DE1812702A1

DE1812702A1 - Messung der elektrostatischen Eigenschaften von Kunststoffmaterialien

Info

Publication number: DE1812702A1
Application number: DE19681812702
Authority: DE
Inventors: Maurice Alauzet; Yves Fleurquin
Original assignee: Rhone Poulenc SA
Current assignee: Rhone Poulenc SA
Priority date: 1967-12-04
Filing date: 1968-12-04
Publication date: 1969-08-14
Also published as: DE1812702B2; US3544889A; FR94665E; GB1206840A

Description

Dr.F.Zurmfeir» - Dr.E Aemonn ',Γ

Dr. R. Kcervrjsberger .

Dipl. FS- :.. R. Ho zbauer T O I I I U Z

Mönchen 2, Bräuhavsstralp 4/11

SC 3235/3335

RHONE-POULKNC S.A., Paria / Frankreich Meeaung der elektroatatlachen Eigenschaften von Kunatatoffmaterlallen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Untereuohung und Meaeung von elektroetatlachen Oberflächenaufladungen von Kunatstoffaaterlallen.

Elektroatatlaohe Aufladungen treten leicht an der Oberfläche von Kunatatoffnateriallen auf und sind häufig störend. Ee ist daher von Interesse, ale neaaen zu können.

Eine la allgemeinen angewendete Messtechnik besteht darin, auf der Oberfläche der zu prüfenden Materlallen unter best inn ten Bedingungen elektroatatlaohe Ladungen durch Reiben mit einen geeigneten Oegenatand au erzeugen und dann den elektrischen LadungBverlauf zu neaaen. Die nach dleaer Arbeitsweise erhaltenen Ergebnisse sind wenig reproduzierbar.

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In "Journal of Polymer Science"» Band XXXIII, Seite 65-85 (1958) ist auch eine Vorrichtung beschrieben, bei der das zu prüfende Material zwischen zwei Metallklemmen eingespannt wird, die auf ein erhöhtes Potential gebracht werden. Man misst dann die Potentialentwioklung in der Mitte des Materials. Bei dieser Art von Vorrichtung dauern die Versuche bei isolierenden Materialien sehr lange.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung 1st es, ein einfaches Verfahren und eine einfache Vorrichtung zur genauen, schnei· len und reproduzierbaren Untersuchung und Messung der elektrischen OberflHohenelgenschaften von Proben aus Kunststoffmaterialien, gegebenenfalls nach einer antistatischen Behandlung» zu schaffen.

Bin weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung 1st es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, durch die es möglich wird, gewünsohtenfalls gleichzeitig mehrere Prüfkörper aus Kunststoffnaterial verschiedener Ausgestaltungen zu messen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich

Es wurde ein Verfahren zur Untersuchung und Messung der elektrostatischen Oberfl&cheneigenschaften von Proben aus Kunststoffmaterial sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen. Das Verfahren besteht darin, auf einem geerdeten Träger, der um eine Achse bewegt werden kann, in im wesentlichen gleichem Abstand von dieser Achse η Proben (n 1st hierbei eine Zahl unter 100) anzuordnen, wobei die Proben so angebracht werden, dass sie fest mit dem Träger verbunden sind, auf diese Proben eine geerdete Platte aufzubringen, wobei diese Platte oder dieser Träger gleichförmig verteilte identische Offnungen aufweist, durch

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^BJQINAL

die Jeweils eine Probe freigelegt 1st, diese Einrichtung kontinuierlich oder diskontinuierlich alt einer bestimmten Geschwindigkeit zu drehen« wobei die durch die öffnungen freigelegten Proben zunächst nahe an einer Korona-Aufladeelektrode und dann einer Messsonde vorbelgefUhrt werden« wobei die Aufladeelektrode auf eine zur Durchführung einer Koronaentladung ausreichende positive oder negative Olelchspannung gebracht und während der erforderlichen Zelt unter Spannung gehalten wird, um die Proben naxlmal aufzuladen, die Spannung von der Aufladeelektrode abzuschalten und die von der Messsonde übermittelten elektrischen Signale aufzunehmen.

Praktisch ist die Aufladeelektrode fadenförmig und wird auf ein positives oder negatives Potential zwischen 2 kV und 20 kV, vorzugsweise zwischen 3 kV und 10 kV, gebracht, indem sie mit einen Generator für eine hohe ÖleIchspannung verbunden wird.

