DE2108988A1 - Process for the manufacture of electrolytic capacitors - Google Patents

Process for the manufacture of electrolytic capacitors

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G13/00Apparatus specially adapted for manufacturing capacitors; Processes specially adapted for manufacturing capacitors not provided for in groups H01G4/00 - H01G11/00
    • H01G13/04Drying; Impregnating

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Description

22.2.1971February 22, 1971

Anlage zur
Patentanmeldung
Attachment to
Patent application

EOBERT BOSCH GMBH,7 Stuttgart (Deutschland)EOBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart (Germany) Verfahren zur Herstellung von elektrischen KondensatorenProcess for the production of electrical capacitors

Die Erfindung hat ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Kondensatoren zum Gegenstand mit einem Dielektrikum aus mindestens einem mit einem Zusatzdielektrikum imprägnierten Fapierband und aus mindestens einem unter Wärmeeinwirkung schrumpfenden und/ oder unter der Einwirkung des Imprägniermittels quellenden Kunststoffband. Die Kondensatorbelegungen können dabei aus'aufgedampften, ausbrennfähigen Metallschichten oder aus Metallfolien bestehen. The invention has a method of making electrical Capacitors on the subject with a dielectric made of at least a paper tape impregnated with an additional dielectric and of at least one plastic strip that shrinks under the action of heat and / or swells under the action of the impregnating agent. The capacitor coverings can consist of vapor-deposited, burn-out metal layers or of metal foils.

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Es ist bekannt, bei derartigen Kondensatoren die Hohlräume im Papier und die Spalte zwischen den Papier- und Kunststofflagen nach dem Wickeln oder Schichten der Kondensatorelemente und nach vorheriger Trocknung und Entgasung init einem Imprägniermittel auszufüllen, um die Durchschlagsfestigkeit des Papiers zu erhöhen und elektrische Entladungen in Spalten und Hohlräumen der Kondensatorelemente zu verhindern.It is known in such capacitors, the cavities in the paper and the gaps between the paper and plastic layers after winding or layering the capacitor elements and after prior drying and degassing with an impregnating agent to be filled in to increase the dielectric strength of the paper and to avoid electrical discharges in columns and To prevent cavities in the capacitor elements.

Die Trocknung und Entgasung der Kondensatorelemente wird im Vakuum ( < 10" Torr) vorgenommen bei Temperaturen von etwa 100 - 135°^· Gase und Dämpfe treten dabei im wesentlichen parallel zu den Oberflächen der Isolierstoffbänder und Kondensatorbelegungen aus den Kondensatorelementen aus, d.h. auf dem gleichen Weg, auf welchem das Imprägniermittel in die Spalte und Hohlräume zwischen den Lagen der Kondensatorelemente eindringen muß.The condenser elements are dried and degassed in a vacuum ( <10 "Torr) carried out at temperatures of about 100-135 ° ^ · Gases and vapors occur essentially in parallel to the surfaces of the insulating strips and capacitor coverings from the capacitor elements, i.e. in the same way which the impregnating agent must penetrate into the gaps and cavities between the layers of the capacitor elements.

