BE483460A - - Google Patents

Description

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  PERFECTIONNEMENTS AUX   MATIERES     ISOLANTES   UTILISEES EN
ELECTRICITE. 



   L'invention se rapporte à des matières isolantes utilisées en électricité, et plus particulièrement à des matières diélectri- ques entrant dans la fabrication des condensateurs. 



   Dans la demande de brevet Américain N  508.057, on a dé- crit un condensateur électrique dont l'isolant comprend un ou plusieurs oléfines polymérisés solides, dans lesquels sont noyées des particules inorganiques finement divisées ayant une permettivité plus grande que 5, de manière à élever le pouvoir de cette matière d'au moins 10% sans devoir élever le facteur de puissance de l'en- semble résultant au dessus de 0.0025.

   De plus, dans certains cas, un condensateur électrique pourvu comme diélectrique d'une couche   @   ou film de résine dans laquelle sont incorporées des particules in-   @   

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 organiques finement divisées de permettivité élevée, offre des avan- tages sur les condensateurs de capacité correspondante actuellement en usage, même si le facteur de puissance est aussi élevé que 0.05, puisque ce condensateur peut être de dimensions plus faibles que par exemple un condensateur au papier, si le diélectrique a la forme d' une couche ou d'un film qui adhère fortement aux électrodes et est de permettivité plus élevée que le papier.

   De plus, ces condensa- teurs peuvent être substitués aux condensateurs électrolytiques dans certains cas, mais avec un facteur de puissance plus faible et sans devoir observer la polarité des condensateurs. 



   Dans le but d'obtenir des condensateurs de grandes capaci- tés tout en maintenant réduit le prix de revient de la matière con- stituant la couche ou le film, il est désirable que cette matière se présente sous forme d'une bande ou ruban continu pouvant être enroulé fortement autour d'un mandrin de forme quelconque. Il s'ensuit dès lors qu'une condition importante de ces films est d'offrir une rési- stance suffisante et une flexibilité satisfaisante pour résister aux procédés d'enroulement dans le fabrication des condensateurs, sans se rompre, ou sans qu'il ne se produise des craquelures ou autres détériorations mécaniques. 



   On a trouvé que pour maintenir une flexibilité raisonnable dans le film composé résultant, il est désirable de réduire la quan- tité moyenne de particules de charge utilisées à environ un tier de l'épaisseur du film, par exemple si les particules sont approximati- vement sphériques ou cubiques, le diamètre moyen, ou la diegonale principale, ne doit pas dépasser un tier de l'épaisseur du film. 



   Suivant la présente invention, on a prévu un condensateur électrique dont l'isolant comprend un film d'une matière plastique organique dans laquelle sont incorporées des particules inorganiques finement divisées, de grande permettivité, la dimension moyenne de ces particules n'étant pas plus grande qu'un tier de l'épaisseur du film. En plus de ces dimensions, le film doit aussi présenter une 

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 résistance à la traction et une flexibilité qui répondent à la quan- tité des particules présentent, ce qui peut se définir plus exacte- ment comme étant le pourcentage en volume des particules.

   On a trouvé qu'avec la majorité de matière organique flexible, des films peuvent être obtenus avec des pourcentages en volume de particules solides d'environ 50%, tout en offrant encore une résistance à la traction et une flexibilité suffisante pour être enroulés sur un mandrin. Il est cependant préférable d'avoir un plus grand facteur mécanique de sécurité et d'utiliser des pourcentages en volume des particules solides compris dans la rangée de 10 à 30%, même au dé- pend d'une faible perte de permettivité. 



   On a constaté que parmi les matières obtenues commerciale- ment en formes de poudres, les dimensions des particules varient considérablement, mais si le diamètre moyen de ces particules n'est pas plus.grand qu'un tier de l'épaisseur du film, des résultats mé- caniques satisfaisants peuvent être obtenus en ce qui concerne les limites de pourcentage en volume déjà définies.      



   De fines poudres convenables peuvent être préparées pour réaliser des films minces au moyen de méthodes bien connus, comme par un grenage ou une désintégration à grande vitesse, suivie par une séparation des particules de dimensions voulues par flottage dans l'air ou par criblage spécial sous pression, ainsi qu'il est décrit dans l'article du Bell Monograph B.881, publié par Monsieur F.F. 



  Lucas. 



   Ces poudres peuvent être incorporées dans des laques pour 8tre coulées par une méthode quelconque connue qui fournit une in- corporation parfaite et uniforme, mais le grenage dans un tambour à billes a donné des résultats plus satisfaisants. Il est normal d' ajouter des quantités convenables de matières plastifiantes à la résine en question suivant les procédés bien connus. D'autres parts les poudres peuvent être incorporées aux bases plastiques ou élasti- ques par broyage dans un tambour à billes normalles. 

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   Dans les exemples suivants on envisage les volumes réels et non par les volumes   d'encombrement.   



   Exemple 1 - 30 cms3 de   roudre   rutile, formée de particules de dimensions moyennes   2 elle ,   sont incorporés le plus uniformément possible dans une laque comprenant du polystyrène, une matière pla- stifiante, et un dissolvant volatil, la quantité de laque étant telle que le volume de résine polystyrène plus la matière plastifiante était de 70 cms3. Des films de l'épaisseur de   25 #,   coulés au moyen de ce mélange sur une plaque plate, se mouvant enbande ou en cy- lindre, pour être ensuite séparés de la plaque, ont été trouvés pré- senter une permettivité de 17.5 et un facteur de puissance de 0.0011 de mésurés à une   fréquence;!   megacycle par seconde. 



