-
Elektrische Nichtleiter zur Erzeugung statischer Elektrizität Es ist
bekannt, daß durch Reibung, Druck, Zug: Torsion, Trennung nach intensiver Berührung
u. dgl. auf zwei verschiedene Stoffe ausgeübte Maßnahmen eine elektrische Ladung
erzeugt werden kann. Diese Erscheinung kann insbesondere bei elektrischen Nichtleitern
am einfachsten sichtbar gemacht und ausgenutzt werden.
-
Die Eigenschaft der Bildung statischer Elektrizität kann für viele
technische Prozesse störend wirken. So ist die elektrische Auf ladung z. B. bei
der Verwendung oder Verarbeitung von Textilien, Kunststoffen, Kautschuk, Papier
u. dgl. Stoffen in den meisten Fällen von Nachteil. Man ist daher in solchen Fällen
bestrebt, z. B. durch Ionisation der umgebenden Luft oder durch Erniedrigung des
äußeren oder inneren Widerstandes der betreffenden Substanzen, die sitabi@sdhe Elektrizität
zu vermeiden bzw. abfließen zu lassen. Andererseits hat man die Fähigkeit von elektrischen
Nichtleitern, auf die vorerwähnte Weise statische Elektrizität zu erzeugen, mit
Hilfe entsprechend konstruierter Vorrichtungen und Maschinen auch schon entsprechend
ausgenutzt. So hat man für diesen Zweck z. B. Hartgummi, insbesondere für die bekannten
Influenzmaschinen, ferner Naturseide sowie Gummibänder mit und ohne Textileinlagen,
insbesondere für van der Graaffsche Generatoren, verwendet. Die Leistungen derartiger
Vorrichtungen und Maschinen sind jedoch begrenzt, da die Fähigkeit der hierfür benutzten
Trägermedien, elektrische Ladung zu erzeugen und/oder elektrische Ladung aufzunehmen,
verhältnismäßig gering ist.
-
Es wurde nun gefunden, daß man die Fähigkeit derartiger Massen bzw.
elektrischer Nichtleiter aus Kautschuk, Kunststoffen u. id!gl. zu,r, Erzeugung
statischer
Elektrizität wesentlich verbessern und so mit Hilfe daraus konstruierter Vorrichtungen
und Maschinen wesentlich größere Mengen statischer Elektrizität erzeugen kann, wenn
man den Elektrizitätserzeuger bzw. -träger derart wählt, daß seine Dielektrizitätskonstante
hoch ist bzw. den üblicherweise verwendeten Nichtleitern gegenüber erhöht ist, trotzdem
aber sein innerer Widerstand jenen gegenüber nicht herabgesetzt, sondernvorzugsweise
ebenfalls hoch ist.
-
Es wurde ferner gefunden, daß #mian solch.-- hochleistungsfähigen
elektrischen Nichtleiter zur Erzeugung- statischer Elektrizität aus Kautschuk, Kunststoffen
u. dgl. dadurch erhalten kann, daß man denselben Stoffe von ferroelektrischem Verhalten
und damit Stoffe einverleibt, welche ihre Dielektrizitätskonstante zu erhöhen vermögen,
ohne ihren inneren Widerstand herabzusetzen. Unter Dielektra mit ferroelektrischen
Eigenschaften werden Produkte verstanden, die in ihren elektrischen Eigenschaften
eine große Analogie zu der Gruppe der Ferromagnetika zeigen. So beobachtet man z.
B. bei den Titanaten nicht nur eine hohe, sondern auch eine feldabhängige Dielektrizitätskonstante,
eine dielektrische Hysteresis mit Remanenz und Koerzitivkraft und einem Curie-Punkt
usw. Die bei diesen Produkten beobachtete elektrische Hysteresis ist analog der
magnetischen Hysteresis. Es hat sich deswegen in der Literatur der Ausdruck Ferroelektrikum
eingeführt. (Vgl. Z. f. angew. Physik I [1g49], 1o, 473 und Ind. Eng. Chem. 42 [19501,:264.)
Als solche Zusatzstoffe von ferroe-lektrischem Verhalten kommen z. B. Rutil, Titanate,
insbesondere Erdalkalititanate, wie Barium-, Strontium-, Magnesiumtitanat, Mischungen
mehrerer Titanate, Mehrstoffsysteme, wie z. B. Ba O-Ti 02, ferner gepulverte keramische
Massen mit hoher Dielektrizitätskonstante u. dgl. m. in Betracht.
