DE2548223A1 - Verfahren zur herstellung von elektrischen schichtkondensatoren - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von elektrischen Schichtkonden-
• satoren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Schichtkondensatoren mit nur wenigen Belagen und Dielektrikumsschichten, bei dem auf eine Trägerfolie zumindest ein Belag aufgedampft und als Dielektrikum eine Lackschicht in gelöster Form aufgetragen wird und bei dem auch die Trägerfolie in den Kondensator, mit den Relägen und Dielektrikumsschichten stoffschlüssig verbunden, eingebaut wird.
• Ein derartiges Verfahren ist aus der DD-OS 2.247.260 bekannt. Dort werden Lackschichten nach dem in der Kondensat tortechnik üblichen Verfahren, nämlich über Auftragswal.zen, aufgetragen.
• Außerdem ist es bekannt, einen Lackauftrag dadurch zu erzeugens daß man eine Folie über eine Umlenkrolle laufen läßt, unter der ein Lackgefäß angeordnet ist, und daß man die Umlenkrolle in das lackgefäß eintauchen läßt, bis die Lacklösung die Oberfläche der Folie benetzt, um die Rolle dann so weit zurückzuziehen5 daß der Lackfilm gerade noch nicht abreißt.
• In diesem Zustand wird die Folie langsam bewegt und somit beschichtet. Dieses sogenannte bead-coat-Verfahren läßt sich jedoch für die Herstellung von Kondensatorfolien nicht ohne weiteres einsetzen, da die Trägerfolie infolge der Bedampfung Wölbungen und Falten aufweist, in deren Bereich der Lack bei Anwendung des bead-coat-Verfahrens starken Dicke schwankungen unterliegen würde.
• Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art auf einfache Weise sehr dünne und auch sehr dicke Lackschichten in gelöster Porm auf eine metailisierte Trägerfolie aufzubringen.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die metallbedampfte Trägerfolie über eine Walze läuft, daß die Walze kurzzeitig in eine darunter befindliche Lackierkammer eintaucht und nach dem Benetzen der Trägerfolie mit der Lacklösung wieder so weit angehoben wird, daß der Lackfilm gerade noch nicht abreißt, und daß die Trägerfolie während der Lackierung unter einer Zugspannung gehalten wird, durch welche eine reversible Dehnung der Trägerfolie und damit eine reversible Glättung von Wölbungen oder Falten in der Trägerfolie erzeugt wird und daß diese Zugspannung erst nach dem Trocknen der Lacklösung wieder entfernt wird.
• Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß sowohl sehr dünne als auch sehr dicke Lackschichten mit ein und derselben Apparatur erzeugt werden können, daß keine Dickenschwankungen in den Lackschichten auftreten und daß die Trägerfolie nicht unzulässig mechanisch beansprucht wird, was einerseits zu einer Beschädigung der der Metallisierungen infolge von Haarrissen und andererseits zu einer unterschiedlichen mechanischen Qualität der Trägerfolien infolge unterschiedlicher überelastischer Dehnung führen würde. Wird die Zugspannung erst nach der Trockenstrecke wieder entfernt, so bleibt die Dicke der Dielektrikumsschicht gleichmäßig, sie verändert sich nicht mehr. Diese Vorteile treten besonders deutlich in Erscheinung, wenn die Trägerfolie mit relativ dicken Metallschichten (z.3. über 3 S Leitfähigkeit) bedampft ist, da durch die thermische Belastung beim Bedampfen in diesen Fällen starke Wölbungen auftreten.
• Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Zugspannung bei einer Trägerfolie von 50 /um Stärke etwa 0,4 kg/cm Folienbreite beträgt. Gerade relativ dicke Trägerfolien, die bei den üblichen Lackierverfahren für Kondensstorfolien nur mit Schlfierigkeiten verarbeitet werden können, können durch die vorliegende Erfindung einfach lackiert werden, da relativ große Zugspannungen verwendet werden können.