Die Messsonde ist eine Influenzsonde, wobei die von der Sonde abgegebenen Signale je naoh Wunach nach den bekannten Techniken gemessen, verstärkt und registriert werden können.

Das erfindungEgemässe Verfahren und die erfindungsgeraässe Vorrichtung sollen nun in Verbindung mit den Figuren der Zeichnung näher erläutert werden. Die Figuren zeigen schematisoh und nicht massstabsgetreu verschiedene besondere Beispiele von Ausführungsformen der Erfindung, ohne diese zu beschränken. Es zeigen:

Fig. 1 eine zur Durchführung des Verfahrens verwendete Vorrichtung (M bedeutet die Messvorrichtung),

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Fig. 2 eine Vertikaleohnittansioht einer AusfUhrungsform der Messvorrichtung,

Flg. 3 eine Tell-Draufsieht auf die Messvorrichtung, wobei der Deckel als transparent angenommen ist,

Fig. 4 eine weitere AusfUhrungsform der erflndungsgemäseen Messvorrichtung und ihrer Zubehörteile,

Fig. 5 und 6 Kurvenbilder, die durch das Verfahren aufgezeichnet wurden.

Die sohematisch durch M in Fig. 1 und im einzelnen in den Fig. 2 und 3 dargestellte Vorrichtung weist einen drehbaren Träger 1 auf, der um eine Achse 2 bewegt werden kann und in einem Gehäuse 3 angeordnet ist. Der Träger 1 und das Gehäuse 3 bestehen aus elektrisch leitenden Materlallen und sind Über einen Metallkontakt 14 und ©in© Leitung 22 geerdet. Der Rotor 1 wird mit «Äner bestimmten Geschwindigkeit durch eine beliebige Einrichtung bewegt, im Falle der In Fig. 1 gezeigten AusfUhrungsform durch einen Elektromotor 21. Die Prüfkörper 20 werden auf dem Trager % in im wesentlichen gleichem Abstand von der Achse 2 angeordnet. Sie werden durch eine Platte 23 gehalten« die beispielsweise mit Hilfe einer Mutter 13 befestigt ist und identische öffnungen 12 aufweist, die glelchmässig auf einem koaxialen Kreis verteilt sind«, Jeder Prüfkörper ist so unter einer öffnung 12 angeordnet. Er wird nacheinander an einer feststehenden Aufladelektrode 4 und dann an einer feststehenden Messsonde 5 vorbeigeführt. Die Aufladeelektrode, die im allgemeinen aus einem radialen Metalldraht, beispielsweise aus Wolfram-Rhodium, besteht, 1st mit einem Üblichen elektrostatischen Generator 6 verbunden, durch den die Elektrode auf eine hohe positive oder negative Gleichspannung mit einem konstanten Wert zwischen 2 kV und 20 kV

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und vorzugsweise zwischen 3 kV und 10 IcV gebracht werden kann. Die Messsonde, die gegen die BnJe gut Isoliert let, ist mit einer an sich bekannten Messvorrichtung oder Registriervorrichtung verbunden, die ein Ubllohes Elektrometer 7 sein kann» das das Signal« welches einem Vorbeigang einer aufgeladenen Probe an der Sonde entspricht· aufnimmt und verstärkt. Der Auegang des Elektrometers kann mit einer Vorrichtung 8 zur Registrierung der aufeinanderfolgenden Signale« beispielsweise einem Papiersohreiber, verbunden sein.

Das erflndungsgemässe Verfahren besteht im wesentlichen darin· mit einer Vorrichtung der oben beschriebenen Art die folgenden Arbeitsgänge durchzuführen. Zu Beginn eicht man die Apparatur» indem man anstelle der Prüfkörper ein gegenüber dem Rotor 1 isoliertes leitendes Teil anordnet, das man mittels eines Drehkontakte auf bekannte Potentiale bringt. Man ordnet ansohllessend die zu prüfenden Proben auf dem Träger 1 an und hält sie unter der Platte 23 mittels der Mutter 13 feat. Dann dreht man die Anordnung mit einer bestimmten Geschwindigkeit. Man legt an die Aufladeelektrode eine positive oder negative Oleichspannung von bestimmter OrOsse an· wobei sich die Prüfkörper 20 durch eine Koronaentladung aufladen. Man hMlt diese Spannung ftlr die Zeitspanne aufrecht« die erforderlich 1st« damit die Proben eine maximale Aufladung annehmen, und schaltet dann die Spannung von der Aufladeelektrode ab. Mit Hilfe des Elektrometers werden die Signale· die den elektrischen Ladungen entsprechen« die durch die Proben bei Jedem Vorbeigang an der Messsonde übertragen werden· aufgenommen und verstärkt. Man registriert mit Hilfe einer beliebigen Vorrichtung 8 den Wert der aufeinanderfolgenden Ladungen· die von Jeder Probe 20 geliefert werden· und zwar während der Dauer ihrer Aufladung und Entladung.

