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Verfahren zum Herstellen eines metallisierten Papierbandes mit einem
oder mehreren längsverlaufenden metallfreien Streifen für Wickelkondensatoren und
Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zur Herstellung eines metallisierten Papierbandes mit einem oder mehreren
längsverlaufenden metallfreien Streifen für Wickelkondensatoren, bei dem das zunächst
über seine ganze Fläche metallisierte Band im Bereich des zu entmetallisierenden
Streifens abgebrannt wird, indem man das Band mit der Belegung an einer Elektrode
vorbeiführt und dabei den Metallbelag unter einem zur Elektrode gegenpoligen elektrischen
Potential hält. In Kondensatoren mit metallisiertem Papier bildet das Papier das
Dielektrikum und der Metallbelag eine Elektrode des Kondensators. Zwei Streifen
metallisierten Papiers können zu einem vollständigen Kondensator zusammengewickelt
werden, vorausgesetzt, daß wenigstens ein Rand auf jeder Seite der Streifen von
Metall frei ist. Das ist notwendig, um sicherzustellen, daß kein Funkenüberschlag
oder Kurzschluß von einer Elektrode zur anderen eintritt.
Im Interesse
optimaler Volumenausnutzung ist es wünschenswert, daß der metallfreie Rand im Hinblick
auf die vorgesehene Arbeitsspannung so schmal wie möglich ist. Außerdem soll aus
diesem Grunde der Rand so gleichmäßig wie nur möglich sein. Die Kante des Metallbelags,
die an den Rand angrenzt, soll also so geradlinig wie nur möglich seilt.
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Es ist bekannt, einen metallfreien Rand auf einem metallisierten Streifen
dadurch herzustellen, daß man eine Elektrode nahe an den zu entnietallisierenden
Teil der metallisierten Oberfläche des Papiers bringt und das Papier unterhalb der
Elektrode vorbeizieht. Dabei hat man einen gewissen Abstand zwischen der Elektrode
und dem Papier gelassen, so daß von der Elektrode ausgehende Funken oder ein Lichtbogen
das Metall in einem gewissen Bereich, wenn auch unregelmäßig, wegbrannten, ohne
dabei das Papier zu verbrennen.
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Unabhängig hiervon sind Kontaktfunkenstrecken mit sich berührenden,
aber gegeneinander bewegenden Elektroden zur Erzeugung extrem kurzer elektromagnetischer
Wellen bekannt. Bei diesen Funkenstrecken wird stets ein Abbrand der Elektroden
als Mangel angesehen, nicht aber ihr planmäßiger Abbrand beabsichtigt.
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Außerdem ist es bekannt, einen Metallbelag von der Oberfläche einer
keramischen Platte mittels einer spitzen Elektrode fortzubrennen, die über den Metallbelag
unter leichtem Druck geführt wird. Eine solche spitze Elektrode würde unter den
angegebenen Bedingungen ein Papierdielektrikum beschädigen. Auch muß man wegen der
Spitze der Elektrode eine hohe Ausbrennspannung und Unregelmäßigkeiten der Ausbrennung
in Kauf nehmen.
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Ferner ist es bekannt, zur Aufzeichnung von Informationen auf einem
metallisierten Papier durch teilweises Abbrennen der Metallisierung mit einer Elektrode
als Elektrode eine an Spannung liegende Walze mit einem diese Walze spiralförmig
umschließenden Steg zu verwenden. Dieser Steg soll etwas in Abstand von der Metallisierung
stehen oder sie berühren. Stets überstreicht er aber die Metallisierung schräg,
so daß ein seitlich exakt begrenztes Abbrennen der Metallisierung nicht möglich
ist.
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Ferner ist es bekannt, Metallschichten, insbesondere Widerstandsschichten,
auf isolierenden Trägern mittels eines elektrischen Lichtbogens durch Verdampfen
oder Verbrennen zu elftfernen. Hierzu werden jeweils zwei Elektroden verwendet,
deren Spitzen, Schneiden oder Kugelenden lose auf die auszubrennenden Stellen gesetzt
werden. Da stets zwei Elektroden auf eine auszubrennende Stelle gerichtet werden
müssen und da diese Elektroden die abzubrennende Stelle berühren sollen, sind exakte
Begrenzungen des Abbrandes nicht zu erreichen.
