DE1564362B2

DE1564362B2 - Verfahren zur herstellung eines permanent elektrisch geladenen flaechenhaften oder strangartigen schichtkoerpers fuer filter material

Info

Publication number: DE1564362B2
Application number: DE19661564362
Authority: DE
Inventors: Lawrence M.; McDowell John R.; Stewart Lawrence L.; Richmond Va. Baxt (V.StA.)
Original assignee: Philip Morris Inc
Current assignee: Philip Morris USA Inc
Priority date: 1965-10-23
Filing date: 1966-10-21
Publication date: 1971-11-18
Also published as: NL6614920A; DE1564361A1; NL6614919A; BE688614A; CH469336A; BE688613A; LU52209A1; US3449094A; NL6614917A; US3449093A; LU52215A1; NL6614918A; DE1564362A1; CH474137A; GB1135737A; US3496013A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines permanent elektrisch geladenen, flächenhaften oder strangartigen Schichtkörpers für Filtermaterial mit mindestens zwei aneinander anliegenden Bereichen, von denen einer elektrisch leitfähig und der andere isolierend ist, bei welchem das isolierende dielektrische Material durch ein elektrisches Feld zwischen 0,5 und 2000 kV/cm geführt wird.

Es ist bereits bekannt, in Zigarettenfiltern Fasern aus thermoplastischem Material zu verwenden, die eine elektrostatische Ladung aufweisen (französische Patentschrift 1119 519). Die Wirksamkeit dieses Materials beruht darauf, daß in den Rauchteilchen bei ihrem Durchtritt durch das Filter Ladungen induziert werden, die entgegengesetzt sind zur Ladung der Fasern, wodurch diese von den Fasern angezogen werden.

Das elektrisch geladene Material wurde bisher dadurch hergestellt, daß das Material durch Erhitzen erweicht und anschließend dem elektrischen Feld ausgesetzt wurde oder daß die Behandlung im elektrischen Feld unmittelbar nach Austritt des weichen Materials aus einem Extruder erfolgte (USA.-Patentschrift 2 740 184).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung des elektrisch geladenen Materials zu vereinfachen. Dies wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht, daß die Temperatur des dielektrischen Materials beim Durchführen durch das elektrische Feld unterhalb der Einfriertemperatur des Materials liegt.

Die Einfriertemperatur, die auch als Glastemperatur, Glasübergangstemperatur oder Übergangstemperatur zweiter Ordnung bezeichnet wird, ist diejenige Temperatur, bei der bei einem amorphen Kunststoff oder im amorphen Bereich eines kristallinen Kunststoffes die Kurven für die freie Energie, Entropie und Enthalpie kontinuierlich sind und die Kurve der Wärmekapazität diskontinuierlich ist. Die Einfriertemperatur ist derjenige Punkt, bei dem eine Änderung in der molekularen Freiheit eines Stoffes auftritt, und sie ist weiter als der Punkt gekennzeichnet, bei dem der betreffende Stoff aus dem starren Zustand in einen kautschukartigen Zustand übergeht.

Die Erfindung wird anschließend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines gemäß dtr Erfindung hergestellten polarisierten dielektrischen Schichtkörpers,

F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung des Schichtkörpers gemäß der Erfindung,

F i g. 3 eine Endansicht von einer Zigarette, die ein polarisiertes dielektrisches Material enthält, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde,

F i g. 4 einen Längsschnitt, teilweise weggebrochen, durch die Zigarette gemäß F i g. 3 nach der Linie 4-4,

F i g. 5 eine Endansicht einer Zigarette, die ein polarisiertes Material enthält, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde,

F i g. 6 einen Längsschnitt, teilweise weggebrochen, durch die Zigarette gemäß F i g. 5 nach der Linie 6-6,

F i g. 7 eine Endansicht einer Zigarette, die ein polarisiertes Material enthält, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde,

F i g. 8 einen Längsschnitt, teilweise weggebrochen, durch die Zigarette gemäß F i g. 7 nach der Linie 8-8,