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Vorteilhafterweise 1st das Gehäuse 3 ein Metallgehäuse In Form eines Faraday-Käfige und dloht durch einen Deckel 9 verschlossen, der einen leichten Zugang zu den Proben 20 ermöglicht. Das Oehfiuse 3 weist zwei Rohransätze 10 und 11 auf, die man an eine nicht dargestellte Luft- oder Oas-Umwälzvorriohtung anschliessen kann, mit deren Hilfe man genau die Temperatur und den Feuchtigkeitßgrad einstellen kann.

Der Träger 1 besteht aus einer Scheibe. Bei einer anderen AusfUhrungeform kann der Träger auch aus einer Trommel bestehen, wobei die anderen Elemente entsprechend abgeändert sind. Die Proben 20 werden in fester Verbindung mit diesem Träger durch eine Platte 23 gehalten, die diese Scheibe oder Trommel bedeckt. Man kann η Proben anordnen, wobei η eine Zahl unter 100 und vorzugsweise unter 20 1st, und man kann die Proben auf einer Scheibe in einer Reihe oder auf einer Trommel in mehreren Reihen in gleichem Abstand von der Achse anordnen.

Der Abstand zwischen der Aufladeelektrode und dem Träger 1 sollte in präziser Weise eingestellt und beispielsweise mit Hilfe einer nicht dargestellten Nonius-Einrichtung ermittelt werden. Dieser Abstand liegt normalerweise in der Orössenordnung von 1 bis 2 cm.

Die als Messsonde verwendete Influenzsonde 5 ist parallel zu dem Träger 1 in einem bestimmten Abstand, der vorzugsweise präzis zwischen 0,1 und 10 mm einstellbar ist und mit Hilfe eines Nonius 15 gemessen werden kann, angeordnet. Die Platte, die das Aufnahm« j lement darstellt, hat Im allgemeinen eine Oberfläche zwischen 0,5 und 100 era und vorzugsweise zwischen 1 und 25 cm. Ihre Form und ihre Ab-

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messungen liegen häufig in der Nähe derjenigen der zu prüfenden Proben. Sie kann beispielsweise kreisförmig sein. Sie ist nach den üblichen technologischen Regeln stark Isoliert und 1st in einer Hülse 25 verschiebbar. Das Aufnahmeelernent ist mit einer Messeinrichtung Über ein ummanteltes Koaxialkabel verbunden, das an dem Dekkel 9 befestigt ist. Man kann an der Platte 23 einen Satz von feinen elastischen leitenden Lamellen 17 anbringen, die in Kontakt mit der Messsonde nach Durchgang einer Jeden Probe stehen, was eine Ansammlung sehr geringer Restladungen verhindert.

Man kann vorteilhafterweise eine oder mehrere Messsonden auf einem um die Achse der Apparatur orientierbaren Träger anordnen, um denjenigen Winkelabstand α gegenüber der Aufladeelektrode wählen zu können, der sich am besten für die zu prüfenden Proben eignet.

Die Figuren 1,2 und 3 zeigen eine Ausführungsform der erflndungsgemässen Vorrichtung, die sich ganz besonders zur gleichzeitigen Untersuchung mehrerer Proben eignet.

Der Träger 1 kann mit einer bestimmten Drehzahl gedreht werden, die im allgemeinen unter 200 U/min und vorzugsweise unter j~ U/min liegt. Der Antrieb kann in kontinuierlicher Weise mittels eines Elektromotors 21 und einer üblichen Übersetzung vorgenommen werden oder mit einer Schrittschaltvorrichtung, und zwar mit einem Schaltschritt von ^~ . Der Antrieb kann auoh diskontinuierlich erfolgen, wobei der Motor durch einen Zeitgeber oder eine Programmvorrichtung gesteuert wird.

