DE2806932A1

DE2806932A1 - Elektrolytkondensator-papier

Info

Publication number: DE2806932A1
Application number: DE19782806932
Authority: DE
Inventors: Shigenori Ichikawa; Tatsuji Tanouchi; Junichi Ushimoto
Original assignee: NIPPON KODOSHI PAPER
Current assignee: NIPPON KODOSHI PAPER
Priority date: 1977-05-17
Filing date: 1978-02-17
Publication date: 1978-11-23
Also published as: FR2391536B1; JPS53142652A; JPS6145372B2; FR2391536A1; DE2806932C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektrolytkondensator-Papier sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrolytkondensator-Papiers. Insbesondere betrifft die Erfindung das Gebiet der Folienkondensatoren bzw. der Elektrolytkondensator-Papiere, die in derartigen Kondensatoren als Trennelemente verwendet werden.

Folien-Elektrolytkondensatoren werden gewöhnlich hergestellt, indem ein Folienpaar aus einem Ventilmetall wie Aluminium oder Tantal und das Trennmaterial bzw. die Isolierschicht konzentrisch zu einer kompakten Rolle aufgewickelt wird und indem dann das Trennmaterial mit einem Elektrolyt gesättigt wird, woraufhin die Rolle in ein Gehäuse eingebracht wird.

Es ist bekannt, daß die Impedanzcharakteristik und Frequenzcharakteristik von Folien-Elektrolytkondensatoren bei niedrigen Temperaturen von den verwendeten Trenn- bzw. Isolierelementen stark beeinflußt werden. Die Impedanzcharakteristik eines derartigen Trennelements kann leicht ermittelt werden, indem das mit einem Elektrolyt imprägnierte Trennelement zwischen ein Paar Elektroden gegeben wird, die jeweils aus einem elektrisch leitenden Metall mit geeigneter Abmessung gebildet sind, und indem der elektrische Widerstand zwischen den Elektroden gemessen wird, und zwar mit einer geeigneten Spannung und einer geeigneten

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Frequenz, die an den Elektroden angelegt werden. Unter der Annahme, daß die elektrischen Widerstände der mit den Elektroden verbundenen Anschlüsse und dergleichen vernachlässigbar klein sind besitzt das mit dem Elektrolyt imprägnierte Trennelement den spezifischen Widerstand P Ohm Zentimeter, der gegeben ist durch

worin R = Widerstand in Ohm, der zwischen den Elektroden entsteht A = Oberfläche der Elektrode in Zentimeter <t = Abstand zwischen den Elektroden in Zentimeter.

Trennelemente weisen vorzugsweise einen möglichst kleinen spezifischen Widerstand auf, wenn derselbe Elektrolyt und dieselbe Meßvorrichtung verwendet werden. Zur Verkleinerung des spezifischen Widerstands der Trennelemente ist es erforderlich, 1. deren Dicke zu reduzieren, 2. deren Dichte zu reduzieren und 3. daraufhin zu wirken, daß das Querschnittsprofil der Fasern, welche die Trennelemente bilden, möglichst stark an einen Kreis angenähert sind, während der Durchmesser der Fasern abnimmt.

Unter Berücksichtigung dieser Forderungen wurden die herkömmlichen Trennelemente bisher dadurch hergestellt, daß eine Kraftpulpe bzw. ein Kraftganzstoff, eine Manilahanfpulpe, synthetische Fasern oder Gemische daraus zu dünnen Bahnen geformt wurden. Selbst diejenigen synthetischen Fasern, die ein weitgehend ideales Querschnittsprofil aufweisen, zeigten unvermeidbarer Weise bei den Verfahrensschritten ihrer Vermischung mit Zellulosefasern und der Bildung einer Bahn aus dem Gemisch die folgenden Nachteile:

1. Wegen des Unterschieds im spezifischen Gewicht der beiden Fasersorten ist es schwierig, Fasern der beiden Arten gleichmäßig in Wasser zu verteilen;