F i g. 9,10 und 11 schematische Ausführungsformen des Verfahrens nach der Erfindung.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen permanent elektrisch geladenen Schichtkörper können aus einem dielektrischen Material hergestellt werden, das ein Dipolmoment von mindestens 0,1 Debye, vorzugsweise von mindestens 0,5 Debye, aufweist. Vorzugsweise soll das dielektrische Material einen spezifischen Volumenwiderstand von mindestens 10¹², insbesondere von 10¹⁴ Ohm · cm bei Raumtemperatur besitzen. Hierfür kommen z. B. Kunststoffe, wie Celluloseacetat, Polyvinylidenchlorid, PoIymonochlortrifluoräthylen, Polytetrafluoräthylen, Polyvinylchlorid, Polymethacrylsäuremethylester, insbesondere aber Polyäthylenterephthalat, in Betracht.
Ferner können anorganische Stoffe, wie keramische Stoffe u. dgl., verwendet werden, wie z. B. Erdalkalititanate, -zirkonate od. dgl. in keramischer Form oder in Einkristallform.

Das Material wird vorzugsweise in Form eines Flächengebildes oder einer Folie mit einer Dicke von etwa 2,54 μτη bis 1,27 mm und der gewünschten Breite eingesetzt. Zum Beispiel kann das Flächengebilde oder die Folie eine Dicke von etwa 0,127 mm und eine Breite von etwa 25 mm oder weniger und eine Länge von 3 m oder mehr besitzen.

Die elektrisch leitende Schicht besteht vorzugsweise aus Metall, kann aber auch aus Kohle od. dgl. bestehen.

Die elektrisch leitende Schicht soll vorzugsweise die Form einer gleichmäßigen Schicht mit einer Dicke

von mindestens 100 Ä haben. Die Schicht kann eine abgeschiedene Schicht aus Aluminium, Silber, Nickel, Kupfer od. dgl. sein, die durch Vakuumbedampfung, Aufstäuben oder auf sonstige Weise aufgetragen ist. Eine solche Schicht kann von molekularer Dicke bis zu einer Dicke von 0,25 mm oder mehr variieren, sofern sie nur als elektrischer Leiter wirkt. Der elektrisch leitende Stoff kann auch in Form eines Bleches oder einer Folie aus Metall, wie Aluminium, Zinn, Silber, Nickel, Kupfer oder rostfreiem Stahl 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 dielektrischen Materials erstrecken.

Es können auch andere Leiter als Metall für die elektrisch leitende Schicht verwendet werden, sofern sie sich nur auf dem dielektrischen Material hinreichend festhaltend als gleichmäßige Schicht herstellen lassen und elektrisch leitend sind. Zum Beispiel kann eine dünne Klebstoffschicht mit gleichmäßig darin verteilten Graphitteilchen, Kohleteilchen oder Metallteilchen verwendet werden, die der Schicht elektrische Leitfähigkeit verleihen.

Das elektrische Feld liegt zwischen etwa 0,5 und 2000 kV/cm, beträgt aber vorzugsweise zwischen 50 bis 2000 kV/cm. Das elektrische Feld stammt aus einer Gleichstromquelle, die mit mindestens einem Paar von Elektroden, z. B. flachen Platten, verbunden ist. Die erforderliche Spannung richtet sich nach dem Elektrodenabstand. Wenn die Elektroden z. B. aus flachen Platten bestehen, errechnet sich die Spannung aus der Gleichung

E =

in der £ das elektrische Feld (in kV/cm), V die zwischen den Elektroden herrschende Spannung (in kV) und Jden Abstand zwischen den beiden Elektroden (in cm)

3 4

bedeutet. Zum Beispiel ist eine Spannung von 4 kV der durch die Pfeile angedeuteten Richtung um und

(4000 V) erforderlich, um ein Feld von 200 kV/cm treiben das Förderband 47, welches die Folie 40 mit

herzustellen, wenn der Elektrodenabstand 0,02 cm seiner elektrisch leitenden Schicht 41 trägt. Auf diese

beträgt. Weise wird die Folie 40 mit der Schicht 41 durch die

Das Material, z. B. das Polyethylenterephthalat, 5 Zone E gefördert und verläßt die Zone E durch die

muß vor dem Einbringen zwischen die Elektroden Öffnung 48. Das Förderband 47 besteht aus elektrisch

eine geeignete Form, z. B. Scheibenform, Plattenform, leitendem Werkstoff, wie poliertem, rostfreiem Stahl,

