<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Herstellung dünner Kondensatorbänder
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung dünner, aus Lackschichten und Metallschichten gebildeter Kondensatorbänder, bei dem auf ein später abgelöstes Trägerband eine Lackschicht aufgetragen wird, auf diese Lackschicht eine Metallschicht aufgebracht, vorzugsweise aufgedampft wird, und gegebenenfalls weitere Lack- und Metallschichten aufgebracht werden.
Es ist bekannt, die erste Lackschicht aus einem Stoff guten Regeneriervermögens herzustellen, während die zweite Lackschicht dann aus einem Stoff mit besonders guten dielektrischen Eigenschaften, dafür aber schlechtem Regeneriervermögen bestehen kann. Man kann dann vier derartige Bänder so anordnen, dass jeweils die Metallschichten zweier Bänder so miteinander verbunden sind, dass sich zwischen ihnen zwei Lackschichten mit schlechten dielektrischen Eigenschaften, aber gutem Regeneriervermögen befinden, und die Metallschichten so miteinander verbinden, dass diese Lackschichten im feldfreien Raum liegen, während die Lackschichten mit guten dielektrischen Eigenschaften allein das Dielektrikum des Kondensators bilden.
Ein solcher Kondensator besitzt ausserordentlich gute elektrische Eigenschaften und eine gegenüber elektrischen Kondensatoren mit ähnlich guten dielektrischen Eigenschaften ausserordentlich hohe Raumkapazität.
Die Erfindung hat sich insbesondere die Aufgabe gestellt, die Raumkapazität dieser Kondensatoren nochmals zu erhöhen, ohne dass dabei eine Verschlechterung der übrigen elektrischen Eigenschaften in Kauf genommen werden muss.
Hiezu wird ein Verfahren zur Herstellung dünner, aus Lackschichten und Metallschichten gebildeter Kondensatorbänder vorgeschlagen, bei dem auf ein später abgelöstes Trägerband eine Lackschicht aufgetragen wird, auf diese Lackschicht eine Metallschicht aufgebracht, vorzugsweise aufgedampft wird und gegebenenfalls weitere Lack- und Metallschichten aufgebracht werden, bei dem erfindungsgemäss auf die bisher nicht mit dem Trägerband verbundene Oberfläche des aus Lackschichten und Metallschichten bestehenden Dünnfolienbandes ein Hilfsträgerband aufkaschiert wird und das bisher mit dem Dünnfolienband verbundene Trägerband abgelöst wird, hierauf die vorher mit dem Trägerband verbundene Oberfläche des Dünnfolienbandes metallisiert, vorzugsweise mit Metall bedampft wird.
Ordnet man die vor dem Kaschiervorgang auf die erste auf das Trägerband aufgebrachte Lackschicht aufgebrachte Metallschicht und die nach dem Kaschiervorgang auf die Rückseite dieser ersten Lackschicht aufgebrachte Metallschicht so an, dass beide Metallschichten auf der einen Längsseite des in Wickelbreiten aufgeschnittenen Dünnfolienbandes bis zum Rand reichen, so werden bei der Kontaktierung der Belegungen des Kondensators durch stirnseitiges Aufspritzen von Metall diese beiden Metallschichten leitend miteinander verbunden, so dass diese erste Lackschicht im feldfreien Raum liegt.
Eine solche Anordnung ergibt eine Reihe von Vorteilen. Da bekanntlich die Unterlage, auf die eine Metallschicht aufgebracht, insbesondere aufgedampft wird, stets mit Metallspitzen, die von dem Metallbelag ausgehend in die Unterlage weisen, durchsetzt ist, ist die Durchschlagfestigkeit der metallbedampften Lackschichten eines Dünnfolienbandes stets herabgesetzt. Bei einem Kondensator, der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt ist, trifft dies allein für die erste Lackschicht zu, es sei
<Desc/Clms Page number 2>
denn, das Kondensatorband enthält ausser den beiderseits der ersten Lackschicht aufgebrachten Metallschichten noch weitere Metallschichten.
