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Verfahren zur Herstellung von metallisierten Folienbändern für Elektrolytkondensatoren
und Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren zur Herstellung von metallisierten, aus Fasern bestehenden Folienbändern
für Elektrolytkondensatoren, bei dem auf das Faservlies Metallteilchen aufgebracht
werden, die eine poröse Schicht bilden.
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Als Unterlage für das aufzusprühende Metall werden bisher gewebte
oder geflochtene Faserbänder verwendet, die vor dem eigentlichen Besprühen in einem
besonderen Verfahrensgang hergestellt werden mußten. Bei der ebenfalls bekannten
Verwendung von losen, nicht verflochtenen Fasern mußte das Band eine erhebliche
Dicke aufweisen, damit nicht während des mit erheblichem Drücken durchgeführten
Besprühens die einzelnen Fasern auseinandergeblasen werden. Diese Faserbänder bestanden
daher aus einem watteähnlichen Gebilde, was einen erheblichen Materialverbrauch
bedeutete und platzraubend ist. Diese beiden bekannten Verfahren haben also den
Nachteil, daß einmal das Faserband nicht unmittelbar im gleichen Betrieb, der auch
die Herstellung der Elektrodenbänder vornimmt, hergestellt werden kann, sondern
als betriebsfremdes Produkt eingeführt werden muß und daß zum anderen die nichtverwebten
Fasern einen erhöhten Materialverbrauch bedeuten, wobei auch die Widerstandsfähigkeit
derartiger Bänder beim Aufsprühen des Metalls in Frage gestellt ist.
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Um diese den bekannten Verfahren anhaftenden Nachteile zu vermeiden,
wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß auf ein sehr lockeres Faservlies geschmolzene
Metallteilchen aufgetropft werden, dieses Vlies dann zu einem nur einen Bruchteil
der Ausgangsstärke des lockeren Faservlieses starken, porösen und durchlässigen
Folienband gewalzt wird, das hierauf in an sich bekannter Weise ein- oder beidseitig
mit Metall besprüht wird. Durch dieses Verfahren wird ein Folienband für Elektrolytkondensatoren
hergestellt, das eine höhere Kapazität ergibt als die mit einem festen gewebten
Band arbeitenden Verfahren, wobei auch das Herstellungsverfahren vereinfacht und
die Sicherheit bei der Verfahrensdurchführung erhöht wird.
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Eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
durch einen oberhalb des Vlieses angeordneten, die Metallteilchen aufnehmenden Zuführungstrichter
gekennzeichnet, eine zwischen dem Zuführungstrichter und dem Vlies vorgesehene Heizvorrichtung
und eine im Bereich des Zuführungstrichters und der Heizvorrichtung vorgesehene
wassergekühlte Auflagevorrichtung für das Vlies. Diese Auflagevorrichtung kann aus
einem kurzen parallel zu dem Vlies geführten, mit seinem Obertrum an der Unterseite
des Vlieses anliegenden endlosen Förderband bestehen, dessen der Heizvorrichtung
gegenüberliegende Fläche durch eine zum Obertrum und Untertrum parallel liegende
wassergekühlte Platte vor Überhitzung geschützt ist. Die Anwendung von wassergekühlten
Auflagevorrichtungen sowie Heizvorrichtungen bei der Herstellung von Elektrolytkondensatoren
sind an sich bekannt, jedoch schafft diese erfindungsgemäße Ausbildung der Anordnung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine einfache Vorrichtung, die
einen kontinuierlichen Betrieb des Verfahrens in einfachster Weise ermöglicht.
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Weitere Vorteile und Merkmale einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens und der zur Durchführung des Verfahrens dienenden Einrichtung gehen aus
der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen hervor. Die Zeichnungen zeigen
in Fig. 1 einen Teilschnitt durch diese Vorrichtung und in
Fig.
2 einen waagerechten Schnitt im wesentlichen längs der Linie 2-2 der Fig. 1.
