CH672857A5

CH672857A5 -

Info

Publication number: CH672857A5
Application number: CH2759/87A
Authority: CH
Inventors: Morio Kurasawa
Original assignee: Kurasawa Optical Ind
Priority date: 1986-07-26
Filing date: 1987-07-21
Publication date: 1989-12-29
Also published as: DE3724396A1; GB8717472D0; IT1218666B; DE3724396C2; IT8767639A0; GB2193721B; GB2193721A

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisch leitendes Kunstharz, wie es typischerweise für Bauwerke, Fahrzeuge und Flugzeuge sowie für Anwendungen im industriellen und landwirtschaftlichen Bereich verwendet wird, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung. The present invention relates to an electrically conductive synthetic resin, as is typically used for buildings, vehicles and aircraft, and for applications in the industrial and agricultural fields, and to a method for its production.

Allgemein gilt, dass typische Kunstharze bisher als elektrisch isolierende Materialien mit einem spezifischen Durchgangswiderstand in der Grössenordnung vom IO10 Ohm cm verwendet wurden. Derartige Kunstharze der herkömmlichen Art neigen jedoch aufgrund ihrer elektrisch isolierenden Eigenschaften zu einer elektrostatischen Aufladung. Dies kann zu verschiedenen Problemen führen, so kann beispielsweise Staub von der Oberfläche eines derartigen Kunstharzes elektrostatisch angezogen werden. Ferner können diese Eigenschaften zu einer Zerstörung einer integrierten Schaltung durch Überschlag oder Durchbrennen führen. Des weiteren besteht die Möglichkeit, dass durch eine von der statischen Elektrizität herrührende Funkenentladung eine Explosion verursacht wird. In general, typical synthetic resins have hitherto been used as electrically insulating materials with a specific volume resistance in the order of magnitude of IO10 ohm cm. However, such synthetic resins of the conventional type tend to be electrostatically charged due to their electrically insulating properties. This can lead to various problems, for example dust can be electrostatically attracted to the surface of such a synthetic resin. Furthermore, these properties can lead to destruction of an integrated circuit by flashover or burnout. Furthermore, there is a possibility that an explosion is caused by a spark discharge resulting from the static electricity.

Ausserdem können elektromagnetische Wellen, die sich durch die Luft fortpflanzen, auf Computer oder andere elektronische Geräte und Anlagen übergreifen. Selbstverständlich ist es notwendig, ein derartiges Übergreifen von unerwünschten Wellen zu verhindern. Solange elektronische Geräte und Anlagen typischerweise aus Metall hergestellt wurden, traten erfahrungsgemäss keine Störungen aufgrund des Übergreifens von elektromagnetischen Wellen auf. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Metalle im allgemeinen eine gute Abschirmwirkung in bezug auf elektromagnetische Wellen aufweisen. Die Entwicklung von integrierten Schaltkreisen und mehrschichtigen gedruckten Schaltungen und deren Bauteilen hat jedoch die Forderung entstehen lassen, bei der Entwicklung elektronischer Einrichtungen weiterführende Anstrengungen in bezug auf Kompaktheit, Leichtigkeit und Eignung für eine Serienfertigung zu unternehmen. Um derartigen Forderungen gerecht zu werden, wurden bestimmte Arten von Kunstharzen für die Gehäuse derartiger elektronischer Einrichtungen verwendet, woraus das Auftreten zahlreicher Probleme aufgrund des Übergreifens elektromagnetischer Wellen resultieren kann. In addition, electromagnetic waves that travel through the air can spread to computers or other electronic devices and systems. Of course, it is necessary to prevent such unwanted waves from spilling over. Experience has shown that as long as electronic devices and systems were typically made of metal, no interference occurred due to the spillover of electromagnetic waves. This is due to the fact that metals generally have a good shielding effect with respect to electromagnetic waves. However, the development of integrated circuits and multilayer printed circuits and their components has created the need to make further efforts in terms of compactness, lightness and suitability for series production when developing electronic devices. In order to meet such demands, certain types of synthetic resin have been used for the housings of such electronic devices, which can result in the occurrence of numerous problems due to the spillover of electromagnetic waves.