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Ferner ist es bekannt, für die gleichen Zwecke Hitzestrahlen zu verwenden,
die mit optischen Mitteln auf die abzubrennenden Stellen gerichtet werden. Die zu
erzielende Abbrenngenauigkeit hängt dabei weitgehend von der Genauigkeit der kostspieligen
optischen Mittel ab. Von besonderer Bedeutung ist aber, daß die mit vertretbarem
Aufwand zu erzielende Abbrenngeschwindigkeit gering ist. Ferner ist es bekannt,
aus Papierrollen zur Steuerung automatischer Klaviere Eisenpartikeln und andere
magnetische Partikeln mittels einer Walzenelektrode und einer mit dieser zusammenwirkenden
streifenförmigen Elektrode auszubrennen. Das Papier wird über seilte ganze Breite
zwischen diesen Elektroden hindurchgeführt. Eine Begrenzung der Ausbrennung ist
nicht vorgesehen und würde auch nicht erfolgen, wenn voll metallisiertes Papier
durch die Elektroden hindurchgezogen würde.
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Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung von metallfreien Zonen, vorzugsweise
metallfreien Rändern bei metallisierten Isolierstoffträgern, insbesondere Isolierstoffbändern
zur Verwendung für elektrische Kondensatoren vorgeschlagen worden, bei dem die metallisierten
Isolierstoffträger der Einwirkung voll elektrischen Funken ausgesetzt werden, die,
ohne das Isoliermaterial zu durchschlagen, den Belag an den gewünschten Stellen
wegbrennen bzw. in eine nichtleitende Verbindung umwandeln. Die Elektroden sollen
insbesondere als rotierende Elektroden angeordnet werden, von welchen die Funken
zum Belag als Gegenelektrode übergehen. Insbesondere soll eine Rollenelektrode in
Abstand über der Metallschicht angeordnet werden und die Metallschicht durch von
ihr ausgehende Entladungsfunken in gewissem Umfang zerstören. Wegendes vorgesehenen
Abstandes erhält man auch hier keinen exakt begrenzten Abbrand.
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Die bekannten Verfahren führen also stets zu unregelmäßigen Begrenzungen
der entnletallisierten Bereiche.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist demgegenüber dadurch gekennzeichnet,
daß als Elektrode ein oder mehrere an Gleichspannungspotential liegende, drehbar
gelagerte kreisförmige Scheiben von etwa Streifenbreite dienen und das Band auf
der Seite des Metallbelags während des Vorbei-langes an der oder den Scheiben in
Berührung mit dem Scheibenumfang gehalten wird.
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Vorzugsweise wird ein Band verwendet, dessen extrem dünner Metallbelag
in an sich bekannter Weise durch Kondensation von Metalldampf im Vakuum erzeugt
ist.
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Eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet,
daß ein Satz drehbarer Scheibenelektroden mit seiner zur Bandfläche parallel und
zur Bandförderrichtung senkrechten Achse derart angeordnet ist, daß ein kleines
Bogenstück des Umfanges jeder Scheibe mit dem Metallbelag des Bandes in Berührung
steht.
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Bevorzugt ist eine Anordnung von Trennmessern zum Zerschneiden des
Bandes entlang der Mitte der erstmetallisierten Streifen und/oder entlang von zwischen
den Streifen verlaufenden Linien vor der Wiederaufwicklung vorgesehen.
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Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es möglich, einen erstmetallisierten
Rand zu erzeugen, dessen Breite nicht größer ist als etwa 1/z mm, der nichtsdestoweniger
äußerst exakt erstmetallisiert
ist, geradlinig begrenzt ist und
völlig zureichend für Niederspannungskondensatoren ist. Jede beliebige Breite des
Entmetallisierungsstreifens kann durch Änderung der Breite der Scheibenränder, die
die Entinetallisierung hervorrufen, erzielt werden.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
einer erfindungsgemäßen Altordnung unter Hinweis auf die Figuren.
