導体の一般式は、次の(1)式で示さ
れる。 Ｒ＝CH2−CH2CN、
もので、電子機器、電力機器の小形化、高性能化
に貢献するものである。 従来コンデンサの誘電体として、絶縁紙やプラ
スチツクフイルム、特に、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリプロピレンフイルムが広く用いられ
ているが、近年の電子機器及び電力機器の小形
化、高性能化の要求にともない高誘電率、高絶縁
耐力のある誘電体を用いた小形、高性能のコンデ
ンサの開発が望まれている。 高誘電率誘電体として、古くからセルロース誘
導体が注目され、例えば、シアノエチルセルロー
ス、アセチルセルロース等が開発されているが、
誘電損失が高く、絶縁耐圧が低い欠点を持ち、特
に高温（60℃以上）における特性低下が著しいた
め実用化には充分至つていない。 本発明は、従来における以上のような点に鑑み
なされたもので、セルロース誘導体の高誘電率、
耐熱性、剛性などの特長を生かし、かつ、高温に
おける誘電損失及び絶縁耐力の向上を電子受容体
の特殊な働きにより計り、耐熱性小形高性能のコ
ンデンサを提供するものである。 以下に図面を用い本発明の説明を行う。 少なくとも一対の電極間にセルロース誘導体と
電荷受容型化合物を含む固体誘電体を配置して作
つた長帯状フイルム又は、一枚のシートを捲回又
は積層してコンデンサを作製した。 セルロース誘導体の一般式は、次の(1)式で示さ
れる。 Ｒ＝CH2−CH2CN、
【式】−ON2又は
【式】
なおここで、セルロースは、セルロース鎖骨格
に３個の水酸基を有し、一般にこの水酸基を酸性
及びアルカリ触媒を用いて置換反応を行なう。こ
の時の水酸基が置換された割合を置換度といい、
100％置換されたものを置換度3.0と定義されてい
る。置換度によつて物質の性質が異なり、置換度
2.0以下の場合フイルム成形性及びその他電気絶
縁特性が低下するため本発明品では置換度2.0〜
3.0のものを使用した。第１表に、本発明品に使
用されたセルロース誘導体の一例を示した。
に３個の水酸基を有し、一般にこの水酸基を酸性
及びアルカリ触媒を用いて置換反応を行なう。こ
の時の水酸基が置換された割合を置換度といい、
100％置換されたものを置換度3.0と定義されてい
る。置換度によつて物質の性質が異なり、置換度
2.0以下の場合フイルム成形性及びその他電気絶
縁特性が低下するため本発明品では置換度2.0〜
3.0のものを使用した。第１表に、本発明品に使
用されたセルロース誘導体の一例を示した。
【表】
【表】
電子受容型化合物は、一般に骨格にπ電子をも
ちさらに吸電子基を側鎖にもつて、外部からの電
子を受けれる能力をもつた化合物で、電子供与化
合物とともに用いられて電荷移動錯体として有機
半導体の分野で開発が進んでいる。本発明はこの
電子受容型化合物の特性を生かしたもので一般式
では、次の(2)式の様に示される。 （Ｘ）n−(A)−（Ｙ）o ………(2) Ａ；π電子骨格〓Ｃ＝Ｃ〓、−Ｃ≡Ｃ−、
ちさらに吸電子基を側鎖にもつて、外部からの電
子を受けれる能力をもつた化合物で、電子供与化
合物とともに用いられて電荷移動錯体として有機
半導体の分野で開発が進んでいる。本発明はこの
電子受容型化合物の特性を生かしたもので一般式
では、次の(2)式の様に示される。 （Ｘ）n−(A)−（Ｙ）o ………(2) Ａ；π電子骨格〓Ｃ＝Ｃ〓、−Ｃ≡Ｃ−、
【式】
など。
Ｘ、Ｙ；吸電子基−Ｃ≡Ｎ、−NO2、−Ｆ、−
Cl、Br、−Ｉなど。 ｍ、ｎ；２〜４ 第２表に、本発明に使用される電子受容型の一
例を示す。 なお便宜上以下の説明ならびに図面では第１表
および第２表に記載した記号でもつて該当の化合
物を表わすものとする。
Cl、Br、−Ｉなど。 ｍ、ｎ；２〜４ 第２表に、本発明に使用される電子受容型の一
例を示す。 なお便宜上以下の説明ならびに図面では第１表
および第２表に記載した記号でもつて該当の化合
物を表わすものとする。
【表】
【表】
【表】
なおここで、従来のセルロース誘導体は、セル
ロースを酸又はアルカリ触媒を用いて合成するた
めその残留物が電気特性に悪影響をおよぼす不純
物として働くため、誘電損失及び絶縁耐圧を低下
させていた。以下にセルロース誘導体の合成例を
示す。 (i) シアノエチルセルロースの合成例 (ii) ニトロセルロースの合成例 以上(i)、(ii)の反応例から明らかな様に、フイル
ム中にNa+、SO4 2-、が混入し、さらに分子鎖中
に吸着し除去が困難になり、又誘電体のもれ電流
の大きさを左右し、この要因によつて特に高温
（60℃以上）での誘電特性の悪化をきたしてい
た。 さて第１図に第１表のセルロース誘導体Ａ〜Ｄ
の各々に第２表の電子受容型化合物を添加した場
合の添加の量と高温（80℃）における誘電損失
tanδ（100Hz）との関係を示す。 また第２図に同セルロース誘導体Ａ〜Ｄの各々
に同電子受容型化合物を添加した場合の添加量と
高温（80℃）における比誘電率との関係を示す。 第１図より明らかな様に、各種セルロース誘導
体に電子受容体を添加することにより誘電損失が
低下し添加量が0.01〜13wt％で特に著しい効果が
認められた。0.01wt％以下では、効果が少なく、
