DE890683C - Verfahren zur Herstellung von Kondensatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft in ihrer allgemeinen Form einen neuen Typ von elektrischen Kondensatoren für die Schwach- und Starkstromtechnik. Bei den bisher gebräuchlichen Typen von elektrischen Kondensatoren sind die Elektroden in der Regel durch Streifen von imprägniertem Papier voneinander getrennt. In Spezialfällen bestehen die Trennungsschichten aus keramischen Massen, Glimmer oder auch aus Luft (letzteres hauptsächlich für Meßzwscke). Letztere interessieren im Zusammenhang mit der Erfindung nicht. Bei den Papierkondensatoren dient das Papier als Abstandshalter und Hauptdielektrikum, da es die Hauptmasse zwischen den stromführenden Metallbelägen darstellt. Die Verwendung von Papier ist mit gewissen wirtschaftlichen und technischen Nachteilen verbunden. So werden hierfür dielektrisch hochwertige und daher teure Spezialpapier benötigt. Als hygroskopische Stoffe-müssen die Papiere getrocknet; und zur Erhaltung der dadurch gewonnenen guten dielektrischen Werte mit dem sogenannten Zusatzdielektrikum imprägniert werden, was einen· apparativen Aufwand, einen nicht unbeachtlichen Zeitaufwand und sorgfältige Beobachtung des Trockmungs- und Imprägnierungsprozesses erfordert. Ein wirtschaftlicher und technischer Nachteil liegt, auch darin, daß man dem beim Erstarren: der Imprägniermittel auftretenden Schwund Rechnung tragen muß, indem man die zwischen den Belägen einzulagernden Papierbahnen um 10% breiter als

die Metallbeläge wählt. Ähnliche Nachteile sind bei Verwendung, andersartiger Elektrodenträger gegeben.

Gemäß vorliegender Erfindung können nun statische Kondensatoren hergestellt werdtem, indem man die als Elektroden bestimmten! Metalle ein- oder beiderseitig mit einer festhafteniden, in der Dicke gleichmäßigen, aber variablen Schicht aus einem organischen Stoff versieht, der gleichzeitig ίο als Abstandshalter und Dielektrikum wirkt, und die so· erhaltenen Teile zweckmäßig im den üblichen Kondensatorformen, wieRund-undFlach wickel oder Stapel, mittels solcher Stoffe miteinander verbindet, welche bei dem Zusammenfügen der Schichten: keine flüchtigen Stoffe, und zwar weder auf physika.-lischem noch auf chemisohem Wege, abspalten. Es muß bei dieser Arbeitsweise selbstverständlich dafür gesorgt -werden, daß der Erweichungs- bzw. Fließpunkt der erzeugten Schicht oberhalb der für ao die Verbindung der Schichten benötigten Temperatur liegt, und daß der Erweichungs^ bzw. Fließpunkt sowohl der Schicht als auch des Bindemittels im fertigen· Kondensator oberhalb der späteren Betriebstemperatur des Kondiensators liegen. Wenn, vorstehend von dem Aufbringen einer einn oder beiderseitigen Schicht auf die als Elektroden dienenden Metalle die Rede ist, so kann als schichtbildender Stoff jedes auf Grund seiner dielektrischen Eigenschaften geeignete organische Material benutzt werden, das den' bei der Herstellung und bei dem Betrieb des Kondensators auftretenden mechanischen und elektrischen Beanspruchungen standhält. Es ist hierbei gleichgültig¹, ob es aus der Schmelze oder aus. einem Lösungsmittel aufgebracht wird. Es muß nur in elektrischer Beziehung den an,, ein Dielektrikum gestellten Anforderungen genügen. In mechanischer Beziehung muß es den Anforderungen an einen Abstandshalter genügen, d. h. es muß eine Berührung der Elektroden miteinander auch bei Anwendung¹ eines starken mechanischen Druckes verhindern. Letzteres gilt auch für die höheren' Temperaturen, wie sie sich im praktischen Betrieb des Kondensators ergeben. Für das Bindemittel sind hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften dieselben Richtlinien einzuhalten. Im mechanischer Beziehung soll es neben den obenerwähnten Eigenschaften eina gute Bindung zwischen den Schichten oder einer Schicht und dem Metall hervorrufen.