Folienform, Stabform od. dgl., Röhrenform oder die und die elektrische Ladung der Walzen 45 und 46

Form von in Filtern zu verwendenden Röhrenbündeln, wird dem Förderband 47 mitgeteilt, so daß zwischen

haben, bevor daraus nach dem erfindungsgemäßen io der Oberfläche des Förderbandes 47 und dem leitenden

Verfahren das polarisierte Material hergestellt wird". Belag 41 auf der dielektrischen Folie ein elektrisches

Zur Verwendung in Zigarettenfiltern kann das Feld von etwa 0,5 bis 2000 kV/cm entsteht. Das

polarisierte dielektrische Material in Stücke von etwa Arbeiten in der Zone E ist vorteilhaft, um bei der

12,7 μΐη Dicke, 2 mm Breite und 5 bis 20 mm Länge Polarisierung eine gleichmäßige Temperatur inne-

geschnitten und gekräuselt oder ungekräuselt in 15 zuhalten.

Längsrichtung in einem herkömmlichen Filterzylinder F i g. 3 und 4 zeigen eine Zigarette 61 mit einem so angeordnet werden, daß ein Ende eines jeden Papierzylinder 62, der den Körper der Zigarette beStückes mit dem Mund des Rauchers in Berührung grenzt. Jn dem Zylinder 62 befindet sich zerkleinerter kommt und infolgedessen durch die Feuchtigkeit Tabak 63. Am anderen Ende des zerkleinerten Tabaks geerdet wird. 20 befindet sich der Papierzylinder 64, der an ein Ende

Der nicht gasförmige Teil des Zigarettenrauches des Papierzylinders 62 anstößt. Der Zylinder 64 bebesteht, unter dem elektrischen Gesichtspunkt be- grenzt das Zigarettenfilter. Das Filter ist mit dem trachtet, aus drei Arten von Teilchen. Der Rauch von dem Papierzylinder 62 begrenzten Tabakabschnitt enthält positiv geladene Teilchen, negativ geladene durch den Papierzylinder 65 verbunden, der den Teilchen und neutrale Teilchen. Gewöhnlich ist etwa 25 ganzen Papierzylinder 64 und einen Teil des Papierdie Hälfte oder etwas weniger der Teilchen des Tabak- Zylinders 62 bedeckt. Der von dem Papierzylinder 64 rauches elektrisch neutral, während der Rest aus etwa begrenzte Filterabschnitt enthält metallisierte nach gleichen Mengen positiver und negativer Teilchen dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schichtbesteht, körper 66, die aus je einer dielektrischen Schicht 66a

Das Entfernen von geladenen Teilchen aus Tabak- 30 und einer Metallschicht 666 bestehen. Der Schichtrauch hat sich oft als zweckmäßig erwiesen, um dem körper 66 ist in dem Zylinder 64 spiralförmig auf-Rauch in selektiver Weise unerwünschte Bestandteile gewickelt. Bei dieser Ausführungsform sind die zu entziehen und den Gesamtwirkungsgrad des Filters Zwischenräume zwischen dem Schichtkörper 66 in zu erhöhen. dem Zylinder 64 mit Celluloseacetatfasern 67 gefüllt;

Es ist auch anzunehmen, daß durch die Entfernung 35 man kann hierfür jedoch auch andere Filterstoffe

gewisser geladener Teilchen aus dem Rauch bestimmte verwenden oder den Zwischenraum leer lassen. Wichtig

physiologische und psychologische Wirkungen erzielt ist jedoch, daß die Metallschicht 66b mit dem Munde

werden. Filter, welche das nach dem erfindungs- des Rauchers in Berührung kommt, so daß sie, wenn

gemäßen Verfahren erhaltene Filtermaterial enthalten, die Zigarette 61 geraucht wird, geerdet ist.

ermöglichen die gesteuerte Entfernung einer oder bei- 40 Die in F i g. 5 und 6 dargestellte Zigarette 71 besitzt

der Arten von elektrisch geladenen Teilchen aus dem einen Papierzylinder 72, der den Zigarettenkörper