10wt％以上では電子受容体自身の動電性増加に
よる誘電損失の増加が認められた。 第２図の誘電率との関係においても添加量
10wt％までは、比誘電率は安定であるが、それ
以上の添加量では不安定となり、電気機器の設計
に困難をきたした。 次に第３図に、同セルロース誘導体Ａ〜Ｄの
各々に同電子受容型化合物を添加した場合の添加
量と高温（80℃）における絶縁破壊電圧（直流）
との関係を示す。図から明らかなようにこの場
合、無添加物のものと比較して0.01〜30wt％添加
したものは絶縁破壊電圧が２倍以上に高まる。 第１図〜第３図で明らかになつた以上のような
効果は、誘電体中の導電性不純物が添加剤によつ
て固定化又は中性化されたためで、特にこの効果
は、誘電損失の改善に大きく影響している。さら
に本発明の場合上記の効果と同時に、電子受容型
化合物によつて、電極部より高圧時に注入される
電子のエネルギーが、緩和されるためにさらに絶
縁耐力の向上をもたらしたものである。 なお、第１図〜第３図においては一部の組合せ
しか示さなかつたが、他のセルロース誘導体と電
子受容型化合物の組合せにおいても同様な効果を
示した。 次により具体的に本発明の実施例を説明する。 なおここで本発明によるコンデンサの構成の一
例を第５図に示す。図において１は誘電体フイル
ム、２は電極である。 実施例 １ 本発明品(1)として、シアノエチルセルロースＡ
（置換度2.8）にテトラシアノエチレン(2)を0.5wt
％添加したフイルムを溶液法で成形し、その両面
にアルミニウム金属を蒸着し捲回してコンデンサ
素子を作製し、この素子と、従来品(1)として上記
と同様な製造方法で作製した電子受容体無添加の
コンデンサ素子とのそれぞれに、80℃雰囲気中で
50V／μｍの交流電圧を印加して破壊寿命試験を
行なつた。その試験結果を第４図に示す。なお各
試験材料数は本発明品、従来品とも５個であり、
このことは後出の実施例２においても同じであ
る。 図から明らかなように、従来品(1)は100時間以
内に全数破壊し、残存率が０％になつたが、本発
明品(1)は1000時間経過後においても残存率100％
であつた。 実施例 ２ 本発明品(2)として、ニトロセルロースＢ（置換
度2.5）ｐ−アイオダニル５を0.1wt％添加した溶
液を、両面アルミニウム蒸着したポリエチレンテ
レフタレートフイルムに塗布してフイルムを形成
したものを積層して作製したコンデンサ素子と、
従来品(2)として上記と同様な製造方法で、電子受
容体無添加のニトロセルロースをフイルム形成し
て作製したコンデンサ素子とのそれぞれに80℃雰
囲気で50V／μｍの交流電圧を印加して破壊寿命
試験を行なつた。その試験結果を同じく第４図に
示す。図から明らかな様に、実施例１同様従来品
(2)は100時間以内で全数破壊し、残存率が０％に
なつたが、本発明品(2)は1000時間経過後において
も残存率100％であつた。 なおその他のセルロース誘導体についても前記
実施例と同様な結果が得られている。 本発明は以上のように誘電損失が低くかつ絶縁
耐圧が高く、さらに高温で特性が安定しているな
ど性能の極めてすぐれたコンデンサを提供するも
のである。
ロースを酸又はアルカリ触媒を用いて合成するた
めその残留物が電気特性に悪影響をおよぼす不純
物として働くため、誘電損失及び絶縁耐圧を低下
させていた。以下にセルロース誘導体の合成例を
示す。 (i) シアノエチルセルロースの合成例 (ii) ニトロセルロースの合成例 以上(i)、(ii)の反応例から明らかな様に、フイル
ム中にNa+、SO4 2-、が混入し、さらに分子鎖中
に吸着し除去が困難になり、又誘電体のもれ電流
の大きさを左右し、この要因によつて特に高温
（60℃以上）での誘電特性の悪化をきたしてい
た。 さて第１図に第１表のセルロース誘導体Ａ〜Ｄ
の各々に第２表の電子受容型化合物を添加した場
合の添加の量と高温（80℃）における誘電損失
tanδ（100Hz）との関係を示す。 また第２図に同セルロース誘導体Ａ〜Ｄの各々
に同電子受容型化合物を添加した場合の添加量と
高温（80℃）における比誘電率との関係を示す。 第１図より明らかな様に、各種セルロース誘導
体に電子受容体を添加することにより誘電損失が
低下し添加量が0.01〜13wt％で特に著しい効果が
認められた。0.01wt％以下では、効果が少なく、
10wt％以上では電子受容体自身の動電性増加に
よる誘電損失の増加が認められた。 第２図の誘電率との関係においても添加量
10wt％までは、比誘電率は安定であるが、それ
以上の添加量では不安定となり、電気機器の設計
に困難をきたした。 次に第３図に、同セルロース誘導体Ａ〜Ｄの
各々に同電子受容型化合物を添加した場合の添加
量と高温（80℃）における絶縁破壊電圧（直流）
との関係を示す。図から明らかなようにこの場
合、無添加物のものと比較して0.01〜30wt％添加
したものは絶縁破壊電圧が２倍以上に高まる。 第１図〜第３図で明らかになつた以上のような
効果は、誘電体中の導電性不純物が添加剤によつ
て固定化又は中性化されたためで、特にこの効果
は、誘電損失の改善に大きく影響している。さら
に本発明の場合上記の効果と同時に、電子受容型
