JPS63273308A

JPS63273308A - 油浸コンデンサ−

Info

Publication number: JPS63273308A
Application number: JP10631087A
Authority: JP
Inventors: Kazuichi Yuuki; 結城　万市; Yoshifumi Kanou; 狩野　順史; Megumi Tanaka; 恵田中
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1987-05-01
Filing date: 1987-05-01
Publication date: 1988-11-10

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
に関するものでおる。

（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。しかしながらＡ１蒸着品はヒーリング性には
優れているけれども、コロ−ジョンによる容量減少が問
題とされていた。

近年、このコロ−ジョンによる容量減少が少ないＺｎ蒸
着品が、交流用途には数多く用いられるようになってぎ
た。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、Ｚｎ蒸着品はＡＩに比ベヒーリング性が劣りヒ
ーリングが不十分なことによる低電圧での素子破壊を起
し易い欠点がある。７−ｎ品のＢＤＶ向上には蒸着膜厚
を薄くすることで改善されることが知られている。しか
し、膜厚が薄くなると、絶縁油中の膜安定性及びメタリ
コン接着性が悪くなる弊害もあり、適切な膜厚設計が不
十分でめった。本発明は、適切な膜厚設計をすることで
良好なヒーリング性を付与し、適正な含浸油と組合せる
ことで、Ｚｎの長所である耐コロナ性を生かし、高電位
傾度での使用に耐え得る油浸コンデンサーの提供を目的
とするものである。

〔問題点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亜鉛を主体とする金属層を電極と
した油浸コンデンサーであって、金属層の膜抵抗が６〜
２０Ω／□であり、２０℃における粘度が３００センチ
ポイズ以下でＰＶ値が２０以上である絶縁油を誘電体層
間に十分含浸していることを特徴とする。

本発明にお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ｒＩＩ
Ｊ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、エチレン含量０．７〜２．５ｗｔ％のエチレ
ンプロピレンランダム共重合体７０〜８５ｗｔ％にエチ
レン１５〜３０ｗｔ％を重合させて得られたＩＩが８５
〜９５％のエチレンプロピレンブロック共重合体（Ｂ）
を積層したもの等を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３７〜４６ｄｙｎｅ／ｃｍにし
たフィルムを、代表的なものとして挙げることができ、
俊者の場合、（Ａ＞と（Ｂ）の厚さは、重量化（Ａ／Ｂ
）で８０／２０〜９５１５としたものが好ましい。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、他のポリマーが共重合もしくは混合されても良い
が、クイイル中のポリプロピレンは８０ｗｔ％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、無機系あるい
は有機系の顔料を添加し、キャスト、２軸延伸したもの
、３品からα品への形晶変化によって生ずる表面凹凸を
有するもの、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などである
。尚、このフィルムには、酸化防止剤０．１〜１．０ｗ
↑％、耐候性改善剤０．０１〜１．０Ｗ↑％、すべり調
節剤、例えばステアリン酸カルシウム０．００１〜ｌｏ
ｗｔ％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、複合の
粗面化フィルムの方が、単層の粗面化フィルムよりも好
ましい。金属層の蒸着は粗面にするのが好ましい。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０．３〜０．５μ
ｍである。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
。

本発明のＺｎを主体とする金属層とは、公知の方法で蒸
着されたＺｎ１００％からなる層、もしくはＺｎ７０〜
９９％とその他の金属（例えば、ＡＩ、Ｃｕ、ＡＱ等）
１〜３０ｗｔ％からなる層で、この金属層の膜抵抗は６
〜２０Ω／□でなければならない。好ましくは、８〜１
２Ω／□が良い。６Ω／ロ未満のものはヒーリング性が
悪くなり、２０Ω／□をこえるものは蒸着膜安定性の面
で劣り好ましくない。

また、含浸に用いる絶縁油の２０℃における粘度は、３
００センチポイズ（ｃｐ）以下でなければならない。好
ましくは１５０Ｃｐ以下が良い。

３００Ｃｐをこえるものはヒーリング性が悪くなり且つ
含浸性の面でも劣り好ましくない。

本発明におけるＰＶ値とは、ＰＬＡＳＴＩＣ３、ＭＡＹ
、１９６５に記載されているＰＥＲＭＡＣＨＯＲ−ＶＡ
ＩＵＥと呼ばれるフィルムへの絶縁油の浸透性を示すも
ので、ＰＶ値は２０以上でなければならない。好ましく
は２５以上が良い。２０未満のものはフィルムの膨潤が
大きく、蒸＠膜に亀裂を生じ易くなり好ましくない。Ｐ
Ｖ値の算出は第１表による。

