DE760759C

DE760759C - Verfahren zur Herstellung von metallisiertem Isolierstoff, insbesondere von Papier, fuer die Verwendung bei elektrischen Kondensatoren

Info

Publication number: DE760759C
Application number: DES144731D
Authority: DE
Inventors: Paul Dr Phil Henninger; Hans Dr Phil Veith; Paul Werner
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1941-04-01
Filing date: 1941-04-01
Publication date: 1954-07-19

Description

Verfahren zur Herstellung von metallisiertem: Isolierstoff, insbesondere von Papier, für die Verwendung bei elektrischen Kondensatoren Es ist bekannt, Isolierstoff zu metallisieren und diesen Isolierstoff in elektrischen Kondensatoren zu verwenden. So. werden z. B. Papierstreifen mit einer Metallschicht überzogen und zu einem Kondensatorkörper aufgebaut. Soweit es sich um elektrostatische Kondensatoren handelt, bildet hierbei die Metallschicht eine Belegung und das Papier das Dielektrikum des elektrostatischen Kondensators. Soweit es sich dagegen um elektrolytische Kondensatoren handelt, dient im allgemeinen das Papier als Abstandhalter und Elektrolytträger, während die Metallschicht entweder die Stromzuleitung zu dem Elektrolyt, nämlich die sogenannte Kathode, oder die mit der Sperrschicht versehene Anode darstellt.
Das Aufbringen der Metallschicht auf den Isolierstoff erfolgt z. B. dadurch, daB das Metall auf den Isolierstoff, z. B. auf das Papier, aufgedampft wird.
Es hat sich nun gezeigt, daB das bekannte Aufdampfen des Metalls auf Papier nicht zu einwandfreien Ergebnissen führt. Es ist nämlieh bekannt, daß die drei Hydroxylgruppen eines Elementarbausteines der Zellulose die Anlagerung von Wasser stark begünstigen. Es bildet sich also um das zu bedampfende Papier ständig ein elastischer Feuchtigkeitsmantel, welcher eine einschlußfreie Aufbringung einer Metallschicht auf das Papier verhindert. Dies ist insbesondere bei der reliefartigen Struktur des Elektroly tkondensatorpapiers der Fall, bei welchem besonders darauf geachtet werden muß, daß sich die Metallschicht mit der Faser des Papiers gut verfilzt.
Gemäß der Erfindung wird daher der zu metallisierende Isolierstoff unmittelbar vor dem eigentlichen Metallisierungsvorgang einer @'akuumausheizung unterworfen. Hierbei ist es empfehlenswert, daß das Vakuum sehr hoch getrieben wird, so daß die Feuchtigkeitsspuren, welche durch den thermischen Anstoß kurzzeitig freigegeben werden, unter allen Umständen durch das Vakuum entfernt «-erden.
Mit diesem Verfahren ist es ohne weiteres möglich. aluminiumbedampfte Papiere herzustellen, wie sie insbesondere zum Aufbau von elektrolytischen Kondensatoren Verwendung finden. Bei der Herstellung der aluminiumbedampften Papiere ist es wesentlich, während der Bedampfung ein sehr hohes Vakuum dicht an der Oberfläche des Papiers aufrechtzuerhalten.
Zu diesem Zweck wird eine trommelförmige, vorzugsweise aus -Metall bestehende Tragvorrichtung vorgesehen, in welche die zu bedampfenden Papierbahnen eingespannt werden. Die trommelförmige Tragvorrichtung wird mit einer Heizeinrichtung versehen und das Papier während des Vakuums, vorzugsweise während des Hochvakuums im Bedampfungsraum selbst, und vor der Bedampfung auf etwa i2o bis 130° C gebracht. Wie bereits erwähnt, geschieht die eigentliche Aufdampfung der Metallschicht im Vakuum nach der Ausheizung.
In der Zeichnung ist die Ausführungsform einer Vorrichtung zur Ausführung des gekennzeichneten Verfahrens dargestellt.
Fig. i zeigt den Querschnitt durch die Vakuumglocke ; Fig.2 zeigt die Ansicht auf die trommelförmige Tragvorrichtung; Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht der trommelförmigen Tragvorrichtung im Schnitt.
