DE10222459A1

DE10222459A1 - Kompositmaterial zur Abschirmung von elektromagnetischen Höchstfrequenzfeldern und Verfahren zu seiner Herstellung sowie zu seiner Verwendung

Info

Publication number: DE10222459A1
Application number: DE2002122459
Authority: DE
Inventors: Peter Goernert; Detlev Gorski; Josef Haeuser; Dieter Harzer; Hanspeter Heegn; Dietrich Kaetzel; Matthias Langer; Petra Payer
Original assignee: Tridelta GmbH
Current assignee: Tridelta GmbH
Priority date: 2002-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2003-12-04

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, preiswerte und hochwirksame Materialien zur Abschirmung von elektromagnetischen Feldern im Höchstfrequenzbereich bereitzustellen, die aus einem elektronischen System austreten oder in ein System eindringen können. DOLLAR A Diese Aufgabe wird durch ein Kompositmaterial gekennzeichnet, dass aus mit leitfähigen Polymeren modifiziertem Ferritpulver, elektrisch leitfähigen Nichtmetallpartikeln sowie einem organischen Bindemittel besteht. DOLLAR A Die Erfindung ist insbesondere zur Herstellung von Schichten und Körpern zur Abschirmung von elektromagnetischen Höchstfrequenzfeldern anwendbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kompositmaterial zur Abschirmung von elektromagnetischen Höchstfrequenzfeldern und Verfahren zu seiner Herstellung sowie zu seiner Verwendung.
Die Bereitstellung von Materialien für die Abschirmung der Wirkung von elektromagnetischen Feldern ist eine äußerst aktuelle Aufgabe von großer ökologischer und wirtschaftlicher Bedeutung. Durch die zukünftig weiter zunehmende Integration elektronischer Geräte in alle Bereiche von Wirtschaft und Gesellschaft ist der effektiven Abschirmung eine noch wachsende Bedeutung beizumessen. Die breitbandige Abschirmung im MHz- und GHz-Bereich ist insbesondere erforderlich, um in erster Linie die durch Abstrahlung möglichen Wirkungen auf die menschliche Gesundheit auszuschließen, aber auch um empfindliche elektronische Systeme störungsfrei betreiben zu können.
Das physikalische Prinzip der Abschirmung beruht auf der Reflexion und der Absorption von elektromagnetischen Wellen.
In den Geräten der Elektrotechnik und der Elektronik entstehen auf Grund dynamischer Schaltvorgänge, mit sich ständig vergrößernden Taktfrequenzen, leitungsgebundene Funkstörspannungen und strahlungsgebundene Funkstörfeldstärken. Man spricht von sogenannten Elektromagnetic Interferences (EMI), das sind elektromagnetische Störgrößen, die eine Funktionsminderung einer Einrichtung bewirken. Zur Durchsetzung von in entsprechenden Normen vorgegebenen Grenzwerten, ist seit dem 01.01.1996 das "Gesetz über die elektromagnetische Verträglichkeit von Geräten (EMVG)", das im Sommer 1998 novelliert wurde, für alle Gerätehersteller bzw. -vertreiber verbindlich. Dieses Gesetz ist in allen Staaten des Europäischen Wirtschaftsraumes inhaltsgleich gültig. Das EMVG gilt für Geräte, die elektromagnetische Störungen verursachen können oder die gestört werden können (§ 1 Abs. 1 EMVG). Laut § 2 Abs. 4. EMVG sind "Geräte alle elektrischen und elektronischen Apparate, Anlagen und Systeme, die elektrische oder elektronische Bauteile enthalten."
Insbesondere auch die gesundheitlichen Risiken sind durch Abschirmung zu minimieren, auch wenn hinsichtlich der Wirkung auf den Organismus noch keine restlose Klarheit besteht. In der DIN-VDE-Vorschrift 0848 "Sicherheit in elektromagnetischen Feldern; Schutz von Personen" und in der Deutschen Elektrosmogverordnung 1997 (26. BImSchV) sind die für Deutschland geltenden Normen festgelegt. Für die Anwendung ist eine Abschirmung über einen möglichst breiten Frequenzbereich vom MHz- bis zum GHz-Bereich anzustreben, wobei die Wirksamkeit der Abschirmung von der Frequenz der elektromagnetischen Strahlung und der Art des verwendeten Abschirmmaterials abhängt.

