DE4209361A1 - Verfahren zum erzeugen eines nichtmetallisierten randes an metallisierten, biegsamen kunststoffolienstreifen und verfahren zum herstellen von block- oder wickelkondensatoren unter verwendung solcher folienstreifen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen wenigstens eines nichtmetallisierten Randes an metallisier­ ten, biegsamen Kunststoffolienstreifen.

Diese Folienstreifen finden beispielsweise bei der Herstel­ lung von Kondensatoren aus metallisierten, biegsamen Kunst­ stoffolien Anwendung.

Bei der Herstellung von Block- oder Wickelkondensatoren aus metallisierten, biegsamen Kunststoffolien werden Kunststoff­ olien verwendet, die einen metallisierten Bereich und einen seitlichen, nichtmetallisierten Rand aufweisen. Solche Kunst­ stoffolien werden mit Hilfe eines Verfahrens in zwei Stufen erhalten.

Während der ersten Stufe wird eine dielektrische biegsame Folie mit großer Breite metallisiert, beispielsweise eine Folie aus Polyester, Polycarbonat, Polysulfon, Polyethylen oder einem ähnlichen Material, wobei ein im Vakuum ablaufen­ der Aufdampfprozeß angewendet wird.

Die Metallisierung wird dadurch gebildet, daß ein Metall wie Aluminium, Zink, Legierungen mit Aluminium, Zink, Chrom oder ein ähnliches Metall aufgedampft werden. Die nichtmetalli­ sierten Ränder werden während des im Vakuum ablaufenden Auf­ dampfprozesses mit Hilfe einer Abdeckstreifenanordnung erhal­ ten, mit deren Hilfe auf der breiten Folien nichtmetallisier­ te Abschnitte erzeugt werden können.

Die Anordnung zum Positionieren der Abdeckstreifen besteht aus mehreren Walzen mit Einschnürungen, auf denen die Abdeck­ streifen geführt sind.

Die Verwendung der Abdeckstreifen hat mehrere Nachteile.

Da die Walzen paarweise verwendet werden, müssen ebenso viele Walzenpaare bereitgehalten werden, wie unterschiedlich breite Abdeckstreifen gegeben sind. Außerdem ist die Positionierung der Walzen im Innern der Metallisierungsmaschine langwierig und kompliziert, da jedesmal mehrere Walzen herausgenommen und durch andere ersetzt werden müssen, wenn eine Folie er­ halten werden soll, die nichtmetallisierte Ränder mit anderer Breite aufweisen soll.

Diese Art der Herstellung der Ränder hat somit den Nachteil, daß eine spezielle Vorrichtung im Innern der unter Vakuum arbeitenden Aufdampfmaschine installiert werden muß.

Während der zweiten Stufe wird mit Hilfe von Messern die breite metallisierte Folie in Folien mit gewünschter Breite zerschnitten. Dabei wird die breite metallisierte Folie zweckmäßigerweise in der Mitte der Ränder und in der Mitte des metallisierten Teils zwischen den Rändern durchgeschnit­ ten. Dies hat den Nachteil, daß eine präzise Positionierung der Messer erforderlich ist, um Folienstreifen zu erhalten, die die gleiche Breite haben und rechte und linke Ränder mit ebenfalls gleicher Breite aufweisen.

Ein zusätzlicher Nachteil ist die Lagerhaltung und die Ein­ ordnung der Folienstreifen entsprechend der Streifenbreite und der Breite der Ränder.

Bei der Herstellung von Blockkondensatoren wird eine Stufe durchlaufen, bei der wenigstens ein Paar der Folienstreifen mit einem rechten Rand und einem linken Rand auf ein Rad mit großem Durchmesser gewickelt wird. Es ist dabei notwendig, bei der Bildung der Folienstreifenpaare solche Folienstreifen auszuwählen, die nicht nur selbst sehr nahe beieinanderlie­ gende Breiten haben, sondern deren Ränder auch sehr nahe bei­ einanderliegende Breiten haben.

