Verfahren zur Herstellung von Elektreten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Elektreten aus einem Material, das eine Einfriertemperatur und einen von dieser abweichenden Erweichungspunkt aufweist.
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur schnellen und wirtschaftlichen Herstellung von Elektreten mit hohen Ladungen zur Verfügung zu stellen, bei dem ladungsbeständige Elektreten ohne Verzögerung gewonnen werden, und das insbesondere kein Abwarten für die Umkehr und Stabilisierung der Ladung erfordert.
Die erfindungsgemäss hergestellten Elektreten können sofort ihrer Verwendung zugeführt werden, besitzen eine sehr niedrige Abklinggeschwindigkeit und eignen sich für Anwendungszwecke, bei denen eine lange Lebensdauer vorteilhaft und bzw. oder wesentlich ist, z. B.
als eine langlebige Quelle für ein elektrisches Feld in Raumfahrzeugen.
Als Elektrete wird ein elektrifizierter Stoff bezeichnet, der an gegenüberliegenden Oberflächen Ladungen von entgegengesetzten Vorzeichen aufweist, wobei die Elektrifizierung sich nicht nur auf Ladungen an der Oberfläche beschränkt, sondern sich durch das ganze Volumen des Stoffes erstreckt.
Bei den bisherigen Versuchen zur Herstellung von Elektreten hat man bereits viele verschiedene Materialien verwendet. Die bisher bekannten Elektreten hatten jedoch gewisse Nachteile und sind nicht gewerblich verwertet worden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Material auf eine Temperatur oberhalb seiner Einfriertemperatur und unterhalb seines Erweichungspunktes erhitzt wird, bis er eine durchwegs gleichmässige Temperatur erreicht hat, dass das Material sodann bei der gleichen Temperatur im Verlaufe von 1 Mikrosekunde bis 12 Stunden der Einwirkung eines elektrischen Feldes von 0,001 bis 1000 kV/cm ausgesetzt, hierauf unter Aufrechterhaltung des elektrischen Feldes auf eine Temperatur von 30 "C oder tiefer gekühlt und schliesslich aus dem elektrischen Feld entfernt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist nachstehend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Elektreten in schematischer Darstellung,
Fig. 2 eine Förderbahn, längs welcher das Material, aus dem ein Elektret hergestellt werden soll, verläuft, in schematischer Seitenansicht,
Fig. 3 eine Erhitzungszone und eine Abkühlzone für das Material,
Fig. 4 eine andere Ausführungsform der Erhitzungszone,
Fig. 5 eine Gruppe von Walzen zum Erhitzen und eine Gruppe von Walzen zum Abkühlen des Materials,
Fig. 6 eine weitere Ausbildungsform der Erhitzungszone und der Abkühlzone,
Fig. 7 eine weitere Ausbildungsform der Förderbahn, wobei die Wärme über ein Stahlband dem Material zugeführt bzw. von ihm abgeführt wird und
Fig. 8 eine einfache Vorrichtung zum Herstellen von Elektreten im Schnitt.
Anschliessend wird das Material, aus dem das Elektret hergestellt wird, Elektretbildner oder Elektretbildnerfolie genannt.
Fig. 1 erläutert schematisch ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Elektreten, bei dem eine 0,127 mm dicke und 12,7 cm breite Folie aus dem Elektrobildner zwischen den Platten 2 und 3 hindurchgefördert wird. Die Platten 2 und 3 bestehen aus rostfreiem Stahl und sind auf den einander zugekehrten Seiten sorgfältig poliert, damit die Folie beim Durchgang nicht zerkratzt wird. Der Abstand zwischen den Platten 2 und 3 ist gerade ausreichend, um die gleitende Berührung mit der Folie 1 zu ermöglichen. Die Platten 2 und 3 werden, z.B. durch Hindurchleiten eines elektrischen Stromes, auf eine höhere Temperatur, wie 180 OC, erhitzt. Zwischen den Platten 2 und 3 wird eine Spannung von beispielsweise 5 kV angelegt, indem die Platten mit einer (nicht dargestellten) Gleichstromquelle, wie einer Batterie oder einem Generator, verbunden werden.
Die Platte 2 bildet den positiven Pol, die Platte 3 den negativen Pol. Die Folie 1 läuft zwischen den Platten 2 und 3 mit solcher Geschwindigkeit hindurch, dass jede Stelle der Folie für eine bestimmte Zeitdauer, z. B. 12 Sekunden, sich zwischen den Platten 2 und 3 befindet. Dann läuft die Folie 1 zwischen den Platten 4 und 5 hindurch, die den Platten 2 und 3 ähneln, wobei die Platte 4 der positive und die Platte 5 der negative Pol ist. Zwischen den Platten 4 und 5 besteht die gleiche elektrische Spannung wie zwischen den Platten 2 und 3; der einzige Unterschied ist der, dass die Platten 4 und 5, z. B. durch (nicht dargestellte) Kühlschlangen, gekühlt sind. Die Folie 1 läuft zwischen den Platten 4 und 5 mit solcher Geschwindigkeit hindurch, dass jede Stelle der Folie 1 sich für eine bestimmte Zeitdauer, z. B. 12 Sekunden, zwischen den Platten 4 und 5 befindet.
Nachdem die Folie 1 in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung zwischen den Platten 2 und 3 und den Platten 4 und 5 hindurchgelaufen ist, wird sie als Elektretfolie gewonnen und kann je nach Bedarf in kleine Stücke geschnitten werden.
In Fig. 2 läuft die Elektretbildnerfolie 10 zwischen dem Walzenpaar A und B hindurch, welches, z. B.
durch elektrische Patronenerhitzer, beheizt ist, worauf die Folie 10 zwischen dem Walzenpaar C und D hindurchläuft, welches durch Hindurchleiten von Wasser durch die Walzen gekühlt ist. Dann läuft die Folie 10 um die Walze C und um die Walze E herum. Bei einer bevorzugten Anordnung befinden sich die Walzen A und B so nahe wie möglich an den Walzen C und D.
Der Weg um die Walze C hat den Zweck, die vollständige Kühlung zu gewährleisten, und die Walze E befindet sich so nahe an der Walze C, dass zwischen diesen beiden Walzen ein ähnlicher Walzenmund besteht wie zwischen den anderen Walzen. Die Walze C wird kraftschlüssig angetrieben, und die Walze D ist geerdet. Im Bedarfsfalle kann die Walze E ebenfalls geerdet sein, um bei dem Kühlvorgang ein zusätzliches elektrisches Feld zu erzeugen. Die Walze E ist besonders zweckmässig, wenn eine zusätzliche Kühlzeit für den Elektretbildner erforderlich ist. Die Verwendung der Walze E ist bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens eine freigestellte Massnahme.