Tabakrauch. Sie können auch anderen Verwendungs- begrenzt. In dem Zylinder 72 befindet sich zerkleinerter

zwecken zugeführt werden, bei denen Fremdstoff- Tabak 73. Am anderen Ende des zerkleinerten Tabaks

teilchen aus Gasen entfernt werden müssen. befindet sich der Papierzylinder 74, der an ein Ende

F i g. 1 zeigt das polarisierte dielektrische Material 45 des Papierzylinders 72 anstößt. Das von dem Zylinder 30, mit der daran anhaftenden, elektrisch leitenden 74 begrenzte Filter der Zigarette 71 ist mit dem von Schicht 31. In dem dielektrischen Material sind positive dem Papierzylinder 72 begrenzten Tabakabschnitt Ladungen bei A und negative Ladungen bei B an- durch den Papierzylinder 75 verbunden, der den gegeben. An der negativen Seite ist eine Metallfolie ganzen Papierzylinder 74 und einen Teil des Papierbefestigt, wodurch infolge des sogenannten Bild- 5° Zylinders 72 bedeckt. Der von dem Papierzylinder 74 effektes bei C eine positive Ladung eingefangen und begrenzte Filterabschnitt enthält die Schichtkörper 76, nach D eine negative Ladung abgestoßen wird. Die die aus den dielektrischen Schichten 76 a und den Ladung bei D kann leicht geerdet werden. Da sich die Metallschichten 766 bestehen. Die Schichtkörper 76 Ladungen bei B und C gegenseitig neutralisieren, sind in dem Zylinder 74 in Längsrichtung derart bleibt nur die positive Ladung bei A übrig. Diese 55 angeordnet, daß ein Ende einer jeden Metallschicht einzige Ladung ist außerordentlich beständig. 16b bis zum Ende des Filters reicht, so daß es mit

F i g. 2 erläutert eine bevorzugte Ausführungsform dem Mund des Rauchers in Berührung kommt und

des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die dielektrische dadurch geerdet wird. Bei dieser Ausführungsform

Folie 40 mit der daran anhaftenden, elektrisch leitenden sind die Zwischenräume zwischen den Schichtkörpern Schicht 41 wird durch die öffnung 42 in die Zone E 60 76 in dem Zylinder 74 durch Celluloseacetatfasern 77

eingeführt. Die Zone £ wird auf einer Temperatur ausgefüllt; man kann jedoch hierfür auch andere

unterhalb der Einfriertemperatur des Materials ge- Filterstoffe verwenden oder den Zwischenraum leer

halten. Durch die elektrische Leitung 43 wird der lassen.

Bürste 44 eine positive Ladung erteilt. Die Bürste 44 Die in F i g. 7 und 8 dargestellte Zigarette 81 besitzt

befindet sich in elektrischem Kontakt mit der Ober- 65 einen Papierzylinder 82, der den Körper der Zigarette

fläche der durch die Zone E vorrückenden elektrisch begrenzt. In dem Zylinder 82 befindet sich zerkleinerter

leitenden Schicht 41. Tabak 83. Am anderen Ende des zerkleinerten Tabaks

Die negativ geladenen Walzen 45 und 46 laufen in ist der Papierzylinder 84 so angeordnet, daß er an

das eine Ende des Zylinders 82 anstößt. Das von dem Zylinder 84 begrenzte Filter der Zigarette 81 ist mit dem von dem Zylinder 82 begrenzten Tabakabschnitt durch den Papierzylinder 85 verbunden, der den ganzen Papierzylinder 84 und einen Teil des Papier-Zylinders 82 bedeckt. Der von dem Papierzylinder 84 begrenzte Filterabschnitt enthält die Schichtkörper 86, die aus den dielektrischen Schichten 86a und den Metallschichten 866 bestehen. Die Schichtkörper 86 sind in dem Zylinder 84 in Längsrichtung derart angeordnet, daß ein Ende einer jeden Metallschicht 866 sich bis zum Ende des Filters erstreckt, so daß dieses Ende mit dem Mund des Rauchers in Berührung kommt und dadurch geerdet wird. Bei dieser Ausführungsform sind die Zwischenräume zwischen den Schichtkörpern 86 in dem Zylinder 84 mit Celluloseacetatfasern 87 gefüllt; man kann jedoch auch andere Filterstoffe verwenden oder die Zwischenräume leer lassen.