Aus diesem Grunde entstand eine steigende Nachfrage nach Kunstharzen mit ausreichender elektrischer Leitfähigkeit, annehmbaren Eigenschaften in bezug auf die Verhütung einer elektrostatischen Aufladung und die Fähigkeit, elektronische Einrichtungen vor dem Übergreifen elektromagnetischer Wellen und deren Folgeerscheinungen, wie Rauschen, zu schützen. Im allgemeinen zeichnen sich Kunstharze durch Korrosionsbeständigkeit, Leichtigkeit, Durchsichtigkeit, gute Formbarkeit und andere Charakteristika, die mit metallischen Materialien nicht erreicht werden können, aus. In zahlreichen industriellen Bereichen besteht eine starke Nachfrage nach der Entwicklung eines Kunstharzes, welches sowohl die oben beschriebenen Eigenschaften als auch eine elektrische Leitfähigkeit, die derjenigen von Metallen annähernd gleichwertig ist, aufweist. For this reason, there has been an increasing demand for synthetic resins with sufficient electrical conductivity, acceptable properties in terms of preventing electrostatic charging, and the ability to protect electronic devices from the spillover of electromagnetic waves and their after-effects such as noise. In general, synthetic resins are characterized by corrosion resistance, lightness, transparency, good formability and other characteristics that cannot be achieved with metallic materials. In numerous industrial fields there is a strong demand for the development of a synthetic resin which has both the properties described above and an electrical conductivity which is approximately equivalent to that of metals.

Bisher waren zwei Arten elektrisch leitender Kunstharze bekannt. Die eine Art wird durch Hochpolymere gebildet, die selbst eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Die andere Art wird durch Hochpolymere gebildet, denen feinverteiltes Metall oder Kohlenstoff beigemischt ist und die eine elektrisch leitende Beschichtung aufweisen. Für die Erzeugung elektrisch leitender Überzüge mit dem Ziel, dem Kunstharz eine elektrische Leitfähigkeit zu verleihen, kommen verschiedene Verfahren in Betracht, wie Flammspritzen eines Zinküberzuges, Bildung eines Metallfilmes durch Galvanisation oder Niederschlagen einer Metallfolie. So far, two types of electrically conductive synthetic resins have been known. One type is formed by high polymers, which themselves have electrical conductivity. The other type is formed by high polymers, to which finely divided metal or carbon is mixed and which have an electrically conductive coating. Various processes can be used to produce electrically conductive coatings with the aim of imparting electrical conductivity to the synthetic resin, such as flame spraying a zinc coating, forming a metal film by galvanization or depositing a metal foil.

Die derzeit zur Anwendung kommenden Arbeitsverfahren haben jedoch dem Versuch, der ersten der beiden bekannten Arten, d.h. einem elektrisch leitenden Kunstharz, welches aus Hochpolymeren, die selbst eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen, gebildet ist, ein ausreichendes Mass an elektrischer Leitfähigkeit zu verleihen, nicht zum Erfolg geführt. However, the working methods currently used have attempted to test the first of the two known types, i.e. an electrically conductive synthetic resin, which is formed from high polymers, which themselves have an electrical conductivity, to give a sufficient degree of electrical conductivity has not been successful.

Die zweite Art elektrisch leitender Kunstharze wird erhalten, indem man Metalle, wie Silber, Kupfer oder Aluminium, einer besonderen Behandlung unterwirft, das so erhaltene Metall zu Pulver oder Flocken zerkleinert und das zerkleinerte, in Form von Pulver oder Flocken vorliegende Metall mit Vinylchlorid, Polyäthylen oder ähnlichen Kunstharzbildnern vermischt und darin verteilt. Im Falle eines derart hergestellten elektrisch leitenden Kunstharzes liegt der zu erzielende spezifische Durchgangswiderstand im besten Fall in der Grössenordnung vom 10° bis 10~6 Ohm cm. The second type of electrically conductive synthetic resin is obtained by subjecting metals such as silver, copper or aluminum to a special treatment, comminuting the metal thus obtained to powder or flakes and comminuting the metal in the form of powder or flakes with vinyl chloride, polyethylene or similar resin formers mixed and distributed therein. In the case of an electrically conductive synthetic resin produced in this way, the specific volume resistance to be achieved is in the best case in the order of magnitude of 10 ° to 10 ~ 6 ohm cm.

Um die auf diese Weise erzeugte elektrische Leifähigkeit zu verbessern, ist es notwendig, dem Polymer eine riesige Menge leitfähigen Materials beizumischen und darin zu verteilen, um einen engen Kontakt zwischen den Teilchen des leitfähigen Materials zu erzielen. Diese Art der Behandlung führt jedoch zur Aufhebung der einem Kunstharz eigenen oben erwähnten Charakteristika und führt so zu einer Verschlechterung der Formbarkeit und der mechanischen Festigkeit des Kunstharzes. Ein weiteres Problem besteht darin, dass es nicht möglich ist, eine gleichmässige elektrische Leitfähigkeit zu erzielen, wobei das Ausmass dieses Problems vom Verformungsverhältnis abhängt. In order to improve the electrical conductivity produced in this way, it is necessary to mix and distribute a large amount of conductive material in the polymer in order to achieve close contact between the particles of the conductive material. However, this type of treatment leads to the abolition of the characteristics mentioned above of a synthetic resin and thus leads to a deterioration in the formability and the mechanical strength of the synthetic resin. Another problem is that it is not possible to achieve uniform electrical conductivity, the extent of this problem depending on the deformation ratio.

