DE2047477C3 - Verfahren zur Herstellung eines dünnen Polypropylenfilms und seine Verwendung in einem Kondensator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dünnen Polypropylenfilms mit gleichmäßigen Struktureigenschaften, der ein gleichmäßig darin dispergiertes Imprägniermittel aus halogeniertem Diphenyl, Ricinusöl oder Mineralöl enthält, sowie die Verwendung des solchermaßen hergestellten Polypropylenfilms als Dielektrikum in einem Kondensator.

Polypropylenfilme als Dielektrika für Kondensatoren haben sich für mit Flüssigkeit imprägnierte Leistungskondensatoren zu hervorragenden Dielektrika mit überlegenen Eigenschaften entwickelt. In der USA-Patentschrift 33 63 156 sind zahlreiche Ausführungsformen von Kondensatoren beschrieben, bei denen Kombinationen aus Polypropylenfilmen mit einem flüssigen Imprägniermittel aus chloriertem Diphenyl verwendet werden. Auf diese Patentschrift wird im folgenden Bezug genommen.

Dieselbe beschreibt eine Imprägnierungsweise von Polypropylenfilmen zur Erreichung einer »praktisch vollständigen Imprägnierung«, wobei das flüssige Imprägniermittel durch die Molekülstruktur des Polypropylenfilms hindurchwandert oder diese durchdringt. In einem Rollenabschnitt eines Kondensators, der aus einem zusammengesetzten Gebilde gewickelt wird, das abwechselnd aus einer Elektrodenfolie und Filmstreifen besteht, ist die bekannte Imprägnierungsart sehr wichtig, weil das Imprägniermittel von der Kante der Rolle her in die mittleren Teile der Rollo eindringen muß. Polypropylenfilme neigen dazu, dicht aneinander und an den Elek'trodenfolicn zu haften, so daß es äußer:,t schwierig ist, eine praktisch vollständige Imprägnierung aller l-'ehlstellen. Zwischenräume und Räume innerhalb der Rolle sowie innerhalb der verwendeten Stoffe zu schaffen. Um eine praktisch vollständige Imprägnierung schneller durchzuführen, wurden bisher Papierstreifen, die an den Filmstreifen in einer Rolle anlagen, verwendet, so daß das Papier eine Dochtwirkung ausüben kann, wobei das Imprägniermittel in die mittleren Teile der Rolle oder des Wickels weitergeleitet werden kann. Selbst mit dieser Dochtwirkung muß das Imprägniermittel gewöhnlich quer durch den Film geleitet werden, um innere Fehlstellen und Hohlräume sowie solche an den entgegengesetzten Seiten des Films zu erreichen. Dies ist besonders dann der Fall, wenn ein Polypropylenfilm so ausgerichtet wird, daß er an einen Folienstreifen angrenzt und in Berührung damit steht

π Bei dieser Anordnung muß das flüssige Imprägniermittel quer durch den Film zu den Räumen zwischen dem Film und der Folie wandern.

Um eine praktisch vollständige Imprägnierung gleichmäßig durch die ganze Rolle oder den Wickel hindurch zu erhalten, geht die bekannte Lehre demzufolge dahin, daß Polypropylen und das chlorierte Diphenyl bei einer hohen Temperatur zusammengebracht und dort über eine ausreichende Zeitspanne belassen werden, bis eine praktisch vollständige Imprägnierung eingetreten ist Unter diesen Bedingungen kann sich der dünne Polypropyler.film weitgehend auflösen oder in av.-derer Weise durch das Imprägniermittel abgebaut werden. Die Imprägnierdauer und die Imprägniertemperaturen und die Verwendung von

to Papier mit Dochtwirkung muß sorgfältig gesteuert werden, um eine praktisch vollständige Imprägnierung zu erreichen und die Stoffe unbeeinträchtigt zu lassen. Jede dabei nicht imprägnierte Fläche ist eine Quelle von nachteiligen Spitzenentladungen, selbst wenn diese

si Stellen später durch Altern imprägniert werden. Einige Flächen werden über eine erhebliche Zeitspanne wirksam vor der Imprägnierung blockiert, vas auf ungleichmäßige Materialien, der Gegenwart von anderen Stoffen und andere Umgebungseinflüsse zurückzu-

4(i führen ist.

Es wurden auch bereits andere Hilfsmittel für das Imprägnieren vorgeschlagen, wie das Anrauhen der Filmoberflächen und die Mitbenutzung von Benetzungsmitteln im Imprägniermittel. Diese und andere

•r, Hilfsmittel sind jedoch weniger wirksam, weil sie immer noch davon abhängen, daß das Imprägniermittel die entfernten und Schwierigkeiten verursachenden Stellen erreicht, die weit von der Rollenkante entfernt liegen.