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2. viele Arten von synthetischen Fasern sind nicht hydrophil;

3. aufgrund des niedrigen Schmelzpunktes verursachen derartige synthetische Fasern Schwierigkeiten bei der Trocknung der gebildeten Bahn;

4. die aus Gemischen der beiden Faserarten gebildeten Bahnen weisen eine geringe Zugfestigkeit auf, weil die beiden Arten recht verschiedene Eigenschaften aufweisen; und

5. wenn die synthetischen Fasern mit-einander und mit den vermischten Zellulosefasern durch Fusion bzw. Erhitzen verschweißt werden, um die Festigkeit der entstandenen Bahn zu vergrößern, so werden die durch Fusion verschweißten Teile nicht mit dem Elektrolyt imprägniert, was zu Schwierigkeiten führt.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, ungewobene Stoffe oder Dünnschichten aus geschäumten Plastikstoffen als Trennelemente zu verwenden. Die Verwendung von nichtgewobenen Stoffen hat jedoch wegen der groben Struktur zu vermehrtem Auftreten von Kurzschlüssen geführt, während die Verwendung von geschäumten Dünnschichten insofern unvorteilhaft ist, als die entstehende Dicke nicht gleichmäßig ist, die sich daraus ergebende Zugfestigkeit gleich Null wird usw.

Das aus Manilahanf-Pulpe bzw. -ganzstoff gebildete Papier weist jedoch eine gute Impedanzcharakteristik und auch eine hohe Zugfestigkeit auf, obwohl es eine niedrige Dichte aufweist. Manilahanf-Papier kann ferner leicht mit geringer Dichte hergestellt werden. Daher wird Manilahanf-Papier verbreitet als Papier mit niedriger Dichte verwendet. Je niedriger die Dichte des Papiers ist, desto gröber ist jedoch sein äußeres Erscheinungsbild. Es hat sich bereits gezeigt, daß Elektrolytkondensatoren, bei denen Manilahanf-Papier mit niedriger Dichte verwendet wird, proportional dazu häufiger aufgrund von Kurz-

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Schlüssen fehlerhaft werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die vorstehend beschriebenen Nachteile des herkömmlichen Elektrolytkondensator-Papiers zu beseitigen und insbesondere ein Elektrolytkondensator-Papier zu schaffen, das eine verbesserte Charakteristik aufweist.

Diese Aufgabe wird durch ein Elektrolytkondensator-Papier gelöst, das gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß es hergestellt ist durch Formen einer Bahn oder dünnen Schicht aus einer Esparto (Stipa tenacissima)-Pulpe, die vermischt ist mit einer Pulpenart, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Manilahanf (Musa textilis)-Pulpe, Holzpulpe, Flachs (Linum usitalissimum)-Pulpe, Hanf (Cannabis sativa)-Pulpe, der sogenannten Benareshanf-Pulpe, Gampi (Wikstroemia sikokiana)-Bastfaserpulpe, Kozo (Broussonetia kazinoki)-Bastfaserpulpe, Mitsumata (Edgeworthia papyrifera)-Bastfaserpulpe und Bambuspulpen, in einem Verhältnis von Null bis 95% auf der Basis des Gesamtgewichts des Gemisches, wobei die Espartopulpe Fasern mit geringem Durchmesser und mit einem an Kreisform angenäherten Querschnittsprofil aufweist.

