DE1564362A1

DE1564362A1 - Elektret bzw. Polaret und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE1564362A1
Application number: DE19661564362
Authority: DE
Inventors: Stewart Lawrence L; Baxt Lawrence M; Mcdowell John R
Original assignee: Philip Morris USA Inc
Current assignee: Philip Morris USA Inc
Priority date: 1965-10-23
Filing date: 1966-10-21
Publication date: 1970-03-05
Also published as: BE688614A; DE1564361A1; LU52215A1; NL6614917A; US3449094A; GB1135737A; NL6614919A; LU52209A1; US3496013A; DE1564362B2; CH469336A; NL6614920A; BE688613A; NL6614918A; CH474137A; US3449093A

Description

IHIlIP MORRIS INCORPORATED 100 Park Avenue, New York 17, N.T., V.St.A.

Elektret bzw. Polaret und Verfahren zu? Hereteilung desselben

Die Erfindung" betriff t metallisierte El.ektrete und Polare te, Verfahren but Herstellung derselben βοwie !Filter, die solohe Elektrete bzw. Polarete enthalten» Insbesondere bezieht sioh die Erfindung auf metallisierte Elektrete und Polarete, die aus metallisierten Kunststoff-Fläohengebilden hergestellt sind, Verführen mxr Herstellung derselben und neue Filter, die solohc jsetallieierten Elektret« bsw. Polarete enthalten·

Unter "Elektret" 1st ein elektrifizierter Stoff zu verstehen, der an gegenüberliegenden Fläohen elektrische Ladungen von entgegengesetzt em Vorzeichen aufweist, wobei die Elektrifizierung eich nicht nur auf die Oberfläche beschränkt, sondern durch daa ganae Volunen des Stoffes hinduroh »rstreokt.

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AIe "Polaret" wird ein elektrifizierter Stoff bezeichnet, der εχί gegenüberliegenden Flächen elektrische Ladungen von entgegengesetztem Vorzeichen aufweist, wobei die ladung mindestens teilweise ein Voluffieneffekt iat und - im Gegensats zu der bei Elektreten auftretenden Kombination von Hoaoladungen und Heteroladungen - ins wesentlichen eine Eomoladung darstellt.

Elektrete sind zwar bereits aus vielen Werkstoffen einschlieselieh Kunststoffen, wie Polyvinylchlorid, oder Carnaubawaohs mit verschiedenen Zusätzen, wie Esterharzen und dergleichen, hergestellt worden; in der Technik besteht jedoch ein Bedürfnis naah Elektreten, die höhere Ladungen und eine längere Lebensdauer aufweisen. Die erfindungsgemässen Elektrete besitzen nioht nur höhere Ladungen und eine längere Lebensdauer als die bisher bekannten, sondern lassen sioh auch leichter herstellen und anwenden als andere Elektrete.

Die metallisierten Elektrete geiaäss der Erfindung eignen sich besonders zur Anwendung in Filtern für Tabakrauch, da sie höhere Ladungen aufweisen als die bisher bekannten Slektrete und infolgedessen dem !Tabakrauch die unerwünschten Bestandteile in höhere® Attaraas.se entziehen, und d& sie eine einfache und wirksame Anordnung von elektrisch geladenen Stoffen in einen Filter ermöglichen.

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Gemäse der Erfindung werden neue metallisierte Elektrete hergestellt, die in ihren Eigenschaften den bioher bekennten Elektreten überlegen oind. Ausaer ihrem besonderen Wert für Tabakrauchfilter haben sich die neuen metallisierten Elektrete auch für andere Arten von Filtern, wie Luftfilter, sowie auch in Vorrichtungen, wie Elektrometern, Mikrophonen und Dosimetera, als wertvoll erwiesen, da sie dieeen Geräten eine wesentlich höhere Empfindlichkeit verleihen als die bisher bekannten Elektrete.

,Die metallisierten Elektrete genäse der Erfindung sind ferner besondere geeignet für die Speicherung von Informationen. Sie kennen ale Bander und dergleichen für die elektronische Speicherung von Signalen verwendet werden, wie es später näher erläutert wird.

Die rr-ien metallisierten Elektrete gemäse der Erfindung können aus einem elektretbildeiiden Stoff (nachstehend als "Elektretbildner" bezeichnet) hergestellt werden, der ein Dipoliaoment von mindestens 0,1 Debye, vorzugsweise von mindestens 0,5 Debye, aufweist. Vorzugsweise soll der Elektretbildner einen opazifisehen Voluinenwl der stand von mindestens 10 , insbesondere von 10 * OhiD«cm bei Raumtemperatur besitzen» Als Elektretbildner komaen a.Bc Kunststoffe, wie Celluloseacetat, Polyvinylidenchlorid , Polymonochlortrifluoräthylen, Polytctrafluoräthylen, Polyvinylchlorid, Polymethacryleäuremethyleeter, insbesondere

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aber Polyalkylenterephthalat in Betracht.

Ferner können anorganische Stoffe, wie keramische Stoffe und dergleichen, als Blektretbildner verwendet werden, wie z.B. Erdalkalititanate, -zirkonate oder dergleichen in keramischer Form oder in Einkristallform.

Der Blektretbildner wird vorzugsweiße in Fora eines Fläohengebildes oder einer Folie mit einer Dicke von etwa 2,54 μ bis 1,27 nnn und der gewünschten Breite eingesetzt. Z₀B₀ kann das Flächengebilde oder die Folie eine Dicke von et v/a 0,127 am und eine Breite von etwa 2,5 cm oder weniger oder von 3 ffl oder mehr besitzen.

Der Elektretbildner ist mit einer elektrisch leitenden Schicht, c.B· aus Metall oder Kohle, versehen, die eine Auflage auf dem Elektretbildner bildet. .

Der elektrieoh leitende Stoff soll vorzugsweise die Form einer gleichrjäflßigen Schicht π it einer Dicke von aindestens 100 £ haben. Die Schicht kann eine abgeschiedene Schicht aua Aluainiun, Silber, Nickel, Kupfer oder dergleichen sein, die duroh Yftkuuxnbedaapfung, Aufstäuben oder auf sonstige Weise aufgetragen ist-, Sine solohe Schicht kann von molekularer Dicke bis au einer Picke von 0,25 mo oder mehr variieren, sofern sie nur ale elektrischer Leiter wirkt. Der elektrisch leitende Stoff kann auoh in Form eines Bleches oder einer Folie aus Metall,

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wie Aluminium, Zinn, Silber, Nickel, Kupfer, rostfreiem Stahl, mit einer Dicke von 0,25 μ bis 25 mm oder mehr vorliegen. Der elektrisch leitende Stoff, der vorzugsweise aus einem Metall, wie Kupfer, Bronze oder Messing, besteht, soll sich vorzugsweise über die ganze Oberfläche einer der elektrisch geladenen Seiten des Elektretbildners erstrecken.

Es können auch andere Leiter als Metall für dir elektrisch leitende Schicht verwendet werden, sofern sie sich nur auf de» Elektretbildner hinreichend festhalten, als gleiohmässig· Schicht herstellen lassen und elektrisch leitend sind. Ζ·Β· kann eine dünne Klebstoffsohieht mit gleiohmässig darin verteilten Graphitteilchen, Kohleteilchen oder Metallteilchen verwendet werden« die der Sohlcht elektrische Leitfähigkeit verleihen« '

Für gewisse Anwendungszwecke ist es vorteilhaft» einen magnetischen Stoff für die elektrisch leitende Schicht zu verwenden· ZoBo kann dir elektrisch leitende Schicht eine magnetische Nickel-Eisenlegierung aufweisen, die auf den Elektrrtölldner als dünner Film aufgebracht wird· Andere magnet!οehe Stoffe sind Eisen, Nickel und Kobalt in verschiedenen Persern und Kombinationen. Bine besonders wirksame magnetische und elektrisch leitende Schicht lässt βloh aus Nlokel-Eisenleglerungen, wir den "Permalloys" herstellen* Dies· Legierungen und Terfahrtn au ihrer Herstellung sind in "Physics of Shin Filme, Advene··

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in Research and Development", Band 1 (1963)» Seite 277-334» herausgegeben von Georg Hass (Terlag Aoadeioio Frees» Hew York, und London) beschrieben.

Eine solche magnetische und elektrieoh leitfähige Schicht übernimmt sine doppelte Aufgabe und eignet sich für Anwendungaaweoke» "bei denen es auf die Speicherung umfangreicher Informationen ankommt, da die Information von einem solchen Stoff sowohl nagnetlsoh als auch elektrisch festgehalten werden kann. Magnetische Stoffe dieser Art eignen sich auoh zum filtrieren ▼on elektrisch geladenen Aerosolen.

• ·

Wenn «in Metallblech oder eine Metallfolie verwendet wird» kann sie auf de» Blektretbildner alt einem Klebstoff befestigt werden oder dadurch» dass aan den Blektretbildner teilweise sohnllst oder löst» so dass er selbst als Klebstoff wirkt.

Die «taiai*$#rte Auflage kann auf jede der beiden elektrisch geladenen Seiten de« Elektreten, d.h. entweder auf die positive oder auf die negative Seite desselben» aufgebracht werden, wenn der Elektretbildner bereits in einen Blektreten übergeführt worden ist·

Die Bttalllsierte Auflege kann aber auoh auf den Elektretbildner aufgebracht werden, bevor dieser in einen Elektreten uagewindelt wird· In diese» fall« kann die Metallattflage, wenn eie

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die ?0££ «äm®s Β1®@1ιββ hß-ö» *alt ©inea Klebstoff auf den Blpk-

ebracht werden. Ebenso kann die Metallauflage .-:,,:-,, indem nan den Slektretbildner teilweise p .:■■ &mu ®w selbst als Klebstoff wirkt. Die metalliseile Quai? s&tttllieäerte Auflage kann auch auf den Elektretwm? ©&©£- aasia d©i3E®n Uinwandlung in einen Elektreten lissfet ¥€*Miu@^e<lanpfung und dergleichen aufgebracht . 2«B» k.MH& mm ®ism in Handel erhältliche oetallislert· Polyäthyleaterephtliai&tfolie als netallieierten Elektretbildntr verwenden und gratte* der Erfindung in einen metallisierten Β'Λ .*irtten uawandsln*

Bs ist vorteilhaft» die aetallisierte Ar. ":ge auf den Elektretbiliner Tor dessen überführung in einen El^ ^m aufzubrin- _: r r, dt> in die·®» Falle die netalllsierte Auflage bii der Herfr"^{: :} . - .^ Im Blektreten_v bei der des Slektretbildae? ein* «lekfe£<?£bm lAdun* «rteilt wird, als «ine der Elektroden verwundet

Me Betallisierten Elektrete geoäss der Erfindung sind Elektret· sit swei gegenüberliegenden Seiten, die voneinander abweichende elektrische Ladungen aufweisen, wobei eine der Delden Seiten auf praktisch ihrer ganzen Oberfläche einen aahaf-. tenden, elektrisch leitenden überzug besitzt. Unter den hler ▼erwendeten Ausdruck "metallisierte Elektrete" fallen also alle Elektrete alt einer daran anhaftenden, elektrisch leitenden

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Schicht, gleioh ob die Sohicht aus Metall» Kohle oder irgendeinem anderen, elektriech leitenden Stoff besteht. Die elektrisch leitende Schioht kann eine Folie aus einem Leiter, wie Aluminium- oder Zinnfolie, oder eine Schioht aus einem elektrisch leitenden Material, wie Kohleteilchen, Graphit-, Messing-, Kupfer- oder Bronzeteilchen, sein, die unter Verwendung eines geeigneten Klebstoffes, wie Nitrocellulose, Polyurethan, Äthyloellulose, Wachs und dergleichen, aufgespritzt isto Ebenso kann sie aus einem Leiter, wie Aluminium, bestehen, der durch Vakuumbedampfung auf dem Blektreten oder dem Elektretbildner abgeschieden ist, oder die leitende Schioht kann auf andere geeignete Weise aufgebracht werden*

Die Elektrete können Tor oder nach dem Aufbringen der metallisierten Auflage auf den Elektretbildner hergestellt werden. In beiden Fällen können die gleichen Bedingungen angewandt werden« üb den Blektretbildner in einen Blektreten umiuwendeln» Mt nachfolgend beschriebene allgemeine Methode sur UBwandlung ron Elektrettolldnera in Slektrtte eignet sich in gleicher Veite zur Herstellung von Elektr·ten aus Blektretbildnern »it oder ohne aetallisohe Auflage.

Dft» erfindubgsgeaäeee Terfa&rtn eignet eich »war besondere gut aur Herstellung τοη Blektrtten aus PolyÄthylenter#phth«lat| et lätjit sich aber auch auf die Here teilung anderer Arten roa Blektreten «us Blektretbildnern anwenden. Ale

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können hierbei eile bekannten Blektretbildner verwendet werden.

Dae im Rahmen der Erfindung verwendbare Polyäthylenterephtha-Ia-S kann e«B. in Folienform vorliegen. Ebenso kann »an ein feetee Stück» z.B. eine Scheibe aus Polyethylenterephthalat, oder auch einen festen Körper verwenden, der hauptsächlich aus Polyäthylenterephthalat besteht, aber noch geringe Mengen anderer Stoffe, enthalten kann· Das Material kann auoh alt wasserabweisenden Stoffen, wie Silieonhars· oder Polytetrafluorethylen» beschichtet sein· Ebenso kann man Halbleiter oder Ferroelektrika, wie Barium- oder Calciumtitanat, oder Körper verwenden» die mit Harzen beschichtet Bind, welche solche Halbleiter oder ferroelektrika enthalten»

Das Molekulargewichte-Zahlenmittel des verwendeten Polyäthylenterephthalate liegt gewöhnlich im Bareion von etwa 15 000 bl· 25 000· Gröeee und SOra des Polyäthylenterephthalatattiekeie können variieren· Z.Bo kann der sur Herstellung de» Slelctreten verwendete Körper soheibenförmig_r ringp-lattenföriiig_f hantelförmig, pyramidenfuraiig uew. «ein« Vorzugsweise soll er aber, ßwei verhältnieioässig ebene Oberflächen besitüen, die eich auf gegenüberliegenden Seiten des Körpers befinden, wie es bei

einer flachen folie oder Platte der fall ist»

Der. Blektretbildner kenn als folie« als sonstige·

dt oder als massives Stück vorliegen, öröase undJ©sü d«e aa*

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dem Elektretbildner bestehenden Körpers können je naoh der besonderen Art des angewandten Verfahrens variieren. Vorzugsweise soll der Körper aber zwei verhältnismässig ebene Oberflächen besitzen, die sich auf gegenüberliegenden Selten des Körpers befinden, wie bei einer flachen Folie oder Platte. PUr die kontinuierliche Herstellung von metallisierten Elektret en gemäee der Erfindung soll der Elektretbildner sich in einer für diese Arbeltsweise geeigneten Porm befinden.