Es ist daher Aulgabe der vorliegenden Erfindung, ein

Vi Verfahren zur Herstellung eines dünnen Polypropylenfilmes für die Verwendung als Dielektrikum in Kondensatoren zu schaffen, mit dem die vorerwähnten Imprägnierungsschwierigkeiten vermieden werden und der gleichmäßige Struktureigenschaften aufweist.

Vi Die Erfindung beruht dabei auf der Feststellung, daß durch das gleichmäßige vorherige Einbringen von etwas Imprägniermittel in das Filmmaterial die Stellen, die zu Schwierigkeiten führen, teilweise oder ganz vorimprägniert werden können oder daß ein Weg für das

mi Imprägniermittel oder eine Umgebung die das Eindringen des Imprägniermittels erleichtert, geschaffen werden können, damit der Durchtritt des Imprägniermittels in die Rolle oder den Wickel erleichtert wird.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit

• > einem Verfahren zur Herstellung eines dünnen Polypropylenfilmes mit gleichmäßigen Struktureigcnschaftcn, der gleichmäßig darin dispergiertes Imprägniermittel aus halogeniertem Diphenyl. Ricinusöl oder Mineralöl

enthält zur Verwendung als Dielektrikum in Kondensatoren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man

a) das Imprägniermittel zum Polypropylen, das in Pulverform vorliegt, zugibt,

b) die Stoffe bis zum Erhalt eines gleichmäßigen Gemisches rührt und

c) aus dem Gemisch den dünnen Film in üblicher Weise herstellt

Das Imprägniermittel, das vorzugsweise Trichlordiphenyl ist, kann dem Polypropylenfilm in einer Menge von 1 bis 20 Gew.-% einverleibt sein, der dann im Kondensator noch weiter imprägniert werden kann.

Die Erfindung wird durcit die folgende Beschreibung und die Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Hochspannungs-Wechselstrom-Leistungskomiensator mit mehreren Kondensator-Rollenabschnitten,

F i g. 2 einen Wickel- oder Rollenabschnitt für einen Kondensator, der abwechselnd aus Streifen einer Folie und von vorimprägniertem Polypropylenfilm besteht

Fig.3 einen modifizierten Kondensator unter Verwendung einer einzigen Rolle der in F i g. 2 erläuterten Art und

F i g. 4 einen Ballast-Kondensator, der eine Abänderung des Kondensators gemäß F i g. 3 darstellt.

Eine bevorzugte Kondensatorart, auf die sich die Erfindung bezieht, ist in F i g. 1 erläutert. Gemäß F i g. I kann der Kondensator 10 als Hochspannungs-Wechselstrom-Leistungskondensator bezeichnet werden, insbesondere als ein Kondensator zur Korrektion des Leistungsfaktors. Der Kondensator 10 besteht aus einem geeigneten Gehäuse 11 mit einem damit dicht verbundenen Deckel 12. Der Kondensatordeckel 12 ist mit durchgeführten Isolatoren 13 und 14 versehen, die die Anschlüsse 15 und 16 gegen den Deckel isolieren. Die Anschlüsse 15 und 16 schaffen eine elektrische Verbindung (nicht dargestellt) zu den Abgriffstreifen 17 und 118 der ^ollenabschnitte 19 im Gehäuse 11. Die Rollenabschnitte 19 sind anhand der Fig. 2 näher erläutert.

In Fig.2 ist ein übliches Beispiel eines Wickel- oder Rollenabschnitis 19 zur Verwendung in einem Kondensator mit Imprägnierung dargestellt. Ein Rollenabschnitt 19 besteht gewöhnlich abwechselnd aus Streifen 20 und 21 aus einer Metallfolie und einem Dielektrikum 22 und 23. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Streifen 22 und 23 Polypropylenfilme mit gewöhnlich wer/ger als 0,025 mm Dicke und die Folienstreifen 20 und 21 bestehen aus Aluminium. Angrenzend an die Foliennreifen sind an geeigneten Stellen in der Rolle Abgriffstreifen 17 und 18 angebracht, die als elektrische Anschlüsse für die Folienstreifen der Elektrode dienen und in geeigneter Weise mit den Anschlüssen 15 und 16 verbunden sind. Die bezeichneten Streifen sind ziemlich dicht kreisförmig gewickelt und danach zur dargestellten Konfiguration abgeflacht.

Die Imprägnierung des Kondensators 10 findet gewöhnlich mit Hilfe vo'i einem oder von mehreren kleinen Löchern im Deckel 12 statt, die anschließend durch Verlötung abgecli' Ittct werden. Während des Imprägnieren«; ist der K'indensator 10 gewöhnlich in einem flüssigen Imprägniermittel eingetaucht, das das Gehäuse II ausfüllt und die Rollenabschnitte 19 im Gehäuse imprägniert. C.'-rwöhnlich werden ebenfalls bestimmte Vrrfahrensschnlle des vorherigen F.vakiiierens, die Anwendung hoher Temperaturen und andere Verfahrensschritte angewendet.

