FI74837B - Elektrisk kondensator. - Google Patents

Description

TTÄfe^T) KUULUTUSJULKAISU

•WTfi! fBI (11) UTLÄQQN,NQSSKR,FT 7 4 8 3 7 <45) - : . : 3 (51) Kv.lk.4/lnt.CI.4 H 01 G 4/22

SUOMI-FI N LAN D

(Fl> (21) Patenttihakemus - Patentansökning 791510 (22) Hakemispäivä-Ansökningsdag 11.05-79

Patentti-ja rekisterihallitus (23) Alkupäivä-Giltighetsdag 20.02.76

Patent-och registerstyrelson (41) Tullut julkiseksi-Biivit offentiig 11.05.79 (44) Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. - 30.11.87

Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad (86) Kv. hakemus-Int. ansökan (32) (33) (31) Pyydetty etuoikeus - Begard prioritet 28.02.75 USA(US) 554070 (71) General Electric Company, Schenectady, New York, USA(US) (72) John Walker Eustance, South Glens Falls, New York,

Emilie Lucille Carley, Hartford, New York,

Stanley Young Hobbs, Scotia, New York, USA(US) (7*0 Oy Koi ster Ab (54) SShkökondensaattori - Elektrisk kondensator (62) Jakamalla erotettu hakemuksesta 760442 (patentti 64534) -Avdelad frän ansökan 760442 (patent 6453*0 Tämän keksinnön kohteena on sähkökondensaattori, joka käsittää kotelon, jossa on sähkönavat, yhden tai useampia koteloon sijoitettuja rullia, joista kussakin on ainakin yksi karheapintaista kalvoa oleva liuska sijoitettuna elektrodiparin välille, sekä sähköiset liitännät elektrodien ja napojen välillä ja jossa kotelon sisus on impregnoitu dielektrisellä nesteellä.

Polypropyleenikalvo on saanut laajan käytön dielektrisenä väliaineena dielektrisellä nesteellä imeytetyissä sähkötekniikassa käytettävissä kondensaattoreissa. Valmistettaessa sellaista kondensaattoria erittäin ohuet polypropyleeniliuskat asetetaan päällekkäin aluminium-folioliuskojen kanssa ja tämä yhdistelmä kierretään tiheäksi rullaksi. Rullat sijoitetaan sopivaan koteloon ja imeytetään dielektrisellä, nestemäisellä imeytysaineella. Vaihtoehtoisesti voidaan aluminiumfo-lioliuskat korvata metallipäällysteillä, jotka on muodostettu sopivien dielektristen liuskojen päälle. Polypropyleenikalvo, joka on valmistettu hyvin tunnetulla putkipuhallus- sekä veto- ja venytysmenetelmäl- 2 74837 lä, on tavallisesti pinnaltaan erittäin sileä kauttaaltaan, mikä seikka aiheuttaa pintojen tarttumisen erittäin tiiviisti kiinni toisiinsa tai muihin läheisiin pintoihin. Tästä on seurauksena vaikeuksia pyrittäessä imeyttämään kalvo silloin, kun se on tiheään kierretyssä kondensaattorirullassa. On erittäin vaikeaa saada imeytysaine kuten öljy täydellisesti tunkeutumaan kondensaattorirullaan ja varsinkin polypropyleeniliuskojen sekä polypropyleeni- ja folioliuskojen pintojen väliin.

Tämän johdosta on tehty aikaisemmin monia yrityksiä kondensaat-torirullien imeytymisen toteuttamiseksi karhentamalla toisiinsa liittyvien kalvoliuskojen, folioiden ja niin edespäin pintoja syövyttämällä, uurtamalla, hiomalla tai muotoilemalla. Näillä menetelmillä saadut tulokset eivät ole olleet täysin tyydyttäviä monista eri syistä. Varsinkin on monilla näillä karhennusmenetelmillä pyrkimys vaikuttaa kalvon fysikaaliseen lujuuteen sekä myös sen dielektriseen lujuuteen. Myös sellaiset muovausmenetelmät, jotka lisäävät kalvon kokonaispaksuutta kuten aallotus ja uurtaminen lisäävät rullan kokonaispaksuutta ja tekevät sen johdosta lopullisen rullan liian suureksi. Puhallusputkimenetelmällä on todettu voitavan valmistaa sellaisia kalvoja, joilla on hieman karheat pinnat. Kuitenkaan tämä karheus ei ole ollut yhdenmukainen eikä satunnaisena ilmenevä eli sporadinen eikä täten jo ennaltakaan sovellu kalvonvalmistusprosessiin.