Das Verfahren zur Herstellung des Elektret-Teiles der erfindungsgemäseen metallisierten Elektreten besteht im allgemeinen darin, dass man ein massives Stück aus dem Elektretbildner zwischen zwei Elektroden einbringt, und an den Elektretbildner mit Hilfe der beiden Elektroden bei höherer Temperatur ein elektrisches PeId anlegt.

Sas elektrisohe PeId kann von etwa 0,001 bis 1000 kY/om variieren, beträgt .aber vorzugsweise etwa 50 bis 200 kV/cn. Das elektrische Feld stammt aus einer Gleichstromquelle, die mit nindestene einen Paar von Elektroden, z,B, flaohen Platten, verbunden ist. Die erforderliche Spannung richtet sich naoh dem Elektrodenabstand. Wenn die Elektroden 3.B₀ aus flachen Platten bestehen, errechnet sich die Spannung aus der 'GIeI-öhung ■ *

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in der E dae elektrische Feld (in kV/cm), ν die zwischen den Elektroden herrschende Spannung (in kV) und d den Abstand zwi-Bchen den beiden Elektroden (in cm) bedeutet* Z.B. iet eine Spannung von 4 kV (4000 V) erforderlich, ma ein PeId von 200 kV/oiä herzustellen, wenn der Elektrodenabstand 0,02 cm beträgt.

Der Elektrethildner, a.B. das Polyäthylentcrephthalat, muss vor den Einbringen zwischen die Elektroden eine geeignete Fora, ■•Β. Scheibenform, Plattenforn, Polienfonn, Stabform oder dergleichen, Röhrenfona oder die Form von in Filtern eu verwendenden Röhrenbündeln, haben, bevor daraus geinäss der Erfindung ein Elektret hergestellt wird.

BaoheiBer bevorzugten Auei'Uhrungeform der Erfindung befindet •ich. der Elektretbildner in der Form einer Folie, eine® «in«« ßtmfcee oder In einer anderen sogenannten

?om> mil« dl·«· Foraen werdtn hiev unter de» Be- *flKoh*8ftfsii&e" «ueaeaengefaeet. Für einige Aiuiführungeder Erfindung befindet eioh der Elektretbildner vorsugeweiee in Fora ein·« biegsamen (also nicht starren oder ha£b-■tarren) FläohtDgebildee. Sas Fläohengebilde kann unter solchert Bedingungen duroh dae elektrische Feld gefördert werden, das· jeder Teil desselben für die erforderliche Zeitdauer der Einwirkung des erforderliohen elektrischen Feldes und der er-»

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forderlichen Temperatur ausgesetzt wird, ue das gewüneohte Ergebnis zu erzielen»

Wenn der Elektretbildner nicht in Form eines Flächengebildee vorliegt, kann er aus einem Stück bestehen, das die verschiedensten Grossen und Formen besitzen kann. Gewöhnlich besitzt der Slaktretbildner jedoch eine Dicke von etwa 6,35 μ bis 0,25 ma, und in diesem Falle wird er nachstehend der Einfaohheit halber als Scheibe bezeichnet, wobei zu beachten ist, dass hierunter 3ede geeignete Form des Elektretbildnerö zu verstehen ist.

Nach einer besondere bevorzugten Methode zur Herstellung von metallisierten Elektreten gemäss der Erfindung wird ein Fläohengebilde aus metallisiertem Elektretbildner, vorzugsweise in kontinuierlicher Form, d.h.» in Form eines verhältnismässig langen Stückes, derart durch eine Zone gefördert» dass die netalliaierte Auflage auf dem Elektretbildner eine Elektrode bildet und Bwischen der metallisierten Auflage und einer zweiten Elektrode ein elektrisches Feld entsteht, durch das der Blektretbilöner hindurchwanderte

Haoh einer Aueführungsform der Erfindung kann eine Anzahl von Slektretbildnern, insbesondere Polyethylenterephthalat, in. Fora von Scheiben od3r Platten in eineni einzigen Arbeitegang in Elektret© umgewandelt werden, indtK die einzelnen Scheiben

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oder Platten hintereinander zwischen den für die üilektrstbildung verwendeten Elektroden angeordnet werden. In diesen Falle sind die Scheiben oder Platten vorzugsweise mit ihren ebenen Oberflächen parallel zueinander angeordnet. Ferner sind sie vorzugsweise) durch Aluminiumfolie oder ein ähnliches Trennmaterial voneinander getrennt. Hach einer besonders bevorzugten Ausführungsfora) sind die Scheiben oder dergleichen auf einer Seite metallisiert.

Das Verfahren wird nachstehend in erster linie an Hand der Herstellung eines einzelnen Slektreten beschrieben; es kann jedooh so abgewandelt werden, dass gleichzeitig mehrere Elektrete oder metallisierte Blektrete hergestellt werden, wobei die Bedingungen hinsichtlich Zeit, Temperatur und dergleichen im wesentlichen die gleichen sind mit der Ausnahme, dass die Behandlungszeit und die angelegte Spannung je nach der Anzahl von Scheiben oder Platten variiert.

Die Scheibe kann zwischen zwei Scheiben auo Aluminiumfolie oder ähnlichen! Material angeordnet werden, und nach einer Ausführungsfona der Erfindung verwendet man einen Stapel von metallisierten Scheiben, wobei der metallisierte Teil jeden 31ektretfbildner von dew nächsten trennt. Die Scheibe oder die Soueib3*i werden dann zwischen Metallelektrodsn, z»B. Scheiben am* roö^freien Ste.tCl oder anderen geeignetem Werkstoff, angeordnet, d"ie dio gleiche Form besitzen oder ao gross sind, dass

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eie die ganze Oberfläche der Elektretbildnerscheibe, z.Bo der Polyäthylenterephthalateoheibe, bedeoken. Der so entstehende Aufbau besteht z.B_e aus einer Polyäthylenterephthalatsoheibe, die eioh zwischen zwei Stücken aus Aluminiumfolie befindet, wobei jede der beiden Aluminiuiafolien mit einer Elektrode aus rostfreiem Stahl in Kontakt steht. Der Elektretbildner soll vorzugeweise grosser sein als die Elektroden aus rostfreiem Stahl, so dass ein Rand von mindestens 20 rnto übersteht, um ein Durchschlagen des elektrischen Stromes in der umgebenden Atmosphäre zu verhindern. Die Scheibe wird, z.Be in dem soeben beschriebenen Aufbau, im Ofen auf eine Temperatur erhitzt, die mindestens der Einfriertemperatur des Elektretbildners entspricht, den Erweichungspunkt desselben aber nicht übersteigt_o Pur Polyäthylenterephthalat kann diese Temperatur im Bereich von etwa 80 bis 170° C liegen. Auf diese Temperatur wird die Scheibe oder der Zusammenbau innerhalb einer Vorerhitzungszeit gebracht, die ausreicht, um die Scheibe oder den Zusammenbau auf eine gleichmäseige Temperatur zu erhitzen, d.h. so lange, bis in der Scheibe praktisch kein Teraperaturgefälle mehr besteht. Torzugsweise erfolgt das Vorerhitzen bei Atmoephärendrucki es kann jedoch auch bei höheren oder niedrigeren Drücken durchgeführt werden. Die Seheibe aua dem Ele'ctretbildner kann auch ohne Aluminiumfolie und ohne Elektroden aus rostfreiem Stahl ai\f diese Temperaturen vorerhitzt werden. Ebenso können andere Werkstoffe ala Aluminium und andere Elektrodenwerkstoffe

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verwendet werden. Vorzugsweise wird aber der ganze Zusammen-"bau in der beschriebenen Weise erhitzt, weil es hierdurch leiohter wird, die Elektretbildnerscheibe während des weiteren Verfahreneganges auf dieser Temperatur zu halten.

Kaoh dem Vorerhitzen wird die Scheibe oder der Zusammenbau einer zweiten Verfahrensstufe unterworfen, in der der Elektretbildner auf einer Temperatur oberhalb der Einfriertemperatur und unterhalb des Erweichungspunktes gehalten wird. Im Falle von Polyethylenterephthalat wird die Scheibe normalerweise auf einer Temperatur von etwa 80 bis 170° C gehalten« Bas Polyäthylenterephthalat kann aber auch z.B» auf 600° C erhitzt werden, sofern nur die Erhitzungszeit kurz genug ist, BoBo eine Mikrosekunde, damit die Scheibe nicht erweicht. Während der Elektretbildner auf der oben angegebenen Temperatur gehalten wird, wird zwieohen den Elektroden eine Spannung angelegt, die ein« feldstärke von etwa 0,001 bis 1000 kV/oto, Y&rfiugerweiee τοη etwa 50 bis 200 kV/om, ergibt. Diese Spannung wird iai Verlauf e von etwa 1 Hlkrosekunde bis 12 Stunden oder länger, vorzugsweise im Verlaufe von etwa 1 Millisekunde bie 5 Stunden, innegehalten<>

Nachdem die Scheibe dieser zweiten Verfahrensstufe unterworfen worden ist, wird in einer dritten Verfahrensstufe die Spannung e&f Atr gleiohtn Höhe gehalten wie in der zweiten Stufe, das Erhitzen wird Jedoch unterbrochen und die Scheibe, a.B. dvirch

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Überleiten τοη Luft, gekühlt oder einfach erkalten gelassen, wobei sie In den gleichen elektrischen Feld gehalten wird. Sie Scheibe kann auf eine Temperatur von -30° C oder darunter gekühlt werden; vorzugsweise soll sie auf eine Temperatur nioht über +30° C gekühlt werden. Vorzugsweise lässt man die Scheibe in dem elektrischen Feld auf Raumtemperatur (etwa 20 bis 30° C) erkalten. !Die Bauer dieser Verfahrensstufe des Abkühlens kann etwa 1 Mikrosekunde bis 12 Stunden oder sehr betragen. Die Kühlung kann in dem gleiohen Ofen oder der gleichen Heiskaamer wie die sweite Verfahrensstufe durchgeführt werden; dies ist aber nicht erforderlich· Dann kann der Elektret τοη den Elektroden und gegebenenfalls der Aluminiumfolie oder der sonstigen Folie getrennt werden« worauf er der Verwendung «ugeführt werden kann.

Gegebenen*alle kann der fertige Elektret in einer Art Sohuttg«haueer, ■♦!. einer Umhüllung aus Aluminiumfolie oder dergleichen, untergsbrcoht werden, damit die elektrischen Ladungen bis sur Verwendung erhalten bleiben.

Fach einer berorsugten Aueführung·for» der Erfindung wird ein· Felle oder eine sonstige sueaasjenhSngende Form des elektret* bildnare durch ewei Zonen mit gesteuerter Temperatur gefördert, deren i*der ein elektrisches Fold iugβordnet ist.

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Der Elektrstfoildnoi? kam die Worm eines "biegsamen Pläehenge- bildes mit einar Dlok® von "beispielsweise 2,54 μ Ms 1.,27 ™s, die Form eines Bandes oö@r irgendeine andere giieaaffieahangende form aufweisen, die öse Hindurchführen iee Elektretfbil&ners durch, rnekrer© gesondert© Zonen in kontinuierlicher Arbeitsweise ©raöglieilits. für diese Ausführimgsforai des?' Erfiaiwig ist der BlektrsfbildngE¹ ^oraugsweis© so aiisgebilöLat,, dass er zwei abena, parallel® ObsEfläehen Tbesitst, die nach dar Herstellung des Ble!ctrot@a Si® @atg®g©xxgeaatst geladenen Seiten äesselben ■bildenο -VöSfzugswQi®© Isositst der Stoff eine solehe @ö.@miecli9

is©h© latissp dass ©r sieh leicht in di@ Ιθι·® sines g isigoa lässt ₆ Des³ El@ktret"biXdn©^ soll gica

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keit durch die erete Zone gefördert, dass jede Stelle desselben für eine Zeitdauer von etwa 1 Mikrosekunden bis 12 Stunden oder aehr in dieser*Zone verbleibt. Wenn der Elektretbildner aus Polyäthylenterephthalat, dem bevorzugten Werkstoff, besteht, soll die erste Zone vorzugsweise auf einer Temperatur zwischen etwa 80 und 170° C, insbesondere von etwa 130 bis 150° C, gehalten werden.

In der zweiten Zone, durch die der Elektretbildner gefördert wird, wird das elektrische Feld aufrechterhalten. Das elektrisohe Feld kann auch hier wiederum im Bereich von etwa 0,001 bis 1000 kV/cffi variieren und durch eine Gleichstromspannung erzeugt werden, die an zwei flache Platten angelegt wird. Die Temperatur in der aweiten Zone soll unter etwa 30° C liegen und kann sogar -30° 0 oder weniger betragen. Vorzugsweise herrscht in der zweiten Zone eine Temperatur zwischen etwa 20 und 30° C, und der Elektretbildner wird durch diese Zone mit BOleher Geschwindigkeit gefördert, dass jede Stelle desselben für eine Zeitdauer von etwa 1 Mikrosekunde bis 12 Stunden oder mehr in dieser Zone verbleibt» Wenn der Elektretbildner aus Polyäthylenterephthalat besteht, soll die zweite Zone auf einer Temperatur unter etwa 30° C, vorzugsweise zwisohen etwa 20 und 30° G, gehalten werden.

Die erste Zone kann aus dem Raua zwischen elektrisch leitenden Platten, ss.S» auf Hochglanz polierten Stahlplatten, bestehen,

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die die Rolle aus dein Elektretbildner der Einwirkung dee elektrischen Feldes ausgesetzt wird, viel geringer sein kann ale die Zeitdauer, während deren die Rolle der Wärmeeinwirkung ausgesetzt wird. In einer eolchen Vorrichtung kann der aufgeladene Elektretbildner anschliessend duroh einen Kühlkasten geführt werden, wo er auf geeignete Weise rasch gekühlt wird« In der Erhitzungsvorrichtung kann die elektrische Ladung der Folie duroh helsse elektrisch geladene Walzen erteilt werden, duroh die die Polie gleichzeitig in ein· Gleichstroofeld gebracht und erhitzt wird.

