DE1073106B

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Publication number: DE1073106B
Application number: DENDAT1073106D
Authority: DE
Publication date: 1960-01-14

Description

Verfahren zur Herstellung von elektrischen Kondensatoren unter Verwendung von Polyäthylenterephthalat Zur Herstellung von elektrischen Kondensatoren unter Verwendung von Polyäthylenterephthalat als Dielektrikumfolie ist es bekannt, den Kondensator nach Vereinigung dieser Folie und der Elektroden einer Hitzebehandlung über der Relaxationstemperatur des Dielektrikums zu unterwerfen.
Die Erfindung besteht darin, daß vor dieser Hitzebehandlung eine Trocknung des Kondensators bei einer Temperatur unter der Relaxationstemperatur des Dielektrikums erfolgt. Diese der Hitzebehandlung vorausgehende Wärmebehandlung führt in bezug auf den elektrischen Widerstand des Dielektrikums zu einer ungefähr das Zehnfache betragenden Verbesserung.
Die Trocknung soll unter ungefähr 150° C vorgenommen werden, vorzugsweise in einem Vakuum bei etwa 50° C.
Die Trocknung und die Hitzebehandlung können in einer einzigen Verfahrensstufe durchgeführt werden in der Weise, daß zur Trockenbehandlung die Wärmezuführung so geregelt wird, daß die Kondensatoreinheit sehr langsam unter Vakuum oder einer nicht oxydierenden Atmosphäre während einer Zeitspanne von mehreren Stunden auf eine Temperatur von ungefähr 180 bis 200° C erhitzt wird.
Die Fig. 1 und 2 erläutern Ausführungsformen der Erfindung.
Bei der ersten Ausführungsform wird ein Kondensatorwickel in üblicher Weise aus einem dünnen, flexiblen Dielektrikumstreifenmaterial, das zur Bildung der Elektroden metallisiert ist, erzeugt. Als Dielektrikum findet eine Polyäthylenterephthalatfolie Verwendung. Beide Stirnflächen des Wickels werden in an sich bekannter Weise wiederholt kreuz und quer mit einer feinen Messerschneide ausgefranst; die Tiefe der Einschnitte braucht nur wenige hundertstel Millimeter zu sein; diese Ausfransung erleichtert das Eindringen einer Kupferaufstäubung, die später für die Herstellung der Anschlüsse verwendet wird.
Der Wickel wird bei 50° C 15 Stunden lang im Vakuum getrocknet und anschließend bei 200° C 11/Z Stunden lang wärmebehandelt. Die Dauer der Wärmebehandlung ist kritisch. Anschließend werden die Stirnseiten des Wickels mit Kupfer bestäubt und die Anschlußklemmen angebracht.
Es wurde gefunden, daß die Kanten der Folie an den Enden des Wickels die Neigung haben, sich einzurollen, und zwar zunächst gegen den Mittelpunkt des Wickels zu und dann entgegengesetzt nach außen. Fig. 1 zeigt im Querschnitt zwei Dielektrikumstreifen 11 und 12 eines Wickels, welche metallbeschichtet sind, wie bei 13 und 14 angedeutet; die beiden Streifen haben an entgegengesetzten Seiten entmetallisierte Ränder 15, von denen nur jener des Streifens 11 sichtbar ist. Die Streifen werden zu einem Wickel gerollt. Sie sind gegeneinander versetzt, so daß die metallisierte Kante 16 über den unmetallisierten Rand 15 vorsteht. In Fig. 1 sind die Streifen in ihrer flachen, d. h. nicht eingerollten Lage vor der Hitze- oder Wärmebehandlung gezeigt; Fig.2 zeigt die beiden Streifen nach der Hitzebehandlung; die metallisierte Kante 16 des Streifens 12 ist, wie aus dieser Figur ersichtlich, bei 19 gegen die Achse des Wickels eingerollt und anschließend bei 18 entgegengesetzt nach außen gerollt.
Die Folge davon ist, daß, wenn die Elektrodenmetallisierung, an welche die Anschlußklemme festgelötet werden muß, an der Innenoberfläche des Dielektrikumstreifens liegt, die Metallisierung an der Kante 16 nach außen gekrümmt oder gerollt ist und sich durch dieses Einrollen dem aufgestäubten Metall darbietet. Das Ausfransen der Stirnflächen des Wickels und das durch die Hitzebehandlung hervorgerufene Einrollen der Kante gewährleistet eine zuverlässige mechanische Verbindung der Anschlußklemmen, und dies ist ein Grund, warum die Kupferaufstäubung erst nach der Hitzebehandlung vorgenommen wird.
Ein weiterer Grund liegt darin, daß das Kupfer während der Hitzebehandlung zur Oxydierung neigen würde. Indessen kann man, wenn das Aufstäuben des Metalls vor der Hitzebehandlung gewünscht wird, die letztere Schwierigkeit beispielsweise dadurch beheben, daß das Kupfer verzinnt wird oder daß die Hitzebehandlung in einer nicht oxydierenden Atmosphäre vorgenommen wird.
Obgleich als Erhitzungsgrad 2000 C genannt wurden, so ist doch hervorzuheben, daß eine entscheidende Verbesserung der Eigenschäften des Dielektrikums bei einer Temperatur unter 20010 C bis etwa 180,0 C erreicht werden kann, allerdings wird dann eine längere Behandlungsperiode erforderlich sein. Die Entfernung von Wasser aus dem Kunststoffdielektrikum vor der Hitzebehandlung durch Trocknung unter der Relaxationstemperatur ist wünschenswert, weil andernfalls die Folie während der Hitzebehandlung spröde wird und bricht.
Bei einer zweiten Ausführungsform wird der Wickel aus metallisierter Kunststoffolie (Polyäthylenterephthalat) in der gleichen Weise hergestellt wie vorher. Die gegenüberliegenden Stirnenden des Wickels werden mit Kupfer bestäubt; die Kupferbestäubung findet in diesem Falle vor der Hitzebehandlung statt.