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BAOORiQOML

Das an sich bekannte Elektrometer 7 wird als Coulombmeter verwendet und weist einen sehr hohen Eingangs-

14 widerstand» der im allgemeinen Über 10 Ohm liegt, und einen geringen Ausgangswiderstand in der Qrössenordnung von einigen tausend Ohm auf. Man verbindet den Ausgang des Elektrometers mit einem Sehreibpotentiometer,bei welchem das Schreibblatt abgerollt wird. Die Geschwindigkeit der Registriervorrichtung wird vorzugsweise auf die Laufgeschwindigkeit der Proben eingestellt.

Die Registriervorrichtung weist vorzugsweise eine Trommel auf, die mit einem Papierblatt bedeckt 1st, das auf sich selbst aufgewickelt und verklebt 1st. Der Antrieb erfolgt synchron mit einer Winkelgeschwindigkeit, dl® sich sehr wenig von der des Trägers 1 unterscheidet« Eine zweckmässlge Geschwindigkeitijdifferenz, die im allgemeinen zwischen 0*1 und 5 56 betragt., wird mitt«?¹** einer Untersetzung erzielt, die zwei Ausgancswellen aufweist, wobei jede Welle mit Ritzeln versehen ist« bei denen sich die Anzahl der Zähne um eine Einheit unterscheidet. Auf diese Welse werden die aufeinanderfolgenden Spitzen _t dia den von ein und derselben Probe zugefUhrten Ladungen entsprechen, in ein und dersellxm Zone aufgezeichnet„ und zwar mit einer sehr kleinen Verschiebung gegeneinander, was ermöglicht _a die charakteristischen Kurven jeder Probe leicht auseinanderzuhalten. Hierzu sei auf die Fig. 5 und 6 verwiesen. Die Kurven, die die beobachteten oder registrierten Spitzen als Punktion der Zeit unter definierten Bedingungen einhüllen, sind charakteristisch flir das elektrostatische Verhalten der geprüften Kunststoffmaterialien. Es ist insbesondere zweckdienlich, die Eritladungshalbzeit zu betrachten,'d.h. die Zeit, in der die Ladung auf die Hälfte ihres Maximalwerts abfällt.

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Pig. 4 zeigt ein« andere Ausführung*form einer «rfIndungsgemäesen Vorrichtung. 01· Aufladeelektrode und die Messsonde sind hier vorteilhafterweise unter dem Trüger angeordnet, was die Handhabung der Proben erleichtert und ermöglicht, einen konstanten Abstand zwischen den Proben einerseits und der Aufladeelektrode und der Nesssonde andererseits aufrechtzuerhalten.

Sine solohe Vorrichtung kann für die Prttfung einer einzigen Probe eingerichtet werden. Der Träger 1 weist glelohe Offnungen 12 auf, die auf einem koaxialen Kreis zentriert und gleichförmig so verteilt sind, dass der kürzeste Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Offnungen auf dem koaxialen Kreis praktisch gleloh der Breite einer Öffnung 1st. Öle Öffnungen 12 haben im allgemeinen eine symmetrische Form« bezogen auf eine radiale Ebene, um ein symmetrisches Signal zu liefern. Die Abmessungen der Offnungen und ihrer.Zwlsohenstege sind so gewählt, dass das Messsignal im wesentlichen sinusförmig ist. Aus QrUnden einer einfachen Aueführung bevorzugt man kreisförmige Offnungen. Der Träger wird mit einer konstanten Drehzahl angetrieben, die im allgemeinen Über 200 U/ein liegt, und zwar mittels eines Elektromotors 21.

Öle Polarität der Aufladeelektrode kann mit Hilfe von Hoohspannungsrelals 37 und 38 und einem Umschalter 27 gewählt werden. Der Kreis 28, der die Messung der Entladung ermöglicht, weist einen Verstärker 29 auf, dessen Verstärkung mittels eines Potentiometers 30 einstellbar ist, eine Detektorschaltung 31 für das verstärkte Signal und ein Drehepulen-Mllllamperemeter 32. Man kann ausserdem vorteilhafterweise an das Milliamperemeter einen Zähler 33 ansohlleseen, der einen Oenerator 3%, dtr elektrische Pulse

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in regelmässigen Intervallen abgibt, und einen oder mehrere Pulezähler.» wie beispielsweise den Pulezähler 35, aufweist, die jeweils von einen Relais 36 gesteuert werden» das seinerseits durch den Zeiger des Milliamperemeters betätigt wird. Man bestimmt so die Zeit, in der die Ladung auf die Hälfte, ein Drittel usw. ihree Anfangswertes absinkt.