第１表また、誘電体層間には絶縁油が十分含浸されていなけれ
ばならない。十分含浸とは、誘電体層間に意識的に未含
浸部を残すようにしない、つまり実質上未含浸部分を残
さないように含浸することを意味するものであり、いわ
ゆる部分含浸と区別する意味のものである。未含浸部が
存在すると耐電圧特性の低下をきたし好ましくない。

本発明におけるフィルムの厚さは、特に限定されないが
６〜２０μｍが好ましい。

本発明の油浸コンデンサーの金属層は、マージン側と反
対側の端部が濃厚蒸着層でおることが好ましい。ここで
、濃厚蒸着層（以下ｒＨＥＪという。）とは、金属層の
一部の膜厚を、第１図に示す如く、局部的に厚くしたも
のである。

第１図は、ＨＥ加工を示したもので、１は粗面化フィル
ム、２はＺｎ蒸着金属層で、３の局部的に厚くなってい
るのがＨＥ部である。４はＨＥ部に接触するメタリコン
で、５はマージン部である。

ＨＥの膜厚は４Ω／□以下が好ましい。４Ω／□をこえ
るものは、接着力強化効果が弱く、好ましくない。また
、この層の巾は７履以下が好ましく、より好ましくは２
〜５ｍが良い。７＃をこえるものは、濃厚膜厚の弊害、
例えばＨＥ部にヒーリングが生じた場合、セルフヒーリ
ング性の悪さによる素子破壊、が生じ易くなり、好まし
くない。

次に、Ｚｎを主体とした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側にＺｎを主体とした金属層を蒸着
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、ＡＩ、鉛（
Ｐｂ）　、スズ（Ｓｒｌ）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り付けた
後、含浸タンクに入れ、真空乾燥を行う。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℃。

０、１ｍ１ｌ（］　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得る。

本発明における特性値の測定法及び評価法は、次のとお
りでおる。

＜１）Ｚｎの膜抵抗東洋メタライジング■ＩＯＨＭ−ＭＥＴＥＲを用い次の
方法で測定する。

ａ０通常部測定長：フィルムの長さ方向に２０ｃｍ測定巾：フィル
ムの巾方向に１０ｃｍ以下任意測定数＝３個以上膜抵抗値：測定値の平均値を有効数字三相で丸めたものす、ＨＥ部測定長：フィルムの長さ方向に２０ｃｍ測定巾＝ＨＥ部
が２ｍ以上のとき、ＨＥのカット部より２ＮｒＩＨＥ部が２ＦＭ１未満のとき、ＨＥ部界からＨＥ部の命中測定数＝３個以上膜抵抗値：測定値の平均値を有効数字三相で丸めたもの（２）粘度東京計器■製団転式粘度計８８Ｌ型を用い２０℃で測定
する。

（３）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　　：１ｍ縦倍率　　：　５０００倍横倍率　　：２００倍送り速度　：Ｑ、　ｉ＃、、’ＳｅＣフィルター：０．２５μ■ 測定間隔　：１０μｍ測定数　　：２０個（４）ＡＣ耐電圧特性 ■指月電気製作所製のコンデンサー耐圧電源装置を用い
、次の条件で測定した。

測定雰囲気：２０℃で含浸に用いた絶縁油中測定個数　
：各条件共１０個とした。

テスト開始電圧：実厚み７．１μｍのもの　１０００Ｖ上記以外のもの　　　　　１５００Ｖテスト方法：　１００Ｖ毎に１分間の段階昇圧破壊電圧
（ＡＣ−ＢＤＶ）：過電流感度２ＯＡのセンサーが作動した電圧。但し、ア
は測定個数１０個の平均値、Ｒは範囲（最小値と最大値
）である。

（５）メタリコン接着性ＡＣ−ＢＤＶテスト素子素子１申りである。

◎　：メタリコン外れ　　０個 ○　：メタリコン外れ１〜２個 △　：メタリコン外れ３〜４個Ｘ　：メタリコン外れ５〜６個 ××：メタリコン外れ　　７個以上（６）絶縁油含浸性８０℃の絶縁油中で巻硬度９２〜９４°ショア、容量２
μＦの素子容量が安定するまでの時間を、各条件とも２
個ずつ測定し、その平均値で５段階評価した。評価基準
は下記のとおりである。

