DE755657C

DE755657C - Verfahren zur Fertigstellung eines Elektrolyts fuer elektrolytische Kondensatoren

Info

Publication number: DE755657C
Application number: DES118943D
Authority: DE
Original assignee: Radio Patents Corp
Current assignee: Radio Patents Corp
Priority date: 1934-07-06
Filing date: 1935-07-06
Publication date: 1953-05-26

Description

Verfahren zur Fertigstellung eines Elektrolyts für elektrolytische Kondensatoren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektrolytischen Kondensators, dessen Elektrolyt das Umsetzungsprodukt zweier oder mehrerer Bestandteile darstellt und einer sonstigen physikalischen und chemischen Umformung bedarf. Der nach dem Verfahren hergestellte elektrolytische Kondensator kann aus einer oder mehreren Folien oder Platten bestehen, die an einer oder beiden Seiten mit einer Oxydschicht -oder irgendeiner anderen dielektrischen Schicht bedeckt sind. Eine solche Elektrode kann insbesondere einer anderen gegenüber angeordnet sein, die gleichfalls eine Folie oder Platte sein mag, die von der mit einer dielektrischen Schicht bedeckten Elektrode durch einen oder mehrere geeignete, gleiche oder verschiedene, mehr oder minder poröse Abstandhalter getrennt sein mag.
Die Erfindung besteht nun darin, daß erst im fertig zusammengesetzten Kondensatorkörper, in den die Mischung der Bestandteile des Elektrolyts bei Raum- oder mäßig erhöhter Temperatur, jedenfalls aber unter etwa 70° C, in den Kondensatorkörper eingebracht wurde oder aber ein streifenförmiger Bestandteil des Kondensators, z. B. eine Elektrode, damit bedeckt worden ist, die zur Fertigstellung des Elektrolyts erforderliche -Erwärmung bis auf etwa 9o° C und darüber (bis zu Z5o° C) unter physikalischer und chemischer Umformung der Mischung erfolgt.
Im besonderen mag also eine streifenförmige Elektrode durch diesen Ansatz hindurchgeleitet werden, worauf Trennschichten ein- oder beiderseits herangeführt werden müssen, der Kondensatorkörper zusammengebaut und dann erst einer Wärmebehandlung unterworfen wird, die den Elektrolyt in die endgültige Form überführt.
Einige Bestandteile des Elektrolyts können schon vorher umgesetzt werden, auch durch Wärmebehandlung. Wesentlich ist dann, daß die Überführung in den endgültigen Zustand durch Wärmebehandlung erst erfolgt, wenn der Kondensator mit einem solchen Elektrolyt getränkt ist.
Die Umwandlung kann sowohl physikalischer als auch chemischer Art sein oder beides. Physikalisch ist sie, wenn durch die Nachbehandlung beispielsweise die Viskosität geändert, insbesondere vergrößert wird. Chemisch ist sie, wenn hierdurch mindestens teilweise eine Umsetzung zwischen mindestens zwei Bestandteilen des Elektrolyts stattfindet.
Die Wärmebehandlung kann durch Wärmezufuhr von außen erfolgen, indem der Kondensator in einen Raum eingeführt wird, der auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt ist oder wird.
Die Wärmebehandlung kann auch durch elektrischen Strom erfolgen, der entweder durchgeleitet oder aber induziert wird, und im ersteren Falle ein Gleich- oder Wechselstrom, im letzten Falle ein Wechselstrom von niedriger bis zu höchsten Frequenzen sein kann, der durch ein entsprechendes Wechselfeld (herumgelegte Induktionsspule) erzeugt wird.
Ist ein Kondensator zusammengebaut und wird er imprägniert, dann kann die mit einer dielektrischen Schicht zu bedeckende Elektrode als die eine und der Elektrolyt als die andere Elektrode für den Stromdurchgang benutzt werden, wobei gleichzeitig mit der Umsetzung des Elektrolyts der dielektrische Film erzeugt oder vervollständigt oder gealtert werden mag.