Man arbeitet in folgender Weise. Man bringt die zu prüfende Probe 20 auf den Träger 1 so auf, dass diese alle Öffnungen 12 betfeokt. Man hält die Probe, indem man die Platte 23 mittels der Mutter 13 festzieht. Man dreht die Einrichtung mit konstanter Drehzahl. Man setzt die Aufladeelektrode nach Auswählen der Polarität mittels des Umschalters 27 unter Spannung. Die Probe wird durch Koronaentladung aufgeladen.

Die Offnungen 12 laufen mit konstant*.«!* Geschwindigkeit an der Messsonde 5 vorbei. Der Eingangskreis weist im wesentlichen Widerstände auf, und seine Impedanz ist gering, und das Eingangesignal ist der zeitlichen Änderung des elektrischen Feldes proportional, das durch den Vorbeigang der aufgeladenen Probe in der Höhe der Offnungen erzeugt wird. In erster Näherung 1st die Kurve der Änderung dieses elektrischen Felds die zeitliche Ableitung der elektrischen Ladung, die von der Messsonde durch die Offnungen nachgewiesen wird. Zum Zeitpunkt des Vorbeigangs einer Öffnung an der Messsonde steigt die festgestellte Ladung zunächst an und fällt dann ab, und die gemessene Kurve weist daher eine Wechselform auf. Da zwei aufeinanderfolgende Offnungen 12 periodisch der Messsonde benachbart angeordnet sind, folgen zwei aufeinanderfolgende Wechsel ohne Diskontinuität, und die Oesamtheit der aufgenommenen Signale bildet eine kontinuierliche Reihe

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von Wechseln. Dieses alternierende Signal wird so leicht verstärkt und nachgewiesen, ohne dass es erforderlich wäre« ein Elektrometer zu verwenden. Oa die Amplitude der Wechsel proportional au der von der Probe beibehaltenen elektrostatischen Ladung 1st» ermöglicht der Ausschlag des Mllliamperetaeter8 eine direkte Ablesung dieser Ladung mittels einer vorhergehenden Elohung. Wenn die Ladung der Probe den Maximalwert erreicht hat, betätigt man die Verstärkersteuerung 30 des Verstärkers, um den Zeiger des Milliamperemeters auf eine bestimmte Stellung einzustellen. Dann schaltet man die Spannung der Aufladeelektrode ab und verfolgt dio Entladung als Funktion der Zeit.

Man kann diese Vorrichtung auch mit einem Kathodonoszllloskop als Signalanzeigegerät verwenden. Man kann die Kippgesohwindigkelt des Oszllloskops mit der Drehzahl des Trägers synchronisieren. Es treten dann ebensovlele Spitzen auf dem Schirm des Oszllloskops auf, wie Offnungen in dem Träger vorhanden sind. Man kann so gleichzeitig mehrere Proben untersuchen und vergleichen.

Selbstverständlich können zahlreiche Abfinderungen in der Durchfuhrung des beschriebenen Verfahrens und zahlreiche Abänderungen in der AusfUhrungsform der beschriebenen Vorrichtungen vorgenommen werden, die im Rahmen der Erfindung liegen. Das Verfahren und die Vorrichtungen ermöglichen die Untersuchung und die Messung von Kunststoffmaterialien in Form von Proben sehr unterschiedlicher Dicke und Formen (wie beispielsweise von Filmen und Folien, Platten, Moquetten, Oeweben, Farben, Lacken, Überzügen, auf Trägern aufgespulten Oarnen, Pulvern nach Tablettierung in der Presse, mit Spatel geglätteten Pasten und dgl.) unter genauen Temperatur-, Feuchtigkeits- und Heiligkeitebedingungen. Ferner wird die Prüfung von antistatischen

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Mitteln ermöglicht, deren Verhalten gegen Reiben massig ist. Man erhält genaue und reproduzierbare Messungen. Die Ergebnisauewertung erfolgt unmittelbar* und zwar aufgrund einer einfachen Apparatur» deren Betrieb ebenfalls einfach ist.

