DE1771009C3 - Verfahren zur Herstellung eines Dielektrikums für selbstheilende Kondensatoren - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Dielektrikums für selbstheilende Kondensatoren

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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
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    • D21H17/05—Non-macromolecular organic compounds containing elements other than carbon and hydrogen only
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Papierdielektrikums mit einem Gehalt an Metalloxiden für selbstheilende Kondensatoren.
Es ist bereits bekannt, dem Papier, das als Dielektrikum für elektrische Kondensatoren verwendet wird, außer dem üblichen Imprägniermittel Stoffe zuzusetzen, durch welche die elektrischen Eigenschaften des Kondensators verbessert werden sollen.
So ist es beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 749 565 bekannt, die Isolationseigenschaften von Papier für selbstheilende Kondensatoren dadurch zu verbessern, daß der Papiermasse bei der Herstellung des Papiers ein porenfüllendes Mittel zugesetzt wird. Als solches porenfüllendes Mittel werden in der genannten Patentschrift Methylzellulose, Polyvinylalkohol und Polyvinylmaleinsäureester vorgeschlagen.
Aus der deutschen Patentschrift 749648 ist es bekannt, dem Papierbrei nichtleitende Stoffe in einer Menge von mindestens 10 % zuzufügen, die eine Di
elektrizitätskonstante von über 20 haben.
Schließlich ist es aus der Deutschen Auslegeschrift 1 156 867 bekannt, zur Verminderung des Ansteigens der Verluste von elektrischen Kondensatoren mil der Temperatur dem Papier Metalloxide, Metallhydrate oder Metalloxidhydrate mit Teilchengrößen von höchstens 0,5 μ zuzusetzen.
In allen diesen Fällen werden die Zusätze der Papiermasse bei der Herstellung des Papiers zugegeben, ίο Dies hat den Nachteil, daß diese Zusätze in der Papierfabrik selbst verarbeitet werden müssen und damit in das Herstellungsverfahren des Papiers eingegriffen wird. Auch kommen für eine solche Herstellung nur große Mengen des Papiers in Frage, da eine Herstellung kleinerer Papiermengen mit Zusätzen auf der Papiermaschine die Herstellung erheblich verteuern würde. Schließlich ist es nicht möglich, laufend die Art und Menge des Zusatzes der Herstellung von elektrischen Kondensatoren mit bestimmten Eigena° schäften anzupassen, da die Herstellung des Papiers und dessen Verarbeitung zu elektrischen Kondensatoren in vollkommen getrennten Fertigungsanlagen vorgenommen wird.
Außerdem ist es bei Verwendung von pulverförtni- *5 gen Zusatzstoffen nicht möglich, diese vollkommen gleichmäßig in dem Faserbrei zu verteilen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur
Herstellung eines Papterdielektrikums für selhsrhei-
lende Kondensatoren mit einem Gehalt an Metalloxiden zu finden, bei dem die oben genannten Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Papier mit einem Metallalkoholat in flüssigem Zustand getränkt und abschließend diese Verbindung im Papier durch Einwirkung von Wasserdampf in an sich bekannter Weise hydrolysiert wird.
Auf diese Weise ist es möglich, selbst einzelne Papierstreifen oder auch Kondensatonvickel mit bestimmten Oxiden, die zur Verbesserung der elektrischen Eigenschaften dienen, in äußerst feiner Verteilung zu durchsetzen. Das Papier kann vor der Behandlung gegebenenfalls sogar metallisiert sein. Wesentlich hierbei ist jedoch, daß die Metallschicht durch die Wasserdampfbehandlung nicht nachteilig beeinflußt wird. Dies kann durch geeignete Auswahl des Metalles erreicht werden.
Es ist zwar bereits bekannt, Alkoholate durch Einwirkung von Wasserdampf zu den entsprechenden Metalloxiden zu hydrolysieren und die erhaltenen Metalloxide als Teil eines Dielektrikums zu verwenden.
So ist es bekannt, aus organischen Hydroxysalzen durch Zerstäubungstrocknung Teilchen definierter Größe herzustellen, diese Teilchen zu Metalloxiden umzusetzen und die Oxidteilchen zusammen mit einem Bindemittel als Dielektrikum zu verwenden. Auch ist es bekannt, zur Herstellung einer Elektrodenfolie für Elektrolytkondensatoren in die Oxidschicht einer Aluminiumfolie Metalloxidteilchen einzubringen, die zur Hydrolyse Aluminiumisopropoxid erhalten würden. Dabei wird die Oxidschicht auf der Aluminiumfolie mit dem geschmolzenen Aluminiumpropoxid getränkt, dieses hydrolysiert und danach auf 600° C erhitzt oder das Aluminiumpropoxid während der elektrolytischen Formierung der Aluminiumfolie in die Oxidschicht eingebracht (USA.-Patentschrift 2805 965).