Zur Beseitigung der Nachteile der herkömmlichen Arten von Elektrolytkondensator-Papieren wurden äußerst aufwendige Untersuchungen an verschiedenen Arten von Elektrolytkondensator-Papieren durchgeführt und haben zu den folgenden neuen Erkenntnissen bzw. Vorschlägen geführt:

1. Aus Espartogras (Stipa tenacissima), das in Tunesien, Spanien usw. gezüchtet wird, hergestellte Pulpe besitzt eine dicke Zellenwandung, besitzt jedoch kleine Abmessungen sowohl hinsichtlich der Fasernlänge und des Durchmessers. Die Fasern weisen also eine gewisse Steifigkeit auf. Die Pulpe oder der Ganzstoff können also auf einfache Weise zu Papier mit niedriger Dichte verarbeitet werden, ebenso wie Manilahanf-Pulpe;

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2. die Espartogras-Fasern haben im Querschnitt einwandfreie Kreisform, während Manilahanf-Fasern ein ellipsenförmiges Querschnittsprofil aufweisen;

3. aus Espartogras-Pulpe gebildetes Elektrolytkondensator-Papier zeigt ein wesentlich feineres äußeres Aussehen als das aus Manilahanf-Pulpe gebildete Papier, obwohl ersteres eine niedrigere Dichte aufweist;

4. die Espartograspulpe ergibt ein Elektrolytkondensator-Papier mit guter Impedanzcharakteristik und mit proportional verbessertem Verhalten hinsichtlich des Schadhaftwerdens aufgrund von Kurzschlüssen, im Vergleich zu aus Manilahanf-Pulpe gebildetem Papier;

5. durch Verarbeitung der Espartogras-Pulpe, vermischt mit Manilahanf-Pulpe oder irgendeiner anderen Pulpen- oder Ganzstoffart mit Ausnahme von Manilahanf-Pulpe, zu einer Bahn bzw. dünnen Schicht wird die resultierende Zugfestigkeit verbessert; der Begriff "andere Pulpen- oder Ganzstoffarten mit Ausnahme von Manilahanf-Pulpe" soll hier eine Holzpulpe, eine Flachs (Linum usitalissimum)-Pulpe, eine Hanf (Cannabis sativa)-Pulpe einschließlich der sogenannten Benareshanf-Pulpe, eine Gampi (Wikstroemis sikokiana)-Bastfaserpulpe, eine Kozo (Broussonetia kazinoki)-Bastfaserpulpe, eine Mitsumata (Edgeworthia papyrifera) Bastfaserpulpe, Bambuspulpen usw. umfassen;

6. zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist

es erforderlich, die Espartogras-Pulpe, vermischt mit der Manilahanf-Pulpe oder irgendeiner anderen Pulpenart außer Manilahanf-Pulpe in einem Verhältnis von 0 bis 95% des Gesamtgewichts des Gemisches zu einer Bahn oder dünnen Schicht zu formen.

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Typische Beispiele für die gemäß der Erfindung verwendete Pulpe weisen die in der folgenden Tabelle I aufgeführten Faserabmessungen und -querschnittsprofile auf:

Tabelle I

Abmessung und Querschnittsprofil der Fasern

Pulpenart	Länge Max.	in mm Min.	,6	Mit.	1	Faserbreite Max. Min.	7	in μ Mit.	Querschnitts profil
Esparto-P.	1,6	0	,5	1,		14	7	9	kreisförmig
Manilahanf- P.	12	2	,6	6	2	40	20	20	elliptisch
*Holz-P.	6,1	0	3,	70	46	flach

Anmerkung: * Holzpulpe wurde als Beispiel für eine besonders typische Probe der anderen Pulpenarten außer der Manilahanfpulpe angegeben.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Bei dieser Beschreibung sind die zu vermischenden Pulpenanteile in Gewichtsprozent angegeben, wenn nichts gegenteiliges gesagt wird.

Ausführungsbeispiel 1 mit 60% einer Espartogras-Pulpe und 40% einer Manilahanfpulpe sowie Ausführungsbeispiel 2 mit 60% einer Espartogras-Pulpe und 40% einer Holzpulpe erwiesen sich als ausgezeichnet sowohl hinsichtlich der Impedanzcharakteristik als auch hinsichtlich des aufgrund von Kurzschlüssen fehlerhaften Anteils und hinsichtlich der Zugfestigkeit ungefähr vergleichbar mit herkömmlichen Papierarten, die nur eine Holzpulpe oder Manilahanf-Pulpe enthalten, wie in der folgenden Tabelle II aufgeführt ist.

