DE1907620C3 - Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfähiger und/oder wärmeleitfähiger Kunststoffgegenstände - Google Patents
Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfähiger und/oder wärmeleitfähiger KunststoffgegenständeInfo
- Publication number
- DE1907620C3 DE1907620C3 DE19691907620 DE1907620A DE1907620C3 DE 1907620 C3 DE1907620 C3 DE 1907620C3 DE 19691907620 DE19691907620 DE 19691907620 DE 1907620 A DE1907620 A DE 1907620A DE 1907620 C3 DE1907620 C3 DE 1907620C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- particles
- resin
- flowable
- filler
- conductive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000004033 plastic Substances 0.000 title claims description 28
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 title claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 96
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 79
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 79
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 36
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 21
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 8
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 claims description 7
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 claims description 7
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 39
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 31
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 31
- 210000001772 Blood Platelets Anatomy 0.000 description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 14
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N al2o3 Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 13
- 235000019589 hardness Nutrition 0.000 description 11
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 10
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 5
- 229920002323 Silicone foam Polymers 0.000 description 4
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 4
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 4
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 4
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 4
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 4
- 210000003491 Skin Anatomy 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 3
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 3
- AHDSRXYHVZECER-UHFFFAOYSA-N 2,4,6-tris[(dimethylamino)methyl]phenol Chemical compound CN(C)CC1=CC(CN(C)C)=C(O)C(CN(C)C)=C1 AHDSRXYHVZECER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-phenylpropan-2-ylperoxy)propan-2-ylbenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(C)(C)OOC(C)(C)C1=CC=CC=C1 XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KUBDPQJOLOUJRM-UHFFFAOYSA-N 2-(chloromethyl)oxirane;4-[2-(4-hydroxyphenyl)propan-2-yl]phenol Chemical compound ClCC1CO1.C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 KUBDPQJOLOUJRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PSFDQSOCUJVVGF-UHFFFAOYSA-N Harman Chemical compound C12=CC=CC=C2NC2=C1C=CN=C2C PSFDQSOCUJVVGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001944 Plastisol Polymers 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 2
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 2
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 2
- 239000004999 plastisol Substances 0.000 description 2
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 241000245589 Argyrolobium zanonii Species 0.000 description 1
- WWZKQHOCKIZLMA-UHFFFAOYSA-N Caprylic acid Chemical compound CCCCCCCC(O)=O WWZKQHOCKIZLMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N Diphenylmethane p,p'-diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282619 Hylobates lar Species 0.000 description 1
- 241000234435 Lilium Species 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 229920002803 Thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 240000007313 Tilia cordata Species 0.000 description 1
- 235000015450 Tilia cordata Nutrition 0.000 description 1
- 241000579977 Volutidae Species 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000007844 bleaching agent Substances 0.000 description 1
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 description 1
- 235000013601 eggs Nutrition 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229920000591 gum Polymers 0.000 description 1
- 238000007542 hardness measurement Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxyl anion Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 239000011528 polyamide (building material) Substances 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained Effects 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000006188 syrup Substances 0.000 description 1
- 235000020357 syrup Nutrition 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N tin hydride Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000001519 tissues Anatomy 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfähiger und/oder wärmeleitfähiger Kunststoffgegenstände.
In der US-PS 3140 342 ist ein Verfahren zur Herstellung leitfähiger Kunststoffgegenstände für die
Abschirmung von Radiofrequenzen beschrieben. Dabei worden Metallteilchen mit der ungehärteten Phase
eines koniprimierbaren Kunstharzes vermischt und die <
>" Masse dann ausgehärtet. Der Kontakt von Teilchen zu Teilchen erbringt zahlreiche Leitungswege durch den
liegenstand, mit der Folge einer hohen Leitfähigkeil. Infolge der hohen erforderlichen Metallkonzentration
Kunststoff sind jedoch die Kosten für einen <>s
Jerartigen leitfähigen Kunststoff sehr hoch, insbesonde-•e,
wenn teure Metalle, wie etwa Silber, verwendet •verden. Dariiberhinaus werden durch die hohe Metallkonzentration
viele der wünschenswerten physikalischen Eigenschaften des Kunststoffmaterials beeinträchtigt.
So weisi der fertige Kunststoffgegenstand nicht mehr die ursprüngliche hohe Zugfestigkeit des
Kunststoffs auf und auch seine Komprimierbarkeit ist
durch die große Zahl der zusammenhängenden Metallteilchen beträchtlich vermindert.
It· der US-PS 30 03 975 ist ein Verfahren beschrieben,
bei dem ungehärtete Teilchen aus aushärtendem Kunstharz mit Metallteilchen beschichtet und dann
miteinander verpreßt und in einer Form ausgehärtet werden. Dabei verfließt jedoch das Wan. beim
Aushärtungsvorgang, wodurch viele der ansonsten im fertigen Gegenstand vorhandenen durchgehenden Leitungswege
unterbrochen werden, es sei denn, es wird ein beträchtlicher Anteil an Metall verwendet.
Aufgabe der Erfindung ist deshalb ein Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfähiger und/oder wärmeleitfähiger
Ktinsisioffgegenxtände, das sich durch niedrige
Kosten auszeichnet und bei dem die physikalischen Eigenschaften des den leitfähigen Füllstoff enthaltenden
Kunststoffes im wesentlichen erhalten bleiben.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß man
a) Teilchen aus einem nichtfließfähigen, koniprimierbaren
Kunstharz herstellt.
b) die Teilchen mit einem fließfähigen, härtbaren Kunstharz mischt,
c) das Gemisch weiter mit einem Füllstoff mit wesentlich höherer elektrischer Leitfähigkeit oder
Wärmeleitfähigkeit als derjenigen der Harze mischt, und
d) die Masse formt und das ungehärtete Harz in der Masse aushärtet.
Damit ergibt sich dann ein fester Kunststoffkörper, in welchem die Leiterteilchen ein Netzwerk bilden, das
sich durch den gesamten Gegenstand erstreckt,
wodurch eine durchgehende, gleichförmig hohe Leitfähigkeit erzielt wird.
Als fließfähiges Harz wird vorzugsweise ein solches verwendet, das sich beim Aushärten chemisch mit den
nichtfließfähigen Teilchen verbindet, also etwa die anausgehärtete Phase eines aushärtbaren Harzes. Die
nichtfließfähigen Teilchen dagegen sind vorzugsweise die ausgehärtete Phase des gleichen Harzes. Nach einer
Ausführungsform der Erfindung werden somit Teilchen eines ausgehärteten Harzes und leitenden Fiillsubstanz
mit dem nichtausgehärteten Harz vermischt und dann vergossen oder in anderer Weise unter den für das
Aushärten des unausgehärteten Harzes erforderlichen Bedingungen geformt. Die chemische Bindung zwischen
dem ursprünglich ungehärteten Harz und dem ursprünglich gehärteten Harz führt dann zu einer
einheitlichen Masse eines Kunststoffgefüges, welches die leitende Füllsubstanz festhält.