Gemäss Fig. 3 wird die Elektretbildnerfolie 20 durch Öffnung 25c den Walzenpaaren 21, 22 zugeführt, von denen die Walzen 21 positiv und die Walzen 22 negativ geladen sind. Diese Walzen befinden sich in der Zone 25, die durch ein heisses Gas, wie Heissluft, welches bei 25a ein- und bei 25b austritt, auf 180 bis 190 0C beheizt wird. Aus der Zone 25 gelangt die Folie durch die Öffnung 25d in die Zone 26, wo sie zwischen den positiv geladenen Walzen 23 und den negativ geladenen Walzen 24 hindurchläuft. Die Zone 26 wird durch Kaltluft, die bei 26a ein- und bei 26b austritt, auf etwa 30 0C gehalten. Aus der Zone 26 tritt die Folie 20 durch die Öffnung 26c aus.
Die in Fig. 4 dargestellte Anordnung eignet sich besonders für die Heizzone 25 gemäss Fig. 3. Hier tritt die Folie 30 durch die Öffnung 35a in die Zone 35 ein, läuft um die Walzen 31, 32, 33 und 34 herum, zwischen dem Walzenpaar 36, 37, von denen die Walze 36 positiv und die Walze 37 negativ geladen ist, hindurch und tritt durch die Öffnung 35b aus. Dann kann die Folie 30, wie in Fig. 1 oder 2, einer Kühlzone zugeführt werden.
In Fig. 5 läuft die Elektretbildnerfolie 40 zwischen den positiv geladenen beheizten Walzen 41 und den negativ geladenen beheizten Walzen 42 und dann zwischen den positiv geladenen gekühlten Walzen 43 und den negativ geladenen gekühlten Walzen 44 hindurch.
In Fig. 6 wird die Heizzone 55 und die Kühlzone 56 auf jeweils der erforderlichen Temperatur gehalten, indem durch die Zone 55 ein heisses Gas und durch die Zone 56 ein kaltes Gas geleitet wird. Das Elektretbildnerband 50 tritt durch die Öffnung 55a in die Zone 55 ein, läuft durch die Öffnung 55b in die Zone 56 und tritt aus dieser durch die Öffnung 56 aus. In den Zonen 55 und 56 laufen die Förderbänder 58 und 59 aus rostfreien Stahl in den angegebenen Richtungen um die negativ geladene erhitzte Walze 52 und die negativ geladene gekühlte Walze 54 bzw. um die positiv geladene erhitzte Walze 51 und die positiv geladene gekühlte Walze 53 um. Die Folie 50 läuft in engem Kontakt zwischen den beiden endlosen Stahlbändern 58 und 59 hindurch, die ihrerseits durch die Öffnungen 55c und 55d laufen.
In Fig. 7 läuft die Elektetbildnerfolie 60 in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung zwischen den endlosen Förderbändern 61 und 62 aus rostfreiem Stahl hindurch, die in den angegebenen Richtungen umlaufen. Eine aus dem Band 61, der Folie 60 und dem Band 62 bestehende Mehrfachschicht läuft zwischen der erhitzten, positiv geladenen Walze 63 und der erhitzten, negativ geladenen Walze 64, dann zwischen der erhitzten, positiv geladenen Walze 63a und der erhitzten, negativ geladenen Walze 64a, hierauf zwischen der gekühlten, positiv geladenen Walze 66a und der gekühlten, negativ geladenen Walze 65a und schliesslich zwischen der positiv geladenen gekühlten Walze 66 und der negativ geladenen gekühlten Walze 65 hindurch.
Fig. 8 zeigt eine einfache Vorrichtung zur Herstellung von Elektreten. Die Elektretbildnerrolle 70a befindet sich auf der Achse 73, und die Elektretbildnerfolie 70 wird von der Rolle 70a abgezogen und zwischen der positiv geladenen Walze 74 und der negativ geladenen Walze 75 hindurchgeführt. Die Elektretbildner-Ersatzrollen 70b, 70c, 70d und 70e, die Rolle 70a sowie die Walzen 74 und 75 befinden sich sämtlich in der erhitzten Zone 71. Die Folie 70 gelangt durch die Öffnung 71a in die Zone 76, die mit Hilfe von durch Öffnung 76a ein- und durch Öffnung 76b ausströmender Kaltluft gekühlt wird. Durch Öffnung 76c wird die Folie 70 abgezogen.
Die nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellten Elektrete ermöglichen eine neue Art der In formationsspeicherung. Der Elektretbildner kann als auf elektronische oder elektrische Impulse ansprechendes Band, z.B. in Tonbandgeräten, verwendet werden, da sich auf der elektretbildenden Oberfläche ein Muster von elektronischen Signalen überlagern lässt, indem dem Elektretbildner die entsprechenden Ladungen in der oben beschriebenen Weise erteilt werden. Hierbei entsteht im Endeffekt eine Reihe von Elektreten, die entweder unmittelbar oder über ungeladene Zwischenräume miteinander verbunden sind. Dem Elektretbildner können also negative und positive Ladungen in jedem gevYünschten Muster erteilt werden, und diese Ladungen bleiben beständig.
Solche Bänder können auch in kleine Stücke von verschiedenen Grössen geschnitten und als Filterelemente verwendet werden.
Die nach dem oben bescllriebenen Verfahren hergestellten Elektrete eignen sich zur Verwendung in elektrostatischen Filtern, Dosimetern, Mikrophonen, Elektrometern, Schwingungsmessern und ähnlichen Vorrichtungen, besonders für solche Vorrichtungen, die leicht sein müssen, z. B. weil sie in Raumfahrzeugen verwendet werden.
Die auf die oben beschriebene Weise hergestellten Polyäthylenterephthalat-Elektrete eignen sich für alle oben angegebenen Anwendungszwecke und besitzen in Anbetracht ihrer besonderen Eigenschaften ein weiteres Anwendungsgebiet als die bisher bekannten Elektrete.
Sie können in Vorrichtungen verwendet werden, in denen eine bleibende elektrostatische Ladung, d. h. eine Ladung von sehr langer Lebensdauer, erforderlich ist, und sie können unmittelbar nach ihrer Herstellung ohne die bei anderen Elektreten erforderliche Wartezeit ihrem Verwendungszweck zugeführt werden.
