DE2302190C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten von metallisierten Isolierstoffolien, insbesondere von Kondensatorfolien, im Durchlaufverfahren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von metallisierten Isolierstoffolien, insbesondere von Kondensatorfolien, im Durchlaufverfahren, bei dem mittels einer durch eine Wechselspannung erzeugten Glimmentladung eine Polymerisation uines polymerisierbaren Gases herbeigeführt wird, bei dem die Wechselspannung über Elektroden zugeführt wird, die zumindest die Breite der zu beschichtenden metallisierten Isolierstoffolien aufweisen, und bei dem die metallisierten Isolierstoffolien im Bereich der Glimmentladung in unmittelbarer Nähe zumindest einer der Elektroden vorbeigeführt werden.

Ein derartiges Verfahren ist aus der US-Patentschrift 68 510 bekannt. Dort wird zur Stabilisierung der Glimmentladung vor die Elektrode, die der zu beschichtenden Isolierstoffolie gegenüberliegt, eine

isolierende Platte angebracht

Ein gleichwertiger Aufbau ergibt sich gemäß der deutschen Offenlegungssehrift 20 06 702, in der an beiden Elektroden von Glimmentladungsbereichen Kunststoffolien entlanggeführt werden.

Bei diesen bekannten Anordnungen kann jedoch keine stabile Entladung über die ganzen Elektrodenflächen, insbesondere bei dünnen Isolierstoffolien, erreicht werden, wenn unter günstigen Abscheidebedingungen,

d. h. insbesondere mit einer relativ hohen Abscheidegeschwindigkeit, Glimmpolymerisationsschichten erzeugt werden sollen. Hierbei werden nämlich relativ hohe Stromdichten für die Glimmentladung verwendet. Die metallisierte Konststoffolie bildet, wie bereits gesagt, eine isolierende Schicht vor der Elektrode, die einen sehr hohen Gleichstromwiderstand darstellt, da sie nur e-.ne sehr geringe galvanische Leitfähigkeit besitzt. Weist eine derartige Folie auch nur kleinste Poren auf, durch die in einer Glimmentladung Strom fließen kann, so stellen diese Poren einen sehr geringen Widerstand für den Glimmentladungsstrom dar; diese Poren bewirken also eine Stromkonzentration an einem Punkt. Dies ist im wesentlichen auf die negative Widerstandscharakteristik eines Glimmkanals zurückzuführen, die sich in einem Zusammenziehen der Entladung auswirkt; der dadurch fließende hohe Strom zerstört die Folie. Unregelmäßigkeiten in der Folie wie Poren, Dickenschwankungen, Falten gestatten aus diesem Grunde bzw. wegen der Gefahr von Durchschlägen, die zum gleichen Ergebnis führen, allenfalls den Betrieb mit geringem Glimmstrom, während das homogene Folienmaterial die thermische Belastung bei einem mehrfach größeren Glimmslrom aushalten würde.

Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht in einer Stabilisierung der Glimmentladung bei der Beschichtung von metallisierten Isolierstoffolien und in der Vermeidung der Beschädigung der Isolierstoffolien auch beim Beglimmen mit relativ hohen Stromdichten und Gasdruckwer-

ten.

Diese Aufgabe wird gemäD der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art zwischen der Elektrode, an der die Isolierstoffolien in unmittelbarer Nähe vorbeigeführt werden, und der jeweiligen Isolierstoffolie eine isolierende Schicht angeordnet wird, die die Elektrode zumindest im Bereich der Glimmentladung vollständig bedeckt, und daß die Metallisierung der metallisierten Isolierstoffolien mit der Elektrode, an der sie in unmittelbarer Nähe vorbeigeführt wird, in elektrisch leitende Verbindung gebracht wird.