Dieses Eindringen des Imprägniermittels kann dadurch erschwert oder gar· verhindert werden, daß im Kondensatorelement vorhandene Kunststoffbänder bei der auf 100 - 135°^ erhöhten Trockentemperatur in ihrer Längsrichtung schrumpfen, die Spalte zwischen den Kunststoff- und Papierlagen im Kondensatorelement dadurch verengt und sowohl der Austritt von Gasen und Dämpfen als auch das Eindringen des Imprägniermittels erschwert wird. Dazu kommt noch, daß bei Berührung der Kunststoffolie mit einem Imprägniermittel, das die Folie von ihrem Rand her zum Quellen bringt, eine weitere Verengung der Spalte an den Stirnflächen der Kondensatorelemente eintritt, die lange vor der Durchimprägnierung zu einem dichten Abschluß der Spalte und Zwischenräume zwischen den Lagen der Kondensatorelemente führen kann. Maßnahmen, die dies verhindern können, wie z.B. das Abkühlen der Kondensatorelemente und des Imprägniermittels auf eine Temperatur, bei der die Quellung des Kunststoffs ausreichend langsam stattfindet, und das Schichten der Kondensatorbänder bei geringerem als üblichen Anpreßdruck, sind zeitraubend und kostspielig und nicht in jedem Fall anwendbar.This penetration of the impregnating agent can be made more difficult or even prevented by the fact that there are in the capacitor element Plastic straps at the drying temperature increased to 100 - 135 ° ^ shrink in their longitudinal direction, thereby narrowing the gap between the plastic and paper layers in the capacitor element and both the escape of gases and vapors and the penetration of the impregnating agent are made more difficult. Additional to that, that when the plastic film comes into contact with an impregnating agent which causes the film to swell from its edge, another Narrowing of the gap at the end faces of the capacitor elements occurs, which long before the impregnation becomes a tight one Completion of the gaps and spaces between the layers of the Capacitor elements can lead. Measures that can prevent this, such as cooling down the capacitor elements and the Impregnating agent to a temperature at which the swelling of the plastic takes place slowly enough, and the layering of the condenser bands at lower than usual contact pressure, are time consuming and costly and not always applicable.

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Ein anderer Weg,- die Einwirkung von Wärme und Imprägniermittel auf schrumpf- und quellfähige Kunststoffbänder und imprägnierte Papierbänder enthaltende Kondensatorelemente zu vermeiden, besteht nach einem neuen Verfahren darin, daß gemäß der Erfindung die in die Kondensatorelemente einzuarbeitenden Papierbänder vor dem Schichten oder Wickeln der Kondensatorelemente imprägniert werden. Diese Vorimprägnierung kann an metallisierten oder metallfreien, und an auf- oder abgewickelten Papierbändern vorgenommen 'werden.Another way - the action of heat and impregnating agent on shrinkable and swellable plastic tapes and impregnated To avoid paper tapes containing capacitor elements is, according to a new method, that according to the invention the paper strips to be worked into the capacitor elements are impregnated before the capacitor elements are layered or wound will. This pre-impregnation can be carried out on metallized or metal-free, and on wound or unwound paper tapes.

Das Schichten oder V/iekeln von Kondensatorelementen aus vorimprägnierten Papier- und quellfähigen Kunststoffbändern erfolgt dann mit möglichst hohem Anpreßdruck. Dadurch wird das Ausfüllen von im Innern der Kondensatorelemente noch vorhandener Hohlräume durch überschüssiges Imprägniermittel aus dem vorimprägnierten Papier und durch gequollene Kunststoffolie begünstigt. Nach, dem Schichten oder Wickeln werden die Kondensatorelenente noch im Vakuum erwärmt, um noch vorhandene Gaseinschlüsse vor dem Abschließen der Spalte und Hohlräume abzuziehen und bei Verwendung quellbarer Folien die Quellung durchzuführen. Wird zum Vorimprägnieren des Papiers ein bei Raumtemperatur festes Imprägniermittel (Hartwachs) verwendet, so kann es zweckmäßig sein, die geschichteten oder gewickelten Kondensatorelemente noch mit ^ einem bei Raumtemperatur flüssigen Imprägniermittel (Mineralöl) im Vakuum nachzuinprägnieren und die Erwärmung der Kondensatorelemente erst nach der Nachimprägnierung vorzunehmen. Für die Temperung der fertig imprägnierten Kondensatorelemente ist eine über ihrer späteren Betriebstemperatur liegende Temperatur angebracht. ■ .The layering or winding of capacitor elements made from pre-impregnated Paper and swellable plastic tapes are then applied with the highest possible contact pressure. This will complete the filling of cavities still present inside the capacitor elements by excess impregnating agent from the pre-impregnated Paper and favored by swollen plastic film. After this In layers or coils, the capacitor elements are heated in a vacuum to remove any gas inclusions before they are closed remove the gaps and cavities and, if swellable foils are used, carry out the swelling. Used for pre-impregnation of the paper an impregnation agent (hard wax) which is solid at room temperature is used, it may be useful to add the layered or wound capacitor elements with an impregnating agent (mineral oil) that is liquid at room temperature re-impregnate in a vacuum and the heating of the capacitor elements to be carried out only after re-impregnation. For the tempering of the completely impregnated capacitor elements is one temperature above their later operating temperature. ■.

