从相机到起搏器，从混合动力赛车到太阳能船，电容器在工业和日常生活中都是不可或缺的。在电气系统中，它们确保电压峰值被平滑，故障电流被消除。电容器为闪光灯应用储存电能，如雷达枪或照相馆的专业闪光灯。充电至一定电压后，可为短期能量需求高的电器供电。在飞机上，这些无源组件为刹车和机载系统提供能量。电容器也被用于电动汽车，它们被用来驱动电动机和减少电磁排放。
Fischer & Tausche电容器(FTCAP)，总部位于德国Husum，生产各种应用的电容器。公司成立于1948年，专业生产中小型特殊用途的薄膜和铝电解电容器。除了标准产品之外，FTCAP还为更复杂的要求提供特殊产品，如风力涡轮机变流器的耐用薄膜电容器。
为了应对日益增长的产品需求，该公司最近增加了600平方米的生产车间，扩大了生产设施。建立了一种生产医用高压电容器的新型灌封工艺。
在医疗技术中，如CT扫描仪或x光机使用标称电压超过120千伏的电容器。它们在高压级联中平滑交流电流，从而保证良好的射线质量，”FTCAP的董事总经理André Tausche解释道。
“电容器必须满足在安全性、功能性和使用寿命方面的最高要求。然而，这只能通过我们之前的铸造系统来实现，而且成本很高。”
为确保薄膜电容器在高压应用中具有最佳的灌封质量，并在整个使用寿命中具有可靠的功能，真空灌封是必要的。这一过程保护组件免受外部影响的损害，如湿气、灰尘或腐蚀性化学物质。真空灌封还可以防止气泡被困在电容器外壳的灌封介质中。介质中的气泡会引起局部放电，破坏周围的绝缘，最终导致闪络，对终端设备造成严重的、无法弥补的损坏。
为了达到最佳的灌封工艺和最大的绝缘强度，必须采用与应用相适应的复杂的点胶技术。此外，灌封材料必须在真空条件下准备和喂料。这是唯一的方法，以确保始终没有气泡，以及有效的保护防潮整个制造过程。
薄膜电容器的生产
生产薄膜电容器的基础是所谓的“母卷”塑料箔。它的一面或两面在真空下处理，涂上一层只有几个原子层厚的蒸发铝或锌涂层。未来电容器的介电强度取决于介质——更高的电压需要更厚的介质。金属化的主辊被切成较小的辊。根据电容器的设计，这些小辊的宽度或高度决定了尺寸。
在接下来的步骤中，两个金属化的箔卷被缠绕在另一个的顶部，以抵消金属化的一个边缘从缠绕的每一边突出。有了箱形电容器，线圈在一个额外的过程步骤中通过压力被压平。
紧随其后的是所谓的“schoopage”。在这里，从侧面突出的膜端通过喷射金属化的方式电接触。在随后的愈合或老化过程中，一个合适的电压被施加到斜辊上，它烧毁了薄膜中存在的任何缺陷。这一步之后是焊接或焊接连接引脚到绕组的schoped侧表面。然后将它们放置在外壳中，封装在真空中无气泡。封装防止潮气渗透绕组，保证电容器的长期稳定性。
在过程的最后一步，进行最后的电气测试。每个电容器都要进行测试，以满足规定的容量值、损耗系数和阻抗。为防止测量过程中漏电流，FTCAP在全空调、低湿度的房间进行测量。
长期耐用的盆栽
在为新的封装工艺选择合适的系统技术之前，FTCAP先寻找合适的封装材料。“对于我们的‘常规’电容器，我们使用基于聚氨酯的灌封树脂。然而，由于高压电容器在运行过程中会接触液体，如变压器油，环氧树脂更适合这里，”Tausche说。
聚氨酯(PU)提供非常广泛和多功能的性能范围。聚氨酯化合物具有良好的机械加工性，体积收缩小，固化后柔韧性适中的特点。然而，聚氨酯对水分非常敏感，在装瓶前必须在真空下充分储存和制备。
相比之下，环氧树脂具有良好的温度稳定性，低的可燃性和较高的发光线额定值。由于它们的高硬度，高弹性模量和固化时良好的机械稳定性，这些灌封材料也非常适合在苛刻的操作环境中使用的组件。低吸湿性和高耐化学性的环氧树脂也是这种应用的关键性能。
在各种测试过程中，Wevo-Chemie GmbH的热固化双组分环氧树脂产生了非常好的结果。wevoopox 8260 FL/Wevodur 1018的特点是长期耐热性高，流动性好。由于其硬度高、交联度好、吸水率低，也非常适合灌封高压电容器。
Wevo-Chemie的销售工程师Andreas Arlt解释说:“在测试之后，我们对材料进行了修改，以使其更精确地适应现有的应用，并优化其处理。”
为了分配材料，FTCAP选择了Scheugenpflug公司的设备。Tausche解释说:“我们很快就回到了Scheugenpflug，因为我们已经使用了该公司的系统，我们对它非常满意。”“我们也相信Scheugenpflug和Wevo-Chemie之前用非常相似的材料成功实现了一个项目。”