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Fig. i zeigt einen Grundriß einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Einrichtung; Fig. 2 zeigt einen Seitenriß der Einrichtung nach Fig. i.
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Die Einrichtung nach den Figuren weist zwei parallele Seitenwände
31, 32 auf, die mit geeigneten Zwischenstücken 33, 34 und Muttern 35, 36 den Rahmen
eines Gehäuses bilden. An den Seitenwänden 31, 32 befinden sich an einem Ende feste
Arme 37, 38 mit Ausnehmungen 39 zur Aufnahme einer Welle 4o, die eine Zuführungsrolle
41 mit metallisiertem Papier trägt. Die Zuführungsrolle ist auf eine Pappröhre gewickelt,
die mittels Randscheiben 42, 43 von der Welle 4o getragen wird. Die Randscheiben
sind durch einen zylindrischen Teil, der in die Pappröhre hineinpaßt, verbunden
und weisen einen Flansch 44 auf, der auf den Randscheiben aufliegt. Die beiden Scheiben
werden durch drei Bolzen 45 zusammengehalten, die am gleichen Abstand um die Welle
4o angebracht sind; die Bolzen tragen gerändelte Muttern 46. Diese liegen nicht
direkt auf der Scheibe 43 auf, sondern zwischen Muttern und Scheibe sind Federn
47 angebracht. Somit wird die Rolle 41 auf der Welle 4o gegen einen Anpreßdruck
gehalten, und die Spannung, mit der das Papierband 51 von der Rolle 41 läuft, ist
durch die den Anpreßdruck übertragende Kraft begrenzt. Damit soll ein Zerreißen
des Papierbandes vermieden werden, das sehr dünn ist, nämlich etwa o,oz mm. Die
Dicke des Metallbelages auf dem Papier ist beträchtlich geringer, sie beträgt nämlich
weniger als etwa 0,0005 mm. Der Metallbelag ist so gewickelt, daß er auf
der Rolle nach innen liegt und daher oberhalb des Bandes 51 von der Rolle kommt.
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Zwischen den Wandungen 3i, 32 ist an dem der Rolle 41 nächstliegenden
Ende einer Welle 52 mit Rolle 53 montiert. Diese Rolle besteht aus leitendem Material,
z. B. Messing, und steht in elektrischer Verbindung mit dein Gehäuse der Maschine,
das geerdet ist. Dadurch wird sichergestellt, daß die metallisierte Oberfläche des
Papiers Erdschluß hat.
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Etwas höher und gemäß Fig. i und 2 rechts von der Welle 52 befindet
sich eine andere Welle 54, die zwischen Spitzenlagern gehalten wird, die durch Schrauben
55 in einer isolierenden Buchse 56 in lösbaren Einsätzen 57 in den Seitenwänden
31, 32 angebracht sind. Die Schrauben 55 sind z. B. mittels eines Drahtes 58 über
einen hohen Widerstand mit der positiven oder nicht geerdeten Klemme einer elektrischen
Leitung - Gleichstrom mit einer Spannung von 5oo bis 6oo V - verbunden. Neben der
Welle 54 und gleichfalls zwischen den Seitenwänden 31, 32 befindet sich eine Welle
6o in Lagerbuchsen 61, von denen jede in einer vertikalen Ausnehmung 62 in den Seitenwänden
drehbar ist. Die Buchsen 61 sind auf Hubfedern 63 gelagert, und der Hub ist begrenzt
durch Stellschrauben 64 in einer Deckplatte 65. Die Welle 6o trägt eine Rolle 66,
über die das Papierband 5 i geführt wird. Durch Einstellung der Schrauben 64 kann
der Weg des Papierbandes in feinen Grenzen geregelt werden.
