DE856647C

DE856647C - Process for making electrets

Info

Publication number: DE856647C
Application number: DEB6511D
Authority: DE
Inventors: Karl Dr Schaefer; Rudolf Dr Brill
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1939-05-21
Filing date: 1939-05-21
Publication date: 1952-11-24

Description

Verfahren zur Herstellung von Elektreten Unter Elektret versteht man unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes von einigen Kilovolt pro Zentimeter erstarrte Schmelzen mit beständigem elektrischem Zustand. Der Name Elektret ist als Analogon zu der Bezeichnung -Magnet eingeführt, die bekanntlich einen Körper mit beständigem magnetischen Zustand kennzeichnet. Bei geeigneter Aufbewahrung sind Elektrete lange Zeit haltbar und zeigen an ihrer Oberfläche Feldstärken, die auf einem Leiter Elektrizitätsmengen von etwa sieben elektrostatischen Einheiten pro Quadratzentimeter induzieren. Sedher wurden Elektrete meist in Scheibenforrn aus Naturwachsen und Naturharzen, z. B.- aus Carnaubawachs, Bienenwachs und Kolophonium hergestellt (s, z. B. P. A. T h i c s s e n , A. W 1 n k e 1 und K. H e r r m a n n, Phys. Z. 37, 5 11-520, 1936). Man war also bislang bei ihrer Herstellung ge- zwungen, ausschließlich verhältnismäßig seltene Naturprodukte zu verwenden, deren beschränktes 'Vor,kommen und deren Preis eine technische Verwendung stark beeinträchtigen.Process for the production of electrets Under the influence of an electric field of a few kilovolts per centimeter, an electret is understood to mean solidified melts with a constant electrical state. The name electret is introduced as an analogue to the designation magnet, which is known to denote a body with a constant magnetic state. When properly stored, electrets can be kept for a long time and show field strengths on their surface that induce amounts of electricity of about seven electrostatic units per square centimeter on a conductor. Sedher electrets were usually made in disc shapes from natural waxes and natural resins, e.g. B.- made from carnauba wax, beeswax and rosin (s, z. BP A. T hi c ssen , A. W 1 n ke 1 and K. H errmann, Phys. Z. 37, 5 11-520, 1936). It was so far forced overall in their manufacture, only relatively rare natural products that come to use their limited 'Before and compromise the technical use of strongly their price.

Es wurde gefunden, daß man Elektrete mit etwa leichen Eigenschaften auch aus einfacheren, technisch leicht erzeugbaren Stoffen herstellen, kann, also nicht auf die erwähnten Naturprodukte angewiesen ist. Das neue Verfahren beruht darauf, daß man festes Paraffin als Grundstoff mit geeigneten Zusatzstoffen verwendet.It has been found that one can get electrets with roughly equivalent properties also from simpler, technical ones produce easily producible materials, can, so is not dependent on the natural products mentioned. The new procedure is based on the fact that you use solid paraffin as a base with suitable additives used.

Besonders geeignet sind hinreichend reine Paraffine mit hohern elektrischem Isolationsvermögen, deren Schmelzpunkt nicht zu niedrig sein soll, um eine genügende Festigkeit zu gewährleisten. Als Zusatzstoffe eignen sich Salze von Fettsäuren, insbesondere solche höherer Fettsäuren. Als besonders vorteilhaft haben sich die Zinksalze von Stearin-oder Palmitinsäure erwies-en. Es ist unzweckmäßig, die Zusatzstoffe in größeren Mengen als etwa 30 0/0 zuzufügen. Vermutlich spielt bei der Wirkung dieser Zusätze die Tatsache eine Rolle, daß sich diese Körper in Paraffinen kolloidal lösen. Bei ultramikroskopisch,er Betrachtung der Schmelzen im elektrischen Feld lassen sich elektrisch geladene Partikel beobachten.Sufficiently pure paraffins with a high electrical insulation capacity, the melting point of which should not be too low in order to ensure sufficient strength, are particularly suitable. Salts of fatty acids, especially those of higher fatty acids, are suitable as additives. The zinc salts of stearic or palmitic acid have proven to be particularly advantageous. It is inconvenient to add the additives in amounts greater than about 30% . The fact that these bodies dissolve colloidally in paraffins probably plays a role in the effect of these additives. With an ultramicroscopic observation of the melts in an electric field, electrically charged particles can be observed.