Es ist daher erforderlich, jede Folienstreifenbreite sowie die Breite des Randes jedes Folienstreifens zu messen, wobei diese dann sortiert und in Abhängigkeit von den Meßergebnis­ sen aufbewahrt werden. Es ist zu erkennen, daß dieses Verfah­ ren der Bildung von Vorräten einander zugeordneter Folien­ streifen nicht beherrschbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu überwinden, indem ein neuartiges Verfahren zum Herstellen nichtmetallisierter Ränder an metallisierten Kunststoffolien geschaffen wird.

Ferner soll mit Hilfe der Erfindung ein neuartiges Herstel­ lungsverfahren für Block- oder Wickelkondensatoren aus metal­ lisierten, biegsamen Kunststoffolien unter Verwendung solcher Folienstreifen geschaffen werden.

Nach der Erfindung ist das Verfahren zum Herstellen wenig­ stens eines nichtmetallisierten Randes an vollständig metal­ lisierten, biegsamen Kunststoffolienstreifen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rand an dem Folienstreifen unter Verwendung eines Laserstrahls gebildet wird, der bezüglich der Seiten­ fläche des Folienstreifens einen von Null verschiedenen Ein­ fallswinkel hat.

Die Verwendung eines Laserstrahls mit einem von Null ver­ schiedenen Einfallswinkel ermöglicht eine Entmetallisierung über eine mehr oder weniger große Tiefe. Dies ermöglicht die Steuerung der Breite des Randes, die sich aus dieser Einwir­ kung ergibt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungs­ beispiels. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die Stufen zur Herstellung von metallisierten, bieg­ samen Kunststoffolienstreifen mit einem nichtmetal­ lisierten Rand nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 die Stufen der Herstellung metallisierter, biegsa­ mer Kunststoffolienstreifen mit einem nichtmetalli­ sierten Rand nach der Erfindung, und

Fig. 3 eine genaue Darstellung der Stufen zur Verwirkli­ chung des nichtmetallisierten Randes an den metal­ lisierten Kunststoffolienstreifen mit Hilfe eines Laserstrahls.

In Fig. 1 sind die drei Stufen der Herstellung metallisier­ ter, biegsamer Kunststoffolienstreifen mit einem nichtmetal­ lisierten Rand nach einem bekannten Verfahren dargestellt.

• - Die erste Stufe besteht darin, eine dielektrische, biegsame Folie mit großer Breite zu metallisieren, beispielsweise eine Folie aus Polyester, Polycarbonat, Polysulfon oder Polypropylen, wobei als Metallisierungsverfahren beispiels­ weise ein unter Vakuum ablaufendes Aufdampfverfahren ange­ wendet wird; während dieser Stufe werden mit Hilfe von Abdeckstreifen die nichtmetallisierten Ränder erzeugt, wie in Fig. 1 bei R angedeutet ist.
• - Die zweite Stufe besteht darin, die breite, metallisierte Folie gleichzeitig in der Mitte der metallisierten Zonen (Schnitte A, A′) und in der Mitte der Ränder (Schnitte B, B′) zu zerschneiden.
• - Die dritte Stufe besteht darin, die Folien in Form von Folienstreifen aufzuwickeln und diese Folienstreifen in Abhängigkeit von ihrer Breite und von der Breite ihres Randes zu sortieren.

Dabei findet die Bildung von einander paarweise zugeordneten Folienstreifen statt. Jedes Folienstreifenpaar enthält einen Streifen mit linkem Rand (G) und einen Streifen mit rechtem Rand (D). Wie oben bereits erwähnt wurde, ist die Bildung von einander paarweise zugeordneten Folienstreifen durch dieses Verfahren jedoch in keiner Weise beherrschbar.

In Fig. 2 sind die drei Stufen der Herstellung von metalli­ sierten, biegsamen Kunststoffolienstreifen mit nichtmetalli­ siertem Rand gemäß der Erfindung dargestellt.

Die erste Stufe besteht darin, eine dielektrische, biegsame Folie mit großer Breite in ihrer gesamten Breite zu metalli­ sieren, beispielsweise eine Folie aus Polyester, Polycar­ bonat, Polysulfon oder Polypropylen; dabei wird ein im Vakuum- ablaufendes Aufdampfverfahren angewendet.