Einer der hautptsächlichen Verarbeitungsnachteile bei imprägnierten Kondensatoren, insbesondere Kon-

-> densatoren mit Rollenabschnitten, besteht in der Schwierigkeit, eine vollständige Imprägnierung zu erreichen. Um beispielsweise einen Hochspannungs-Leistungsfaktor-Korrektionskondensator für Wechselstrom für oberhalb etwa 600 V herzustellen, sollte die

in vollständige Imprägnierung das Füllen von Lufträumen oder Hohlstellen zwischen den Elektroden umfassen, ganz gleich, ob diese Hohlstellen und Zwischenräume zwischen angrenzenden Streifen des Dielektrikums, zwischen den Streifen aus Dielektrikum und Elektroden

ι > oder innerhalb der dielektrischen Stoffe auftreten.

Ein allgemeines Verfahren zur Herstellung der imprägnierten Popypropylenfilme gemäß der Erfindung besteht darin, die gewünschte Menge Imprägniermittel wie Trichlordiphenyl, vorzugsweise in flüssiger Form,

2» unmittelbar zu einer vorgegebenen Mpnge Polypropylen-Kunststoff zuzufügen. Anschließend wird durch geeignetes Rühren ein Gemisch dieser stoffe hergestellt. Andere Verfahren, Polypropylen-Kunststoff der Behandlung mit flüssigem Trichlordiphenyl auszusetzen,

2i können ebenfalls verwendet werden, z. B. eine Sprühbeschichtung des Kunststoffs oder die Zugabe von Trichlordiphenyl während des Verfahrens, durch das der Kunststoff hergestellt wird.

Eine weitere Verfahrensweise besteht darin, die

im gewünschte Menge von flüssigem Trichlordiphenyl dem vorliegenden Polypropylen zuzufügen und das Gemisch mit einem Haushaltsrnischer zu rühren. Ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß das erhaltene Pulver sich trocken anfühlt, frei fließt und

Γι praktisch frei von statischer elektrischer Aufladung isl.

Zum Unterschied von den meisten bisherigen Verfahren der Zugabe von Lösungsmitteln oder Weichmachern zu Kunststoffen ergibt die Kombination von TriclilorJiphenyl und Polypropylen keine klebrige

4M Masse oder koagulierte Klumpen. Das Pulver, das aus eineTi Gemisch von Polypropylen der lichten Sicbmaschenweite 0,149 mm und Trichlordiphenyl in einer Menge von 14 Gew.-% erhalten wird, stellt ein ausreichend frei fließendes Pulver dar, daß es aus einem

r, Glasbecher ohne erheblichen Rest ausgegossen werden kann. Die Eigenschaft des freien Fließens kommt einem trockenen Pulver zu und nicht einem nassen Gemisch.

Ein besonderes Beispiel für die Herstellung von vorimprägniertem Polypropylen ist das folgende.

"><> Polypropylen in gemahlener Flockenform in Form eines Pulvers der lichten Siebmaschengröße 0,149 mm und flüssiges Trichlordiphenyl wurden zusammen im Verhältnis von 100 g Pulver und 14 g Trichlordiphenyl ve.'mischv. Dieses Gemisch wurde in einen Haushaltsmi-

Ί". scher für Nahrungsmittel gegeben und etwa etwa 30 ^cec gerührt oder vermischt. Das Gemisch stellte ein sehr sauberes frei fließendes staubfreies Pulver dar. Dieses Pulver wurde in einer hydraulischen Presse nach Carver zu Folien von 0,45 r"tn Dicke unter Verwendung von auf

in etwa 2l0°C erhitzten Platten bei einer Vorerhit/.ung von 100 see gepreßt. Das Material (129 cm³) wurde etwfl 50 see auf einen Druck von etwa 700 bar gebracnt und anschließend mit Wasser abgeschreckt und aus der Presse entfernt. Der erhaltene Film war gleichmäßig,

• trocken und blasenfrf!

Andere Filme wurden aus dem genannten Gemisch sowie ahnlichen Pulvergemischen unter Verwendung eines Filmextruders hergestellt. Alle Filme wurden

dielcktischcn Versuchen unterworfen. IJcr crfindungsgemäB hergestellte Film zeigte eine Erhöhung der dielektrischen Festigkeit gegenüber einer Vergleichsprobe ohne Gehalt von Trichlordiphenyl.