Bei der in F i g. 9 dargestellten Ausführungsform wird der Metalldraht 90, der einen Überzug 91 aus einem dielektrischen Material aufweist, über die Rollen 92a, 93a, 936 und 926 durch den Behälter 94 geführt, in dem sich flüssiges Quecksilber 95 befindet. Die eine negative Ladung aufweisenden Elektroden 96 tauchen in das Quecksilber ein. An Stelle mehrerer, auf dem gleichen Potential befindlicher Elektroden 96 kann auch eine einzige Elektrode verwendet werden. Der Draht 90 läuft mit seinem Überzug 91 durch das Quecksilber 95 in der angedeuteten Richtung. Das Quecksilber 95 wird auf einer Temperatur unterhalb der Einfriertemperatur des Materials 91 gehalten. Der Draht 90 ist mit einer positiv geladenen Stromquelle verbunden, so daß das Material 91 in ein elektrisches Feld gebracht wird, das sich zwischen dem 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 mit solcher Geschwindigkeit, daß jede Stelle des Materials 91 für eine genügende Zeitspanne in dem elektrischen Feld verbleibt, um das Material zu polarisieren. Der mit dem polarisierten dielektrischen Material überzogene Draht wird von der Rolle 926 gewonnen und kann in verschiedener Weise verwendet werden. Zum Beispiel kann er in kleine Stücke geschnitten werden, die ihrerseits als Filterelemente verwendet werden können, oder er kann in den verschiedensten Webarten und Maschendichten direkt als Filtermaterial verwendet werden.

F i g. 10 zeigt eine Metallwalze 4, die an eine (nicht dargestellte) Stromquelle angeschlossen und dadurch negativ geladen ist. Die Folie 1 aus dem dielektrischen Material 3 und dem Metallbelag 2 wird im Kontakt mit der Walze 4 an dieser vorbeigeführt. Der Metallbelag 2 ist über eine (nicht dargestellte) Rolle oder Bürste mit der Erde 5 verbunden, so daß zwischen dem Metallbelag 2 und der Walze 4 am Berührungspunkt F an das dielektrische Material 3 ein elektrisches Potential angelegt wird.

F i g. 11 zeigt eine ähnliche Anordnung wie F i g. 10, wobei jedoch die Rollen 6 und 7 dazu dienen, das metallisierte dielektrische Material 1' zwischen den Punkten G und // mit der Walze 4' in stärkere Berührung zu bringen. Diese Anordnung ermöglicht eine wirksamere Herstellung von metallisierten, permanent elektrisch geladenen Schichtkörpern als die Anordnung gemäß F i g. 10.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann eine Anzahl von Materialien, insbesondere PoIyäthylenterephthalat, in Form von Folien oder Platten in einem einzigen Arbeitsgang polarisiert werden, indem die einzelnen Folien oder Platten übereinander zwischen den für die Polarisierung verwendeten Elektroden angeordnet werden. In diesem Falle sind die Folien oder Platten vorzugsweise mit ihren ebenen Oberflächen parallel zueinander gerichtet. Ferner sind sie vorzugsweise durch Aluminiumfolie oder ein ähnliches Trennmaterial voneinander getrennt. Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Folien od. dgl. auf einer Seite metallisiert.