Esillä olevan keksinnön mukaiselle sähkökondensaattorille on tunnusomaista, että karheapintaiset kalvoliuskat ovat termoplastista materiaalia, että kunkin karheapintaisen kalvoliuskan toisessa pinnassa on kraaterimaisia syvennyksiä siten, että pinnan kokonaiskarheus on mitattuna vähintään 20 %, kun se ilmoitetaan kalvon läpäisseen valon intensiteetin suhteellisena osuutena kalvoon tulevan valon intensiteetistä, ja että mainittu karhea pinta käsittää siitä koholla olevien harjanteiden muodostaman kudoksen, jossa harjanteet ovat limittäin ja toisiinsa kietoutuneina ja kattavat oleellisesti yhdenmukaisesti koko pinnan.

Keksintöä selitetään lähemmin seuraavassa sekä oheisissa piirustuksissa.

Kuvio 1 on kaavakuva puhalletun putken eli kuplan aikaansaavasta prosessista, jota käytetään valmistettaessa polypropyleenikalvoa.

3 74837

Kuvio 2 on mikroskooppivalokuva sileäpintaisesta kalvosta.

Kuvio 3 on mikroskooppivalokuva sellaisen polypropyleenikal-von osasta, jonka pinnan epätasaisuus on 20 %.

Kuvio 4 on mikroskooppivalokuva sellaisesta polypropyleenikal-vosta, jossa pinnan epätasaisuus on 30 %.

Kuvio 5 on mikroskooppivalokuva sellaisesta polypropyleenikal-vosta, jonka pinnan epätasaisuus on 40 %.

Kuvio 6 esittää kondensaattoria, jossa on käytetty tämän keksinnön mukaista, pinnaltaan epätasaista kalvoa.

Kuvio 7 esittää kondensaattorirullaa, jossa on käytetty tämän keksinnön mukaista, pinnaltaan epätasaista kalvoa.

Kuvion 1 mukaisessa laitteessa puhalletun putken aikaansaamiseksi polypropyleenimuovi syötetään rakeina 11 suppiloon 12 ja sen jälkeen suulakepuristimeen 13, jossa sitä kuumennetaan erittäin pehmeän tai kovan polypropyleenimassan aikaansaamiseksi. Tämä massa suu-lakepuristetaan suulakepuristimesta 13 suuttimen 14 lävitse putkimaisena, minkä jälkeen se tulee kosketuksiin jäähdytystuurnan 15 kanssa, jossa se alkaa kiteytyä putkimaisessa eli letkumaisessa muodossa 16. Jäähdytystuurnasta 15 letku 16 vedetään kahden telan 17 välistä, jotka puristavat letkun tiiviisti ilmaputkeen 18 nähden, joka sijaitsee niiden välisessä raossa. Telojen 17 ohi kuljettuaan jäähtynyt ja kiteytynyt letku 16 kuumennetaan jälleen sen pehmenemislämpötilaan sopivilla kuumennuselimillä 19, esimerkiksi säteilykuumentimilla, minkä jälkeen se laajennetaan johtamalla siihen paineenalaista ilmaa ilma-putkea 18 myöten. Laajentuminen aikaansaa säädetyn kokoisen kuplan eli laajan putken 20 muodostumisen, jolloin polypropyleeniletku venyy sekä vaakasuoraan että pystysuoraan suuntaan noin kuusikertaiseksi, jolloin syntyy kaksiakselisesti orientoitunut polypropyleenikalvo. Kupla 20 puristetaan tämän jälkeen kahden muun puristustelaparin (ei esitetty) väliin ja vedetään suikaleen leikkausvalssiin, jossa kupla leikataan yhteen tai useampaan liuskaan, jotka sen jälkeen kelataan vastaanottotelalle. Tyypillisiä laitteita ja menetelmiä kalvon valmistamiseksi puhallusputkimenetelmällä on esitetty USA-patenttijulkaisussa 2 720 680 (Gerow), 3 235 632 (Lemmer) ja 3 223 764 (Kahn).

Sovellettaessa edellä selostettua kalvonvalmistusprosessia on todettu, että aika ajoin esiintyy kalvossa tiettyjä pinnan epätasai- 4 74837 suuksia. Nämä epätasaisuudet eroavat huomattavasti kalvon valmistukseen käytettävästä panoksesta toiseen eivätkä ne ole olleet tasaisesti jakaantuneet kautta koko pinnan eli yhdenmukaisia kalvon koko suuren pinnan alueella. Tyypillisesti eivät nämä epätasaiset pinnat olleet yhdenmukaisia sekä jakaantumiseen nähden kalvon pinnalle että myöskään ne eivät olleet yhdenmukaisia suhteessa epäsäännöllisyyden asteeseen. Lisäksi epätasaisuuden mallikuvion eli mallineen muodostuminen ei ollut sama kalvon koko pinnan alalla ja epäsäännöllisyyksien läsnäolo tai puuttuminen ei ollut tarkoin määrättävissä ja niiden esiintymisajät todettiin satunnaisiksi.

