AT162504B

AT162504B - Elektrischer Kondensator

Info

Publication number: AT162504B
Authority: AT
Inventors: Brueder Teich
Original assignee: Brueder Teich
Priority date: 1945-11-03
Filing date: 1945-11-03
Publication date: 1949-03-10

Description

Elektrischer Kondensator
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Kondensator, dessen eine Belegung aus unlaclderten oder lackierten Metallfolien und dessen gegenpolige Belegung aus ein-oder beiderseits lackierten Metallfolien gebildet ist und welcher keine Papierzwischenlagen aufweist.

Die Erfindungsaufgabe liegt darin, einen Kondensator zu schaffen, welcher gegenüber den bekannten elektrischen Kondensatoren bei wesentlich geringerer Höhe des Folienstapels eine wesentlich höhere Kapazität aufweist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass als Dielektrikum nur die auf den Metallfolien aufgebrachten festen, lösungsmittelfreien Lackschichten wirksam sind, welche aus einem an sich bekannten Bindemittel und aus überwiegenden
Mengen an Pigment (vorzugsweise 10 bis 40 Gew.-
Teile Bindemittel und 90 bis 60 Gew.-Teile Pig- ment) bestehen, wobei als Pigmente Pulver kristallinischer Körper mit Dielektrizitätskonstan- ten von mehr als 8 (insbesondere künstlicher
Rutil [Titanoxyd], Korund [Aluminiumoxyd],
Bleisulfat, Aluminium-, Calcium-, Kupfer-oder
Bleisalze oder andere Salze der Ameisensäure oder Cyanwasserstoffsäure mit Metallen der ersten bis vierten Gruppe des Periodischen Systems) benutzt sind, so dass die Lackschichten bei einer Dicke von 0-002 bis 0.

500 mm Dielektrizitäts- konstanten von mehr als 3-2, im wesentlichen mehr als 6 aufweisen.

Die bisher bekannten elektrischen Kondensatoren sind meist aus Aluminiumfolien von 0-005 bis 0-006 mm Stärke mit Zwischenlagen von Cellulose-oder Hadernpapier hergestellt, wobei zur Verhinderung der Spitzenentladung die Papierstreifen beiderseits mehrere Millimeter breiter als die Metallagen sind. Diese Papierzwischenlagen sind mit flüssigem Dielektrikum, wie Paraffin, Mineralöl oder chlorierten, aromatischen Verbindungen (chlorierten Benzolen, Diphenylen und alkylierten Naphthalinen) getränkt.

Diese Tränkungsflüssigkeiten haben in flüssigem Zustande Dielektrizitätskonstanten von 5 bis 6, so dass den getränkten Papierlagen Dielektrizitätskonstanten von 5 bis 5-5 zukommen.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, an Stelle dieser getränkten Papierlagen Lacke auf das zwischengelegte Papier oder auf die Metallfolien aufzubringen, u. zw. Lösungen von Natur-oder
Kunstharzen, wie Schellack oder Phenolformal- dehyd-Kunstharzen, monomeren Styrol u. dgl.
Durch Trocknen und nachfolgendes Einbrennen bei Temperaturen über 1100 wurden diese
Kunstharze unlöslich gemacht, wobei die Papier- zwischenlage die Stärke der Lackauftragung bestimmte. Es wurde auch versucht, auf die
Papierzwischenlagen zu verzichten, wobei als
Dielektrikum Lackschichten versucht wurden, die aus Schellack, aus Öllack mit Kopalzusatz,
Kunstharzen, Celluloseäther und-estem und
Pigmentierungen mit Gasruss oder Anfärbung mit
Teerfarbstoffen zur Kennzeichnung der Lack- schichtendicke oder der Einbrenntemperatur be- standen.

Als Dielektrikum wurden auch Cellulose- hydratfilme, plastische Massen, wie Kautschuk,
Kunstharzfolien und Isolierfolien aus hoch- polymeren Kunststoffen, vorgeschlagen, die zum
Teil mit eingelagerten Verbindungen, wie an- organischen oder organischen Kolloiden, kristal- linem Quarz u. dgl., versetzt wurden. Weiters ist ein dielektrisches Material für Kondensatoren bekannt, das aus Kunstharz und 80% eines Werkstoffes hoher Dielektrizitätskonstante, nämlich Titandioxyd, besteht.

Dagegen ist es bisher unbekannt, Lackschichten herzustellen, welche höhere Dielektrizitätskonstanten haben, als sie den üblichen Lackbindemitteln und Weichmachungsmitteln zukommen.

Erfindungsgemäss werden Lackschichten mit Dielektrizitätskonstanten über 3-2, meist mit über 6, dadurch erhalten, dass im Lacke überwiegend Pigment enthalten ist.