Die Herstellungsweise- der neuen Elektrete entspricht ganz der eingangs geschilderten bekannten. Bei Verwendung pulverisierbarer Paraffine lassen sich die Elektrete auch pulverisieren. Derartige pulverisierte Elektrete eignen sich besonders gut zur Adsorption von Aerosolen, also z. B. zur Verwendung in Gasmaskeneinsätzen. Die- elektrischen Felder zwischen den Pulverkörnern ziehen nämlich die elektrisch geladenen Teilchen der Aerosole an die Oberfläche der Pulverkörnür. Durch das Pulverisieren wird die elektrisch wirksame Oberfläche vergrößert. Eine weiteretechnischeVerwendbarkeit ist dadurch gegeben, daß man. die Elektrete ähnlich ,wie beim Elcktrophor zur Elektrizitätsürzeugung benutzt. Weiterhin lassen sie sich in besonderen Fällen vorteilhaft zur elektrischen Entstaubung verwenden, z. B. für explosive oder leicht entzündlich,e Gemische. Man kann wertvolle staubförmige Güter mit Hilfe von Elektrctcn abtrennen und ge- winnen, z. B. dadurch, daß man die Elektrete schrnilzt und die Stäube aus der Schmelze abtrennt oder daß man die Zerlegung mittels selektiver Lösungsmittel, z. B. durch Extraktion des Elektreten oder des Gutes, vornimmt. Aus den wiedergewonnenen Ausgangsstoffen können dann durch Erstarrenlassen im elektrischen Feld erneut Elektrete erzeugt werden.The method of manufacture of the new electrets corresponds entirely to the familiar one described at the beginning. When using pulverizable paraffins, the electrets can also be pulverized. Such powdered electrets are particularly suitable for the adsorption of aerosols, so z. B. for use in gas mask operations. The electric fields between the powder grains attract the electrically charged particles of the aerosols to the surface of the powder grains. Powdering increases the electrically effective surface. A further technical usability is given by the fact that. the electret is similar to that used in the elctrophor to generate electricity. Furthermore, they can be used advantageously for electrical dedusting in special cases, for. B. for explosive or highly flammable mixtures. You can separate valuable powdered materials using Elektrctcn and earnings which z. B. by melting the electrets and separating the dusts from the melt or that the decomposition by means of selective solvents, eg. B. by extraction of the electret or the material. From the recovered starting materials, electrets can then be generated again by allowing them to solidify in an electric field.

Es ist bekannt, Dielektrika aus Quarz und Paraffin als Bindemittel herzustellen. Die so erhaltenen Körper besitzen jedoch nicht die den Elektreten zukommende Eigenschaft, sich beständig im elektrischen Zustand zu befinden, denn wenn derartige Körper in einen elektrischen Zustand gebracht werden, verlieren sie diesen verhältnismäßig rasch wieder.It is known to use dielectrics made of quartz and paraffin as binders to manufacture. The bodies obtained in this way, however, do not have the electrets inherent quality of being constantly in the electrical state, because when such bodies are placed in an electrical state, they lose this again relatively quickly.

Man hat ferner schon vorgeschlagen, elektrische Isolierstoffe unter Verwendung von Paraffin und Quarzpulver oder Natur- oder Kunstharzen und Füllstoffen oder ausAsphaltenundÖlenoderWachsen herzustellen. Auch hier erhält man nicht ohne weiteresStoffe mit denEigenschaftenderElektrete, denn hierzu ist es erforderlich, Paraffin als Grundstoff und fettsaure Salze als Zusatzstoffe zu verwenden.It has also been proposed to use electrical insulating materials Use of paraffin and quartz powder or natural or synthetic resins and fillers or from asphalts and oils or waxes. Again, you can't get without it other substances with the properties of the electrode, because this requires Use paraffin as a raw material and fatty acid salts as additives.

Bei sp iel i Eine Schmelze von io Gewichtsprozent Zinkstearat (Merck) und go Gewichtsprozent Paraffin (Schmelzpunkt 68 bis 72", Merck) läßt man unter dem Einfluß eines elektrischen Feld-es von i o kV/crn in einem geeigneten Gefäß mit vernickelten Elektroden erstarren. An der Ob-erfläche des so erhaltenen Elektreten treten Feldstärken auf, die einer induzierten Elektrizitätsinenge von im Mittel sechs elektrostatischen Einheiten pro Quadratzentimeter entsprechen. Diese Elektrete sind in Metallfolien eingewickelt länger als 3/4 Jahr haltbar.A melt of 10 percent by weight zinc stearate (Merck) and 10 percent by weight paraffin (melting point 68 to 72 ", Merck) is allowed to solidify under the influence of an electric field of 10 kV / cm in a suitable vessel with nickel-plated electrodes. On the surface of the electret obtained in this way, field strengths occur which correspond to an induced amount of electricity averaging six electrostatic units per square centimeter.

B c i s p i e 1 2 Eine Schmelze von io Gewichtsprozent Magnesiumstearat und go Gewichtsprozent Paraffin (Schmelzpunkt etwa ioo', sog. im Handel befi#ndliches 1. G.-Wachs Z) läßt man unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes von io kV/cm erstarren. Der entstehende Elektret hat ähnliche Eigenschaften wie der nach dem vorhergehenden Beispiel erhaltene; er läßt sich durch Schaben leicht pulverisieren und ist in dieser Form ein ausgezeichnetes Filter für Aerosolü.B c is p ie 1 2 A melt of 10 percent by weight of magnesium stearate and 10 percent by weight of paraffin (melting point about 100 ', so-called 1st G. wax Z on the market) is left under the influence of an electric field of 10 kV / solidify cm. The resulting electret has properties similar to that obtained in the previous example; it can be easily pulverized by scraping and in this form it is an excellent filter for aerosols.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of electrets by Solidification of melts under the influence of an electric field, characterized through the use of paraffin as a base material and fatty acid salts as an additive.

2. The method according to claim i, characterized by the use of zinc stearate or zinc palmate as an additive. 3. The method according to claim i, gekennzeichriet by using pulverizable paraffins as the base material.