Die im vorhergehenden erwähnte elektrisch leitende Beschichtung wird ausserdem beispielsweise durch Dispergieren feiner Teilchen aus Nickel, Silber oder Kupfer (Durchmesser 2 bis 3 um) in einem Harzbinder hergestellt. Die Herstellung elektrisch leitender Kunstharze mit einer derartigen elektrisch leitenden Beschichtung ist mit einem verhältnismässig geringen Aufwand in bezug auf Produktionsmittel, Arbeitsaufwand und Kosten verbunden. Darüberhinaus ist eine derartige elektrisch leitende Beschichtung vorteilhaft, da sie keine Vorbehandlung erfordert, einer natürlichen Trocknung unterworfen werden kann und auch auf Bauteile mit verhältnismässig komplizierter Ausgestaltung anwendbar ist. Demzufolge wird die im vorhergehenden beschriebene elektrisch leitende Beschichtung derzeit in einer Vielzahl von Bereichen angewendet. Nachteilig wirkt es-sich im allgemeinen jedoch aus, dass elektrisch leitende Überzüge im Laufe der Zeit abblättern oder eine Rissbildung zeigen The aforementioned electrically conductive coating is also made, for example, by dispersing fine particles of nickel, silver or copper (diameter 2 to 3 µm) in a resin binder. The production of electrically conductive synthetic resins with such an electrically conductive coating is associated with relatively little effort in terms of means of production, labor and costs. In addition, such an electrically conductive coating is advantageous since it does not require any pretreatment, can be subjected to natural drying and can also be used on components with a relatively complicated configuration. Accordingly, the electrically conductive coating described above is currently used in a variety of areas. However, it is generally disadvantageous that electrically conductive coatings peel off over time or show cracking

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

672 857 672 857

können, welche dazu führt, dass die Abschirmwirkung in bezug auf das Übergreifen elektromagnetischer Wellen geschwächt werden kann. Ausserdem eignet sich dieses Verfahren nicht für die Serienfertigung, da für die Trocknung eine bestimmte Zeitspanne erforderlich ist. Dies führt zu der Schwierigkeit, dass die Produktion einen beträchtlichen Anteil an Handarbeit ein-schliesst. can, which leads to the fact that the shielding effect can be weakened with respect to the spillover of electromagnetic waves. In addition, this process is not suitable for series production, since a certain period of time is required for drying. This leads to the difficulty that the production includes a considerable amount of manual labor.

Das im vorhergehenden beschriebene elektrisch leitende Kunstharz, das seine Leitfähigkeit einem durch Flammspritzen aufgetragenen Zinküberzug verdankt, ist hinsichtlich seiner elektrischen Leitfähigkeitseigenschaften als vorteilhaft zu bezeichnen, jedoch erfordert seine Herstellung die Behandlung bei hohen Temperaturen. Dies kann zu der Schwierigkeit führen, dass das aus dem Kunstharz hergestellte Produkt sich verzieht und gewellt wird. The electrically conductive synthetic resin described above, which owes its conductivity to a zinc coating applied by flame spraying, can be described as advantageous in terms of its electrical conductivity properties, but its preparation requires treatment at high temperatures. This can lead to the difficulty that the product made of the resin warps and curls.

Das im vorhergehende beschriebene elektrisch leitende Kunstharz, welches mit einem durch Galvanisierung oder Niederschlag gebildeten Metallfilm überzögen ist, kann seine Abschirmwirkung gegenüber elektromagnetischen Wellen aufgrund des Abblätterns oder der Bildung von Rissen innerhalb der elektrisch leitenden Beschichtung verlieren. Dies kann beispielsweise dazu führen, dass eine Serienfertigung nur schwer durchführbar ist. The above-described electroconductive resin, which is coated with a metal film formed by galvanization or precipitation, may lose its shielding effect against electromagnetic waves due to the peeling or the formation of cracks within the electroconductive coating. This can lead, for example, to the fact that series production is difficult to carry out.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein elektrisch leitendes Kunstharz zu schaffen, welches eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, die ausreicht, um das Auftreten von elektrostatischer Aufladung zu verhindern und eine ausreichende Abschirmwirkung gegenüber elektromagnetischen Wellen zu entfalten, ohne dabei die dem die Grundlage bildenden Kunstharz eigenen charakteristischen Eigenschaften zu schädigen und ausserdem seine Widerstandsfähigkeit zu verbessern. The object of the invention is therefore to provide an electrically conductive synthetic resin which has an electrical conductivity sufficient to prevent the occurrence of electrostatic charge and to develop a sufficient shielding effect against electromagnetic waves, without the inherent synthetic resin forming the basis damage characteristic properties and also improve its resilience.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss mittels eines elektrisch leitenden Kunstharzes, wie in Patentanspruch 1 definiert, gelöst. The object is achieved according to the invention by means of an electrically conductive synthetic resin, as defined in claim 1.

