DE967352C - Verfahren zur Herstellung elektrischer Einrichtungen hohen Isolationswiderstandes, insbesondere elektrischer Kondensatoren - Google Patents

Description

Die für den Aufbau elektrischer Einrichtungen benötigten Isolierstoffe, insbesondere Papier, sind bekanntlich trotz aller in dieser Richtung gemachten Verbesserungsvorschläge nicht in idealreiner Form zu erhalten. Bei Stoffen natürlichen Ursprunges rührt dies zum Teil daher, daß in den Ausgangsprodukten Verunreinigungen enthalten sind, die nicht restlos entfernt werden können. Auch künstliche Stoffe zeigen Verunreinigungen, die zwar nicht in den Ausgangsprodukten enthalten sind, aber im Laufe des Aufbereitungs- und Herstellungsverfahrens eingebracht werden.

Die schädlichsten Verunreinigungen sind naturgemäß solche, die den elektrischen Strom leiten und dadurch die Durchschlagswerte bzw. Isolationswerte des Isolierstoffes herabsetzen und unter Umständen sogar Kurzschlußbrücken bilden, insbesondere wenn es sich um dünne Schichten des Isolierstoffes handelt. Man spricht in solchen Fällen von leitenden Teilchen, die je nach der Her- ao Stellungsart und dem Herstellungsverfahren des Isolierstoffes sehr zahlreich auftreten können und teilweise, wie die Untersuchungen ergeben haben, aus kleinen und kleinsten Metallsplittern bestehen können, die vermutlich aus der Fertigungsapparatür des Isolierstoffes stammen. Bei Papier z. B. bestehen die leitenden Teilchen zum großen Teil aus Kupfer- und Eisenspänen. Diese Einschlüsse sind unter Umständen auch der Grund dafür, daß man sogenannte Einlagenkondensatoren, das sind Kondensatoren, deren Dielektrikum aus einer einzigen dielektrischen Zwischenlage besteht, nicht fertigen

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kann, weil bei der notwendigen Fläche, die zur Erzielung der gewünschten Kapazität erforderlich ist, unter Umständen zahlreiche von Belag zu Belag reichende, leitende Einschlüsse im Dielektrikum vorhanden sind, die den Kondensator kurzschließen. Aus diesem Grunde wird beim Aufbau von elektrischen Kondensatoren immer das sogenannte Mehrlagenprinzip benutzt, bei welchem das Dielektrikum aus mehreren dünnen dielektrischen Schichten besteht. Hierbei nimmt die Wahrscheinlichkeit, daß zufällig leitende Stellen so genau aufeinanderzuliegen kommen, daß ein durchgehender Kurzschlußweg ausgebildet wird, mit der Zahl der aufeinanderliegenden dielektrischen Lagen ab. Nachts teilig dabei ist nur, daß die Volumenkapazität des Kondensators nicht über eine von der geringstmöglichen Stärke des einzelnen dielektrischen Streifens abhängige, maximale Größe ausgedehnt werden kann und daß gaseinschlußfreie, also kapazitätskonstante Kondensatoren nicht gefertigt werden können, weil sich zwischen den einzelnen dielektrischen Lagen immer nicht entfernbare Gasreste festsetzen können.

Unter Berücksichtigung der nicht zu vermeidenden leitenden Einschlüsse hat man nun mit dem Prinzip der sogenannten selbstheilenden Kondensatoren trotzdem versucht, diesen Übelstand zu überwinden. Man beläßt die nicht entfernbaren leitenden Einschlüsse im Dielektrikum und bildet den Belag des Kondensators so aus, daß er an den leitenden Stellen und deren Umgebung nicht leitet. Erreicht wird dies dadurch, daß man den Belag sehr dünn als niedergeschlagene Schicht herstellt und durch ein Unterspannungsetzen des Kondensators den dünnen Belag an den leitenden Stellen wegbrennt oder in eine nichtleitende Verbindung überführt. Ältere Vorschläge· sehen dieses Ausbrennen des Belages noch vor der Fertigstellung des Kondensatorkörpers vor, indem das einseitig metallisierte dielektrische iBand über eine Metallwalze geführt wird, welche gegenüber dem Belag eine bestimmte Spannung aufweist. Wird durch eine leitende Stelle im Dielektrikum der Stromkreis zwischen Belag und Metallwalze geschlossen, dann brennt der Metallbelag an dieser Stelle weg, und die erforderliche Isolation ist gegeben. Neuerdings erfolgt dieses Ausbrennen im fertigen Kondensatorkörper, weil infolge der verbesserten Herstellungsweise der Belegungen, insbesondere durch Aufdampfen, so geringe Schichtstärken erzielbar sind, daß das Ausbrennen mit geringer Energie, die keine Zerstörungen des Kondensatorkörpers hervorrufen kann, durchführbar ist.

Es liegt nun jedoch auf der Hand, daß das Ausbrennen des Belages nur eine Behelfsmaßnahme ist, die besser vermieden würde, denn die ausgebrannten Stellen besitzen nicht den Isolationswiderstand, den das Dielektrikum an sich aufweist, weil VerbrennungSTÜckstände, unter Umständen verkohlte Rückstände, verbleiben und in der Umgebung der Durchbrennstelle die beim Ausbrennen entstehenden Dämpfe wieder kondensieren, die ebenfalls unter Umständen halbleitenden Charakter besitzen. Es ist jedenfalls eine bekannte Erscheinung, daß ein sogenannter selbstheilender Kondensator, wenn er häufig durchgeschlagen wird, sei es, daß er für höhere Spannungen brauchbar gestaltet werden soll, sei es, daß er thermisch überlastet wird, im Laufe der Zeit in seinem Isolationswert erheblich abnimmt. Auch das ältere Verfahren, vor dem Aufbau des Kondensators den metallisierten Isolierstoff auszubrennen, gibt keine wesentliche Verbesserung, da auch hierbei die ausgebrannten Stellen mit ihrer fragwürdigen Isolation später im Kondensatorkörper enthalten sind. Die eigentliche Lösung der Aufgabe besteht nach wie vor darin, die leitenden Einschlüsse im Isolierstoff überhaupt zu vermeiden.