Beispiel 1

Man verwendet öle in Flg. 2 und 3 dargestellte Vorrichtung, Sie besteht au ε einem (lehäuse aus Stahl, in dessen Innerem eine Scheibe aus Duraluminium mit einem Durchmesser von 120 mm, die um eine vertikale Achse bewegt werden kann, angeordnet ist, die vier Proben aus Kunststoffmaterlal von 2 χ 5 cm aufnehmen kann. Das Gehäuse und die Scheibe sind geerdet. Diese Scheibe wird durch eine Scheibe aus blau angelassenem Stahl mit dem gleichen Durchmesser bedeckt, die durch eine Mutter gehalten wird und vier Aussparungen und vier elastisohf» Lamellen aufweist. Diese Scheibe kann bis zu vier Prüfkörper aufnehmen, und die Lamellen entfernen jegiiohe Bestladung der Messsonde nach Durchgang Jeder Probe. Der so gebildete Probenträger wird durch einem Elektromotor und eine konstante Untersetzung angetrieben. Das Gehäuse weist einen Deckel auf, der die Aufladeelektrode und die Messsonde trägt.

Die Aufladeelekt^ode besteht aus einem Wolframdraht mit einem Durchmesnar von 0,1 mm, der parallel zu und oberhalb eines Radius der Trägerscheibe in einem Abstand von 10 mm angeordnet 1st, Die Elektrode ist mit einem Hochspannungsgenerator verbunden, der eine Gleichspannung zwischen -10,4 kV und *10,4 kV liefern kann (der Generator weist einen Umformer, der eine Spannung von 3,7 kV liefern kann, und einen Spannungsgleichrichter auf).

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01· Messsonde besteht aus einer Elektrode In Fora einer Sohelbe mit einer Oberfläche von 1,9 ca², die alttel· Polytetrafluorethylen la Inneren einer Messlnghtilse isoliert ist, die in einer NetallMllee gleiten kann. Der Abstand der Sonde zu den Proben 1st auf 0,1 μ alt Hilfe einer Mikrometereohraube einstellbar, und seine Lage wird mit Hilfe eines Noniuses festgestellt. Der Winkelabstand α zwischen der Aufladeelektrode und der Messsonde wird In Drehrlohtung der Scheibe auf 45° eingestellt. Die Sonde 1st duroh ein Koaxkabel alt elnea Elektrometer verbunden, das als Couloabneter verwendet wird und dessen

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Eingangswiderstand 10 0ha beträgt und dessen Empfindlichkeit auf 10"⁶C eingestellt 1st. Man führt die Registrierung der aufeinanderfolgenden Ladungen auf einer Trommelvorrlohtung duroh, deren Ansprechzeit bis zua Rand des Massstabe 2,4 see beträgt, wobei man auf die Trommel ein Papierblatt aufrollt, dessen Ränder man aneinander verklebt. Man treibt die Trommel alt einer ua 0,8 % gegenüber der Drehzahl der Probenträgersoheibe verschobenen Drehzahl an, daalt die aufeinanderfolgenden zu Jeder Probe gehörigen Spitzen In den gleichen Zonen aufgezeichnet werden. Man ordnet auf der Scheibe aus Duralualum eine dünne Scheibe aus einen leitenden Elastomeren an, die die Proben trägt und Ihre geringe Dlokeungleiohbelt koapenslert. Dann ordnet aan 4 Proben in Fora von Folien an. Die Art und die Dicke dieser Proben sind die folgendem

a) Celluloseacetat, Dicke*80 jj

b) Polyäthylenglykolterephthalat, Dicket o) Polyvinylchlorid, Diokes 30 ρ

d) Polyvinylalkohol, Dicke: 60

Man bringt die Sehelbe aus Stahl an und befestigt das Oanze durch Anziehen der Mutter. Man wälzt im Inneren

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dee Gehäuses Luft um, die auf 23°C und 52 # relative Feuchtigkeit eingestellt ist. Man treibt den Rotor mit einer konstanten Drehzahl von 4 U/min an. Man bringt die Aufladeelektrode auf eine Spannung von -6?00 V. Wenn die vier Proben aufgeladen sind, schaltet man die Registriervorrichtung ein und beim folgenden Umlauf die Spannung der Auf ladeelektrode; ab. Öle erhaltene Registrierung ist in Flg. 5 dargestellt« wobei auf der Abszisse die Zeit und auf der Ordinate die gemessenen Spannungen aufgetragen sind. Man beobachtet die den VorbeigHngen jeder Probe an der Messelektrode entsprechenden Spitzen. Infolge des Antriebs des Papiers befinden sich die Spitzen für jede Probe in Gruppen zusammengestellt, und es ist so einfach, die Entladungskurven jeder Probe zu verfolgen und zu unterscheiden.