Als Niob enthaltende Substanzen kommen Niobmetall, Nioblegierungen, Niobverbindungen oder deren Gemische in Betracht. Suitable substances containing niobium are niobium metal, niobium alloys, niobium compounds or mixtures thereof.

Die elektrisch leitenden Kunstharze werden mit Hilfe des in Patentanspruch 6 definierten Verfahrens erhalten. The electrically conductive synthetic resins are obtained using the method defined in claim 6.

Mit Hilfe der Erfindung werden die nachfolgend aufgeführten Vorteile erreicht. The advantages listed below are achieved with the aid of the invention.

Das Vermischen der Niob enthaltenden Substanz oder Substanzen mit einem das Kunstharz bildenden polymeren Material in der Schmelzphase bewirkt eine dichte molekulare Anordnung des die Grundlage bildenden Materials und unterstützt so die Elektronenaktivität, wodurch dem Kunstharz eine elektrische Leitfähigkeit verliehen wird. Ausserdem erzeugt jede der genannten Niob enthaltenden Substanzen, wie Niobmetall, niob-haltige Legierungen oder Niob-(III)- und Niob-(V)-Verbindun-gen, auch in geringen Mengen eine merkliche Wirkung in bezug auf das elektrische Leitvermögen des Kunstharzes. Es ist so möglich, Kunstharze mit einer relativ hohen elektrischen Leitfähigkeit zu erhalten, ohne dass dabei die verschiedenen, dem Kunstharz eigenen Charakteristika beeinträchtigt werden. Darüberhinaus wird durch das Beimischen der Niob enthaltenden Substanzen zu dem entsprechenden, d.h. die Basis des elektrisch leitenden Kunstharzes darstellenden, Kunstharz in der Schmelzphase eine Zerstörung des Kunstharzes im Laufe der Alterung verhindert. The mixing of the niobium-containing substance or substances with a polymeric material forming the synthetic resin in the melting phase brings about a dense molecular arrangement of the material forming the base and thus supports the electron activity, thereby imparting electrical conductivity to the synthetic resin. In addition, each of the niobium-containing substances mentioned, such as niobium metal, niobium-containing alloys or niobium (III) and niobium (V) compounds, produces a noticeable effect, even in small amounts, with respect to the electrical conductivity of the synthetic resin. It is thus possible to obtain synthetic resins with a relatively high electrical conductivity without the various characteristics inherent in the synthetic resin being impaired. Furthermore, by admixing the niobium-containing substances to the corresponding, i.e. the basis of the electrically conductive synthetic resin, synthetic resin in the melting phase prevents destruction of the synthetic resin in the course of aging.