Bespiel 1
Eine Polyäthylenterephthalatscheibe von 10 cm Durchmesser und 0,25 mm Dicke wird zwischen Scheiben aus Aluminiumfolie von 10 cm Durchmesser und 2,5 i Dicke gelegt, und das Ganze wird zwischen Scheiben aus rostfreiem Stahl von 10 cm Durchmesser und 4,76 mm Dicke angeordnet. Die Stahlscheiben dienen als Elektroden zur Erzeugung eines elektrischen Feldes und bilden die Oberseite und die Unterseite der Anordnung. Diese Anordnung wird in einen Ofen eingebracht, der mit Temperatursteuerung, einem Ventilator zum Ausgleich der Innentemperatur und rnit einer Gleichstrom-I-Iochspannungsquelle ausgestattet ist. Der Ofen wird unter Atmosphärendruck auf einer Temperatur von 150 t 0,5 OC gehalten.
Nachdem das Aggregat in den Ofen eingesetzt worden ist, und vor dem Anlegen des elektrischen Feldes werden die Oberflächen der Polyäthylenterephthalatscheibe kurzgeschlossen, und die Scheibe wird geerdet, um alle etwaigen Restladungen zu entfernen.
Die untere Aluminiumscheibe wird mit dem negativen Pol der Stromquelle (einer Sorenson -Stromquelle mit einem Spannungsbereich von 0 bis 30 000 V) und die obere Elektrode über ein Elektrometer mit der Erde verbunden. Die Polyäthylenterephthaiatscheibe wird in dem Ofen auf 150 OC erhitzt, und diese Temperatur wird 1 Stunde innegehalten. Dann wird unter Innehaltung der Temperatur von 150 "C zwischen den Stahlscheiben eine Spannung angelegt, die ein elektrisches Feld von 197 kV/cm erzeugt, und der Strom wird während der Formienmgszeit von 20 Stunden von Zeit zu Zeit mit Hilfe des Elektrometers gemessen. Die Ergebnisse der Messungen finden sich in Tabelle I.
Tabelle I
Konstante Temperatur von 150 + 0,5 OC
Ladezeit, Min. Stromstärke, yA
0 0
15 4,8
17 5,0
78 5,7
113 5,1
185 4,8
206 4,7
266 4,5
313 4,4
1148 1,3
1201 1,3
Nach 20-stündiger Ladezeit wird der Heizkörper des Ofens abgeschaltet, die Tür geöffnet und die Polyäthylenterephthalatscheibe im elektrischen Feld erkalten gelassen. Wenn die Scheibe 30 "C erreicht hat, wird das elektrische Feld abgeschaltet und die Scheibe (der Elektret) aus dem Ofen herausgenommen. Die Oberflächenladung der Scheibe wird bestimmt, indem die Scheibe in einen zerlegbaren Kondensator, d. h.
einen Kondensator mit beweglicher Elektrode, eingesetzt wird. Die Elektrode wird mit der Scheibe in Berührung gebracht, das Ganze geerdet, um jegliche Ladung zu beseitigen, und die Elektrode in einen bestimmten Abstand von dem Elektreten gebracht. Die auf der Elektrode induzierte Ladung wird mit Hilfe eines geeichten Kondensators und Elektrometers gemessen. Aus der Spannungsablesung auf dem Elektrometer wird die Ladungsdichte nach der Gleichung CV
A berechnet, worin Q die Ladungsdichte, C die Kapazität des Kondensators, A die Fläche der beweglichen Elektrode und V die Spannungsablesung auf dem Elektrometer in Volt bedeuten.
Für diesen Elektreten beträgt die Spannungsablesung auf der Oberseite der Scheibe +3,35 V und auf der Unterseite der Scheibe - 2,36 V. Die Fläche der beweglichen Elektrode beträgt 12,56 cm2. Die Kapazität des Kondensators beträgt 0,01 X 10-6 Farad.
Oberseite Q (0,01 X 10-6) 3,35 =
12,56
12,56 Unterseite Q (0,01 X lO-ss) 2,36 = +1,9 X 10-9 Coulomb/cm2
12,56
Diese Berechnung zeigt, dass der frisch hergestellte Elektret eine überschüssige Heteroladung besitzt. Der Elektret wird kurzgeschlossen unter Ausschluss von Feuchtigkeit aufbewahrt. Von Zeit zu Zeit wird der Elektret aus dem Exsikkator herausgenommen, und die Ladungen auf seinen Oberflächen werden, wie oben, gemessen. Die Ergebnisse dieser Messungen finden sich in Tabelle II. Die Werte der Tabelle II zeigen, dass die überschüssige Heteroladung auf dem Poläthylenterephthalat-Elektreten sich im Verlaufe einer 3-monatigen Lagerungszeit vergrössert.
Tabelle II Oberflächenladungsdichte, 10-9 Coulomb/cm2 Lagerungszeit, Positive Elektrode, Negative Elektrode,
Heteroladung, Heteroladung,
Std. Oberseite Unterseite
0 -2,7 +1,9
3 -2,8 +3,8
6 -2,9 +3,6
28 -5,1 +3,2
49 -3,9 +4,0
173 -6,0 +5,5
292 -5,4 +4,0
547 -7,0 +3,9 9818 -8,0 +7,9
12 888 -8,1 +8,1
Beispiel 2
Eine Polyäthylenterephthalatscheibe von 10 cm Durchmesser und 0,254 mm Dicke wird kurzgeschlossen, geerdet und dann nach Beispiel 1 behandelt. Es wird eine Spannung angelegt (Feldstärke 197 kV/cm), und der Strom wird von Zeit zu Zeit im Verlaufe der Formierungsdauer von 90 Stunden gemessen. Nach dem Herausnehmen aus dem Ofen werden Ladungsmessungen zu verschiedenen Zeitpunkten durchgeführt. Die Ergebnisse finden sich in Tabelle III.
Tabelle III Oberflächenladungsdichte, 10-9 Coulomb/cm2 Lagerungszeit, Positive Elektrode, Negative Elektrode,
Heteroladung, Heteroladung,
Std. Oberseite Unterseite
0 -8,0 +8,0
1 -7,8 +8,1
26 -7,9 +7,2
120 -8,0 +8,4
240 -9,1 +8,0
312 -9,6 +8,8
2700 -11,5 +9,0
5600 -11,5 +10,4
Dieser Elektret, der für eine längere Zeitdauer geladen wurde als der gemäss Beispiel 1 hergestellte Elektret, hat eine viel höhere Anfangsladung, die im Verlaufe von nahezu 6000 Stunden nur noch wenig zunimmt.