Kalvoon syntyneet epäsäännöllisyydet tekivät sen läpinäkymättömäksi, mikä seikka monissa tapauksissa todettiin vähemmän toivotuksi kuin kirkas, sileä kalvo. Tällöin todettiin, että tietyillä tällaisilla karheilla kalvoilla oli erittäin haluttuja imeytysominaisuukaia. Jos esimerkiksi valittuja näytteitä erittäin karheaa tällaista kalvoa käytettiin koekondensaattorirullien käärimiseen, kalvo ei liimautunut eikä tarttunut itseensä eikä sen vieressä oleviin pintoihin. Lisäksi aikaansaa kalvon karheus vierekkäisten pintojen välille tietyn välimatkan siten, että imeytysneste voi helpommin tunkeutua tähän tilaan. Tämän johdosta ei lisääntynyt ja yhdenmukainen epätasaisuus tullut ainoastaan halutuksi ominaisuudeksi vaan myös sen ennakolta aikaansaaminen, säätäminen ja yhdenmukaisuus sovellettuna kalvonvalmistusproses-siin tulivat välttämättömiksi seikoiksi.

Nyt on tehty se havainto, että tietyissä puhallusputkimenetel-missä voidaan lämpötilojen säätämistä käyttää kalvon pinnalla olevien epätasaisuuksien olemassaolon tai puuttumisen tosiasialliseksi ennakolta määräämiseksi. On tehty myös tärkeä havainto, että nämä epäsäännöllisyydet voidaan aikaansaada yhdenmukaisesti kalvon pinnalle siten, että epätasaisuuksien tiheys ja määrä tulee suuremmaksi. Mikäli epätasaisuudet ovat laadultaan tietyn kaltaisia ja epätasaisuuksien pin-tamalli on yhdenmukainen kalvon koko pinnan alalla, ja mikäli kohoutu-mien kohoamisaste on tietyissä rajoissa ja on myös yhdenmukainen kalvon koko pinnan alalla, kutsutaan kalvoa tämän keksinnön mukaiseksi karheapintaiseksi kalvoksi.

Pinnan karheuden tai epäsäännöllisyyksien määrä voidaan ilmaista kalvon karheutena tai karheusasteena. Karheus määritetään mittaa- 74837 maila valon kulkeminen kalvon osan lävitse, so. tavallisesti kohtisuoraan ylä- ja alapinnan välillä mieluummin kuin vinottain. Sovellettaessa esillä olevaa keksintöä käytettiin aparaattia Gardner Laboratory Haze Meter, joka on toiminimeltä Gardner Laboratory Corporation, Bethesda, Maryland, catalog #HG1204 saatavissa oleva laite.

Myös käytettiin digitaalista fotometristä laitetta, catalog #PG5500. Karheusmittari eli "Hase Meter" johtaa valon kalvon lävitse ja mittaa valon intensiteetin sen kuljettua kalvon lävitse verrattuna intensiteettiin valon tullessa kalvoon. Saadut arvot esitetään kalvon kar-heusprosentteina. Käytetyt menetelmät olivat standardimenetelmiä American Society for Testing Materials, Tests ASTM-D1003, ASTM-D1044 ja FTMS 406, Method 3022.

Mittauksia suoritetaan karheusmittarilla pienin välimatkoin filmiliuskoista, esimerkiksi 15 mittausta filmiliuskasta noin yhden metrin leveysmatkalla. Mittausten keskiarvoksi otetaan 10 suurinta karheusmittauksen tulosta ja keskiarvo otetaan viidestä pienimmästä lukemasta. Koko kalvon karheus esitetään yhdistelmänä näistä kahdesta keskiarvosta, esimerkiksi 40/20 karheus. Kun yksityinen karheusnumero esitetään, esimerkiksi 30 %-karkeus, on yksityinen lukuarvo saatu karheusmittarilla .

Käytettiin myös laitetta Gardiner Gloss Meter ja catalog #GG-9042, jolloin sovellettiin ASTM-koetta D2457-70. Tällä laitteella mitataan kalvon pinnasta heijastunut valo, jolloin myös saadaan kuva pinnan karheudesta.

Pinnan karheutta voidaan säätää järjestämällä tai säätämällä lämpötilaolosuhteet letkun ennalta määrätylle alalle laitteessa, joka on esitetty kuviossa 1, ja säätäminen on tarkasti suoritettavissa kuumentamalla tai jäähdyttämällä letkun tiettyä pientä kohtaa esimerkiksi nopealla suihkujäähdytyksellä ja huomioimalla kuplaan aikaansaatujen karheuksien erot. Lämpötilan säätöä voidaan soveltaa esimerkiksi letkuun 16 käyttämällä kuumennusrengasta 21 kammiossa 22, kuten kuviossa 1 on esitetty. Sopivaa lämpötilan säätöväliainetta kuten ilmaa voidaan kierrättää yhden tai useamman renkaan 21 kautta, jolloin ilma suihkuaa niissä olevien sopivien aukkojen kautta ulos ja tulee kosketuksiin letkun 16 kanssa, minkä johdosta letkun 16 lämpötila nousee tai laskee sen ennakolta määrätyn aksiaalisen pituudena alalle. Täi- 74837 lainen kuumennus tai jäähdytys voidaan aikaansaada monenlaisilla laitteilla, jotka ovat alalla tunnettuja ja joilla voidaan niiden kautta kulkevan kappaleen lämpötilaa nostaa tai laskea joko suoran tai epäsuoran kosketuksen avulla käyttämällä nesteitä tai kaasuja taikka säteilyä tyypillisinä esimerkkeinä.

