DE2302190C3 - Method and device for coating metallized insulating foils, in particular capacitor foils, in a continuous process - Google Patents
Method and device for coating metallized insulating foils, in particular capacitor foils, in a continuous processInfo
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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.The present invention relates to a method for coating metallized insulating films, in particular of capacitor foils, in the continuous process, in which by means of an alternating voltage generated glow discharge polymerization uines polymerizable gas is brought about in which the AC voltage is supplied via electrodes that are at least the width of the to be coated have metallized Isolierstoffolien, and in the the metallized insulating foils in the area of the Glow discharge in the immediate vicinity of at least one of the electrodes are passed.
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, eineSuch a method is known from US Pat. No. 68,510. There is used to stabilize the A glow discharge in front of the electrode opposite the insulating film to be coated
isolierende Platte angebrachtinsulating plate attached
Ein gleichwertiger Aufbau ergibt sich gemäß der deutschen Offenlegungssehrift 20 06 702, in der an beiden Elektroden von Glimmentladungsbereichen Kunststoffolien entlanggeführt werden.An equivalent structure results according to the German Offenlegungssehrift 20 06 702, in plastic foils are guided along both electrodes by glow discharge areas.
Bei diesen bekannten Anordnungen kann jedoch keine stabile Entladung über die ganzen Elektrodenflächen, insbesondere bei dünnen Isolierstoffolien, erreicht werden, wenn unter günstigen Abscheidebedingungen,With these known arrangements, however, no stable discharge over the entire electrode surfaces, can be achieved, especially with thin insulating foils, if under favorable deposition conditions,
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.d. H. especially with a relatively high separation speed, Glow polymerization layers are to be generated. This is because relatively high Current densities used for glow discharge. As already mentioned, the metallized plastic film forms an insulating layer in front of the electrode, which represents a very high DC resistance because it only e-.ne has very low galvanic conductivity. If such a film has even the smallest pores through which electricity can flow in a glow discharge, so these pores represent a very low resistance to the glow discharge current; these pores thus cause a current concentration at one point. This is essentially due to the negative resistance characteristic a glow channel, which results in a contraction of the discharge; the high current flowing through it destroys the foil. Irregularities in the film such as pores, thickness fluctuations, Allow folds for this reason or because of the risk of punctures that lead to lead to the same result, at most operation with a low glow current, while the homogeneous film material would withstand the thermal load with a glow current that is several times greater.
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-The object on which the present invention is based is to stabilize the Glow discharge in the coating of metallized insulating foils and in the avoidance of the Damage to the insulating foils even when gleaming with relatively high current densities and gas pressures
ten.th.
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.This object is thereby achieved according to the invention solved that in a method of the type described between the electrode on which the Isolierstoffolien are passed in the immediate vicinity, and the respective Isolierstoffolien an insulating Layer is arranged which completely covers the electrode at least in the region of the glow discharge covered, and that the metallization of the metallized Isolierstoffolien with the electrode on which it is in in the immediate vicinity is brought into an electrically conductive connection.
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 durchThe invention offers advantages in that, because of the insulating layer on the electrode, it is now continuous Pcren no longer occur between the metallization of the FoMe and the metal electrode and that the Currents due to fluctuations in the thickness of the film are no longer relative to the film thickness, but rather relative to the enter the entire insulation thickness of the foil plus insulation layer on the electrode. The insulating material layer on However, the electrode is not yet sufficient for complete stabilization of the glow discharge. Lifts namely the metallized insulating film from the coated electrode, which occurs during coating in the Continuous process is inevitable, so flows through
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 undhi not only every pore in the metallized insulating film a stream that corresponds to the curses of this pore, but a much larger stream that runs through it Glimmer in the free volume between foil and
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.The insulating layer on the pore is a very strong one Heating and thus melting or other destruction of the insulating film causes. However, as a result of the contact, the potential between the film surface and the electrode becomes so wide reduced so that no glow discharge is formed between the film and the electrode when the film is lifted off can.
