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Elektrische Einrichtung oder Element, z. B. elektrischer Kondensator,
bei welcher dünne Schichten unedler Metalle mit Isolierstoffschichten in Berührung
stehen Ein, 1bei &r Herstellung elektrischer Ein#richtungen oder elektrischer
Schaltelemente häufig benutzter Körper ist eine metallisierte Isolierstoffschicht.
Der Isolierstoffteil dient hierbei dielektrischen, oder Isolationszwecken, während
die Metallauflage als Leiter oder Äquipcytentialfläch"-benutzt wird. Endlose metallisierte
Isol-i--rstoffbänder werden, beispielsweise für Abschirmzwecke bei der Ummantelung
elektrischer Leitungen verwendet oder auch zum Aufbau elektrischer Kondensatoren
od. dgl. benutzt. Die Metallauflage, pflegt verhältnismäßig dünn zu sein und,
d.% sich die Wahl edler Metalle wegen. des Gestehungspreises verbietet, aus
unedlem Metall zu bestehen. Man hat nun oft die Beobachtung, gemacht, daß diese
dünnen unedlen Metallschichte#n, wenn nicht ganz besondere Vorsorge getroffen wird,
stark korrodieren, #d. h. unter dem Einfluß von Gasen und Feuchtigkeit angegriffen!
und zerstört werden. Da hiermitgle--ichzeitig die beabsichtigte Wirkung, die die,
Metallschicht ausüben soll, vernichtet wird, ist diese Erscheinung äußerst unerwünscht.
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Bei elektrischenKondensatoren, bei denen dielektrisch wirksame Isolierstoffbänder
mit Metallauflagen zusammengewickelt oder -ggeschichtet werden, wird der Einfluß
der Umgebung '-,veitgehend durch das feste A--ufeinanderliegen, die normalerweise
immervorgenommeneImprägnierung
und den guten Einbau des Kondensators
ausgeschaltet. Trotzd,-#m'kann -man bei einige Zeit in Betrieb befindlichen. Kondensatoren
feststellen, daß idie Metallschichten teilweise sehr stark angegriffen und vernichtet
sind, was zu einer langsamen Ka,pazitätsabnahme, einem Ansteigen des Belagwi:derstands
und schließlich -zu einem Ausfall des Kon;densat-Grs führt. Es sind zahlreiche,
Untersuchungen vorgenommen, und viele Wege angegeben worden, um diesen Fehler zu
vermeiden, jedoch stellt keiner eine vollkommene Lösung dar.
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Die Untersuchungen, die zu der vorliegenden Erfindung führten, ließe-n
nun erkennen, #daß das Hauptübel, wenn nicht überhaupt der Ausgangspunkt für die
beobachteten Erscheinungen, Feuchtigkeit ist. Zwar kann nachgewiesen werden, daß
nicht die Feuchtigkeit an sich die Zerstörung an den, dünnen Mietallschichten
hervorruft, jedoch ist sie die primäre Ursache dafür. Die Feuchtigkeit löst vermutlich
aus denTrägern der Meta.Ilschichten bzw. den anliegenden Isolierstüffschichten ixgen,dwelche
in diesen enthaltene Stoffe und bekommt dadurch einen schwach sauren oder schwach
alkalilschen, Charakter, so daß eine chemische Ein-*irkung auf die dünne Metallschicht
möglich ist.