化合物によつて、電極部より高圧時に注入される
電子のエネルギーが、緩和されるためにさらに絶
縁耐力の向上をもたらしたものである。 なお、第１図〜第３図においては一部の組合せ
しか示さなかつたが、他のセルロース誘導体と電
子受容型化合物の組合せにおいても同様な効果を
示した。 次により具体的に本発明の実施例を説明する。 なおここで本発明によるコンデンサの構成の一
例を第５図に示す。図において１は誘電体フイル
ム、２は電極である。 実施例 １ 本発明品(1)として、シアノエチルセルロースＡ
（置換度2.8）にテトラシアノエチレン(2)を0.5wt
％添加したフイルムを溶液法で成形し、その両面
にアルミニウム金属を蒸着し捲回してコンデンサ
素子を作製し、この素子と、従来品(1)として上記
と同様な製造方法で作製した電子受容体無添加の
コンデンサ素子とのそれぞれに、80℃雰囲気中で
50V／μｍの交流電圧を印加して破壊寿命試験を
行なつた。その試験結果を第４図に示す。なお各
試験材料数は本発明品、従来品とも５個であり、
このことは後出の実施例２においても同じであ
る。 図から明らかなように、従来品(1)は100時間以
内に全数破壊し、残存率が０％になつたが、本発
明品(1)は1000時間経過後においても残存率100％
であつた。 実施例 ２ 本発明品(2)として、ニトロセルロースＢ（置換
度2.5）ｐ−アイオダニル５を0.1wt％添加した溶
液を、両面アルミニウム蒸着したポリエチレンテ
レフタレートフイルムに塗布してフイルムを形成
したものを積層して作製したコンデンサ素子と、
従来品(2)として上記と同様な製造方法で、電子受
容体無添加のニトロセルロースをフイルム形成し
て作製したコンデンサ素子とのそれぞれに80℃雰
囲気で50V／μｍの交流電圧を印加して破壊寿命
試験を行なつた。その試験結果を同じく第４図に
示す。図から明らかな様に、実施例１同様従来品
(2)は100時間以内で全数破壊し、残存率が０％に
なつたが、本発明品(2)は1000時間経過後において
も残存率100％であつた。 なおその他のセルロース誘導体についても前記
実施例と同様な結果が得られている。 本発明は以上のように誘電損失が低くかつ絶縁
耐圧が高く、さらに高温で特性が安定しているな
ど性能の極めてすぐれたコンデンサを提供するも
のである。
第１図、第２図および第３図はセルロース誘電
体に電子受容型化合物を添加した場合の添加量と
誘電損失、比誘電率および絶縁破壊電圧との関係
をそれぞれ示す図、第４図は本発明によるコンデ
ンサと従来品のそれぞれの破壊寿命試験結果を示
す図、第５図は本発明によるコンデンサの構成の
一例を示す図である。 １……誘電体フイルム、２……電極。
体に電子受容型化合物を添加した場合の添加量と
誘電損失、比誘電率および絶縁破壊電圧との関係
をそれぞれ示す図、第４図は本発明によるコンデ
ンサと従来品のそれぞれの破壊寿命試験結果を示
す図、第５図は本発明によるコンデンサの構成の
一例を示す図である。 １……誘電体フイルム、２……電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも一対の電極間に配置される誘電体
がセルロース誘導体に電子受容型化合物を添加し
たものから構成されたことを特徴とするコンデン
サ。 ２ 電子受容型の化合物のセルロース誘導体に対
する添加量が、0.01〜10重量％の範囲にあること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のコンデ
ンサ。 ３ セルロース誘導体が、下記の一般式で表され
る化合物であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項または第２項記載のコンデンサ。 ただし、Ｒは、−CH2CH2CN、【式】 −NO2および【式】よりなる群から選ば れる少なくとも一種の極性基よりなる。 ４ 下記の一般式で表されるセルロース誘導体が
シアノエチルセルロース、ニトロセルロース、酢
酸セルロースおよびリン酸セルロースのなかの何
れか一つであることを特徴とする特許請求の範囲
第３項記載のコンデンサ。 ただし、Ｒは、−CH2CH2CN、【式】 −NO2および【式】よりなる群から選ば れる少なくとも一種の極性基よりなる。 ５ 電子受容型化合物が下記の一般式で表される
化合物であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項、第２項、または第４項記載のコンデンサ。 （Ｘ）a−(A)−（Ｙ）b ただし、Ａはπ電子骨格をもつ＞Ｃ＝Ｃ＜、−
Ｃ≡Ｃ−、【式】【式】お よび【式】よりなる群から選ばれる少なく とも一種のπ電子をもつ分子基よりなる。 Ｘ、Ｙは、−Ｃ≡Ｎ、−NO2、−Ｆ、−Cl、−Br、
および−Ｉよりなる群から選ばれる少なくとも一
種の吸電子基よりなる。 ａ、ｂは、置換基の数を示すもので２〜４であ
る。 ６ 下記の一般式で表される電子受容型化合物
が、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノエ
チレン、ｐ−クロラニル、ｐ−ブロマニル、ｐ−
アイオダニル、ｐ−フルオラニル、ジシアノジク