Vergleichsversuche wurden mit 60 mm breiten Kondensatorwickeln durchgeführt, die aus zwei 8 Ai dicken, mit Zink bedampften Papierbr.ndorn und ^wischen den Papierbändern liegenden 6 Ai Comparative tests were carried out with 60 mm wide capacitor windings, which consist of two 8 Ai thick, zinc-vaporized paper mandrels and 6 Ai lying between the paper tapes

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dicken"Polypropylenbandemgewickelt waren und einen Durchmesser von 30 mm hatten.thick "polypropylene tape and a diameter of 30 mm.

Derartige Kondensatorwickel wurden in hergebrachter V/eise und nach dem erfindungsgenäßen Verfahren mit Hartwachs (Tropfpunkt 95°C) imprägniert und mit einer Vaseline (Tropfpunkt 520C) nachimprägniert.Such capacitor winding impregnated in hergebrachter V / ice and after erfindungsgenäßen method hard wax (dropping point 95 ° C) and with a petroleum jelly (dropping point 52 0 C) re-impregnated.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden die metallisierten Pspierbänder zuerst einzeln auf Rollen gewickelt, in bekannter Weise getrocknet und bei II5 C mit Hartwachs imprägniert. Nach ihrer Abkühlung wurden die vorimprägnierten Papierbänder auf einer gebräuchlichen Kondensatorwickelmaschine zusammen mit Polypropylenbändern zu Kondensatorwickeln verarbeitet und auf ihre Stirnflächen Kontaktbrücken nach dem Schoopschen Metallspritzverfahren aufgespritzt. Nach dem Aufspritzen der Kondensatorbrücken wurde ein Teil der Kondensatorwickel bei 1O5°C 24 Stunden lang im Vakuum und ein anderer Teil 15 Stunden in Umluft getempert.To carry out the method according to the invention, the metallized Pspier tapes were first wound individually on rolls, dried in a known manner and impregnated at II5 C with hard wax. After they had cooled down, they were pre-impregnated Paper ribbons processed on a conventional capacitor winding machine together with polypropylene ribbons to form capacitor windings and contact bridges are sprayed onto their end faces using the Schoop metal spraying process. After spraying the capacitor bridge was a part of the capacitor winding at 105 ° C for 24 hours in a vacuum and another part for 15 hours tempered in circulating air.

Eine andere Gruppe von Kondensatorwickeln wurden aus gleichartigen metallisierten, aber nicht vorimprägnierten Papierbändern und Polypropylenbändern hergestellt und nach bekannten Verfahren getrocknet und mit den gleichen Imprägniermitteln imprägniert. Die Imprägnierung dieser Kondensatorwickel mit Hartwachs (Tropfpunkt 95°c) wurde z.B. nach 24-stündiger Trocknung und Entgasung der Wickel im Vakuum ( <_ 10" Torr) bei 115°C ,durchgeführt und die Nachimprägnierung mit Vaseline bei 700C.Another group of capacitor coils were produced from similar metallized, but not pre-impregnated paper tapes and polypropylene tapes and dried by known methods and impregnated with the same impregnating agents. The impregnation of the capacitor winding with hard wax (dropping point 95 ° C), for example, after 24 hours of drying and degassing of the winding in a vacuum (<_ 10 "Torr) at 115 ° C, carried out and the post-impregnation with vaseline at 70 0 C.