Nach einer anderen Aueführungeform des kontinuierlichen Verfahrens brauchen der Elektretbildner und die elektrisch geladenen Walzen nicht erhitzt zu werden, sondern die Folie kann vorerhitzt werden, indem nan sie zunächst in einem Ofen bis zur Erreichung des thermischen Gleichgewichte erhitzt und erst dann zwischen den elektrisch geladenen Walzen hindurchführt. Dies 1st jedoch nur dann Böglich, wenn die Folie genügend Wärme zurückhält, so dass sie sich bei der Einwirkung des elektrisehen Feldes auf der riohtigtn Temperatur befindet.

Nach einer weiteren AusfUhrungsfora des bevorzugten kontinuierlichen Verfahrens gemäss der Erfindung wird eine Folie aus des Elektretbildner, die einen elektrisch' leitenden Belag aufweist, co über geladene Blektroden gefördert, dass ei· »it. der

Slöktrctbildnerssite mit den Elektroden in Berührung eteht,

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wobei die Elektroden so lang sind₉ dass die Folie zunächst duroh ein heissea Ende der Elektrodenplatten vorerhitzt, dann der Einwirkung des Ladestromes zwischen den Elektrodenplatten und Bürsten ausgesetzt wird, die mit der elektrisch leitenden Seite der Folie in Berührung stehen, wobei sich die Folie auf der richtigen Temperatur befindet, und die Folie schliesslioh zwischen dem gekühlten Ende von ähnlich angeordneten» elektrisch geladenen Elektrodenplatten und Bürsten hindurchgeführt wird, so dass sie au? der Vorrichtung bei der gewünschten niedrigen Temperatur austritt.

öemäss einer weiteren Ausführungsforin der Erfindung wird eine Elektretbildnerfolie, die einen elektrisch leitenden Belag aufweist, mit Hilfe eines metallischen Förderbandes erst durch eine haisee Zone und dann durch eine kalte Zone gefördert, wobei 'die Blektretbildnereeite der Folie mit den metallischen förderband in Kontakt steht, während über den Förderband Büx·- »ten angeordnet *1ηά, die mit der elektrisch leitenden'.Seite der Folie in Eontakt stehen. Zwischen den Bürsten und den Forderband wird eine elektrische Spannung aufrechterhalten, während die Folie durch die helsse Zone und duroh die kalte Zone gefördert wird.' .

Ea können auch viele andere Kombinationen von Förderbändern, . Elektrodenpla$ten, Walaen und dergleichen angewandt werden,. ■οfern nur der Elektretbildner In Folienform oder in son·tiger

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Form durch die "beiden Zonen verschiedener Temperatur gefördert wird.

Eb wurden gewisse Paktoren hinsichtlich der Bildung von Elektreten festgestellt, die einen Einfluss auf die Natur der ladung haben, die in den Elektreten erzeugt werden kann. In Anbetracht dieser Paktoren liegt eine besondere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in der Herstellung einee Elektreten, dessen Ladungen praktisch vollständig aus Heteroladungen bestehen. Um dieses Ergebnis ssu erzielen, müssen kritische Bedingungen innegehalten werden. Diese Bedingungen sind nachstehend beschrieben.

Der Elektretbildner, wie Polyethylenterephthalat, wird zwischen Elektroden eingebracht und, wie oben beschrieben, auf tine Temperatur erhitzt, die mindestens der Einfriertemperatur de· Slektretbildnere entspricht, aber unter «einer ErweiohungeteaperE-tur liegt. Bann wird na den Elektrttbildner mittels der Elektroden ein elektrisches Feld angelegt. Dae so erhaltene Erzeugnis wird dann rasch gekühlt, wobei das elektrische PeId aufrechterhalten bleibt. Das Kühlen, z,B. mit Hilfe unlaufender Kühlmittel, auf eine Temperatur von beispielsweise 30° 0 bis -100° C oder nooh tiefer, wie -270° 0, soll vorzugsweise im Verlaufe von etwa 1 Mikrosekunde bis 1 Minute erfolgen*·

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Eine "bevorzugte Aueführungsfonn der Erfindung betrifft die richtige Orientierung der Heiz- und Kühlmittel sowie die richtige Orientierung anderer Mittel zur Anlegung dea elektrischen Feldes an den, Elektretbildner, um den Elektretbildner der grosstmöglichen Einwirkung von Bedingungen, die die Ausbildung von Heteroladungen begünstigen, und der geringstmöglichen Einwirkung von Bedingungen auszusetzen, die die Auebildung von Horaoladungen begünstigen. Wenn Z₀B₀ die Ausbildung von HoBQOladungen verhältnismäesig rasch erfolgt, soll die hohe Temperatur nur kurezeitig rar Einwirkung gebracht werden· Wenn die Ausbildung von Homoladungen verhäitniamäseig langean vor sich geht, können längere Erhitzungezeiten angewandt werden* ohne dass eich die Gesaratheteroladung dadurch vermindert«

Bei der Herstellung von Elektreten ist es technisch vorteilhaft, kontinuierlich su arbeiten. Dies erfolgt normaa.©rw©iß^ unter Verwendung von Waisen, wie sie oben beschrieben wurden, wobei der Elektretbildner je nach den besonderen Erfordernissen um die beheizten oder gekühlten Walzen herumgeführt wird. Eine Schwierigkeit bei dieser Eerotellungsv/eiee ergibt sich daraus, dass für den Kontakt des Elektrefbildners n&t dem elektrischen Feld und fUr die Einwirkung der hohen oder tiefen Temperaturen verschiedene Zeitdauern erforderlich sind. Anordnungen, die bssormurs vorteilhaft sind, um den gewünschten Grad dee elektriachon Kontaktea und der Temperaturkontrolle au erzielen, werden nachstehend beschrieben«

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Eine der wirksamsten Methoden zur Anwendung des kontinuierlichen Verfahrens zur Herstellung von metallisierten Elektreten beruht auf der Verwendung der metallisierten Auflage ale Elektrode. Zu den besondere bevorzugten AusfUhrungsfornen der Erfindung gehört daher die kontinuierliche Erzeugung von metallisierten Elektreten nach Verfahren, bei denen die metallisierte Auflage auf den Elektretbildner mit beispielsweise Bürsten oder Rollen in Kontakt gebracht wird, so dass ihr eine elektrische Ladung und der anderen (nicht-metallisierten) Seite des Elektretbildners eine Ladung von entgegengesetstta Vorzeichen erteilt wird. Während der Ausbildung dieser elektrischen Ladung wird dtr metallisierte Blektretbildner erst duroh eine Hoehtemperaturzone und dann, wie oben beschrieben, .duroh eine Zone niedriger Temperatur geführt.

Die erfindungegemäss hergestellten metallisierten Klektrete können in filtern für ^tabakrauch verwendet werden· Z.B. kuxtnen sie in Zigarettenfiltörn verwendet werden, wenn sie in Btüoke von etwa 12,7 μ Sicke, 2 an Breite und 5 bis 20 am Längt geschnitten und gekräuselt oder ungekräuselt in Längsrichtung in tinea herkusmlichen Filterzylinder so angeordnet werden, daee ein Bnde einae jeden Stückes mit dem Mund des Rauchers in Berührung komat und infolgedessen durch die feuchtigkeit geerdet wird.

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Die Wirksamkeit der erfindungsgemässen Elektrete als Bestandteile von Filtern für Tabakrauch beruht darauf, dass sie dem Rauch elektrisch geladene Teilchen entziehen.

Der nicht~gasförmige Teil des Zigarettenrauches beat3ht, unter dem elektrischen Gesiehtspunkt betrachtet, aus drei Arten von Teilchen. Der Rauch enthält positiv geladene Teilchen» negativ geladene Teilchen und neutrale Teilchen« Gewöhnlich ist etwa die Hälfte oder etwas weniger der Teilchen des Tabakrauches elektrisch neutral, während der Rest aus etwa gleichen Mengen positiver und negativer Teilchen besteht.

Das Entfernen von geladenen Teilchen aus Tabakrauch hat sioh oft als zweokmässig erwiesen, um dem Rauch in selektiver Weise unerwünschte Bestandteile zu entziehen und den Gesamtwirkungsgrad des Filters zu erhöhen.

Ea ist auch anzunehmen, dass durch die Entfernung gewisser geladener Teilchen aue dem Rauch bestimmte physiologische und psychologische Wirkungen erzielt werden. Filter, die die metallisierten Elektrete gemäss der Erfindung enthalten* ermöglichen die gesteuerte Entfernung einer oder beider Arten von elektrisch geladenen Teilchen aus dem Tabakrauch· Sie können auch anderen Verwendungszwecken zugeführt werden, bei denen Fre'mdstoffteilohen aus Gasen entfernt werden mtiseen.

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Man hat zwar schon Elektrete verwendet, um dem Tabakrauch gewisse elektrieoh geladene Teilchen zu entziehen? diese Elektrete hatten jedoch nur einen beschränkten Wirkungsgrad. Da die Elektrete auf beiden Seiten entgegengesetzte Ladungen aufweisen, kann sich kein elektrisches Gesamtfeld ausbilden, wenn sie in einem Filter oder einer sonstigen Vorrichtung verwendet werden. Es gibt also keine Möglichkeit, bei der Verwendung solcher Stoffe eine Selektivität zu erzielen, es sei denn, dass man ungewöhnliche und schwierige Massnahmen ergreift, um die Elektrete in das Filter in einer solchen Weise einzubringen, dass sich die Ladungen zur Erzielung des gewünschten Ergebnisses steuern lassen■> Mit anderen Worten: Es gibt keine wirksame Möglichkeit, um solche Elektrete zu erden.

Die metallisierten Elektrete gemäss der Erfindung weisen diesen Nachteil der gewöhnlichen Elektrete nicht auf und ermöglichen die Herstellung einer neuen Art von elektrisch geladenem Material für Filter« Die Verwendung der erftndungsgemässen metallisierten Elektrete in Filtern ermöglicht eine vorteilhafte Verteilung einzelner Ladungen in einem Filter unter genauer Steuerung der Ladungsverteilung in dem Filter.

Die Ursache für die Wirksamkeit der erfindungsgemäesen metallinierten Elektrete liegt wahrscheinlich darin, dass diese besondere Anordnungeweise su einer einzigen Ladung auf der metal*

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lisierten Elektreteinheit führt. Das Prinzip, auf dem diese Wirkung beruht, ist aus Fig. 1 der Zeichnungen ersiohtlloh. Man sieht, dass das Dielektrikum bei A eine positive und bei B eine negative Ladung besitzt» An der negativen Seite ist eine Metallfolie befestigt, wodurch infolge des sogenannten Blldeffektes bei C eine positive Ladung eingefangen und nach D eine negative Ladung abgestossen wird. Die Ladung bei D kann leicht geerdet werden. Da sich die Ladungen bei B und C gegenseitig neutralisieren, bleibt nur'die positive Ladung bei A übrig. Diese einzige Ladung ist außerordentlich beständig.

Ee wurde gefunden, dass man alt den metallisierten Elektreton gernäss der Erfindung stark erhöhte elektrische Ladungen erhält. Die Ladungserhöhung ist von überraschender GrÖsee; sie beträgt n&alloh das Drti- bis Tierfache von derjssig©n Ladung» dl« man ohne metallisierte Auflage erhält» Diese erhöhten Ladungta sind, wie sich herausgestellt bat, vollständig rtproduBlerbar. Die Hauptursache für dieses überraschende Ergebnis dürfte darin zu suchen sein, dass der dünne Metallfilm, der an dem Kunststoff körper anhaftet, einen besseren elektrischen Kontakt gibt und daher einen gleichmässigeren und stärkeren elektrischen Stromflues ermöglicht.

Die aiatallieierten Elektrete gemäss der Erfindung eruogliohon auch die Herstellung eines neuen Materials und die Anwendung

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einer neuen Methode sum Speichern von Informationen* Sie können als auf elektrische Impulse ansprechende Bänder für !Tonbandgeräte und ähnliohe Vorrichtungen verwendet werden» da . sie sich für die Überlagerung eines Musters von elektrischen Signalen auf der geladenen Elektretoberfläche anpassen lassen» die dem Elektret unter ähnliohen Bedingungen mitgeteilt wurden können» wie sie oben beschrieben sind·

Es ist auoh möglich, ein metallisiertes Elektretbildnerband au verwenden_y auf dem eine Reihe von Signalen naoh den oben beschriebenen Methoden überlagert wird» so dass aus dea Band im Endeffekt eine Reihe von Elektreten entsteht, die entweder unmittelbar oder über elektrisch ungeladene Zwischenräume miteinander verbunden sind. Solche Bänder sind besondere wertvoll, wenn die aetalllsierte Auflage auf dem Elektretbildner magnetisch let» da auf solchen Bändern swei verschiedene Arten von Signalen» nlalioh elektrische und aagnetische» überlagert werden können, so dass aan gleichzeitig auf der gleichen Bandlänge swei Signale aufnehmen kann. Solohe Bänder eignen eioh für fernsehaufnahmen» bei denen ein visuelles Signal und ein Audiosignal gleiohseitig empfangen und registriert werden·

Da die metallisierten Slektretbildner gemäss der Erfindung imstande sind, elektrische ladungen von verschiedenem Grade und bzw« oder entgegengesetztem Vorzeichen festzuhalten» selbst wenn die ladungen sich in unmittelbarer Haohbareehaft

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voneinander befinden» können si®, wie oben erwähnt» als gistrierbänder« a"b®2? m&ßh aur Herstellung von Filterelementen verwendet werden« Solehe Filterelemente können die versohledensten ItaSungen in ä@n v-eusehiede&aten luetem aufweisen und für die Anwendung in 'Filtern Sie Yersehisdensttn Formes" aufweisen* so &ÜBB eich f@eitiv@ und negative Ladungen len verschiedenen Hrt@s so anordnen lassen, dass äi© der jeweiligen Aerosolfiltration aia.oesten g©l@st werden« Für gewisse Anwendtmgg2we@ke ist e 3 Ibesondesra vorteilhaft₉ wenn die setallieiert® Auflag® saipietieeh ±st_s so dass mm in dem De treffenden Filter fiswolil ®lektrisehe .als auoh Mittel anwenden kenn» um &m Aerosol ii@ unerwiSaeehten ohen BU ent sieben ₀

Zur weiteres Erläuterung dieser Ausführungsfors der Erfindung wird auf die Zeichnungen Besug genossen»

fig« riet «iii· längengetreue Ansteht eines gesäes der Erfindung hergtetdllteli Elektret en.

Figo 2 ist eine sehematisohe Darstellung eines Verfahrene eur Herstellung von £lektreten genäse der Erfindung.