Die Lacke dürfen bei der hohen Pigmentierung von 90 bis 60 Gew.-Teilen vom Hundert des Lackfilms nicht zu spröde sein und müssen genügend Haftfestigkeit und geringe Porenbildung beim Auftragen in dünnen Schichten besitzen.

Es haben sich als Lackbindemittel die folgenden als geeignet erwiesen.

Benzylcellulose, Polystyrol, ferner lufttrocknende oder eingebrannte Überzüge auf Grundlage der Polymerisate der Methyl-, Aethyl-und Butylester von Acryl-und Methacrylsäure sowie Mischpolymerisate dieser Art, weiters auch Polyvinylazetalharze, welche, bei 200 bis 400 eingebrannt, sehr durchschlagfeste Schichten ergeben.

Die Verwendung von ziehbaren, freitragenden
Isolierfolien soll ausdrücklich ausgeschlossen sein, da der besondere Vorteil der Erfindung darin liegt, dass dünne Isolierlackschichten vorgesehen sind, wie man sie bei Isolierfolien überhaupt nicht herstellen kann.

Wenn auch Lackbindemittel, wie Benzylcellulose und Polystyrol, für die Herstellung von Kondensa- toren an sich bekannt sind, so ist es doch neu, dass diese Bindemittel so hohe Pigmentzusätze vertragen und trotzdem mechanisch und elek- trisch hochwertige Überzüge auf Aluminium- folien liefern. Ohne der erfindungsgemässen
Pigmentierung werden nur Lackschichten erreicht, welche Dielektrizitätskonstanten von etwa 2-2 bis 3-2 aufweisen.

In der Zeichnung sind einige bespielsweise Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Folienstapel im Querschnitt, bei welchem auf den Metallfolien 1 einer Belegung beiderseits Lackschichten 3 und auf den Metallfolien 2 der gegenpoligen Belegung Lackschichten 4 aufgebracht sind. Die Schnittkanten der Belegungen 1 stehen über die Schnittkanten der Belegungen 2 um die Entfernung a vor, die vorteilhaft 0-3 bis 5 mm beträgt. Die Lackschichten 3 und 4 bestehen aus Isolierlack, der durch Lösen von 10 Teilen Benzylcellulose, 6 Teilen Dibutylphthalat, 4 Teilen Hexylphthalat in 100 Teilen Toluol und 10 Teilen Butanol hergestellt ist und mit 80 Teilen künstlichem Rutil verrieben ist. Dieser Lack ist auf die 0-006 mm starken Aluminiumfolien 1 und 2 beiderseits in 0-010 mm starken Schichten aufgetragen.

Die Kapazität eines derartigen Kondensators ist bei gleicher Metallfläche 80 bis 120% grösser als bei Kondensatoren mit Papierzwischenlagen.

Fig. 2 zeigt einen Kondensator im Querschnitt und Fig. 3 denselben in Längsschnitt, bei welchem auf die Metallfolien 1 und 2 Lackschichten 3 und 4 nur einseitig aufgebracht sind.

Fig. 4 zeigt den Querschnitt durch einen Kondensator, bei welchem einseitig lackierte Metallfolien im Stapel derart gegeneinander versetzt sind, dass die Schnittränder der Folien 1 linksseitig über die Schnittränder der Folien2 vorragen, während rechtsseitig die Schnittränder der Folien 2 über die Schnittränder der Folien 1 vorstehen.

Fig. 5 zeigt den Querschnitt durch einen Kondensator, bei welchem die Folien 1 beiderseits mit den Lacküberzügen 3 versehen sind, während die Folien 2 ohne Lacküberzug zwischen den Folien 1 liegen. Für diese Ausführungsform eignet sich ein Lack, der durch Lösung von 10 Teilen Polystyrol, 2 Teilen Dibutylphthalat in 80 Teilen Toluol hergestellt und mit einer Mischung von 30 Teilen Bleisulfat und 10 Teilen Calciumformiat fein verrieben wurde. Der Lack wird auf die 0-006 mm starken Aluminiumfolien 1 beiderseits so aufgebracht, dass die Lackschichten 3 eine Stärke von 0-002 mm erhalten. Die Folien 2 haben eine Dicke von 0-005 mm. Je ein Kondensatorelement dieser Art hat eine Gesamtdicke von 0-015 mm.

Fig. 6 zeigt den Querschnitt durch einen Kondensator mit den beiderseits oder allenfalls nur einseitig lacküberzogenen Metallfolien 1, bei welchen auf den Lackschichten 3 eine hauchdünne Metallhaut 5, z. B. von Silber oder Zink durch Metallisieren aufgebracht ist, die als gegenpolige Belegung dient. Die Metallisierung kann durch Kathodenzerstäubung, Sublimieren, Aufbrennen, auf chemischem Wege oder durch Aufkleben von gehämmerten Blattmetallen hergestellt werden. Die einzelnen Kondensatorelemente dieser Ausführungsform können in einer Dicke von 0-009 mm hergestellt werden.