Die erfindungsgemäss hergestellten Elektrete eignen sich für viele Anwendungszwecke, z. B. in elektrostatischen Filtern, Mikrophonen, Elektrometern usw. Sie können auch als Dosimeter verwendet werden. Dieser Anwendungszweck ist im folgenden Beispiel erläutert.
Beispiel 3
Ein Polyäthylenterephthalat-Elektret ähnlich dem nach Beispiel 1 hergestellten wird einer Gammastrahlung ausgesetzt, die von einer Polonium-Strahlungsquelle mit 0,5 Millicurie ausgeht. Der Elektret wird 1 Stunde in enge Berührung mit der Oberfläche der Strahlungsquelle gebracht, worauf die Ladung auf der Oberfläche der Strahlungsquelle und die Ladung auf der Oberfläche des Elektreten nach Beispiel 1 gemessen wird.
Dann wird der Elektret von der Strahlungsquelle entfernt, indem die letztere 3 mm über der Oberfläche des Elektreten aufgehängt wird. An einem ähnlichen Polyäthylenterephthalat-Elektreten, der keiner Gammastrahlung ausgesetzt worden ist, werden gleichzeitig mit den Ladungsmessungen an dem bestrahlten Elektreten Kontrollmessungen durchgeführt. Die Ergebnisse finden sich in Tabelle IV.
Tabelle IV
Oberflächenladungsdichte, 10-9 Coulomb/cm2
Gesamte Behandlungs- Behandlungs- Bestrahlte Probe Kontrollprobe zeit, zeit,
Min. Min. Oberseite Unterseite Oberseite Unterseite
Direkte Berührung
0 0 -10,24 +10,24 -10,24 +10,24
110 110 - 9,46 + 9,46 -10,24 +10,24
3950 3950 - 6,31 + 6,31 -10,17 +10,17
3 mm Abstand
0 3950 -6,31 +6,31 -10,17 +10,17
1440 5390 -4,65 +4,57 - 10,30 +10,40
2550 6500 -4,54 +3,54 -10,17 +10,17
Wie die obigen Werte zeigen, kann der Polyäthylen terephthalat-Eleiritret als Dosimeter, eine einfache Vorrichtung zum Nachweis von Strahlung, verwendet werden. Die bestrahlten Proben verlieren rasch ihre Ladungen, was auf die Kontroliprobe nicht zutrifft.
Die Werte erläutern die Empfindlichkeit von Polyäthylenterephthalat-Elektreten gegen Strahlung. Diese Elektret- Dosimeter besitzen gegenüber anderen, heute verwendeten Dosimetern den Vorteil, dass sie keine umständliche Einkapselung erfordern. Z. B. müssen Dosimeter, bei denen ein photographischer Film verwendet wird mit lichtundurchlässigen Kassetten versehen sein. Das Elektret-Dosimeter erfordert keine Einkapselung. Ferner lässt sich die Entladung des Elektreten leicht nachweisen, indem der Elektret einfach in einen zerlegbaren Kondensator eingebracht wird, oder, wenn grosse Mengen verarbeitet werden müssen, durch Feststellung der Einwirkung seines elektrischen Feldes (wobei eine Seite geerdet ist) auf elektrostatische Geräte.
Bei Verwendung der photographischen Dosimeter wird Zeit benötigt, um den Film zu entwickeln.
Wie oben angegeben, können nach dem Verfahren mehrere Scheiben gleiciizeitig in Elektrete übergeführt werden. Z. B. kann man mehrere Scheiben als Paket in das Formierungsfeld einbringen, vorzugsweise mit je einer Aluminiumfolie oder einem ähnlichen Trennorgan zwischen den Scheiben, und dieses Paket kann in der gleichen Weise behandelt werden, wie es oben für die Behandlung einer einzelnen Scheibe beschrieben wurde, mit dem einzigen Unterschied, dass die Behandlungszeit und die Feldstärke variiert werden.
Wenn man in dieser Weise Pakete von je vier Scheiben 3 bis 7 Tage im elektrischen Feld behandelt, erhält man Elektrete, bei denen die an die positive Elektrode angrenzende Scheibe eine viel niedrigere Ladung aufweist als die anderen drei Scheiben, wobei die Scheiben Ladungen in der Grössenordnung von 10 bis 14 X 10-9 Coulomb/cm2 besitzen. Bei kürzeren Aufladungszeiten von 2 bis 30 Stunden haben praktisch alle Scheiben in dem Paket die gleiche Ladung.
Das folgende Beispiel erläutert diese Auslührungs- form der Erfindung.
Beispiel 4
Vier Polyäthylenterephthalatscheiben von je 10 cm Durchmesser und 0,254 mm Dicke werden einzeln kurzgeschlossen und so geerdet, dass beide Oberflächen einer jeden Scheibe auf das Erdpotential gebracht werden. Dieses Scheibenpaket wird dann zwischen Scheiben aus Aluminiumfolie gelegt und das Ganze gemäss Beispiel 1, jedoch bei einer Feldstärke von 49 kV/cm und einer Ladungsdauer von 2 Stunden, behandelt. Die Gesamtladungsdichte der vier Scheiben ergibt sich aus Tabelle V.
Tabelle V
Oberflächenladungsdichte, 10 - 9 Coulomb/cm2
Positive Elektrode, Negative Elektrode,
Heteroladung, Heteroladung,
Oberseite Unterseite Oberste Scheibe (+1) -7,3 -8,4 Zweite Scheibe (+2) -7,8 +8,3 Dritte Scheibe (+3) -7,9 + 8,7 Unterste Scheibe (+4) -8,6 +7,1
Die Ladungsdichte der vier Schreiben zeigt eine gleichmässig hohe Heteroladung durch den ganzen Stapel hindurch.
Beispiel 5
Vier auf Hochglanz polierte Platten aus rostfreiem Stahl von je 61 cm Länge, 10 cm Breite und 3,175 mm Dicke werden zu zwei Plattenpaaren zusammengesetzt, die so gegeneinander orientiert sind, dass die 61 cm langen und 10 cm breiten Flächen einander parallel gerditet und einander gegenüber angeordnet sind. Die beiden Aggregate stehen unter leichtem Federdruck, so dass sie sich der zwischen ihnen hindurchlaufenden Folie anpassen. Die beiden Plattenpaare werden dann in ihrer Längsrichtung hintereinander angeordnet, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Der Abstand zwischen den Platten eines jeden Paares beträgt 1,27 mm.