Die Kunstharze, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung einzusetzen sind, können aus jeglicher Art von Materialien mit hochpolymerer Struktur zusammengesetzt sein. Derartige Materialien werde bevorzugt aus den nachstehend aufgeführten Materialien ausgewählt. Hierzu zählen: Polykondensationsproduk-te, einschliesslich Polyamida und Polyester; Polyadditionspro-dukte einschliesslich Polyurethane; Ringöffnungspolymere einschliesslich Polyamide; hochpolymere Materialien, welche die nachfolgend aufgeführten Polymere einschliessen, wie Polyäthylen, Polypropylen, Polyacrylnitril (Acrylharz), Polyvinylal-kohol, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyfluorethy-len und Polystyrol; Copolymerisate, wie Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Polymere, Styrol-Acrylnitril-Polymere (Acryl-nitril-Styrolharze) und ACS-Kunststoffe; Vinylacetatharze; Po-lyvinylpolymere, wie Polyvinylalkohol, Polyvinylformat, Poly-vinylacetoacetal, Polyvinylbutyral und andere Kunstharze, welche Polyvinylalkohol oder Polyvinyläther einschliessen; Kunstharze auf der Basis von Cellulose, wie Celluloseester (Acetylcel-lulose), Nitrocellulose, Acetylbutylcellulose, Celluloseäther (Methylcellulose, Äthylcellulose); technische Plaste, wie Polyamidverbindungen, Polyacetale; Polycarbonate, wärmehärtbare Polyester zur Herstellung von Pressstoffen, Polyphenylenoxyd, Norylharz und Polysulfone; Fluorharze, wie Polytetrafluor-äthylen, Polyfluoräthylenpropylen, Polytrifluoräthylenchlorid, Fluorkautschuk, Vinylidenfluoridharz; Silikonharz; natürlicher Kautschuk und dessen Derivate, wie Ebonit, Chlorkautschuk, Hydrochloridkautschuk und Cyclokautschuk; synthetische Kautschuk auf der Basis von Butadien, wie Butadien-Styrol-Co-polymer, Nitrilkautschuk (Butadien-Actylnitril-Copolymer) und Chloroprenkautschuk; synthetische Kautschuke auf der Basis von Olefinen, wie Polyisopren, Butylkautschuk, synthetischer Polysulfidkautschuk, Chlorsulfonsäurepolyester, und andere Arten von synthetischen Kautschuken; wärmehärtbare Harze, wie Phenolharz, Harnstoffharz, Melaminharz, Xylolharz, Dial-lylphthalatharz und ungesättigte Polyester; gesättigte Alkydhar-ze, wie Glyptalharz, Harze vom Glyptaltyp, durch ungesättigten Alkohol denaturiertes Phthalatharz, Isophthalatharz und Terephthalatharz; ferner andere polymere Materialien, wie aliphatische Ester, Ephoxyharze, Anilinharze, Furanharze, Alkyl-benzolharze, Guanaminharze, polyimide, Polybenzimidazole, Polyamidimide, Polydiphenyläther, chlorierte Polyäther, Acryl-nitril-Styrol-Acrylester-Polymer, Harnstoffharze, Polyethylen-oxyde, Polybisdiene und Ionenaustaucherharze. The synthetic resins which are to be used in the context of the present invention can be composed of any type of materials with a high polymer structure. Such materials are preferably selected from the materials listed below. These include: polycondensation products, including polyamides and polyesters; Polyaddition products including polyurethanes; Ring opening polymers including polyamides; high polymer materials including the polymers listed below, such as polyethylene, polypropylene, polyacrylonitrile (acrylic resin), polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyfluoroethylene and polystyrene; Copolymers such as polystyrene, acrylonitrile-butadiene-styrene polymers, styrene-acrylonitrile polymers (acrylonitrile-styrene resins) and ACS plastics; Vinyl acetate resins; Polyvinyl polymers such as polyvinyl alcohol, polyvinyl format, polyvinyl acetoacetal, polyvinyl butyral and other synthetic resins which include polyvinyl alcohol or polyvinyl ether; Synthetic resins based on cellulose, such as cellulose esters (acetyl cellulose), nitrocellulose, acetyl butyl cellulose, cellulose ethers (methyl cellulose, ethyl cellulose); engineering plastics, such as polyamide compounds, polyacetals; Polycarbonates, thermosetting polyesters for the production of pressed materials, polyphenylene oxide, noryl resin and polysulfones; Fluororesins such as polytetrafluoroethylene, polyfluoroethylene propylene, polytrifluoroethylene chloride, fluororubber, vinylidene fluoride resin; Silicone resin; natural rubber and its derivatives such as ebonite, chlorinated rubber, hydrochloride rubber and cyclo rubber; synthetic rubber based on butadiene, such as butadiene-styrene copolymer, nitrile rubber (butadiene-actylnitrile copolymer) and chloroprene rubber; synthetic rubbers based on olefins such as polyisoprene, butyl rubber, synthetic polysulfide rubber, chlorosulfonic acid polyester, and other types of synthetic rubbers; thermosetting resins such as phenolic resin, urea resin, melamine resin, xylene resin, dialyl phthalate resin and unsaturated polyester; saturated alkyd resins such as glyptal resin, glyptal type resins, unsaturated alcohol denatured phthalate resin, isophthalate resin and terephthalate resin; also other polymeric materials, such as aliphatic esters, ephoxy resins, aniline resins, furan resins, alkylbenzene resins, guanamine resins, polyimides, polybenzimidazoles, polyamideimides, polydiphenyl ethers, chlorinated polyethers, acrylonitrile-styrene-acrylic ester polymers, urea-and-diene resins, polyethylene bisdiene resins, polyethylene bisdiene resins Ion exchange resins.