   Exemple 2 - 10 cms3 de poudre de titane de barium formée de particules de dimension moyenne   3 #,   étaient incorporés unifor- mément dans une laque comprenant du polystyrène, une matière plqsti- fiante, et un dissolvant volatil, la quantité de   réstne   et de matière plastique étant de 90 cms3 en volume. Quand des films d'une épais- seur   12 #   étaient obtenus de ce mélange sur une plaque plate, se mouvant en bande ou en cylindre, de laquelle ils étaient séparés par la suite pour être enfin séchés, on obtenait un produit de permetti- vité égale à 5.1 et de facteur de puissance de 0.001 mesurés à une fréquence de 1 mégacycle par seconde. 



   Exemple 3 - 30 cms3 d'une poudre de titane de barium formée de particules ayant des dimensions moyennes   5 #,  étaient mélangés intimement dans une laque faite de polystyrène, d'une matière plasti- fiante, et d'un dissolvant volatil convenable dans un tambour à billes. Le mélange, coulé sur une plaque plate, se mouvant en bande ou cylindre, puis séparé de cette plaque pour constituer des films d'une épaisseur   2 #,   ont été trouvés offrir une permettivité de 19 et un facteur de puissance de 0. 0107, mesurés à une fréquence de 1 mégacycle par seconde. 



     Exemple 4 -   30 cms3 de titane de barium constitué de par- 

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 ticules ayant une dimension moyenne   5 #,   étaient intimement mélan- gés avec une   1%que   d'acétate de cellulose comprenant une résine secondaire, une matière plastifiante, et un dissolvant volatil. 



   Quand le mélange est coulé sur une plaque plate, se déplaçant par bande ou cylindre, puis est séparé de celle-ci pour constituer des films d'épaisseur   5 #,  séchés par la suite pour être libérés de toutes traces de dissolvant résiduel et d'humidité, on obtenait dès films présentant une permettivité de 27 et un, facteur de   puissance   de 0.047 mesurés à une fréquence de 1 mégacycle par seconde. 



   Exemple   5 ..   30 cms3 de titane de barium formé de parti- cules moyennes ,de   5 #,  étaient intimement mélangés avec une laque comprenant du   dichlorostyrène,   une matière plastifiante, et un dis- solvant, en quantités telles qu'il restait 70 cm3 de   dichlorostyrène   plus la matière plastifiante après l'enlèvement du dissolvants. Des films d'épaisseur   25 #   obtenus de ce mélange sur une plaque plate se mouvant par bande ou cylindre, puis séparés de celle-ci, présen- taient une permettivité de 19.2 et un facteur d'énergie de 0.011 mesurés à une fréquence de 1 mégacycle par seconde. 



   Exemple 6 - 20 cms3 de poudre de rutile formé de particu- les ayant des dimensions moyennes de   3 #,   étaient incorporés in- timement dans 80 cms3 d'éthylène polymérisé au moyen d'un mélangeur, et le mélange résultant était calandré pour former une feuille de   25 #   d'épaisseur qui présentait une permettivité de 8 et un facteur de puissance de 0. 0008, mesurés à une fréquence de 1 mégacycle par seconde. 



     Exemple 7 -     30 cms   d'une poudre de titane de barium for- mée de particules ayant des dimensions moyennes de   5 #   étaient in- timement mélangés à 70 cm3 d'une résine de chlorurede polyvinyl dans un mélangeur à haute température, le mélange étant calandré sur un appareil spécial à une température de 200  centigrades, de manière à fournir des feuilles d'une épaisseur de 500   #   qui offraient une permettivité de 20 et un facteur de puissance de   0.031   mesurés à une fréquence de 1 mégacycle par seconde. 

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   Un mélange de chlorure de polyvinyl plus mou peut être obtenu par l'addition de matières plastifiantes, de manières bien connues. Avec ces mélanges, des composés peuvent être préparés qui sont calandrés à une épaisseur de 50  #,  mais avec des facteurs de puissance quelque peu supérieurs suivant la quantité de la nature de la matière plastifiante utilisée. 



   Dans tous les exemples mentionnés ci-dessus dans lesquels un film était obtenu par coulage, ce film peut être coulé sur une feuille métallique qui, ainsi recouverte, est utilisée dans la fabri- cation des condensateurs électriques sans que le film soit séparé de la feuille métallique. Quand deux longueurs d'une telle feuille sont enroulées ensemble, elles constituent les électrodes du conden- sateur. 



   Les exemples précédents envisagent principalement l'emploi du rutile et du titanate de barium, mais la présente invention con- cerne aussi des mélanges renfermant des particules finement divisées de titanate de strontium, de titanate de magnésium, de titanate de calcium, de titanates de strontium et de barium mélangés, de titanate de plomb ou autres poudres inorganiques à haute permettivité, comme décrit dans la demande de brevet Américaine 508.057.

Claims (1)

1. RESUME L'invention se rapporte è des matières isolantes utilisées en électricité et pouvant servir particulièrement dans la fabrication des condensateurs électriques, ces matières comprenant un film d'une substance plastifiante organique dans laquelle sont mélangées des particules inorganiques finement divisées et ayant une haute permet- tivité, les dimensions moyennes de ces particules n'étant pas plus grandes qu'un tier de l'épaisseur du film.

   Différentes compositions et méthodes permettant d'obtenir les matières envisagées, et offrant différentes valeurs de permet- tivité et de facteur de puissance sont exposées en détail dans la description précédente.