Preiswerte Gehäusewerkstoffe, die heute zur Schirmung elektromagnetischer Abstrahlungen bzw. zur Vermeidung von elektromagnetischen Interferenzen in elektronischen Geräten kommerziell eingesetzt werden, funktionieren zum überwiegenden Anteil auf der Basis der Reflexion der Strahlung durch Einarbeitung von leitfähigen Bestandteilen.

Um Kunststoffe unter ESD (electrostatic discharge)/EMI (elektromagnetic interference)-Bedingungen erfolgreich als reflektierende Schirmmaterialien anzuwenden, wird in der Fachliteratur ein Wert von 1 Ω cm für den zu erreichenden Volumenwiderstand genannt. (Schneider, S., Compounds for ESD and EMI applications, Plast. Mod. Elastomeres (1997) 49(9), p. 32-34, 3p, 1f; Pfeiffer, B., Edelstahlfasergefüllte Kunststoffe. Bauteile abschirmen, Plastverarbeiter (1997) 48(12), p. 46-49, 4p, 6f, 1t, 71). Hierdurch sind Schirmdämpfungen von 80 dB zu erreichen, wobei die Wirkung ausschließlich auf dem Prinzip der Reflexion beruht, wenn keine strahlungsabsorbierenden Komponenten in die Matrix eingebracht werden.

Die nachfolgend aufgeführten Darstellungen beschriebener Schirmungen beruhen auf diesem Reflexionsprinzip. Sie weisen sämtlich den Nachteil auf, dass durch die Reflexion schädliche Sekundärstrahlungen entstehen, die nicht absorbiert werden:
Das Aufbringen von geschlossenen metallischen Schichten in Form von Metallfolien oder die Abscheidung von metallischen Schichten auf Kunststoffoberflächen führt zu Lösungen, die nach Aussagen in der Literatur noch eine Vielzahl von Anwendungen z. B. in der Automobilindustrie besitzen. Solche Abschirmlösungen werden in den Patentschriften US 4.882.216, JP 10/166 506, JP 63/184 389 vorgeschlagen. Als Vorteile werden Beständigkeit gegenüber mechanischen Belastungen und Bewitterung, die Vermeidung elektrostatischer Aufladung und eine gute Abschirmwirkung gegenüber elektromagnetischer Strahlung genannt. Der hohe Aufwand der Herstellung und der Nachteil der möglichen Zerstörbarkeit der separaten Schicht gegenüber quasi homogenen Werkstoffen führen jedoch dazu, dass zunehmend nach Substitutionsmöglichkeiten für diese Lösungen gesucht wird.

In der Literatur (JP 2/771 855, JP 59/214 102/3) werden Entwicklungen beschrieben, die genau unter diesem Gesichtspunkt durchgeführt, zu effektiven Möglichkeiten der Schirmung durch Erzielung von Reflexion einfallender elektromagnetischer Strahlung führten. Beispiele für kommerziell eingesetzte Compounds sind die von der Fa. LNP angebotenen FARADEX-Typen auf der Basis unterschiedlicher Matrixpolymere. Die Lösungen beruhen auf der Schaffung eines Leitfähigkeitsnetzes in einer Kunststoffmatrix durch Einarbeitung von Edelstahl- und anderen Metallfasern.