Die nach der Lehre der Erfindung einzusetzenden Niob enthaltenden Substanzen werden bevorzugt aus der Gruppe ausgewählt, welche aus Niobmetall, Niobcarbid, Niobnitrid, binären Zinn-(IV)-niob-, Germanium-niob-, Silicium-niob-, Alumini-um-niob-Verbindungen, Niobdioxyd, Niobpentoxyd, Lithium-niobat, Niobdichlorid, Niobtrichlorid, Niobtetrachlorid, Niob-pentachlorid, Nioboxychlorid, Niobdifluorid, Niobtrifluorid, Niobtetrafluorid, Nioboxyfluorid, Niobdibromid, Niobtribro-mid, Niobtetrabromid, Niobpentabromid, Nioboxypromid, Niobdijodid, Niobtrijodid, Niobtetrajodid, Niobpentajodid, Nioboxyjodid, Niobalkoxyd (Niobäthoxyd) und entsprechenden Verbindungen besteht. The niobium-containing substances to be used according to the teaching of the invention are preferably selected from the group consisting of niobium metal, niobium carbide, niobium nitride, binary tin (IV) -niobium, germanium-niobium, silicon-niobium, aluminum-um-niobium , lithium niobate compounds, Niobdioxyd, Niobpentoxyd, niobium dichloride, Niobtrichlorid, niobium tetrachloride, niobium pentachloride, Nioboxychlorid, Niobdifluorid, Niobtrifluorid, Niobtetrafluorid, Nioboxyfluorid, Niobdibromid, Niobtribro-mid, Niobtetrabromid, niobium pentabromide, Nioboxypromid, Niobdijodid, Niobtrijodid, Niobtetrajodid, Niobpentajodid , Nioboxy iodide, Niobalkoxyd (Niobäthoxyd) and corresponding compounds.

Eines der im vorhergehenden erwähnten harzbildenden polymeren Materialien wird in der Schmelzphase mit wenigstens einer der oben erwähnten Niob enthaltenden Substanzen vermischt, wobei das ausgewählte Material die letztgenannten Substanzen in einer Menge von 0,5 bis 25 Gew.-% enthält, wodurch ein gewünschtes elektrisch leitendes Kunstharz erhalten wird. One of the above-mentioned resin-forming polymeric materials is mixed in the melting phase with at least one of the above-mentioned niobium-containing substances, the selected material containing the latter substances in an amount of 0.5 to 25% by weight, which results in a desired electrically conductive Resin is obtained.

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand konkreter Beispiele für die eingesetzten Mischungsverhältnisse und die damit zu erzielenden Ergebnisse aufgeführt. In the following, embodiments of the invention are listed on the basis of concrete examples for the mixing ratios used and the results to be achieved thereby.

Beispielhaft wird ein aus Vinylchlorid und Niobpentachlorid zusammengesetztes Kunstharz als elektrisch leitendes Material beschrieben. A synthetic resin composed of vinyl chloride and niobium pentachloride is described as an example as an electrically conductive material.

TABELLE TABLE

Vinyl vinyl

Niobpenta- Niobium penta-

Spezifischer Durch Specific through

chlorid chloride gangswiderstand chloride chloride resistance

Beispiel 1 example 1

99,5 99.5

0,5 0.5

10~6 Ohm cm 10 ~ 6 ohm cm

Beispiel 2 Example 2

99,0 99.0

1,0 1.0

IO-6 Ohm cm IO-6 ohm cm

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

672 857 672 857

TABELLE (Fortsetzung) TABLE (continued)