Die Menge von Trichiordiphenyl. die /um Polypropylenpulver zugefügt wird, ist erheblich niedriger als die Menge, die zum Lösen des gesamten Pulvers neigen würde. F.in wichtigerer Faktor ist jedoch der. daß das Trichlordiphenyl bei mäßiger Temperatur oder Raumtemperatur zugesetzt wird, wobei die Löslichkeit von Polypropylen in Triehlordiphenyl relativ niedrig ist Versuche haben gezeigt, daß die Verschlechterung des Films beim Hrhi!/en bei dem vorimpriignierten Film zu vernachlässigen ist und in manchen Fällen ein Vorerhitzen des Films einen günstigen Finfluß hat.

Der erfindungsgemiiß hergestellte Polypropylenfilm kann mit Hilfe einer Reihe von Filmherstellungsvorrichtungen. von Prellvorrichtungen. Extrudiervorr^;chtungen

den. Fs im erwünscht, eine geeignete Lüftung vorzusehen, wenn erhöhte Temperaturen bei diesen Vorrichtungen verwendet werden, um Triehlordiphetn!dämpfe zu entfernen, die sich Hilden können.

Diese Vorrichtungen und \erwandu· Verfahren dienen zur Bildung eines vonmprägniericn lilmblatts mit hervorragender Strukturbcschaffeiiheit und elektrischen Higenschaften. Diese Rigcnschaften erleichtern die Handhabung und das Aufwickeln win Streifen, die zur Verwendung in Kondensatoren geeignet sind. Fs wird bevorzugt, wenn der erfindiingsgemaß hergestellte imprägnierte Film biaxial orientiert ist und vorzugsweise wird er in biaxial orientierter Form eingesetzt.

Der erfindungsgemäß hergestellte Film kann in Kondensatoren ohne weitere Imprägnierung verwendet werden und kann in form von einer oder zwei oder mehr Folien eingesetzt werden. Wenn der Film eine maximale Menge Trichlordiphenyl enthalt, wird das anschließende Erhitzen auf erhöhte Temperaturen nahe oder oberhalb der Arbeitsiemperaiuren de.> Kondensators in gewissem Umfang Trichlodiphcnyl freisetzen, wodurch die Fehlsteilen oder Hohlräume zwischen den Streifen der Rolle weiter imprägniert werden.

Fs wurde gefunden, daß es wünschenswert ist. einige Arten von Kondensatoren, die mit dem erfindungsgemaß hergestellten PoKpropyleniilm hergestellt sind, weiter gemäß in geeigneter Weise modifizierte Imprägnierverfahren zu imprägnieren, die bereits bei nicht-imprägnierten Filmen angewendet worden sind. Zum Beispiel wird der Rollen, ibschnttt 19 des Kondensators gemäß F ι g. 2 in den·, Gehäuse 11 gemäß F i g. i in üblicher Weise eingebracht, wobei ein Fiilloeh offen bleib;. Gemäß dem bekannten Verfahren wird die Kondensatoreinheit 10 bei erhöhter Temperatur evakuiert. Wenn das vonmprägniene PoKpropyien gemäß der Erfindung verwendet u,rd und Panier mit dem üblichen Wasserdampfgehalt potentiell abwesend ist. kann die Dauer der Evakuierung und die Temperatur erheblich vermincen werden oder ganz unterbleiben. Trichiordiphenyl wird dann in da¹- Gehäuse 11 vorzugsweise durch Eintauchen de=. Gehäuses in Tnchlordiphenyl bei etwa (J) bis 80 C eingebracht. Das heiße Trich-ordiphem¹ schreite; schnell durch die Rollen im Gehäuse for: und schaff· praktisch eine vollständige Imprägnierung. Das \onmprägme-en ermöglicht, das sons; g-oße Volumen Tnchiordiphenyi

tiUt CülCIIi .Vi in U] υ π : / „: :.c. : . .-* ;_ ■ ■ .". u : : i;ii_ : rriLTHriui-Dhenvl von iedem Genauso ^bso'Sjiert wird.

len wirkt mit dem heißen I richlordiphcnyl derart zusammen, daß der Durchgang des Trichlordiphenyls durch die Rolle beschleunigt wird. Insbesondere wird angenommen, daß die Gegenwart von Trichlordiphenyl im Polypropylen bestimmte vorgebildete und verträgliche Wege im Polypropylen schafft, denen das flüssige Imprägniermittel leicht folgen kann. Dementsprechend sind lange Tränkzeiten bei erhöhten Temperaturen nicht erforderlich.