Die Vorrichtung enthält hier keine Anordnung mehr, mit deren Hilfe vor dem Metallaufdampfmechanismus Abdeckstreifen ange­ bracht werden, und auch die Abdeckstreifen selbst fallen weg, so daß keine Auswahl im Hinblick auf unterschiedliche Breiten der Abdeckstreifen zur Verwirklichung von unterschiedlich breiten Rändern getroffen werden muß.

Der Vorgang der Metallisierung der breiten Folien wird da­ durch vereinfacht.

Die zweite Stufe besteht darin, die metallisierte Folie gro­ ßer Breite zu zerschneiden (Schnitte c, c′) und die auf diese Weise erzeugten Streifen in Form von Folienstreifen aufzuwic­ keln. Es ergibt sich dadurch der Vorteil, daß die Zentrierung der Messer in den Randbereichen beim Schneidvorgang nicht mehr überwacht werden muß, da bei dem hier zu beschreibenden Verfahren die Ränder nicht mehr vorhanden sind.

Die dritte Stufe besteht darin, den Rand der metallisierten, biegsamen Kunststoffolienstreifen mit Hilfe eines Laser­ strahls herzustellen, der den Einfallswinkel α hat. Da die Folienstreifen bei der Herstellung von Blockkondensatoren paarweise verwendet werden, wird diese Stufe vorzugsweise an Folienstreifenpaaren durchgeführt. Die Entmetallisierung des Randes eines Folienstreifens ist in Fig. 3 genauer darge­ stellt.

Diese Figur zeigt das Prinzip der Durchführung des Entmetal­ lisierungsverfahrens mit einem schräg einfallenden Laser­ strahl.

Vor der Entmetallisierung wird ein Folienstreifen 1 auf einem beweglichen Tisch 2 angebracht. Ein Abtastfinger 3 mißt dabei den Durchmesser D des Folienstreifens.

Diese Information wird in einer Elektronikeinheit 4 gespei­ chert. Ein Laserstrahlenbündel 5 wird dann mit einem Ein­ fallswinkel α mittels einer Linse 6, die den Strahl 7 fokus­ siert, auf den Folienstreifen 1 gerichtet.

Die Laservorrichtung kann aus einem YAG-Laser bestehen. Für den Fachmann ist jedoch klar, daß auch andere Laser-Typen zum Einsatz kommen können.

Die von dem Folienstreifen 1 und dem Tisch 2 gebildete Ein­ heit wird dann mittels eines Motors 8 gleichmäßig gedreht.

Ein Motor 9 wird seinerseits in Betrieb gesetzt, um eine Ver­ schiebung des Folienstreifens längs der Achse X-X′ zu bewir­ ken.

Aufgrund der Wirkung des Motors 9 wird eine seitliche Ver­ schiebung des Folienstreifens in der Weise erzeugt, daß die Auftreffzahl des Laserstrahls pro Flächeneinheit längs des gesamten Folienstreifens gleich ist, wenn der Entmetallisie­ rungsvorgang beendet ist.

Dies bedeutet, daß die Verschiebungsgeschwindigkeit um so mehr abnimmt, je weiter von der Mitte entfernt der Laser­ strahl den Folienstreifen beaufschlagt.

Anhand der Information über den Durchmesser des Folienstrei­ fens kann die Ablauffunktion der Verschiebungsgeschwindigkeit des Folienstreifens mit Hilfe des den Motor 9 steuernden Mi­ kroprozessors 10 korrekt eingestellt werden.

Der Brechungsindex der verwendeten Kunststoffolien ist so groß, daß der Durchlässigkeitsgrad hoch bleibt und sich in Abhängigkeit vom Einfallswinkel nur wenig ändert.

Beispielsweise ändert sich der Durchlässigkeitsgrad von 92% bis 88%, wenn sich der Einfallswinkel von 20° bis 40° än­ dert.

