DE1764549B2

DE1764549B2 - Verfahren zur herstellung eines elektrischen schichtkondensators

Info

Publication number: DE1764549B2
Application number: DE19681764549
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl Ing 8400 Regensburg Hoyler Gerhard Dipl Phys 8000 München Gottlob
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-06-25
Filing date: 1968-06-25
Publication date: 1972-04-06
Also published as: CH508265A; ES368682A1; SE339266B; BE735120A; JPS5522934B1; NL6909400A; BR6910098D0; FR2011633A1; FI56596C; US3590347A; DE1764549A1; YU160869A; AT294267B; GB1268962A; FI56596B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Lösungsmittel enthalten, dann zeigen sich zwar keine

Herstellung eines elektrischer Schichtkondensators. ntchtausheilfähigen Durchschläge in der kritischen

bei dem Kunststoffolien und Metallschichten zu einem 50 Zone, aber es treten schon Überschlage bei relativ

Mutterkondensator gewickelt werden, der Mutterkon- niedrigen Spannungen (etwa bei 250 V bei 5 um

densator verfestigt, durch entsprechende Schnitte in Dielektrikumsdicke) auf. Dadurch wird in diesen

einzelne Kondensatoren aufgeteilt, die Beläge durch Schnittflächen die Spannupgsfestigkeit geringer als im

eine Wärmebehandlung der Trennflächen mit isolie- Innern des Kondensators, da als Isolierstrecke ^τ ' die

renden Randzonen und die ein/einen Kondensatoren 55 Luft bei einem Belagabstand in der Größe der ; lek-

;. mit Anschlüssen versehen werden. trikumsdicke wirkt. Für deii Betrieb bei nu igen

Ein derartiger Kondensator ist aus der schweize- Spannungen, beispielsweise weniger als 10 V bei 5'um

rischen Patentschrift 22⁽) iiss bekannt. Fs werden da- Dielektrikumsdicke, ist die Spannungsfestigkeit aus-

bei Dielektrikumsfolien und Beläge oder metallisierte reichend. Bei höherer Nennspannung ergeben sich die

Dielektrikumsfolien aulYmandergeschiehtct und so 60 dargestellten Schwierigkeiten.

_χ ein Mutterkondensator gebildet. Durch zwei zucin- Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen

t ander senkrechte Trenn·, orpänge werden aus dem eingangs geschilderten Kondensator zu hauen, der

\ Mutterkondensator die gewünschten Teilkondensato- auch an den Schnittflächen die zu erwartende hohe

ren hergestellt. Werden die Mutterkondensatoren auf SpannungsfestigkeitderübrigenDielektrikumshereiche

jj einer Trommel mit großem Durchmesser gewickelt. 65 besitzt und an" dessen Schnittflächen eine einwand-

dann ergeben sich Teilknndensatoren aus den Trenn- freie Regenerierung stattfindet.

f vorgBtigen, welche in radialer Richtung und in Um- Erfindungsgetriäß wird dies dadurch erreicht, daß

fangseuhtung vorgenommen werden. mindestens ein Teil der Dielektrikumsfolien vor dt"

Wärmebehandlung wenigstens im Bereich eier Trennflffchen derart mit Lösungsmittel versehen und weiterbehandelt wird, daß der Lösungsmittelanteil dort bei der Wärmebehandlung etwa 0,25 »/o beträgt.

Bei der Trennung des Mutterkondensators in Einzelkondensatoren findet an den Trennflächen, insbesondere beim Sägen mit einem rotierenden Sägeblatt, eine kurzzeitige Erhitzung statt. Infolge dieser Erhitzung schrumpfen die Dielektrikumsfolien an den Sägeflächen, und der MetaUbelag wird in den an die Schnittflächen angrenzenden Zonen zerstört und bricht schollenartig auf. Es entstehen dadurch in der Umgebung der Schnittflächen Isolationsstrecken, welche Kurzschlüsse zwischen den gegenpoligen Belägen verhindern. Kommt ein Trennverfahren zur Anwendung, bei dem keine Wärme entsteht, dann kann durch eine gesonderte Wärmebehandlung der Schnittflächen die Isolierrandbildung hervorgerufen werden.

Es hat sich gezeigt, daß durch die Anwesenheit von Lösungsmittelresten die Bildung von Isolierrändern, welche sich schon allein durch den an den Schnittkanten örtlich auftretenden Schrumpfprozeß ergeben, noch bedeutend erhöht wird; das Schrumpfen der Folien darf jedoch nicht zu weit gehen, da lonst nichtausheilende Kurzschlüsse entstehen können.

Die Spannungsfestigkeit kann durch die Erfindung 10 stark erhöht werden, daß «ie in der Größenordnung der Spannungsfestigkeit des Dielektrikums liegt. Es ergibt sich z. B. eine Spannungsfestigkeit von 700 V für eine 5 um dicke Polycarbonatfolie, wenn diese etwa 0,25 °o Restlösungsmittel enthält. Bei gleich dicken Folien, welche keine Lösungsmittelreste enthalten, beträgt die Spannungsfestigkeit in den den SchnittfläL.ien benachbarten Zonen etwa 150 V.