Ein Elektrolyt, der kalt oder bei mäßig erhöhter Temperatur angesetzt werden kann, mag beispielsweise aus einer Mischung eines Anhydrids oder Oxyds einer schwachen Säure bestehen; das Anhydrid stellt dann regelmäßig ein Oxyd dar, das sich mit Wasser zur Erzeugung der Säure vereinigt, wie dies beispielsweise für Borsäure (B.03) wohlbekannt ist. Zu dieser schwachen Säure wird ein Alkalimetallhydroxyd oder Ammoniumhydroxyd oder ein Alkalimetalloxyd oder Ammoniak zugesetzt. Diesen beiden Bestandteilen wird dann ein Polyhydroxylalkohol beigemischt, beispielsweise Glycerin oder Äthylenglykol. Es ist klar, daß ein oder mehrere der angeführten Bestandteile in jeder der drei Gruppen in die Mischung eingetragen werden können.
Insbesondere können auch nitrogenierte Polyhydroxylalkohole verwendet werden, wie z. B. Triäthanolamin oder Diäthanolamin, und in diesem Falle kann man manchmal Alkalihydroxyde oder -oxyde fortlassen, so daß der Ansatz aus einem nitrogenierten Polyhydroxylalkohol und dem Oxyd einer schwachen Säure allein besteht. Füllmaterial, wie z. B. Tragantgummi, kann zugesetzt werden, ebenso auch zweckmäßig beträchtliche Mengen freien oder während der Reaktion abgespaltenen Wassers, um die gewünschte Viskosität der Masse zu erhalten.
Insbesondere ergaben folgende ElektrolytbestandteiJe gute Ergebnisse: Natriumhydroxyd oder -oxyd, Ammoniumhydroxyd oder Ammoniak, Kaliumhydroxyd oder -oxyd, Calciumhydroxyd oder -oxyd, Strontiumhy droxyd oder -oxyd, Lithiumhydroxyd oder -oxyd, wobei jedes davon zusammen mit den Oxyden einer schwachen Säure und einem Polyhydroxylalkohol verwendet wird.
Beispielsweise kann ein Polyhydroxylalkohol (Äthylenglykol, Glycerin) mit Ammoniak oder einem Alkalioxyd gemischt werden, wodurch eine alkalische Glycerin- oder Glykollösung erhalten wird, zu welcher ein schwaches Säureoxyd, wie z. B. Borsäure- oder -anhydrid, zugesetzt wird. Das Ganze wird gründlich gerührt, bis es eine gewisse Steifigkeit erhält, wodurch die gummi- oder pasteartige Masse gewünschter Viskosität für die elektrolytische Lösung erhalten ist. Beliebige Gummiarten können gewünschtenfalls zugesetzt werden. Diese Lösung kann bei Raumtemperatur, jedenfalls aber bei einer 7o° C nicht übersteigenden Temperatur, bereitgestellt werden, letzteres besonders dann, wenn Gummi zugesetzt wird. Der Gummi soll langsam und immer nur in kleinen Teilmengen zugesetzt werden, die gründlich eingerührt werden. An Stelle oder neben Gummi kann anderes Füllmaterial, wie Kaolin, Kasein, Stärke, Zucker, handelsübliche plastische Massen usw., zugemischt werden, welche als Eindickungsmittel wirken, ohne die chemische Wirkung des Elektrolyts wesentlich herabzusetzen.
Eine andere Lösung kann aus einem Polyhydroxylalkohol (Tri- oder Diäthanolamin) und nitriertem Polyhydroxylalkohol sowie dem Oxyd einer schwachen Säure, gewöhnlich ohne Wärmezufuhr von außen, hergestellt werden. Die Lösung ist regelmäßig nach Vollendung der Mischung anwendbar.
Ebenso können gute Ergebnisse durch Mischung des Oxyds einer schwachen Säure mit einem Polyhydroxylall"ohol erzielt werden, wenn der Mischung ein Alkalimetalloxyd zugeführt oder Ammoniakgas durch die Mischung durchgeleitet wird. Das Alkalimetall oder Ammoniak kann auch dem Oxyd einer schwachen Säure zuerst zugefügt und das Ganze kann einem Polyhydroxylalkohol zugemischt werden. Ist der letztere nitrogeniert, dann kann Alkalioxyd oder Ammoniakhydroxyd oder Ammoniak fortgelassen werden.
Der Gummizusatz kann zu beliebiger Zeit, insbesondere zu dem fertigen Ansatz, erfolgen und in solchem Maße, daß die gewünschte Konsistenz der Mischung erhalten wird.