Somit ist zu erkennen, daß der Vorteil des hier beschriebenen Entmetallisierungsverfahrens in der Änderung der Tiefe der Entmetallisierung in Abhängigkeit vom Einfall des Strahls liegt, obgleich dessen Leistung praktisch konstant bleibt. Dabei gilt, daß der Rand um so schmäler wird, je größer der Einfallswinkel ist. Auf diese Weise können Ränder in der Größenordnung von 0,05 mm verwirklicht werden. Für alle be­ schriebenen Vorgänge ändert sich der Einfallswinkel in einem Bereich von 5° bis 70°.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht in der Verwaltung der Folienstreifenvorräte.

Sobald die Folienstreifen gebildet sind, werden sie einzeln gemessen. Dies ist gegenüber dem Stand der Technik nicht neu. Jedoch werden die Folienstreifen gemessen, bevor der Rand gebildet ist.

Es wurde die Notwendigkeit der paarweisen Verwendung der Fo­ lienstreifen vor der Aufwickelphase bei der Herstellung von Blockkondensatoren aufgezeigt.

Das hier beschriebene Herstellungsverfahren ermöglicht die direkte Bildung von Folienstreifenpaaren mit nichtmetalli­ sierten Rändern.

Dies ermöglicht eine bessere vorausschauende Vorratshaltung der Folienstreifenvorräte.

Claims (8)

1. Verfahren zum Herstellen wenigstens eines nichtmetalli­ sierten Randes an vollständig metallisierten, biegsamen Kunststoffolienstreifen, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand an dem Folienstreifen unter Verwendung eines Laserstrahls gebildet wird, der bezüglich der Seitenfläche des Folien­ streifens einen von Null verschiedenen Einfallswinkel hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfallswinkel zwischen 5° und 70° liegt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Laserstrahl die gesamte seitliche Fläche des Folienstreifens überstreicht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Breite des Randes abhängig vom Ein­ fallswinkel des Laserstrahls verwirklicht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kunststoffolie eine Folie aus Poly­ ester, Polycarbonat, Polysulfon, Polypropylen oder einem ähnlichen Material ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Metallisierung mit Hilfe eines Metalls gebildet ist, das aus Aluminium, Zink, aus Legierungen mit Aluminium, Zink, Chrom oder ähnlichen Metallen ausgewählt ist.

7. Verfahren zum Herstellen eines Blockkondensators, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Stufen aufweist:

• - Metallisieren der gesamten Breite einer dielektrischen, biegsamen Folie großer Breite;
• - Schneiden der Folie großer Breite in Folien mit gewünschter Breite;
• - Bilden von vollständig metallisierten Streifen aus der wei­ chen Kunststoffolie;
• - Herstellen wenigstens eines nichtmetallisierten Randes an den den metallisierten biegsamen Kunststoffolienstreifen unter Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5;
• - Aufwickeln von wenigstens zwei metallisierten Kunststoff­ olienstreifen, die jeweils linke und rechte Ränder aufwei­ sen, in der Weise, daß die geschichtete Struktur zu bilden­ der Kondensatoren entsteht;
• - Metallisieren der seitlichen Flächen der gewickelten Struk­ tur zur Erzeugung der seitlichen elektrischen Anschlüsse;
• - Zerschneiden des auf diese Weise gebildeten Mutterkondensa­ tors in halbfertige Kondensatoren;
• - Einhüllen und Einkapseln der halbfertigen Kondensatoren zur Verwirklichung der fertigen Kondensatoren.

8. Verfahren zum Herstellen eines Wickelkondensators, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Schritte aufweist:

• - Metallisieren einer biegsamen dielektrischen Folie großer Breite in ihrer gesamten Breite;
• - Zerschneiden der Folie großer Breite in Folien gewünschter Breiten;
• - Bilden von vollständig metallisierten, biegsamen Kunststoff­ olienstreifen;
• - Erzeugen wenigstens eines nichtmetallisierten Randes an den metallisierten, biegsamen Kunststoffolienstreifen unter Ver­ wendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5;
• - Aufwickeln wenigstens einer metallisierten Folie in der Wei­ se, daß die Wickelstruktur zu bildender Kondensatoren ent­ steht;
• - Metallisieren der seitlichen Flächen der Wickelstruktur zur Erzeugung der seitlichen elektrischen Anschlüsse;
• - Umhüllen und Einkapseln des auf diese Weise gebildeten Bau­ elements zur Erzeugung des Kondensators.