Fig. 5 1st eine Endansieht von einer Zigarette» dl· Elektrete gesäse der Erfindung enthält.

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Fig· 4 ist ein Längsschnitt, teilweise weg^ebrochen,· durch die Zigarette genäss Pig* 3 nach der linie 4-4·

Fig. 5 ist eine Endansicht einer Zigarette, die Elektrete geisäee der Erfindung enthält·

Figo 6 ist ein Längssohnitt, teilweise weggebrochen, durch die Zigarette gemäss Figo 5 nach der Linie 6-6.

Fig» ? ißt eine Endaneioht einer Zigarette, die Elektrete genäse der Erfindung enthält.

Fig₀ 8 iet ein Längsschnitt, teilweise woggebrochen, durch die Zigarette gemäse Flg. 7 nach der Linie 8-8ο

Fig. 9 erläutert schematisch eine Ausführurgeform der Erfindung.

Fig» 10 erläutert eohenatieeh eine Aueführungefora der Erfindung«

Figα 11 erläutert achematieeh eine Ausftihrungsform der Erfindung«

Figo 1 aeigt die Elektretbildnerschioht 30 mit der daran anhaftenden, elektrisch leitenden Schicht 31 ο In dea Elektretblldner eind positive Ladungen bei A und negative Ladungen

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bei B angedeutet. In der elektrisch leiterden SoHicht sind positive Ladungen bsi C und negative Ladungen bei P engedeu-

Pig· 2 erläutert eine bevorzugte AusfühiimsBforin sur Herstellung von metallisierten Elektreten geniäes der Erfindung. Pie Blektretbildnerfolie 40 mit der daran anhaftenden, elektrisch leitenden Schicht 41 wird durch die Öffnung 4-2 in die Zone A eingeführt. Die Zone A wird auf einer Temperatur oberhalb der Einfriertemperatur und unterhalb des Erweichungspunktes des Elektretbildnerfl gehalten. Durch .die elektrische Leitung 43 wird der Bürste 44 eine positive Ladung erteilt. Die Bürste befindet eich in elektrischem Kontakt mit der Oberfläche der durch die Zone A vorrückenden elektrisch leitenden Schicht 41V Die negativ geladenen Walzen 45 und 46 laufen in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung um und treiben das Förderband 47« welches den Elektretbildner 40 mit seiner elektrisch leitenden Schicht 41 trägt. Auf diese Weise wird der Blektretbildner 40 mit der Schicht 41 durch die Zone A gefördert und verlässt die Eone A durch die öffnung 48. !Das Förderband 47 besteht aus elektrisch leitendem Werkstoff, wie poliertem rostfreiem Stahl, und die elektrische Ladung der Walzen 45 und 46 wird dem Förderband 47 mitgeteilt, so dass zwischen der Oberfläche des Förderbandes 47 und dea leitenden Belag 41 auf dem Elektretbildner ein elektrisches Feld besteht.

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Wenn der Elektretbildner 40 und der elektrisch leitende Belag 41 die für die erste Behandlung der metallisierten Blektretbildnerfolie erforderliche 7erweil£eit in der Zone A erreicht haben, d#h₀ wenn die duroh die Spannung zwischen den Förderband 47 und der metallisierten Oberfläche 41 des Elektretbildners erzeugte Feldstärke von etwa 0,001 bis 1000 kV/om etwa 1 Hikroeekunde bis 12 Stunden oder länger zur Einwirkung gebracht worden ist, treten der Elektretbildner'40 und die elektrisch leitende Schicht 41 duroh die Öffnung 49a in die Zone B ein, wo sie auf einer Temperatur unter etwa 30° 0 gehalten werden, bis das metallisierte Material ebenfalle eine Temperatur unter 30° C erreicht hat. Der Elektretbildner 40 und die elektrisch leitende Schicht 41 verlassen die Zone B duroh die öffnung 48. Dae förderband 47 läuft zwischen den beiden Zonen abwechselnd duroh die Offnungen 49a und 49b hin und her.

Fig. 3 und 4 zeigen eine Zigarette 61 alt einem Papierzylinder 62, der den Körper der Zigarette begrenzt* In dem Zylinder befindet ei oh zerkleinerter Tabak 63 ο Axa anderen Ende des zerkleinerten Tabaks befindet si oh der lapitrzylinder 64, der an ein Snde des Papierzylindere 62 anstösst. ler Zylinder 64 begrenat doe Zigarettenfilter· Das Filter ist mit des von den Papiere/linder 62 begrenzten Tabakabsohnitt durch den Papierzylinder 65 verbunden, der den ganzen Pajierzylinder 64 und

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einen Teil dee Papierzylinders 62 feedeokt· Der von dem Papier·* zylinder 64 begrenzte Filterafeschnitt enthält metallisierte Elektreten 66, die aus je einer Bl©ktr©tschioht 66a und einer Metallsohicht 66b bestehea» Ber metallisierte Elektret 66 ist in dem Zylinder 64 spis-alfSssig aofgewiskelt· B®i die@@r Ausführungsforiss sind di@ lw±&<eh<3m%äw<s zwimdh&n dem metallisierten Bleletreten 66 ■$» de® ZjUmäer 64 asi^ Gellul©s@a©©tatfar· sern 67 gefüllt? nan'lcBsn Merftir jedoefe auch ander© Sllteratoffe verwenden oder d@n iwIsehenraW leer laesen« Wichtig iat jed©0ä$ dass- die ibtallseMeht 66-b nit dem JSind des Hauehere in B©rülirung kommt, so aase si©_e wenn die Zigarette 61 geraucht wird₉ geerdet

Die in Fig. 5 und 6 dargestellt® Zigarette 71 besitzt einen Papierzylinder 12, der den Zigaretierkörper begrenzte In dem Zylinder 72 befindet ®±pfo verkleinerter fabäk 73· Am anderen Bade dee zerkleinerten fabake befindet sich der Papierzylinder 74 * der an ein Ende des Papierssylindere 72 ane tuest· Pas τ on dem Zylinder 74 begrenzte Filter d@r Zigarette 71 let mit dem ▼on dem Papierzylinder 72 begrenzten Tabakabschnitt durch den Papieraylinder 75 verbunden, der den gangan Papiereylinder 74 und einen Teil dee Papierzylindere 72 bedeokt· Der von dem Papiersylinder 74 begrenzte Filterabsohnitt enthält die metallisierten Elektrotan 76, die aus den Elektratsohiöhten 76a W Ketall^chiohtion 76b bestehen» Die metallisierten Bleie-

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treten 76 sind in dem Zylinder 74 in Längsrichtung derart angeordnet, daso ein Fnde einer jeden Metallschicht 76b bis zun Ende des Filtere reicht, eo daee es mit dem Mund des Rauohers in Berührung kommt und dadurch geerdet wird« Bei dieser Aueftthnmgsform sind die Zwischenräume zwischen den metallisierton Elektreten 76 in dem Zylinder 74 durch Cslluloseaoetatfaeern 77 ausgefüllt} man kann jedoch hierfür auch andere Pilteretoffe verwenden oder den Zwischenraum leer lassen»

Mo in Figo 7 und 8 dargestellte Zigarette 81 besitzt einen Papierzylinder 82, der den Körper der Zigarette begrenzt. In dem Zylinder 82 befindet sich zerkleinerter 'Jabak 83» Am anderen Ende des zerkleinerten Tabake ist der Ifapier zylinder 84 so angeordnet, dass er an das eine Ende de3 Zylinders 82 anatöseto Das von dem Zylinder 84 begrenzte filter der Zigarette 81 1st mit dem von dem Zylinder 82 begrenzten Tabakabsohnitt durch den Papierzylinder 85 verbunden, der den ganzen Papierzylinder 84 und einen Teil des Papierzylinders 82 bedeckt. Der von dem Papiersylinder 84 begrenzte Filterabtchnitt enthält die metallisierten Elektretenzylinder 86, die« aus den Elektretsohichten 86a und den Metallsohiohten 66b Όβε tehen. Die metallisierten Elektretenzylinder 86 sind in deu Zylinder 84 in Längsrichtung derart angeordnet, dass ein Kn£e einer jeden Metalloohioht 86b sieh bis zum Ende des Filters erstreckt, so dass dieses Ende mit des Kund des Rauchers izx Berührung kommt

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und dadurch geerdet wirdc Bei dieser Ausfllhrungsforsi sind die Zwischenräume zwischen den metallisierten Elektreten 86 in den Zylinder 84 mit Celluloseaoetatfasern 87 gefüllt; man kann jedoch auch andere Filterstoffe verwenden oder die Zwischenräume leer lassen«

Bei der in Pig. 9 dargestellten Ausführungsforin wird dor Metalldraht 90, der einen Überzug 91 aus einem Elaktretbildner aufweist. Über die Rollen 92a, 93a, 93b-und 92b durch den Behälter 94 geführt, in dem eich flüssiges Quecksilber 95 befindet· DIt eine negative.Ladung aufweisenden Elektroden 96 tauchen in das Quecksilber ein» Der Draht 90 läuft mit seinem übtraug 91 durch das Quecksilber 95 in der engedeuteten Rieh- ■ tung. Der Behälter 94 ist durch die wärmeisolierende Wand 97 In die Zonen C und D unterteilt» In der Zone C wird das Quecksilber 95 auf einer Temperatur über der Einfriertemperatür und unter dem Erweichungspunkt des Elektretbildners 91 gehaltene In der Zone D wird daa Quecksilber 95 auf einer Temperatur unter etwa 30° C gehalten« Der Draht 90 ist mit einer positiv geladenen Stromquelle verbunden, so dass der Eloktretbildner 91 in ein elektrisches PeId gebracht wird, das sich awi-■ oh en den Draht 90 und dem Quecksilber 95.ausbildet, wenn der Draht 90 durch das Quecksilber 95 hindurchgeführt wird. Der Draht 90 läuft durch das Quecksilber 95 Ton der Zone C tür Zone D durch die Öffnung 98 in der Wand 97 mit solcher Gt-

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sohwindigkeit, dass jede Stell© des Elektrotbildners 91 für eine genügende Zeitspanne in dem elektrischen Feld in den Zonen C und D verbleibt, um den Elektretbi^dner in einen Elektret en umzuwandeln. Der mit dem Elektreten überzogene Draht kann in verschiedener Weise verwendet werden. Z,B· kann er in kleine Stücke geschnitten werden» die ihrerseits als Filterelemente verwendet werden können, oder er kann in den ver-Bohiedensten Webarten und Masehendichten direkt als Filtermaterial verwendet werden» Ferner kann er zur Speicherung von Informationen verwendet werden, indem zusätzliche elektrische Ladungen in einer ähnlichen Weise darauf überlagert werden» in der der Elektretüberzug auf dem Draht hergestellt wurde·

Fig. 10 zeigt eine Metallwalze 4-» die an eine (nicht dargeetellte) Stromquelle angeschlossen und dadurch negativ geladen ist« Die Folie 1 aus dem Eltktretbildner 3 und den Metallbelag 2 wird im Kontakt mit der Walze 4 an dieser vorbeigeführt· Der Metallbelag 2 ist über «ine (nicht dargestellte) Bolle oder Bürste mit der Erde 5 verbunden, so dass zwischen dem Metallbelag 2 und der Walze 4 am Berührungspunkt A an den Elektretbildner 3 ein elektrisches Potential angelegt wird.

Figo 11 zeigt eine ähnlich· Anordnung wie ?ig« 10, wobsi Jedooh die Bollen 6 und 7 dazu dienen, den metallisierten £ltktretbildner 1· zwischen den Punkten B und C nit dtr Walze 4»

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in stärkere Berührung zu bringen. Diese Anordnung ermöglicht eine wirksamere Herstellung von metallisierten Elektreten ale die Anordnung gemäss Figo 10.

Pig. 10 und 11 sind nur sehematisohe Sarstellungen, die erläutern sollen, was bei der oben beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens in der erhitzten ersten Zone durchgeführt werden kann.

Eine weitere Ausführungsforn der-Erfindung bezieht sioh auf neuartige Polarete und Verfahren zur Herstellung derselben.

Es sind zwar einige polaretartige Stoffe bekannt; diese besitzen jedoch weder die hohen Ladungen noch die lange Lebensdauer der Polarete geaäss der Erfindung· Ferner lassen sich die erfindungegsnässen Erzeugnisse leichter herstellen und anwenden als die bisher bekannten polaretartigen oder die bisher bekanntin elektretartigen Brieugnise··

Die metallisierten Polarete genäse der Erfindung eignes sieh besonders zur Anwendung in Filtern für Tabakrauch, da sie höhere Ladungen aufweisen als die bisher bekannten Erzeugnisse und infolgedessen dem Tabakrauch die unerwünschten Bestandteile in höherem Auslasse entziehen, und da sie eine einfache und wirksame Anordnung iron elektrisch geladenen Stoffen 1» pinen» Filter ermöglichen.

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Gemäss der Erfindung werden neue metallisierte Polarete hergestellt, die in ihren Eigenschaften den bisher bekannten Erzeugnissen überlegen sind. Ausser ihres) besonderen Wert für Tabakrauchfilter haben sich die neuen metallisierten Polarete auch für andere Arten von Filtern, wie luftfilter, sowie auch in Vorrichtungen, wie Elektrometern, Mikrophonen und Dosimetern, als wertvoll erwiesen, da sie diesen Geräten eine wesentlich höhere Empfindlichkeit verleihen als die bisher bekannten Polarete·

Die metallisierten Polarete gemäss der Erfindung sind ferner besonders geeignet für die Speicherring von Informationen. Sie können als Bänder und dergleichen für die elektronische Speicherung von Signalen verwendet werden, wie es später näher erläutert wird,

Di« neuen metallisierten Polarete gea&ee der Erfindung können au« eines polarttbildenden Stoff (nachstehend als "Polaretbildner" bezeichnet) hergestellt werden, der vorzugsweise einen spezifischen Voliunenwi der stand von mindestens to¹², insbesondere von 10 * Ohm·cm bei Raumtemperatur besitzen soll. Als Polaretbildner kommen z.B. Kunststoffe, wie Celluloseacetat , Polyvinylidenchlorid, Polymonoohlortrifluoräthylen, PoIytetrafluoräthylen, Polyvinylchlorid, Polymethaeryleäuremethyleeter, insbesondere aber Polyäthylenterephthalat in Betracht·

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Ferner können anorganische Stoffe, wie keramische Stoffe und dergleichen, als Polaretbildner verwendet werden, wie z.B_e Erdalkalititanate, -zirkonate oder dergleichen in keramischer Form oder in Einkristallform.