Kuitenkin täytyy lämpötilan säätö aikaansaada letkun 16 ennakolta määrätyssä kohdassa tai pinnassa. Polypropyleeni suulakepuris-tetaan suulakkeesta 14 sulassa tilassa ja se lähestyy ja liikkuu kohti sama-akselista tuurnaa 15, jossa se jäähtyy jatkuvasti ja kiteytyy letkuksi 16. Letkun 16 jäähtyessä syntyy lieriömäinen "jähmettynyt" vyöhyke 16 (a) eli alue kohtaan, joka on noin 15...16 senttimetriä tuurnasta 14. Tämä alue on näkyvä ja kiteytymisvyöhyke ilmaisee sen yleispinnan, jolla polypropyleeniletkun täydellinen kiteytyminen on tapahtunut. Tämän keksinnön mukainen lämpötilan säätö, joka on tavallinen lämmön lisääminen letkuun, on suoritettava suulakepuristimen jälkeen ja ennen jähmettymiskohtaa sekä edullisimmin väliosastossa.

Tavallisesti puhallusputkea käyttävässä kalvonvalmistusmenetel-mässä tuurnan jäähdytyslämpötilat, letkun lämpötilat ja jähmettymis-kohta ovat helposti toteutettavia olosuhteita ja niiden alueet ovat erittäin säädetyt. Esimerkiksi sen polypropyleenin lämpötila, joka poistuu suulakkeesta 14, on noin 233°C, kun taas jähmettymiskohdan lämpötila on noin 92°C. Näissä olosuhteissa letkun kiteytymisominai-suudet ovat myös helposti toteutettavissa ja kidetyypin muodostuminen on tietyllä tavoin vakio.

Tämän keksinnön mukaista karheaa filmiä valmistetaan aikaansaamalla säädetyllä tavalla letkuun pinnan muotoilu eli tietyn kaltainen kidekerros. Letkun pinnan muotoilua voidaan kuvata letkun ulkopinnan kerroksena, jossa on kohta, jossa on huomattavasti suuremman tiheyden omaavia kohoutumia eli sferoliitteja, jotka ovat tyyppiä III olevia polypropyleenikiteitä. Tämän pintavaikutuksen läsnäolo letkussa on se seikka, joka letkun orientoituessa diaksiaalisesti kuplassa, muuttaa ulkopinnan karheaksi tämän keksinnön mukaisesti. Eräs selitys, joka liittyy tyyppiä III oleviin kiteisiin karheuden suhteen, on se, että tyypin III kiteet ovat muutoskiteitä kalvonvalmistusprosessissa. Kokeet ovat osoittaneet, että tyyppiä III olevat polypropyleenikiteet sulavat esikuumennusprosessissa kohdassa 19 (kuvio 1) juuri ennen kup- 7 74837 lan venytystä. Jälleenkuumennuslämpötilat ovat suunnilleen rajoissa 140...150°C. Tyyppiä III olevien polypropyleenikiteiden tiheys letkussa on noin 0,8 ja kun letku on kulkenut jälleenkuumennuslaitteen 19 kautta, muuttuvat ne tyyppiä I ja II oleviksi kiteiksi, joiden tiheydet ovat suuruusluokaltaan 0,9. Tämän seurauksena kuplan venyminen yhdessä kiteiden tiheyden muutoksen kanssa aikaansaavat epäjatkuvuuden eli kraaterimaisen vaikutuksen, mistä on seurauksena pinnan epätasaisuus .

Pintavaikutus, joka aikaansaa karhean kalvon muodostumisen, voidaan aikaansaada järjestämällä tietty lämpötilaero polypropyleeni-letkun, joka on tuurnan pinnalla, ja letkun ulkopinnalla olevan vastaavan kohdan välille. Tämä lämpötilaero liittyy myös siihen tosiasiaan, että letku on jännityksen alaisena, kun se on puristettuna puris-tustelojen 17 väliin. Tämän johdosta letkun lisäjäähdytys tai kuumennus muuttaa siinä olevaa jännitystilaa ja kiristystilaa. Lämpötilan nostaminen aikaansaa hiertojännitysten syntymisen juuri tapahtuvassa prosessissa ja edistää suuressa määrin kidealkioiden syntymistä letkun ulkopinnassa, josta seurauksena on kiderakennetyyppiä III olevien ko-houtumien eli sferoliittien syntyminen. Tämä kiteiden lisääntynyt tiheys ulkopintaan aiheuttaa pintavaikutuksen eli pinnan muotoutumisen. Eräs tärkeä tekijä karheassa kalvossa on pinnan muotoutumisen tapahtuminen letkun yhdelle pinnalle, kun letku on valmistettu lopullisen kalvon muotoon käyttämällä tiettyä lämpötilan säätöä. Pinnan muotoutuminen on fysikaalinen tapahtuma ja se on selvästi todettavissa letkun osasta otetuissa mikroskooppikuvissa.