• Zur Herstellung besonders dünner Dielektrika ist es vorteilhaft, daß bei einem erfindungsgemäßen Verfahren mehrere Lackschichten und Beläge übereinander aufgebracht werden und daß aufeinanderfolgende Lackaielektrika und deren Lösungsmittel so gewählt werden, daß nur der aufzutragende Lack in seinem Lösungsmittel gut Löslich ist, daß jedoch die darunterliegende Lackschicht durch dieses Lösungsmittel praktisch nicht angelöst wird. Dadurch wird erreicht, daß die bereits auflackierte Dielektrikumsschicht nicht etwa durch das Lösungsmittel der nächsten Dielektrikamsschicht wieder zerstört wird. Dabei ist es unerheblich, ob zwischen den beiden Dielektrikumsschichten sich ein Belag befindet oder nicht, da die bei Kondensatoren üblichen dünnen Metallisierungen von den in Frage kommenden Lösungsmitteln durchdrungen werden können Diese Methode läßt auch den Aufbau besonders hochwertiger und dünner Dielekirika zu, indem ein Dielektrikum aus zwei verschiedenen Lackschichtell aufgebaut wird, von denen eine die Regenerierfähigkeit fördert und die andere besonders günstige dielektrische Eigenschaften aufweist.
• Besonders günstige Resultate werden erzielt, wenn zunächst eine Lackschicht aus Polyphenylenoxid aufgetragen wird, wobei das Polyphenylenoxid in chlorierten Lösungsmitteln, insbesondere in Methylenchlorid oder Trichloräthylen, gelöst ist, und daß als nächstes eine Lackschicht aus Polystyrol aufgetragen wird, wobei das Polystyrol in einer Mischung von Methyl-und Äthyl acetat gelöst ist.
• Als Dielektrika eignen sich für das erfindungsgemäße Verfahren außerdem Polykarbonat, Polysulfon, Polystyrol mit hohem L-Methylstyrol-Anteil, Acetylzellulose.
• An die Lackschichten, die als Dielektrika dienen, werden höchste Anforderungen gestellt. Daher ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft dadurch gekennzeichnet, daß eine Walze über einer Lackierkammer einer Lackierwanne angeordnet ist, daß die Lackierwanne außerdem einen Rückflußkanal enthält, daß die Walze die Öffnung der Lackierkammer und des Rückflußkanals praktisch vollständig abdcckt, daß zwischen den Rändern der Lackierkammer bzw. des Rückflußkanals und der Walze allseitig nur ein schmaler Spalt frei bleibt, daß durch diesen Spalt eine Folie geführt ist, daß die Walze auf- und abbewegt werden kann, daß .in Folienlaufrichtung vor der Walze eine Bremse und in Folienlaufrichtung nach der Walze eine Trockenstrecke angeordnet ist, daß in Polienlaufrichtung nach der Trockenstrecke eine Antriebsrolle angeordnet ist, daß zwischen dem Rückflußkanal und der Lackierkammer eine Trennwand mit einer annähernd kreisbogenförmigen Begrenzung zur Walze hin vorhanden ist und daß die Lacklösung durch ein Fenster in die Lackierkammer eintritt, die Trägerfolie benetzt und über die kreisbogenförmige Begrenzung aus der Lackierkammer in den Rückflußkanal übertritt.
• Diese Vorrichtung verhindert einerseits weitgehend den Zutritt von Luft zur Lackoberfläche, wodurch die Bildung einer Haut und eine Verdickung des Lacks weitgehend ausgeschlossen ist; und andererseits ist die Höhe des Lackspiegels infolge der kreisbogenförmigen Begrenzung der Lackierkammer genau konstant gehalten.
• Die Trockenstrecke ist zweckmäßig so nahe wie möglich neben der Walze angeordnet, damit nicht durch ein Fließen des Lacks Dicke schwankungen entstehen.