Das erste Plattenpaar wird elektrisch auf eine Oberflächentemperatur der einander gegenüberliegenden Plattenseiten von 180 OC erhitzt, so dass der Raum zwischen den Platten ebenfalls eine Temperatur von etwa 180 OC annimmt.
Das zweite Plattenpaar wird mittels von kaltem Wasser durchflossener Kupferschlangen gekühlt, so dass die einander gegenüberliegenden Plattenseiten eine Ober fl':s.dientemperatur von 15 OC aufweisen und der Raum zwischen den Platten eine Temperatur von etwa 20 "C hat. Zwischen dem ersten Plattenpaar und auch zwischen dem zweiten Plattenpaar wird eine Potentialdifferenz von 5 kV angelegt.
Eine 12,7 cm breite und 0,127 mm dicke Polyäthylenterephthalatfolie wird in Längsrichtung durch die Zwischenräume zwischen dem ersten und dem zweiten Plattenpaar mit einer Geschwindigkeit von 3 mlMin. hindurchgeführt, und an der aus dem zweiten Piattenpaar austretenden Folie wird an verschiedenen Stellen die Oberflächenladung bestimmt indem die entsprechenden Proben, wie in Beispiel 1 beschrieben, in einen zerlegbaren Kondensator eingebracht werden.
Beispiel 6
Vier Aluminiumwalzen von je 10 cm Breite und 5 cm Durchmesser werden in Paaren mit den Achsen eines jeden Paares parallel zueinander und in einem Abstand von 50,927 mm derart angeordnet, dass die Achsen der einander entsprechenden Walzen der beiden Paare parallel gerichtet sind und in einem Abstand von 6,35 cm voneinander stehen. Diese Anordnung entspricht der in Fig. 2 für die Walzen A, B, C und D dargestellten Anordnung. Das erste Walzenpaar wird mit Hilfe von Patronenerhitzern so erhitzt, dass die Walzenoberfläche auf einer Temperatur zwischen 200 und 210 OC und der Raum zwischen den Walzen auf etwa 205 0C gehalten wird.
Das zweite Walzenpaar wird durch Wasser so gekühlt, dass die Walzenoberfläche auf 15 bis 20 C und der Raum zwischen den Walzen auf etwa 18 OC gehalten wird. Zwischen den Walzen eines jeden Paares wird eine Potentialdifferenz von 10 kV angelegt. Eine 12,7 cm breite und 0,127 mm dicke Poly ätilylenterephthalafolie wird nacheinander durch beide Walzenpaare mit einer Geschwindigkeit von 9,14 miMin.
hindurchgeführt.
Beispiel 7
Aus Platten von 4,76 mm Dicke wird ein Paar von aneinander angrenzenden Kästen hergestellt. Die Kästen dienen zum Unterbringen von zwei Paaren von je vier Walzen, von denen sich der eine Walzensatz auf der heissen Seite und der andere auf der kalten Seite befindet, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Die Walzen be sitzen die gleiche Grösse und bestehen aus dem gleichen Werkstoff, wie in Beispiel 6 beschrieben, sind jedoch nicht einzeln beheizt. Die Temperatur in der Heizkammer beträgt 180 bis 190 C. Die Kühlkammer wird durch einen Kaltluftstrom auf Raumtemperatur (etwa 30 OC) gehalten. Die in Beispiel 6 beschriebene Folie, in diesem Falle jedoch mit einer Dicke von 0,254 mm, wird mit einer Geschwindigkeit von 3 m/Min. durch diese Vorrichtung hindurchgefördert.
Beispiel 8
Zur Erläuterung der Arbeitsweise gemäss Fig.S werden acht heisse und acht kalte Walzen verwendet.
Die acht heissen Walzen werden mit Hilfe von Patronenerhitzern auf 160 OC gehalten. Die acht kalten Walzen werden durch Uberleiten von Luft gekühlt. Eine 0,127 mm dicke Polyäthylenterephthalatfolie wird gemäss Fig.
5 mit einer Geschwindigkeit von 6,7 m/Min. zwischen den Walzen hindurchgefördert.
Beispiel 9
Proben von 25,4 u dicker Polyäthylenterephthalatfolie werden zwischen Elektroden aus Aluminiumfolie auf 150 OC erhitzt. Hierbei wird ein Gleichstromfeld von 200 kV/cm angelegt. Es stellt sich heraus, dass kurze Ladezeiten unter diesen Bedingungen die Ausbildung von höheren Heteroladungen begünstigen.
Durch diesen Umstand wird auch die kontinuierliche Herstellungsweise begünstigt. Andere wichtigeVersuchs- grössen sind zusammen mit den erzielten Oberflächenladungsdichten in Tabelle VI zusammengestellt.
Tabelle VI
Zeitdauer im elektrischen Feld Oberflächenladungsdichte,
Heteroladung
Temperatur Kühlung 10-9 Coulomb/cm2
0* 75 Min. 27,2
0* 40 Min. 21,0
120 Min. 40 Min. 17,0
30 Min. 60 Min. 12,7 * Zeit zu kurz zur Messung
Beispiel 10
Zur Erläuterung der Arbeitsweise gemäss Fig. 4 wird ein System aus sechs Walzen derart in einer Heizkammer angeordnet, dass die Kunststoffbahn beim Herumführen um die einzelnen Walzen lange genug in der Heizkammer verbleibt, um die erforderliche Temperatur anzunehmen, bevor die elektrische Ladung zur Einwirkung gelangt. Die Walzen selbst sind nicht erhitzt, sondern sie nehmen die Temperatur der Heizkammer an.
Der Förderweg der Kunststoffbahn beträgt 7,6 m, was ausreicht, damit die Bahn bei einer Förderge schwindigkeit von 6,1 m/Min. die Temperatur der Heizkammer von 150 0C annimmt. Nach dem Hindurchlaufen zwischen den geladenen Walzen, zwischen denen eine Feldstärke von 200 kV/cm besteht, gelangt die Kunststoffbahn sofort in eine Kühlkammer ähnlich derjenigen gemäss Fig. 3 und Beispiel 7.
Durch diese Vorrichtung wird eine 0,127 mm dicke Polyäthylenterephthalatfolie mit einer Geschwindigkeit von 6,1 m/Min. hindurchgefördert, wobei man einen Elektreten erhält.