Der Polaretbildner wird vorzugsweise in Fora eines Flächengebildes oder einer Folie mit einer Dicke von etwa 2,54 μ bie 1,27 mm und der gewünschten Breite eingesetzt. Z.B₀ kann das Flächengebilde oder die Folie eine Dicke von etwa 0,127 ππη und eine Breite von etwa 2,5 cm oder weniger oder von 3 m oder mehr besitzen.

Der Polaretbildnor ist mit einer elektrisch Leitenden Sohicht, β*B. aue Metall oder Kohle, versehen, die eine Auflage auf dem· Polaretbildner bildet.

Der elektrisch leitende Stoff soll vorzugsweise die form einer gleichmäasigen Schicht mit einer Dioke von mindestens 100 X haben. Die Sohicht kann eine abgeschiedene Schicht aus Aluminium, Silber, Xickel, Kupfer oder dergleichen sein, die durch Vakuuiabedämpfung, Aufstäuben oder auf sonstige Weise aufgetragen iet. Eine solche Schicht kann von molekularer Dicke bia su einer Dioke von 0,25 na oder mehr variieren, sofern sie nur als elektrischer Leiter wirkt. Der elektrisch leitende Stoff kann auch in ?orsi eines Bleche« oder einer Folie aue Metall« wie Aluminium«. Zinn, Silber, Vlckel, Kupfer, rostfreien Stahl,

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mit einer Dicke von 0,25 μ bis 25 mm öder mehr vorliegen. Der elektrioob leitende Stoff soll sich vorzugsweise über die ganze Oberfläche einer der elektrisch geladenen Seiten des Polaretbildnerβ erstrecken.

Es können auoh andere Leiter ale Metall oder Kohle für die elektrisch leitende Schicht verwendet werden, sofern sie sich nur auf dem Polaretbildner hinreichend festhalten, als gleichmassige Schicht herstellen lassen und elektrisch leitend sind. Z.B. kann eine dünne Klebstoffschicht mit gleichmässig darin verteilten Graphitteilchen, Kohleteilchen oder Metallteilchen verwendet werden, die der Schicht elektrische Leitfähigkeit verleihen·

?ür gewisse Anwendungezwecke ist es vorteilhaft! einen magnetischen Stoff für die elektrisch leitend« Schicht su verwenden· Z.B. kann die elektrisch leitende Schicht eine magnetische Nickel-Eisenlegierung aufweisen, die auf den Polare tbildner als dünner film aufgebracht wird. Andere magnetische Stoffe sind Eisen, Hickel und Kobalt in verschiedenen Formen und Kombinationen. Eine besonders wirksame magnetische und elektrisch leitende Schicht läget eioh aus Kickei-Eloenlegierungen, wie den "Peraalloys" herstellen. Biese Legierungen und Verfahren KU ihrer Herstellung sind in "Physios of Thin Filme, Advance· in'Research and Development", Band 1 (1963), Seite 277-334, herausgegeben von Georg Haes (Verlag Academic Press, lew York und London) beschrieben,,

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Eine solche magnetische und elektrisch leitfähige Schicht übernimmt eine doppelte Aufgabe und eignet sich für Anwendungsaweoke, bei denen es auf die Speicherring umfangreicher Informationen ankommt» da die Information von einem aolchen Stoff sowohl magnetisch als auch elektrisch festgehalten werden kann» Magnetische Stoffe dieser Art eignen sich auch zum Filtrieren Ton elektrisch geladenen Aerosolen»

Wenn ein Metallblsoh oder eine Metallfolie verwendet wird, kann sie auf dem Polaretlil&ner mit einem Klebstoff befestigt

werden oder dadurch* dass man den Polaretbildner teilweise schmilzt oder löst, so dass er selbst als Klebstoff wirkt.

Die metallisierte Auflage kann auf jede dar beiden elektrisch geladenen Seiten des Polareten, d>h, entweder auf die positive oder auf die negative Seite desselben» aufgebracht werden» wenn der Polare tbildne.r bereits in einen' Polareten übergeführt worden ist»

Die metallisierte Auflage kann aber auoh-auf den Polaretbildner aufgebracht werden, bevor dieser in einen Polareten umgewandelt wird» In diesem Falle kann die MetsJLlauflage, wenn sie die Form eines Bleches hat, mit einem Klebetoff auf den PoIaretbildnsr aufgebracht werden« Ebenso kann die Metallauflage aufgebracht werden, indem man den Polaretbildner teilweise

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Bohmilzt, bo dass er selbst als Klebstoff wirkt. Die netallisohe oder netallieierte Auflage kann auch auf den Polaretbildner vor oder nach dessen Umwandlung in einen Polareten durch übliche Vakuurebedarapfung und dergleichen aufgebracht warden. Z.B. kann can eine im Handel erhältlicho metallisierte Polyäthylenterephthalatfolie als metallisierten Polaretbildner verwenden und gemäes der Erfindung in einen metallisierten Polareten umwandeln·

Ea ist vorteilhaft, die metallisierte Auflage auf den Polaretblldner vor dessen Überführung in einen Polareten aufzubringen, da in diesem Falle die metallisierte Auflage bei der Herstellung des Polareten, bei der des Polaretbildner eine elektrische Ladung erteilt wird, als eine der Elektroden verwendet werden kann.

Sie metallisierten Polarete grause der Erfindung sind Polaret· alt iwfti gegenüberliegend·» Seiten, di· voneinander abwelohenda elektrisch· Ladungen aufweisen,, wobei eine der beiden Seiten auf praktisch ihrer ganaen Oberfläche einen anhaftenden, elektrisch leitenden Überzug besitzt. Unter den hier verwendeten Auedruck "metallisierte Polarete" fallen also alle Polarete mit einer daran anhaftenden, elektrisch leitenden Schicht, gleioh ob die Schicht aus Metall, Kohle oder irgendeinem anderen, ^elektrisch leitenden Stoff besteht« Sie elektrisch lei-

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tende Schicht kann eine Folie aus einem leiter, wie Aluminium·» oder Zinnfolie, oder eine Schicht aus' einem elektriech leitenden Material, wie Kohleteliehen, Graphit-, Messing-, Kupfer- oder Bronzeteilchen, sein, die unter.Verwendung eines geeigneten Klebstoffes, wie Nitrocellulose, Polyurethan, Äthyloelluloee, Wachs und dergleichen, aufgespritzt ist. Ebenso kann sie aus einem Leiter, wie Aluminium, bestehen, der durch Vakuumbedampfung auf den Polareten oder dem Polaretbildner abgeschieden ist, oder die leitende Schicht kann auf andere geeignete Weise aufgebracht werden,

Sie Polaiete können Tor oder nach dem Aufbringen der metallisierten Auflage auf den Polaretbildner hergestellt werden. In beiden Fällen können die gleichen Bedingungen angewandt werden, üb den Polaretbildner in einen Polareten umzuwandeln« Die nachfolgend beschriebene allgemeine Methode zur Umwandlung von Polaretbildnern in Polarste eignet sich in gleicher Weise zur Herstellung Ton Polareten aus Polaretbildnern mit oder ohne metallische Auflage.

Das erfindungsgemäsee Verfahren eignet eich zwar besondere gut sur Herstellung von Polareten aus Polyäthylenterephthalat; es lässt sich aber auch auf die Herstellung von Polareten aus anderen Arten von Polaretbildnern anwenden. Als Polaretbildner können hierbei alle bekannten Polaretbildner verwendet werden.

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Dae im Bahnen der Erfindung verwendbare Polyäthylenterephthalat kann e«B. in Folienform vorliegen. Ebenso kann nan ein festes Stück, 8.B. eine Scheibe aus Polyethylenterephthalat, oder auch einen festen Körper verwenden, der haupteächlich aus PolyÄthyltntertphthalat besteht, aber nooh geringe Mengen anderer Stoffe enthalten kann.· Das Material kann auoh.nit wasserabweisenden Stoffen, wie Siliconharz oder Polytetrafluorethylen, besohichtet sein« Ebenso kann es Halbleiter oder Ferroelektrika» wie Bariua- oder OaIoiumtitanat, enthalten oder mit Haraen beeehlohtet sein, die solche Halbleiter oder Ferroelektrika enthalten.

Sas Molekulargewiehts-Zahlenmittel des Terwendeten Polyäthylenterephthalats liegt gewöhnlich in Bereich von etwa 15 000 bis · 25 000» Orösse und Fora des PolyäthylenterephthalatetUekes können variieren. Z.B. kann der zur Herstellung des Polareten Terwendete Körper scheibenförmig, ringplattenförmig, nantelfömig, pyramidenförmig usw# sein. Vorzugsweise soll er aber Bwei verhältnleoäBSig ebene Oberflächen besitzen» die sich auf gegenüberliegenden Seiten des Körpers befinden, wie es bei β liier flaöhen Folie oder Platte der Fall ist_o

Der Polftretbildner kann als Folie, als sonstiges Fläehengebilde oder als nasslTes Stück vorliegen. Grosse und Fora des aus den Polaretbildner bestehenden Körpers können je nach der be-

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sonderen Art des angewandten Yerfahrens variieren. Vorzugsweise soll der Körper aber zwei verhältnisEiäsaig ebene Oberflächen besitzen, die sich auf gegenüberliegenden Seiten des Körpers befinden» wie bei einer flachen Polio oder Platte. Für die kontinuierliohe Herstellung von !metallisierten PoIareten gemäss der Erfindung soll der Polaretbildner sich in einer für diese Arbeitsweise geeigneten Form befinden·

Das Verfahren zur Herstellung dee Polaret-Teilee dar ©sfindungsgemässen metallisierten Polareren besteht im allgemeinen darin, dass man ein massives Stück aus d@m Polaretbildnor zwischen zwei Elektroden einbringt, und mit Hilfe der beiden Elektroden an den PoleretMXöner bei einer Temperatur unterhalb der Einfriertemperatur desselben ©In elektrisches Feld anlegt.

Bas elektrische Feld kann von etwa 0,3 bis 2000 kV/cm varileren, betragt aber vorzugsweise etwa 50 bis 200 kV/cm. Das elektrische Feld staunst aus einer Gleichstromquelle, die mit mindestens einem Paar von Elektroden, z.B. flachen Platten, verbunden ist. Die erforderliche Spannung richtet sieh nach dem Elektrodenabstand. Wenn die Elektroden z.B» aus flaohen Platten bestehen, errechnet sich die Spannung aus der Gleichung

T= ο ^V

" ⁴⁵ " BAD

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in der E das elektrische Feld (in kV/cm), V die zwischen den Elektroden herrschende Spannung (in kV) und d den Abstand zwieohen den beiden Elektroden (in cm) bedeutet. 2.Bo iet eine Spannung von 4 kY (4000 Y) erforderlich, um ein TeId von 200 kV/om herzustellen, wenn der Elektrodenabstand 0,02 cm beträgt.

Der Polaretbildner, z.B. das Polyethylenterephthalat, muss vor dem Einbringen zwischen die Elektroden eine geeignete Form, S.B«. Soheibenform» Plattenform, Folienform, Stabform oder dergleichen, Röhrenfora oder die Form von in Filtern zu verwendenden Röhrenbündeln., haben, bevor daraus gemäss der Erfindung ein Polaret hergestellt wird.

Fach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befindet eich der Polaretbildner in der Form einer Folie, eines Bandes, eines Stabes oder in einer anderen sogenannten zusammenhängenden Form) alle diese Formen werden hier unter dem Begriff "Fläohengebilde" zusammengefasst. Für einige Ausführungsformen der Erfindung befindet sich der Polaretbildner vorzugsweise in Form eines biegsamen (also nicht starren oder halbstarren) Flächengebildes· Bas Flächengebilde kann unter solchen Bedingungen durch das elektrische Feld gefördert werden, dass jeder Teil desselben für die erforderliche Zeitdauer der Einwirkung des erforderlichen elektrischen Feldes und der erforderlichen

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"τ

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Temperatur ausgesetzt wird, uid dae gewünschte Ergebnis zu erzielen.

Wenn der Polaretbiläner nicht in Form eines Flächengebildes vorliegt, kann er aus einem Stüok bestehen, das die versohiedensten Grossen und Formen besitzen kann» Gewöhnlich besitzt der Polaretbildner jedoch eine Dicke von etwa 6,35 μ bis 0»25 mm, und in diesem Falle wird er nachstehend der Einfachheit halber als Scheibe bezeichnet» wobei zu beachten ist, dass hierunter jede geeignete Form des Polaretbildners zu verstehen ist·

Haoh einer besondere bevorzugten Methode zur Herstellung von metallisierten Polareten gemäss der Erfindung wird ein Fläehengebilde aus metallisiertem Polaretbildner, vorzugsweise lii kontinuierlicher Form, d.h. in form eines verhältnismäseig langen Stttoke*, derart durch eine Zone gefordert, dass die metallisierte Auflage auf dem Polaretbildner eine Elektrode bildet und zwischen der metallisierten Auflage und einer zweiten Elektrode ein elektrisches Feld entsteht, durch das der Polare tbildner hindurchwandert.

Nach einer Aueführungeform der Erfindung kann eine Anzahl von Polaretbildnern, insbesondere Polyethylenterephthalat, in Form von Scheiben oder Platten in einem einzigen Arbeitsgang in

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Polarete umgewandelt werden, indem die einzelnen Scheiben oder Platten hintereinander zwischen den für die Polaretbildung verwendeten Elektroden angeordnet werden. In diesem Falle Bind die Scheiben oder Platten vorzugsweise mit ihren ebenen Oberflächen parallel zueinander gerichtet. Ferner sind sie vorzugsweise durch Aluminiumfolie oder ein ähnliches Trennaaterial voneinander getrennt. Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Scheiben oder dergleichen auf einer Seite metallisiert.

Bas Verfahren wird nachstehend in erster Linie an Hand der Herstellung eines einzelnen Polareten beschrieben; es kann jedoch so abgewandelt werden, dass gleichzeitig mehrere Polarete oder metallisierte Polarete hergestellt werden, wobei die Bedingungen hinsichtlich Zeit, !Temperatur und dergleichen im wesentlichen die gleichen sind mit der Ausnahme, dass die Behandlungseelt und die angelegte Spannung je nach der Anzahl von Scheiben oder Platten variiert.