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Herkömmliche
Ausführungen

O C) O

Beispiel 1 Beispiel 2

Tabelle II
Vergleich der Erfindung mit dem Stand der Technik

Bestandteile

100% Holzp.

100% Manilahanf P.

40% Polypropylen-Fasern, 60% Manilahanf-P.

60% Esparto-P. 40% Manilahanf-P.

60% Esparto-P, 40% Holzp=

Dicke in μ

50,4

51 ,0

52,0

51,5

50,0

Dichte in g/cm^;

0,480

0,425

0,286

0,413

0,440

Zugfestigkeit in kg/15 mm breit

2,0

3,0

0,8

2,2

1,8

Anmerkung? ^ÄImpedanzen wurden bei -4O⁰C und 10 kHz gemessen. *Impedanz
in Ohm

18,5

12,0

9,2

10,9

13,5

wegen Kurzschluß fehlerhafter
Prozentsatz

0,5
0,8
5,2

0,3

0,4

Ferner wurde die anteilsmäßige Zusammensetzung von Espartogras-Pulpe und Manilahanf-Pulpe oder Holzpulpe weitgehend verändert, und die Zugfestigkeit und Impedanz des entstandenen Papiers wurden gemessen. Die Ergebnisse dieser Messungen sind in Tabelle III aufgeführt.

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Tabelle III
Abhängigkeit der Festigkeit und der Impedanz von der Zusammensetzung

	Anteil der Bestandteile Esparto-P. Manilahanf-P. HoIz-P.	Dicke in μ	Dichte in g/cm³	Zugfestig keit in kg/15 mm Breite	*Impedanz in Ohm
Vergleichs beispiel 1	100 0	50	0,405	0,5	8,5
Beispiel 3	80 20	50	0,410	1,3	9,1
Beispiel 4	60 40	50	0,408	2,2	9,8
Beispiel 5	100 0	80	0,412	1,4	13,2
Beispiel 6	90 10	70	0,401	1,8	11 ,0
Beispiel 7	80 20	50	0,410	1,2	11 ,8
Beispiel 8	60 40	50	0,412	1,8	12,4

Anmerkung: * Impedanz wurde bei -40⁰C und 1OkHz. gemessen.

OO O CD CD OJ ("O

Aus Tabelle III ist zu ersehen, daß sowohl die Zugfestigkeit als auch die Impedanz mit einer Erhöhung des Anteils der Manilahanfoder Holzpulpe ansteigen und ferner daß die Ausführungsbeispiele der Erfindung eine ausgezeichnete Zugfestigkeit gagenüber dem Vergleichsbeispiel, das außerhalb des Rahmens der Erfindung liegt, aufweisen.

Es hat sich gezeigt, daß hinsichtlich der Zugfestigkeit und der Impedanzcharakteristik das erfindungsgemäße Elektrolytkondensator-Papier eine anteilige Zusammensetzung aus Espartcgras-Puipe und Manilahanf-Pulpe oder irgendeiner der anderen Pulpenarten aufweist, die von deren Dicke abhängt. Insbesondere enthält eine bevorzugte Zusammensetzung 5 bis 80% Espartogras-Pulpe und 95 bis 20% der Manilahanf-Pulpe oder irgendeiner der anderen Pulpenarten, die vorstehend beschrieben wurden, mit einer 50 Mikron nicht überschreitenden Dicke sowie 5 bis 90% Espartogras-Pulpe und 95 bis 10% der Manilahanf-Pulpe oder irgendeiner der anderen Pulpenarten mit der Dicke 50 (ausschließlich) bzw. 70 Mikron. Bei einer 70 Mikron überschreitenden Dicke können 100 % von der Espartogras-Pulpe verwendet werden, wie aus Beispiel 5 in Tabelle III zu ersehen ist.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß die Erfindung die Nachteile des Standes der Technik vollständig beseitigt, nämlich daß die Verwendung von Papier mit geringer Dichte den aufgrund von Kurzschluß fehlerhaften Anteil der entstandenen Elektrolytkondensatoren erhöht, daß die Verwendung einer Pulpe wie beispielsweise Strohpulpe mit geringer Faserlänge und geringem Faserdurchmesser ein Papier ergibt, das natürlich eine hohe Dichte aufweist, jedoch die Impedanzcharakteristik nicht verbessern kann sondern sie eher verschlechtert und daß die Verwendung von synthetischen Fasern die Zugfestigkeit des entstandenen Papiers erniedrigt.