Beispiel 2

Man prüft unter den gleichen Bedingungen wie In Beispiel 1 und mit der gleichen Vorrichtung die von zwei Proben aufgenommene Ladung und dann den Verlauf von deren Entladungο Diese Proben bestehen aus Polyäthylenglyk®lfc«i*«jpitt;tialtfö.» Ilen, von denen die eine mit einem antistatischen Mittel überzogen ist, Man führt die Beschichtung ββΐ» Proben durch Aufbringen eins Films mit einer Dicke von if f durok, der durch Verdamu i₍ olner Lösung; nit OrS Gew.-fli HthylifPtflRi JiP J * mit" ;; * - ->a:it<-\rl r-ϊ ^ •rhaitenei Hv:¹1r ^i^ , ·*.' _t - ^rr *" , u .1 IL? hell de? Ih ·#β:ΐ « -> ρ ττ· , . -"i?rτβ™-' Z"rr ■line* ^l

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Beispiel 3

Die Vorrichtung besteht In wesentlichen aus zwei OahMusenz Ein OehMuse nimmt die Probe auf und das andere die Steuerelemente. Die Vorrichtung entspricht der in Pig. 4 dargestellten.

Man bringt im Inneren des ersten aus Duralumlnlua bestehenden GehKuses βim» horizontale aus Duraluminium bestehende Scheibe mit einem Durchmesser von 100 mm an, die 9 Öffnungen mit einem Durchmesser von 14 mm aufweist, welche gleichförmig auf einem Kreis mit einem Durohmessser von 80 mm verteilt sind. Die Scheibe kann eine Probe mit einem Durchmesser von 100 mm aufnehmen. Die Probe wird durch eine volle Scheibe aus Duraluminlum gehalten» die durch eine Mutter befestigt wird. Oer gesamte Rotoraufbau wird mittels eines Synchronmotors mit 1300 U/min angetrieben. Das Oehäuse und die Scheibe sind geerdet.

Am Gehäuse sind die Aufladeelektrode und die Messsonde diametral gegenüberliegend befestigt. Die Aufladeelektrode besteht aus einem horizontal verlaufenden Wolframdraht mit einem Durchmesser von 0,02 mm, der axial in einem zylindrischen Messingrohr eingespannt 1st, das einen Lttngsschlitz aufweist, wobei die Isolierung durch Stopfen aus Polytetrafluoräthylen erfolgt. Die Messsonde besteht aus einer Messingscheibe mit einem Durchmesser von 15 mn* die durch eine Polytetrafluoräthylenmanschette im Inneren eines Messingrohres isoliert 1st. Die Abstünde des Drahts der Aufladeelektrode und der Messsonde von der unteren Fläche der Scheibe sind zwischen 0,2 und 10 mm einstelloar.

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In dem zweiten Qehäuse sind die folgenden Teile angeordnet g

a) der Hochspannungsgenerator, der mit der Aufladeelektrode verbunden wird. Er ermöglicht die Zufuhr einer Gleichspannung von ♦ ²OOO Vj

b) ein Umschalter und zwei Hochspannungsrelais 37 und 38, die die Wahl der Polarität ermöglichen.

c) der Messkreis, der mit der Messsonde verbunden wird und die folgenden Komponenten aufweist: einen Transistorverstärker mit Verstärkersteuerung durch ein logarithmleches Potentiometer;

einen Datektorkr»is?

ein Spulenmilliamperemeter, das zwei Photowiderstände aufweist, die erlauben« Jeweils ein Relais zu steuern, das umschaltet, wenn der Zeiger eine vorbestimmte Stellung erreicht hat.

d) der Zählkreis, der die folgenden Komponenten aufweist j

einen elektrischen Pulsgenerators zwei Pulszähler;

zwei Relais, die durch den Milliamperemeterzeiger gesteuert und geregelt werden, um das Abstoppen des entsprechenden Zählers auszulösen, wenn die Entladung 50 $> und 75 J6- erreicht hati

e) verschiedene Betätigungsknöpfe, Anzeigeeinrleitungen und Unterbrecher.