Der zu bedampfende Isolierstoff, also z. B. das zu bedampfende Papier i. wird eng anliegend an die Innenfläche der trommelförmigen Tragvorrichtung 2 befestigt. Gleichzeitig kann hierdurch das zu bedampfende Papier i konzentrisch um den Verdampfer herumgeführt werden. Der Verdampfer selbst I besteht im wesentlichen aus einem starken Draht 3, welcher vorzugsweise aus Wolfram hergestellt ist. Der Wolframdraht 3 ist in Einspannvorrichtungen ,1 und 5 gelagert. Auf dem Wolframdraht 3 befinden sich reiterförmige Anschläge 6 und 7. zwischen denen das zu verdampfende Aluminium, z. B. ebenfalls in Form eines Drahtes 8, aufgebracht ist. Die reiterförmigen Anschläge 6 und 7 sind vorgesehen, damit das erweichende Aluminium 8 nicht in Richtung der Einspannvorrichtungen d. und 5 verlaufen kann.
Auf Grund der günstigen Oberflächenspannungbedingungen, die bei der beschriebenen Verdampfungsart auftreten, tropfen selbst größere Mengen flüssigen Aluminiums nicht ab, so daß auf diese Weise eine gleichmäßige Ausbreitung des Metalldampfes nach allen Raumrichtungen hin gewährleistet ist. Durch die konzentrische Anordnung des zu bedampfenden Papiers kann außerdem dasselbe längere Zeit und gleichmäßig dem -Metalldampf ausgesetzt werden, wodurch sich eine verhältnismäßig dicke, gleichmäßige und hohen Leitwert besitzende Metallschicht ausbildet. Der hohe Leitwert hat besondere Bedeutung für die Fertigung von Elektrolytkondensatoren, bei denen bekannte Anordnungen zur Erzielung eines hohen Leitwertes, wie z. B. Randkontaktierung, nicht ohne weiteres möglich sind.
In der Fig. 2 ist mit Pfeilen die Verdampfungsrichtung angedeutet.
U m die trommelförmige Tragevorrichtung 2 ist eine elektrische Heizwicklung 9 herumgeführt, über deren Anschlußleitungen io und i i in irgendeiner Form der Heizstrom zugeführt wird. -.Mit 12 ist ein Saugstutzen angedeutet, durch welchen in irgendeiner bekannten Weise ein Vakuum, vorzugsweise ein Hochvakuum, innerhalb der Glocke 16 herbeigeführt wird.
Es hat sich gezeigt, daß sich die nach dem angegebenen Verfahren hergestellten Aluminiumschichten völlig gleichmäßig über die gesamte Papierbahn ausbilden (vgl. die Pfeile in Fig.2).
Man kann auch die Tragetrommel 2 während der Bedampfung zusätzlich rotieren lassen, wodurch unter Umständen eine noch höhere Gleichmäßigkeit der Aluminiumschichten erzeugt wird.
Um das Papier in der Tragetrommel 2 eingespannt zu halten, können Spannringe 13 und 14. vorgesehen sein. Schließlich ist mit 15 eine Unterlage bezeichnet, auf welcher die gesamte Vorrichtung angebracht ist.
Es ist auch möglich, nicht nur Aluminium allein aufzudampfen, sondern gleichzeitig auch ein anderes -Metall, nämlich ein N ichtventilmetall, wie z. B. 'Nickel od. dgl.,- zwecks Erhöhung der sogenannten Schaltfestigkeit von elektrolytischen Kondensatoren. Hierdurch wird vermieden, daß dann, wenn das aluminiumbedampfte Papier die Kathode des elektrolytischen Kondensators bilden soll, eine Formierung der Kathode bei Schaltvorgängen auftritt. Neben Nickel eignet sich hierzu auch besonders Silber oder Chrom. Jedenfalls muß ein solches Metall gut leiten, sich im verwendeten; Elektrolyt nicht auflösen und nicht nichtleitende Umsetzungsprodukte, wie z. B. Oxyde, am- der Oberfläche unter der Einwirkung des Elektrolyts oder des Stromes bilden. Soweit es sich preislich vereinbaren läßt, sind überhaupt Edelmetalle bevorzugt. Die Menge des aufzubedampfenden Edelmetalls ist überaus gering, so daß die Verwendung der Edelmetalle tatsächlich trotz des hohen Preises möglich ist.
Es ist auch möglich, zwei Verdampfer anzuordnen, so daß man ein Dampfgemisch erhält, welches sich auf dem zu bedampfenden Papier niederschlägt. Falls erforderlich, können hierbei: Blendensysteme vorgesehen werden, mit welchen die Verdampfungseinrichtungen der einzelnen Verdampfer bestimmt werden können.
Wenn man die Ausheizung und die anschließende Verdampfung in getrennten Kammern vornehmen will, so ist es vorteilhaft, zwischen diesen Kammern, also zwischen dem Ausheizungsteil und dem Verdampfungsteil, eine Schleuse vorzusehen, um unter allen Umständen zu vermeiden, daß bei dem t7bergang vom Ausheizungsmittel zum Verdampfungsteil Luftfeuchtigkeit an das zu bedampfende Papier herantritt.