Während der Härtung des Gemisches wird im allgemeinen Druck ausgeübt, um die nichtfließfähigen
Teilchen zu verformen und damit die zwischen den Teilchen befindlichen Hohlräume aufzufüllen. Aus
diesem Cirunde müssen die nichifließfähigen Teilchen
komprimierbar sein, wobei unter dem hier gewählten Ausdruck »Komprimierbarkeit« verstanden werden
soll, daß die Teilchen unter Einwirkung von Druck genügend deforinierbar sind, um die zwischen ihnen
bestehenden Zwischenräume im wesentlichen aufzufüllen. Das heißt, die Deformierbarkeit führt zu einem
äußerst dichten Gefüge der Teilchen. Durch die Aushärtung des fließfähigen Harzes wird dann dieser
Deformationszustand der nichtfließfähiiren Teilchen
)ciiigefroren« und somit verhindert, daß sich zwischen
jiesen dann wieder unerwünschte Hohlräume bilden. Wenn die Deformierbarkeit der Teilchen nicht genügt,
im diese dicht zusammenpressen zu können, dann sind wesentlich mehr Füllsubstanz und flieüfähiges Harz
erforderlich, um gute physikalische Eigenscharten zu erreichen und eine niedrige Porosität des Endprodukts.
Bei einem elektrisch leitfähigen Gegenstand bedeutet dies, daß die Dichte der lcitfähigen Teilchen in diesen
Räumen so groß sein muß, daß über im wesentlichen das gesamte leitfähige Netzwerk ein Teilchen-Teilchen-Kontakt
gewährleistet ist.
D;e Komprimierbarkeit der nichtfließfähigen Teilchen
dient dazu, auch dem fertiggestellten Endprodukt eine gewisse Kompressibilität zu geben. Vorzugsweise
sind diese Teilchen auch elastisch, so -Jaß dann das Endprodukt, beispielsweise ein crfiiidungsgemäß hergestellter
Dichtungskörper, eine beträchtliche Elastizität aufweist.
Nach der Erfindung hergestellte Gegenstände, beispielsweise Dichtlingskörper, können während des
Hänungsvorgangs in ihre endgültige Form gegossen
werden. Es ist aber auch möglich, sie aus Platten auszustanzen oder sirangzupressen.
Das Gemisch kann aber auch an Ort und Stelle ausgehartet und dann als Dichtungselement verwendet
werden. Für diesen Zweck wird als fließfähiges Harz üblicherweise ein noch nicht gehärtetes, aushärtbares
Harz verwendet. Dabei werden zunächst alle Substanzen, mit Ausnahme des Härters für das ungehärtete
Harz, miteinander vermischt. Der Härter wird dann unmittelbar vor der. Verdichtungsstufe zugeführt, um
das Gemisch auszuhärten.
Wenn auch als fließfähiges Harz vorzugsweise die unausgehärtete Form eines aushärtbaren Harzes
verwendet wird, so ist es auch möglich, ein thermoplastisches Harz, zu verwenden. Im letzteren Falle kann es
auch in Form eines Plastisols verwendet werden. Das Gemisch aus fließfähigem Harz, nichifließfähigem Harz
und leitenden Teilchen wird dann auf eine Temperatur erhitzt, bei welcher nur das fließfähige Harz, nicht aber
das nichtfließfähigc Harz zu fließen beginnt. Es wird genügend Druck ausgeübt und das Gemisch dann
abgekühlt, um das thermoplastische, fließfähige Harz zu harten.
Die Erfindung gewährleistet eine vergleichsweise gleichmäßige Verteilung des metallischen Füllstoffs in
der Makrostruktur, d. h. beim Vergleich eines Volumens von hundert oder mehr der vorerwähnten nichtfließfähigen
Harzteilchen mit einem anderen Volumen der gleichen Größe. Somit kann die Gesamtkonzentration
an Meiallteilchen vergleichsweise niedrig sein, und folglich wird eine hohe Leitfähigkeit erzielt, ohne die
wünschenswerten physikalischen Eigenschaften einzubüßen, etwa Zugfestigkeit und Elastizität.
Dies steht im Gegensatz zum losen Einmischen von Metallteilchen in lediglich ein fließfähiges Harz, etwa
ein Plastisol. Dabei neigen nämlich die Metallteilchen dazu, sich abzusetzen, mit der Folge einer geringeren
Konzentration und damit niedrigeren Leitfähigkeit im oberen Bereich der Masse. Eine genügende Leitfähig
keil im oberen Bereich des Körpers kann somit dabei nur durch vergleichsweise große Gesamtkonzentraiion
an Metall teilchen gewährleistet werden. Dies wiederum führt zu einem vergleichsweise hohen Gewicht und zu
einer beträchtlichen Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften und darübcrhinaus zu hohen
Kosten im Falle der Verwendung von Silber oder
dergleichen als Leitfähigkeitsmetall.
Bei der Erfindung dagegen verhindern die nichtfließfähigen Harzteilchen im wesentlichen ein Absetzen der
Metalltc'ilchen. Somit kann eine genügend hohe Metallkonzentration benachbart dem oberen Bereich
auch ohne hohe Konzentration nahe dem unteren Bereich der Masse erreicht werden. Darüber hinaus
neigt in einem aushärtenden System die Bindung der flüssigen (fließfähigen) Harzteilchen mit den vorgehärteten
(nichtfließfähigen) Teilchen während des Aushärtungsvorgangs zu einer »Austrocknung« der Flüssigkeit.
Das heißt, das härtende Harz neigt dazu, sich aus den Zwischenräumen zwischen dem bereits vorher ausgehärteten
Harzteilchen zurückzuziehen, womit Teile der metallischen Oberflächen für einen direkten Metall-Metall-Kontakt
freigelegt werden. Auch dies führt dazu, daß eine geringere Metalikonzentration genügt als in
Anordnungen, die lediglich fließfähiges Harz verwenden, wobei im letzteren Fall das härtende Harz dazu
neigt, die Metallteilchen vollständig zu umhüllen.
Die Erfindung soll auch im Vergleich mit der Verwendung von ungehärteten, aushärtbaren Harzteilchen,
wie in der oben erwähnten USA-Patentschrift 30 03 975 vorgeschlagen, erläutert werden. Im Gegensatz
zu den ungehärteten Teilchen werden die bei der Erfindung verwendeten gehärteten Teilchen während
der Formung oder der Aushärtung der ungehärteten Teilchen nicht fließfähig. Somit tritt nur eine minimale
Unterbrechung der Le'uerw ege in den Zwischenräumen zwischen den Teilchen auf. Es ist einer der wesentlichsten
Gründe, warum bei der Erfindung eine niedrige Gesamtkonzentration an Metallteilchen genügt.
