DE2055713C3 - Verfahren zur Herstellung einer einseitig metallisierten Elektretfolie - Google Patents

Description

fischem Widerstand aufgelegt wird, so daß dann ter Verwendung blanker Metallelektroden der Fall durch das Aufrollen der aufeinandergeschichteten wäre, wobei ein wesentlich intensiverer Durchschlag Folien und Schichten ein viertägiger Wickel gebildet auftritt, welcher die gesamte Elektrodenfläche einwird, schließt. Erfindungsgemäß kann daher die Formie-

Zur Vermeidung eines Spannungsverlusts über die 5 rung zuverlässiger und einfacher durchgeführt wer-Deckschichten wird ein Material gewählt, dessen spe- den.

zifischer Widerstand um etwa das 10²- bis 10^Bfache Obgleich die erfindungsgemäß erreichte Verbesse-

kleiner ist als derjenige der aufzuladenden Folien. rung sehr wirksam ist, kann die Möglichkeit für Die Wahl der Dicke der Deckschichten wird durch einen Durchschlag durch die Folien dadurch noch das Erfordernis bestimmt, daß sie einerseits der ge- ίο weiier vermindert werden, daß an Stelle von Luft ein samten Fonnierspannung ohne Schaden widerstehen leichter durchschlagendes Gas verwendet wird. Zu können müssen, aber andererseits so dünn sein müs- diesem Zweck kann die Formierung beispielsweise sen, daß sie zusammen mit den Elektretfolien zu in einer Inertgasatmosphäre durchgeführt werden, in einer Rolle gewickelt werden können. Im allgemei- welcher die Formierungsfeldstärke niedriger und danen liefert eine um etwa das Zwei- bis Vierfache grö- 15 her weniger kritisch sein kann. Es hat sich herausgeßere Dicke als diejenige der Folien zufriedenstel- stellt, daß die Formierungsfeldstärke auch dadurch lende Ergebnisse. beträchtlich herabgesetzt werden kann, daß an Stelle

Zur Vermeidung eines Spannungsabfalls über die der unporösen Deckschichten poröse Deckschichten Grenzschicht zwischen den Deckschichten und den verwendet werden. Diese Erscheinung kann an Hand aufgedampften Elektroden der Elektretfolien können ao der bekannten Paschen-Kurve erklärt werden, welche die diesen Elektroden zugewandten Seiten der Deck- zeigt, daß die Durchschlag-Feldstärke für Luft mit schichten metallisiert sein. y.unehmendem Luftspalt abnimmt (vgl. R. M.

Als Deckmaterial für Polytetrafluoräthylen-, Poly- Schaffen, »Electrophotography«, Focal Press, carbonat- und Polyfluoiräthylenpropylen-Elektrete London 1966, S. 318).

können beispielsweise Polyethylenterephthalat- oder a;·, Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung Polysulphon-Folien verwendet werden, während sich der Erfindung im Vergleich zur heteropolaren Formiefür Polypropylen-Elektrete Polyamid-, Polyacetobuty- rung.

ral- und Zellulosetriacetat-Folien als brauchbar er- Beispiel 1

wiesen haben. Heteropolare Formierung: Eine Folie aus einem

Zur Erzielung einer optimalen homopolaren La- 30 _Tetranuoräthylen - Hexafluorpropylen- Mischpolymedung muß die Formier-Feldstärke hoch gewählt wer- _{risat mit einer Dicke von} 12,5 μ wurde bei einer den. Es ist wesentlich, die Formierspannung auf _{Sp3nnung von 150} ν mit einer Geschwindigkeit von einen Wert einzustellen, bei dem noch kein Durch- ₅& r/min von Zimmertemperatur auf 180⁰C erschlag durch die fclektretfolien stattfindet. Die Tem- _{wärmt und darm mh der gle}ichen Geschwindigkeit peratur und die Behandlur.igszeit können die gleichen 35 _wieder abgekühlt. Die nach der Formierung eiTeichte sein wie beim heteiropolaren Aufladen. Infolge der _permanente heteropolare Ladung betrug 0,3nC/cm* Eigenschaft der Deckschicht erscheint die Gesamt- fNano-CouIomb je cm²) spannung während der Formierung allmählich an

den den Folien zugewandten Flächen der Deck- Beispiel 2

schicht. Die Spannung verteilt sich selbst zwischen 40 „ „. _w . , . ■ _D .