Die Erfindung bietet dadurch Vorteile, daß wegen der Isolierschicht auf der Elektrode jetzt durchgehende Pcren zwischen der Metallisierung der FoMe und der Metallelektrode nicht mehr auftreten und daß die Ströme durch Dickenschwankungen der Folie jetzt nicht mehr relativ zur Foliendicke, sondern relativ zur gesamten Isolierstoffdicke von Folie plus Isolierschicht auf der Elektrode eingehen. Die Isolierstoffschicht auf der Elektrode reicht jedoch zur vollständigen Stabilisierung der Glimmentladung noch nicht aus. Hebt sich nämlich die metallisierte Isolierstoffolie von der beschichteten Elektrode ab, was beim Beschichten im Durchlaufverfahren unvermeidlich ist, so fließt durch

hi jede Pore in der metallisierten Isolierstoffolie nicht nur ein Strom, der der Flüche dieser Pore entspricht, sondern ein wesentlich größerer Strom, der sich durch Glimmen im freien Volumen zwischen Folie und

Isolierschicht ergibt, der an der Pore eine sehr starke Erwärmung und damit ein Schmelzen oder eine anderweitige Zerstörung der Isolierstoffolie bewirkt. Durch das Kontaktieren wird nun aber das Potential zwischen Folienoberfläche und Elektrode so weit herabgesetzt, daß sich beim Abheben der Folie keine Glimmentladung zwischen Folie und Elektrode ausbilden kann.

Beide Merkmale der Erfindung: Isolierstoffschicht und Kontaktierung des Belages sind für eine volle Ausnutzung der thermischen Stabilität der Folie erforderlich. Die Isolierstoffschicht auf der Elektrode löst für sich genommen die Aufgabe nicht vollständig; aber auch die Kontaktierung des Belages zeigt, für sich genommen, nicht die gewünschte Wirkung. Der Leitwert insbesondere einer regenerierfähig dünnen Metallisierung auf der Folie ist zu gering, um im Falle der angestrebten, relativ hohen Stromdichten im gesamten Bereich der Glimmentladung ein gleiches Potential der Folie zu gewährleisten, was für eine gleichmäßige Glimmentladung erforderlich wäre. Der Verschiebungsstrom durch die Folie bleibt daher trotz der vorgesehenen Kontaktierung der für die Aufrechterhaltung der Glimmentladung wesentliche Beitrag. Deshalb würden bei einer Kontaktierung der Folie ohne die Isolierstoffschicht auf der Elektrode trotz einer Kontaktierung des Belages die Poren der Folie weiterhin zum Durchschlag führen, erst die Isolierstoffschicht und das Kontaktieren des Belages zusammen bringen also den angestrebten Effekt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vorteilhaft möglich, daß eine dünne, z. B. 2,5 μίτι dicke Polyäthylenterephthalatfolie beschichtet und hierbei im Bereich der Glimmentladung bei einem Elektrodenabstand von 1 cm ein Gasdruck bis zu etwa 700 N/m² eingestellt wird. Auch bei diesem relativ hohen Druck, der bereits weit über dem Minimum der Paschenkurve (ca. 250 N/m²) liegt, läßt sich gemäß der Erfindung noch eine einwandfreie, stabile Glimmentladung erreichen. Dies gilt auch für ebene Elektroden, die beispielsweise 20 cm breit und 15 cm lang sind.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet man vorzugsweise eine Vorrichtung, welche ein oder mehrere Elektrodenpaare rur Erzeugung einer Glimmentladung im Vakuum enthält, in der zumindest eine der Elektroden jedes Elektrodenpaares durch eine isolierende Schicht abgedeckt ist und in der jeweils eine metallisierte Isolierstoffolie in unmittelbarer Nähe einer der Elektroden jedes Elektrodenpaares angeordnet ist, in der erfindungsgemäß die in unmittelbarer Nähe der zu beschichtenden Folie befindliche Elektrode mit einer isolierenden Schicht überzogen ist, deren Spannungsfestigkeit höher ist als die beim Betrieb der Vorrichtung zwischen den Elektroden vorkommenden Spannungen.

Die Spannungsfestigkeit und damit die Dicke der isolierenden Schicht braucht also bei den üblicherweise verwendeten Spannungen nicht hoch zu sein; um darüber hinaus eine geringe Anzahl von Poren zu gewährleisten, empfiehlt es sich jedoch, daß die isolierende Schicht 3— ΙΟμιη stark ist. Die isolierende Schicht kann vorteilhaft in Form eines Lacks aufgetragen werden, wenn dessen Wärmebeständigkeit hoch genug ist. Eine hohe Wärmebeständigkeit und Abriebfestigkeit ist gegeben, wenn als isolierende Schicht eine AljOrSchicht aufgebracht ist. Hierbei besteht die Elektrode zweckmäßigerweise aus Aluminium.

