162290. lajstromszámú szabadalom • Folyamatosan regisztráló dielektromos spektrométer műanyag vizsgálatára

MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI IE ÍRÁS SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY Bejelentés napja: }969. II. 3. (MU-419) Közzététel napja: 1972. II. 28. Megjelent: 1974. IX. 13. 162290 Namzatközi osztályozás: G01r27/26 ' ' ,^s ' '1 "td Feltalálóik): dr. Hedvig Péter tud. főmunkatárs 55% Kisbényi Mária tud. munkatárs 30% dr. B. Nagy Sándor tud. főmunkatárs 15% Budapest Tulajdonos: Műanyagipari Kutató Intézet, Budapest Folyamatosan regisztráló dielektromos spektrométer műanyag vizsgálatára 1 A találmány tárgya folyamatosan regisztráló dielektromos spektrométer műanyagok dielektromos állandója való részének (e'>, valamint képzetes része (e") és a vezetőképesség (CTQ) egymásra szuperponálódott jelének a hőmérséklet vagy az idő függvényében, rögzített frekvencián való 5 regisztrálására. A dielektromos spektroszkópia feladata - mint ismeretes - a folyadékok, konzisztens anyagok (kenőcsök, paszták, gélek), szilárd anyagok dielektromos tulajdonságainak a frekvencia vagy a hőmérséklet függvényében történő vizs- 10 gálata. Ezek a tulajdonságok: a komplex dielektromos állandó e* = e' + i e" e' valós és e" képzetes része, ezek hányadosa atg6=-í

r—

— dielektromos veszteségi tényező, esetleg a vezetőképesség (a). E felsorolt tulajdonságok frekvencia- vagy hőmérsékletfüggése adja a dielektromos spektrumokat. E spektrumokból lehet következtetni a vizsgált anyag belső szerkezetére, a molekuláris mozgékonyságok minőségére, a di- 20 elektromos relaxációs jelenségekre. Különöseit nagy jelentőségű a dielektromos spektroszkópia a gumik, műanyagok és műanyag-rendszerek fizikai szerkezetének, állapotváltozásainak, relaxációs jelenségeinak megismerésében. Bár a műanyagok elektromos, és dielektromos tulajdonságainak 25 mérésével régóta (a kábelipar kialakulása óta) foglalkoznak, a mérések főleg szobahőmérsékletre korlátozódnak, széles frekvencia vagy hőmérséklettartományban nem veszik fel a spektrumokat annak ellenére, hogy ezek az anyagok változó paraméterek mellett kerülnek felhasználára. Ennek okát a 30 nehézkes méréstechnikában kell keresni. A technika mai állása szerint a fentemlített dielektromos tulajdonságokat (e' e", tgőj mérőhidakkal (kézi, újabban automatikus kompenzációval), admittancia-komparátorokkal, rezonanciás-módszerek mérik rögzített frekvencián 35 különböző hőmérsékleten, vagy rögzített hőmérsékleten különböző frekvenciákon. Egy-egy jellemző meghatározása • ily módon idő-igényes, mivel a termosztálás, a frekvencia, és a kompenzáció beállítása lassú, egy teljes spektrum felvétele pontról-pontra legalább egy napot vesz igénybe. Dyen mérésekre automatikus, folytonosan regisztráló berendezéseket lenne érdemes használni. Az automaatikus kiegyenlítésű méró'hidak ugyan lehetővé tennék a regisztrálást, de bonyolultságuk és a teljes mérőberendezés hiányosságai miatt (melyekre a továbbiakban kitérünk) nem igen terjedtek el, legfeljebb csak a kutatási területeken. A szakirodalom az alábbi váltakozóáramú dielektromos mérési módszereket írja le. A komplex dielektromos állandó (e*) meghatározására 10"2

-v 10

2

Hz frekvenciákon ultra -kisfrekvenciás hídmódszert 10—10? Hz frekvenciákon pedig Schering típusú vagy egyéb hidat alkalmaznak. Közepes veszteségű műanyagok vizsgálata ebben a frekvencia-tartományban lehetséges. 105-10

8

Hz frekvenciákon a rezonancia-módszerek terjedtek el a jósági tényező (Q) mérésével, amelyből a dielektromos tényező számítással határozható meg. 108

-10

9

Hz frekvencia-tartományban a mikrohullámú koaxiális tápvonal módszere használható átlagos és nagy e" meghatározására, a kis c" értékek mérésére üregrezonátoros módszereket alkalmaznak, de ezek a berendezések hőmérséklet-variálásra alig használhatók. 109

-3.10

10

Hz frekvencián kis e" értékek vizsgálatára szintén üregrezonátoros berendezés használatos, a hőmérséklet változtatása itt is alig lehetséges. Ugyanebben a frekvencia-tartományban nagy e" értékek mérésére a koaxiális tápvonalak és a hullámvezetési módszerek használatosak. Az 10-107

Hz frekvencia-tartományban dolgozó mérő hidak hiányossága, hogy nagy veszteségeket nem mérnek, ül. 10"9

-10"

8

(Ohm cm)"

1

nagyságrendű fajlagos vezetőképességek mellett már nem alkalmazhatók. Bizonyos műanyagok és műanyag-rendszerek pedig éppen ebbe a tarto-162.290