Die erwähnten Vorteile werden auch dann erreicht,
wenn die nichtfließfähigen Kunsisioffteilchen vergleichsweise
geringe Größe aufweisen, beispielsweise die gleiche Größe wie die Metallteilchen. Eine noch
weitergehcndere Verminderung der Metallkonzeniration
ist jedoch möglich, wenn die nichtfließfähigen Harzieilchen wesentlich größer sind. So kann beispielsweise
mit Harzteilchen von 0.0232 mm (30 mesh) und
Blattsilberteilchen von weniger als 0.0017 mm (325 mesh) ein elektrisch leitfähiges Material erhalten
werden, das sich für die Abschirmung bei Mikrowellenfrequenzen eignet, wenn die Gesamtkonzeniration an
Metall nur 1,5 Vol.-% beträgt. Dies bedeutet eine beträchtliche Kostenersparnis bei der Verwendung von
Metallen wie Silber und dergleichen. Darüber hinaus wird das Gewicht wesentlich vermindert, was insbesondere
für Flugzeuge und Fahrzeuge der Raumtechnik von wesentlicher Bedeutung ist.
Bei der Verwendung von großen Harzieilchen werden die Metallteilchen wirksam auf ein dreidimensionales
leitendes Netzwerk in den Zwischenräumen zwischen den Harzieilchen beschränkt. Das System ist
deshalb sehr gut leitfähig in diesen Zwischenräumen, und die Gesamtsubstanz hat folglich eine hoho
Makrostruktur-Leitfähigkeit, selbst dann, wenn ein großer Teil des Volumens keinerlei Metallteilchen
einhält. Darüber hinaus führt die Elimination des Metalls von diesen Volunienhereiehe:! zu einer nicd-igen
Gesamtkorizeniration an Metal1, obwohl selbstverständlich
im leitenden Netzwerk J . Meiallkonzciiiranon
beträchtlich ist. Auch d;e·. '>,u'i .',azii bei, daß die
wünschenswerten physikalischen I ,genschaften des
Kunststoffs beibehalten bleibe Dies ist besonders
wichtig im Fall komprimierbarer Materialien, etwa von
Elastomeren, die bei der Herstellung leitender Dichtungen Verwendung finden.
Wenn auch das beschriebene Erfindungsverfahren zu vergleichsweise wenigen Unterbrechungen des leitenden
Netzwerkes führt, so sind doch die einzelnen Arme des Netzwerkes im ganzen sehr kurz, and das System
wirkt deshalb als homogene leitende Masse bei Radiofrequenzen und Mikrowellenfrequenzen.
Wenn die gewünschte Eigenschaft eine bessere Wärmeleitfähigkeit ist, dann kann das für elektrisch
leitfähige Kunststoffgegenstände verwendete Silber durch weniger teure leitfähige Substanzen ersetzt
werden. So können beispielsweise Aluniiniumflocken oder Aluminiumpulver für die Herstellung von wärmeleitfähigen
Kunststoffen verwendet werden; Aluniiniumflocken und -pulver eignen sich jedoch im allgemeinen
nicht für elektrisch leitfähige Materialien, und zwar aufgrund des hohen Widerstands ihrer Oxidhaut. Auch
Aluminiumoxidteilchen können aus Füllsubstanz zur Erreichung einer verbesserten Wärmclei'fähigkeit verwendet
werden. Für die Zwecke der thermischen Leitfähigkeit hai ein »leitfähiger Füllstoff« die Wärmeleitfähigkeit
eines Metalls im Gegensatz zu dem wesentlich geringeren Wärmeleitvermögen eines ungefüllten
Kunststoffs. Jedenfalls kann die Wärmeleitfähigkeit eines Kunststoffs durch die Hinzufügung eines
leitfähigen Füllstoffs zumindest verdoppelt werden.
Sowohl im Fall eines elektrisch leitfähigen Materials als auch eines wärmeleitfähigen Materials kann, wenn
der leitfähige Füllstoff in Form flockenartiger Teilchen vorliegt, ein zusätzlicher Füllstoff als Streckmittel
verwendet werden. Für diesen Zweck können beispielsweise runde Teilchen aus Aluminiumoxid zugegeben
werden. Ein Streckmittel ist insbesondere dann nützlich, wenn der Anteil an flie(3fähigem Harz vergleichsweise
groß ist, entsprechend dem vergleichsweise großen Volumen in den Zwischenräumen zwischen den
nich(fließfähigen Harzteilchen.
Ist jedoch der Anteil an fließfähigem Harz vergleichsweise
gering, dann ist ein Streckmittel im allgemeinen von nur geringem Nutzen. Der Grund dafür ist nicht
völlig geklärt. Aus den erzielten Ergebnissen läßt sich jedoch annehmen, daß die Zwischenräume zwischen
den nichtfließfähigen Teilchen nach der Komprimierung des Gcmischs vergleichsweise klein sind und die
leitenden Flocken deshalb dazu neigen, sich flach an die Oberfläche der Harzteilchen anzulegen, unter der
Annahme, daß die Harzteilchen wesentlich größer sind als die Flocken. Die Flocken bilden dann metallische
Überzüge, die einander aufgrund der großen Annäherung
der benachbarten Harzteilchen berühren. Demgemäß ist weniger leitender Füllstoff erforderlich, und ein
Streckmittel vermag somit den erforderlichen Anteil nicht mehr wesentlich zu vermindern.
Im allgemeinen ist es zweckmäßig, die einzelnen Substanzen nacheinander zu vermischen und nicht alle
gleichzeitig. Das heißt, zunächst werden das fließfähige Harz und das nichtfließfähige Harz miteinander
vermischt und dann erst wird dieser Masse der leitende Füllstoff zusammen mit eventuell verwendeten Streckmittelteilchen
zugemischt. Dies gewährleistet eine einwandfreie Bedeckung der nichtfließfähigen Harzteilchen
durch das fließfähige Harz, womit die Bindung der nichtfließfähigen Teilchen verbessert wird, wenn das
fließfähige Harz aushärtet.
Der wärmelcitfähigc Kunststoff eignet sich insbesondere
zur Verbesserung tier Wärmeleitung zwischen elektronischen Bauelementen und ähnlichen Gegenständen
einerseits und einer Wärmeableitung, die dazu verwendet wird, die Bauelemente innerhalb sicherer
Temperaturgrenzen zu halten. Die Verwendung eines komprimierbaren und elastischen, leitfähigen Kunst
Stoffs sichert einen guten Wärmeübergang zwischen dem Bauelement und der Wärmeabführung. Dieser
;; Vorteil ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn eine
oder beide Oberflächen, zwischen welchen ein Wärmeübergang aufrechterhalten werden soll, gekrümmt ist
bzw. sind. In vielen Fällen muß das Bauelement elektrisch von der Wärmeabführung isoliert werden,
ίο und üblicherweise wird deshalb zwischen den beiden
Körpern ein isolierender Abstandhalter eingeschaltet. Durch die Verwendung eines wärmeleitfähigen, aber
elektrisch nicht leitenden Füllstoffs kann auf einfache Weise ein wärmeleitender Kunststoff hergestellt wer-
ι S den, der diesen Anforderungen genügt.