Die dielektrische Folie kann zwischen zwei Aluminiumfolien od. dgl. angeordnet werden, und nach einer Ausführungsform der Erfindung verwendet man einen Stapel von metallisierten dielektrischen Folien bzw. Platten, wobei der metallisierte Teil jedes Dielektrikum von dem nächsten trennt. Die Folie wird dann zwischen Metallelektroden angeordnet, die die gleiche Forrn besitzen oder so groß sind, daß sie die ganze Oberfläche der dielektrischen Folie bedecken. Der so entstehende Aufbau besteht z. B. aus einer Polyäthylenterephthalatfolie, die sich zwischen zwei Stücken aus Aluminiumfolie befindet, wobei jede der beiden Aluminiumfolien mit einer Elektrode aus rostfreiem Stahl in Kontakt steht. Das dielektrische Material soll vorzugsweise größer sein als die Elektrodin aus rostfreiem Stahl, so daß ein Rand von mindestens 20 mm übersteht, um ein Durchschlagen des elektrischen Stromes in der umgebenden Atmosphäre zu verhindern. Die Folie wird z. B. in dem soeben beschriebenen Aufbau, auf einer Temperatur unterhalb der Einfriertemperatur des dielektrischen Materials, vorzugsweise auf Raumtemperatur, z. 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/cm, vorzugsweise von etwa 100 bis 600 kV/cm, ergibt. Diese Spannung wird im Verlaufe von etwa 10~^s Sekunden bis 12 Stunden oder länger, vorzugsweise im Verlaufe von etwa 0,01 Sekunden bis 1 Stunde, innegehalten.

Gegebenenfalls kann das fertige Material in einer Art Schutzgehäuse, z. B. einer Umhüllung aus Aluminiumfolie od. dgl., untergebracht werden, damit die elektrischen Ladungen bis zur Verwendung erhalten bleiben.

Eine der wirksamsten Methoden zur Anwendung des erfindungsgemäßen kontinuierlichen Verfahrens zur Herstellung des polarisierten Materials beruht auf der Verwendung der metallisierten Auflage als Elektrode. Zu den besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung gehört daher die kontinuierliche Erzeugung des erfindungsgemäßen Materials, wobei die metallisierte Auflage mit Bürsten oder Rollen in Kontakt gebracht wird, so daß ihr eine elektrische Ladung und der anderen (nicht metallisierten) Seite des Materials eine Ladung von entgegengesetztem Vorzeichen erteilt wird. Während der Einwirkung dieser elektrischen Ladung wird das metallisierte Material durch die Zone geführt, in der die oben beschriebenen Temperaturbedingungen herrschen.

Beispiel 1

Eine Probe einer 25,4 μ dicken Polyäthylenterephthalatfolie mit einem einseitigen, durch Vakuumbedampfung aufgebrachten, 2,54 μ dicken Aluminiumbelag und zu Vergleichszwecken eine 25,4 μ dicke Polyäthylenterephthalatfolie ohne Metallbelag werden

zur Herstellung eines polarisierten Schichtkörpers in Quadrate von 17,8 cm χ 17,8 cm geschnitten. Die Proben werden je 10 Sekunden zwischen zwei Elektroden der Einwirkung eines Bereichs von Spannungen ausgesetzt. Die Ergebnisse dieser Versuche werden in ein Diagramm eingetragen, welches die Abhängigkeit der Ladungsdichte von der angelegten Spannung darstellt. In dem Diagramm (welches hier nicht abgebildet ist) steigt die Kurve der Abhängigkeit der Ladung von der Spannung für die metallisierte Folie im Bereich eines Gesamtspannungsanstiegs von 3 kV auf 45 · 10⁹- Coulomb/cm². Die Kurve für die nichtmetallisierte Polyäthylenterephthalatfolie steigt bis zu einer Spannung von 1,2 kV auf 11 · 10~⁹ Coulomb/cm² und fällt dann wieder ab. Es wurde gefunden, daß die Kurve für das nichtmetallisierte Polyäthylenterephthalat sich nicht bis zu den hohen Spannungen fortsetzen läßt, bei denen die 25,4 μ dicke metallisierte Folie untersucht wurde, weil bereits bei 2 kV eine Entladung durch die Folie hindurch stattfindet. Aus dem Verlauf der Kurve läßt sich jedoch ablesen, daß die Anwendung noch höherer Spannungen, auch wenn dabei keine Entladung erfolgen würde, die erzielbare Oberfiächenladungsdichte nicht mehr wesentlich beeinflußt. Beide Polarete besitzen in feuchter Atmosphäre äußerst beständige Homoladungen.