Nach dem Aufstäuben des Kupfers wird der Wickel in Vakuum gebracht und allmählich bis auf 180'° C erwärmt; die hierfür erforderliche Zeitspanne beträgt etwa 2 Stunden. Nach Ablauf dieser Zeit läßt man den Wickel kühlen, wobei er noch unter Vakuum bleibt. Der Kondensator wird dann in der üblichen Weise durch Anlöten der Anschlußdrähte an die mit Kupfer besprühten Stirnflächen fertiggestellt und geprüft.
Da bei dieser Ausführungsform die Hitzebehandlung unter Vakuum stattfindet, hat das Kupfer nicht die Neigung, zu oxydieren. Allerdings kann man in diesem Falle nicht den oben erläuterten Vorteil des Einrollens der Folienkanten während der Hitzebehandlung ausnutzen, weil das Kupfer schon aufgesprüht ist, bevor diese Behandlung beginnt. Es spielt jedoch bei dieser Ausführungsform ein anderer Faktor mit, der diese Schwierigkeit behebt und auch die Notwendigkeit des Ausfransens der Stirnflächen erübrigt. Dieser Falttor besteht darin, daß das auf die Kanten der Folie an den Stirnflächen des Wickels vor der Hitzebehandlung aufgestäubte Kupfer die Neigung hat, in die Wickelstirnflächen während des Aufstäuben, in einer Weise einzudringen, die- nicht zu beobachten ist, wenn das Aufstäuben nach der Hitzebehandlung erfolgt. Dieser Vorgang, auf welchen ein Schrumpfen oder Schneiden des Wickels während der nachfolgenden Hitzebehandlung erfolgt, gewährleistet eine mechanische, zuverlässige Befestigung der Anschlußdrähte, ohne daß es besonderer Maßnahmen bedarf.
Während der Hitzebehandlung nach jeder der beiden Methoden erfährt das Dielektrikum einen erheblichen Schwund; der ganze Körper zieht sich zusammen. Dies hat zur Folge, daß, wenn die Folie auf eine Spindel kleinen Durchmessers aufgewickelt ist, die verbleibende enge zentrale Öffnung, welche die Spindel zurückläßt, nach der Hitzebehandlung noch kleiner wird oder ganz verschwindet. In letzterem Falle braucht die axial durchgehende Öffnung während der Metallbestäubung der Wickelstirnflächen nicht verstöpselt oder sonstwie geschlossen zu werden, wie dies sonst erforderlich wäre, um das Eindringen von aufgestäubtem Metall in die axiale Ausnehmung zu verhindern.
Schließlich werden, wenn die Anschlußdrähte des Kondensators in bekannter Weise an den Stirnflächen an entgegengesetzten Enden der zentralen Ausnehmungen eingesetzt werden, bevor die Hitzebehandlung stattfindet, diese Drähte infolge der Zusammenziehung der Ausnehmung bei der Hitzebehandlung gefaßt und für den Lötvorgang gehalten. Damit ist gewährleistet, daß die Anschlußdrähte zentral an dem Kondensator angebracht werden, was einen erheblichen Vorteil bedeutet, wenn diese Drähte dazu dienen, die Kondensatoreinheit in einer Form zur Erzeugung eines Kunststoffgehäuses um die Einheit herum zu fixieren.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von elektrischen Kondensatoren unter Verwendung von Polyäthylenterephthalat als Dielektrikumfolie, bei welchem der Kondensator nach Vereinigung dieser Folie und der Elektroden einer Hitzebehandlung über der Relaxationstemperatur des Dielektrikums unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dieser Hitzebehandlung eine Trocknung des Kondensators bei einer Temperatur unter der Relaxationstemperatur des Dielektrikums erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung unter Vakuum bei etwa 50' C und die Hitzebehandlung bei ungefähr 200° C oder darüber erfolgen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung ungefähr 15 Stunden und die Hitzebehandlung ungefähr 11/z Stunden lang durchgeführt wird.
4. Verfahren zur Herstellung eines Wickelkondensators nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen des Wickels zur Ermöglichung des Festlötens der Anschlußelemente nach der Hitze-Behandlung mit Metall, z. B. Kupfer, bestäubt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung und Hitzebehandlung in einer einzigen Verfahrensstufe durchgeführt werden in der Weise, daß zur Trockenbehandlung die Wärmeführung so geregelt wird, daß die Kondensatoreinheit sehr langsam unter Vakuum oder einer nicht oxydierenden Atmosphäre während einer Zeitspanne von mehreren Stunden auf eine Temperatur von ungefähr 180 bis 200,0 C erhitzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung der Temperatur auf 180 bis 2000 C in ungefähr 2 Stunden erfolgt und daß man anschließend die Einheit unter Vakuum oder einer nicht oxydierenden Atmosphäre abkühlen läßt.
7. Verfahren zur Herstellung von Wickelkondensatoren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen der Wickel vor der Hitzebehandlung mit einem das Festlöten der Anschlußelemente gestattenden Metall, z. B. Kupfer, bestäubt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 758 610; französische Patentschrift Nr. 1100 571; deutsche Patentanmeldung S 24331 VIIIe/21 g (bekanntgemacht am 24.11.1952) ; Zeitschrift »Electrical Engineering«, Bd. 71, 1952, Nr.
8, S. 715 bis 717.