Beispiel 11
In diesem Beispiel werden gemäss Fig. 6 metallische Förderbänder von 50 u Dicke und 7,62 cm Breite anstelle von Platten verwendet, um die Rillenbildung auf der Folie zu verhindern. Eine 50 zur dicke und 12,7 cm breite Polyäthylenterephthalatfolie wird erst durch die auf 160 "C gehaltene Heizkammer und dann durch die auf 10 C gehaltene Kühlkammer gefördert. Die Folie läuft zwischen den endlosen Förderbändern hindurch, die ihre Ladungen durch die Walzen von einer Gleichstromquelle erhalten. Das elektrische Feld beträgt 200 kV/cm, und die Folie bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 9,14 miMin.
In der vorliegenden Beschreibung beziehen sich Teile und Prozentangaben, falls nichts anderes angegeben ist, auf Gewichtsmengen.
Das Dipolmoment ist eine mathematische Grösse.
Es ist das Produkt aus einer der Ladungen einer Dipoleinheit und dem Abstand zwischen den beiden Ladungen in der Dipoleinheit.
Der spezifische Volumenwiderstand ist der elektrische Widerstand, den ein Kubikzentimeter eines Stoffes dem Durchgang des elektrischen Stromes senkrecht zu zwei parallelen Flächen des Würfels entgegensetzt.
Die Einfriertemperatur, die auch als Glastemperatur, Glasübergangstemperatur oder tJbergangstempera- tur zweiter Ordnung bezeichnet wird, ist diejenige Temperatur, bei der bei einem amorphen Kunststoff oder im amorphen Bereich eines kristallinen Kunststoffes die Kurven für die freie Energie, Entropie und Enthalpie kontinuierlich sind und die Kurve der Wärmekapazität diskontinuierlich ist. Die Einfriertemperatur ist derjenige Punkt, bei dem eine Anderung in der molekularen Freiheit eines Stoffes auftritt, und sie ist weiter als der Punkt gekennzeichnet, bei dem der betreffende Stoff aus dem starren Zustand in einen kau tschukartigen Zustand übergeht.
Der Schmelzpunkt, der auch als Dbergangstempera- tur erster Ordnung bezeichnet werden kann, ist diejenige Temperatur, bei der die Kurve der freien Energie kontinuierlich ist und die Kurven der Entropie, Enthalpie und Wärmekapazität diskontinuierlich sind.
Der Erweichungspunkt, auch Erweichungstemperatur genannt, liegt unter dem Schmelzpunkt des betreffenden Stoffes. Bei amorphen Kunststoffen von hohem Molekulargewicht wird gewöhnlich kein scharfer Schmelzpunkt beobachtet. Der Temperaturbereich des Übergangspunktes, bei dem ein Stoff ohne scharfen Schmelzpunkt bei Bestimmung mit dem Plastometer aus dem Zustand des viscosen Flusses in denjenigen des plastischen Flusses übergeht, wird Erweichungspunkt genannt. Wenn einem Stoff kein Erweichungspunkt zugeordnet werden kann, wird im Sinne der Erfindung der Schmelzpunkt als die obere Grenze des hier angegebenen Temperaturbereichs betrachtet.
Gemäss der obigen Beschreibung wird Polyäthylenterephthalat in Elektrete mit besonderen Eigenschaften übergeführt, vermöge deren sie sich vor den bisher bekannten Elektreten auszeichnen.
Diese Polyäthylenterephthalat-Elektrete haben höhere Ladungen als die bisher bekannten Elektrete aus organischen Stoffen und übertreffen die letzteren daher bei vielen Verwendungszwecken, bei denen die bekannten Elektrode infolge ihrer auf raschen Ladungsverlust zurückzuführenden niedrigen Ladung nur einen beschränkten Wert besassen. Die Ladungen der Elektrete werden in Coulomb/cm2 gemessen. Die bekannten Elektrete verschiedener Arten, z. 3. solche aus Carnaubawachs, Bienenwachs, Polyamiden, Polymethacrylsäuremethylester oder Polytetrafluoräthylen, besitzen Ladungen von nicht mehr als 6 X 10-9 Coulomb/cm2.
Bei den auf die beschriebene Weise hergestellten Poly äthylenterephthalat-Elektreten sind Ladungen von 27 X 10-9 Coulomb/cm2 gemessen worden.
Es wurde ferner gefunden, dass diese Polyäthylenterephthalat-Elektrete eine sehr beständige Ladung aufweisen, die sich im Laufe der Zeit nicht umkehrt. Die bisher bekannten Elektrete besitzen die letztgenannte Eigenschaft nicht. Dieses Verhalten der neuen Elektrete ermöglicht es, sie unmittelbar nach der Herstellung ihrem Verwendungszweck zuzuführen, ohne auf eine Ladungsumkehr nach der Herstellung warten zu müssen.
Es wird angenommen, dass dieses Verhalten der Polyäthylenterephthalat-Elektrete darauf zurückzuführen ist, dass die erzeugte Heteroladung eine permanente Ladung ist. Im Gegensatz dazu war die permanente Ladung der bisher bekannten Elektrete eine Homoladung.
Weiter wurde festgestellt, dass bei einem frisch hergestellten Elektreten die Heteroladung die Homoladung überwiegt. Die Heteroladung ist auf der Seite des Elektreten, die mit der negativen Elektrode in Berührung gestanden hat, positiv, und auf der Seite, die mit der positiven Elektrode in Berührung gestanden hat, negativ.
Die Homoladung ist auf der Seite des Elektreten, die bei der Herstellung desselben mit der positiven Elektrode in Berührung gestanden hat, positiv, und auf der Seite, die der negativen Elektrode benachbart war, negativ. Es wird angenommen, dass die Homoladung durch Sprühstrahlen von elektrischen Ladungen erzeugt wird, die von den Formierungselektroden ausgehen und infolge des hohen Potentials in den Elektretwerkstoff eintreten.
Bei den bekannten Elektreten, z. 3. denjenigen aus Carnaubawachs oder Bienenwachs, klingen die Heteroladungen ab und sind daher normalerweise nur vor übergehende Ladungen. Die beständigere Ladung ist die Homoladung. Daher kehrt sich nach einer gewissen Zeit die Ladung eines solchen Elektreten um, und der Elektret kann erst dann der Verwendung zugeführt werden, wenn die Umkehr stattgefunden hat und sich die neue Ladung in ihrer bleibenden Grösse ausge bildet hat.