Eine weitere Verbesserung, insbesondere der Regeneriereigensehaften, des Kondensators läßt sich dann erzielen, wenn als Dielektrikumsfolien abwechielnd Folien mit Lösungsmittelresten und Folien ohne Lösungsmittelreste übereinander angeordnet sind. Es liegen daöei immer zwischen zwei Folien mit Lösungsmittelresten eine Folie ohne Lösungsmittelreste. Dies kann durch zweierlei Maßnahmen erreicht werden.

Man verwendet c'nmal ausschließlich Gießfolien lind beseitigt die Lösungsmittelreste vor der Herstellung des Mutterkonddisators aus einem Teil dieser Folien. Vorteilhaft wird man diese Folien mit regenerierfähig dünnen Belagen verschen, uobei schon während der Metailbedampfung große Mengen des Lolungsmittels ausgetrieben werden, und lagert dann die fnetallbedampftcn Folien in einem erhitzten Vakuum-Cfen. Beispielsweise werden <S mm breite Polycarbonatfolicn mit etwa 0.5" η Restlösungsmittel 8 Tage im

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1 lagen abwechselnd Extruderfolien, welche infolge ihrer Herstellung keine Lösungsmittelreste enthalten, und Gießfolien, in welchen LösungsmitU freste vorhanden sind, aufeinanderschichten. Die Extruderfolien sind dabei so auszuwählen, daß sie vom Lösungsmittel der Gießfolien z, B, durch Anquellen oder sonstwie nicht angegriffen werden, Dies gilt auch ganz allgemein für die beiden Folienartea, Die Folie ohne Lösungsmittelreste darf von den Lösungsmittelresten der anderen Folie nicht angegriffen werden. Als Gießfolien kommen dabei z, B. Polycarbonatfolien und als Extruderfolien Polyäthylenterephthalatfolien in Frage.

Es treten dann auch bei größeren Trennflächen keine nichtausheilFähigen Durchschläge auf und bei Spannungen von etwa 500 V bei 5 μπι dicken Dielektrikumsfolien auch keine Überschläge an den Treunflächen zwischen Belägen un:erschiedlichen Potentials.

Eine ausreichende Isolation bei günstiger Raumnutzung ergibt sich, wenn sowohl die lösungsmittelhaügen als auch die lösungsmittelfreien Folien einseitig mit elektrisch leitenden Belägen versehen werden.

Eine geeignete Dosierung des Lösungsmittels läßt sich entweder durch Zugabe (Lagerung in der Atmosphäre des gasförmigen Lösungsmittels) oder Entzug (Trocknung" bei höherer Temperatur, eventuell bei niedrigem Druck) des entsprechenden Lösungsmittels bewerkstelligen. Die Zugabe oder der Entzug des Lösungsmittels soll zumindest in den an die Schnittflächen angrenzenden Zonen erfolgen.

An Hand der Figuren sollen die Erfindung und Vorteile derselben erläutert werden Die F i g. 1 zeigt die aufeinandergestapelten Dielektrikumsiagen 1 eines Schichtkondensators, welche regenerierfähig dünne Beläge 7 tragen, wobei die zu kontaktierenden Stirnseiten parallel zur Zeichenebene liegen. Die Schnittflächen 2 und 3 liegen senkrecht zur Zeichenebene. Handelt es sich um Folien, welche Lösungsmittelreste enthalten, dann ergeben sich in den den Schnittflächen benachbarten Zonen infolge von Wärmeeinwirkung auf diese Schnittflächen Isolationsränder 4 und 5. Die Isolationsränder entstehen dadurch, daß die Beläge dieser Bereiche aufbrechen und sich schollenartig aufwerfen. Dir gegenpoligen Beläge des Kondensators sind damit einwandfrei voneinander isoliert.

In der Fig. 2 sind abwechselnd metallisierte Dielektrikumsfolien 1. welche Lösungsmittelreste enthalten, und metalliMt-rte Dielektrikumsfolirn 6. welche keine Lösungsmittelreste enthalten, dargestellt. Die Schnittflächen 2 und 3 des fertigen Stapelkondensators liegen senkrecht zu der Zeichenebene und die zu kontaktierenden Stirnflächen parallel zur Zeichenebene. Die Blläge 7. welche auf Dielektrikumsfolien mit Lösungsmittelresten liegen, werden beim Tempern
Schnittflächen schollenartig in den Randzonen an
Schnittflächen aufbrechen, wodurch ausreiche
Isdlierränder 4 und 5 entstehen. Die Beläge, wel
auf den Dielektrikumsfolien ohne Lösungsmitteln
sich befinden, bleiben im wesentlichen unverv
Derartige Kondensatoren zeigen neben hoher Sy
ntingsfestigkeit auch gute Regeneriereigenschaften