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Auf Grund dieser Erkenntnis lassen sich nun versch iedene Mögl
ichkeiten angeben, die, Korros ionserscheinungen auch unter der Yoraussetzung, daß
sich die Feuchtigkeit nicht ausschließen läßt, zu vermeiden, bz,iv. mindestens stark
zu verringern. Es ist nämlich nur erforderlich ' erfindungsgemäß Mittel vorzusehen
oder sonstig-, Maßnahmen anzuwenden, die einen Zutritt von aus dem Isolier-* stoff
gelöste Stoffe enthaltender Feuchtigkeit zur Metallschicht verhindern. Das heißt
es wird n-icht #die Feuchtigkeit an, sich 9.usgeschlossen, #die -nur unter größten
Schwierigkeiten ausgeschlossen werden könnte, sondern, lediglich verhindert, daß
mit gelösten Stoffen versehene Feuchtigkeit mit der Metallschicht in. Beerührung
tritt. Erreicht werden kann dies beispi#elsweise dadurch, daß man einen solchen
Isolierstoff verwendet, der Überhaupt keine lösbaren Anteile enthiilt. Da ein so-Icher
Isolierstoff kaum aufzufinden sein dürfte, kann man aber im Sinne &er Erfindung
bereits eine weitgehende Verbesserung #dadurch erreichen, daß man von den vorhandenen,
Isolierstoffen, unter Umständen denen der gleichen, Gruppe, jene in#folge, des natürlichen
Vorkornmensoder der Aufbereitung besonders ausgezeichnete auswählt, #die, den, geringsten
Gehalt an lösbaren Stoffen besitzen,. Durch diese Maßnahme wird die bei wahlloser
Verwendung des Isolierstoffs eintretendeKorrosionsgefahr starkgemindert, aber noch
nicht voll-kommen vermieden.
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Es besteht dann weiterhin die Möglichkeit, durch eine Vorbehandlung
des, Isolierstoffs, beispielsweise Auskochen oder Behandeln mit chemischen Mitteln,
alle lösbaren Anteile zu entfernen, wobei man sich zweckmäßigerweise von vornherein
solcher Ausgangsprodukte bedienen kann, die schon von Natur wenig lösbare Stoffe
besitzen. Auch in diesem FaJ1 ist der Grundgeidanke, einen Isolierstoff möglichs-t
großer Reinheit; zu benutzen. Ein!-. Vorbehandlung des Isolierstoffs kann
je-
doch auch in .-eine ganz andere Richtung,- zielen. Man kann beispielsweise
einen mit lösbar-,n Anteilen versetzten Isolierstoff benutzen, ihn jedoch an 4er
der Metallschicht zugekehrten 0,b"-rflä:ch.-vollkommen verschließen. oder mit einem
Sperrfilter überziehen, welches höchstens den Durchtritt nur reiner Feuchtigkeit
zuläßt und gelöste Stoffe, die eine, chemische Wirkung auf die Metallschicht ausüben
können, zurückhält. Als solche Filter- bzw. Sperrschichten kommen u. a. dünne
Lackaufträge in Betracht. Da, Lack bei geeigneter Auswahl gut,-Isolations- und dielekürische
Werte besitzt, außerdern eine, wie die Untersuchunggen, zeigten, hervorragende Wirkung
im Sinne der Erfindung besitzt, kommt diese Möglichkeit bevorzugt bei dem Aufba,u
von. elektrischen Kondensatoren in Betracht.
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Es muß erwähnt werden, daß die Benutzung von Lackschichten für dielektrische
Zwecke bekannt ist. Auch bei der Fertigung von sogenannten Metallpapierkondensatoren
werden Lackschichten angewendet. Diese Anwendung erfolgt jedoch aus anderen Gründen
und ist im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht vollständig, so daß der beab,sichtigte
Schutz durch die bisher bekarmiten Ausführungen nicht gegebene wird. Bei den bekannten
MetaIlpapierkondensatoren, pflegt man auf der Oberfläche des dielektrischen Isolierstoffbandes,
auf welche 44eMetallschicht niedergeschlagen wird, zuvor einen dünnen Lackau.ftrag
anzubringen, der die, Aufgabe: hat, Poren und Unebenheiten der Unterlage zu verschließen
bzw. auszugleichen, so daß sich eine völlig ehene Unterlage ergibt. Wird auf dieser
die Mietallschicht niedergeschlagen, dann können sich zu dem Gegenbelag hin gerichtete
Spitzen, d19 durch Ausfüllung der Poren und Unebenheiten entstehen würden, nicht
ausbilden, wo-.durch eine. erhöhte Durchbruchssicherheit geschaffen wird.