In einem Kunststoffgegenstand, der für die Erzielung
einer elektrischen Leitfähigkeit Silberflocken enthält, kann der Anteil an Metall sogar unter 1 Vol.-% im
Endproduk! liegen, obwohl üblicherweise ein Anteil von
weniger als 1,5% vorgezogen wird, um eine genügende Metall-Mctall-Berührung in dem leitenden Netzwerk zu
erhalten. Der Anteil an Metall kann bis zu 451Zn
betragen. Oberhalb dieser Grenze verändert der metallische Füllstoff die Eigenschaften des Kunststoffs
in unerwünschter Weise, bei einem Elastomer insbesondere dessen Elastizität. Deshalb wird im allgemeinen ein
wesentlich geringerer Anteil zweckmäßig sein, um diese Beeinflussung möglichst gering zu halten. Nachfolgend
werden einige Ausführungsbcispielc zur Erläuterung
ίο des praktischen Vorgehens bei bei der Erfindung
gegeben.
9 Teile Silikonharz (flüssige Form), wie es von der .15 Firma General Electric Company unter der Bezeichnung
RTV 615A vertrieben wird, wurden mit I Teil
Katalysator (General Electric RTV ti 5B) vermischt und
das Gemisch dann 15 Minuten lang bei 150"C gehärtet.
Das gehärtete Harz war gummiartig; es hatte eine Härte von 40 Shore (mit dem Duromctcr A gemessen)
und eine Zugfestigkeit von 70 kg/cm-\ Das gehärtete
Harz wurde dann zu Teilchen einer durchschnittlichen Größe von etwa 0,76 mm Durchmesser zerkleinert.
Daraufhin wurden die folgenden Substanzen sorgfältig miteinander vermischt:
a) 2 g der obigen gehärteten Teilchen;
b) 3 g desselben ungehärteten Harzes und des Katalysators in einem Gewichtsverhältnis von 9:1;
c) 3,5 g Aluminiumoxidteilchen mit einem maximalen Durchmesser von etwa 0,0017 mm (Alcoa T61)und
d) 5 g Silberflocken, kleiner als 0,001 7 mm Durchmesser (Handy & Harman.Silflake 135, Charge 760).
Dieses Gemisch wurde dann bei einer Temperatur von etwa 1400C 30 Minuten lang gchänet, und zwar
unter Einwirkung leichten Drucks, wodurch sich ein Plättchen ergab mit einem Durchmesser von 7,62 cm,
einer Dicke von etwa 0,15 cm und einem Siiberanteil von 7,8 Vol.-%. Eine einfache Widerstandsmessung
/wischen zwei Punkten an entgegengesetzten linden
du eines Durchmessers ergab 0,6 Ohm. (Alle Eigenschaften
eier elektrischen 1 eitfähigkeil wurden mittels einer
l'iinkl-zu- ■ Punkt-Widerstandsmessung festgestellt.)
Bi
1 i c I 2
Zunächst wurde ein elasiomeres Epoxyharz gebildet,
und /war durch Vermischen von 8,2 g Polyäther-dipti mär-amin (3M Company. HC-1 K)I) mit 0,23 g 2,4,b-Tris-(dimethylaniinometInI)-phenol-Katalysator
(Rhön! K
Haas Co., DMP-30). dann wurde das Gemisch auf
Raumtemperatur abgekühlt und dann 1,8 g Epoxyharz (Dow Chemical Company, DER 330) zugegeben. Das
Gemisch wurde bei 155°C 20 Minuten lang gehärtet und das gehärtete Harz dann in Teilchen zerkleinert mit >
einer Durchschnittsgröße von 0,05 cm Durchmesser. Dann wurden die folgenden Substanzen miteinander
vermischt:
a) 2 g gehärtete Teilchen;
b) 2,6gPolyäther-diprimär-amin(HC-1101);
c) 0,04 g Katalysator (DMP-30);
d) 0,36 g Epoxyharz (DER 330);
c) 6 g Aluminiumoxidteilchen (Alcoa T61) und
f) 5 g Silberflocken (Silflake 135).
f) 5 g Silberflocken (Silflake 135).
Das Gemisch wurde dann in eine Pappeform eingebracht, die sich zwischen den Platten einer Presse
befand und eine Dicke von 0,2 cm aufwies; über das Gemisch wurde eine Aluminiumfolie gelegt. Dann
wurden die Platten gegeneinander gepreßt, derart, daß diese einen Druck von etwa 14 kg/cm2 ausübten, unter
welcher Bedingung das Gemisch 20 Minuten lang bei einer Temperatur von 155°C gehärtet wurde.
Das sich ergebende Plättchen war fest und hatte sowohl eine gute Leitfähigkeit als auch eine gute ;s
Haftfähigkeit an der Aluminiumfolie; der Silberanteil betrug 5,8 Vol.-%.
Nach einigen Tagen wies diese Probe eine beträchtlich größere Härte auf als andere erfindungsgemäße
Proben, beispielsweise die Probe des nachfolgenden Beispiels 4. Die Probe konnte nicht mehr als
komprimierbar bezeichnet werden, wenn man die normale Bedeutung dieses Ausdrucks zugrundelegt. Da
die vorgehärteten Harzteilchen ursprünglich komprimierbar waren, wurden sie durch den während des .vs
Härtungsvorgangs für die fließfähigen Harze [Substanzen b), c) und d)] ausgeübten Druck dicht zusammengepreßt.
Die weitere Aushärtung (Verfestigung) dieser Teilchen diente dazu, den im ungehärteten Harz
befindlichen Härter aufzunehmen. -to
Im Gegensalz dazu können aber die Teilchen auch
aus einer langsam aushärtenden Zusammensetzung hergestellt werden, die von selbst nach der Komprimierung
des Gemisches fortlaufend aushärtet. In jedem Fall wird auf diese Weise ein sehr harter, leitfähiger .|s
Kunststoff erzeugt, der einen großen Teil der Festigkeit seiner ungefüllten Bestandteile beibehält.
Bc i;. ρ i e 1 i y
Die folgenden Substanzen wurden sorgfältig inilein ander vermischt;
a)hg zerkleinerter, geschlossen poröser Silikon
schaum (Durchschnittsgröße etwa 0,(H cm); vor vs
dein Zerkleinern lug der Schaum 111 Form einer
I1IaIIe mittlerer Dichte vor (etwa I g/cni1). wie er
von der Firma Greene Kiibber (Ό. vertrieben wird;
seine HlIi1Ie betrügt 20 Shore A;
b) Jg Silikon-Gtiminimiissc, enthaltend ein Silikon- "'
lnirz (Dow Corning Corporation, Silnstic Jf)U) und
Dieumylpcroxid-Katalysator (I lerciiles Inc.,
Di-Cup K) Im Gewichlsverhlllinis 200 : i;
c·) 5 g Silberflocken (Silflake I Ir>) und
d) :>,Γ> g Aliiiniiiiumoxidteilclien (Alcoa Th I). 's
Diis Gemisch wurde in eine l'appeform eingefüllt, die
zwischen den Platten einer Presse angeordnet war, und dann 30 Minuten lang bei einer Temperatur von 155' C
gehärtet, bei einem Druck von etwa 17 kg/cm-'. Das sich
ergebende Plättchen wurde dann 4 Stunden lang bei 145''C nachgehärtet. Das gehärtete Plättchen, dessen
Silberanteil 4.7 Vol.% betrug, war sehr stark leitfähig. Es hatte eine Härte von 61 Shore A. Zum Vergleich, ein
ähnliches Plättchen, das jedoch ohne gehärtete Silikonteilchen hergestellt worden war, hatte eine Härte von 75
Shore A. (Härtemessungen wurden mit aufcinandcrgestapelten
Plättchen durchgeführt, wobei die Gesamtdikke des Stapels etwa 0,5 cm betrug.)