Bei der Messung der Spannungsfestigkeit (dss ist diejenige' Spannung, bei welcher selbstheilende Drirchschläge in den Kondensatorwickeln auftreten) der beiden verschieden behandelten Gruppen von Kondensatorwickeln ergab sich, daß die Spannungsfestigkeit der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aus vorim- When measuring the dielectric strength (dss is that ' Voltage at which self-healing drifts in the capacitor windings occur) of the two groups of capacitor windings treated differently, it was found that the dielectric strength of the

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prägnierten metallisierten Papierbändern und Polypropylenbändern hergestellten Kondensatorwickel mehr als doppelt so groß ist wie die Spannungsfestigkeit der unter Verwendung von nicht vorimpragnierten Papierbändern hergestellten Kondensatorwickel. impregnated metallized paper tapes and polypropylene tapes The capacitor winding produced is more than twice as large as the dielectric strength of the capacitor windings made from non-pre-impregnated paper tapes.

Eine nach der Messung durchgeführte Untersuchung der Kondensatorwiekel zeigte, daß die konventionell behandelten Kondensatorwickel lediglich im Bereich ihrer Stirnflächen bis zu etv/a 20 % ihres Volumens durchimprägniert waren und daher im Inneren eine größe Zahl von Durchschlägen aufwiesen, während bei den Kondensatorwickeln mit vorimpägnierten Papierbändern nur eine geringe Anzahl von über die ganze Vickelbreite gleichmäßig verteilten Durchschlägen festzustellen war.An examination of the capacitor waves carried out after the measurement showed that the conventionally treated capacitor windings only in the area of their end faces up to approx / a 20% of their volume were completely impregnated and therefore had a large number of breakdowns inside, while the Capacitor windings with pre-impregnated paper tapes only a small number, evenly distributed over the entire Vickel width Breakthroughs was found.

Das beschriebene Verfahren eignet sich nicht nur zur Herstellung von Kondensatoren, sondern auch zur Herstellung von Isolationen für andere elektrische Zwecke.The method described is suitable not only for the production of capacitors, but also for the production of insulation for other electrical purposes.

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Claims (4)

Robert Bosch GmbH R. 235 Ba/KfRobert Bosch GmbH R. 235 Ba / Kf Stuttgart 22.2.1971Stuttgart February 22, 1971 AnsprücheExpectations Verfahren zur Herstellung von elektrischen Kondensatoren, die mindestens eine mit einem Imprägniermittel getränkte Papierlage und mindestens eine Lage eines unter Wärmeeinwirkung schrumpfenden und/oder unter Einwirkung des Imprägniermittels quellenden Kunststoffs enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Imprägnierung des Papiers vor der Schichtung der Kondensatorelemente erfolgt und daß diese nach der Schichtung einer evtl. unter Vakuum durchzuführenden Wärmebehandlung unterzogen werden, welche die Schrumpfungs- und/oder Quellvorgänge in den Kunststofflagen bewirkt.Process for the production of electrical capacitors, the at least one impregnated with an impregnating agent Paper layer and at least one layer of one which shrinks under the action of heat and / or under the action of the impregnating agent contain swelling plastic, characterized in that the impregnation of the paper before Layering of the capacitor elements takes place and that this may be carried out under vacuum after the layering Subject to heat treatment, which causes the shrinkage and / or swelling processes in the plastic layers. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtung durch Aufwickeln von Bändern erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the stratification takes place by winding up ribbons. 3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Papier in Form von lose aufgewickelten Bändern imprägniert wird.3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the paper is in the form of loosely wound tapes is impregnated. 4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Herstellung von Isolationen gegen elektrische Spannungen verwendet wird.4. Process according to Claims 1 to 3, characterized in that that it is used to produce insulation against electrical voltages. 209838/0213 . BAD ORKSiNAi <r 209838/0213. BAD ORKSiNAi <r
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