-
Für die erfindungsgemäßen Zwecke kommen dagegen Zusätze von Ruß u.
dgl. nicht in Betracht, da solche zwar die Dielektrizitätskonstante zu erhöhen vermögen,
in den Mengen aber, in denen sie die Dielektrizitätskonstante wirklich wesentlich
heraufsetzen, den inneren Widerstand der damit versetzten Massen zu stark herabsetzen.
Ausführungsbeispiele i. Synthetische Fasern mit hoher Dielektrizitätskonstante werden
dadurch erhalten, daß man 5o Gewichtsteile Bariumtitanat in ioo Gewichtsteile geschmolzenes
Polyurethan oder Lactam der Aminocapronsäure einträgt und die so erhaltene Masse
verspinnt und daraus dann Fäden oder Gewebe erzeugt.
-
An Stelle von Polyurethan kann man auch andere Substanzen verwenden,
die sich auf Fäden verarbeiten lassen, wie z. B. Zellulose, insbesondere Acetyl-,
Benzyl- oder Nitrozellulose, Polyacrylsäure, Polyacrylnitril u. dgl. m.
-
2. ioo .Gewiahtsteiile Polynsobuitylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol,
Polyäthylen od. dgl. Kunststoff werden mit Zoo Gewichtsteilen Strontiumtitanat und
I2 Gewichtsteilen Ölruß od. dgl. Zusätzen bzw. Weichmacher versetzt. Die so erhaltene
Masse wird dann auf Folien, Schnüre, Platten, Ringe, Bänder od. dgl. verarbeitet.
-
3. ioo Gewichtsteile Naturkautschuk oder synthetischer Kautschuk,
wie z. B. Butadienpolymerisat oder Mischpolymerisat, vorzugsweise solcher von hoher
Ozonbeständigkeit, werden mit ioo Gewichtsteilen Bariumtitanat, 5 Gewichtsteilen
Zinkoxyd, 1,5 Gewichtsteilen Schwefel, 1,5 Gewichtsteilen Mercapto-Benzo-Thiazol-Disulfid
und 0,5 Gewichtsteilen Diphenylguanidin vermischt. Aus diesem Gemisch können
unvulkanisierte oder vorzugsweise vulkanisierte Gegenstände jeweils gewünschter
Gestaltung und Abmessung erzeugt werden.
-
4: Es können natürliche oder synthetische Fasern, auch solche nach
Beispiel i, bzw. daraus hergestellte Gewebe oder Bänder mit den Produkten nach Beispiel
2 oder 3, gegebenenfalls auch in Kombination mit 2 und 3 getränkt bzw. mit diesen
Massen überzogen werden. Man kann z. B. aus der in Beispiel 3 erwähnten Rezeptur
eine Lösung herstellen, indem man die Naturkautschukmischung in Benzin löst, die
Lösung auf ein Baumwollgewebe aufträgt, das Lösungsmittel verdunsten läßt, den Vorgang
so oft wiederholt, bis die Oberfläche plan ist und keine Lufteinschlüsse mehr zeigt,
und das entstehende Band vulkanisiert.
-
Eine Verbesserung kann bei alledem dahingehend erreicht werden, daß
man in den erzeugten Massen absichtlich eine Orientierung hervorruft. Dies geschieht
dadurch, daß man die Massen während oder nach der Herstellung einer bestimmten mechanischen
Beanspruchung unterwirft. Man kann z. B. erzeugte Bänder, Schnüre usw. während oder
nach der Herstellung dehnen oder recken, man kann weiterhin z. B. Kautschukplatten
unvulkanisiert oder schwach vulkanisiert dehnen und dann im gedehnten Zustand fertigvulkanisieren.
Man kann dieses Verfahren sowohl auf die Trägerstoffe, auf die Fasern als auch auf
die Belagmassen anwenden.
-
Die Massen können aus verschiedenen Schichten mit unterschiedlichen
Eigenschaften bestehen, z. B. können Gewebe mit Massen verschiedener Dielektrizitätskonstante
beschichtet werden. Ferner ist es möglich, die Massen vor oder/und nach dem Vulkanisieren
mit den genannten ferroelektrischen Substanzen oberflächlich zu behandeln.