Das bei diesem Beispiel verwendete Harz hatte die Konsistenz von Gummimasse, und üblicherweise sind
Substanzen einer derartigen Konsistenz sehr schnell auf einem Gummikalander mischbar. Ein noch flüssigeres
Harz wird deshalb vorgezogen, wie anhand nachfolgender Beispiele beschrieben wird.
Die Verwendung von Schaumteilchen steht im Gegensatz zu der Verwendung eines Schaummittels in
einem auf andere Weise hergestellten, leitfähigen Kunststoff, wie letzteres in der USA-Patentschrift
3140 342 beschrieben wird, d.h. ohne vorgehärtctc
Harzteilchen. Im letzteren Fall ist nämlich immer noch ein vergleichsweise hoher Anteil an Metal! erforderlich.
Das Schaummittel führt zwar zu einer Erhöhung der Komprimierbarkeit, vermag jedoch im allgemeinen
nicht zu derart elastischen Körpern zu führen, wie dies bei der Erfindung der Fall ist, d.h., das komprimierte
Material kehrt nach Beendigung der Druckeinwirkung nicht mehr zu seiner ursprünglichen Gestalt zurück.
Dieses Beispiel verdeutlicht die Verwendung von Silberpulver anstelle von Silberflocken.
Die folgenden Substanzen werden miteinander vermischt:
a) 5 g Schaumteilchen gemäß dem Beispiel 3;
b) 2,5 g Silikon-Gummiinasse gemäß Beispiel 3;
c) 7,5 g Silberpulver mit etwa 1,5 μ durchschnittlichem
Durchmesser (Handy Λ llarman.Silpowder IJO).
Das Gemisch wurde in eine Pappcfonii eingefüllt und
30 Minuten lang bei einer Temperatur von 15I)"C
gehärtet, und zwar unter einem Druck von etwa i7 kg/cm·'. Das Material wurde dann J Siunden lang bei
einer Temperatur von 140"C nachgehärtet.
Das fertiggestellte Plättchen wies eine ausgezeiehne-Iv
elektrische Leitfähigkeit auf. Fs hatte eine Härte von
55 Shore A. Im Gegensat/ dazu hatte ein ähnliches
Plättchen, das jedoch ohne vorgehilrtcle Teilchen
hergestellt worden war, eine I lärte von 80 Shore A.
Dieses Beispiel besteht aus sechs l-inzellx-ispielen.die
durch die Veränderung tier Anteile der gleichen Substanzen erhalten wurden. Die Substanzen waren:
a) Silikonschaiiin wie im Beispiel i;
h) ungehärtetes Silikonharz (General F.lectnc KTV
(i|5A) und Katalysator (hl.1W) in einem Gewichtsverhältnis
von 9:1;
c) Silberrioeken (Silflake U5);
d) Alimiiniumoxidteilchci^AleoaTbl).
Die Anteile dieser verschiedenen Substanzen und der sich ergebende Silberanleil waren folgende:
709 036/OB
ä//
s,· ...„.fc.il-..
1 iJLfc2S
üSsbüsäz:«;
ίο
Schaumieilchen | V. I | V. 2 | V. 3 | V. 4 | V. | ■") | V. h | |
Ungehärtetes Hat/ | P | P | P | P | ||||
.,) | Silberflocken | 2 | b | H) | 1") | 10 | 8 | |
b) | Aluminiumoxid teilchen | 3 | 3 | 3 | 3 | 1 | 2 | |
c) | Silber (in Vol.-'Vo) | Λ | '3 | ;i | 5 | 1 | .b | 1.7 |
ti) | .3,-) | J.") | 3.Ί | 3.) | 1 | ,2 | 1.7 | |
c) | 7.b | 4.b | 3.2 | 2.4 | I | .3 | 1.·") | |
In jedem dieser Fälle wurden die einzelnen
Substanzen miteinander vermischt und das Gemisch dann in eine Pappeform eingefüllt, die zwischen den
Platten einer Presse angeordnet war. Das Gemisch wurde dann 45 Minuten lang bei einer Temperatur von
135°C und einem Druck von etwa 17 Kg/cm' gehärtet, wodurch ein Plättchen entstand mit der Dicke eines
typischen Dichtungsplättchens. Alle gehärteten Plättchen wiesen eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit
auf, mit Ausnahme des Beispiels V.6, das in dieser Beziehung nur ein mittleres Ergebnis erbrachte.
Darüber hinaus waren alle Plättchen sehr elastisch. Es wurden die folgenden Härten gemessen:
V.l -47 Shore A;
V.4 -43 Shore A;
V.5 - 37 Shore A;
V.6 - 41 Shore A.
V.4 -43 Shore A;
V.5 - 37 Shore A;
V.6 - 41 Shore A.
Beispiel 5A
Dieses Beispiel besteht aus vier Einzelbeispielen, bei welchen die gleichen Substanzen wie in Beispiel 5
verwendet wurden, jedoch mit der Ausnahme, daß die Aluminiumoxidteilchen weggelassen wurden. Das Verfahren
war das gleiche wie beim Beispiel 5, mit Ausnahme der etwas anderen Hiirtiingsbcdingungcn;
a) Schaumteilchen
b) Ungehärtetes I iar/
c) Silberflockeii
e) Silber (VoI.-0/,.)
f) Hüne (Shore A)
Die Probe VA.4 wies eine ausgezeichnete Leitfähig
keit auf. Die Proben VA. 1 und VA.2 waren geringfügig
weniger leitfähig als VA.4. Die Probe VA.7 schien etwa
ebenso leitfähig /t> sein wie die Proben VA. 1 und VA.2.
die Leitfähigkeit war jedoch nicht gleichförmig über Jas Plättchen. Die Probe VA.8 schließlich wies eine
pimktförmige Leitfähigkeil auf, und in ilen Leitfähigkcitsbereichen
trat ein bemerkenswert höherer Wider stand auf als bei den anderen Probon.