Die besonderen Vorteile der vorliegenden: Erfindung im dieser allgemeinsten Form bestehen darin, daß die bei dem oben geschilderten Stand der Technik an dem Papierkondensator aufgeführten Nachteile beseitigt werden. In einfacher Weise kann man die Dicke des Dielektrikums und damit sowohl die Kapazität als auch die Durchschlagfestigkeit des Kondensators variieren, indem man z. B. die Viskosität dbr Lösungen!, die für die auf den Elektroden zu erzeugenden Schichten dienen, modifiziert. Auf diese Weise werden bei sonst gleichbleibender Auftragevorrichtung durch Anstrich oder Aufspritzen mehr oder minder dicke Schichten auf den Elektroden erzeugt.

Als geeignete Stoffe für die Herstellung der dielektrischen Schichten seien die verschiedenartigsten thermoplastischen oder härtbaren Kunststoffe, wie Celluloseester, Polystyrol, Polyvinylverbindungen und deren Mischpolymerisate, PoIyacrylsäureverbindungen, Phenolformal dehydkondensationsprodukte sowie deren Modifikationsprodukte mit trocknenden Ölen, Polyestern usw., Harnstoffformaldehydkondensationsprodukte, Polyamide, Polyurethane oder trocknende öle, genannt, welche aus Lösungen oder Schmelzen aufgebracht werden können. Man kann hierbei durch Zugabe von Weichmachern, Harzen u. dgl. dlie Haftfestigkeit sowie die Elastizität der auf den Metallen erzeugten Schichten in bekannter Weise verbessern. Ferner kann man auch mehrere Schichten durch mehrfaches Auftragen der Lösungen oder der Schmelzen, die unter sich verschiedene Dicken haben können, aufbringen, wodurch gegebenenfalls eine bessere Haftung auf den Elektroden erreicht werden kann.

Besondere Bedeutung für die Herstellung dieser sowohl als Abstandshalter als auch als Dielektrika dienenden. Schichten kommt den Mischungen aus Polyisocyanaten und Polyoxyverbindungeni zu. Diese Mischungen können in einfacher Weise aus einem indifferenten organischen Lösungsmittel, z. B. Estern, aufgetragen werden und härten schon bei gewöhnlicher Temperatur, schneller beim Erhitzen, unter Bildung sehr widerstandsfähiger und geschmeidiger Überzüge von ausgezeichneten dielektrischen Eigenschaften. Geeignete Polyisocyanate sind zunächst aliphatische und aromatische · 'Diisocyanate, wie Hexamethylendiisoeyanat oder Toluylend'iisocyanat, -ferner höherfunktionelle Verbindungen, z. B. Benzolitriisocyanate oder Diphenyltetraisocyanate, und ferner die noch flüssigen Polymerisationsprodukte dieser Verbindungen. Als Polyisocyanate können auch Verbindüngeni benutzt werden, wie sie aus mehrwertigen Alkoholen« und einem Überschuß an Polyisocyanaten, z. B. aus ι Mol eines Glykols mit 2 Mol Isocyanat oder aus ι Mol eines Triols und 3 Mol Diisocyanat entstehen. Als Peroxyverbindungen kommen vorzugsweise Jhydroxylgruppenhaltige Polyester in Frage, wie sie beispielsweise durch Veresterung eines Überschusses eines, mehrwertigem Alkohols, wie no Glycerin oder Trimethylolpropan, mit einer mehrbasischen Säure, wie Adipinsäure oder Phthalsäure, entstehen.