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Claims

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H. PRÜFER · D-8OOO MÜNCHEN 9O

ST 5-809 P/D/ro

Nippon Kodoshi Paper Co. Ltd., 648, Hirooka-kami, Haruno-cho, Agawa District, Kochi Prefecture, Japan

Elektrolytkondensator-Papier

Patentansprüche

(1.)Elektrolytkondensator-Papier, dadurch gekennzeichnet, daß es hergestellt ist durch Formen einer Bahn oder dünnen Schicht aus einer Esparto (Stipa tenacissima)-Pulpe, die vermischt ist mit einer Pulpenart, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Manilahanf (Musa textilis)-Pulpe, Holzpulpe, Flachs (Linum usitalissimum)-Pulpe, Hanf (Cannabis sativa)-Pulpe, der sogenannten Benareshanf-Pulpe, Gampi (Wikstroemia sikokiana)-Bastfaserpulpe, Kozo (Broussonetia kazinoki)-Bastfaserpulpe, Mitsumata (Edgeworthia papyrifera)-Bastfaserpulpe und Bambuspulpen, in einem Verhältnis von Null bis 95% auf der Basis des Gesamtgewichts des Gemisches, wobei die Espartopulpe Fasern mit geringem Durchmesser und mit einem an Kreisform angenäherten Querschnittsprofil aufweist,

2ο Elektrolytkondensator-Papier nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Papier eine Zusammensetzung aufweist, die 5 bis 80 Gew„-% der Espartopulpe und 95 bis 20 Gew„-% dieser einen Pulpenart

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H.PRÜFER · D-8OOO MÜNCHEN 90 . WILLROIDERSTR. 8 · TEL. (089)640640

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bei einer Dicke des Papiers von nicht mehr als 50 Mikron aufweist.

3. Elektrolytkondensator-Papier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Papier eine Zusammensetzung mit 5 bis 90 Gew.-% der Espartopulpe und 95 bis 10 % der einen Pulpenart aufweist, bei einer Dicke des Papiers im Bereich von 50 (ausschließlich) bis 70 Mikron.

4. Elektrolytkondensator-Papier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Papier eine Zusammensetzung mit 100 % der Espartopulpe bei einer Dicke des Papiers von größer als 70 Mikron aufweist.

5. Verfahren zur Herstellung von Elektrolytkondensator-Papier, dadurch gekennzeichnet, daß eine Esparto (Stipa tenacissima)-Pulpe mit einer Pulpenart vermischt wird, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Manilahanf (Musa textiles)-Pulpe, Holzpulpen, Flachs (Linum usitalissimum)-Pulpe, Hanf (Cannabis sativa)-Pulpe, der sogenannten Benareshanf-Pulpe, Gampi (Wikstroemia sikokiana)-Bastfaserpulpe, Kozo (Broussonetia kazinoki)-Bastfaserpulpe, Mitsumata (Edgeworthia papyrifera)-Bastfaserpulpe und Bastfaserpulpen, in einem Verhältnis von Null bis 95 % auf der Basis des Gesamtgewichtes des Gemisches, wobei die Espartopulpe Fasern mit geringem Durchmesser und mit an die Kreisform angenähertem Querschnittsprofil enthält und daß das so gebildete Gemisch zu einer Bahn oder dünnen Schicht verarbeitet wird.

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