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Ein aus Baumwolle oder keramischen Fasern, beispielsweise Aluminiumoxyd,
bestehendes Faservlies B wird von einer Spule 1- abgewickelt und läuft unter einer
Walze 2 hindurch. In der Nähe der Walze 2 und oberhalb des waagerecht verlaufenden
Trums des Vlieses befindet sich eine Heizvorrichtung 3, die beispielsweise ihre
Flammen gegeneinanderrichtende Gasleitungen aufweist: In der Mitte oberhalb der
Heizvorrichtung 3 befindet sich ein Zuführungstrichter 4, der Metallteilchen 5,
beispielsweise Aluminiumpulver mit einer Teilchengröße von 10 Mikron, enthält. Die
Teilchen werden aus dem Bodenteil des Trichters 4 mit Hilfe einer umlaufenden Zuführungsschraube
6 ausgeliefert, Der Trichter erstreckt sich quer über das Vlies B, das beispielsweise
eine Breite von 90 cm aufweist.
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Die auf diese Weise vom Trichter 4 mit gleichmäßiger Geschwindigkeit
gelieferten Metallteilchen 5 tropfen durch die Heizvorrichtung 3, wo sie ganz oder
wenigstens an der Oberfläche geschmolzen werden. Diese Teilchen fallen dann auf
und zwischen die Fasern des Vlieses B, das sich mit gleichförmiger Geschwindigkeit
unter der Heizvorrichtung hindurchbewegt. In dieser Stufe besteht das Vlies B aus
lockeren Längsfasern und hat eine Dicke von etwa 6 bis 6,5 mm.
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Das Vlies B stützt sich auf einem umlaufenden Förderband 7 aus rostfreiem
Stahl oder eloxiertem Aluminium ab, welches durch eine wassergekühlte darunter befindliche
Stützplatte 8 gekühlt wird.
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Verwendet man Heizflammen, dann haben diese beispielsweise eine über
1100° C liegende Temperatur.
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Da die geschmolzenen Metallteilchen 5 auf und in das Vlies B tropfen
und dieses unmittelbar nach dem Niederschlag der Metallteilchen 5 zwischen den Walzen
9 hindurchläuft, werden sie mit dem Vlies verbunden, und es entsteht ein zusammenhängender,
verhältnismäßig fester, dichter Streifen von etwa 10 Mikron Dicke, der durch die
Teilchen 5 verfestigt ist. Darauf läuft das so gebildete Folienband, das jedoch
noch porös und durchlässig ist, über eine Walze 10 in ein Metallsprühfeld 11 und
anschließend über Walzen 12, 13 und 14. Beim Lauf über die Walze 14 wird die andere
Seite des Fohenbandes, d. h. die der mit den geschmolzenen Metallteilchen versehenen
Seite gegenüberliegende Seite, durch ein weiteres Schmelzmetallsprühfeld 11 geführt,
worauf das fertige Band auf einer Walze 15 aufgewickelt wird.
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Die beschriebene Sprühvorrichtung enthält einen erhitzten Behälter
16 für geschmolzenes Metall 17, beispielsweise Aluminium, welches nach oben in die
Sprühvorrichtung durch ein Rohr 18, beispielsweise durch Gasdruck im Behälter 16,
gedrückt wird.
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Auf dem Behälter 16 befindet sich ein Hilfsbehälter 19, der mit einem
überlaufrohr 20 versehen ist, durch die ein konstanter Spiegel aus geschmolzenem
Metall für den Sprühvorgang im Hilfsbehälter 19 aufrechterhalten wird. Die Bezugszeichen
21 bezeichnen gegenüberliegende Reihen von Schmelzmetallaustrittsdüsen, aus denen
das geschmolzene Metall in Form eines feinverteilten Sprühstrahles mit Teilchengrößen
von etwa 10 Mikron unter dem Einfluß von Luftgebläsen 22 austritt, welche die Austrittsdüsen
21 umgeben. Die Gebläse 22 werden mit Druckluft unter einem Druck von etwa 4 atü
und einer Temperatur zwischen 430 und 810° C durch die Leitungen 23 versorgt.