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Man prUft nit dieser Vorrichtung nacheinander drei Proben in Pom von Pollen. Man legt an jede Probe eine hohe Olelohspannung von -*30O V wtthrend 10 Sekunden an. Dann beobachtet man den zeltlichen Verlauf der Entladung und stellt die Zelten fest, die einer Entladung von 50 % und einer Entladung von 75 £ entsprechen. Öle erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.

Art der Probe	Dicke der Polie in /j	Aufge nommene Ladung	Zeit ftlr eine 50 £ige Ent ladung	Zeit ftlr eine 75 £ige Ent ladung
Celluloseace tat	80	700 V	6o see	350 see
Polyvinylchlo rid	>o	600 V	70 sec	300 sec
Polyvinylalko hol	60	150 V	1 sec	2 sec

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Claims

- 18 Patentansprüche

1. Verfahren zur untersuchung und Messung der elektrostatischen Oberfläeheneharakteristiken von Proben aus Kunststoff· materialien« dadurch gekennzeichnet« dass auf einem geerueten Träger, der um eine Achse bewegt werden kann« im wesentlichen im gleichen Abstand zu dieser Achse η Proben (wobei η eine Zahl unter 100 bedeutet) angeordnet werden, wobei diese Proben so angeordnet werden, dass sie fest mit dem Träger verbunden sind« diese Proben mit einer geerdeten Platte bedeckt werden* wobei die Platte oder der Träger gleichmäßig verteilte Identische Offnungen aufweist, die jeweils eine Probe freigeben» die Anordnung kontinuierlich oder diskontinuierlich mit einer bestimmten Drehzahl angetrieben wird, wobei die durch die öffnungen freigegebenen Proben zunächst nahe an einer Korona-Aufladeelektrode und dann an einer Messsonde vorbeigeführt werden, wobei die Aufladeelektrode auf eine auereichende positive oder negative Oleichspannung gebracht wird, um die Korona-Entladung zu erzeugen, und wobei die Spannung für die Zelt aufrechterhalten wird, die zur maximalen Aufladung der Proben erforderlich ist, die Aufladeelektrode von der Spannung abgeschaltet wird und die von der Messsonde übertragnen elektrischen Signale aufgenommen werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrene nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet« dass im Inneren eines Metallgehäuses ein um seine Achse beweglicher Drehträger angeordnet ist, der geerdet 1st und gleichzeitg η Proben aufnehmen kann, wobei η eine ganze Zahl unter 100 ist, •Ine Platte, die mit dem Träger fest verbunden werden kann» diesen bedeckt und η in gleichen Abstand von der Achse verteilte identische Offnungen aufweist, Einrichtungen,

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um diesen Träger diskontinuierlich oder kontinuierlich alt einer vorbestimmten Drehzahl unterhalb »2 U/mln anzutreiben und eine Aufladeelektrode» die aus einen Netalldraht besteht, und zumindest eine ebene Messsonde, die parallel zu den Proben und In einen bestimmten Abstand zu diesen von weniger als 20 mn angeordnet sind.

J. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladeelektrode fadenförmig 1st und auf eine positive oder negative Spannung von 2 bis 20 kV, vorzugsweise 3 bis 10 kV, durch Verbinden mit einem Hochspannungsgenerator gebracht werden kann.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nesssonde eine Influenzsonde 1st, wobei die von der Sonde abgegebenen Signale gemessen, verstttrkt und aufgezeichnet werden können.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser elno Registriereinrichtung zugeordnet ist, deren OeschwindigkeIt durch die Laufgeschwindigkeit der Proben bestimmt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren eines Metallgehäuses ein um seine Achse beweglicher Drehträger vorgesehen ist, der geerdet 1st und zumindest eine Probe aufnehmen kann und längs eines koaxialen Kreises gleichförmig verteilte identische Offnungen aufweist, eine Platte, die mit dem Träger verbunden werden kann und diesen bedeckt _p Einrichtungen, um den Träger mit konstanter Drehzahl anzu-

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treiben» eine fadenförmige Aufladeelektrode und eine ebene Messsonde« die parallel zu dem Träger und in bestimmten Abstanden von weniger als 20 mm zu diesem angeordnet sind« wobei die Messsonde eine Oberflache aufweist, die im wesentlichen derjenigen einer Öffnung gleich ist und kontinuierlich einer öffnung gegenüberliegt und dann angrenzend an zwei aufeinanderfolgende Offnungen liegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Offnungen kreisförmig sind.

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