In der Regel sind daher ausser der ersten Lackschicht, die bei Verbindung der beiden benachbarten Metallschichten elektrisch nicht beansprucht wird, alle übrigen Lackschichten spitzenfrei und besitzen dadurch eine ausserordentliche hohe Durchschlagfestigkeit. Man hat daher die Möglichkeit, nach dem erfindungsgemässen Verfahren elektrische Kondensatoren mit sehr dünnen Dielektrikumschichten aufzubauen und daher Kondensatoren hoher Raumkapazität herzustellen. Man hat weiterhin die Möglichkeit, die erste Lackschicht, die im feldfreien Raum angeordnet ist, aus Stoffen mit besonders gutem Regenerier- vermögen, z. B. Nitrocellulose, Äthylcellulose, Acetylcellulose, Benzylcellulose, Acetobutyrat u. ähnl., insbesondere Cellulosederivaten, herzustellen.
Allgemein lässt sich sagen, dass das Regeneriervermögen des Kondensators dadurch günstig beeinflusst werden kann, dass diese erste im feldfreien Raum liegende Lackschicht aus einem Stoff gebildet wird, der in seinem Molekül mindestens lolo des zu seiner vollständigen Umsetzung zu stabilen Oxydationsprodukten nötigen Oxydationsmittels enthält. Die übrigen dielektrisch belasteten Lackschichten können dann aus Stoffen mit besonders guten dielektrischen Eigenschaften hergestellt werden u. zw. auch dann, wenn sie nur sehr schlechte Regeneriereigenschaften besitzen wie z. B. Polystyrol. Unter Umständen können allerdings auch andere Gesichtspunkte für die Wahl der für die verschiedenen Lackschichten zu verwendenden Rohstoffe ausschlaggebend sein. Sind z.
B. die für die dielektrisch ausgenutzten Lackschichten verwendeten Rohstoffe so beschaffen, dass sie ein ausreichendes Regeneriervermögen des Kondensators sicherstellen, so kann als Lackrohstoff für die Herstellung der ersten Lackschicht ein solcher Stoff verwendet werden, der die Herstellung und Verarbeitung dieser Lackschicht bzw. des Kondensatorbandes erleichtert. Hiefür kommen insbesondere Stoffe mit hoher Zerreissfestigkeit, geringer Schrumpfung, thermischer Formbeständigkeit, leichter Lackierfähigkeit, Metallisierbarkeit usw. in Frage. Beispielsweise können dann Polyamide, Polyacrylate, Polyurethane und Polester verwendet werden.
Eine noch höhere Raumkapazität erhält man, wenn man die von beiden Seiten auf die erste Lackschicht aufgebrachten Metallschichten so gegeneinander versetzt anordnet, dass nach dem Aufschneiden in Wickelbahnbreiten die eine auf der einen Längsseite des Dünnfolienbandes, die andere auf der andern Längsseite des Dünnfolienbandes bis zum Rand reicht. Bei der Kontaktierung dieser beiden Metallschichten wird die erste Lackschicht dann nicht im feldfreien Raum liegen sondern dielektrisch wirksam sein. Die Anordnung gestattet die Herstellung eines Kondensators hoher Raumkapazität aus nur einem einzigen Dünnfolienband, wenn auf eine der beiden Metallschichten durch Auflackieren oder Aufkaschieren eine weitere Dielektrikumschicht aufgebracht wird.
Die Stärke dieser weiteren Dielektrikumschicht kann wesentlich geringer sein als die der ersten Lackschicht, da sie nicht von metallischen Spitzen durchsetzt ist und daher eine wesentlich höhere Durchschlagfestigkeit besitzt. Die Stärke dieser zweiten Lackschicht im Verhältnis zur ersten Lackschicht kann insbesondere so bemessen sein, dass beide Lackschichten eine annähernd gleiche Durchschlagfestigkeit besitzen.
Man erkennt hieraus, dass das erfindungsgemässe Verfahren eine ganze Reihe neuer und vorteilhafter Kondensatorformen herzustellen gestattet, deren Eigenschaften den nach bisher bekannten Verfahren herstellbaren Kondensatoren überlegen sind.