Bekannte Imprägnierverfahren, bei denen Polypropylen und Trichlordiphenyl verwendet werden, verursachen, wie gefunden wurde, ein erhebliches Quellen des Polypropylens. Dieses Quellen verursacht unerwünschte örtlich begrenzte Druckanstiege, begrenzt das Imprägnieren und behindert in machcr Hinsicht die gleichmäßige Imprägnierung. Fs wurde gefunden, daß der vorimprägnierte Film gemäß der Erfindung auch vorgequollen wird und beim weiteren Imprägnieren ι,...;, erhebliche'. Ctieü

Die Gegenwar· ·. rr

Polypropyledoch erwarten, daß beim weiteren Imprägnieren, je nach der Menge des vorher einverleibten Trichlordiphenyls und der noch einzuverleibenden Menge ein gewisses proportionales Quellen stattfinden könnte.

Hin Hauptvorteil des Vorimprägnierens wird erhalten, wenn die Kondensatorrollen gemäß F i g. I langgestreckt sind. d. h. länger als etwa 30,5 cm in axialer Richtung sind, und in einen Hochspannungs Wechsel strop· i.cistungskondensator eingebracht werden, wie dies in I ι g. I dargestellt ist. Das Imprägnieren einer langen eriggewickelten Rolle ohne Papier mit Dochtwirkung ist schwierig. Beim verimprägnierten Film mit nachfolgender Flüssigkeitsini[,rägnierung dringt das Trichlordiphenyl in die Mittelteile der Rolle in sehr kurzer Zeit ein.

Die Gleichmäßigkeit der Imprägnierung oder Verteilung des Trichlordiphenyls in Polypropylen ist ein wichtiges Kennzeichen der Erfindung. Das Mischen oder Rühren wird leicht geregelt, wie dies bei den meisten Mischverfahren der Fall ist, so daß die Gleichmäßigkeit des Gemisches sichergestellt ist. Hierdurch wird Trichlordiphenyl in dem Film an denjenigen Stellen einverleibt, an denen es unmittelbar benötigt wird, insbesondere wenn keine weitere Flüssigkeitsimprägnierung des Films angewendet wird. Es kann jedoch sein, daß die Flüssigkeitsimprägnicrung nicht sofort in alle Stellen eindringt. In diesem Fall werden diese Stellen durch die Vorimprägnierung behandelt und verhindern frühzeitiges Versagen oder bringen dies auf ein Minimum. Es ist zu erwarten, daß diese kritischen Stellen durch das flüssige Imprägniermittel beim üblichen Altern weiterhin im; ägniert werden.

Bei machen Kondensatoren kann das Wickelverfahren einige störende Hohlräume zwischen den Streifen belassen, und diese Hohlräume müssen gefüllt werden, insbesondere wenn der Kondensator mit Wechselstrom betrieben wird, in diesem Fall kann ein Blatt mit Dochtwirkung verwendet werden, um das Imprägniermittel axial in die Rolle unter Ausfüllung dieser Hohlräume einzusaugen, etwa im gleichen Sinn wie vergleichbare Bogen mit Dochtwirkung, die in der letztgenannten Patentschrift verwendet werden. Diese Hohlräume können auch nach dem üblichen Imprägnierverfahren gefüllt werden, wobei weiteres flüssiges Imprägniermittel in Berührung mit der Rollenkante gebracht wird. Das Vorimprägnicrcn schaff; einen unmittelbaren und schnellen Weg für das Einströmen des zusätzlichen Imprägniermittels in diese Hohlräume.

Der (iesamivorteil des Vorimprägnierens besteht darm, dall ein weiteres Imprägnieren des Films an sich nicht erforderlich ist und selbst ein Durchgang in Querrichtung durch den Film nicht erforderlich zu sein braucht. In jedem Fall werden diese beiden Durchgangsarten stark durch die Gegenwart von Trichlorcliphcnyl im Film erleichtert.

Fit; /eiterer Vorteil des Vorimprägnierens bezieht sich aiii die wirksame Anwendung sehr hoher Temperaturen zur Mithilfe beim Imprägnieren oder bei der gleichmäßigen Verteilung. In der praktischen Durehführungsform der Frfindung wird beim Hilden des Films im allgemeinen der Kunststoff extrudiert. wenn die Kxtrudertemperatur zwischen 170 his 2'3OC liegt. Diese hohe Temperatur ist für ein Imprägnieren vorteilhaft und liegt viel höher als die /um Imprägnieren des Films nahe dem Maximum liegenden Temperaturen.

Das Imprägniermittel wird im Polypropylen gleichmälliu ilisnprpirrt oder durch DispcrBicren imprägniert in praktisch kontinuierlicher Weise und nicht im diskontinuier'icher Weise. Zum Beispiel gibt es nur wenige, wenn überhaupt welche, diskrete !lachen im Film, die nicht das Imprägniermittel enthalten.