◎　：３０分未満０　　：３０分〜１２０分未満 Δ　：１２０分〜６００分未満Ｘ　　：６００分〜２４時間未満ｘｘ：２４時間以上（７）蒸着膜安定性含浸素子を解体し、蒸着膜亀裂、膜ヌケを顕微鏡観察し
、５段階評価した。評価基準は下記のとおりである。

◎　：全く変化のないもの０　：極く軽妙な変化があるもの Δ　：軽微な変化があるものＸ　：かなり変化があるもの ×Ｘ：変化が顕著なもの（実施例〕実施例１〜３及び比較例１、２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ｆｆ１１．２
ｗｔ％のエチレンプロピレンランダム共重合体８５ｗｔ
％とエチレン１５ｗｔ％の配合割合で重合させることに
より得られた１．　ｌ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１３μ而、複合層（エチレンプロピレンブロック共重
合体）が１．３μｍになるような条件で、巾６３０ｍ。

間隙１＃１１のＴダイよ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後、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、コロナ放電で粗面側を４０ｄ
ｌ／ｎｅ／ｃｍのヌレ張力にして巻取った。このフィル
ムをスリットした後、公知の方法で蒸着し、Ｚｎがほぼ
１００％の蒸着量を得た。蒸着量の膜抵抗は、実施例１
が１２Ω／□、実施例２が８Ω／□、実施例３が６０／
口、比較例１が４Ω／□、比較例２が２Ω／□である。

′　この蒸着量を容量２μＦ．硬１１１９２〜９４°シ
ョアの条件で巻回し、メタリコン及び端子付けを行い、
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℃，’０．　５ｆｉＨｇ　ａｂｓ以下の圧力
下で２４時間屹燻した。次に、径１０ｃｍ、高さ７０ｍ
の脱水塔の底部より４５ｃｍの所まで合成ゼオライト（
水沢化学■ミズ力シーブス４Ａ−４８Ｂ）を充填した塔
頂部より、約１００．／ｈｒの速度で、市販のサラダオ
イルを滴下することにより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５　ｃｍ以上下方になるまで絶縁油を供給し、７８
〜８２℃、０．５ｍＨｇａｂｓ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、ＡＣ耐圧試
験を次の条件下で行なった。２０℃で脱水した絶縁油中
に素子をセットした後、ＡＣｌ　５００Ｖを初期電圧と
し１００Ｖ毎に１分間の段階背圧で、過電流感度２ＯＡ
のセンサーが感知するまで、課電昇圧を行ない、センサ
ー作動電圧を破壊電圧とした。用いた素子は名刺とも１
０個である。第２表に条件と結果を示した。また、第２
図は膜抵抗とＢＤＶの関係図であるが、図中、黒丸は実
施例１〜３並びに比較例１及び２のデータを図示したも
のでおる。この図から明らかなように、６Ω／ロ未満で
はＡＣ−ＢＤＶは著しく低くなる傾向がある。

実施例４．５及び比較例３〜５実施例１と同様の方法で、ベース層が６．１μｍ、複合
層が１．０μ而になるように装膜し、直角方向の延伸温
度を１６８°Ｃとした。このフィルムを実施例１と同様
の蒸着を行い、実施例４及び５並びに比較例４及び５は
８Ω／□、比較例３は４Ω／□の膜抵抗とした。これを
用い、実施例１と同様に含浸素子を作成した。但し、用
いた絶縁油は、実施例４及び比較例３が市販のサラダオ
イル、実施例５はジオクチルフタレート、比較例４がひ
まし油、比較例５はポリブテンオイルでおる。

ひまし油とポリブテンについては、高粘性のため予め７
０℃に予熱し、脱水塔をリボンヒーターで６０〜９０℃
に保温した状態で滴下した。滴下速度は、ひまし油で８
Ｑ／ｈｒ、ポリブテンオイルは５ｆｉ／ｈｒとした。含
浸時間もひまし油とポリブテンについては７２時間含浸
とした。これらの含浸素子を用いて、初期電圧を１００
０Ｖとして、実施例１と同様の方法で破壊テストを行っ
た。結果を第３表に示した。尚、第３図は、絶縁油の粘
度とＡＣ−ＢＤＶの関係図であるが、図中、白丸は実施
例４及び５並びに比較例４及び５（膜抵抗８Ω／□の場
合）のデータを、黒丸は比較例３（膜抵抗４Ω／□の場
合）のデータを、図示したものである。この図から明ら
かなように、粘度が上昇するにつれてＡＣ−ＢＤＶは低
くなる。

