CH645823A5 - Process for producing an electroconductive coating on an at least superficially insulating body - Google Patents

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitenden Belages auf einem mindestens oberflächlich isolierenden Körper, bei welchem auf die Körperoberfläche eine Dispersion von Leiterpartikeln und einer Trägermittelflüssigkeit aufgetragen und zur Trocknung gebracht wird. The invention relates to a method for producing an electrically conductive covering on an at least superficially insulating body, in which a dispersion of conductor particles and a carrier liquid is applied to the body surface and brought to drying.

Verfahren der soeben kurz beschriebenen, allgemeinen Art sind aus der deutschen Patentschrift 2 151 626 bekannt. Methods of the general type just described are known from German Patent 2,151,626.

Bei dem an sich sehr vorteilhaften Verfahren nach dem Stande der Technik tritt mitunter die Schwierigkeit auf, dass die Dispersion aus Leiterpartikeln und der Trägerflüssigkeit nicht beständig ist, da als Trägerflüssigkeit wiederum eine Dispersion, nämlich eine wässrige Kunstharzdispersion ver- The very advantageous method according to the prior art sometimes has the difficulty that the dispersion of conductor particles and the carrier liquid is not stable, since the carrier liquid is again a dispersion, namely an aqueous synthetic resin dispersion.

2 2nd

wendet wird. Ausserdem müssen nach dem bekannten Verfahren aufgetragene, leitende Beläge zur Trocknimg erhitzt oder gebacken werden und benötigen eine vergleichsweise lange Trocknungszeit, was die Herstellung komplizieren und 5 verteuern kann, insbesondere dann, wenn eine grössere Dik-ke der Beläge gewünscht wird. Schliesslich kann es vorkommen, dass die bekannten Beläge hart oder spröde werden und eine schlechte Haftfähigkeit gegenüber ihrer Unterlage besitzen. Dies führt, wenn ein elektrischer Strom durch die io Beläge geführt werden soll, zu heissen Stellen wegen örtlicher Querschnittseinschnürungen durch Risse. is applied. In addition, conductive coatings applied according to the known method have to be heated or baked to dry and require a comparatively long drying time, which can complicate the manufacture and make it more expensive, especially if a larger thickness of the coatings is desired. Finally, it can happen that the known coverings become hard or brittle and have poor adhesion to their base. If an electric current is to be passed through the io pads, this leads to hot spots due to local cross-sectional constrictions due to cracks.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitenden Belages auf einem mindestens oberflächlich isolierenden Körper so 15 auszugestalten, dass ohne besondere Vorrichtungen auch Leitbeläge grösserer Dicke unter Verwendung einer beständigen Leiterpartikeldispersion gebildet werden können, wobei die Herstellungszeit gegenüber den Verhältnissen bei bekannten Herstellungsverfahren stark verringert ist. 20 Es sei hier ausdrücklich erwähnt, dass das Anwendungsgebiet der Erfindung die Herstellung verhältnismässig ausgedehnter Körper, beispielsweise die Herstellung von Heizelementen für die Raumheizung oder von Abschirmschalen oder Antennenschalen oder dergleichen ist, so dass eine Ver-25 kürzung der Herstellungsdauer in der Serienfertigung zu einer Verringerung des Raumbedarfs führt. The object of the invention is to achieve a method for producing an electrically conductive coating on an at least superficially insulating body in such a way that conductive coatings of greater thickness can also be formed without special devices using a constant conductor particle dispersion, the production time compared to the conditions is greatly reduced in known manufacturing processes. It should be expressly mentioned here that the field of application of the invention is the production of relatively extensive bodies, for example the production of heating elements for space heating or of shielding shells or antenna shells or the like, so that a shortening of the production time in series production leads to a reduction of space requirements.

Die angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass als Trägermittelflüssigkeit eine Lösung eines Thermoplast- und/oder Duroplastkunststoffes in einem 30 Lösungsmittel verwendet wird. The stated object is achieved according to the invention in that a solution of a thermoplastic and / or thermoset plastic in a solvent is used as the carrier liquid.

Zur Vorbereitung der Dispersion können zunächst die Leiterpartikel in dem Lösungsmittel dispergiert werden und in dieser Dispersion wird dann der Kunststoff gelöst. Es ist jedoch auch möglich, zur Vorbereitung der Dispersion zu-35 nächst den Kunststoff in dem Lösungsmittel zu lösen und in der Lösung dann die Leiterpartikel zu dispergieren. To prepare the dispersion, the conductor particles can first be dispersed in the solvent and the plastic is then dissolved in this dispersion. However, it is also possible to first dissolve the plastic in the solvent to prepare the dispersion and then to disperse the conductor particles in the solution.