Die Vorteile der F.rfindung werden auch bei anderen Kondensatoren erhalten, einschließlich größerer Kondensatoren mit mehreren Rollenabschnitten AK Beispiel werden Niederspannungs-Wechselstrom-Kondensatoren. Kondensatoren für Induktionsheizung und auch Gleichstromkondensatoren genannt. Bei Gleichstromkondensatoren, bei denen eine Spitzencntladiing kein besonders ernstes Problem darstellt, kann die Verwendung eines vorimprägnierten Films ohne weitere Imprägnierung oder unter Verwendung einer nur mäßigen Menge von weiterer Imprägnicrungsflüssigkcit. Imprägnierungsdauer und Imprägnicrungsiemperatur ausreichen.

Andere kleinere Kondensatoren sind vorzüglich für die Durchführung der Frfindung geeignet, weil eimzusätzliche Imprägnierung fortfallen kann. Diese Kondensatoren werden im allgemeinen als kleine Industriekondensatoren bezeichnet und einige Arten hiervon werden als rvlotorlaufkondensatoren. Kondensatoren tür is. ι im a anlagen uiiu Diiii<iMj\uin.icii^divjt cn 'ucaciv-huci.

Fine Ausführungsform dieser Kondensatoren ist in Fig. 3 dargestellt. Der Kondensator 24 gemäß Fig. 3 besteht aus einer Dose oder einem Gehäuse 25, das eine einzelne Rolle 19 beherbergt, die gewöhnlich in der abgeflachten Form gemäß den F i g. 1 und 2 vorliegt. Fin Deckel 26 ist auf das Gehäuse 25 aufgewalzt, der Anschlüsse 27 und 28 aufweist. Diese Anschlüsse sind vom Deckel mit Hilfe von Isolierringen 29 und 30 isoliert und mit elektrischen Anschlüssen an die Anschlußstreifen 17 und 18 gemäß Fig.! und 2 versehen. Der Deckel 26 besitzt gewöhnlich eine Öffnung 31 zum Imprägnieren.die nachdem Imprägnieren durch Löten abgedichtet wird.

Ein weiteres Beispiel eines kleineren Kondensators unter Verwendung einer einzigen Rolle 19 ist in F ι g. !4 dargestellt. Der in Fig.4 dargestellte Kondensator 32 wird gewöhnlich als Ballast-Kondensator bezeichnet und hat die allgemeine Form des Kondensator* 24 gemäß F i g. 3 Der Kondensator 32 besteht aus einem Gehäuse 33, in welchem sich die Rolle 19 befindet, und einen Deckel 34, der auf das Gehäuse 33 aufgeschweißt ist. Der Deckel 34 besitzt nach oben stehende Stutzen 35_S 36 und 17. durch die Führungen 38.39 und 40 geführt sind (für eine doppelte Kondensatorroüe) für den elektrischen Anschluß an den Roüenabschnitt 19. Über die Führungen 38, 39 und 40 und in die Stutzen 35, 3fi und 37 sind Hülsen aus Silicongummi 41, 42 und 43 geführt. Der Kondensator wird durch die lockere Struktur ,us den Hülsen, den Führungen und den Stutzen imprägniert und anschließend werden die Stutzen um die Hülsen zur Abdichtung zusammengedrückt. Weitere Konstruktionsein/elheilen für einen derartigen Kondensator sind der I'SA-Patentschrift 33 89 311 zu entnehmen.

Jeder der Kondensatoren gemäß F i g. J und 4 kann einen Rollenabschnitt 19 mil einem oder mehreren Streifen aus Polypropylen darin besitzen. Diese Streifen sind weniger als 0.02¹) mm dick und Mehrfachstreifen können weniger als etwa O,OI25mm dick sein. Gewöhnlich ist der Rollcnabschnitt 19 relativ kurz in Axialrichtung und die Imprägnierung ist daher weniger schwierig. Bei einem vorimprägnierlen Filmstreifen ist emc weitere Imprägnierung entweder nicht erforderlich !»Irr wird hri dirsrn kiir/t'ii Rollen stark erleichtert.

Bei der Ausführung der Frfindung kann eine Reihe halogenierter aromatischer flüssiger Kohlenwasserstoffe verwendet werden, jedoch wird vorzugsweise ein chloriertes flüssiges Diphenyl als Imprägniermittel verwendet. Geeignete Beispiele von chlorierten Diphe nylverbindungen sind handelsüblich unter Bezeichnungen wie Pyranol 1499 (General Flectric Company) und Aroclor 1242 (Monsanto), die hauptsächlich aus Trichlordiphenyl bestehen, bekannt. In Kombination mit chloriertem Diphenyl werden noch günstigere l>gebnissc erhalten, wenn das Kunsistoffmaleria! hauptsächlich Polypropvlen ist. )edoch können auch andere Kunststoffe mit Polypropylen als Gemisch oiler als Mehrfachmischung oder als C opolymcrisat verwendet werden.