Im Gegensatz zu dem Verhalten dieser bekannten Elektrete weisen die gemäss dem oben beschriebenen Verfahren hergestellten Polyäthylenterephthalat-Elektre- te eine bleibende Heteroladung auf. Sie erleiden daher nicht die Ladungsumkehr der bekannten Elektrete und erfordern daher keine Wartezeit bis zu ihrer gewerblichen Anwendung.
Eine andere Erscheinung, die bei diesen Polyäthylenterephthalat-Elektreten beobachtet wird, bezieht sich auf die Messung des Abfalles ihres Ladestromes. Bei den bekannten Elektreten erfolgt dieser Stromabfall kontinuierlich. Im Gegensatz dazu zeigen die Polyäthylenterephthalat-Elektrete einen scharfen Anstieg des Ladestromes und dann einen langsamen Abfall.
Das wie oben beschrieben verwendete Polyäthylenterephthalat kann z. 3. in Form der im Handel erhältlichen Folien eingesetzt werden. Ebenso kann man ein sonstiges Flächengebilde oder ein massives Stück verwenden. Grösse und Form des elektretbildenden Stoffes, nachstehend wie eingangs erwähnt als Elektretbildner bezeichnet, können je nach der besonderen Ausführungsform des Verfahrens variieren. Der Elektretbildner kann z.B. scheibenförmig, lochplattenförmig und dergleichen sein. Er soll jedoch vorzugsweise zwei ebene Oberflächen besitzen, die sich an gegenüberliegenden Seiten des Stückes befinden, wie es bei einer flachen Folie oder Platte der Fall ist. Für das kontinuierliche Verfahren soll der Elektretbildner in einer Form vorliegen, die sich für diese Arbeitsweise eignet.
Der Elektretbildner kann vorwiegend aus Polyäthylenterephthalat bestehen, oder er kann auch geringere Mengen von anderen Stoffen enthalten. Er kann auch mit wasserabweisenden Stoffen, wie Siliconharz oder Polytetrafluoräthylen, beschichtet sein. Ebenso kann er Halbleiter oder Ferroelektrika, wie Bariumoder Calciumtitanat oder -zirkonat, enthalten.
Das mittlere Molekulargewicht des Polyäthylenterephthalats beträgt vorzugsweise etwa 13 000 bis 25 000.
Das oben beschriebene Verfahren eignet sich zwar besonders für die Herstellung von Polyäthylenterephthalat-Elektreten; es kann aber auch zur Herstellung von Elektreten aus anderen Elektretbildnern angewandt werden. Als Elektretbildner können bei dem Verfahren alle bekannten Elektretbildner eingesetzt werden.
Der Elektretbildner soll vorzugsweise ein Dipolmoment von mindestens 0,1 Debye und vorzugsweise von mindestens 0,5 Debye aufweisen. Ferner soll er vorzugsweise einen spezifischen Volumenwiderstand von mindestens 1012, insbesondere von mindestens 1014 Ohm cm bei Raumtemperatur besitzen.
Als Elektretbildner kommen z. 3. Kunststoffe, wie Celluloseacetat, Polyvinylidenchlorid, Polymonochlortrifluoräthylen, Polytetrafluoräthylen, Polyvinylchlorid und Polymethacrylsäuremethylester, in erster Linie aber Polyäthylenterephthalat, in Betracht. Man kann als Elektretbildner auch anorganische Stoffe, wie keramische Stoffe und dergleichen, verwenden, z. B. Erdalkalititanate oder -zirkonate oder dergleichen. Diese können gegebenenfalls in kristalliner Form vorliegen.
Im weitesten Sinne besteht das oben beschriebene Verfahren darin, dass man ein massives Stück aus dem Elektretbildner zwischen zwei Elektroden anordnet und dabei zwischen den Elektroden bei höherer Temperatur ein elektrisches Feld auf den Elektretbildner einwirken lässt.
Das elektrische Feld kann von etwa 0,001 bis 1000 kV/cm variieren, beträgt aber vorzugsweise, besonders für Polyäthylenterephthalat, 50 bis 200 kV/cm.
Das elektrische Feld wird durch eine Gleichstromquelle erzeugt, die mindestens einem Paar von Elektroden, die z. B. die Form flacher Platten haben, verbunden ist. Die erforderliche Spannung hängt von dem Abstand der Elektroden ab. Wenn z. B. als Elektroden flache Platten verwendet werden, errechnet sich die erforderliche Spannung aus der Gleichung
V
E=d d wobei E das elektrische Feld (in kV/cm), V die an die Platten angelegte Spannung (in kV) und d den Abstand zwischen den Platten (in cm) bedeuten. So ist z. B. eine Spannung von 4 kV (4000 V) erforderlich, um bei einem Elektrodenabstand von 0,02 cm ein elektrisches Feld von 200 kV/cm zu erzeugen.
Der zwischen den Elektroden anzuordnende Elektretbildner, z. 3. Polyäthylenterephthalat, muss eine hierfür geeignete Form, z. B. Scheibenform, Plattenform, Folienform oder Stabform, besitzen, bevor er nach dem oben beschriebenen Verfahren in einen Elektreten übergeführt wird.
Wenn der Elektretbildner nicht in Form einer Folie vorliegt, kann er die Form eines Stückes mit den verschiedensten Grössen und Abmessungen besitzen. Im allgemeinen beträgt die Dicke des Elektretbildners jedoch etwa 2,5 ,s bis 0,127 mm, und Elektretbildner in dieser Form werden nachstehend als Scheiben bezeichnet, wobei jedoch zu beachten ist, dass sie jede geeignete Form besitzen können.
Gemäss einer Ausführungsform des oben beschriebenen Verfahrens können mehrere Scheiben oder Platten aus dem Elektretbildner, insbesondere Polyäthylenterephthalat, gleichzeitig in einem einzigen Arbeitsgang in Elektrete umgewandelt werden, indem die einzelnen Scheiben oder Platten zwischen den Elektroden hintereinander angeordnet werden. In diesem Falle sind die Scheiben oder Platten vorzugsweise mit ihren ebenen Oberflächen parallel zueinander gerichtet. Ferner sind sie vorzugsweise durch Aluminiumfolie oder ein ähnliches Trennmaterial voneinander getrennt.
Das Verfahren wird nachstehend anhand der Herstellung eines einzigen Elektreten beschrieben; jedoch können in der gleichen Weise auch mehrere Elektrete gleichzeitig hergestellt werden, wobei die Bedingungen hinsichtlich Zeit, Temperatur und dergleichen praktisch die gleichen sind mit der Ausnahme, dass Zeit und Feldstärke je nach der Anzahl der Scheiben oder Platten variieren.