Die Schichten 3 und 4 können weiter aus Lacken bestehen, die auf Grundlage von Polyvinylazetalharzen (z. B. dem handelsüblichen MovitalF) durch Lösung von 10 Teilen desselben in 30 Teilen Butanol und 30 Teilen Aethylacetat und Verreiben mit 40 Teilen künstlichem Rutil erhalten werden. Die Lackschichten werden bei 350 bis 3800 im Durchziehofen durch 20 Sekunden eingebrannt.
Ein Isolierlack, hergestellt aus 10 Teilen weichen Acrylsäuremethylester-Mischpolymerisat oder Acrylsäureäthylester-Polymerisat, das in 60 Teilen Essigester gelöst und mit 90 Teilen Calciumformiat fein verrieben ist, ergibt auf Metallfolien in Stärke von 0. 012 mm aufgetragen und bei 800 getrocknet, eine matte Oberfläche.

Ein zweiter Lack, der ähnlich hergestellt ist, jedoch bei dem auf 10 Teile Polymerisat 8 Teile Dibutylphthalat kommen und der mit nur 3 bis 4 Teilen Calciumformiat verrieben ist, gibt glänzende, in der Wärme klebrige Aufstriche und. wird über der Lackschicht aus dem ersterwähnten Lack in einer Dicke von 0-001 mm aufgebracht. Metallfolien mit dieser zweischichtigen Lackierung werden zu Kondensatoren gemäss Fig. l bis 5 verarbeitet und nach dem Wickeln oder Stapeln bei etwa 80 bis 100 0 gepresst.

Die Lackschichten verkleben dabei in bekannter Weise die einzelnen Elemente zu einem Kondensator sehr hoher Festigkeit. Auch bei langem Gebrauch und den durch das Erwärmen bedingten Dehnungen des Wickels treten keine schädlichen Luftspalten zwischen den Belegungen auf.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Elektrischer Kondensator, dessen eine Belegung aus unlackierten oder lackierten Metallfolien und dessen gegenpolige Belegung aus einoder beiderseits lackierten Metallfolien besteht, dadurch gekennzeichnet, dass als Dielektrikum nur die auf den Metallfolien aufgebrachten festen, lösungsmittelfreien Lackschichten wirksam sind, welche aus an sich bekannten Bindemitteln und überwiegenden Mengen an Pigment (vorzugsweise 10 bis 40 Gew.-Teile Bindemittel und 90 bis 60 Gew.-Teile Pigment) bestehen, wobei als Pigmente Pulver kristallinischer Körper mit Dielektrizitätskonstanten von mehr als 8 (insbesondere künstlicher Rutil, Korund, Bleisulfat, Aluminium-, Calcium-,

Kupfer-oder Bleisalze oder andere Salze der Ameisensäure oder Cyanwasserstoffsäure mit Metallen der ersten bis <Desc/Clms Page number 3> vierten Gruppe des periodischen Systems) benutzt sind, so dass Lackschichten mit Dicken von 0-002 bis 0-500 mm und Dielektrizitätskonstanten von mehr als 3-2, im wesentlichen mehr als 6 erhalten werden.

2. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Lackbindemittel Benzylcellulose mit oder ohne Zusatz von Kunstharz und Weichmachungsmittel, insbesondere Dibutylphthalat und Phthalaten homologer höherer Alkohole dient.

3. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Lackbindemittel Polystyrol dient, wobei das Styrol nach beendeter Polymerisation gelöst und auf den Metallfolien aufgetragen wird.

4. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Lackbindemittel Polyvinylazetalharze dienen, welche nach dem Polymerisieren gelöst, aufgebracht und bei Temperaturen von 200 bis 4000 eingebrannt werden.

5. Elektrischer Kondensator nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass als Lackbindemittel Acryl-und Methacrylesterpolymerisate dienen, welche nach der Polymerisation gelöst, aufgebracht und gegebenenfalls bei Temperaturen über 1200 eingebrannt werden.

6. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Belegung aus unlackierter, walzblanker Metallfolie und die gegenpolige Belegung aus beiderseits lackierter Metallfolie besteht, wobei die Schnittkanten der lackierten Metallfolie über die Schnittkanten der unlackierten Metallfolie vorstehen.

7. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenpolige Belegung aus einer auf die Lackschichte der Metallfolie aufgebrachten Metallhaut gebildet ist.

8. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die auf den Metallfolien aufgebrachte Lackschicht eine weitere Lackschicht gelegt wird, welche kleinere Mengen an Pigment enthält und durch hohen Weichmachergehalt bei einer Stärke von O'OOl bis 0-003 mm thermoplastische Eigenschaften hat, so dass beim Zusammenpressen des Kondensatorwickels oder Stapels die Folienlagen miteinander fest verklebt werden.