Es zeigt sich, dass das Lösungsmittel nach Auftragen des Belages ausserordentlich rasch verdampft, auch wenn verhältnismässig dicke Beläge hergestellt werden, wobei solche 40 Beläge gut durchtrocknen, ohne dass die Trocknungszeit durch eine sogenannte Hautbildung unzuträglich verlängert wird. Nach dem Verdampfen des Lösungsmittels bleibt der leitende Belag gut haftend auf dem betreffenden Körper zurück und enthält durch den Thermoplastkunststoff oder 45 Duroplastkunststoff miteinander verklebte oder in diesem Kunststoff gehalterte Leiterpartikel in hochgleichmässiger Verteilung. It turns out that the solvent evaporates extremely quickly after application of the covering, even if comparatively thick coverings are produced, such coverings drying thoroughly without the drying time being lengthened unreasonably by a so-called skin formation. After the evaporation of the solvent, the conductive coating remains firmly adhering to the body in question and contains conductor particles bonded to one another or held in this plastic by the thermoplastic or 45 thermoset in a highly uniform distribution.

Soll der elektrisch leitende Belag ein Flächenheizbelag sein, so wird als Thermoplastkunststoff oder Duroplast-50 kunststoff selbstverständlich ein Material gewählt, das bei den zu erwartenden Betriebstemperaturen beständig ist. Eine beginnende Erweichung eines Thermoplastkunststoff-Matrixbelages ist durchaus erwünscht, da etwa auftretende Wärmedehnungen ausgeglichen und thermische Spannungen 55 vermieden werden können. If the electrically conductive covering is to be a surface heating covering, a material that is resistant to the expected operating temperatures is of course chosen as the thermoplastic or thermoset 50 plastic. Beginning softening of a thermoplastic matrix coating is absolutely desirable, since any thermal expansions that occur can be compensated for and thermal stresses 55 can be avoided.

Im übrigen sei bezüglich weiterer, vorteilhafter Merkmale des hier vorgeschlagenen Verfahrens auf die anliegenden Ansprüche verwiesen, deren Inhalt hierdurch ausdrücklich zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, ohne den 60 Wortlaut an dieser Stelle zu wiederholen, um die Beschreibung zu verkürzen und zu vereinfachen. In addition, with regard to further advantageous features of the method proposed here, reference is made to the appended claims, the contents of which are hereby expressly made part of the description without repeating the text at this point in order to shorten and simplify the description.

Nachfolgend werden einige praktische Ausführungsbeispiele beschrieben. Some practical embodiments are described below.

65 Beispiel I 65 Example I

Bei der Herstellung eines tafelförmigen oder plattenför-migen Flächenheizelementes verfährt man zweckmässig fol-gendermassen: Auf einer Metalltafel oder Metallplatte, wel In the manufacture of a sheet-like or plate-shaped surface heating element, the following procedure is expediently carried out: on a metal plate or plate, which

che mit einer isolierenden Emailleschicht versehen ist, werden mit einem Klebebelag versehene Metallstreifen als Anschlusselektroden im Abstand von einander parallel laufend befestigt und mit Anschlussleitungen in Verbindung gebracht, die an den Metallstreifen festgelötet werden. Unter Verwendung einer entsprechend geformten Maske wird dann der elektrisch leitende Belag als Heizleiterbelag aufgespritzt. Das mittels einer Spritzeinrichtung aufgetragene Material ist eine Dispersion aus Leiterpartikeln in Form von Graphit und einer Methylenchlorid-Polystyrol-Lösung. Bei der Vorbereitung der Suspension wird zunächst das Polystyrol im Methylenchlorid gelöst und dann das Graphit in der Flüssigkeit dispergiert. surface is provided with an insulating enamel layer, metal strips provided with an adhesive coating are attached as connecting electrodes running parallel and at a distance from one another and connected to connecting lines which are soldered to the metal strips. Using an appropriately shaped mask, the electrically conductive covering is then sprayed on as a heating conductor covering. The material applied by means of a spray device is a dispersion of conductor particles in the form of graphite and a methylene chloride-polystyrene solution. When preparing the suspension, the polystyrene is first dissolved in methylene chloride and then the graphite is dispersed in the liquid.