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.Both features of the invention: the insulating material layer and the contacting of the covering are for a full It is necessary to make use of the thermal stability of the film. The layer of insulating material on the electrode does not completely solve the problem in itself; but also the contacting of the covering shows for itself taken, not the desired effect. The conductance especially a regenerable thin one Metallization on the film is too low to achieve the relatively high current densities in the the entire area of the glow discharge to ensure an equal potential of the film, what a uniform glow discharge would be required. The displacement current through the film therefore remains despite the intended contacting of the essential contribution to maintaining the glow discharge. Therefore, if the film were to be contacted without the layer of insulating material on the electrode, despite one Contacting the covering, the pores of the film continue to lead to breakdown, first the layer of insulating material and contacting the covering together bring about the desired effect.
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.With the method according to the invention, it is advantageously possible that a thin, z. B. 2.5 μίτι thick polyethylene terephthalate film and here in the area of the glow discharge with an electrode spacing of 1 cm, a gas pressure of up to about 700 N / m 2 is set. Even at this relatively high pressure, which is already well above the minimum of the Paschen curve (approx. 250 N / m 2 ), a perfect, stable glow discharge can still be achieved according to the invention. This also applies to flat electrodes that are, for example, 20 cm wide and 15 cm long.
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.To carry out the method according to the invention, a device is preferably used which contains one or more pairs of electrodes for generating a glow discharge in a vacuum, in the at least one of the electrodes of each electrode pair is covered by an insulating layer and in the a metallized insulating film in the immediate vicinity of one of the electrodes of each electrode pair is arranged in which according to the invention is located in the immediate vicinity of the film to be coated Electrode is covered with an insulating layer, the dielectric strength of which is higher than that during operation voltages occurring between the electrodes of the device.
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.The dielectric strength and thus the thickness of the insulating layer is usually required for the voltages used to not be high; in addition to a small number of pores ensure, it is recommended, however, that the insulating layer is 3 - ΙΟμιη thick. The insulating Layer can advantageously be applied in the form of a lacquer if its heat resistance is high is enough. A high heat resistance and abrasion resistance is given if an insulating layer is used AljOrSchicht is applied. In this case, the electrode is expediently made of aluminum.
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.The capacity of an AljOr layer, for example 5 μm thick, is 1.5 nF / cm 3 . For a glow frequency of 500 kHz, at 2 mA / cm 2 glow current, there is a voltage drop in the insulation layer of 0.4 V according to the formula V = Hb) C. This capacitive resistance is sufficient to stabilize the glow discharge.
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.In order to avoid different conditions for the glow discharge in the peripheral area of the electrodes, it is recommended that the edges of the EIE 1; roden covered with a Isoüerstoffschicht, the BDIP: e sweise consist of the relatively temperature-resistant polyimide and have a thickness of about 1 mm can . With this cover, the edge area of the insulating film can possibly be covered at the same time, which serves to facilitate the end contacting of the capacitor windings to be produced.
Die vorliegende Erfindung wird nun an Hand einer Figur näher erläutert; sie ist nicht aut das in der Figur gezeigte Beispiel beschränkt.The present invention will now be explained in more detail with reference to a figure; it is not what is in the figure example shown is limited.
Dis Figur zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in teilweise geschnittener und gebrochener Ansicht.The figure shows a device according to the invention in a partially sectioned and broken view.
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.A metallized insulating film 4 runs over a Contacting roller 10 and pulleys 5 and in the immediate vicinity of the electrode J ^ a glow discharge area past. The contacting roller 10 is electrically connected to the electrode ^. the Electrode 1 has a box-shaped part! made of plastic with connections 11 for coolant on, which is closed by a flat metal plate 2 and this laterally surrounds to an undefined To prevent a glow discharge in the area of the edge of the metal electrode and with an isooxygen layer 3 is isolated from the glow discharge space. The counter electrode 6 also has a flat surface on, which is insulated from the glow discharge space by an insulating film 7, which over the electrode 6 protrudes on all sides to prevent an undefined glow discharge in the area of the edge of the electrode impede. Via the electrical connections 8 and 9, an alternating voltage is used to generate the Glow discharge supplied.
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