den Folien und den zwischen diesen und den Deck- Homopolare Formierung: Eui Material der im Beischichten vorhandenen Lufteinschlüssen. Auf diese ^sP^{ie! 1} beschriebenen Art wurde auf die gleiche Weise wird infolge der kleineren dielektrischen Kon- ^{Weise wie} «n Beispiel 1 bei 1500 V erwärmt und abstante und der niedrigeren Durchschlagspannung der 8^ekühlt' nachdem es erfindungsgernaß nut einer Luft letztere wiederholt durchschlagen, wie dies für ₄5 Elektroden-Deckschicht aus Polyethylenterephthalat, ein homopolares Aufladen erforderlich ist. ^{mit einer Dicke von 50} £ versehen worden war. Die

Sooft an einer schwachen Stelle der Folien wegen "^{ach der} Formierung erhaltene permanente homopoder hohen Feldstärke dennoch ein Durchschlag auf- ^iilrc Ladung betrug 38 nC/cm'. tritt, bleibt dieser infolge des geringen Oberflächen- „ . · ,. -

und Volumen-Leitvermögens auf diese Stelle be- 50 "

schränkt und wird schnell gelöscht, da die Ladungs- Homopolare Formierung: Ein Material der im Bei-

zufuhr zur Entladungsstelle zu langsam vor sich geht. spiel 1 beschriebenen Art wurde auf die gleiche Die Anwendung einer hohen Formierungs-Feld- Weise wie im Beispiel 1 bei 700 V erwärmt und abgestärke, die für optimale homopolare Ladung erfor- kühlt, nachdem es erfindungsgemäß mit einer poröderJich ist, führt daher beim erfindungsgemäßen Ver- 55 sen Elektroden-Deckschicht aus einem Glasfasergefahren nicht zu einem lawinenartigen Kurzschließen webe von 100 μ Dicke versehen worden war. Die der Formierungsspannung bzw. der Spannungsquelle, nach der Formierung erhaltene permanente homopowie dies beim bekannten homopolaren Aufladen un- iare Ladung erreichte 28 nC/cm².

Claims (6)

der heteropolaren Ladung von Elektreten. Wie in der Patentan-o-iH«'· Offenlegungsschrift erläutert, ergibt sich die hetero- JMicm-iL,p.J-_. ^are jy^g aus der Ausrichtung permanenter Di-

1. Verfahren zur Hei stellung von einseitig me- pole und der Auswanderung von Ionen, d.h, tallisierten Elektreten, bestehend jeweils aus einer 5 organischen Stoff auftretenden Mechanismen. FoUe aus einem polymeren Stoff, nach dem vor Es hat sich gezeigt, daß apolare Polvmerii der Formierung zwei einseitig metallisierte Folien wenige Dipole oder Ionen enthalten, aufeinandergeschichtet werden, wobei die metal- fluoräthylen, Polycarbonat, Polyprop lisierte Fläche der einen FoUe an die nicht me- fluoräthylenpropylen, nur eine gering

tallisierte Fläche der anderen Folie gelegt wird, 10 annehmen, wenn sie den bei der heteropolaren Fornachdem darauf die so geschichteten Folien zu mierung angewandten, vergleichsweise niedrigen einem Wickel aufgeroUt werden, nachdem dann Spannungen ausgesetzt werden, bei der Formierung durch zeitlich gesteuerte Ein- Um diesen Dielektrika hohe Ladungen zu verlei-

wirkungen von Wärme und eines elektrischen hen, müssen sie daher homopolar aufgeladen werden. Feldes die zur Erzeugung des elektrischen Feldes 15 Eine homopolare Ladung wird durch die Einführung notwendige Spannung an die. beiden Metall- von an der Außenseite des Dielektrikums gebildeten schichten angelegt wird und anschließend die ge- Ladung verursacht, und eine solche äußere Ladungswickelten Folien abgewickelt werden, so daß die ablagerung kann zweckmäßig dadurch bewirkt werbeiden Folien voneinander getrennt werden kön- den, daß während der Formierung eine so hohe FeIdnen, dadurch gekennzeichnet, daß ao stärke angewandt wird, daß ein dielektrischer Durchbeim Aufeinanderschichten der Folien auf die schlag, d. h. eine Erzeugung von Ionen in dea Luftnicht metallisierten Flächen der ersten und der einschlüssen stattfindet, die ungeachtet eines sorgfälzweiten Folie je eine Deckschicht aus einem Ma- tigen Aufrollens zwischen den Elektroden und den terial mit gegenüber dem Folienmaterial niedrige- nicht metallisierten Seiten der Folien vorhanden sind, rem spezifischem Widerstand aufgelegt wird, so 23 Andererseits tritt aber infolge der Anlegung hoher daß dann durch das Aufrollen der aufeinanderge- Feldstärken leichter ein Durchschlag durch die aufschichteten Folien und Schichten in vierlagiger zuladenden Elektretfolien auf, insbesondere wenn die Wickel gebildet wird. Folien dünne oder schwache Stellen aufweisen. Infol-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- gedessen nimmt die Gefahr beträchtlich zu, daß das kennzeichnet, daß Deckschichten verwendet wer- 30 angewandte Formierungs-Verfahren versagt.