Sie Scheibe kann zwisohen zwei Scheiben aus Aluminiumfolie oder ähnlichem Material angeordnet werden, und naoh einer Ausführungsform der Erfindung verwendet man einen Stapel von metallisierten Scheiben, wobei, der metallisierte feil jeden Polare tbilaner von dem näohsten trennt. Die Scheibe oder die Soheiben werden dann zwischen Metallelektroden» Z₀B. Scheiben

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aus rostfreiem Stahl oder anderem geeignetsn Werkstoff, angeordnet» die die gleiche Form besitzen oder oo gross sind, daea sie die ganze Oberfläche der Polaretbildneracheiba, z,B. der Polyäthylenterephthalatscheibe, bedecken. Der so entstehende Aufbau besteht z,B„ aus einer Polyäthylenterephthalatscheibe,. die sich zwischen zwei Stücken aus Aluminiumfolie befindet, wobei jed*e der beiden Aluminiumfolien mit einer Elektrode aus rostfreiem Stahl in Kontakt steht_β Der Polaretbildner soll vorzugsweise grosser sein als die Elektroden aus rostfreiem Stahl, so dass ein Band von mindestens 20 lud übersteht, um ein Durchschlagen des elektrischen Strom©3 in der umgebenden Atmosphäre zu verhindern. Die Scheibe wird, Z₀B₀ in dem soeben beschriebenen Aufbau» auf einer !Temperatur unterhalb der Einfriertemperatür des Polaretbildners» vorzugsweise auf Raumtemperatur, B.B. 20 bis 30° C, gehalten, und es wird zwischen den Elektroden eine Spannung angelegt, die eine Feldstärke von etwa 0,5 bis 2000 kV/em, vorzugsweise von etwa 100 bis 600 kV/cm, ergibt. Dieee Spannung wird im Verlaufe von etwa 10 Sekunden bis 12 Stunden oder länger, vorzugsweise im Verlaufe von etwa 0,01 Sekunden bis 1 Stunde j innegehalten, per Polarst kann von den Elektroden und gegebenenfalls der 'Aluminiumfolie oder der sonstigen Folie getrennt werden, worauf en der Verwendung zugeführt werden kamu

gegebenenfalls kann der fertige Polaret in einer Art Schutzgehäuse, a«B. einer Umhüllung aus Aluminiumfolie oder derglei-

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chen, untergebracht werden» damit die elektrischen Ladungen bis zur Verwendung erhalten bleiben.

Hach einer bevorzugten Ausführungsforn der Erfindung wird eine Folie oder eine sonstige zusammenhängende Fora dee Polaretbildners duroh zwei Zonen mit gesteuerter Temperatur gefördert, deren jeder ein elektrisches Feld zugeordnet ist.

Der Polaretbildner kann die Form eine3.biegsamen Flächengebildes mit einer Dicke von beispielsweise 2,54 μ bis 1,2? mm, die Form eines Bandes oder irgendeine andere zusammenhängende Form aufweisen, die das Hindurchführen des Polaretbildners durch mehrere gesonderte Zonen in kontinuierlicher Arbeitsweise ermöglicht. Für diese Ausführungeform der Erfindung ist der Polaretbildner vorzugsweise so ausgebildet, dass er zwei ebene, parallele Oberflächen besitzt, die naoh der Herstellung des Polarsten die entgegengesetzt geladenen Seiten desselben bilden. Vorzugsweise besitzt der Stoff eine solche chemische und physikalische Natur, dass er sioh leicht in die Form eines Flächengabildes bringen lässt. Der Polaretbildner soll sich also BaBo duroh Strangpressen in eine zusammenhängende Form bringen lassen, und wenn er auf einem nicht-linearen Weg gefördert werden muss, soll er in Form eines Flächengebildes Vorzugsweise verhältnismässig biegsam sein.

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In der Zone, in der der Polaretbildner in einen Polareten ua~ gewandelt wird, befindet er eich in einem elektrischen Feld, das von etwa 0,5 bis 2000 kV/cm variieren kann und zwischen flaohen Metallplatten durch eine an diese Platten angelegte Gleichetromspannung zustande kommt. Die Temperatur in dieser Zone kann von einer sehr tiefen Temperatur, Z₀B₀ -100 C oder darunter, bis ssu einer Temperatur unterhalb der Einfriertemperatur des Polaretbildnerβ variieren. Vorzugsweise arbeitet man jedoch bei Raumtemperatur, d.h. bei etwa 20 biß 30° C. Dann wird der Polaretbildner mit solcher Geschwindigkeit durch diese Zone gefördert, dass jede Stelle desselben für eine Zeitdauer von etwa 1 Mikrosekunden bis 12 Stunden oder mehr in dieser Zone verbleibt. Wenn der Polaretbildner aus Polyäthylen-, terephthalate des bevorzugten Werkstoff, besteht, soll die Zone voriugaweis· auf finer Temperatur unter etwa 80° 0, inebtoondere von *. ■* 20 bis 30° 0, gehalten werden·

Die Polar* t bildung β «one kann aus dem Raum awisohen elektrisch, leitenden Platten, b«B. auf Hochglanz polierten Stahlplatten, bestehen, die eine geeignete Temperatur aufweisen, um die Zone swiechen den Platten auf der gewünschten Temperatur au haltenο Zwischen diesen Platten wird die gewünschte Spannung angelegt. Die Zone kann aber auoh der Raum ewisohen Waisen, z.B. polierten Aluminium- oder Stahlwalsen, sein, die au den gleichen Zwecke verwendet werden können.

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Sie elektrisch leitende Schicht kann auch an dem Polareten nach dessen Herstellung angebracht werden. Vorzugsweise wird aber die elektrisch leitende Schicht bereits an dem Polaretbildner vor deeeen Uowandlung in einen Polareten angebracht· Durch dies· Arbeitsweise wird das Herstellungsverfahren vereinfacht und verbessert.

Das kontinuierliche Verfahren zur Herstellung von Polareten kann in verschiedener Weise abgeändert wqrden. Jedoch ist das einfache Hindurchfördern des Polaretbildners mit oder ohne elektrisch leitende Schicht zwieohen plattenförmigen Elektroden, wie oben angegeben, oder zwischen elektrisch geladenen Walzen bzw. Rollen für eine ausreichende Zeitdauer, um die oben angegebenen Bedingungen auf den Polaretbildner einwirken zu lassen, eine zufriedenstellende Methode für den Zweck der Erfindung« Hierbei· können die verschiedensten Kombinationen von Förderbändern» Walzen, Elektrodenplatten und dergleichen angewandt werden. Ein besonders bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der metallisierten Polarste geaäss der Erfindung ist In Fig. 12 dargestellt und wird nachstehend im einseinen beschrieben.

Bei der Herstellung von Polareten ist es technisch vorteilhaft, kontinuierlich zu arbeiten. Dies erfolgt nornalerweise unter*Verwendung von Waisen oder Platten, wie si· oben be-

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e₃ ¹⁵⁶*³⁶²

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sohrielien v/urden, wobei der Polaretbildner je nach den beeonderen Erfordernissen um die Walzen herumgeführt wird. Eine Schwierigkeit bei dieser Herstellungsweise ergibt sich daraus, dass für den Kontakt des Polaretbildnere mit dem elektrischen Feld und für die Einwirkung der geeigneten Temperatur verschiedene Zeitdauern erforderlich sind. Anordnungen, die besonders vorteilhaft sind, um.den gewünschten Grad des elektrischen Kontaktes und der Temperaturkontrolle zu erzielen, werden nachstehend beschrieben. ■ - .

!Bine der wirksamsten Methoden zur Anwendung des kontinuierlichen Verfahrens zur Herstellung von metallisierten Polareten beruht auf der Verwendung der metallisierten Auflage als Elektrode* Zu den besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung gehört daher die kontinuierliche Erzeugung von metallisierten Polareten nach Verfahren, bei denen die metallisierte Auflage auf dem Polaretbildner mit beispielsweise Bürsten oder Rollen in Kontakt gebracht wird, so dass ihr eine elektrische Ladung und der anderen (nicht metallisierten) Seite des Polaretbildnera eine Ladung von entgegengesetztes! Vorzeichen erteilt wird. Während der Einwirkung dieser elektrischen Ladung wird der metallisierte Polaretbildner durch die Zone geführt, in der die oben beschriebenen Temperaturbedingungen herrschen. ,

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Die erfindungsgemäss hergestellten metallisierten Polarete können in Filtern für Tabakrauch verwendet werden. Z.B, können sie in Zigarettenfiltarn verwendet werden, wenn sie in StUoke von etwa 12,7 μ Dicke, 2 ma Breite und 5 bis 20 vaa Länge geschnitten und gekräuselt oder ungekräueelt in Längsrichtung in einem herkömmlichen Filterzylinder so angeordnet werden, dass ein Ende eines jeden Stückeο mit dem Hund des Rauchers in Berührung kommt und infolgedessen durch die Feuchtigkeit geerdet wird.

Die Wirksamkeit der erfindungsgemässen Folarete als Bestandteile von Filtern für Tabakrauch beruht darauf, dass sie dem Rauch elektrisch geladene Teilchen entziehen.

Der nioht-gasförmige Teil des Zigarettenrauches besteht, unter dem elektrischen GeSichtspunkt betrachtet, aus drei Arten von Teilchen. Der Rauoh enthält positiv geladene Teilchen, negativ geladene Teilchtn und neutrale Teilchen. Gewöhnlich ist etwa die Hälfte oder etwas weniger der Teilchen dee Tabakrauches elektrisch neutral» während der Reet aus etwa gleichen Mengen positiver und negativer Teilchen besteht.

Das Entfernen von geladenen Teilchen aus Tabakrauch hat sich oft als 2weckmässig erwiesen, um dem Rauch in selektiver Weise unerwünschte Bestandteile su entaiehen und den Gesaetwirkungs-

grad des Filters su erhöhen.

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Eb let auch anzunshmon, dass durch die Entfernung gevi36er geladener Teilchen aus dea Rauch bestimmte physiologische und psychologische Wirkungen erzielt werden. Filter, die dia metallisierten Polarete gemäss der Erfindung enthalten, ermöglichen die gesteuerte Entfernung einer odor beider Arten von elektrisch geladenen Teilchen aua dem Tabakrauch« Sie können auch anderen Verwendungszwecken zugeführt werden, bei denen Fremdstoffteilchen aus Gasen entfernt werden müssen.

Man hat zwar schon Polarete verwendet, um dem Tabakrauch gewisse elektrisch geladene Teilchen zu entziehen; diese Polarete hatten jedoch nur einen beeohriinkten Wirkungsgrad. Da die Polarete auf beiden Seiten entgegengesetzte Ladungen aufweisen, kann eich kein elektrisches Geearctfeld ausbilden, wenn * sie in einen Filter oder einer sonstigen Vorrichtung verwendet werden· Es gibt also keine Möglichkeit, bei der Verwendung solcher Stoffe eine Selektivität zu erzielen, es sei denn, dass man ungewöhnliche und schwierige Masenahmen ergreift, um die Polarete in das Filter in einer solchen Weise einzubringen, dass sich die ladungen zur Erzielung des gewünschten Ergebnieses steuern lassen. Mit anderen Worten: Es gibt keine wirksame Möglichkeit, um solche Fol&rote au erden«

Sie metallisierten Polarete gemäss der Erfindung weisen diesen Naohieil der gewöhnlichen Folarete nicht auf und ermöglichen

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die Herstellung einer neuen Art von elektrisch geladenem Material für Filter. Die Verwendung der erfindungsgeraässen metallisierten Polarete in Filtern ermöglicht eine vorteilhafte Verteilung einzelner Ladungen in einem Filter unter genauer Steuerung der Ladungeverteilung in dem Filter.

Die Ursache für die Wirksamkeit der erfindungogemässen metallisierten Polarete liegt wahrscheinlich darin, dass diese besondere Anordnungswelse zu einer einzigen Ladung auf der metal· lisierten Polareteinheit führt. Das Prinzip, auf dem diese Wirkung beruht, ist aus Fig. 1 der Zeichnungen ersiohtllchc Man sieht, dass das Dielektrikum bei A eine positive und bei B eine negative Ladung besitzt. An der negativen Seite ist eine Metallfolie befestigt, wodurch infolge des sogenannten Bildeffektes bei C eine positive Ladung eingefangen und nach D eine negative Ladung abgestossen wird. Die Ladung bei D kann leicht geerdet werden. Da sich die Ladungen bei B und C gegenseitig neutralisieren, bleibt nur die positive Ladung bei A übrig. Diese einzige Ladung 1st aueserordentlioh beständig.

Es wurde gefunden, dass man mit den metallisierten Polareten gemäss der Erfindung stark erhöhte elektrische Ladungen erhält. Die Ladungserhöhung ist von überraschender Grosse; sie beträgt näalioh das Drei- bis Vierfache von derjenigen Ladung,

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die man ohne metallisierte Auflage erhält» Diese erhöhten Ladungen Bind, wie eioh herausgestellt hat, vollständig reproduzierbar. Die Hauptursaohe für dieses überraschende Ergebnis dürfte darin zu suchen sein, dass der dünne Metallfilm, der an dam Kunststoffkörper anhaftet, einen besseren elektrischen Kontakt gibt und daher einen gleiohmäesigeren und stärkeren elektrischen Stromfluss ermöglicht.

Die metallisierten Polarete gemäss der Erfindung ermöglichen auoh die Herstellung eines neuen Materials und die Anwendung einer neuen Methode zum Speichern von Informationen. Sie können als auf elektrische Impulse ansprechende Bänder für fönhandgeräte und ähnliche Vorrichtungen verwendet werden, da sie sich für die Überlagerung eines Mustere von elektronischen Signalen auf der geladenen Polaretoberfläche anpassen lasβon, die dem Polaret unter ähnlichen Bedingungen mitgeteilt werden können, wie sie oben beschrieben sind.