Die F.rfindung ist auch auf andere Kondensatorarten und Ausführungsformen von Kondensatoren anwendbar, /.um Beispiel kann Polypropylen wirksam bei Gleichstromkondensatorcn verwendet werden und andere Kondensatoranwendungen mit unterschiedlichen Imprägniermitteln können verwendet werden. Beispiele solcher Imprägniermittel sind Mineralöl und Rizinusöl. D^:ese Stoffe sind gewöhnlich nicht Äquiva ier te be/ugii iiiiiici Vv ecii->ei\Mi klingen mri "<>ίνμιι·>·> Ie "i ι-.!er ^rin· ichtlich der 'interschicdlichen Anwendungen.

Finer der Vorteile der Vorimprägniening \on Polypropylen mit einem chlorierten Diphenyl besteht darin, daß das Quellen des Polypropylens erreicht wird, bevor das Wickeln de- Rolle stattfindet. Mineralöl ist in gewissem Ausmaß ein Lösungsmittel für Polypropylen und verursacht, wie gefunden wurde, ein Quellen des Prlypropylens. Mineralöl wurde zu Polypropylen-Kunststoff gemäß der Er'indung zugefügt. Kin aus diesem Kunststoff hergestellter Film halt das vorher einverleibte Mineralöl wirksam zurück, ist damit verträglich und gut handhabbar.

Rizinusöl ist gewöhnlich kein Lösungsmittel für Polypropylen und das Imprägnieren von Polypropylen mit Rizinusöl ist schwierig. Zu diesem Imprägnieren wird sewöhnüch erhöhte Temperatur und eine längere Imprägniercauer benötigt, um die gewünschte vollständige Imprägnierung zu erreichen. Wenn höhere Temperaturen zur imprägnierung zur Verminderung der benötigten Zeit verwendet werden, z. B. etwa 200^rC. wird die Stabilität des Polypropylens beeinträchtigt, wie dies auch bezüglich der Stabilität der Kombination nach dem Imprägnieren der Fall sen kann. Gemäß der Praxis der Erfindung kann Rizinusöl

zu Polypropylen bei Raumtemperatur zugesetzt werden und tier erhaltene Film zeigt hervorragende I ilmeigenschaflcn für Kondensatoren ohne bestimmte nachteilige elektrische oder physikalische Wirkungen. Das Extrudieren des Turns aus dem Kunststoff bei einer Mxiriiderlcmpcraf'ir /wischen etwa 170 und 250'C ergibt eine Art von llochtcmperaturimprägnierung wahrend der Fi.mbildiing. Dieses Verfahren findet bei einer höheren Temperatur statt, wie sie bei dem Film als solchen verwendet werden könnte. Sowohl Mineralöl wie Rizinusöl können in denselben allgemeinen Mengen zugesetzt werden, wie dies bei dem chlorierten Diphenyl genannt wurde. Gemische von Imprägniermitteln mit anderen Imprägniermitteln. Verdünnungsmitteln usw. können auch angewendet werden. Die Erfindung ist am besten anwendbar, wenn die Imprägniermittel in erster Linie die beschriebenen Mittel sind. /. B. vorwiegend chloriertes Diphenyl.

vitru/ioopnil Ι?ί-/ίηιιςηΙ und vorwipuonil Minrr;llf>l

Die Erfindung ist in erster Linie auf Dielektrika iür Kondensatoren gerichtet, wobei eine große Sorgfalt bei der Auswahl der Stoffe beachtet werden muß. die in das elektrische Feld gebracht werden, und für den Verwendungszweck. Bei einem Hochspannungs-Wcchselstrom-Kondensator, z. B. einen Leistungsfaktor-Korrektionskondensator, der oberhalb etwa 600 V arbeitet, kann das Dielektrikum aus Polypropylen einer elektrischen Belastung von etwa 1200 V je 25 (im Dicke bei einer Temperatur von etwa 80 bis 100" C ausgesetzt werden.

Kondensatoren für relativ niedrige Spannungen, wie Motorlauf-Kondcnsatoren. haben gewöhnlich Belastungen des Polypropylens von wenigstens etwa 750 V je 25 (im Dicke. Die Zugabe eines chlorierten Diphenyls zu dieser Umgebung bildet schwerwiegende Beschränkungen hinsichtlich anderer Zusätze, die verwendet werden könnten, weil deren Folgen nicht bekannt sind. Bei anderen Umgebungen, z. B. als Kabelisolierung oder Isolierungen im allgemeinen, sind die Arbeitsgrundsätzc nicht vergleichbar, die Belastungen sind minimal und der Leistungsfaktor ist von geringer Bedeutung gegenüber der Arbeitsweise eines Kondensators. Folglich wird der tür is.ondensatoren bestimmte Fiim gemaü eier Erfindung als hochbelastbarer Film für das Arbeiten unter hohen Belastungen über die Lebensdauer oberhalb etwa 750 V je 25 μπι Dicke definiert, der eine sehr kleine Dicke von etwa 0.025 mm oder darunter hat. Dieser Film ist frei von Zusätzen, die diese und andere üblichere Kondensatorqualifikationen nachteilig beeinflussen würden.