Die Proben VA.I, VA.2 und VA/t hallen jeweils das
gleiche relative Verhältnis /wischen gehärteten Teil (.•hon und ungehärteten Ii1UcIu1M wie die entsprechend
numerierlen Proben von Beispiel '>. Der Silbciiuiloil war
■10% geringer als bei ilen Proben von Beispiel r>. Im l'all
des Beispiel·, VA.4 jedoch war die elektrische Leitfähig
keil /iiiniiiilosl gleich gut. Dies dürfte dii· Theorie
ImI(1MiIiIUiTM, dall dann, wenn ein hoher Anteil an
gcliiii'lclcm 1 liiiv VCiWi1IKk1I wiiil, die SilhorNoekon
dazu neigen, sich flach an ilk· lliir/leilclieii anzulegen,
was, /iisainmeii mit der dichten Anlage der gehärli'tcn
llar/leilchcn aneinander, /11 einer guten Leitfähigkeit
bei minimalem Anteil im loiteiulem HlIlMnIf führt. Bei
einem groücn Auleil an ungohilrlelcm Hur/ werden die
gchärlolen Teilchen durch die ungehärteten llar/teil
(•lion voneinander in einem gewissen Aiismkiü gclrcnni,
und es muß deshalb zusätzlicher lcilfähigcr T'üllstolf
vorgesehen werden, um l.eiiimgswcge durch diis
ungehalten· I Iar/ hiutltiivh /11 gewährleisten. Im
letzteren l'all ilioiil das Sireckmittel (Aluminiumoxid)
dazu, den erforderlichen Anteil an leitendem T'üllsloff
das Planchen wurde nämlich 15 Minuten lang bei einer
Temperatur von I65"C gchäricl, und zwar unter einem Druck von etwa 17 kg/cm2. Die Anteile der verschiedenen
Substanzen und der sich ergebende Silberanteil sowie die Härte des fertigen Plättchens sind aus der
folgenden Tabelle eninehmbar:
VA. 2
P
P
b
3
3
3,1
38
38
VA. 4
P
P
3
3
3
l.b
3«
3«
VA. 7
4
4
4
7.S
4r>
4r>
VA. 8
0
4
9
4
4r)
/ur T'rreichiiiig der gewünschten Leitfähigkeit /u
vermindern.
Ein Weglassen der Aluminiiimoxidteilchen und eine
Verminderung des Silheranteils vermindert das Gewicht und die Kosten des leitfähigen Kunststoffs.
Außerdem werden gewünschte physikalische Eigen schäften verbessert. Somit zeigt ein Vergleich /wischen
den Proben VA.I und VA.4 einerseits und den Proben
V,I und V.4 andererseits, daß ein beträchtlicher Anstieg
in der Komprimierbiirkcil auftritt, woiin die Anteile
dieser Komponenten vermindert werden. Die Kompri mierbarkoil hiliigi aiiücrdoin von dem Anleil der
komprimiorbaren, vorgohiirtelen Teilchen ab, die sich in
dom Kunststoff befinden, was der (irtirul dafür ist, dall
die Proben V.4 und VA.4 wesentlich komprimicrbnrcr
sind als die Proben V.l und VA. I.
Beispiel 5H
Dieses Beispiel besteht aus zwei liinzolboispieleii
VB.2 und Vll.4, dio vollständig den Beispielen V.2 mit!
V.4 cntspri'chon, mit dor einen Ausnahme, dall das
Silborpiilvor (Silpowder LJO) erseht worden ist diircli
Silberflockou. Probe VU.2 hatte eine I litrle von 58 Short
A. Sie wies eine geringere I .eitfahigkoit mir als die Proln:
V.2, hatte jedoch eine größere Dehiuingsfilhigkeit und
eine höhere Zugfestigkeit. Die Probe VB.4 wai elektrisch nicht leitend. Sie halte eine IHIrIe von 4^
Shore A.
Diese Beispiele /eigen, daß ein Unterschied beslehi
/wischen einem !eilenden l'üllstoff in Pulverform mir
r η—
einem in Form von Flocken. Wiederum scheint dies zu bestätigen, daß die !locken dazu neigen, ununterbrochene
Überzüge über die vorgehärteten Harzteilchen zu bilden, im Gegensat/ zum Pulver, das dies offenbar
nicht tut.
Bei diesem Beispiel waren die Substanzen die gleichen wie im lall des Beispiel 5, mit der Ausnahme
jedoch, daß die Substanz b) das ungehärtete Harz, einen
Katalysator und außerdem ein Lösungsmittel (General Electric RTV 910) enthielt im Gcwichtsvcrhäitnis
4,5 :0,5 :5. Die Substanzen wurden in folgenden Verhältnissen miteinander vermischt:
a) 10 g gehärtete Schaumteilchen;
b) 2 g ungehärtete Har/.komponcntcn;
c) 1,67 gSiiberflocken;
d) 1,33 g Aluminiumoxidteilchen.
Das Gemisch wurde dann unter den gleichen Bedingungen wie beim Beispiel 5 gehärtet. Das sich
ergebende Plättchen hatte einen Silberanteil von 1,3 Vol.%. Es wies eine gute elektrische Leitfähigkeit auf
und eine Härte von 32 Shore A. Ein Vergleich mit Beispiel V.5, bei welchem die Anteile der verschiedenen
Substanzen im wesentlichen genau die gleichen waren, mit der Ausnahme des Zusatzes eines Verdünnungsmittels
beim Beispiel 6, zeigt, daß das Verdünnungsmittel die Komprimierbarkeil wesentlich verbessert.
Dieses Beispiel zeigt die Verwendung eines I Irethansystems.
Das vorgehärtete Harz wurde aus den folgenden Substanzen gewonnen:
a) 50 g Hydroxy-Copolymer von Butadien und Styrol (Sinclair Chemical Co., Poly B-D CS-15);
b) 3,45 g Isonol C-100 diol (Upjohn Company);
c) 9,5 Isoeyiinat (Upjohn Isonate 1431.);
d) 0,05 g 5()%igen Zinnoctylat-Katalysator (Naftone, Inc.).
Die erwähnten Substanzen wurden I Stunde lang bei einer Temperatur von 115"C gehartet und das gchärtcie
Material dann zu Teilchen einer Größe von etwa 0,(113 cm zerkleinert.
Das ungehärtete 11 ar/, enthält bei diesem Beispiel alle
die Substanzen des gehärteten Harzes, zusätzlich jedoch einen Weichmacher im Gewichlsverhällnis I : 2.
Als Weichmacher wurde Guinmiöl verwendet, wie es von der Firma Sinclair Chemical Co. unter der
Bezeichnung Tuff!«.) 300 vertrieben wird. Die verschiedenen Substanzen des Dichtungsniatcrials wurden dann
mil ilen Folgenden Mengen miteinander vermischt;
(i) 10 g gehärtete I lar/teilchcn;
b) 3KUHgChHr(CtCsHiIr/:;
e) 1,67 g Silberflocken (SiIflinke 135);
(I) !,.igAluininiumoxidteilehcnfAlcoiiTM).