Das Umkaschieren der auf einem Trägerband befindlichen Dünnfolie auf ein anderes Trägerband kann z. B. dadurch erfolgen, dass zunächst auf die freie Oberfläche des Dünnfolienbandes, vorzugsweise unter Wärmeeinwirkung, ein neuer Hilfsträger aufkaschiert wird und hienach der bisher mit dem Dünnfolienband verbundene Träger abgelöst wird. Es ist auch möglich, das Dünnfolienband auf die Rückseite des ursprünglichen Trägers umzukaschieren. Es kann dadurch das bereits vorher verwendete Trägerband weiter verwendet werden.
Das Umkaschieren von der einen Seite des Trägerbandes auf dessen andere Seite kann in besonders einfacher Weise auch dadurch erfolgen, dass die mit dem Trägerband verbundenen Dünnfolien zu einer Vorratsrolle aufgewickelt und dann von der Rolle'derart abgezogen werden, dass die bisher bestehende Verbindung mit dem Trägerband gelöst wird und die Dünnfolien jeweils auf der nächstfolgenden Trägerbandlage aufliegen. Man kann dann Trägerband und Dünnfolien über eine beheizte Kaschierwalze führen, die die beiden Bänder so weit erhitzt, dass eine Kaschierung eintritt.
Unter Umständen ist es zweckmässig, statt auf die freie Oberfläche des Dünnfolienbandes eine Träger- folie aufzukaschieren, die später wieder entfernt wird, ein Isolierband aufzukaschieren, das mit dem Dünnfolienband verbunden bleibt und mit diesem in den Kondensator eingewickelt wird und dort einen Teil des Dielektrikums bildet. Geht man hiebei im übrigen lediglich von einem Dünnfolienband aus, das aus einer auf beiden Seiten metallisierten Lackschicht besteht, wobei die beiden Metallschichten so angeordnet sind, dass sie im Kondensator miteinander leitend verbunden sind, so bildet ein an Stelle eines
<Desc/Clms Page number 3>
Hilfsträgerbandes aufkaschiertes Isolierband, falls als Gegenelektrode ein identisch aufgebautes Kondensatorband verwendet wird, das alleinige Dielektrikum des Kondensators.
Als Trägerband sowohl für die Herstellung des Dünnfolienbandes durch Auftragen einer oder mehrerer Lackschichten und Metallisieren derselben als auch für das Hilfsträgerband für den Umkaschiervorgang haben sich mit hochschmelzenden Kohlenwasserstoffen, insbesondere Hartwachs, Polyäthylen oder Paraffin, gegebenenfalls unter Zusatz von Klebemitteln wie Polyisobutylen imprägnierte Papierbänder als zweckmässig erwiesen ; man kann jedoch auch sowohl für den Umkaschiervorgang als auch für die Herstellung des Dünnfolienbandes oder für einen der beiden Zwecke ein Kunststoffträgerband, z. B. ein Cellophanband, verwenden.
Es sei erwähnt, dass sowohl für die Herstellung der ersten beiderseits metallisierten Lackschicht wie auch gegebenenfalls für die aufgebrachten weiteren Lackschichten nicht nur die Möglichkeit besteht, sie aus einer Lacklösung aufzutragen, sondern dass man diese Lackschichten auch nach andern Verfahren, etwa durch Glimmpolymerisation, herstellen kann. Zum Beispiel kann man durch Glimmpolymerisation aus Äthylen unter Einwirkung des elektrischen Glimmfeldes Polyäthylenschichten sehr geringer Dicke herstellen. In ähnlicher Weise können auch aus andern Monomeren polymere Kunststoffe hergestellt werden.
Die beiden auf die erste Lackschicht aufgebrachten Metallschichten können auch durch ein Isolierstreifenmuster, das nach einem beliebigen bekannten Verfahren hergestellt sein kann, so unterteilt sein, dass die bei einem Regenerierdurchschlag freiwerdende Energie begrenzt wird. Eine solche Unterteilung kann, wie an anderer Stelle bereits vorgeschlagen, auch dadurch hergestellt sein, dass über dem Metallbelag eine Lackschicht aufgetragen wird, die den unter dem Metallbelag befindlichen Stoff so weit anquillt oder anlöst, dass der Metallbelag nach dem Verdunsten des Lösungsmittels ein Mikrorissmuster aufweist.