Bs ist auoh möglich, ein metallisiertes Polaretbildnerband zu verwenden, auf dem eine Reihe von Signalen nach den oben beschriebenen Methoden überlagert wird, so dass aus dem Band im Endeffekt eine Reihe von Polareten entsteht, die entweder unmittelbar oder über elektrisch ungeladene Zwischenräume miteinander verbunden sind« Solche Bänder sind besondere wertvoll·, wenn die metallisierte Auflage auf dem Poleretbildntr

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magnetlsoh ist, da auf solchen Bändern zwei versohledene Arten Ton Signalen, nämlich elektrische und magnetische» überlagert werden können» eo dass nan gleichzeitig auf der gleiohen Bandlänge zwei Signale aufnehmen kann. Solche Bänder eignen sich für Fernsehauf nahmen, bei denen ein visuelleβ Signal und ein Audiosignal gleichzeitig empfangen und registriert werden«

Da die metallisierten Polaretbildner gemäss der Erfindung imstande sind» elektrische Ladungen von verschiedenem Grade und bzw. oder entgegengesetztem Yorzeichen festzuhalten, selbst wenn die Ladungen sich in unmittelbarer Nachbarschaft voneinander befinden, können sie, wie oben erwähnt, als Regietrierbänder, aber auoh zur Herstellung von Filterelementen verwendet werden* Solohe Filterelemente können die verschiedensten Ladungen in den verschiedensten Hastern aufweisen und für die Anwendung iil Filtern die verschiedensten Formen aufweisen, so dass sioh positive und negative Ladungen in vielen verschiedenen Arten so anordnen lassen, dass die Probleme der jeweiligen AeroBölfiltration am besten gelöst werden. Für gewisse Anwendung a »we oke ist es besonders vorteilhaft, wenn die aetallisierte Auflage magnetisch ist, so dass man in dem betreffenden filter sowohl elektrische als auoh magnetisch« Mittel anwenden kann, um dem Aerosol die unerwünschten feilchen zu entziehen·

_β eg „. *.

BAD

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Zur weiteren Erläuterung dieser Ausführungsfonn der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen:

Pig· 1 let eine längengetreue Ansicht eines gemäss der Erfindung hergestellten Polareten.

Flg. 12 let eine eohematieche Darstellung eines Verfahrene zur Herstellung Ton Polareten gemäss der Erfindung.

Fig. 3 iet eine Endansicht von einer Zigarette, die Polarete genäse der Erfindung enthält.

Fig. 4 ist ein Längsschnitt, teilweise weggebrochen, durch die Zigarette gemäes Fig. 3 nach der Linie 4-4.

Fig. 5 ist eine Endaneicht einer Zigarette» die Polarete genäse der Erfindung enthält.

Fig. 6 1st ein Längeeohnitt, teilweise weggehrochen, durch die Zigarette genäse Flg. 5 naoh der Linie 6-6.

Fig. 7 iBt eine Endaneicht einer Zigarette, die Polarete genäse der Erfindung enthält.

Fig. 8 ist ein Längsechnitt, teilweise weggekrochen, durch die Zigarette genäse Fig. 7 nach der Linie 8-8.

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Pig. 10 erläutert soheniatisch eine Ausführungefora dar Erfindung.

Fig· 11 erläutert schematisch eine Ausführungsfora der Erfindung.

Fig. 13 erläutert schematiech eine AuefUhrungsfora der Erfindung.

Fig. 1 zeigt die Polaretbildnerschicht 30 mit der daran anhaftenden* elektrisch leitenden Schicht 31» In den Polaretbildner sind positive Ladungen bei A und negative ladungen bei B angedeutet. In dar elektrisch leitenden Schicht sind positive Ladungen bei C und negative Ladungen bei D angedeutet.

Fig· 12 erläutert eine bevorzugte Ausführungeform eur Herstellung von metallisierten Polareten genäse der Erfindung. Die Polaretbildnerfolle 40 mit der daran anhaftenden, elektrisch leitenden Schicht 41 wird durch die Öffnung 42 in die Zone A eingeführt. Sie Zone A wird auf einer Temperatur unterhalb der Einfrlertemperatur des Polaretbildnere gehalten· Durch die elektrische Leitung 43 wird der Btirate 44 eine positive Ladung erteilt. Pie Bürste 44 befindet sich in elektrisches Kontakt ■it der Oberfläche der durch die Zone A vorrückenden elektriech leitenden Schicht 41.

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Die negativ geladenen Walzen 45 und 46 laufen i.·; der durch die Pfeile angedeuteten Richtung um und treiben a&s Förder- . band 47, welches den Polaretbildner 40 mit seIr.or elektrisch leitenden Schicht 41 trägt. Auf diese Weise wird der Polaretbildner 40 mit der Schicht 41 durch die Zone A gefördert und Verlässt die Zone- A durch die öffnung 48. Das Förderband 47 besteht aus elektrisch leitenden Werkstoff, wie poliertem rostfreiem Stahl, und die elektrische Ladung der Walzen 45 und 46 wird dem Förderband 47 mitgeteilt, no dass zwischen der Oberfläche des Förderbandes 47 und dom leitenden Belag 41 auf dem Polaretbildner ein elektrisches Feld von etwa 0,5 bis 2000 JcY/cm entsteht. Das Arbeiten in der Zone A ist vorteilhaft, um bei dem PolaretbikdungsvQrgang eine gleichmässige Temperatur innezuhalten.

FIg₄ 3 und 4 zeigen eine Zigarette 61 mit einem Papierzylinder 62, der den Körper der Zigarette begrenzt. In dem Zylinder 62 befindet sich zerkleinerter Tabak 63. Am anderen Ende dee zerkleinerten Tabaks befindet eich der Papierzylinder 64» der an ein Ende dee Papierzylinders 62 anstösst. Der Zylinder 64 begrenzt das Zigarettenfilter. Das Filter ist mit dem von dem Papierzylinder 62 begrenzten Tabakabschnitt durch den Papierzylinder 65 verbunden, der den ganzen Papierzylinder 64 und einen Teil des Papierzylinders 62 bedeckt.. Der von dem Papierzylinder 64 begrenzte Filterabschnitt enthält den metallieier-

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ten Polareten 66, der aus der Polaretschicht 66a und der Metallschioht 66b besteht. Der metallisierte Polaret 66 ist in dem Zylinder 64 spiralförmig aufgewickelt. Bei.dieser Aueführungeform sind die Zwischenräume zwischen dem metallisierten Polareten 66 in dem Zylinder 64 mit Celluloseaoetatfasern 67 gefüllt; man kann hierfür jedoch auch andere Filteretoffe verwenden oder den Zwischenraum leer lassen. Wichtig ist jedoch, dass die Metallschicht 66b mit dem Mund des Rauchers in Berührung kommt, so dass sie, wenn die Zigarette 61 geraucht wird, geerdet ist.

Die in Fig. 5 und 6 dargestellte Zigarette 71 besitzt einen Papierzylinder 72, der den Zigarettenkörper begrenzt. In dem Zylinder 72 befindet sich zerkleinerter Tabak 73· An anderen Ende des zerkleinerten Tabake befindet sich der Papierzylinder 74» der an ein Ende des Papierzylinders 72 anstöeat. Das von dem Zylinder 74 begrenzte Filter der Zigarette 71 ist mit dem von dem Papierzylinder 72 begrenzten Tabakabschnitt durch den Papierzylinder 75 verbunden, der den ganzen Papierzylinder 74 und einen Teil des PapierZylinders 72 bedeckt. Der von dem Papiarzyllnder 74 begrenzte Filterabschnitt enthält die metallisierten Polarete: 76, die aus den Polaret schichten 76a und den Metallschichten 76b bestehen. Die metallisierten Polarste 76 sind in dem Zylinder 74 in Längsrichtung derart angeordnet, dass ein Ende einer jeden Metallschicht 76b bis «um Ende des

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Filtere reicht, βο dass ββ mit dem Mund dee Räuchere in Berührung kostet und dadurch geerdet wird. Bei dieeer Aueführungefora eind die Zwischenräume zwischen den metallisierten Polareten 76 in dem Zylinder 74 durch Celluloseacetatfasern 7t auegefülltj man kann jedoch hierfür auch andere Filterstoffe verwenden oder den Zwischenraum leer lassen·

Die in Fig. 7 und θ dargestellte Zigarette 81 besitzt einen Papierzylinder 82, der den Körper der "Zigarette begrenzt. In des Zylinder 82 befindet sioh verkleinerter Tabak 83. An anderen Ende des zerkleinerten Tabaks ist der Papierzylinder so angeordnet, dass er an das eine Ende des Zylinders 82 anstuset. Das τοη den Zylinder 84 begrenzte Filter der Zigarette 81 1st mit dem von dem Zylinder 82 begrenzten Tabakabsohnitt duroh den Papierzylinder 85 verbunden, der den ganzen Papierzylinder 84 und einen Teil des Papiersylinders 82 bedeckt. Der von de« Papieraylinder 84 begrenzte Fllterabsohnitt enthält Ale metallisierten Polaretenzylinder 86, die aus den Polaretsohichten 86a und 'den Metallschicht en 86b bestehen. Die- ·β tallinierten Polareten'sylinder 86 sind in dem Zylinder 84 In Lhagariohtung derart angeordnet, dass ein Ende einer jeden Metallschicht 86b sioh bis zun Ende des Filters erstreckt, so dass dieses Ende alt des Mund des Rauchers in Berührung kommt und dadurch geerdet wird. Bei dieeer Ausführungβfor« sind die Zwischenräume zwischen den metallisierten -Polarsten 86 in de*

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dem Zylinder 84 alt Celluloseacetatfasern 87 gefüllt; man kann Jedooh auch andere Filteretoffe verwenden oder die Zwischenräume leer lassen»

Bei der in Pig. 13 dargestellten Ausführungsform wird der Metalldraht 9O₉ der einen Überzug 91 aus einen! Polaretbildner aufweist, über die Rollen 92a, 93a, 93b und 92b durch den Behälter 94 geführt, in dem sich flüssiges Quecksilber 95 befindet. Die eine negative Ladung aufweisenden Elektroden 96 tauchen in das Quecksilber ein. Anstelle mehrerer, auf dem gleichen Potential befindlicher Elektroden 96 kann auch eine einzige Elektrode verwendet werden. Der Draht 90 läuft mit seinen Überzug 91 durch das Quecksilber 95 in der angedeuteten Richtung. Sas Quecksilber 95 wird auf einer Temperatur unterhalb der Einfriertemperatur des Polaretbildners 91 gehalten. Der Draht 90 ist mit einer positiv geladenen Stromquelle verbunden, so dass der' Polaretbildner 91 in ein elektrisches, feld gebracht wird, das sich awlaeheη den Draht 90 und dta Quecksilber 95 ausbildet, wenn der Draht 90 durch das Quecksilber 95 hindurohgeführt wird. Der Draht 90 läuft duroh das Quecksilber 95 mit solcher Geschwindigkeit, dass jede Stelle des Polaretbildners 91 für eine genügende Zeitspanne in den elektrischen PeId verbleibt, um den Polaretbildner in einen Polare ten umzuwandeln. Der mit dem Polareten überzogene Draht wird von der Rolle 92b gewonnen und kann in verschiedener

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Weise verwendet werden. Z.B. kann er in kleine Stück· gesobnitten werden, die ihrerseits ale Filterelement· verwendet werden können, oder er kann in den verschiedensten Webarten und Maschendichten direkt als Filtermaterial verwendet werden» Ferner kann er zur Speicherung von Informationen verwendet werden* indem eueäteliohe elektrische Ladungen in einer ähnlichen Weise darauf überlagert werden» in der der Folaretüberisug auf den Draht hergestellt wurde.

Tig« 10 ieigt eine MetalIvIae 4» die an eins (nicht dargestellte) Stromquelle angeschlossen und dadurch negativ geladen 1st. Sie Folie 1 aus dem Polaretbildner 3 und den Metallbelag 2 wird io Kontakt mit der Walze 4 an dieser vorbeigeführt. Der Metallbeiag 2 ist über eine (nioht dargestellte) Hülla oder Bürste mit der Erde 5 verbunden, so dass SWisohen dem Metallbelag 2 und der Waise 4 an Berührungspunkt A an den Polaretbildner 3 ein elektrisches Potential angelegt wird·

Pig· 11 ieigt eine ähnliche Anordnung wie Pig. 10, wob«i jedoch die Rollen 6 und 7 dazu dienen, den metall!eierten PoIaretbildner 1' «wischen den Punkten B und O nit der Waise 4^f in stärker« Berührung au bringen. Diese Anerdnung srauglioht «ins wir&sftBsre Herstellung von metallisierten Polarsten als dit Anordnung geisäes fig. 10.

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Zur Erläuterung der Überlegenheit von metallisierten Elektreten Im Vergleich zu nieht-metallisierten Elektreten werden awel Versuche durchgeführt· In eraten Tersuoh wird ein nichtnetalliaierter Elektret, im zweiten Versuch ein metallisierter Elektret hergestellt. Diese beiden Yersuohe sind naohetehend als Beispiele 1 und 2 wiedergegeben; von ihnen bezieht eich nur Beispiel 2 auf die Erfindung.

Beispiel 1

Proben von 25 »4- μ dicker Polyäthylenterephthalatfolie werden zwiaohen Elektroden aus Aluminiumfolie erhitzt» bis sie eine Temperatur von 150° C erreichen. Dann wird an die Vorrichtung ein Gleichetromfeld von 200 kV/om angelegt, wobei die Temperatur auf 150° C gehalten wird. Hierauf läset man die Proben la elektrischen feld auf 30° C erkalten» Die Zeitspannen, für die die Tolle bei den angegebenen Temperaturen der Einwirkung dee elektrischen Feldes auegesetst wird, und die dabei erzeugten Oberfiäohenladungsdiohten sind in Tabelle I angegeben.

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Tabelle I.

Zeitspanne der Einwirkung Qberfläc.ienladungBdichte des elektrischen Feldea^ Min. . ——

10" ^ Coulomb/cm

27,2 21,0 17,0 12,7

bei	150° C	Zeit ten	zum auf	Erkal- 300 c
	0		75
	0		40
	120		40
	30		60
B e	i β ρ i	β 1 2

Probon von einseitig mit Aluminium beschichteter, 25,4 μ dikker Polyäthylenterepkthalatfolie werden gemUss Beispiel 1 behandelt. Bas Polyäthylenterephthalat wird zwischen Elektroden aus rostfreiem Stahl im Ofen auf 150° C erhitzt und dann genäsa Beispiel 1 erkalten gelassen. Die Versuchsbedingungen und die entstehenden Ladungen sind in /Tabelle II angegeben.

	Zeit eum Erkal ten auf 30° C	II
Tabelle	20	OberflächenladunÄBdichte
Zeitspanne der Einwirkung des elektrischen Feldes. Min.	20	(Ketoroladung) 10 Coulomb/cm
bei 150° C	20	48
5	60	44
12	40
180	40 .
- 5400

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Beispiele 3 und 4

Eine Probe einer metallisierten, 25t4 μ dicken Polyäthylenterephthalatfolie und eine Probe einer nicht-metallisierten, 25t4 μ dicken Polyäthylenterephthalatfolie werden in Quadrate mit 5 os Seltenlänge zerschnitten. Sann werden eie 2 Stunden auf 150° C erhitzt und so schnell wie möglich auf Raumtemperatur gekühlt, die nicht-metallieierte Folie innerhalb 25 Hinuten und die metallisierte Folie innerhalb 20 Hinuten· WMhrend dee gesamten Erhiteunge- und Erkaltungsvorgangeβ wird an die metallisierte Seite der metallisierten Folie sowie auch an die nicht-metallieierte Folie eine negative Spannung von 500 V angelegt. Der auf diese Weise erhaltene nicht-netallisierte Elektret besitzt auf jeder Seite eine Ladungsdiohte von 8,8 χ 10 ⁷ Coulomb/cm _f Jedoch von entgegengeseteter Polarität. Di« Bit Aluminium metallisierte Folie zeigt auf der nioht-metallisierten Seite eine Ladungsdiohte von -40 χ 10"^ Coulonb/o* und auf der netallleierten Seite die Ladung Hull· Beide Elektrete besitzen stabile Heteroladungen.