Man lässt nun den hergestellten Belag trocknen, was innerhalb weniger Minuten geschieht. Sodann wird eine Isolationsschicht in Form einer Polyurethan-Schaumstoffschicht aufgebracht, um eine bevorzugte Wärmeabgabe an der Me-tallplattenoberfläche zu erhalten. Es sei erwähnt, dass der elektrisch leitende Belag in mehreren Schichten aufeinanderfolgend aufgebracht werden kann, da der Lösungsmittelgehalt der verwendeten Dispersion die jeweils darunterliegende, bereits getrocknete Belagschicht anlöst und dadurch zu einer innigen Verbindung zwischen den Schichten führt. Auch können Teile eines bereits gebildeten Belages zur Justierung des elektrischen Widerstandes oder zur Erzielung einer bestimmten Energieverteilung auf der mit dem Belag versehenen Oberfläche unter Verwendung des Lösungsmittels wieder entfernt werden. Allow the manufactured topping to dry, which happens within a few minutes. An insulation layer in the form of a polyurethane foam layer is then applied in order to obtain a preferred heat emission on the metal plate surface. It should be mentioned that the electrically conductive covering can be applied in several layers in succession, since the solvent content of the dispersion used dissolves the already dried covering layer underneath and thereby leads to an intimate connection between the layers. Parts of an already formed coating can also be removed again using the solvent in order to adjust the electrical resistance or to achieve a certain energy distribution on the surface provided with the coating.

In Abwandlung des soeben beschriebenen Ausführungsbeispiels kann statt Graphit auch Russ in feiner Verteilung verarbeitet werden. In a modification of the embodiment just described, carbon black can also be processed in a fine distribution instead of graphite.

In weiterer Abwandlung kann der Belag aufgestrichen oder aufgerollt oder durch Tauchung oder Tränkung gebildet werden. In jedem Falle zeichnet sich der Belag aufgrund der hohen Beständigkeit der verarbeiteten Dispersion durch gleichförmige Verteilung der Leiterpartikel und gute Abrieb- In a further modification, the covering can be spread on or rolled up or formed by immersion or impregnation. In any case, due to the high resistance of the processed dispersion, the covering is characterized by uniform distribution of the conductor particles and good abrasion resistance.

3 645 823 3,645,823

festigkeit aus. Der Belag ist wasserabweisend und durch eine gute Haftfähigkeit gegenüber Holz, Kunststoff, Metall, Emaille, Keramik, Porzellan, Stein, Glas usw. gekennzeichnet. strength from. The covering is water-repellent and characterized by good adhesion to wood, plastic, metal, enamel, ceramic, porcelain, stone, glass, etc.

s Als zur Bildung der Trägermittelflüssigkeit aufzulösende Kunststoffe eignen sich neben dem bereits erwähnten Polystyrol beispielsweise Polytetrafluoräthylen oder Duroplaste wie Acrylharz, Polyester oder dergleichen oder aber Mischkunststoffe wie Polystyrol-Polyesterharzgemische. s In addition to the polystyrene already mentioned, suitable plastics for dissolving the carrier liquid are, for example, polytetrafluoroethylene or thermosets such as acrylic resin, polyester or the like, or mixed plastics such as polystyrene-polyester resin mixtures.

10 10th

Beispiel II Example II

Zur Herstellung eines mit einem metallischen Abschirmbelag versehenen Kunststoffgehäuses wird auf dieses ein Leiterbelag ähnlich wie bei dem zuvor beschriebenen Beispiel 15 aufgespritzt. Die verarbeitete Dispersion zeichnet sich durch einen hohen Gehalt an Leiterpartikeln im Verhältnis zu dem gelösten Kunststoff aus. Allgemein liegt das Verhältnis von Leiterpartikeln zu Kunststoffanteil im Bereich von 7 : 1 bis 2: 1. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Verhält-20 nis nahe 2 :1 von Leiterpartikel zu Kunststoffanteil verwendet. Bezüglich des Lösungsmittelgehaltes ergibt es sich, dass 5%ige bis 10%ige Suspersion eine gute Verarbeitbarkeit ergeben. In order to produce a plastic housing provided with a metallic shielding covering, a conductor covering similar to that in Example 15 described above is sprayed onto this. The processed dispersion is characterized by a high content of conductor particles in relation to the dissolved plastic. In general, the ratio of conductor particles to plastic content is in the range from 7: 1 to 2: 1. In the present exemplary embodiment, a ratio of 20 nis close to 2: 1 of conductor particles to plastic content is used. With regard to the solvent content, it follows that a 5% to 10% dispersion gives good processability.