Auch in der Patentschrift US 6.156.427 werden die Vorteile eines Einbaus von Metallfasern in Abschirmmaterialien beschrieben. Der Einsatz von leitfähige Fasern (Edelstahl, Kupfer) enthaltenden Gestricken als Einlagen in Kunststoff- Matrices ist eine Modifikation der Fasereinarbeitung, die auf der einen Seite die Leitfähigkeit sichert, auf der anderen aber den Aufwand deutlich erhöht. Eine Möglichkeit zur Erhöhung des Leitfähigkeitseffektes durch gezielte Beeinflussung der Ausrichtung der Fasern in parallel laufenden Leitfähigkeitspfaden, die durch das Einwirken von Magnetfeldern während der Kunststoffverarbeitung (Formteilerzeugung im Spritzgießverfahren) erzeugt werden, wird in einer Veröffentlichung zu Arbeiten des Frauenhofer Institutes für Chemisch Technologie, Pfinztal (Metal fiber-filled plastics for shielding electronic appliances; Plastverarbeiter (2000) 51(4), p. 72, 1p, 3f) dargestellt.

Als die besten leitfähigen Füllstoffe werden aufwendig mit Nickel beschichtete Kohlenstoffasern (NCF) dargestellt. Als erreichte Schirmeffektivitäten werden 44 dB genannt. Die Verbesserung der Schirmwirkung durch Erhöhung des Anteiles an leitfähigen Komponenten ist ein Weg, der immer auch unter dem Gesichtspunkt der vertretbaren Beeinflussung - in der Regel Verschlechterung - der mechanischen Eigenschaften zu betrachten ist. Es werden auf andere Füllstoffe vom Grundsatz her übertragbare Tendenzen der Eigenschaftsbeeinflussung von polymeren Matrixwerkstoffen am Beispiel der Einarbeitung von Aluminiumplättchen beschrieben.

Die mechanischen Eigenschaften Zugfestigkeit und Schlagzugzähigkeit verschlechtern sich mit Zunahme des Füllstoff bzw. Fasergehaltes, während sich die Schirmungseffektivität, die Wärmeverformungstemperatur (heat deflection temperatur, HDT) und der Volumenwiderstand (Abnahme) verbessern. Das Aspektverhältnis der Füllstoffe wirkt sich bei Vergrößerung positiv auf die Schirmungseigenschaften, die HDT und den Volumenwiderstand aus, reduziert jedoch ebenfalls die Zugfestigkeit und Schlagzähigkeit.

Da die mechanischen Eigenschaften dieser Compounds mitunter nicht den Anforderungen entsprechen, werden bei den vorgenannten Lösungen oftmals Kupplungsagenzien bzw. Copolymere eingesetzt, wobei Optimierungen erforderlich sind, da eine zu hohe Wechselwirkung zwischen Kupplungs-Polymer und Edelstahlfasern die Leitfähigkeit herabsetzt.

Einen weiteren Weg der Vermittlung von Leitfähigkeitseigenschaften stellt die Einarbeitung von leitfähigen Polymeren dar. Diese Substanzklasse der sogenannten synthetischen Metalle weist jedoch ein schlechtes Handling auf, da diese Verbindungen kaum löslich sowie praktisch unschmelzbar sind und damit weit von üblicher thermoplastischer Verarbeitbarkeit entfernt sind. Trotz dieser Probleme werden in der Literatur zahlreiche Nutzungsmöglichkeiten, auch insbesondere für die Kunststoffverarbeitung zum Beispiel mit leitfähigem Polyanilin, vorgeschlagen.

In den Patenschriften DE 69 22 108 T2 und US 5.520.852 wird die Verwendung von elektrisch leitfähigen Polymeren in Zusammensetzungen für die elektromagnetische Abschirmung über die Verbesserung der elektrischen Eigenschaften vorgeschlagen. Auch hierbei wird die Problematik der Abschirmung elektromagnetischer Felder durch Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit mittels in Polymermatrices eingebetteter selbstleitender organischer Komponenten nur teilweise gelöst.

Während, wie erwähnt, bei den bis hierher beschriebenen Lösungen einzig die Leitfähigkeit und damit die Strahlungsreflexion der beabsichtigten Schirmung zugrundegelegt wird, besteht aus physikalischer Sicht eine zweite Möglichkeit in der Strahlungsabsorption unter Vermeidung der Initiierung schädlicher Sekundärstrahlung bzw. einer Kombination dieser beiden Wirkprinzipien:
Sogenannte FPC-Folien auf der Basis von Verbundwerkstoffen aus Ferrit und Kunststoff, die zur Verbesserung der Elektromagnetischen Verträglichkeit anwendbar sein sollen, wurden 1996 von der Firma Siemens Matsushita Components propagiert.