Das Gemisch wurde dann in einen Pappebehälter eingefüllt und 45 Minuten lang bei einer 'Temperatur
von 132"CtIiId einem Druck von 23 kg/cm'gehärtet.
Das sich ergebende Plättchen halte einen Silberunteil
vim 1,1 Vol.%. Es wies eine gute elektrische
I ,eilfllhigkeil auf und hatte eine I lärle von 44 Shore A,
Dieses Beispiel verdeutlicht die Verwendung eines Siebes als Verstärkung im einer Dichtung. Die
Substanzen von Beispiel 5 wurden in folgender Zusammensetzung miteinander vermischt:
a) 7,5 g Silikonschaum;
b) 1.5 g ungehärtetes Silikonharz mit Katalysator;
c) 2,5gSilberflocken:
ti) 1,8 g Aluminiumoxidteilchen.
S Diese Substanzen wurden miteinander vermischt und dann in die Form eines flachen Siebs gepreßt, wie es von
der l'.xmet Corp. (2 Inoccl ^-2/OE) vertrieben wird. Das
Gemisch wurde dann 45 Minuten lang bei einer Temperatur von 1 30 C und einem Druck von etwa
ίο 17 kg/cm-' gehärtet, womit ein Plättchen mit einem
Silbergehalt von 2,5 Vol.% erhalten wurde.
Dieses Beispiel zeigt die Verwendung von thermoplastischem
Material als fließfähiges Harz. Die folgenden Substanzen wurden sorgfältig miteinander vermischt:
a) 9 g der ungehärteten Urcthanteilchen von Beispiel 7;
b) 3 g thermoplastischer Urethangummi (B. F. Goodrich Co. Estane 5702);
c) 5 gSilberriockcn (Silflakc 135);
d) 3,5 g Aluminiumoxidtcilchcn (Alcoa T61).
Das Material wurde in eine Pappeform eingefüllt und 5 Minuten lang einer Temperatur von 132°C sowie
einem Druck von etwa 28 kg/cm2 ausgesetzt. Unter diesen Bedingungen floß das thermoplastische Material
in die Zwischenräume zwischen den gehärteten Teilchen ein.
Das Gemisch wurde dann abgekühlt, um das ^o thermoplastische Material zu härten. Das sich ergebende
Plättchen halte einen Silberanteil von 2,9 Vol.%.
Beispiel 10
Dieses Beispiel zeigt die Verwendung von gehärteten
.VS Teilchen, die aus sich selbst heraus elektrisch leitfähig
sind.
Das vorgehärtete Material wurde durch Härten folgenden Gemisches hergestellt:
a) 3b g Silikonharz (General Electric Co., RTVbIIA);
b) 4 g Katalysator (General Electric RTV b 15B);
c) H) g Kohlenstoff (Cabot Corp., XC-72R).
Das gehärtete Material wurde zerkleinert auf Teilchen einer Größe von etwa 0,038 cm.
Die folgenden Substanzen wurden dann miteinander 4S vermischt:
a) 8,1 g gehärtete Harzlcilchcn;
b) 3,94 g eines Gemisches aus Silikonharz um Katalysator im Verhältnis von 9:1 Gew.'Teiler
(General Electric RTV b\5 Λ undbl5B);
μ. c) 5,3 g Silbcrflocken (Silllake 135);
d) 4 g Aliiminiumoxidicilchen (Alcoa TbI),
Das Gemisch wurde in eine Pappform geschüttet um dort 20 Minuten lang bei einer Temperatur von 155"C
und einem Druck von 17 kg/cm·' gehilrtet.
ss Das sich ergebende Plättchen, das einen Silberantei
von 4 Vol.% aufwies, zeigte eine ittiUerst gut
elektrische Leitfähigkeit; es hatte eine Härte von f> Shore A.
Der Kohlenstoff macht die gehärteten Teilchci
(tu leitlähig. Andererseits verursacht die Anwesenheit voi
Kohlenstoff in den Teilchen keine übermlUMge Hart
derselben, was sich daraus ergibt, dnli das Malerin
vergleichsweise formbar blieb.
fl(. Beispiel Il
Dieses Beispiel zeigt die Verwendung von Kupfer schrot in einem elektrisch leitfähigen Kunststoff nac
der Erfindung.
■-'v'V.
Die folgenden Substanzen wurden miteinander vermischt:
a) bg gehärtete Silikonsehaumteilchen des Typs von
Beispiel 3:
b) 3 g ungehärtetes Silikonharz, enthaltend General Electric RTV bl5A-llaiv und RTV blSB-Katalvsator
im Gewichtsverhältnis 4 : I:
c) 57 g Kuplcrschrot mit einer Purchschnittsgröße von 0.028 mm (Alcan Metal Powders. Inc.. MD2
3HP).
Das Gemisch wurde in eine Pappform eingefüllt und darin 40 Minuten lang bei einer Temperatur von 130' C"
und einem Druck von etwa 23 kg/cm2 gehärtet.
Das sich ergebende Plättchen hatte einen Kupfergchalt
von etwa 42 Vol.% und wies eine gute elektrische Leitfähigkeit unter Druck auf. Bei Abwesenheit von
Druck war die Leitfähigkeit nicht so gut, und /war aufgrund der Oxidhaut der Kupferteilchen. Dieser
Überzug wird bei Einwirkung von Druck auf das Plättchen von den Teilehen durchstoßen, wobei die
Einwirkung von Druck eine bei Dichtungen während deren Gebrauch übliche Bedingung ist.
Beispiel 12
Dieses Beispiel zeigt die Verwendung eines Kupfertlrahts als leitendes Medium und einen Kunststoffgegenstand
nach der Erfindung.
Die folgenden Substanzen wurden miteinander vermischt:
a) 4 g gehärtete Silikonharzteilchen ties Typs von Beispiel I;
Ii) I g ungehärtetes Silikonharz ties Typs von Beispiel
I;
c) 0,3 g Kupferdraht eines Durchmessers von 0,004 cm und einer Länge von 15,24 cm.
Das Gemisch wurde in eine Pappform eingebracht und dort 45 Minuten lang bei einer Temperatur von
IJ2"C und einem Druck von etwa 14 kg/cm·' gehärtet.
Das sich ergebende Plättehen hatte einen Kupferanteil
von etwa 0,7 VoI1Vn. Wenn die elektrische
Leitfähigkeit durch Piinki-zuPunkt-Messung festgestellt
wurde, so zeigte sich für das Plättchen eine gute Leitfähigkeit zwischen Punkten, wo die Drähte durch
die Oberfläche ties Plättchens hindurchstießen. Wird theses Material als Dichtung verwendet, dann berühren
eine große Anzahl dieser vorstehenden Drahtenden die Oberflächen, /wischen denen die Dichtung vorgesehen
ist.
Beispiel I)
Dieses Beispiel zeigt die Verwendung von Kohlenstoff als tlas die elektrische I .eilfähigkeii verursachendes
Medium.