25 Beispiel III 25 Example III

Zur Herstellung eines Flächenheizelementes wird entsprechend verfahren wie bei Beispiel I. Als Kunststoff in der Leiterpartikel-Trägermittelflüssigkeit-Dispersion kommt jedoch ein Duroplastkunststoff zur Anwendimg, welcher in 30 seiner noch nicht vollständig vernetzten Form gelöst ist. The procedure for producing a surface heating element is the same as in Example I. However, a thermosetting plastic is used as plastic in the conductor particle carrier medium liquid dispersion, which is dissolved in its not yet fully cross-linked form.

Nach dem Auftragen des Belages wird dieser durch An-schluss der Elektroden an eine Stromquelle erhitzt. Bei der Erhitzung vernetzt sich der Duroplast und geht in die «Re-sit»-Form über. Der fertige Heizbelag zeichnet sich durch 35 hohe mechanische Widerstandsfähigkeit über nahezu unbegrenzte Zeitdauer hinweg aus. After the coating has been applied, it is heated by connecting the electrodes to a power source. When heated, the thermoset crosslinks and changes to the “re-sit” shape. The finished heating surface is characterized by 35 high mechanical resistance over an almost unlimited period of time.

Claims (11)

645 823 PATENTANSPRÜCHE645 823 PATENT CLAIMS 1. Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitenden Belages auf einem mindestens oberflächlich isolierenden Körper, bei welchem auf die Körperoberfläche eine Dispersion von Leiterpartikeln und einer Trägermittelflüssigkeit aufgetragen und zur Trocknung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägerflüssigkeit eine Lösung eines Thermoplast- und/oder Duroplastkunststoffes in einem Lösungsmittel verwendet wird. 1. A method for producing an electrically conductive covering on an at least superficially insulating body, in which a dispersion of conductor particles and a carrier fluid is applied to the body surface and brought to drying, characterized in that a solution of a thermoplastic and / or thermosetting plastic is used as carrier fluid is used in a solvent. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorbereitung der Dispersion zunächst die Leiterpartikel in dem Lösungsmittel dispergiert und in dieser Dispersion der Kunststoff gelöst wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that to prepare the dispersion, the conductor particles are first dispersed in the solvent and the plastic is dissolved in this dispersion. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorbereitung der Dispersion zunächst der Kunststoffin dem Lösungsmittel gelöst wird und in der Lösung dann die Leiterpartikel dispergiert werden. 3. The method according to claim 1, characterized in that to prepare the dispersion, the plastic is first dissolved in the solvent and then the conductor particles are dispersed in the solution. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitende Belag in mehreren Schichten aufgetragen wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the electrically conductive coating is applied in several layers. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion durch Spritzen oder Streichen oder Tauchen oder Tränken oder Aufrollen aufgetragen wird. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the dispersion is applied by spraying or brushing or dipping or soaking or rolling up. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Auftragen der Dispersion der Körper mit einer Isolierschicht oder Trennschicht versehen wird, welch letztere gegenüber dem Lösungsmittel beständig ist. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that before the application of the dispersion, the body is provided with an insulating layer or separating layer, the latter being resistant to the solvent. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper vor oder nach dem Aufbringen des elektrisch leitenden Belages mit Elektroden in Gestalt von hochleitfähigen Belagstreifen oder Leiterstreifen versehen wird, zwischen welchen der elektrisch leitende Belag angeordnet wird bzw. angeordnet ist. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the body is provided before or after the application of the electrically conductive coating with electrodes in the form of highly conductive covering strips or conductor strips, between which the electrically conductive covering is arranged or is arranged . 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Leiterpartikel aus Russ oder Graphit oder Halbleitermaterial verwendet werden. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that conductor particles made of carbon black or graphite or semiconductor material are used. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösungsmittel Methylenchlorid oder Trichloräthylen verwendet wird. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that methylene chloride or trichlorethylene is used as solvent. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoff Polystyrol oder Polytetrafluoräthylen oder Polyester verwendet wird. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that polystyrene or polytetrafluoroethylene or polyester is used as the plastic. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung des elektrisch leitenden Belages zur Entfernung des Lösungsmittels mittels den Belag durchfliessenden elektrischen Stromes gefördert wird. 11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the drying of the electrically conductive coating to remove the solvent is promoted by means of electrical current flowing through the coating.
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