Auch der Einsatz von Ferriten in Kombination mit leitfähigen Nichtmetall- Pulvern bzw. -fasern in Abschirmmaterialen, wie Ruß, Graphit oder Kohlenstoff-Fasern, wird in der Patentliteratur vorgeschlagen.

Die Einarbeitung von insbesondere Barium/Strontium-Ferriten, MnZn-Ferriten oder NiZn-Ferriten in eine Kunststoffmatrix wird zur Erzeugung starrer und flexibler Materialien zur Abschirmung elektromagnetischer Wellen genutzt. So wird in der Patentschrift DE 35 18 335 ein elektromagnetisches Abschirmmaterial auf Basis von Mn-Zn-Ferritpulver, Kohlenschwarz und Kunstharzen beschrieben. Zielstellung dieser Zusammensetzung sollte die Verbesserung der Absorptionseigenschaften des erfindungsgemäßen Materials gegenüber dem bekannten Stand der Technik sein. Diese Verbessung wird jedoch nur bedingt erreicht. Die erzielten Dämpfungswerte, die vorwiegend mit Absorptionsphänomenen erklärt werden, erreichen die Abschirmeffektivitäten von Materialien, die z. B. Metallpartikel bzw. -gewebe enthalten bei weitem nicht.

Die Herstellung eines mit Ferritpulver und Kohlenstoff (Ketjan black) modifizierten Polyurethanschaums wird in JP 05/283 891 beschrieben. Hierbei bilden die Magnetpartikel das Maschenskelett bzw. lagern sich an den Innenwänden der Schaumbläschen an. Über die Effektivität der Abschirmung, insbesondere durch Absorption, werden keine Aussagen getroffen.

Die Patentschrift US 5.170.010 beschreibt die Herstellung eines Laminatmaterials zum Schutz von Kabeln und Drähten auf Basis einer Polymermatrix, die Ferritpartikel enthält, sowie einer weiteren organischen Matrix, die unter Einbringung von Kohlenstoff modifiziert wird. Hierbei wird durch ein aufwendiges vielstufiges Verfahren die Schutzschicht über einen leitfähigen Kern aufgebracht.

Für die Herstellung eines Absorptionsmaterials auf Kautschuk-Basis werden in der JP 03/167 893 Ferrit-Pulver und Kohlenstoff eingearbeitet. Die so hergestellten Abschirmplatten müssen jedoch zusätzlich, zur Erhöhung der Schirmungseffektivität, mit einer Metallfolie beklebt werden.

In der Patentschrift US 4.602.141 wird eine Kautschuk-Matrix, gefüllt mit Mn- Zn-Ferrit-Pulver und Kohlenstoff, für die Herstellung eines Kompositmaterials beschrieben, welches lediglich bei der Abschirmung von Mikrowellen zum Einsatz kommt.

Ferner wurde der Einbau von Ferriten in Polymermatrices unter dem Gesichtspunkt der Untersuchung der erzielbaren magnetischen Eigenschaften in der Literatur beschrieben (Matutes-Aquino, J. u. a.; Composition dependence of the magnetic properties of bonded magnets of strontium hexaferrite-polyvinyl chloride; Polym. Compos. (2000) 21(5), p. 734-738, 5p, 7f, 1t, 161).