In diesem Fall ist es zweckmässig die über dem Metallbelag angeordneten Lackschichten so auszubilden, dass sie die Randzone der Metallisierung, die vorzugsweise verstärkt ist und die durch Aufspritzen von Metall auf die Stirnseiten des Kondensators später kontaktiert wird, frei lassen.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung können die Figuren dienen. Fig. l zeigt einen Schnitt durch das Trägerband und einem darauf hergestellten dreischichtigen Dünnfolienband, Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Anordnung der Fig. l mit aufkaschiertem Hilfsträgerband, Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch das Hilfsträgerband und das dreischichtige Dünnfolienband mit der nach dem Ablösen vom Trägerband aufmetallisierten Belegung, Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch das Trägerband und einem darauf hergestellten fünfschichtigen Dünnfolienband, Fig. 5 zeigt den Schnitt durch die versetzte Anordnung zweier Dünnfolienbänder, wie sie in Fig. 3 zusammen mit dem Hilfsträger dargestellt sind, Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch die versetzte Anordnung zweier Dünnfolienbänder, wie sie in Fig.
4 zusammen mit dem Hilfsträger dargestellt sind, und die Fig. 7 und 8 stellen in Schemazeichnungen Durchführungsmöglichkeiten des erfinderischen Verfahrens dar.
An Hand der Fig. l - 3 wird das Prinzip des erfindungsgemässen Verfahrens erläutert. In Fig. l ist auf ein Trägerband 1 eine Lackschicht 2 aufgebracht ; hierauf ist eine Metallisierung 3 aufgebracht. Über der Metallisierung 3 ist eine weitere Lackschicht 4 aufgetragen. Das Aufbringen der Lackschicht 4 ist nicht zwingend notwendig. Im übrigen besteht auch die Möglichkeit, statt die Lackschicht 4 aufzulackieren, ein Dielektrikumband aufzukaschieren. In Fig. 2 ist der Beginn des Umkaschiervorgangs dargestellt, bei dem ein Hilfsträgerband 5 auf die Lackschicht 4 aufkaschiert wird, worauf dann, wie in Fig. 3 gezeigt, das Trägerband 1 abgelöst wird und die Lackschicht 2 auf ihrer noch unmetallisierten Seite mit einer Metallschicht 6 versehen wird.
Die Metallschicht 6 ist in Fig. 3 so dargestellt, dass sie bis zum gleichen Rand reicht wie die Metallschicht 3, so dass bei der stirnseitigen Kontaktierung die Lackschicht 2 im feldfreien Raum liegt. Bei versetzter Anordnung der Metallschicht 6, die ebenfalls möglich ist, bleibt hingegen die Lackschicht 2 dielektrisch wirksam. Es sei noch darauf hingewiesen, dass die in den Fig. l - 3 dargestellte Reihenfolge des Kaschierund Ablösevorganges nicht zwingend notwendig ist ; es ist vielmehr auch möglich, das Aufkaschieren des Trägerbandes 5 und das Ablösen des Trägerbandes 1 in umgekehrter Reihenfolge oder gleichzeitig vorzunehmen. Erfolgt das Ablösen des Trägerbandes 1 vor dem Aufkaschieren des Trägerbandes 5, so ist jedoch dafür zu sorgen, dass jede freie Führung des Dünnfolienbandes vermieden wird.
Wie in Fig. 4 dargestellt, kann nach dem Aufbringen der Metallschicht 6 auf der Lackschicht 2 darüber eine Lackschicht 7 aufgetragen werden. Man kann dann aus zwei derartigen Kondensatorbändern, wie sie in Fig. 4 noch zusammen mit dem Trägerband 5 dargestellt sind, einen zweilagigen Kondensator erhalten, wie er in Fig. 6 dargestellt ist, während durch Übereinanderanordnen von zwei Bändern der Art, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind, ein Kondensator entsteht, von dem in Fig. 5 eine Wickellage dargestellt ist. Hiebei sind durch Aufbringen von Stimkontaktschichten 8 und 9 jeweils die Metall-
<Desc/Clms Page number 4>
schichten 3 und 6 leitend miteinander verbunden.