Die Verbindung der Schichten tragenden! Elektroden soll, wie eingangs erwähnt wurde, mit Hilfe solcher Stoffe erfolgen, welche beim Klebvorgang weder auf chemischem noch auf physikalischem Wege flüchtige Stoffe abspalten. Beispielsweise können thermoplastische Folien benutzt werden, wobei: die Klebtemperatur zweckmäßig oberhalb des ¹^o Erweichungspunktes der Folien liegen! muß. Geeignete Folien sind beispielsweise Folien ausi Polystyrol, Celluloseestern, Polyamiden, Polyurethanen, Polyvinylestern oder Polyacryl säureestern. Für die Verbindung kommen fernerhin wieder die vorstehend beschriebenen Mischungen aus Polyiso-

cyanaten und Polyoxyverbindumgen und ferner Polyisocyanate allein in Frage. Letztere können auch an sich, d. h. ohne Anwendung von Polyoxyverbindungen, gehärtet werden und liefern hierbei ausgezeichnete lückenlose Bindungen.

Beispiel

Zwecks. Herstellung eines Kondensators mit einer Auflagefläche der Größe 39 X 46 mm werden Aluminiumfolien mit einer Stärke von 0,006 mm und einer Breite von 39 mm in einer Länge von wenigstens 50 mm in eine frisch bereitete Lösung von 25 Gewichtsteilen einesi Polyesters aus· 3 Mol Adipinsäure und 4 Mol Trimethylolpropan:, 25 Geis wichtsteilen eines Polyisocyanates aus Hexantriol und Toluylendiisoeyanat und 200 Gewichtsteilen Äthylacetat getaucht und anschließend bei i8o° 20 Minuten lang erhitzt, wodurch sich auf der Metallfolie eine festhaftende dielektrische Schicht bildet. Auf dieser wird in gleicher Weise eine zweite Schicht durch nochmaliges Tauchen erzeugt. Die so vorbehandelten. Folien werden nochmals mit der gleichen Lösung behandelt und nach dem Abdunsten des Lösungmittels wechselseitig mit den as Flächen so aufeinandergelegt, daß die jeweils von der nächsten Folie überdeckte Länge 46 mm beträgt. Ein Stapel von dreiunddreißig übereinander gelagerten Folien wird unter einem. Druck von 3 kg/cm² zusammengepreßt und während 1 Stunde auf eine Temperatur von i8o° erhitzt. Die an den Enden der Metallfolien von der isolierenden' Schicht frei bleibende Teile dienen als elektrisch leitende Anschlüsse. Der Anbringung andersartiger, auch innerhalb des Stapels liegender Anschlüsse steht nichts im Wege. Der so entstehende Kondensator hat eine Kapazität von 0,041 pF, einen Verlustfaktor von weniger als 1 °/o, ist gegen Feuchtigkeit vollkommen unempfindlich und bis auf die Anschlußstellen elektrisch isoliert.

Man kann derartig aufgebaute Kondensatoren auch in einem kontinuierlichen. Arbeitsgang herstellen, indem man zwei Folien nach einem beliebigen Verfahren mit den dielektrischen Schichten versieht und aus diesen durch gemeinsames Aufrollen oder Stapeln unter Dazwischenschalten einer verbindenden Schicht Kondensatoren herstellt.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von Kondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß man auf den als Elektroden bestimmten Metallen ein- oder beiderseitig eine· sowohl als Abstandshalter als auch als Dielektrikum wirkende Schicht anbringt und die so vorbehandelten Metalle mittels eines Bindemittels vereinigt¹.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erzeugung der dielektrischen Schichten eine Mischung von Polyisocyanaten und Polyoxy verbindungen benutzt wird., welche auf den Metallen zur Umsetzung gebracht wird.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Mischungen von Polyisocyanaten und Polyoxyverbindungen oder Polyisocyanate allein: benutzt werden.

I 5427 9.53