Untersucht wurden an anderer Stelle (Jana, P. B.; Mallick, A. K.; De, S. K.; Electromagnetic interference shielding effectiveness of short carbon fibrefilled polychloroprene vulcanized by barium ferrite; J. Mater. Sci. (1993) 28(8), p. 2097-2104, 8p, 11f, 4t, 101) mit Bariumferrit vulkanisierte sowie kurzen C-Fasern gefüllte Polychloropren-Komposits. Die Bariumferrite dienten hier allerdings lediglich als Vulkanisationsmittel. Inwieweit sie als Schirmungskom-ponenten wirken, wurde nicht untersucht. Für die Fasern zeigt sich auch hier, wie bereits gesehen, dass Absorptionsverluste mit zunehmender Faserkonzentration und -länge ansteigen. Korrelationen mit dem Volumenwiderstand machen deutlich, dass die Wirksamkeit der Abschirmung nicht nur vom Volumenwiderstand, sondern auch vom Aspektverhältnis sowie von der Probendicke der Komposits abhängig sind.

Der Einsatz derartiger Verbundwerkstoffe für Hochfrequenzanwendungen wurde nur ferner erwähnt.

Um die Nachteile der bisher vorgeschlagenen Lösungen zu beseitigen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, preiswerte und hochwirksame Materialien zur Abschirmung von elektromagnetischen Feldern im Höchstfrequenzbereich bereitzustellen, die aus einem elektronischen System austreten oder in ein System eindringen können.

Die Aufgabe wird gelöst durch Kompositmaterialien zur Abschirmung von elektromagnetischen Höchstfrequenzfeldern und Verfahren zu ihrer Herstellung, die aus mit leitfähigen Polymeren modifiziertem Ferritpulver, elektrisch leitfähigen Nichtmetallpartikeln sowie einem organischen Bindemittel bestehen.

Für die Modifizierung der eingesetzten Ferritpulver werden an sich bekannte Verbindungen aus der Klasse der intrinsisch leitfähigen Polymeren, wie Polyanilin, Polypyrrol, Polythiophen, Polyacetylen, Polyarylenvinylene oder Polyethylendioxythiophen verwendet. Die Modifizierung erfolgt vorzugsweise in der Flüssigphase durch an sich bekannte chemisch/physikalische Verfahren der Oberflächenmodifizierung.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Ferritpulver kann auch mit Hilfe von Pulvern geschehen, die aus Polymerträgermaterialien und leitfähigen Polymere bestehen.

Als Ferritpulver, werden vorzugsweise Spinellferrite auf der Basis der Oxide von Mn, Zn, Ni, Mg, Fe, Cu, Co mit weichmagnetischen Eigenschaften und/oder Hexaferrite mit Ba-, Sr-Oxiden mit hartmagnetischen Eigenschaften eingesetzt.

Vorzugsweise kann der Gehalt an mit leitfähigen Polymeren modifiziertem Ferritpulvern im Kompositmaterial zwischen 10 und 95 Masse-% liegen.

Die für die erfindungsgemäße Zusammensetzung eingesetzten elektrisch leitfähigen Nichtmetallpartikel können Gasruße, Furnaceruße bzw. Spezialleitfähigkeitsruße mit einer mittleren Partikelgröße von 10-100 nm sein. Als leitfähige Nichtmetall-Pulver können auch Graphit, Kohlenstoff-Fasern, Siliziumcarbid bzw. Kombinationen dieser Partikel eingesetzt werden. Der Gehalt an elektrisch leitfähigen Nichtmetallpartikeln ist in Abhängigkeit vom Anwendungszweck und einer ausreichenden Verarbeitbarkeit zwischen 5 und 60 Masse-% zu wählen.

Typische Beispiele für die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kompositmaterials eingesetzten Bindemittel sind Verbindungen aus der Klasse der gesättigten und ungesättigten Polyesterharze, Alkydharze, Amido- und Aminoharze, Phenolharze, Keton- und Aldehydharze, Polyurethanharze, Epoxidharze, Disulfidharze, Acrylat/Methacrylatharze, Siliconharze, die als Homo- und/oder als Copolymere bzw. Polymermischungen nach entsprechender Aushärtung zur Anwendung kommen.

Hierbei erfolgt die Anwendung durch Schichtauftrag mittels Rakeln, Walzen oder Streichen.

Die Aushärtung der erfindungsgemäßen Kompositschichten erfolgt in Abhängigkeit von den Funktionalitäten der eingesetzten Monomere durch Einwirkung von Feuchtigkeit bei Raumtemperatur, thermisch oder/und photochemisch.