Il

i Mi;iit Zeichnungen

Claims

1 2 Es hat sich gezeigt, daß in den Trennfiächeii zwi- '■ Patentansprüche: sehen gegenpoligen Jv-Ietallbelägen unterschiedlichen Potentials Überschläge stattfinden, und zwnr schon

1. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen bei verhältnismäßig niedrigen Spannungen, Dadurch Schichtkondensators, bei dem Kunststoffolien und 5 wird die Kontaktierung derartiger Kondensatoren be-Metallschichten zu einem Mutterkondensator ge- schädigt und die Isolationsgüte verschlechtete ^
wickelt werden, der Mutterkondensator verfestigt, Als Dielektnkurasfolien kommen im wesentlichen durch entsprechende Schnitte in einzelne Konden- Gießfolien und Extruderfolien in Frage, Bei der Hersatoren aufgeteilt, die Beläge durch eine Wärme- stellung der Gießfolien wird der Kunststoff in einem behandlung der Trennflächen mit isolierenden io Lösungsmittel vollständig gelöst. Die Lösung wird als Randzonen und die einzelnen Kondensatoren mit dünner Film ode.r aia dünne Schicht auf eine Unter-Anschlüssen versehen werden, dadurch ge- lage aufgebracht, getrocknet und von der Unterlage kennzeichnet, daß mindestens ein Teil der als Folie weder abgezogen. Gewöhnlich wird der ge-

'■ ipielektrikumsiclien vor der Wärmebehandlung löste Kunststoff dabei aus einem Behälter auf ein vor-

'' wenigstens im Bereich der Trennfiächen derart 15 beigeführtes endloses Band od°r eine sich drehende

mit Lösungsmittel versehen und weiterbehandelt Walze aufgebracht und nach dem Trocknen von dem

wird, daß der ILÖsungsmittelanteil dort bei der Band bzw. von der Walze als Folie wieder abgezogen.

Wärmebehandlung etwa 0,25% beträgt. Diese Folie kann, um weitere Verarbeitungsschrilte

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- zu erleichtern, gereckt werden.

kennzeichnet, daß lösungsmittelfreie Folien ab- 20 Bei der Herstellung der Extruderfolien wird der wechselnd mit lösungsmittelhaltigen Folien über- Kunststoff in einem Behälter geschmolzen. Die einandergewickelt werden. Schmel/.e wird unter Druckanwendung durch eine

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- Düse oder einen engen Schlitz auf eine Unterlage, kennzeichnet, daß ils Iösungsmittelhaltige Folien z. B. ein endloses Band oder jine Walze oder einen Gießfolien aus Polycarbonat und als Iösungsmit- 25 Spannrahmen, aufgespritzt und von der Düse als Folie telfreie Folien Extruderfolien aus Polyäthylen- weggezogen.

terephthalat über 'inandergewickelt werden. Es hat sich ferner gezeigt, daß bei der Herstellung

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, von Schichtkondensatoren, welche durch Zerteilen dadurch gekennzeichnet, üaß sowohl die lösungs- aus einem Mutterkondensator hergestellt werden, an mittelhaltigen als auch die lösmgsmittelfreien 30 den Schnittflächen Zonen niedriger Spannungsfestig-Folien einseitig mit elektrisch leitenden Belegun- keit sich zeigen. Der Mutterkondensator kann ein gen versehen werden. großer Stapelkondensator oder ein auf einer Trom-

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mel mit großem Durchmesser hergestellter Mutterdadurch gekennzeichnet, daß der Lösungsmittel- wickelkondensator sein. Besteht das Dielektrikum aus gehalt in den mit Wärme zu behandelnden Zonen 35 Gießfolien, die noch Lösungsmittelr^-sie vom Hersteldurch Lagerung in lösungsmittelhaltiger Atmo- lungsprozeß enthalten, dann bereite* das Trennen der Sphäre bzw. in lösungsmittelfreier Atmosphäre Wickelkörper in Einzelkondensatoren, insbesondere eingestellt wird. bei größeren Kapazitätswerten (große Trennflächen).

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, Schwierigkeiten. Bei Spannungsbelastung treten in dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehand- 40 einer schmalen, an die Trennfläche angrenzenden lung der Trennflächen während des Zersägens er- Zone nichtausheilende Durchschläge auf. die zum folgt und daß die benötigte Wärme beim Säge- Kurzschluß des Kondensators führen. Entfernt man Vorgang entsteht. vor der Muttcrwickelherstellung bzw. der Herstellung

des Mutterstapelkonuensators die Lösungsmittelreste.

45 ζ. B. durch längeres Lagern der Folien bei höherer

Temperatur im Vakuum, oder verwendet man Extruderfrlicn. die im Unterschied /u den Gießfolien kein