ロロキノン、ジシアノジブロモキノンおよびトリ
ニトロベンゼンのなかの何れか一つであることを
特徴とする特許請求の範囲第５項記載のコンデン
サ。 （Ｘ）a−(A)−（Ｙ）b ただし、Ａはπ電子骨格をもつ〓Ｃ＝Ｃ〓、−
Ｃ≡Ｃ−、【式】【式】お よび【式】よりなる群から選ばれる少なく とも一種のπ電子をもつ分子基よりなる。 Ｘ、Ｙは、−Ｃ≡Ｎ、−NO2、−Ｆ、−Cl、−Br、
および−Ｉよりなる群から選ばれる少なくとも一
種の吸電子基よりなる。 ａ、ｂは、置換基の数を示すもので２〜４であ
る。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19750681A JPS5897822A (ja) | 1981-12-07 | 1981-12-07 | コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19750681A JPS5897822A (ja) | 1981-12-07 | 1981-12-07 | コンデンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5897822A JPS5897822A (ja) | 1983-06-10 |
| JPS628883B2 true JPS628883B2 (ja) | 1987-02-25 |
Family
ID=16375602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19750681A Granted JPS5897822A (ja) | 1981-12-07 | 1981-12-07 | コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5897822A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5490035A (en) * | 1993-05-28 | 1996-02-06 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Cyanoresin, cyanoresin/cellulose triacetate blends for thin film, dielectric capacitors |
| US7542265B2 (en) | 2006-11-28 | 2009-06-02 | General Electric Company | High energy density capacitors and methods of manufacture |
| US8120890B2 (en) * | 2008-07-25 | 2012-02-21 | General Electric Company | High temperature film capacitor |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5411947A (en) * | 1977-06-29 | 1979-01-29 | Matsushita Electric Works Ltd | Composition having high dielectric constant |
| JPS54163400A (en) * | 1978-06-14 | 1979-12-25 | Matsushita Electric Works Ltd | High dielectric composition |
| JPS5679425A (en) * | 1979-11-30 | 1981-06-30 | Matsushita Electric Works Ltd | Multilayer electric circuit board |
-
1981
- 1981-12-07 JP JP19750681A patent/JPS5897822A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5411947A (en) * | 1977-06-29 | 1979-01-29 | Matsushita Electric Works Ltd | Composition having high dielectric constant |
| JPS54163400A (en) * | 1978-06-14 | 1979-12-25 | Matsushita Electric Works Ltd | High dielectric composition |
| JPS5679425A (en) * | 1979-11-30 | 1981-06-30 | Matsushita Electric Works Ltd | Multilayer electric circuit board |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5897822A (ja) | 1983-06-10 |
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