Das erfindungsgemäße Kompositmaterial kann durch die Verwendung von thermoplastischen Polymermischungen und/oder Copolymerisaten als organische Bindemittel auch zur Herstellung flexibler Materialien oder zur Bereitstellung von Formkörpern verwendet werden. Als Bindemittel kommen dazu z. B. Polyethylen, Polypropylen, Polybutadien, Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat, ABS, Polystyrol, Polyethersulfone, Polysulfide, Polyethylenterephthalat, Polycarbonat, Polyamide, Polyester, Polyketone, Polysulfone, Polyvinylchlorid u. a. in Frage. Der Formgebungsprozess kann dabei mittels gebräuchlicher kontinuierlicher bzw. diskontinuierlicher Anlagentechniken und unter Einsatz bekannter Technologien, wie Walzen, Kalandrieren, Spritzgießen, Extrudieren oder Formpressen erfolgen. Entsprechende Finalprodukte können Formkörper, z. B. Folien, Bahnen, Schläuche, Gehäuse, Überzüge sein.

Die an den erfindungsgemäß hergestellten Kompositmaterialien durchgeführten Untersuchungen zur Dämpfung von Höchstfrequenzfeldern im GHz- Bereich zeigten überraschender Weise deutliche Effekte. So konnten in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Kompositmaterialien Dämpfungswerte SE im Bereich von bis zu 80 dB erhalten werden (Abb. 1-3). Die Messung der Dämpfungseigenschaften erfolgte mit Hilfe der Streifenleitertechnik mit einer TEM-2000 Messzelle bzw. einer SAS 200/571 Horn-Antenne.

Die Erfindung soll durch die nachfolgenden Zusammensetzungen und Dämpfungsmessungen des erfindungsgemäßen Kompositmaterials zur Abschirmung von elektromagnetischen Höchstfrequenzfeldern beispielhaft näher beschrieben werden.
Die beigefügten Abbildungen zeigen:
Fig. 1 Dämpfungsverlauf des Kompositmaterials von Beispiel 1 für zwei unterschiedliche Foliendicken
Fig. 2 Dämpfungsverlauf des Kompositmaterials von Beispiel 2 für zwei unterschiedliche Foliendicken
Fig. 3 Dämpfungsverlauf des Kompositmaterials von Beispiel 3 für zwei unterschiedliche Plattendicken.

Beispiel 1

A1 - Modifizierung des Ferrit-Pulvers

Es werden 20,2 g Polyphenylenarnin in 985 g Xylol bei Raumtemperatur dispergiert und nach Zugabe von 458 g MnZn-Ferrit (mittlere Partikelgröße 0,2 µm-10 µm) wird zwei Stunden bei 40°C gerührt. Anschließend wird das Xylol durch Filtration vom Feststoff getrennt und dieser bei 0,03 mbar bei einer Temperatur von 60°C getrocknet. Zur Erzielung einer homogenen Verteilung des Polyphenylenamins auf der Ferritoberfläche wird das erhaltene Pulver in einer Planetenmühle fein vermahlen.

B - Herstellung des Kompositmaterials

In einem Doppelschneckenextruder mit gleichläufiger Doppelschnecke 15 D, Durchmesser 50 mm mit Düsenspalt 300 × 0,4 mm2 wird folgende Kompositmischung homogenisiert:
38,5 Masse-% Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat-Pulver (Vinylacetat- Gehalt: 14 Ma-%)
51,5 Masse-% modifizierter MnZn-Ferrit (Modifizierung entsprechend Vorschrift A1)
10,0 Masse-% Ruß (Printex XE2)
Die Verarbeitung des erfindungsgemäßen Kompositmaterials erfolgt bei Temperaturen zwischen 160°C und 170°C, einer Schneckendrehzahl von ca. 50 min^-1 sowie einem Drehmoment von 180-200 Nm.
Über einen Universalwalzenabzug kann durch Regulierung der Spaltgröße sowie der Abzugsgeschwindigkeit ein Folienmaterial mit gewünschter Schichtdicke erhalten werden.