为了确定灌封工艺的最佳系统技术，Scheugenpflug与FTCAP和Wevo-Chemie的专家一起在其内部技术和应用中心进行了预备配药测试。
Scheugenpflug公司的销售工程师Sebastian Schmitt解释说:“如果要建立新的配药流程或使用新材料，通常会推荐这样的测试。”“与铸造专家团队一起，甚至在系列生产开始之前，从最好的设备到可以实现的周期时间，基本问题就可以得到澄清。”
VDS U：一个人
在点胶试验过程中，Scheugenpflug公司的真空灌封系统在无气泡操作和灌封工艺重复性方面取得了良好的效果。该通用系统特别适用于中、大型部件的系列生产。即使有困难的零件几何形状或复杂的铸造程序，VDS U是选择的系统。
该系统基于标准模块，很像汽车行业的平台策略。这为用户提供了最大的灵活性，短的交付时间和有吸引力的价格。即使在非常拥挤的生产环境中，模块化组件也允许针对各自的应用程序进行面向需求的系统设计。
由于小系列和定制产品构成了FTCAP产品组合的重要部分，该公司主要依靠手动和半自动流程。
“我们更关注细分市场和中小系列产品。因此，一个完全自动化的生产环境对我们来说没有什么意义。相反，我们更喜欢能够快速、轻松适应的工作场所。”“最重要的是，我们需要一个系统，在这种环境下为我们提供必要的灵活性。VDS u的确是我们做出了正确的决定。”由于其400 × 300毫米的可移动托盘抽屉，真空灌封系统特别适用于各种组件的应用，它允许不同尺寸和几何形状的部件在一个系统中灌封。VDS U的三个横轴还允许在一次运行中封装多个组件。这确保了短周期的时间，同时保持最高的盆栽质量。
Schmitt解释说:“FTCAP的电容器在尺寸和形状上往往变化很大。”“当然，无论是2克的材料还是100克的材料，盆栽过程的质量必须始终保持高水平。但在这里，该体系也展示了它的优势。”
Scheugenpflug的Dos P016活塞分配器确保准确和可重复的材料数量的输出。它不仅涵盖了广泛的要求，它还允许温和的分配压力，水分或剪切敏感的灌封介质，而没有材料变化的风险。为了在使用环氧树脂的情况下获得最佳流动性能，Dos P016还为计量头和每个混合管配备了加热单元。他们在灌封前将材料加热，从而降低其粘度，确保灌封结果的可重复性和无气泡，即使是复杂的几何形状。
Scheugenpflug公司的A310负责环氧树脂的制备和灌封系统的进料。采用该系统，可可靠地加工和输送大批量自流平灌封料。此外，该系统还具有集成的真空功能，可以在制备过程中去除介质中的气泡。这对于确保在随后的灌封过程中没有气泡是很重要的。通过循环防止填料在物料内的沉降。密封的材料管道，泵和阀门也可以防止在输送过程中再次引入空气。
炉内两阶段固化
在FTCAP时，需要封装的电容器被手动插入系统中。然后将胶囊室抽真空至20毫巴。根据它们的大小，高压电容器的外壳在一个或多个步骤中被填充环氧树脂。
特别是大型电容器需要多级封装，以确保没有气泡。一定数量的材料在真空下被分配到壳体中，使内部绕组完全被灌封介质覆盖。在真空室的后续通风过程中，环氧树脂被压入更深的现有角度和间隙中。在材料第一次固化后，应用最后一层。
封装过程之后由系统操作员对元件进行光学检查。Tausche解释说:“很难自动检查封装在外壳中的高度，因为我们已经有了卷绕薄膜厚度的公差。”“卷绕顶部的材料层应该有一定的最小厚度。一般来说，稍微波动的灌装水平对我们来说不是问题。”
在最后的固化过程中，盆栽环氧树脂在80℃的炉中固化2小时，在110℃下再固化6小时。
Scheugenpflug、Wevo-Chemie、FTCAP的紧密合作，实现了功能强大、精准适配的灌封工艺。Tausche解释说:“新的真空工艺对我们来说是有价值的。”“多亏了精心设计的系统技术，我们现在可以保证无气泡封装，从而为我们的客户提供最高的质量。自动化的灌罐过程也使我们能够毫无问题地处理更大的数量。这在以前是不可能的。”
在项目过程中，Scheugenpflug和Wevo-Chemie的专家也为电容器制造商提供了丰富的材料加工和工艺技术经验，为FTCAP的工艺启动提供了有效的支持。
“我们对结果非常满意，合作非常有效，”Tauche说。“当有更多项目出现时，我们知道该向谁求助。”