Die Kapazität einer beispielsweise 5 μιτι dicken AljOrSchicht beträgt l,5nF/cm³. Für eine Glimmfrequenz von 500 kHz ergibt sich bei 2 mA/cm² Glimmstrom ein Spannungsabfall in der Isolationsschicht von 0,4 V nach der Formel V= Hb)C. Dieser kapazitive Widerstand reicht zur Stabilisierung der Glimmentladung aus.

Um im Randbereich der Elektroden unterschiedliche Bedingungen für die Glimmentladung zu vermeiden, empfiehlt es sich, die Ränder der EIe¹ ;roden mit einer Isoüerstoffschicht abzudecken, die bdip^:e!sweise aus dem relativ temperaturbeständigen Polyimid bestehen und eine Dicke von etwa 1 mm aufweisen kann. Durch diese Abdeckung kann eventuell gleichzeitig der Randbereich der Isolierstoffolie abgedeckt werden, was zur Erleichterung der Stirnkontaktierung der herzustellenden Kondensatorwickel dient.

Die vorliegende Erfindung wird nun an Hand einer Figur näher erläutert; sie ist nicht aut das in der Figur gezeigte Beispiel beschränkt.

Dis Figur zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in teilweise geschnittener und gebrochener Ansicht.

Eine metallisierte Isolierstoffolie 4 läuft über eine Kontaktierungswalze 10 und Umlenkrollen 5 und in unmittelbarer Nähe der Elektrode J^ eines Glimmentladungsbereiches vorbei. Die Kontaktierungswalze 10 ist mit der Elektrode ^ elektrisch leitend verbunden. Die Elektrode 1 weist einen kastenförmiger Tei! aus Kunststoff mit Anschlüssen 11 für Kühlmittel auf, welcher durch eine ebene Metallplatte 2 abgeschlossen ist und diese seitlich umfaßt, um eine Undefinierte Glimmentladung im Bereich des Randes der Metallelektrode zu verhindern und mit einer Isoüerstoffschicht 3 gegenüber dem Glimmentladungsraum isoliert ist. Die Gegenelektrode 6 weist ebenfalls eine plane Oberlläche auf, die gegen den Glimmentladungsraum durch eine Isolierstoffolie 7 isoliert ist, welche über die Elektrode 6 allseitig übersteht, um eine Undefinierte Glimmentladung im Bereich des Randes der Elektrode zu verhindern. Über die elektrischen Anschlüsse 8 und 9 wird eine Wechselspannung zur Erzeugung der Glimmentladung zugeführt.

Hierzu 1 Biatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Beschichten von metallisierten Isolierstoffolien, insbesondere von Kondensatorfolien, im Durchlaufverfahren, bei dem mittels einer durch eine Wechselspannung erzeugten Glimmentladung eine Polymerisation eines polymerisierbaren Gases herbeigeführt wird, bei dem die Wechselspannung über Elektroden zugeführt wird, die zumindest die Breite der zu beschichtenden metallisierten Isolierstoffolien aufweisen, und bei dem die metallisierten Isolierstoffolien im Bereich der Glimmentladung in unmittelbarer Nähe zumindest einer der Elektroden vorbeigeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Elektrode, an der die Isolierstoffolie in unmittelbarer Nähe vorbeigeführt wird, und der jeweiligen Isolierstoffolie eine isolierende Schicht angeordnet wird, die die Elektrode zumindest im Bereich der Glimmentladung vollständig bedeckt, und daß die Metallisierung der metallisieren Isolierstoffolie mit der Elektrode, an der sie in unmittelbarer Nähe vorbeigeführt wird, in elektrisch leitende Verbindung gebracht wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, welche ein oder mehrere Elektrodenpaare zur Erzeugung einer Glimmentladung im Vakuum enthält, in weicher zumindest eine der Elektroden jedes Elektrodenpaares durch eine isolierende Schicht abgedeckt ist und in welcher die metallisierten Isolierstoffolien in unmittelbarer Nähe von zumindest einer der Elektroden jedes Elektrodenpaures angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die in u.".mittelh-.rer Nähe einer zu beschichtenden Folie befindliche Elektrode mit einer isolierenden Schicht überzogen ist, deren Spannungsfestigkeit höher ist als die beim Betrieb der Vorrichtung vorkommenden Spannungen zwischen den Elektroden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht zwischen 3 und 10 μίτι stark ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als isolierende Schicht eine Lackschicht aufgebracht ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als isolierende Schicht eine A^OySchicht aufgebracht ist.