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Auf der Welle 54 befindet sich eine Reihe von schmalen, scheibenähnlichen
Leitern 67, die durch Muffen 68 auf der Welle 54 gehalten sind. Der Durchmesser
der leitenden Scheiben 67 ist so bemessen, daß sie das von Rolle 53 zu Rolle 66
laufende Papier auf seinem Wege gerade berühren. Die durch die Schrauben 64 ermöglichte
Einstellung soll bewirken, daß die Scheiben 67 das Papier richtig erfassen, ohne
aber einen Druck auf das Papier auszuüben.
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Die Breite der Leiter 67 entspricht der Breite der Streifen, die durch
Entmetallisierung auf dem Papierband 51 erzeugt werden sollen, und der Zwischenraum
zwischen den Scheiben entspricht dem gewünschten Zwischenraum zwischen den metallfreien
Streifen. Im Augenblick der Berührung von Metalloberfläche und Leiter 67 reicht
der Strom im Berührungspunkt aus, um den Metallbelag wegzubrennen und zu verdampfen,
wobei die Breite des so entmetallisierten Streifens nur wenig größer ist als die
wirksame Breite der Scheiben 67. Daher zeigt das Papier, wenn es von den Scheiben
67 freikommt, eine metallisierte Oberfläche, die durch metallfreie Linien unterteilt
ist, was in der Zeichnung gestrichelte Linien 70 andeuten.
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Jenseits der federnd gelagerten Rolle 66 läuft das Papierband abwärts
zu einer großen Führungsrolle 71, die auf einer Welle 72 angeordnet ist. Das Papierband
läuft dann unter der Rolle 71 hindurch in einen Spalt, der durch eine zweite Führungsrolle
73 auf einer Welle 74 in Lagerblöcken 75 gebildet wird. Die Lagerblöcke 75 gleiten
in horizontalen Nuten 76 in den Seitenwänden 31, 32 und können innerhalb der Nuten
mittels einer mit Einstellmuttern 78 versehenen Schraube 77 eingestellt werden.
Somit kann man die Rolle 73 fest gegen Rolle 71 drücken und das Papierband sicher
erfassen. Die Welle 74 ist verlängert, so daß ein (in der Zeichnung nicht dargestellter)
Antrieb angeschlossen werden kann, um das Papier mit einer geeigneten Geschwindigkeit
durch die Vorrichtung zu ziehen.
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Während das Papierband von Rolle 66 bis zur Unterseite von Rolle 71
läuft, wird es geschnitten. Hierzu ist in Lagern 8o, 81 eine z. B. mit einem nicht
dargestellten Treibriemen angetriebene Welle 82 montiert. Auf der Welle 82 sitzt
eine Gruppe von Rundmessern 83, die durch zylindrische Zwischenglieder 84 in bestimmtem
Abstand gehalten werden. Die Messer 83 stehen derart nebeneinander, daß sie das
Papier in der Mitte von jedem der entmetallisierten Streifen 70 und auch
in der Mitte von jeder metallisierten Fläche zwischen den Streifen zerteilen. Damit
sich die Messer nicht seitlich bewegen können, wird der Messersatz durch eine Feder
85 gegen die Seitenwand 31 gehalten. Die
Feder 85 ist zwischen dem
Lagerblock 8o in der Seitenwand 32 und dem letzten der Zwischenglieder 84 angeordnet.
Am anderen Ende des Messersatzes überträgt eine Druckplatte 86 den Druck der Feder
85 auf den Lagerblock 81. Es ist von Bedeutung, daß beim Rotieren der Messer keine
seitliche Bewegung stattfindet, weil sonst das Papierband zerrissen werden könnte.
Die Schrauben 55, die die Welle 54 der entmetallisierten Leiter 67 halten, müssen
eine Einstellmöglichkeit haben, damit der Leiter 67 genau in eine Linie mit den
Teilmessern 83 gebracht werden kann. Außerdem muß die Zuführungsrolle 41 auf Welle
40 so angebracht sein, daß sie im Verhältnis zur Welle stets in der gleichen Stellung
gehalten wird. Wenn daher die Welle 40 herausgehoben und eine neue Papierrolle nach
Verbrauch der alten Rolle eingesetzt wird, kommt die neue Rolle automatisch in die
gleiche Stellung zu den entmetallisierenden Leitern 67 und den Messern 83 wie die
Rolle vorher. Auf diese Weise wird eine exakte Wiederholung des Verfahrens ermöglicht.