C - Dämpfungsmessung

Die Bestimmung der Dämpfungseigenschaften für die hergestellten Kompositmaterialien erfolgte mit Hilfe der Streifenleitertechnik mit einer TEM-2000 Messzelle bzw. einer SAS 200/571 Horn-Antenne. Ergebnisse siehe Fig. 1.

Beispiel 2

A2 - Modifizierung des Ferrit-Pulvers

255 g Polyamidharz-Pulver mit einem Gehalt von 2,5 Masse-% Polyphenylenamin wird in 900 g eines Lösungsmittelgemisches, bestehend aus 500 g Isopropylalkohol und 400 g Xylol, durch intensives Rühren bei Raumtemperatur gelöst. Danach werden 655 g Bariumhexaferrit-Pulver (mittlere Partikelgröße 0,1-14(m) hinzugefügt und das Gemsich 8 Stunden gerührt. Anschließend wird die überstehende Lösung abdekantiert und das modifizierte Ferrit-Pulver bei 0,05 mbar bei einer Temperatur von 60°C getrocknet.

B - Herstellung des Kompositmaterials

In einem Rührkessel werden nachfolgend aufgeführte Komponenten des erfindungsgemäßen Kompositmaterials homogen vermischt:
24,7 Masse-% AL 2080 (Acrylat-Styrol-Copolymer, 60%-ig in Methylethylketon)
68,8 Masse-% modifiziertes Bariumhexaferrit (Modifizierung entsprechend Vorschrift A2)
6,5 Masse-% Graphitpulver
Das rakelfähige Kompositmaterial wird nach der Schichtapplikation bei 80°C für 10 Minuten gehärtet und stellt eine völlig trockene, harte Beschichtung dar, die eine ausgezeichnete Haftung auf Kunststoff, Metall, Keramik, Glas u. a. Materialien zeigt.

C - Dämpfungsmessung

Meßverfahren wie Beispiel 1, Ergebnisse siehe Fig. 2.

Beispiel 3

A3 - Modifizierung des Ferrit-Pulvers

In einem Rührreaktor werden 34,5 g Polypyrrol und 12,4 g Polyethylendioxythiophen in 855 g Isopropanol dispergiert. Nach Zugabe von 800 g kalziniertem Spinellferritpulver, bestehend aus Ni-Zn-Spinell (mittlere Partikelgröße 0,3 µm-20 µm), wird die Suspension zwei Stunden bei 40°C gerührt und im Anschluss daran wird das modifizierte Ferritpulver vom Lösungsmittel abfiltriert. Die nachfolgende Trocknung wird bei 0,03 mbar und einer Temperatur von 60°C durchgeführt.

B - Herstellung des Kompositmaterials

In einem Polydrive-Kneter R 610 mit zwei Walzenrotoren wird eine Mischung, bestehend aus 93,5 Masse-% modifiziertem Spinellferritpulver (Modifizierung entsprechend Vorschrift A3) und 6,5 Masse-% Ruß (Printex XE2) homogen verarbeitet. Bei diesem Knetvorgang werden nachfolgende Parameter eingestellt:
Drehzahl: 120 U/min
Temperatur: 28°C
Dauer des Knetvorganges: 35 min
Vakuum: 30 min (40 mbar)
Das auf diese Weise erhaltene Kompositmaterial wird in einer geeigneten Pressvorrichtung zu gewünschten Formköpern weiterverarbeitet.

C - Dämpfungsmessung

Meßverfahren wie Beispiel 1, Ergebnisse siehe Fig. 3.

Claims

1. Kompositmaterial zur Abschirmung von elektromagnetischen Höchstfrequenzfeldern und Verfahren zu seiner Herstellung, dadurch gekennzeichnet, dass es aus mit leitfähigen Polymeren modifiziertem Ferritpulver, elektrisch leitfähigen Nichtmetallpartikeln sowie einem organischen Bindemittel besteht.