Erfindungsgemäß ist es nun möglich, dieses Ziel zu erreichen, d. h. die leitenden Einschlüsse im Isolierstoff zu vernichten, ohne dadurch die Isolationsfähigkeit des Stoffes herabzusetzen, wenn man, wie es das Kennzeichen der Erfindung aussagt, die Isolierzwischenlagen zunächst beispielsweise durch Führung zwischen unter Spannung stehenden Metallwalzen, durch Ausbrennen von den leitenden Einschlüssen befreit und darauf ein- oder beidseitig einen porenfüllenden Überzug, z. B. einen Lacküberzug, anbringt und danach erst zusammen mit den Belegungen in Form selbständiger Metallfolien oder niedergeschlagener leitender Schichten den Kondensatorkörper oder das gewünschte elektrische Gerät herstellt. Während also bisher die nicht vermeidbaren und nicht durch Isolierüberzüge zu überdeckenden leitenden Teilchen dazu dienten, den berührenden Metallbelag in der Umgebung wegzubrennen, wodurch sie selbst isoliert wurden, werden nunmehr die leitenden Teilchen selbst durch Ausbrennen vernichtet. Zwar mag auch bei den bisherigen Maßnahmen zum Teil eine Zerstörung nicht nur des Belages, sondern auch der leitenden Teilchen selbst stattgefunden haben, jedoch ist die Durchschlagsstelle im Dielektrikum mit ihren mehr oder minder schlechten Isolationseigenschaften, beispielsweise im Kondensatorkörper, enthalten, während jetzt diese Stellen durch die nun erst nachfolgende Lackierung abgedeckt und isoliert werden, so daß man beim Aufbau des Kondensators bereits von einem einwandfreien dielektrischen Streifen ausgehen kann, der unmittelbar zu einem einem no Ausbrennvorgang nicht mehr zu unterwerfenden Kondensatorkörper führt. Nunmehr ist es auch möglich, selbst mit nicht auszubrennenden Belegungen, beispielsweise selbständigen Metallfolien einen sogenannten Einlagenkondensator aufzubauen, da das Dielektrikum leitende Einschlüsse nicht mehr besitzt.

Die Erfindung benutzt also zum Aufbau der elektrischen Geräte Maßnahmen und Aufbereitungsverfahren, die an sich bekannt sind, ändert jedoch ihre natürliche Reihenfolge bzw. den Zeitpunkt ihrer Anwendung ab, wodurch der beschriebene Fortschritt erzielt wird. Die Isolationsstreifen werden so, wie sie vom Hersteller geliefert werden, ohne weitere Vorbehandlung dem Ausbrennvorgang unterzogen, wobei beliebig starke Ströme in An-

wendung kommen können, um auch mit Sicherheit jedes leitende Teilchen zu verdampfen. Der durch diese Behandlung unter Umständen siebartig gestaltete Isolierstoff wird dann mit einem porenfüllenden Überzug, beispielsweise einem Lacküberzug, versehen, der alle Poren und Löcher im Isolierstreifen verschließt und auch durch den Ausbrennvorgang hervorgerufene Stellen mit schlechter Isolationsfähigkeit abdeckt. Dann erst wird dieser nunmehr isolationsmäßig einwandfreie Isolierstoff mit den leitenden Schichten zusammen zum Aufbau der elektrischen Einrichtung benutzt, wobei es im Interesse einer volumenmäßig kleinen Ausführung zweckmäßig sein kann, die Metallschichten als aufgedampfte Schichten auszubilden.

Es sei erwähnt, daß das gekennzeichnete Verfahren nicht nur für den Aufbau von elektrischen Kondensatoren, sondern überall da, wo Isolierstoff mit Metallbelegungen in inniger Berührung steht, Anwendung finden kann, wie auch bei der Herstellung abschirmender Kabelumhüllungen u. dgl. m.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Herstellung elektrischer Einrichtungen hohen Isolationswiderstandes, insbesondere elektrischer Kondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierzwischenlagen zunächst, beispielsweise durch Führung zwischen unter Spannung stehenden Metallwalzen, durch Ausbrennen von leitenden Ein-Schlüssen befreit werden und daß sie darauf ein- oder beidseitig mit einem porenfüllenden Überzug, z. B. einem Lacküberzug, versehen werden und dann erst mit den Belegungen in Form selbständiger Metallfolien oder niedergeschlagener leitender Schichten zum gewünschten Gerät, beispielsweise zum Kondensatorkörper, geschichtet oder gewickelt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd ein einziger dielektrischer Streifen und ein Belag zum Aufbau eines sogenannten Einlagenkondensators geschichtet werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Belegungen durch Niederschlagen von Metalldämpfen auf dem dielektrischen Streifen erzeugt werden.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr 654 721;
   österreichische Patentschrift Nr. 157253;
   schweizerische Patentschrift Nr. 198240;
   USA.-Patentschrift Nr. 2 399 798;
   B.I.O.S. Final Report Nr.226: »Metallised paper capacitors«, S. 67, bzw. Diag. Nr. 12512.

   Entgegengehaltene ältere Rechte:
   Deutsches Patent Nr. 767 595.

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