• Insbesondere zur Herstellung dünner Lackschichten ist es, wie sich bei unseren Untersuchungen gezeigt hat, von entscheidender Bedeutung, daß die Lacklösung in der Lackierkammer keinerlei Erschütterungen ausgesetzt ist und daß auch andere Druckschwankungen innerhalb der Lösung vermieden werden. Demgemäß ist es eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, daß die Lackierwanne möglichst erschütterungsfrei aufgestellt ist, daß sie zwei Vorkammern enthält, daß die Lacklösung einer ersten Vorkammer über ein Steigrohr zugeführt wird, welches bis in die Nähe der Oberfläche der Lacklösung reicht, daß die erste Vorkammer über ein in der Nähe ihres Bodens angebrachtes Fenster mit der zweiten Vorkammer verbunden ist und daß das Fenster, welches zur Lackierkammer führt, nicht in derselben Höhe angeordnet ist wie das genannte Fenster.
• Sine besonders leicht zu reinigende Anlage ist erreicht, indem eine Membranpumpe eingesetzt wird, indem die abfliessende Lacklösung über den Abflußkanal in ein Vorratsgefäß zurückfließt, in welchem ein Kontrollgerät die Zusammensetzung der Lacklösung kontrolliert und gemäß der eingestellten Viskosität den Zulauf von frischem Lack und Lösungsmittel steuert, indem die Lacklösung über die Membranpumpe in ein Ausgleichsgefäß gepumpt wird, welches ein Druckausgleichsrohr enthält, und indem an dieses Ausgleichsgefäß das Steigrohr angeschlossen ist. Die Membranpumpen haben nämlich grundsätzlich Druckschwankungen in der Flüssigkeit zur Folge, da die Flüssigkeit durch Membranstöße vorwärtsgepumpt wird.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist wesentliche Vorteile gegenüber den Vorrichtungen zum Lacauftragen durch Walzen auf. Insbesondere sind keine Lackabstreifer erforderlich,-die wegen der Ablagerung verhärteten Lacks immer wieder gereinigt werden müssen, es ist keine vom Lack direkt berührte Tauchwalze erforderlich, Glättstäbe werden vermieden. Diese Vorrichtungen, insbesondere aber die Glättatäbe, führen gern zu einem Zerreißen des Naßfilms in zwei Schichten, Evtl. entstehen auch Metallablagerungen an den Glättstäben bei Beschichtung sehr dick bedampfter Trägerfolien. Es können sehr steife und dicke Trägerfolien verwendet werden; auch auf diese können sehr dünne wie auch sehr dicke Lackschichten aufgebracht werden. Polystyrollackschichten können bis weit unter 1 /um stark (z.B. 0,3 /um stark) in einwandfreier Qualität erzeugt werden.
• Gegenüber dem bekannten bead-coat-Verfahren, bei dem die zu beschichtende Folie an ihrem Rand gefaltet oder gewellt und um die Kanten auf die Stirnseiten der Walze herumgeführt wird, wird der aufwendige und schwierige Faltvorgang vermieden, indem die zu beschichtende Folie schmaler ist als die Walze, und zwar über die Lackierkammer hinausreicht, aber den Rückflußkanal nicht voll bedeckt. Dadurch bleibt ein schmaler Streifen der Folie unbeschichtet, welcher später abgetrennt wird. Dadurch wird aber auch die Walze an keiner Stelle durch Lacklösung verunreinigt.
• Insbesondere zur Herstellung sehr dünner Dielektrikumsschichw ten empfiehlt es sich, daß die Zuluft für die Lackieranlsge stark entfeuchtet und entstaubt wird. Als Staubfilter eignen sich solche, die Staub von höchstens 0,1 /um Korngröße durchlassen. So lassen sich Lackschichten im Dickenbereich von etwa 0,1 - 100 /um hers-tellen. Mit Polystyrol sind beispielsweise Lackschichten bis zu 0,3 /um herab mit ausreichender Reißfestigkeit und Filmbildunesqualiä erreichbar.
• Die vorliegende Erfindung wird nun an Hand von zwei Figuren näher erläutert.
• Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anlage in teilweise geschnittener und gebrochener Ansicht.
• Fig. 2 zeigt dieselbe Anlage in Blickrichtung II in teilweise gebrochener und geschnittener Ansicht.