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An dieser Stelle, also an der Berührungsfläche zwischen dem Träger
und der =fliegenden Metallschicht, ist daher eine im Sinne der Erfindung wirksame
Maßnahme getroffen. Diese Wirkung reicht jedoch, da sie nur unvollständig in Rücksicht
auf den gesamten Kondensator ist, nicht aus und läßt auch ihre doppelte Eigenschaft
nicht erkennen. Schichtet inan nämlich in der vorbeschriebenen Weise he
' stellte m-atallisierte Isolierstoftbänd-er rege zu einem Stapelpaket oder
einem Wickelkörper zusammen, dann kommt auf die offene Oberfläche der Metallschicht
eine Isolierstoffschicht zu liegen, die nicht im Sinne der Erfindlung 'behandelt
oder ausgestaltet ist, d. h. die Korrosionserscheinungen sind nach wie vor
vorhanden und beeinträchtigen die Wirksamkeit des Bauelements.
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Will man daher im Sinne der Erfindun- einen wirksamen Korrosionsschutz
schaffen, dann. ist es notwendige neben der an sich bekannten, auf der Oberfläche
des Tragorgans angebrachten Lackschich,t auch noch die Ob,erfläche 4es Isolierstoffs
mit einer Lackschicht zu überziehen, die bei dem Zusammensch.ichten oder Zusaummenwickeln
auf die freie Oberfläche,dey Metallschicht zu liegen kommt.
Der
gleiche Erfcl- ist auch dann -ewährleistet, wenn man statt dessen die offen liegende
Metallschicht mit einem Lackauftrag versieht.
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Die Verbesserungen, die durch die erfindungsgemäßen, Maßnahmen erzielt
werden, können, sind unter Umständen beträchtlich. Bei Mietallpapierkondensatoren,
die bei Sol/o relativer Luftfeuchtigkeit bei 30' C gelagert wurden, ergab,
sich ein Ab-
fall des -,elektrischen, Leitwerts der Metallschichten be,i nicht
mit Lacküberzügen versehenien Papiterdielektrika im Laufe, von 5 Tagen '70n,
54%. Hingegen wiesenKondensatoren, die unter den gle-ichen Verhältnissen mit den
'gleichen Ausgangswerten gelagert wurden., in der gleichen Zeit einein Abfall von
2,8% des Leitwerts auf. Da angenähert diese Pro,7entsätz.-. mit der Zerstörung der
Belegungen übereinstimmen, kann man erkennen, w-eilch wesentliche Verbesserung durch
die Erfindung gegeben ist. Es sei nioch hemerkt, daß die vorgenannten. Wert,- unter
der Zerstörung besonders 'günstigen Beidingungen erzielt wurden. so daß daraus nicht
ein Schluß auf die Lebensdauer von imprägnierten und dicht eingz-bauten Metallpapierkondensatoren
gezogen werden darf.
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In der Zeichnung ist in der Fig. i ein Querschnitt durch eine Wickellage
eines sogenannten einlagigen Kon-densatGrs dargestellt. a, ist ein Isolierstoffband,
auf welchem die an sich bekannte Lackschicht b und darauf die Metallschicht c aufgebracht
ist. Dieses metallisierte Band ist mit einem a - aufgebauten Band
d mit Lackschicht e ",leicharti'" und Metallschicht f zusammengeschichtet,
wG.bei jedoch zwischen der Metallsich;icht f und der Unterseite des dielekrischen
Bandes a ebenso wie zwischen, Metallschicht c und der beim Wickelprozeß darauf an-,lordn,-,tzn
Unterseite der Isolierschicht d je eine #-"2it-,-re Lackschutzschicht
9 und lt vorgesehene ist. Im vorliegenden Beispiel ist diese Schutzschicht
jeweils auf der freien Metalloberfläche, also, g auf c und h auf
f, aufgebracht. In der Fi-. 2 handelt es sich um einen sogenannten Mehrlaggen-,
und zwar einen Dreilagenkondensato-r; i, k_. 1, in, n# und
o sinid die dielektrischeni Streifen einer Wickellall , p und q s;in-d
die beiden Belegungsschichten, die auf i bzw. in jeweils unter Zwischenlage einer
Lackschicht r bzw. s aufgebracht sind. Zur Verhinderung einer Korrosion' der Metallschichten
sind n[un Mittel und Maßnahmen entsprechend der erfindungsgemäßen Regel in Anwendung
gekommen. Es sind nämlich die Oberflächen der dielektrischen Bänder, die beim Zusammenwickeln
bzw. -schichten auf die freien Metalloberflächen zu liegen kommen, nämlich
z
und it, je ebenfalls mit einem Lacküberzug v und 7v überzogen.