Vinyl vinyl

Niobpenta- Niobium penta-

Spezifischer Durch Specific through

chlorid chloride gangswiderstand chloride chloride resistance

Beispiel 3 Example 3

98,5 98.5

1,5 1.5

10~8 Ohm cm 10 ~ 8 ohm cm

Beispiel 4 Example 4

98,0 98.0

2,0 2.0

IO-10 Ohm cm IO-10 ohm cm

Beispiel 5 Example 5

97,5 97.5

2,5 2.5

IO-10 Ohm cm IO-10 ohm cm

Beispiel 6 Example 6

97,0 97.0

3,0 3.0

10~10 Ohm cm 10 ~ 10 ohm cm

Beispiel 7 Example 7

96,5 96.5

3,5 3.5

10~10 Ohm cm 10 ~ 10 ohm cm

Beispiel 8 Example 8

96,0 96.0

4,0 4.0

IO-10 Ohm cm IO-10 ohm cm

Beispiel 9 Example 9

95,5 95.5

4,5 4.5

10~10 Ohm cm 10 ~ 10 ohm cm

Beispiel 10 Example 10

95,0 95.0

5,0 5.0

IO-10 Ohm cm IO-10 ohm cm

Beispiel 11 Example 11

94,5 94.5

5,5 5.5

IO-10 Ohm cm IO-10 ohm cm

Beispiel 12 Example 12

94,0 94.0

6,0 6.0

IO-10 Ohm cm IO-10 ohm cm

Beispiel 13 Example 13

93,5 93.5

6,5 6.5

IO-10 Ohm cm IO-10 ohm cm

Beispiel 14 Example 14

93,0 93.0

7,0 7.0

IO-10 Ohm cm IO-10 ohm cm

Beispiel 15 Example 15

92,5 92.5

7,5 7.5

IO-10 Ohm cm IO-10 ohm cm

Beispiel 16 Example 16

92,0 92.0

8,0 8.0

IO-10 Ohm cm IO-10 ohm cm

Beispiel 17 Example 17

91,5 91.5

8,5 8.5

10~10 Ohm cm 10 ~ 10 ohm cm

Beispiel 18 Example 18

91,0 91.0

9,0 9.0

IO-10 Ohm cm IO-10 ohm cm

Beispiel 19 Example 19

90,5 90.5

9,5 9.5

10~10 Ohm cm 10 ~ 10 ohm cm

Beispiel 20 Example 20

90,0 90.0

10,5 10.5

10~10 Ohm cm 10 ~ 10 ohm cm

Wie aus diesen Beispielen ersichtlich ist, zeigen die erfin-dungsgemässen Kunstharze eine elektrische Leitfähigkeit, die einen Wert aufweist, der dreimal so hoch ist wie derjenige von herkömmlichen elektrisch leitenden Kunstharzen. Dementsprechend ist es möglich, eine elektrostatische Aufladung wirksam zu verhüten, wodurch eine einwandfreie Abschirmwirkung gegenüber elektromagnetischen Wellen erreicht wird. Die FCC-Regeln in den Vereinigten Staaten von Amerika sehen vor, dass der Wert des Durchgangswiderstandes wenigstens IO-3 Ohm cm betragen soll, um eine befriedigende Abschirmwirkung gegenüber elektromagnetischen Wellen sicherzustellen. Durch die vorliegende Erfindung gelingt es, dieser Forderung vollumfänglich Genüge zu leisten. Darüberhinaus ist es, wenn Niobpen-tachlorid mit dem Kunstharz vermischt wird, möglich, dass Auftreten schädlicher Einflüsse, welche zu einer Schädigung der dem Kunstharz eigenen Charakteristika führen können, zu verhüten. Vielmehr wurde gefunden, dass Hitzebeständigkeit und Verschleissfestigkeit um 15 bis 20 % verbessert werden können. As can be seen from these examples, the synthetic resins according to the invention have an electrical conductivity which has a value which is three times as high as that of conventional electrically conductive synthetic resins. Accordingly, it is possible to effectively prevent electrostatic charge, whereby a perfect shielding effect against electromagnetic waves is achieved. The FCC rules in the United States stipulate that the value of the volume resistance should be at least IO-3 Ohm cm in order to ensure a satisfactory shielding effect against electromagnetic waves. By means of the present invention, this requirement can be met in full. Furthermore, if niobium tachloride is mixed with the synthetic resin, it is possible to prevent the occurrence of harmful influences which can lead to damage to the characteristics inherent in the synthetic resin. Rather, it was found that heat resistance and wear resistance can be improved by 15 to 20%.

In dem vorgenannten Beispiel ist Niobpentachlorid mit Vi-nylchlorid in der Schmelzphase vermischt worden, derart, dass der Anteil des Niobpentachlorids 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Mischung, beträgt. Es ist jedoch zu erwähnen, dass eine gleichwertige Wirkung hinsichtlich der Erzielung der elektrischen Leitfähigkeit auch dann erreicht werden kann, wenn das Niobpentachlorid dem Vinylchlorid in einer Menge beigemischt wird, die oberhalb des oben angegebenen Bereiches liegt. Überschreitet jedoch die Menge des Niobpentachlorids die Grenze von 25 Gew.%, so wird die Wirkung in bezug auf die zu erzielende elektrische Leitfähigkeit nicht verbessert. Hinzu kommt, dass in diesem Fall die Produktionskosten steigen. In the aforementioned example, niobium pentachloride has been mixed with vinyl chloride in the melt phase in such a way that the proportion of niobium pentachloride is 0.5 to 10% by weight, based on the weight of the mixture. However, it should be mentioned that an equivalent effect with regard to achieving the electrical conductivity can also be achieved if the niobium pentachloride is mixed with the vinyl chloride in an amount which is above the range specified above. However, if the amount of the niobium pentachloride exceeds the limit of 25% by weight, the effect on the electrical conductivity to be obtained is not improved. In addition, the production costs increase in this case.