Pinnan muotoutuminen tapahtuu tämän keksinnön erään suoritusmuodon mukaan nostamalla letkun ulkopinnan lämpötilaa kuumennuseli-millä 22 juuri ennen jähmettymisrajaa erittäin nopeasti ilman jähmet-tymisrajan huomattavaa häiritsemistä ja ilman oleellisesti tasapainoi-tettujen lämpövirtausolosuhteiden häiritsemistä tuurnassa ja letkussa, jolloin aikaansaadaan letkun hyvä muodostuminen. Näissä olosuhteissa on uskottavissa, että edullinen lämpötilagradientti tai lämpötilaolosuhteet ovat aikaansaatavissa letkussa, jolloin tämän jälkeen olosuhteet ovat edulliset pinnan muotoutumista edellyttävän kidealkioiden muodostumisen kannalta. Lisäksi lämmön äkillinen lisääminen letkun ulkopinnan tiettyyn osaan tai lämmön siirron nopea estäminen siitä 74837 sallii olemassaolevan jännityksen kiristää letkun tätä osaa ja tämä venytys tai hiertäminen myös edistää kidealkioiden muodostumista. Kuumuuden käyttäminen ja siitä aiheutuvat hiertojännitykset tietyssä kohdassa ennen jähmettymisrajaa ja sen läheisyydessä aikaansaavat tämän keksinnön mukaisen karheapintaisen kalvon syntymisen. Se lämpö-virta, joka kohdistetaan letkuun ottamalla huomioon sen ulkopinnan lämpötila, määritetään parhaiten kokemusperäisesti ja silmämääräisillä havainnoilla, koska pinnan muotoutuminen ja siitä seuraava karheus ovat selvästi fysikaalisia ominaisuuksia, jotka ovat helposti mitattavissa.

Lämpötilan säätö voidaan aikaansaada ilman erillistä lämmön lisäystä. Esimerkiksi lämpötilan jakautuma eli gradientti letkun sisäpinnasta ulkopintaan ja suurempi muutoslämpötila ulkopinnassa ovat niitä ominaisuuksia eli karakteristiikkoja, jotka edistävät selostettua pinnan muotoutumista. Parhaat tulokset saavutetaan silloin, kun jakautumakäyrä on jyrkkä ja huomattavasti suurempi lämpötila on reunimmaisella ulkopinnalla. Esimerkiksi erään suoritusmuodon mukaan, joka vastaa kuvion 1 laitteistoa, polypropyleenimuovi on isotaktista polypropyleenia, jota on kaupallisesti saatavissa toiminimeltä Dart Industries ja sitä suulakepuristettiin suulakkeen lämpötilan ollessa tavallisesti noin 230°C. Kuitenkin tässä esimerkissä lämpötila alennettiin arvoon noin 220°C. Suhde tuurna/kalvo oli se, että kalvon pinta liukui tietyllä kitkalla välittömästi metallituurnan läheisyydessä. Kalvon halkaisija oli noin 15 senttimetriä, seinämän paksuus oli noin 0,4 millimetriä ja aksiaalinen eteneminen tuurnaa pitkin oli noin 10 metriä minuutissa. Yhdenmukaisempi letkun venyminen tapahtui tämän johdosta ja seurauksena olleet hiertojännitykset edistivät kidealkioiden muodostumista. Tällä kohdalla vaipan jäähtyminen väheni asteettain, jolloin syntyi lämpötilan nouseminen letkussa ilman, että tämä seikka olisi haitallisesti vaikuttanut jähmettymisrajaan. Jäähtyminen voi hieman vähentyä tuurnaa myöten tai sellaisessa tietyssä kohdassa, jossa on seurauksena suurempi lämpötila letkun ulkopinnalla. Tällä kohdalla lämmön säteilyä ympäristöön voidaan säätää myös sopivilla varjostimilla tai lämmön heijastimilla, jotka ovat säätövyöhyk-keessä 22. Tällä tavoin muodostuu letkuun myös pintavaikutus ja kuplassa syntyy karhea kalvo. Karheuden mittaaminen kalvosta, joka on 74837 valmistettu edellä olevan esimerkin mukaan, osoitti sen, että karheus oli rajoissa 20...40 % riippuen letkun lämpötilan säädöstä kohdassa 22.