Beispiel 5

Sine einseitig mit Aluminium beschichtete, 25,4 μ dickt PoIyäth; lenterephthalatf olle wird zwischen zwei Elektroden aus rostfreiem Stahl bei 150° C ins thermische'Gleichgewicht gebracht. An die Elektroden wird ein Gleichetrompotential von

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500 V angelegt. Hach 5 Minuten wird der Ofen raaoh auf Raumtemperatur gekühlt. Sie Kuhldauer beträgt 20 Hinuten. Man ernält eine He I; er ©ladung von 4»8 χ 10 Coulomb/om . Im Verlaufe von 90 Tagen wird ein langsames Abklingen auf eine beständige Ladung von 5,7 x 10~⁸ Coulomb/cm beobaohtet. Diese Ladung ist etwa dreimal so hoch wie diejenige, die bei den bisher bekannten Elektreten aus Polyethylenterephthalat erzielt werden konnte.

Seispiel 6

Eine Probe einer 2514 μ dicken Polyäthylenterephthalatfolie inIt einem einseitigen, durch Vakuumbedämpfung aufgebrachten, 2,54 μ dicken Aluminiumbelag und zu. Vergleichszwecken eine 25»4 μ dicke Polyäthylenterephthalatfolie ohne Metallbelag werden sur Herstellung von Polareten in Quadrate von 17,8 cm χ 17,8 eic geschnitten. Sie Proben werden je 10 Sekunden zwischen swel Elektroden der Einwirkung eines Bereichs von Spannungen ausgesetzt. Die Ergebnisse dieser Versuch· werden in ein Diagramm eingetragen, welches die Abhängigkeit der Ladungsdichte von der angelegten Spannung darstellt. In dem Diagramm (welches hler nicht abgebildet ist) steigt die Kurv· dor Abhängigkeit der Ladung von der Spannimg für die metallisierte folie im Bareich eines Gesamtspannun^sanstiegs von 3 kV Ruf 45 x to ' Coulomb/ein , Die Kurve für die nioht-metallla.ierta Polytithylenterephthalatfolie steigt bis zu einer

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Spannung von 1,2 kV auf 1t χ 10"^ Coulomb/om² und fällt dann wieder ab. Se wurde gefunden, daee die Kurve für das niohtoetallleierte Polyäthylenterephthalat eich nioht bie su den hohen Spannungen fortsetzen lässt, bei denen die 25»4 μ dicke metallisierte Folie untersucht wurde, weil bereits bei 2 kV eine Entladung duroh die Folie hindurch stattfindet. Aus den Verlauf der Kurve lässt sioh jedoch ablesen, dass die Anwendung nooh AÖheror Spannungen, auch wenn dabei keine Entladung erfolgen würde, die erzielbare Oberfläohen^adungsdichte nioht »ehr wesentlich beeinflusst. Beide Polarete besitsen in feuohter Atmosphäre äusserst beständige Homoladungen.

Beispiel 7

Unter Verwendung der in Fig. 10 dargestellten Anordnung wird eine Metallwalze von 10 ca Durohnesser und 20 on Länge (Walte 4) an eine öoreneon-Stroaquelle angeschlossen· Die in Flg. 11 dargestellten kleineren Metallrollen 6 und 7 beeltsen Durehnestier von je 6,35 aas und die gleiche Länge wie die groase Walze. Metallisierte Polyäthylenterephthaiatfolle von 25,4 μ Dicke wird, wie in Fig. 10 dargestellt, in Kontakt Bit der Walte 4 mit einer Geschwindigkeit von 305 n/Min, unter der Valse hindurchgefördert, Zwisohen dar Metallwalze und einer an der metallisierten Seite der Polyäthylenteraphthalatfolie angebrachten Erdung, wie einer Bürste oder euer Rolle, wird eine Spannung von 2 kV angelegt. Bei Verwendung der in Fig. 10

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dargestellten Anordnung, in der die Folio die Walze nur gerade berührt, erhält nan eine elektrische Ladungsdichte auf

Q 2

dem Polaret von 2 χ 10 Coulomb/cm . Arbeitet man mit der Anordnung gemäss Fig. 11, indem man eine filmliche metallisierte Polyäthylenterephthalatfolie mit der gloichen Geschwindigkeit in Kontakt mit etwa 80 f> des Umfanges der Walze 4 mittels der Oriontierungsrollen 5 und 6 fördert, eo erhält man eine Ladungsdichte von 45 χ 10~⁹ Coulomb/cm .

B e i β p. i e 1 e 8 bis 15

Acht Proben eines einseitig metallisierten Polaretbildners (20 cm χ 20 cm) werden auf ihr Polare tbildungsverniögen untersucht, indem sie der Einwirkung eines möglichst hoohgespannten Gleichstronfeldes (begrenzt nur durch das dielektrische Durchochlagen) ausgesetzt werden. Dao elektrische Feld reicht von 100 bis 2000 kV« Alle Proben sind nach dem Vakuumbedampfungsverfahren metallisiert. Die in der nachstehenden Tabelle zusammengestellten Ergebnisse zeigen, deoa die Metallauflage zur Ausbildung höherer Ladungen führt. In dor Tabelle ist das

-Q ■ 2 elektiische Feld ir. kV und die Ladung in 1C ' Coulou/cai angegebsn.

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Bei-	Material	Polyalkylen terephthalat	Metallbelag	PeId, kV	Ladung, 10-9 Couloab/ea
8	25,4 Ji	Polyäthylen- terephthalat	Kupfer	1180	* 32
9	25,4 μ	mm PoIy- äthylen- terephthalat	Hiokel	1180	32
10	0,127	ma PoIy- äthylen- terephthalat	Aluminium	790	17
11	0,254	Polystyrol	Aluminium	470
12	25,4 μ	Polyrinylhars	Aluminium	1180	40
13	35,6 μ	PolyrinylharB	Aluminium	420	16
14	35,6 μ	Polyäthylen- terephthalat	Silber	420	18
15	25,4 μ	1 16	Aluminium	1180	49
Bei	spie

Ein metallisiertes Polyäthylenterephthalatband τοη 25,4 μ Dicke, 25»4 in Breite und 61 » Länge wird swisohen eine» geerdeten Amboss und einer Rolle τοη sehr kleine* Durchmesser hindurohgeführt. Die Rolle berührt die Oberfläche des Bandes nur schwach. Poeitive und negative Ladungen (maximal 2 kV) werden der Rolle in einem Muster erteilt, welches den elektrischen Impulsen entspricht, die durch eine in ein Mikrophon sprechende menschliche Stimme erzeugt werden, so dass dea Band eine Reihe τοη schmalen Ladungebanden τοη wechselnden Ladungta

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582-489A/B aufgeprägt wird.

Dann wird das Band durch einen Detektor geführt. Die Impulse werden auf einen Lautsprecher übertragen, der sie in die gleichen Töne verwandelt wie diejenigen, durch die die aufladen-, den Impulse verursacht wurden. Auf diese Weise werden die Töne der menschlichen Stimme auf dem Band registriert und von dem Band abgespielt.

In der vorliegenden Beschreibung beziehen eich Teile und Prozentangaben, falls nichts anderes angegeben ist, auf Gewichtsmengen.

Das Dipolmoment ist eine mathematische Grosse. Bs ist das Produkt aus einer der Ladungen einer Dipoleinheit und dem Abstand zwischen den beiden Ladungen in der Dipoleinheit.

Der spezifische Voluaenwiderstand ist der elektrische Widerstand, den ein Kubikzentimeter eines Stoffes dem Durchgang dee elektrischen Stromes senkrecht zu zwei parallelen Flächen des Würfele entgegensetzte

Die Einfriertemperatur, die auch als Glastemperatur,- Glasüjtirg&ngBtemperatur oder Übergangs temperatur zweiter Ordnung, beaeiohnat wird» ist diejenige Temperatur, bei der bei einem amorphen Kunststoff oder im amorphen Bereich eines krietalli-

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nen 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 Änderung in der molekularen Freiheit eines Stoffes auftritt, und sie ist weiter als der Funkt gekennzeichnet, bei dem der betreffende Stoff aus dem starren Zustand in einen kautschukartigen Zustand übergeht.

Der Schmelzpunkt, der auch als Übergangstemperatur 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 den Schmelzpunkt des betreffenden Stoffes. Bei amorphen Kunststoffen von hohen Molekulargewicht wird gewöhnlich kein scharfer Schmelzpunkt beobaohtet· Der Temperaturbereich des Übergangspunktes, bei dem ein Stoff ohne s.oharfen Schmelzpunkt bei Bestimmung nit dem Plastometer aus dem Zustand des viscosen Flusses in denjenigen dee plastischen Flusses übergeht, wird Erweichungspunkt genannt. Wenn einen Stoff kein Erweichungspunkt zugeordnet werden kann, wird im Sinne der Erfindung der Schmelzpunkt als die obere Grenze des hier angegebenen Temperaturbereichs betrachtet«

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Claims

Philip Morri· Incorporated 21. Oktober 1966

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Patentansprüche

Dielektrischer Körper alt alndestens snrei parallelen Oberflächen, die einander entgegengeset«te elektrische Ladungen aufweise», dadurch gekennzeichnet, dass cn 'einer der beiden Oberflächen eine Schicht au· elektrisch leitenden Material anhaftet.

2. Dielektrischer Körper nach Anspruch 1, dadurch gekenneelohnet, daee er «In Elektret ist.

5, Dielektriecher Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennselohnet, dass er ein Polaret ist. .

4* Dielektrieoher lörper naoh Anepruoh 1 bie 3, dadurch gekean- «eiohnet, da·· dl· elelrtriech leitend« Sohioht eine durch Ab-■oheidnoe ereeugte Schicht iet.

■ *

5. Bielektrieoher lörper nach Anepruch 1 bie 3> dadurch gekenn-^ •eiohnet, da·· die elektrisch leitend« Schicht eine folie iet.

6. Mtlektrittoher körper nach Anepruoh 1 bis A, dadurch gekemt- »eiohnet, daes die elektrisch leitend« Schicht eine abgeechiedeae MetallBohioht iet.

- 1 - ' 009810/0908 - BAD ORJ6INAL

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7. Dielektrischer Körper naoh Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet» dass die elektrisch leitende Sohlent ein Metallblech ist.

8, Dielektrischer Körper nach Anspruch 1 bis 7» daduroh gekennzeichnet, dass die beiden parallelen Oberflächen eben sind.

9« Dielektrischer Körper naoh Anspruch 1 bis β, daduroh gekennzeichnet, dass er auf der der metallisierten Seite gegenüberliegenden Seite eine positive Ladung aufweist*

10. Dielektrischer Körper naoh Anspruch 1 bis 8, daduroh gekennzeichnet, dass er auf der der metallisierten Seite gegenüber*¹ liegenden Seite eine negative Ladung aufweist.

11. Tabakerzeugnis mit Filter, dadurch gekennzeichnet, dass das filter einen Elektreten oder Polareten genäse Anspruoh 1 bis 10 enthält»

12· Verfahren sun selektiven Entfernen von Seilchen aus tauch durch filtrieren, daduroh gekennzeichnet, dass ein filter verwendet wird, welches einen Blektreten geaäss Anspruch 1 bis 10 enthält.

1% Verfahren zur Herstellung von »etaiiieierten Blektreten, daduroh gekennzeichnet, dass »an einen Elektretbildner, der Bindestens zwei parallele Oberflächen aufweist» duroh eine auf. einer leaperatur oberhalb der Binfriertenperatur und unterhalb.

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dee Erweichungspunktes des Elektretbildnera befindliche erste Zone und dann durch eine auf einer Temperatur unter etwa 30° 0 befindliche «weite Zone fördert» dabei in beiden Zonen ein elektrisches Feld von 0/001 bis 1000 kV/om ^{auf d}*ⁿ Elektret bildner einwirken lässt und sodann auf eine der parallelen Oberflächen eine metallische Schicht aufbringt·

14. Verfahren sur Herstellung τοη metallisierten Elektreten, dadurch gekennzeichnet, dass nan einen, Slektretbildner« der mindestens zwei parallele Oberflächen aufweist, an deren einer eine elektrisch leitende Sohioht anhaftet, durch eine auf einer Temperatur oberhalb der Einfriertemperatur und unterhalb dee Erweichungspunktes des Elektretbildners befindlich· erste Zone und dann durch eine auf einer Temperatur unter etwa 30⁰O befindliche «weite Zone fordert und dabei in bei« den Zonen ein elektrisches feld τοη 0,001 bis 1000 kT/oa auf den Slektritbildner einwirken lässt.

1$. Verfahren nach Anspruch 1.5 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass man als Elektretbildner Polyethylenterephthalat verwendet und die erste Zone auf einer Temperatur im Bereich τοη etwa 80 bis 170° C hält.

16, Verfahren nur Herstellung τοη metallisierten Polareten» dadurch gekftMiseichntt, dass man einen Polaretbildner, der «indeeterie swel parallele Oberflächen aufweist« durch eine auf

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einer Temperatur unterhalb der Einfriertemperatur des PoIaretbildners befindliche Zone fördert und dabei auf den PoIaretbildner ein elektrisches Feld von 0,5 bis 2000 kY/cm einwirken lässt, worauf man auf eine der parallelen Oberflächen eine metallische Schicht aufbringt.

17« Verfahren zur Herstellung von metallisierten Polarβten, dadurch gekennzeichnet, dass nan einen Körper aus Polyethylenterephthalat, der nlndestens ewei parallele Oberflächen aufweist, an deren einer ein· elektrisch leitende Sohicht anhaftet, durch «ine auf einer Temperatur von -196 bis +90° O befindlich» Zone fördert und dabei auf den PolyäthyleiLterephthalatkürper eis elektrisches Feld von 0,5 bis 2000 lcV/om einwirken lässt.

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