実施例６〜８及び比較例６実施例６及び比較例６は、実施例１と同様に製膜した。

実施例７及び８は、ベース層と複合層の厚み比をそれぞ
れ１２．０／２．２及び１４．２１０．７とし、前者は
複合層が厚く面粗度大、後者は複合層が薄く面粗度小の
もので、その他は実施例１と同様である。このフィルム
を用い、公知の方法で、８Ω／□に７ｎを蒸着加工した
。これを用い、実施例１と同様にして含浸素子を作り、
破壊テストを行った。尚、含浸に用いた絶縁油は、実施
例６ではジオクチルフタレート、実施例７及び８はサラ
ダオイル、比較例６はフェニルキシリルエタン（ＰＸＥ
）である。ＰＸＦ含浸のものは膜変化がおり、ＡＣ−Ｂ
ＤＶテストは行なわなかった。評価結果を第４表に示す
。複合層が厚くなるにつれて、本例ではまだ影響が出て
いないが、ＡＣ−ＢＤＶは低くなる傾向がおり、複合層
が薄くなるにつれてＩｅ縁抽油含浸性悪くなる。また、
ＰＶＩ直が１６．８のＰＸＥを用いたものは、蒸着膜に
亀裂を生じた。

実施例９〜１４実施例１２以外は、実施例１と同様に製膜した。

実施例１２は、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、その溶融体を巾６２０ｍ、間隙１．
２＃のＴダイより、シート状に押出し、９０℃に加熱さ
れたチ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°Ｃの温度で長さ方向
に５．０倍の延伸を行なうと共に、直角方向に１６５°
Ｃの温度で１０．０倍延伸し、その後１６０℃で弛緩熱
処理した後、コロナ放電でチルロールの接Ｆｌ！！！面
側のフィルム面を４　Ｑ　ｄｙｎｅ／　Ｃｍのヌレ張力
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、第１図に示した如く、マージン側と反
対方向に端部膜厚が局部的に厚くなるようなＨＥ加工を
した。加工結果を第５表に示す。これらを用い、実施例
１と同様に含浸素子を作り、破壊テストを行なった。結
果を第５表に示した。さらに、実施例９．１０及び１４
のデータは、第２図に白丸で示した。この図から明らか
なように、ＨＥ加工品（図中、白丸）は、ＨＥ加工して
いないもの（図中、黒丸）よりも優れている。ＨＥ部の
膜抵抗が５．１０／口のものはメタリコン接着力向上の
効果が小さい。ＨＥ巾が８簡と広いものは高膜厚の弊害
がみられる。

〔発明の効果〕

本発明は、上述したようにコロ−ジョンの少ないＺｎの
特質を生かした上で、Ｚｎの膜抵抗設計を特定すること
により、ＡＩ並のヒーリング性をもたせることで、より
高電位傾度での使用を可能ならしむるものであり、また
膨潤が少なく含浸性がよい上に比較的ヒーリング性の良
好な含浸絶縁油を組合わせることで、より信頼性が高く
、更に高電位傾度を必要とする分野への使用を可能なら
しめるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施態様に係る油浸コンデンサー
の部分拡大断面図、第２図は、蒸着膜抵抗とＡＣ−ＢＤＶの関係図、第３図
は、絶縁油粘度とＡＣ−ＢＤＶの関係図を示す。１・・・粗面化フィルム２・・・金属溜３・・・濃厚蒸着層４・・・メタリコン５・・・マージン部

Claims

【特許請求の範囲】

（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亜
鉛を主体とする金属層を電極とした油浸コンデンサーに
おいて、金属層の膜抵抗が６〜２０Ω／□であり、２０
℃における粘度が３００センチポイズ以下でＰＶ値が２
０以上である絶縁油を誘電体層間に十分含浸しているこ
とを特徴とする油浸コンデンサー。
（２）金属層においてマージン側と反対方向の端部に４
Ω／□以下の濃厚蒸着層を７ｍｍ巾以下で有することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の油浸コンデンサ
ー。