Polypropyleenilla, joka on valmistettu edellä esitetyllä tavalla on suuri karheus ja karheus on tasaisesti yhdenmukainen ja samanlainen kalvon koko pinnan alalla. Karheuden rakenne eri tapauksissa on esitetty ja sitä on vertailtu kuvioissa 2-6.

Kuviossa 2 on esitetty mikroskooppivalokuva polypropyleenifil-min osasta, joka on tehty ilman karhentamista eli ennen kuplaproses-sia. Tämän kalvon paksuus on 0,018 millimetriä ja suurennus on 75 kertainen. Havaittavissa on muutamia suoria naarmuviivoja ja useita pieniä kaarevia viivoja, jotka voivat olla harjanteita tai pieniä ontelolta tai painanteita.

Kuviossa 3 on esitetty mikroskooppivalokuva 0,018 mm paksuisesta polypropyleenifilmistä, jonka pinnan karheus on noin 20 % sovellettaessa mittaustapaa edellä selostettuun tapaan suurennuksen ollessa 70 kertainen. Kaarevat viivat, jotka rajaavat kraatereita eli syvennyksiä, ovat nyt selvästi nähtävissä ja havaittavissa. Ylöspäin suuntautuvat kohoamat eli fibroidit voivat nousta 2-3 mikronia suuremmiksi määritettynä kalvon tavallisesta paksuudesta, ja ne ovat yhdenmukaiset ja jatkuvat. Yhdenmukaisuus ja jatkuvuus tarkoittaa sitä, että kalvon kulkiessa jatkuvasti so. ainakin useita metrejä tai kalvon ollessa sen vastaanottokelalla on kuvion 3 mukainen rakenne ja tiheys yhdenmukaisesti jakautuneena kalvon yhdellä pinnalla.

Kuviossa 4 on esitetty kappale polypropyleenifilmiä, jonka paksuus on 0,018 mm suurennuksen ollessa 75 kertainen ja karheusaste on 30 %. Tässä kuviossa on havaittavissa suuri määrä fibroideja eli kraatereita, jotka ovat toisiinsa kietoutuneet ja toistensa päällä sekä jotka sijaitsevat yhdenmukaisesti ja tasaisesti kalvon koko pinnalla. Kuva vaikuttaa hyvin ohuiden irtonaisten kuitujen puristetulta matolta. Pinnan tämä rakenne johtaa hyvin imeytysnestettä, ei ole tarttuva ja on hyvä esimerkki tämän keksinnön mukaisesta karheasta kalvosta.

Kuviossa 5 on esitetty kappala 0,018 mm paksuista polypropylee-nikalvoa suurennettuna 75 kertaisesti, jolloin sen karheus oli suurempi kuin 40 %. Kuviossa 5 on todettavissa nimittäin suuri joukko kraa-terien kaltaisia painautumia, jotka ovat havaittavissa kuitujen kaltai- 10 74837 sinä kohoutuvina viivoina, jotka sijaitsevat päällekkäin ja ovat toisiinsa kietoutuneet. Ulkonäkö on suunnilleen samanlainen kuin säröla-sin. Kuvio 5 esittää tämän keksinnön mukaista erittäin hyvää karheus-muotoa .

Tämän keksinnön mukainen karhea kalvo on uskottavasti suhteessa edellä selostettuun pintavaikutukseen eli pinnan muotoutumiseen ja jännityksen aikaansaamaan kidealkioiden muodostumiseen. Lisääntynyttä karheutta voidaan säätää näillä tekijöillä, mikä seikka aikaansaa nyt täydellisen ja yhtenäisen kuvioinnin muodostumisen kalvon koko pinnalle, so. sille kelalle, josta voidaan käämiä monia kondensaattorirullia.

Karheita kalvoja, jotka ovat valmistetut edellä esitetyn mukaisesti, käytetään sellaisiin sähkötekniikan kondensaattorirakenteisiin, jotka ovat esitetyt kuviossa 6. Kuviossa 6 on kondensaattori 25, johon on käytetty tämän keksinnön mukaista karheaa kalvoa. Kondensaattori 25 seuraa tyypillisesti sitä rakennetta ja menetelmää, joka on esitetty US-patenteissa RE-27 824 (Cox), 3 754 173 (Eustance) ja 3 724 043 (Eustance).

Kuviossa 6 kondensaattori 25 soveltuu käytettäväksi suurijän-nitteisenä vaihtosähkökondensaattorina ja lähinnä tehokertoimen kor-jauskondensaattorina. Kondensaattoriin 25 kuuluu sopiva koteloelin 26 sekä kansi 27, jolla se on suljettu. Kondensaattori 25 on varustettu eristimillä 28 ja 29, jotka eristävät päätteet 30 ja 31 kannesta 27. Päätteet 30 ja 31 ovat sähköisesti yhdistetyt (ei esitetty) kotelossa 26 olevien rullaosien 34 tappiliittimiin 32 ja 33. Rullaosia 34 on lähemmin selostettu kuviossa 7.