Ist der Kondensator mit diesem Ansatz getränkt, dann wird die Erhitzung durchgeführt, beispielsweise durch elektrischen Strom, welcher die gewünschten chemischen oder physikalischen Änderungen oder beide herbeiführt und einen mehr oder minder harten und mehr oder minder trockenen Kondensator ergibt. Insbesondere kann ein Feuchtigkeitsüberschuß mit dem anwesenden Gummi zui Reaktion gebracht werden. Wird Stromwärme ver-,vendet, dann wird ein Wechselstrom für einen Wechselströmkondensator und Gleichstrom mit überlagertem Wechselstrom für einen solchen Kondensator zweckmäßig verwendet, welcher nur in einer Richtung fließendem Strom ausgesetzt werden soll. Zur Erhitzung kleinerer Kondensatorelemente mit Wechselstrom wird zweckmäßig eine höhere Frequenz als für diejenige größerer Kondensatorelemente verwendet. So kann beispielsweise ein 6-Mikrofarad-Gleichstromkondensator ausreichend erhitzt werden durch einen überlagerten Wechselstrom von 8oo bis iooo Hz Frequenz. Ein 6o-Hz-Wechselstrom würde einen solchen Kondensator regelmäßig nicht ausreichend erhitzen. Ebenso kann aber auch ein Ofen verwendet werden, in dem der Kondensator durch Dampf, Gas od. dgl. aufgeheizt wird.
Oft ist es vorteilhaft, ein geeignetes Verdünnungsmittel (Wasser, Monohydroxylalkohol) dem Elektrolytansatz zuzumischen. Auch kann ein Teil des Säureoxyds oder Alkalis durch das Salz einer schwachen Säure oder die letztere selbst ersetzt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Fertigstellung eines Elektrolyts für elektrolytische Kondensatoren, wobei der Elektrolyt aus zwei oder mehr Bestandteilen hergestellt wird und zu seiner Fertigstellung einer durch eine Wärmebehandlung herbeigeführten physikalischen und chemischen Umformung bedarf, dadurch gekennzeichnet, daß erst im fertig zusammengesetzten Kondensatorkörper, in den die Mischung der Bestandteile des Elektrolyts bei Raum- oder mäßig erfüllter Temperatur, jedenfalls aber unter etwa 70° C, in den Kondensator eingebracht wurde oder aber ein streifenförmiger Bestandteil des Kondensators, z. B. eine Elektrode, damit bedeckt worden ist, die zur Fertigstellung des Elektrolyts erforderliche Erwärmung bis auf go° C und darüber (bis zu i5o° C) unter physikalischer und chemischer Umformung der Mischung erfolgt. a. Verfahren zur Fertigstellung eines Elektrolyts für elektrolytische Kondensatoren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsbestandteile des Elektrolyts ein Oxyd oder Anhydrid einer schwachen Säure, ein Polyhydroxylalkohol und ein Oxyd oder Hydroxyd eines Alkalimetalls benutzt werden. 3. Verfahren zur Fertigstellung eines Elektrolyts für elektrolytische Kondensatoren nach Anspruch i oder a, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsbestandteile des Elektrolyts ein Oxyd oder Anhydrid einer schwachen Säure, ein Polyhydroxyl= alkohol und ein Ammoniumhydroxyd oder Ammoniak benutzt werden. q.. Verfahren zur Fertigstellung eines Elektrolyts für elektrolytische Kondensatoren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsbestandteile des Elektrolyts ein Oxyd oder Anhydrid einer schwachen Säure und ein nitrogenierter Polyhydroxylalkohol benutzt werden. 5. Verfahren zur Fertigstellung eines Elektrolyts für elektrolytische Kondensatoren nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß als nitrogenierter Polyhydroxylalkohol Tri- oder Diäthanolamin verwendet wird. 6. Verfahren zur Fertigstellung eines Elektrolyts für elektrolytische Kondensatoren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Erwärmung durch eine Behandlung mit Gleich-oder Wechselstrom durchgeführt wird. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Österreichische Patentschrift Nr. 136 78q.; USA.-Patentschriften Nr. 1658 976, 1815 768, 1935 86o.