Weiter ist es bekannt, zur Herstellung von dünnen transparenten Überzügen aus polymeren Titanoxid auf einer Unterlage Titanalkoholate rnit Wasserdarrmf zu hydrolysieren. Als Unterlagen werden Glas, Farbe, Kunststoff, Emaill, Gummi und Fasern verwendet (USA.-Patentschrift 2805 965).
Diese bekannten Verfahren geben jedoch keinen Hinweis darauf, daß das Papierdielektrikum für Metallpapierkondensatoren durch Hydrolyse des mit dem Papier getränkten Alkoholaten in einfacher und wirksamer Weise mit im Papier gleichmäßig verteilten Metalloxidteilchen versehen werden kann.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht nicht nur eine gleichmäßige Verteilung der Oxidteilchen und eine genaue Dosierung des Oxidgehaltes, 'S sondern läßt sich wirtschaftlich auch an kleinen Papiermengen, beispielsweise an einzelnen Kondensatorwickeln ausführen.
Als metallorganische Verbindungen haben sich besonders Metallalkoholate geeignet erwiesen. Diese ao werden beispielsweise in einem Lösungsmittel gelöst, das nach dem Tränken des Papiers und vor der Einwirkung des Wasserdampfes entfernt wird. Bei der Einwirkung von Wasserdampf entstehen durch Hydrolyse die Metalloxide in feiner Verteilung im Papier. »5 Da das flüssige oder gelöste Alkoholat sehr gut in sämtliche Zwischenräume des Papiers eindringt, ist eine weit bessere Verteilung der Oxide im Papier möglich, als durch Zusetzen der gepulverten Oxide im Papierbrei. Jo
Bewährt haben sich insbesondere die Alkoholate der Propyl- oder Butylalkoholate. Gegebenenfalls können auch Gemische verschiedener Alkoholate vorteilhaft sein.
Das Papierband wird z. B. mit einer Lösung von Aluminiumisopropylat, Aluminium-tert.-Butylat oder Titanisopropylat getränkt. Als Lösungsmittel für die Isopropylate wird vorzugsweise Isopropylalkohol verwendet. Als Lösungsmittel für das Butylat eignet sich besonders Benzol.
Das Papierband wird mit einer Lösung der genannten Stoffe getränkt und nach Verdunsten des Lösungsmittels einer Wasserdampfatmosphäre ausgesetzt, wodurch das Alkoholat hydrolysiert wird. Oft genügt schon die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit für die Zersetzung des Alkoholates. Besser ist es jedoch, das Papier in einem geschlossenen Raum mit definiertem Wasserdampfgehalt einzubringen oder mit bestimmter Geschwindigkeit durch einen solchen Raum hindurchzuführen. Hierbei ist es auch möglich, metallisiertes Papier zu tränken bzw. auch einen Wikkel, der aus nichtmetallisiertem Papier und/oder metallisiertem Papier besteht. Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird ein Dielektrikum erhalten, das eine wesentlich höhere Durchschlagsfestigkeit hat als ein unbehandeltes Papier. Dies wirkt sich besonders vorteilhaft auf den Selbstheileffekt bei selbstheilenden Kondensatoren aus.
Es hat sich gezeigt, daß das nach dem Verfahren gemäß der Erfindung behandelte Papier auch vorteilhafte Auswirkungen auf das Tränkmittel hat, mit dem der Kondensatorwickel in üblicher Weise getränkt wird. Insbesondere bei Tränkmitteln aus halogenierten Kohlenwasserstoffen, welche sich nur schlecht zum Tränken von selbstheilenden Kondensatoren eignen, wird eine wesentliche Verbesserung des Ausbrennverhaltens und der Alterung der elektrischen Eigenschaften erzielt.

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines Papierdielektrikums mit einem viehalt an Metalloxiden für selhstheilende Kondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß das Papier mit einem Metallalkoholat in flüssigem Zustand getränkt und anschließend diese Verbindung im Papier durch Einwirkung von Wasserdampf in an sich bekannter Weise hydrolysiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallalkoholat in gelöstem Zustand verwendet und das Lösungsmittel nach dem Tränken des Papiers jedoch vor der Einwirkung von Wasserdampf entfernt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Alkoholate der Propyl- oder Butylalkoholate verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Aluminiumisopropyla't verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Titanisopropylat verwendet wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Isopropylalkohol verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Aluminium-tert.-Butylat verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Benzol verwendet wird.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bereits metallisiertes Papier mit der metallorganischen Verbindung ge-, tränkt wird.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wickel aus nichtmetallisiertem Papier und/oder metallisiertem Papier mit der metallorganischen Verbindung getränkt wird.
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DE1771009B2 DE1771009B2 (de) 1973-05-30
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