Kuviossa 7 on esitetty tavallinen esimerkki kiertämällä tehdystä rullasta 34, joka on tarkoitettu käytettäväksi imeytettyä tyyppiä olevassa kondensaattorissa, joka on joko suurijännitteistä edellä selostettua vaihtojännitetyyppiä tai pienempää moottorissa käytettävää tyyppiä oleva kondensaattori. Rullaosa 34 käsittää tavallisesti rinnakkaiset liuskat 35, 36, jotka ovat metallifoliota, ja eristeenä olevan polypropyleenikalvon 37 ja 38. Tämän keksinnön erään edullisen so-vellutusmuodon mukaan polypropyleeniliuskat 37 ja 38 ovat paksuudeltaan yleensä pienemmät kuin 0,025 mm ja folioliuskat 35 ja 36 ovat alu-miniumia. Sijoitettuina lähelle kalvoliuskoja sopiviin kohtiin ovat kiskot 32 ja 33, joita käytetään sähköisen liitoksen aikaansaamiseksi 74837 elektrodeina oleviin folioliuskoihin, ja kiskot ovat sopivalla tavalla yhdistetyt päätteisiin 30 ja 31. Liuskat ovat suhteellisen tiiviisti käärityt rullamaisiksi ja tämän jälkeen litistetyt esitettyyn muotoon.

Kondensaattorin 25 imeytys tapahtuu tavallisesti siten, että imeytysaine johdetaan sisään kannessa 27 olevan yhden tai useamman pienen aukon kautta, jotka tämän jälkeen suljetaan juottamalla. Imey-tyksen aikana kondensaattori 25 upotetaan yleensä nestemäiseen imeytysaineeseen, joka täyttää kotelon 26 ja imeyttää siinä olevat rulla-osat 34. Tiettyjä esievakuointivaiheita, suuria lämpötiloja ja muita prosessivaiheita käytetään myös tavallisesti.

Eräs suurehkoista valmistusvaikeuksista, joita esiintyy valmistettaessa imeytettyjä kondensaattoreita, varsinkin rullamaisia kondensaattoreita, on vaikeus aikaansaada oleellisesti täydellinen rullan imeytyminen. Mikäli tarkoituksena on aikaansaada esimerkiksi suurijännitteinen (yli noin 600 volttia) vaihtojännitteelle tarkoitettu teho-kertoimen korjauskondensaattori on oleellisesti täydellisen imeytyksen avulla täytettävä kaikki merkitykselliset ilmatilat tai ontelokohdat, jotka ovat elektrodien välissä, mikäli nämä ontelotilat ja välitilat sijaitsevat vierekkäisten eristysliuskojen läheisyydessä, eristyslius-kojen ja elektrodiliuskojen välissä tai eristysaineessa.

Kierretyssä rullaosassa, joka on esitetty kuvioissa 6 ja 7, täytyy imeytysaineen siirtyä akselin suuntaisesti rullaa myöten, jotta se saavuttaisi sen sisimmät osat. Jos eristysaine on huokoinen tai muulla tavoin absorboi ja sallii tai johtaa imeytysaineen kulkemisen imeytysolosuhteissa, ei imeytysaine ainoastaan voi kulkea nopeasti akselin suuntaisesti kautta rullan vaan se myös voi kulkea poikittaises-ti läpi vierekkäisten eristysliuskojen. Tämän keksinnön mukainen karhea kalvo, mikäli se on toisen karhean pinnan tai foliopinnan tai kalvon pinnan läheisyydessä, muodostaa sen epäsäännöllisen pinnan ansiosta tiettyjä aukkoja, avannekohtia ja kulkureittejä, jotka helpottavat imeytysaineen tunkeutumista ja kulkeutumista rullan sisäosiin.

Tämän keksinnön erään sovellutusesimerkin mukaan kondensaattoreita valmistettiin siten kuin kuvion 7 yhteydessä on selostettu käyttämällä karheasta polypropyleenistä tehtyjä liuskoja ja muita identtisiä kondensaattoreita tehtiin käyttämällä sileitä polypropyleenisiä 12 74837 eristysaineliuskoja. Tulokset olivat seuraavat: TAULUKKO 1

Vioittuneiden lukumäärä/5500 tunnin koe Käyttöikä V-AC/°C Sileä kalvo Karhea kalvo 775/70°C 6/10 2/10 660/85°C 4/10 0/10

Seuraavissa kokeissa käytettiin 50 gauge-vahvuista polypropy-leeniä käyttämällä valmistettuja kondensaattoreita ja tulokset olivat 2 Uf 540V-AC yksikköinä seuraavat: TAULUKKO 2 Käyttöikäkoe Sileä kalvo Karhea kalvo