Die Elektretbildnerscheibe wird vorzugsweise zwischen zwei Scheiben aus Aluminiumfolie oder einem ähnlichen Werkstoff angeordnet und so zwischen Metallelektroden, z. 3. Scheiben aus rostfreiem Stahl, eingebracht, die die gleiche Form besitzen oder gross genug sind, um die ganze Oberfläche der Scheibe aus dem Elektretbildner, wie Polyäthylenterephthalat, zu bedekken. Ein solcher Zusammenbau besteht z. B. aus einer zwischen zwei Aluminiumfolien angeordneten Polyäthylenterephthalatscheibe, und jedes Stück Aluminiumfolie steht mit einer Elektrode aus rostfreiem Stahl in Berührung. In einem solchen Aufbau wird die Scheibe, z. 3.
in einem Ofen, auf eine Temperatur erhitzt, die mindestens der Einfriertemperatur des Elektretbilders entspricht, aber den Erweichungspunkt desselben nicht übersteigt. Für Polyäthylenterephthalat kann diese Temperatur zwischen etwa 80 und 170 0C variieren. Die Scheibe oder der Aufbau wird auf diese Temperatur in einer besonderen Verfahrensstufe vorerhitzt, bis die Scheibe oder der Aufbau eine gleichmässige Temperatur erreicht hat, d. h. so lange, bis in der Scheibe kein Temperaturgefälle mehr besteht. Vorzugsweise erfolgt das Vorerhitzen bei Atmosphärendruck; man kann jedoch auch bei höheren oder niedrigeren Drücken arbeiten.
Die Elektretbildnerscheibe kann auf diese Temperaturen auch ohne die Aluminiumfolie und die Elektroden aus rostfreiem Stahl vorerhitzt werden. Es können auch andere Stoffe als Aluminium und andere Elektrodenwerkstoffe verwendet werden. Vorzugsweise wird aber der ganze Aufbau in dieser Weise vorerhitzt, da es hierdurch leichter wird, den Elektretbildner während der nachfolgenden Arbeitsgänge auf dieser Temperatur zu halten.
Nach dem Vorerhitzen wird die Scheibe oder der Aufbau einer zweiten Verfahrensstufe unterworfen, in der der Elektretbildner auf einer Temperatur über seiner Einfriertemperatur und unter seinem Erweichungspunkt gehalten wird. Wenn die Scheibe aus Polyäthylenterephthalat besteht, wird sie in dieser Verfahrensstufe normalerweise auf einer Temperatur von etwa 80 bis 170 "C gehalten. Polyäthylenterephthalat kann aber z.B.
sogar auf 600 C erhitzt werden, sofern nur die Erhitzungszeit so kurz ist, z. 3. 1 Mikrosekunde, dass die Scheibe dabei nicht erweicht. Während der Elektretbildner auf der oben genannten Temperatur gehalten wird, wird zwischen den Elektroden eine Spannung angelegt, die eine Feldstärke von etwa 0,001 bis 1000 LV/cm, vorzugsweise von etwa 50 bis 200 kV/cm, erzeugt. Diese Spannung wird für einen Zeitraum von etwa 1 Mikrosekunde bis 12 Stunden oder mehr, vorzugsweise etwa 15 Sekunden bis 5 Stunden, innegehalten.
Hierauf wird die Scheibe der dritten Verfahrensstufe zugeführt, in der die Spannung auf der gleichen Höhe gehalten wird wie in der zweiten Stufe, das Erhitzen jedoch unterbrochen und die Scheibe entweder, z. B. durch Überleiten von Luft, gekühlt oder einfach allmählich erkalten gelassen wird, während sie sich in dem gleichen elektrischen Feld befindet. Die Scheibe kann auf Temperaturen bis -30 C oder noch tiefer gekühlt werden, soll aber vorzugsweise auf etwa +30 "C oder darunter gekühlt werden. Vorzugsweise lässt man die Scheibe in dem elektrischen Feld auf Raumtemperatur (etwa 20 bis 30 "C) erkalten. Dieses Kühlen kann im Verlaufe von 1 Mikro sekunde bis etwa 12 Stunden oder mehr erfolgen.
Die Kühlung kann in dem gleichen Ofen oder der gleichen Heizkammer durchgeführt werden, in der die zweite Verfahrensstufe durchgeführt wurde; dies ist jedoch nicht erforderlich. Dann wird der Elektret von den Elektroden und gegebenenfalls den Aluminiumfolien getrennt, worauf er der Verwendung zugeführt werden kann.
Gegebenenfalls kann der Elektret in eine Schutzhülle, z.B. eine Umhüllung aus Aluminiumfolie oder dergleichen, eingebracht werden, damit die auf ihm erzeugten Ladungen erhalten bleiben.
Es können auch viele weitere Kombinationen von Förderbändern, Platten, Walzen und dergleichen angewandt werden, sofern diese geeignet sind, den Elektretbildner in der erforderlichen Weise durch die beiden, auf verschiedenen Temperaturen befindlichen Zonen zu fördern.
Es wurden hinsichtlich der Bildung von Elektreten gewisse Faktoren festgestellt, die einen Einfluss auf die Art der Ladung haben, die bei den Elektreten erzeugt werden kann. In Anbetracht dieser Faktoren bezieht sich eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung auf die Herstellung von Elektreten, die praktisch nur Heteroladungen aufweisen. Um dies zu erreichen, müssen bestimmte kritische Bedingungen innegehalten werden, die nachstehend beschrieben sind.
Der Elektretbildner, wie Polyäthylenterephthalat, wird zwischen Elektroden eingebracht und, wie oben beschrieben, auf eine Temperatur erhitzt, die mindestens der Einfriertemperatur entspricht, aber unterhalb des Erweichungspunktes des Elektretbildners liegt.
Dann wird der Elektretbildner mit Hilfe der Elektroden der Einwirkung des elektrischen Feldes ausgesetzt. Hierauf wird das Material, während es sich noch im elektrischen Feld befindet, rasch gekühlt. Die Kühlung kann, z. B. durch umlaufende Kühlmittel, bis auf Tempera turen von +30 OC bis -100 OC oder noch tiefer, z. B.
auf -270 OC, erfolgen und soll vorzugsweise innerhalb eines Zeitraumes von etwa 1 Mikro sekunde bis 1 Minute vorgenommen werden.