Besonders zweckmässig ist es, jeweils die Lackschichten 2 aus einem Stoff mit guten Regeneriereigensch8. ften, d. h. mit einer Oxydationsbilanz über 10%, herzustellen, z. B. aus Acetylcellulose, Äthylcellulose usw., während die Lackschichten aus einem Stoff mit guten dielektrischen Eigenschaften wie Polystyrol bestehen können.
Soll die Betriebsspannung des Kondensators relativ hoch liegen, so dass die Stärke der Dielektrikumschichten 4 sehr gross sein muss, wird es meist zweckmässig sein, statt diese Dielektrikumschichten 4 durch Auflackieren herzustellen, ein bereits fertiges Dielektrikumband aufzukaschieren. Einen zweilagigen Kondensator erhält man, wie bereits erläutert, aus zwei Kondensatorbändern, wie sie in Fig. 4 dargestellt sind, wenn man diese, wie in Fig. 6 gezeigt, anordnet. Für diese Ausführungsform gilt im übrigen das gleiche, was bereits zu Fig. 5 ausgeführt wurde.
An Hand der Fig. 7 und 8 werden nun noch Möglichkeiten zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrehs erläutert. In Fig. 7 ist 10 eine Vorratsrolle, auf der sich ein Trägerband 12 mit darauf befindlicher Dünnfolie 11 befindet. Die Dünnfolie 11 und das Trägerband 12 werden, nachdem auf die freie Oberseite der Dünnfolie 11 ein Trägerband 12 aufgelegt wurde, über eine Kaschierwalze 13 geführt. Diese Walze ist auf eine Temperatur von etwa 1200 erhitzt ; diese Temperatur reicht bei Verwendung eines mit Kohlenwasserstoffen wie Polyäthylen, Hartwachs, Paraffin usw. imprägnierten Papierbandes und Dünnfolienbändem aus Acetylcellulose, Polystyrolusw. aus, um eine ausreichende Kaschierung herzustellen. Bei Verwendung anders zusammengesetzter Trägerbänder und Dünnfolienbänder muss die Temperatur entsprechend bestimmt werden.
Nach dem Kaschiervorgang wird die Trägerfolie 12 durch die Walze 14 vom Dünnfolienband 11 abgezogen und nach Umleitung über die Rollen 15 von der andern Seite dem Dünnfolienband 11 wieder zugeführt und mit Hilfe der Kaschierwalze 13 mit dem Dünnfolienband 11 verbunden. Die nun auf die andere Seite des Trägerbandes 12 aufge- brachte Dünniblie 11 wird dann auf die Vorratsrolle 16 aufgewickelt.
Fig. 8 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Hiebei wird das Dünnfolienband 11 zusammen mit dem Trägerband 12 auf eine Vorratsrolle 17 aufgewickelt. Liegt, wie im gezeigten Beispiel, in der Vorratsrolle 17 das Dünnfolienband 11 nach innen und das Trägerband 12 nach aussen, so beginnt man dann zunächst das Trägerband 12 unter Ablösung desselben vom Dünnfolienband 11 von der Vorratsrolle 17 abzuziehen und wickelt es dann nach Abziehen der ersten Wickellage zusammen mit der daraufliegenden Dünnfolie 11 ab und führt es über eine Kaschierwalze, um wieder eine gute Kaschierverbindung des Trägerbandes 12 mit der nun auf der andern Seite liegenden Dünnfolie 11 herzustellen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung dünner, aus Lackschichten und Metallschichten gebildeter Kondensatorbänder, bei dem auf ein später abgelöstes Trägerband eine Lackschicht aufgetragen wird, auf diese Lackschicht eine Metallschicht aufgebracht, vorzugsweise aufgedampft wird und gegebenenfalls weitere Lack-
EMI4.1
mit dem Trägerband verbundene Oberfläche (4) des aus Lackschichten (2,4) und Metallschichten (3) bestehenden Dünnfolienbandes ein Hilfsträgerband (5) aufkaschiert wird und das bisher mit dem Dünnfolienband verbundene Trägerband (1) abgelöst wird und dass hierauf die vorher mit dem Trägerband verbundene Oberfläche (2) des Dünnfolienbandes metallisiert, vorzugsweise mit Metall (6) bedampft wird.