• Über eine walze 1 ist eine Trägerfolis 15 geführt, welche über eine Bremsrolle 18 läuft, die in Laufrichtung der Folie vor der Walze 1 angeordnet ist. In Folienlaufrichtung hinter der Walze 1 läuft die Folie 15 durch eine Trockenstrecke 20 zu einer Antriebswalze 19. Die Walze 1 läßt sich in Richtung A auf die kreisbogenförmige Begrenzung 17 einer Lackierkammer 3 bzw. eines Abflußkanals 6 hin bewegen. Sie deckt die Öffnung der Lackierkammer 3 und des Abflußkanals 6 praktisch vollständig ab und ragt beidseitig über den Abflußkanal 6 vor. Die Lackierkammer 3 ist Teil einer Lackierwanne 2. Die abfließende Lacklösung 21 wird einem Vorratsgefäß 13, das ein Kontrollgerät 22 enthält, und von dort über die Membranpumpe 25 einem Druckausgleichgefäß 10 zugeführt, welches ein Druckausgleichsrohr 11 enthält. Das Kontrollgerät 22 steuert den Zufluß von Frischlack 23 bzw. Lösungsmittel 24, die über einen Anschluß 14 dem Vorratsgefäß 13 zugeführt werden. Die Pumpe 25 ist zorzugsweise eine Membranpumpes um eine einfache, einwandfreie Reinigung zu ermglchen. Die Flußrichtung der Lacklösung 21 ist durch Pfeile B gekennzeichnet. Das Einlaufrohr 12 zum Druckausgleichsgefäß 10 ragt weiter in das Gefäß hinein als der Abfluß 25 vom iruckausgleichsgefäß 10, welcher mit dem Steigrohr 9 in einer ersten Vorkammer 5 der Lackierwanne 2 verbunden ist. Das Steigrohr 9 reicht bis in die Nähe der Oberfläche der Lacklösun 21.
• Über ein Fenster 7 ist die erste Vorkammer 5 mit der zweiten Vorkammer 4 verbunden. Die zweite Vorkammer 4 ist über ein Fenster 8 mit der Lackierkainmer 3 verbunden. Die Lacklösung 21 fließt über die kreisbogenförmige Begrenzung 17 in den Abflußkanal 6. Durch kurzzeitiges Bewegen der Walze 1 in Richtung A in die Lackierkammer 3 hinein wird die Trägerfolie 15 mit Lacklösung 21 benetzt. Die Benetzung bleibt bei anschließender Zurückbewegung der Walze erhalten, es bildet sich auf der Trägerfolie 15 ein Lackfilm. Durch die Bremsrolle 18 und die Antriebsrolle 19 wird die Trägerfolie 15 so weit gespannt, daß noch keine irreversiblen Verformungen eintreten, daß aber die infolge des Aufdanpfens des ersten Metallbelags vorhandenen Wölbungen oder Falten glattgezogen werden. Nach Verlassen der Antriebsrolle 19, nachdem die Lackschicht in der Trockenstrecke 20 getrocknet ist, können sich die Wölbungen wieder bilden, sie sind dann unschädlich.
• 8 Patentansprüche, 2 Figuren.
• L e e r s e i t e

Claims (8)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e erfahren zur Herstellung von elektrischen Schichtkondensatoren mit nur wenigen Belägen und Dielektrikumsschichten, bei dem auf eine Trägerfolie zunächst ein Belag aufgedampft und als Dielektrikum eine Lackschicht in gelöster Form aufgetragen wird und bei dem auch die Trägerfolie in den Kondensator, mit den Belägen und Dielektrikumsschichten stoffschlüssig verbunden, eingebaut wird, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t , daß die metallbedampfte Trägerfolie (ins) über eine Walze (1) läuft, daß die Walze (1) kurzzeitig in eine darunter befindliche ilackierkammer (3) eintaucht und nach dem Benetzen der Trägerfolie (15) mit Lacklösung (21) so weit wieder angehoben wird, daß der Lackfilm gerade noch nicht abreißt, und daß die Trägerfolie (15) während der Lackierung unter eine Zugspannung gehalten wird, durch welche eine reversible Dehnung der Trägerfolie (15) und damit eine reversible Glättung von Wölbungen oder Falten in der Folie erzeugt wird und daß diese Zugspannung erst nach dem Trocknen der Lacklösung wieder entfernt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Zugspannung bei einer Trägerfolie von 50 /um Stärke etwa 0,4 kg/cm Folienbreite beträgt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e nln z e i c h n e t , daß mehrere Lackschichten und Beläge aufeinander aufgebracht werden und daß aufeinanderfolgende Lackdielektrika und deren Lösungsmittel so gewählt werden, daß nur der aufzutragende Lack in seinem Lösungsmittel gut lösbar ist, daß jedoch die darunterliegende Lackschicht durch dieses Lösungsmittel praktisch nicht anlösbar ist.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß zunächst eine Lackschicht aus Polyphenylenoxid aufgetragen wird, wobei das Polyphenylenoxid in chlorierten Lösungsmitteln gelöst ist, und daß als nächstes eine Lackschicht aus Polystyrol aufgetragen wird, obei das Polystyrol in einer Mischung aus ,Eethyl- und Äthylacetat gelöst ist.