Ein weiterer ausgeprägter Vorteil des vorimprägnierten Films gemäß der Erfindung ist der. daß er die Zugabe bestimmter Epoxide unmittelbar in den Film erleichtert. Die Verwendung von Epoxiden in Kondensatoren als Stabilisatoren ist in der USA-Patentschrift 32 42 402 näher beschrieben. Gemäß dieser Patentschrift wird Epoxid zum Trichlordiphenyl zugefügt und löst sich darin und das Trichlordiphenyl wird danach zur Imprägnierung von Kondensatoren verwendet. Für die erfindungsgemäßen Zwecke wird Trichlordiphenyl mit darin gelöstem Epoxid zu feinverteiltem Polypropylen zur Vorimprägnierung in gleicher Weise verwendet, wie es für Trichlordiphenyl allein beschrieben wurde. Nach diesem Verfahren wird Epoxid in die Filmstruktur gleichmäßig eingeführt und ist in solchen Stellen vorhanden.die dieses Mittel dann verlangen, wenn diese Stellen wahrend der frühen Stufen des Testens oiler des Betriebs kritisch \a erden können. Zum Beispiel erfordert dieses Verfahren nicht, daß das Epoxid durch einen Rollenabschnitt eines Kondensators durch das flüssige Imprägniermittel während des Imprägnieren durchgeführt wird. Da Stellen vorließen können, die nicht soforl durch das Imprägnierverfahren erreicht werden, können kritische Stellen verbleiben, die ein Versagen des Kondensators verursachen, wenn ein Epoxid nicht in anderer Weise vorhanden ist.

Die Menge des zugesetzten Epoxides kann in e^;nem weiten Konzentrationsbereich schwanken, je nach dem gewünschten Ergebnis, beginnend mit kleineren, aber wichtigen Mengen, die einen meßbaren Unterschied durch die Gegenwart des Epoxids anzeigen. Geeignete Beispiele bevorzugter Epoxide sind l-Epoxyäthyl-3.4-epoxyeyclohexan (Unox Epoxide 206). Dipenten-dioxid (Epoxide 269). Dicyclodiepoxycarboxylate. wie 3.4-Epoxycyclohexylmethyl-S^-epoxy-cyclohexancarboxylat (Unox 221) und .M-Epoxy-ö-methylcyclohexyltnethyl-J^-epoxy-ö-methylcyclohexancarboxylat (Unox Epoxide 201). Die genannten Stoffe sind näher in den USA-Patentschriften 32 42 401. 32 42 402. 33 62 908 und 31 70 986 beschrieben. Andere Epoxide sind Diglycidyläther von Bisphenol A (DER 332), Phenoxypropylenoxid mit der Gruppe

-CII

CH-

undepoxydiertes Leinöl (Epoxyl-9-5).

Zum Beispiel wird ein geeignetes Epoxid, wie Unox 206. zum Polypropylen in der gewünschten Konzentration zugeführt, die gewöhnlich zwischen etwa 0,001 bis 10 Gew.-% Epoxid beträgt. Wechselnde Mengen von 0,1 bis etwa 1,0% Unox 206 haben gute Ergebnisse bei Kondensatoren gezeigt. Andere Epoxide können in Mengen zugesetzt werden, die eine äquivalente Zahl von Epoxidgruppen bereitstellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines dünnen Polypropylenfilms mit gleichmäßigen Struktureigenschaften, der ein gleichmäßig darin dispergiertes Imprägniermittel aus halogeniertem Diphenyl, Ricinusöl oder Mineralöl enthält, zur Verwendung als Dielektrikum in Kondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) das Imprägniermittel zum Polypropylen, das in Pulverform vorliegt, zugibt,

b) die Stoffe bis zum Erhalt eines gleichmäßigen Gemisches rührt und

c) aus dem Gemisch den dünnen Film in üblicher Weise herstellt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das halogenierte Diphenyl Trichlordiphenyl isi.

3. Verfahren nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Trichlordiphenyl 1 bis 20 Gew.-% des Films beträgt

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trichlordiphenyl eine Menge von 0,10 bis 10 Gew.-% eines Epoxids als Stabilisator enthält.

5. Verwendung eines Polypropylen-Films, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in einem Kondensator, der mit einem flüssigen Dielektrikum imprägnien wird.