2. Kompositmaterial zur Abschirmung von elektromagnetischen Höchstfrequenzfeldern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an mit leitfähigen Polymeren modifiziertem Ferritpulver zwischen 10 und 95 Masse-% liegt.

3. Kompositmaterial zur Abschirmung von elektromagnetischen Höchstfrequenzfeldern nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Ferritpulver, vorzugsweise Spinellferrite auf der Basis der Oxide von Mn, Zn, Ni, Mg, Fe, Cu, Co mit weichmagnetischen Eigenschaften und/oder Hexaferrite mit Ba-, Sr-Oxiden mit hartmagnetischen Eigenschaften enthalten sind, die mit einem intrinsisch leitenden Polymer (ICP) modifiziert sind.

4. Kompositmaterial zur Abschirmung von elektromagnetischen Höchstfrequenzfeldern nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ferritpulver vorzugsweise mit Polyanilin, Polypyrrol, Polythiophen, Polyacetylen modifiziert sind.

5. Kompositmaterial zur Abschirmung von elektromagnetischen Höchstfrequenzfeldern nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das intrinsisch leitende Polymer (ICP) gleichzeitig mindestens anteilig als organisches Bindmittel dient.

6. Kompositmaterial zur Abschirmung von elektromagnetischen Höchstfrequenzfeldern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrisch leitfähige Nichtmetallpartikel, vorzugsweise Graphit, Ruß, Kohlenstoff-Fasern, Siliziumcarbid eingesetzt sind.

7. Kompositmaterial zur Abschirmung von elektromagnetischen Höchstfrequenzfeldern nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an elektrisch leitfähigen Nichtmetallpartikeln zwischen 5 und 60, vorzugsweise 10-40 Masse-% liegt.

8. Kompositmaterial zur Abschirmung von elektromagnetischen Höchstifequenzfeldern nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als organisches Bindemittel mindestens eine Verbindung aus der Klasse der gesättigten und ungesättigten Polyesterharze, Alkydharze, Amido- und Aminoharze, Phenolharze, Keton- und Aldehydharze, Polyurethanharze, Epoxidharze, Disulfidharze, Acrylat/Methacrylatharze, Siliconharze enthalten ist.

9. Kompositmaterial zur Abschirmung von elektromagnetischen Höchstfrequenzfeldern nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als organisches Bindemittel thermoplastische Polymermischungen und/oder Copolymerisate eingesetzt werden, die zur Herstellung flexibler Materialien oder zur Herstellung von Formkörpern verwendet werden, wie z. B. Polyethylen, Polypropylen, Polybutadien, Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat, ABS, Polystyrol, Polyethersulfone, Polysulfide, Polyethylenterephthalat, Polycarbonat, Polyamide, Polyester, Polyketone, Polysulfone, Polyvinylchlorid.

10. Verfahren zur Herstellung von Kompositmaterial zur Abschirmung von elektromagnetischen Höchstfrequenzfeldern nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifizierung mit intrinsisch leitenden Polymeren (ICP) durch an sich bekannte chemisch/physikalische Beschichtungsverfahren aus der Flüssigphase erfolgt.

11. Verfahren zur Verwendung von Kompositmaterial zur Abschirmung von elektromagnetischen Höchstfrequenzfeldern nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schichtauftrag mittels Rakeln, Walzen, Streichen oder anderer gebräuchlicher Beschichtungstechnologien erfolgt.

12. Verfahren zur Verwendung von Kompositmaterial zur Abschirmung von elektromagnetischen Höchstfrequenzfeldern nach Anspruch 1 bis 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe gebräuchlicher Technologien, wie Walzen, Kalandrieren, Spritzgießen, Extrudieren, Formpressen, Formkörper, wie beispielsweise Folien, Bahnen, Schläuche, Gehäuse, Überzüge hergestellt werden.

13. Verfahren zur Herstellung von Kompositmaterial zur Abschirmung von elektromagnetischen Höchstfrequenzfeldern nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtung des Kompositmaterials durch Einwirkung von Feuchtigkeit bei Raumtemperatur, thermisch oder photochemisch erfolgt.