den, deren spezifischer Widerstand um das 10²- Nun wird bei einem in der USA.-Patentschrift

bis 10⁸fache kleiner ist als derjenige der aufzula- 3 354 373 beschriebenen Verfahren zur Herstellung denden Elektretfolien. von Elektreten aus Kunststoff-Folien die Füiimerung

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch so vorgenommen, daß das Elektret zwischen zwei gekennzeichnet, daß Deckschichten solcher Dicke 35 Elektroden unter Zwischenlage mindestens einer verwendet werden, daß sie der Formierspannung Schicht aus Isoliermaterial formiert wird. Dieses ohne Schaden zu widerstehen vermögen. Verfahren eignet sich jedoch wenig für eine auif ra-

4. Verfahren nach Anspruch !,2 oder 3, da- tionelle und billige Fertigung ausgerichtete Verfahdurch gekennzeichnet, daß poröse Deckschichten rensführung, da immer nur vergleichsweise kleine verwendet werden. 40 Flächenstücke an Elektreten formiert werden kön-

5. Verfahren nach einem der vorangehenden nen. Füi größere Bahnr-tücke oder gar für die: gleich-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einsei- zeitige Formierung mehrerer Bahnstücke eignet sich tig metallisierte Deckschichten verwendet wer- das dort beschriebene Verfahren nicht, da die vorgeden. sehenen Plattenelektroden, die für eine gleichmäßige

6. Verfahren nach einem der vorangehenden 45 Verteilung des formierenden Feldes vorgesehen sein Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die müssen, aus wirtschaftlichen Gründen nicht beliebig Formierung in einer Inertgasatmosphäre durch- groß gemacht werden können. Das gleiche gilt prinzigeführt wird. piell für das in der schweizerischen Patentschrift

469 336 beschriebene Verfahren, bei dem die For-

50 mierung ohne die Verwendung einer Zwischenlage

erfolgt. Auch das in der eingangs genannten deut-

Die deutsche Offenlegungsschrift P 19 34 612.4 be- sehen Offenlegungsschrift P 19 34 612.4 bereits ertrifft ein Verfahren zur Herstellung von einseitig me- wähnte Wickelverfahren zur Formierung eines nicht tallisierten Elektreten, die jeweils aus einer Folie aus metallisierten Elektreten nach der schweizerischen einem polymeren Stoff bestehen. Vor der Formte- 55 Patentschrift 429 947 eignet sich aus den gleichen rung werden zwei einseitig metallisierte Folien auf- dort genannten Gründen auch im vorliegenden Fall einandergeschkhtet, wobei die metallisierte Fläche der Herstellung von metallisierten Elektreten nicht, der einen Folie an die nicht metallisierte Fläche der Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde,

anderen Folie gelegt wird. Daraufhin werden die so das obenerwähnte Versagen der Formierung bei begeschichteten Folien zu einem Winkel aufgerollt und 60 stimmten Elektretfolienmaterialien in einer auf wirtbei der anschließenden Formierung wird durch zeit- schaftliche Herstellung nach der obengenannten lieh gesteuerte Einwirkung von Wärme und eines deutschen Patentanmeldung ausgerichteten Verfahelektrischen Feldes die zur Erzeugung des elektri- rensführung zu verhindern.

sehen Feldes notwendige Spannung an die beiden Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

Metallschichten angelegt. Schließlich werden die ge- 65 löst, daß beim Aufeinanderschichten der Folien auf wickelten Folien abgewickelt, so daß die beiden Fo- die nicht metallisierten Flächen der ersten und der lien voneinander getrennt werden können. zweiten Folie je eine Deckschicht aus einem Material

Dieses Verfahren befaßt sich in erster Linie mit mit gegenüber dem Folienmaterial niedrigerem spezi-