Vioittuneiden koko määrä/ koeaika 500 tuntia 17/70 2/25 Tämän keksinnön mukaisessa karheassa kalvossa voi olla sähköisesti johtava päällys joko sen karhealla pinnalla tai toisella pinnalla. Metalliset päällysteet, kuten aluminium eivät tartu niin lujasti kuin haluttaisiin sileälle polypropyleenipinnalle. Epäsäännöllisyyden laatu ja epäsäännöllisen pinnan malli tämän keksinnön mukaisessa karheassa kalvossa aikaansaa paremman liitoksen metallikerroksen ja kalvon kesken sekä hyvän sidoksen. Kun metallipäällys on kalvon sileällä pinnalla, syntyy parempi yhdistelmä, so. elektrodi, erityskalvo ja karhea pinta. Näillä metallisoiduilla liuskoilla on tärkeä käyttö kondensaattoreissa ja tällöin saadaan poistetuksi erillisten elektrodifo-lioiden tarve.

Tämän keksinnön mukaisella kalvolla saadaan aikaan se huomattava etu, että imeytys helpottuu. Koska karheus on tasainen koko kalvon pinnan alalta, imeytysvaihe voidaan ohjelmoida ottamalla huomioon tämä etu. Koska karheuden aste on huomattavan suuri, nesteen tunkeutuminen helpottuu polypropyleeniliuskan karhean pinnan ja sen viereisen pinnan väliin, olkoon se joko karheaa polypropyleenia tai muita aineita .

Edellä selostettua menetelmää voidaan soveltaa kiteytyviin termoplastisiin aineisiin, joiden valmistusominaisuudet yleensä vastaavat isotaktisen polypropyleenin näitä ominaisuuksia. Näihin aineisiin kuuluvat sellaiset polypropyleenilaadut kuten syntiotaktinen polypropyleeni ja polypropyleenin kopolymeerit ja jomopolymeerit sekä polypro- 74837 pyleenin seokset muiden synteettisten muovien kanssa. Niihin kuuluvat myös muut kiteytyvät polyolefiinit.

Tämän keksinnön mukaista karheaa kalvoa voidaan edullisesti käyttää sähköisinä eristysaineina ja tuotteina varsinkin silloin, kun kysymyksessä ovat työvaiheet, joissa käytetään rullalle kiertämistä ja rullalta avaamista tai joissa vaaditaan imeytys- tai kuivausvaihei-ta. Karhea pinta ei ainoastaan helpota rullalle kiertämistä ja kelaamista, koska se ei ole ominaisuuksiltaan tahmeaa, vaan se muodostaa myös kulkuteitä höyryjen poistumista varten kuivausvaiheessa.

Claims (6)

74837 14

1. Sähkökondensaattori (25), joka käsittää kotelon (26), jossa on sähkönavat (30, 31), yhden tai useampia koteloon sijoitettuja rullia (34), joista kussakin on ainakin yksi karheapintaista kalvoa oleva liuska (37, 38) sijoitettuna elektrodiparin (35, 36) välille, sekä sähköiset liitännät elektrodien (35, 36) ja napojen (30, 31) välillä ja jossa kotelon (26) sisus on impregnoitu dielektrisellä nesteellä, tunnettu siitä, että karheapintaiset kalvoliuskat (37, 38) ovat termoplastista materiaalia, että kunkin karheapintaisen kalvo-liuskan toisessa pinnassa on kraaterimaisia syvennyksiä siten, että pinnan kokonaiskarheus on mitattuna vähintään 20 %, kun se ilmoitetaan kalvon läpäisseen valon intensiteetin suhteellisena osuutena kalvoon tulevan valon intensiteetistä, ja että mainittu karhea pinta käsittää siitä koholla olevien harjanteiden muodostaman kudoksen, jossa harjanteet ovat limittäin ja toisiinsa kietoutuneina ja kattavat oleellisesti yhdenmukaisesti koko pinnan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sähkökondensaattori, tunnettu siitä, että rullissa olevat karheapintaiset kalvoliuskat (37, 38) on sijoitettu toinen toisiaan vasten siten, että kalvoliusko-jen karheat pinnat ovat aina ulospäin.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sähkökondensaattori, tunnettu siitä, että elektrodit muodostuvat karheapintaisissa kalvoliuskoissa olevista metallipinnoitteista, jotka ovat liuskojen karheisiin pintoihin nähden vastakkaisilla pinnoilla.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen sähkökondensaattori, tunnettu siitä, että elektrodit ovat alumiinikalvoa.

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen sähkökondensaattori, tunnettu siitä, että elektrodien väliin on sijoitettu kaksi karheapintaista kalvoliuskaa siten, että kummassakin liuskan karhea pinta sijaitsee elektrodeja vasten.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sähkökondensaattori, tunnettu siitä, että pinnan kokonaiskarheus on 20 - 40 %.