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Das Papierband 51 besteht, wenn es die Rundmesser 83 passiert hat,
aus einer Anzahl getrennter Papierstreifen, deren jeder bis zu einer Kante metallisiert
und entlang der anderen Kante entmetallisiert ist, wobei der entmetallisierte Rand
halb so breit ist wie die entmetallisierten Streifen 7o. Nach Passieren der Führungsrolle
73 werden die Streifen voneinander getrennt. Die Hälfte von ihnen hat entmetallisierte
Ränder entlang ihrer rechts liegenden Kante, und die andere Hälfte hat entmetallisierte
Ränder an den links liegenden Kanten. Die ersteren werden zu einer oberen Reihe
von Aufwickelrollen 9o und die letzteren zu einer unteren Reihe von Aufwickelrollen
9i geleitet. Die Rollen go sitzen auf einer angetriebenen Welle g2 und die Rollen
91 auf einer angetriebenen Welle 93.
Diese Wellen ragen über die Seitenwand
32 genügend hinaus, um Treibriemen aufnehmen zu können. Sie werden von einem nicht
dargestellten Riemen auf Welle 74. angetrieben. Wegen der leichten Zerreißbarkeit
der Papierstreifen muß die Kraft, mit der die Streifen auf die Rollen 9o und 9i
gewickelt werden, genau begrenzt werden. Hierzu wird jede der Rollen 9o und 9i zwischen
zwei Scheiben 9q., 95 gehalten. Die Scheibe 9q. sitzt mit einer Nabe 96 auf
der Welle 92 bzw. 93. Die Scheibe 95 wird von der Scheibe 94 mittels dreier im gleichen
Abstand voneinander stehender Bolzen 97 mit gerändelten Muttern 98 getragen, wobei
zwischen Muttern 98 und Scheibe 95 Federn 99 lagern. Die Kerne der Aufwickelrollen
9o bestehen aus kurzen zylindrischen Teilen ioi aus Papprohr oder anderem geeignetem
Material, das zwischen den Scheiben 9.4, 95 gehalten wird und auf dem die Scheiben
in einwärts ragenden Nuten ioo ruhen. Daher ist die Antriebskraft, die auf die Kerne
der Aufwickelrollen wirken kann, durch die Reibung begrenzt, und diese kann so gering,
wie erforderlich, mittels der Muttern 98 eingestellt werden. Um die Enden der Papierstreifen
71 auf den Kernen ioi zu befestigen, genügt es, sie mit einem Tupfen Vaseline oder
ähnlichem Material anzukleben. Wenn ein Papierband einmal durch die verschiedenen
Teile der Vorrichtung gelaufen ist und ihre Enden richtig an den Aufwickelrollen
9o, gi befestigt sind, kann das übrige Band schnell und automatisch längs des Streifens
7o entmetallisiert, durch die Messer 85 zerteilt und als eine Reihe abwechselnd
rechter und linker Streifen aufgewickelt werden, ohne daß eine gesteigerte Aufmerksamkeit
auf Seiten der Bedienung nötig wäre. Von den Rollen 9o und 9i kann das Papier dann
später in einen Kondensator gewickelt werden.
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Wenn für irgendeinen Zweck die Papierstreifen mit entmetallisierten
Streifen in der Mitte oder an anderen von der Kante entfernten Stellen hergestellt
werden sollen, kann das mit der gleichen Vorrichtung wie in Fig. i und 2 erreicht
werden, indem man die Scheiben 67 in geeigneter Weise auseinanderrückt und die zugehörigen
Messer der Gruppe auf Welle 82 ausschaltet. Natürlich müssen dann auch die Aufwickelrollen
9o, g i so angeordnet werden, daß sie die richtige Breite zur Aufnahme der so hergestellten
Streifen besitzen.