Es wurden zusätzliche Untersuchungen durchgeführt, wobei anstelle von Vinylchlorid andere Kunstharze und anstelle von Niobpentachlorid andere Niob enthaltende Substanzen verwendet wurden. Dabei wurden die gleichen Resultate, wie im vorhergehenden beschrieben, erreicht. So wurde gefunden, dass ein ausreichend hoher Wert der elektrischen Leitfähigkeit realisiert werden konnte. Es wurde ausserdem gefunden, dass die gleichen Leitfähigkeitswerte erhalten werden konnten, wenn anstelle einer Niob enthaltenden Substanz mehrere derartige Substanzen eingesetzt wurden. Vorzugsweise wird deshalb wenigstens eine Art der Niob enthaltenden Substanzen einem Kunstharz beigemischt, und zwar in einer Menge von 0,5 bis 25 Gew.-%. Wie im vorhergehenden beschrieben, wird entsprechend der Lehre der Erfindung ein Kunstharz mit wenigstens einer Niob enthaltenden Substanz, wie Niobmetall oder eine der im vorhergehenden aufgeführten Verbindungen, in der Schmelzphase derart vermischt, dass das Kunstharz die Niob enthaltende Substanz in einer Menge von 0,5 bis 25 Gew.-% aufweist. Dementsprechend ist es möglich, die elektrische Leitfähigkeit des Kunstharzes zu verbessern, um das Auftreten von elektrostatischen Aufladungen zu verhindern und dadurch eine befriedigende Abschirmwirkung gegenüber elektromagnetischen Wellen zu realisieren, ohne die dem das Grundmaterial bildenden Kunstharz eigenen Charakteristika zu beeinträchtigen. Darüberhinaus können Hitzebeständigkeit und Verschleissfestigkeit sowie die Lebensdauer verbessert werden, wodurch eine Zerstörung im Verlaufe der Alterung verhütet wird. Schliesslich können die erfindungsgemässen elektrisch leitenden Kunstharze im Vergleich zu den zum Stande der Technik gehörenden für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden. So können sie beispielsweise im Fahrzeugbau, im Flugzeugbau, in der Raumfahrttechnik, in der Fischerei, im Schiffsbau, für elektronische Anlagen, elektronische Bauteile, Kameras, Bauwerke, Möbel, Haushaltsgeräte, Brillenfassungen, Kameralinsen, Befestigungen und dergleichen eingesetzt werden. Additional studies were conducted using other resins instead of vinyl chloride and other niobium containing substances instead of niobium pentachloride. The same results as described above were achieved. It was found that a sufficiently high electrical conductivity value could be achieved. It was also found that the same conductivity values could be obtained if several such substances were used instead of a niobium-containing substance. Therefore, at least one type of the niobium-containing substances is preferably mixed in a synthetic resin, in an amount of 0.5 to 25% by weight. As described above, according to the teaching of the invention, a synthetic resin with at least one niobium-containing substance, such as niobium metal or one of the compounds listed above, is mixed in the melting phase in such a way that the synthetic resin contains the niobium-containing substance in an amount of 0.5 has up to 25 wt .-%. Accordingly, it is possible to improve the electrical conductivity of the synthetic resin in order to prevent the occurrence of electrostatic charges and thereby to realize a satisfactory shielding effect against electromagnetic waves without impairing the characteristics inherent in the synthetic resin forming the base material. In addition, heat resistance and wear resistance as well as the service life can be improved, thereby preventing destruction in the course of aging. Finally, the electrically conductive synthetic resins according to the invention can be used for a large number of applications in comparison with those belonging to the prior art. For example, they can be used in vehicle construction, aircraft construction, space technology, fishing, shipbuilding, for electronic systems, electronic components, cameras, structures, furniture, household appliances, eyeglass frames, camera lenses, fasteners and the like.

4 4th

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

V V

Claims

672 857

1. Electrically conductive synthetic resin containing at least one niobium-containing substance in an amount of 0.5 to 25 wt .-%, based on the total weight, in a homogeneous distribution.

2. Electrically conductive synthetic resin according to claim 1, characterized in that the niobium-containing substance is niobium metal.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Electrically conductive synthetic resin according to claim 1, characterized in that the niobium-containing substance is a niobium alloy.

4. Electrically conductive synthetic resin according to claim 1, characterized in that the niobium-containing substance is a niobium compound.

5. Electrically conductive synthetic resin according to claim 1, characterized in that it contains a mixture of two or more niobium-containing substances.

6. The method for producing the electrically conductive synthetic resin according to claim 1, characterized in that a corresponding synthetic resin is mixed in the melting phase with at least one niobium-containing substance and ensures a homogeneous distribution of the niobium-containing substance, the addition amount of the niobium-containing substance being 0 , 5 to 25 wt .-%, based on the weight of the mixture.

7. Electrically conductive synthetic resin, produced by the method according to claim 6.