Für Elektrolytkondensatorenpapier, welches mit einer Metallschicht versehen werden soll, ist darauf zu achten, eine solche Metallmenge aufzubringen, daß sich bei weiterem Aufbringen geringerer Metallmengen noch eine starke Zunahme der Leitfähigkeit ergibt. Dies hat den. Vorteil, daß die von Metall an sich frei zu haltende Rückseite des Papiers sich in einem derartigen Zustand befindet, daß dort in geringer Menge kondensiertes Metall fast keine Leitfähigkeitszunahme ergibt. Dieser Vorgang ist aus der Metallmengeleitfähigkeitskurve zu entnehmen.
Es wird noch besonders darauf hingewiesen, daß das beschriebene Verfahren und die beschriebene Vorrichtung nicht nur angewendet werden können, wenn es sich darum handelt, metallisiertes Papier für elektrische Kondensatoren herzustellen. Das Verfahren und die Vorrichtung können überall da Verwendung finden, wo eine Unterlage mit einer Metallschicht versehen werden soll, z. B. können durch die beschriebene Metallisierung wasserdurchlässige Gehäuse, insbesondere für elektrische Geräte, hergestellt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE. i. Verfahren zur Herstellung von metallisiertem Isolierstoff, insbesondere von Papier, für die Verwendung bei elektrischen Kondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß der mittels Aufdampfens zu metallisierende Isolierstoff, z. B. Papier, unmittelbar vor dem eigentlichen Metallisierungsvorgang einer Ausheizung im Vakuum, vorzugsweise im Hochvakuum, unterworfen wird, vorteilhaft bei etwa 12o bis 130"C.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuum möglichst dicht an der Oberfläche des zu bedampfenden Papiers aufrechterhalten wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zu bedampfende Papier konzentrisch um den Verdampfer angebracht wird. q.. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zu bedampfende Papier während des Bedampfungsvorganges um den Verdampfer rotiert. 5. Verfahren nach den Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Verdampfer vorgesehen sind, mit denen verschiedene Metalle verdampft werden. 6. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 5; dadurch gekennzeichnet, daß durch die Anordnung mehrerer Verdampfer ein Dampfgemisch hergestellt wird. 7. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 6, gekennzeichnet durch Blendensysteme, mit welchen die Verdampfungsrichtungen der einzelnen Verdampfer bestimmt werden können. B. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 7, insbesondere zur Herstellung von metallisiertem Papier für elektrolytische Kondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Verdampfen eines Ventilmetalls, z. B. Aluminium, ein Nichtventilmetall, wie Nickel, Chrom od. dgl., vorzugsweise ein Edelmetall, wie Silber, verdampft wird. 9. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i oder den folgenden, gekennzeichnet durch eine trommelförmige, vorzugsweise aus. Metall bestehende Tragvorrichtung (2), an deren Innenfläche das zu bedampfende Papier (i) angebracht wird. io. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenfläche der aus Metall bestehenden Tragcorrichtung (2) eine elektrische Heizwicklung (9) angebracht ist. i i. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und io, dadurch gekennzeichnet, daß das zu bedampfende Papier (i) mittels Spannringen (13, 14 in der trommelförmigen Tragvorrichtung (2) eingespannt ist. 12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß durch die trommelförmige Tragvorrichtung (a), vorzugsweise in der Mittelachse, der Verdampfer (3) hindurchfährt. 13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (3) aus einem Wolframdraht besteht, auf welchem das zu bedampfende Metall aufgebracht ist. 14.. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 13, gekennzeichnet durch auf dem Wolframdraht (3) befindliche, reiterförmige Anschläge (6, 7), zwischen denen das zu bedampfende Metall, z. B. Aluminium, aufgebracht ist. 15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet. daß die Vorrichtung aus zwei Teilen. nämlich aus einem Ausheizungsteil und einem Verdampfungsteil besteht, zwischen welchen eine schleusenartige Einrichtung angebracht ist.