5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß eine Walze (1) über einer Lackierkammer (3) einer Lackierwanne 2 angeordnet ist, daß die Lackierwaine 2 außerdem einen Ritckflußkanal (6) enthält, daß die Walze (1) die Öffnung der Lackierkammer (3) und des Rückflußkanais (6) praktisch vollständig abdeckt, daß zwischen den Rändern der Lackierkammer (3) bzw. des Rückflußkanals (6) und der Walze (1) allseitig nur ein schmaler Spalt freibleibt, daß durch diesen Spalt eine Folie (15) geführt ist, daß die \-7a1-ze (1) in Richtung A auf- und abbewegt werden Kann, daß in Folienlaufrichtung (C) vor der Walze (1) eine Bremsrolle (18) und in Laufrichtung (C) nach der Walze (1) eine Trockenstrecke (20) angeordnet ist, daß in Folienlaufricbtung (C) nach der Trockenstrecke (20) eine Antriebsrolle (19) angeordnet ist, daß zwischen dem Rückilußkanal (6) und der Lackierkammer (3) eine Trennwand mit einer annähernd kreisbogenförmigen Begrenzung (17) zur Walze (1) hin vorgesehen ist und daß die Lacklösung (21) durch ein Fenster (8) in die Lackierkammer (3) eintritt, die Trägerfolie (is) benetzt und über die kreisbogenförmige Begrenzung (17) aus der Lackierkammer (3) in den Rückflußkanal (6) übertritt.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß sie möglichst erschütterungsfrei aufgestellt ist, daß die Lackierwanne (2) zwei Vorkammern (4, 5) enthält, daß die Lacklösung einer ersten Vorkammer (5) über ein Steigrohr (9) zugeführt wird, welches bis in die Nähe der Oberfläche der Lacklösung (21) reicht, daß die erste Vorkammer (5) über ein in der Nähe ihres Bodens angebrachtes Fenster (7) mit der zweiten Vorkammer (4) verbunden ist und daß das Penster (8), welches zur Lackierkammer (3) führt, nicht in derselben Höhe angeordnet ist wie das genannte Fenster (7).
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß eine Membranpumpe (25) verwendet wird, daß die über den Abflußkanal (6) abfließende Lacklösung und über einen Zufluß (14) frische Lacklösung oder Lacklösungsmittel einem Vorratsgefäß mit einem Kontrollgerät (22) zugeführt wird, welches die Zusammensetzung kontrolliert und gemäß der eingestellten Viskositfit den Zulauf von frischem Lack (25) und von Lösungsmittel (24) steuert, daß die Lacklösung über die Membranpumpe (25) in ein Ausgleichsgefäß (10) gepumpt wird5 welches ein Druckausgleichsrohr (11) enthält, und daß dieses Ausgleichsgefäß (10) an das Steigrohr (9) angeschlossen ist.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 - 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Walze (1) und die äußere Begrenzung des Rückflußkanals (6) auf beiden Seiten über die zu beschichtende Folie (15) vorstehen und daß die Folie (15) über die beiden inneren Begrenzungen des Rückflußkaals (6) gerade soweit vorsteht, daß sie nicht bis zu ihre Kante hin mit Lacklösung (21) benetzt ist.