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Wie man deutlich aus Fig. 2 erkennen kann, sind > die Düsen 21 in
solchem Abstand voneinander angeordnet, daß die einzelnen Sprühstrahlen sich überlappen
und auf der Oberfläche der Walzen 10 und 14
einen gleichmäßigen Niederschlag
des versprühten Materials auf beiden Seiten des Folienbandes erzeugen.
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Wenn davon gesprochen wird, daß der Niederschlag aus geschmolzenem
Metall gleichmäßig ist, so ist darunter zu verstehen, daß die Beaufschlagung des
Folienbandes mit dem Metallsprühstrahl gleichmäßig erfolgt, da das endgültig fertiggestellte
Band durchlässig und porös ist und damit eine große Oberfläche für den Kontakt mit
den Elektrolyten zur Verfügung steht. Dadurch wird die Kapazität des Kondensators
um etwa 30 °/o und mehr gegenüber den bekannten Elektroden vergrößert, die geätzt
oder in anderer Weise aufgerauht und porös gemacht sind.
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Das Vlies B wird von der Rolle 1 oder von einer Kradenmaschine mit
konstanter Geschwindigkeit abgezogen, und die Metallteilchenzuführung ist so angeordnet,
daß das Metall dünn und gleichmäßig mit etwa 2 g/m2 über die Gesamtbreite des Vlieses
B verteilt wird. Als Metallpulver verwendet man beispielsweise Aluminium mit einer
Teilchengröße von 10 Mikron. Darauf wird das mit den geschmolzenen Metallteilchen
5 abgedeckte Vlies B zwischen die Walzen 9 geführt, die vorzugsweise einen Abstand
von 10 Mikron aufweisen, so daß die Fasern des Vlieses B unregelmäßig verstärkt
durch die Metallteilchen im Band vereinigt und verbunden werden und derart ein zusammenhängender,
verhältnismäßig starker Streifen entsteht.
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Das derart gewalzte Band wird dann dem sehr schnellen Schmelzmetallsprühfeld
11 ausgesetzt, dessen Teilchengröße ebenfalls bei etwa 10 Mikron liegt. Die Teilchen
werden ebenfalls mit etwa 2 g/m2 beim Durchlauf des Bandes über die Walzen 10,14
niedergeschlagen.
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Das auf diese Weise hergestellte Band weist eine hohe Zugfestigkeit
auf, ist porös und durchlässig, so daß es durchsichtig wirkt und bietet somit eine
außerordentlich große Kontaktfläche für den Elektrolyten.
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Selbstverständlich können die Metallteilchen auch durch ein anderes
Verfahren als durch die Zuführungsschrauben 6 aufgebracht werden. Beispielsweise
kann. man ein Vlies mit einer gleichmäßig aufgeschütteten Pulverschicht verwenden,
welche an einem Ende des Vlieses beim Durchlaufen des Förderbandes über eine Walze
auf das Vlies B herunterfällt.
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Es ist ferner selbstverständlich, daß die Sprühstrahlen zur Aufbringung
des Metallniederschlages auf dem von den Walzen 9 kommenden Folienband in Laufrichtung
des Bandes versetzt sein können. Bei einer anderen Ausführungsform können abwechselnd
die Sprühstrahlen in Laufrichtung des Bandes gestaffelt sein. Durch Staffelung der
Sprühstrahlen ist eine Kollision der Teilchen in dem einen Strahl mit den Teilchen
in den anderen Strahlen vermeidbar. Die gestaffelten Sprühstrahlen überlappen sich
bezüglich der Breite des Bandes und liefern dadurch den gewünschten gleichmäßigen
Niederschlag.
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In jedem Fall läßt das Pressen der niedergeschlagenen Teilchen und
des Vlieses B zwischen den
Walzen 9 das so gebildete Band der mit
hoher Geschwindigkeit erfolgenden Aufbringung durch die Sprühfelder 11 ohne die
Gefahr des Weggeblasen-Werdens widerstehen. Die erwärmte zersprühte Luft verhindert
eine übermäßige Kühlung der geschmolzenen Metallteilchen, so daß sie noch in einem
weichen plastischen Zustand sind, wenn sie auf das durch die durch Schwerkraft niedergeschlagenen
Teilchen verstärkte Folienband auftreffen.