DE2806932C2

DE2806932C2 - Elektrolytkondensator-Papier

Info

Publication number: DE2806932C2
Application number: DE19782806932
Authority: DE
Inventors: Shigenori Kochi Ichikawa; Tatsuji Kami Kochi Tanouchi; Junichi Agawa Kochi Ushimoto
Original assignee: NIPPON KODOSHI PAPER CO Ltd KOCHI JP
Current assignee: NIPPON KODOSHI PAPER CO Ltd KOCHI JP
Priority date: 1977-05-17
Filing date: 1978-02-17
Publication date: 1982-07-01
Also published as: JPS53142652A; DE2806932A1; FR2391536B1; JPS6145372B2; FR2391536A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Eiektrolytkondensatorpapier.

Aus der Druckschrift TAPPI 45 (1962), Heft 5 ist die Herstellung eines Papieres aus 65% gebleichter Espartopulpe und 35% Holzpulpe bekannt Das gemäß dieser Druckschrift hergestellte Papier soll als hochwertiges Schreibpapier Verwendung finden. Die für Schreibpapier irrelevanten Eigenschaften wie Impedan7.charakteristik und Kurzschlußfestigkeit wurden nicht untersucht

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 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

P = RA/I
worin

R = Widerstand in Ohm, der zwischen den Elektroden entsteht

A = Oberfläche der Elektrode in Zentimeter
/ = 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. darauf hinzuwirken, 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 Gemisch 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:

5n 1. Wegen des Unterschieds im spezifischen Gewicht der beiden Fasersorten ist es schwierig, Fasern der beiden Arten gleichmäßig in Wasser zu verteilen,

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,

en weil die beiden Arten recht verschiedene Eigenschaften aufweisen; und

5. wenn die syniihetischen Fasern miteinander und mit den vermischten Zellulosefasern durch Fusion bzw. Erhitzen verschweißt werden, um die Festigkeit der

hi 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 vermehrten 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 ι ο 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 15 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 D^;chte verwendet wird, proportional dazu häufiger aufgrund von Kurzschlüssen 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 Eiektrolytkondensatorpapier gelöst, das gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch Ausbildung einer Esparto-Pulpe, die mit einer aus der Gruppe bestehend aus Manilahanf (Musa textilis)-Pulpe, Flachs (Linum usitalissimum)-Pulpe, Hanf (Cannabis sativa)-Pulpe, der sogenannten Benareshanf-PuIpe, Gampi (Wikstro.mia sikokiana)-Bastfaserpulpe, Kozo (Broussor.etia kazinoki)-BastfaserpuI-pe, Mitsumata (Edgeworthia papyri ;ra)-Bastfaserpulpe und Bambuspulpen, ausgewählten Pulpenart vermischt ist, in einer Bahn.

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, 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;

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

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;

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;

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;

zur Lösung eier der Erfindung zugrunde liegenden 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 eine? Bahn oder dünnen Schicht zu formen.

Typische Beispiele für die gemäß der Erfindung verwendete Pulpe weisen die in der folgenden Tabelle I aufgeführten Faserabmessungen und -querschnittsprofi-Ie auf.

Tabelle I Abmessung und	Querschnittsprofil	0,6 2,5	der Fasern	Faserbreite Max.	in ^m Min.	Mit.	Querschnittsprofil
Pulpenart	Lange in mm Max. Min.	Mit.	14 40	7 7	9 20	kreisförmig elliptisch
Esparto-P. Manilahanf-P	1,6 12	1,1 6

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 erwies sich als

f)5 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 Manilahanf-Pulpe enthalten, wie in der folgenden Tabelle II aufgeführt ist.

Tabelle II

Vergleich der Erfindung mit dem Stand der Technik

Bestandteile	Dicke	Rohdichte	Zugfestigkeit	♦ Impedanz	wegen Kurzschluli
	in ^m	in g/cm³	in N/15mm	in Ohm	fehlerhafter
			Breite		Prozentsatz
Herkömmliche Ausführungen
100% Holzp.	50,4	0,480	20	18,5	0,5
100% Manilahanf P.	51,0	0,425	30	12,0	0,8
40% Polypropylen-Fasern	52,0	0,286	8	9,2	5,2
60% Manilahanf-P.

Beispiel 1

60% Esparto-P. 51,5 0,413

40% Manilahanf-P.
Anmerkung: * Impedanzen wurden bei -40°C und 1OkHz gemessen.

10,9

0,3

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

Tabelle III

Abhängigkeit der Festigkeit und der Impedanz von der Zusammensetzung

	Anteil der Bestandteile	Manilahanf-P.	Dicke	Rohdichte	Zugfestigkeit	* Impedanz
	Esparto-P.		in ^m	in g/cm³	in N/kg/15mm	in Ohm
		0			Breite
Vergleichsbeispiel 1	100	20	50	0,405	5	8,5
Beispiel 3	80	40	50	0,410	13	9,1
Beispiel 4	60	0	50	0,408	22	9,8
Beispiel 5	100	10	80	0,412	14	13,2
Beispiel 6	90	wurde bei -40°C und 1OkHz gemessen.	70	0,401	18	11,0
Anmerkung: 'Impedanz

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

Es hat sich gezeigt, daß hmsichtlich der Zugfestigkeit und der Impedanzcharakteristik das erfindungsgemäße Elektrolytkondensator-Papier eine anteilige Zusammensetzung aus Espartogras-Pulpe 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, d'.z vorstehend beschrieben wurden, mit einer 50 μπι 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 μπι. Bei einer 70 μπι überschreitenden Dicke können 100% von der Espartogras-Pulpe verwendet werden, wie aus Beispiel 5 in Tabelle III zu

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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 V-irwendu.ng 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 Papier erniedrigt.

Zusammenfassend ist also festzustellen, daß das erfindungsgemäße Elektrolytkondensator-Papier aus einer Espartogras-Pulpe vermischt mit einer Manilahanfpulpe mit einem Anteil von 0 bis 95% des Gesamtgewichtes des Gemisches besteht. Die Espartopulpe enthält Fasern mit kleinem Durchmesser und einem Qufschnittsprofii, das an einen Kreis angenähert ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrolytkondensatorpapier, gekennzeichnet durch Ausbildung einer Esparto-Pulpe, die mit einer aus der Gruppe bestehend aus Manilahanf (Musa textilis)-Pulpe, Flachs (Linum usitalissimum)-Pulpe, Hanf (Cannabis sativa)-Pulpe, der sogenannten Benareshanf-Pulpe, Gampi (Wikstroemia sikokiana)-Bastfaserpulpe, Kozo (Broussonetia kazinokiJ-Bastfaserpulpe, Mitsumata (Edgeworthia papyrifera)-BastfaserpuIpe und Bambuspulpen, ausgewählten Pulpenart vermischt ist, in einer Bahn.

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

3. Eiektrolytkondensatorpapier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Papier eine Zusammensetzung aufweist, die 5 bis 80 Gew.-°/o der Espartopulpe und 95 bis 20 Gew.-% dieser einen Pulpenpart bei einer Dicke des Papiers von nicht mehr als 50 jim aufweist

4. Elektrolytkondensator nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß seine Dicke 50 μπι beträgt

5. Eiektrolytkondensatorpapier, dadurch gekennzeichnet, daß das Papier eine Zusammensetzung mit 100% der Espartopulpe bei einer Dicke des Papiers von größer als 70 μτη aufweist.