B ei s pi e 1 2

Unter Verwendung der in Fig. 10 dargestellten Anordnung wird eine Metallwalze von 10 cm Durchmesser und 20 cm Länge (Walze 4) an eine Spannungsquelle angeschlossen. Die in Fig. 11 dargestellten kleineren Metallrollen 6 und 7 besitzen Durchmesser von je 6,35 mm und die gleiche Länge wie die große Walze. Metallisierte Polyäthylenterephthalatfolie von 25,4μ Dicke wird, wie in Fig. 10 dargestellt, im Kontakt mit der Walze 4 mit einer Geschwindigkeit von 305m/Minuten unter der Walze hindurchgefördert. Zwischen der Metallwalze und einer an der metallisierten Seite der Polyäthylenterephthalatfolie angebrachten Erdung, wie einer Bürste oder einer Rolle, wird eine Spannung von 2 kV angelegt. Bei Verwendung der in Fig. 10 dargestellten Anordnung, in der die Folie die Walze nur gerade berührt, erhält man eine elektrische Ladungsdichte auf der Folie von 2 · 10~⁹ Coulomb/cm². Arbeitet man mit der Anordnung gemäß F i g. 11, indem man eine ähnliche metallisierte Polyäthylenterephthalatfolie mit der gleichen Geschwindigkeit im Kontakt mit etwa 8O^ü/o des Umfanges der Walze 4' mittels der Umlenkungsrollen 6 und 7 fördert, so erhält man eine Ladungsdichte von 45 · IO-⁹ Coulomb/cm².

B e i s ρ i e 1 e 3 bis 10

Acht Proben eines einseitig metallisierten dielektrischen Materials (20 cm χ 20 cm) werden untersucht, indem sie der Einwirkung eines möglichst hochgespannten Gleichspannungsfeldes (begrenzt nur durch das dielektrische Durchschlagen) ausgesetzt werden. Das elektrische Feld reicht von 100 bis 2000 kV/cm. Alle Proben sind nach dem Vakuumbedampfungsverfahren metallisiert. Die in der nachstehenden Tabelle zusammengestellten Ergebnisse zeigen, daß die Metallauflage zur Ausbildung höherer Ladungen führt. In der Tabelle ist das elektrische Feld in kV und die Ladung in 10~⁹ Coulomb/cm² angegeben.

	Material	Metallbelag	Feld,	Ladung,
Bei spiel			kV	Cou lomb/
	25,4 μ Polyäthylen	Kupfer	1180	cm²
3	terephthalat			32
	25,4 μ Polyäthylen	Nickel	1180
4	terephthalat			32
	0,127 mm Poly	Aluminium	790
5	äthylen			17
	terephthalat
	0,254 mm Poly	Aluminium	470
6	äthylen			14
	terephthalat
	25,4 μ Polystyrol	Aluminium	1180
7	35,6 μ Polyvinylharz	Aluminium	420	40
8	35,6 μ Polyvinylharz	Silber	420	16
9	25,4 μ Polyäthylen	Aluminium	1180	18
10	terephthalat			49

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines permanent elektrisch geladenen, fiächenhaften oder strangartigen Schichtkörpers für Filtermaterial mit mindestens zwei aneinander anliegenden Bereichen, von denen einer elektrisch leitfähig und der andere isolierend ist, bei welchem das isolierende dielektrische Material durch ein elektrisches Feld zwischen 0,5 und 2000 kV/cm geführt wird, dadurchgekennzeichnet, daß die Temperatur des dielektrischen Materials beim Durchführen durch das elektrische Feld unterhalb der Einfriertemperatur des Materials liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige Material auf das dielektrische Material vor der Feldeinwirkung aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige Material auf das dielektrische Material nach der Feldeinwirkung aufgebracht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als dielektrisches Material Polyäthylenterephthalat verwandt wird und daß dessen Temperatur beim Durchführen durch das elektrische Feld zwischen -196⁰C und +9O⁰C liegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Folien oder Platten aus dielektrischem Material, die durch Aluminiumfolie voneinander getrennt sind, gleichzeitig durch das elektrische Feld geführt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstärke zwischen 50 und 200 kV/cm liegt.

7. Filter für ein Tabakerzeugnis, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial aus einem Schichtkörper besteht, der nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt wurde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 109 547/393