Pie folgenden Substanzen wurden miteinander vermischt;
ti) b g Silikonschaum ties Typs von Beispiel '>;
ti) b g Silikonschaum ties Typs von Beispiel '>;
b) J g ungehärtetes Silikonharz des Typs von Beispiel
5;
c) 1,2 g Kohlenstoff (Cubot Corp. XC-72K).
Das Gemisch wurde in einer l'iippform 45 Minuten
lang bei einer Temperatur von IJO11C und einem Druck
von etwa 2J kg/cnr' gehilrtel, Das sich ergebende
Plättchen hatte einen Kohlenstoffgehalt von etwa d,H
Vol.%. Es hatte die Leitfähigkeit eines typischen Kohlenstoffsyslcms mit gesteigerter Komprimieren·-
keil auf (!rund voi gehärteter Schaumtuilehen als Teil
ties Bindcgefüges für ilen KoI)IeIiMt)If.
Beispiel 14
Dieses Beispiel zeigt die Verwendung von lasern au:
rostfreiem Stahl als Fiillmiuel zur Erzielung einei -· elektrischen Leitfähigkeit
Die folgenden Substanzen werden miieinantlei
vermischt:
a) 20 g gehärtete Silikonieilchen, versetzt mit Kohlen stoff gemäß Beispiel 10:
a) 20 g gehärtete Silikonieilchen, versetzt mit Kohlen stoff gemäß Beispiel 10:
ο b) 20 g ungehärtetes Harz aus Silasiic 3511-Harz um
Di-CupR-Katalysator im Gewichtsvcrhältnii
200 : I;
c) b,b7 g Fasern aus rostfreiem Stahl, wobei die lasern 12 μ Durchmesser aufwiesen und eint
s Länge von 3 mm (Brunswick Corp 7I0SC272):
ti) 2 g Titandioxid-Bleichmittel (New )crscy Zinc Co
A-430).
Das Gemisch wurde in einer Pappform 20 Minuter lang bei einer Temperatur von 1551C und einem Drucl·
:o von etwa 17 kg/cm2 gehärtet. Daraufhin wurde es bc
einer Temperatur von 140 C 4 Stunden lang nachgehärtet.
Das sich ergebende Plättchen hatte eine elektrische Leitfähigkeit gleich tier ties Kohlcnstoffsystems, d. h. de;
:s Plättchens von Beispiel 13. Anstelle der schwarzer Farbe des Kohlcnstoffsystems, schwarz ist in mancher
Fällen unerwünscht, hatte tlas Plättchen eine graut Farbe, und zwar aufgrund des Zusatzes von Titandioxid
In einem derartigen System ist tlie Verwendung eine?
ui faserigen anstelle eines teilchenförmigen Metallfüllcn
erwünscht, da die intermetallische Leitfähigkeit durcr
tlas Titandioxid weniger unterbrochen wird, als wem flockenartige oder kugelförmige Metallteilchen verwendet
würden.
lS Beispiel 15
Dieses Beispiel betrifft einen wiirmcleitfi'higen um komprimierbaren Kunststoff nach tier Erfindung.
Pie folgenden Substanzen wurden miteinaiulei
in vermischt:
a) b g gehärtete .Silikonharzteilchen des Typs vor Beispiel I;
b) 3 g ungehärtetes I latz ties Typs von Beispiel I;
c) b,4 g Aluminiumpulver (Alcoa 120).
.|s Pas Gemisch wurde in eine Pappform eingefüllt und
darin 15 Minuten lang bei einer Temperatur von 132 C
und einem Druck von etwa 14 kg/cm·1 gehärtet.
Das sich ergebende Plättchen halle einen Aluminium anteil von etwa 2b Vol.%. Seine Härte betrug 5b Shore
so A und es wies eine gute Wärmeleitfähigkeit auf.
Beispiel H)
Dieses Beispiel zeigt die Verwendung eines fließfähigen Harzes, das beim Aushärten hart wird. Pi«.
ss folgenden Substanzen wurden miteinander vermischt:
a) 2 g gehttrtcle Teilchen des Typs von Beispiel 2;
b) ungehtlrtetcs Harz., bestehend aus 1 g Epoxyharz
(PER 330) und 2 g Polyamid (General Mills Corp. Versamid 125);
ei, c) H g Silberflocken (SiIfluke I35).
Pas Gemisch wurde in eine 0,1 cm dicke Pappforn
eingefüllt und darin 15 Minuten lang bei einei Temperatur von 93"C und. einem Druck von etwii
14 kg/cm·1 gehilrtet. Pas sich ergebende Plättchen win
('s gegenüber eiern vorhergehenden Beispiel hart um
formhaltcnd. Es wies eine gute elektrische l.eitfilhigkeil
auf.
Claims (5)
- Patentansprüche:t. Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfiihigcr und/oder wärmeleitfühiger Kunststoffgegenstände, dadurch gekennzeichnet, daß mana) Teilchen aus einem nichtfließfähigen, komprimierbaren Kunstharz herstellt,b) die Teilchen mit einem fließfähigen, härtbaren Kunstharz mischt, iüc) das Gemisch weiter mit einem Füllstoff mit wesentlich höherer elektrischer Leitfähigkeit oder Wärmeleitfähigkeit als derjenigen der Harze mischt, undd) die Masse formt und das ungehärtete Harz in is der Masse aushärtet.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als fließfähiges Harz ein Harz einsetzt, das sich mit den Teilchen des nichifließfähigen Harzes chemisch verbindet, wodurch ein einheitliches Bindegefüge für den Füllstoff entsteht.
- 3. Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß mana) Teilchen aus einem nichtfließfähigen, komprimierbaren, durch Wärme gehärteten Kunstharz :s herstellt,b) die Teilchen mit einem fließfähigen, ungehärteten, wärmehärtbaren Harz mischt,c) das Gemisch weiter mit einem Füllstoff mit wesentlich höhere:· elektrischer Leitfähigkeit oder Wärmeleitfähigkeit als derjenigen der Harze mischt und die Masse zusammendrückt, wodurch die Teilchen des gehärteten Harzes zusammengedrückt und die zwischen ihneii liegenden Hohlräume verkleinert werden, undd) die Masse formt und das ungehärtete Harz in der Masse unter Druck aushärtet.
- 4. Verfahren nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß man als komprimierbare Harzteilchen Teilchen eines elastischen komprimierbaren jv Schaums einsetzt.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Füllstoff 1—45 Vol.% eines Metalls einsetzt.b. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man nichtfließfähigc Teilchen einsetzt, die durch einen Gehalt an Kohlenstoff elektrisch leitfähig sind.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US70559368A | 1968-02-15 | 1968-02-15 | |
US70559368 | 1968-02-15 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1907620A1 DE1907620A1 (de) | 1970-02-19 |
DE1907620B2 DE1907620B2 (de) | 1977-01-13 |
DE1907620C3 true DE1907620C3 (de) | 1977-09-01 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1494994C3 (de) | Elektromagnetische Energie abschirmendes Material | |
DE2752540C2 (de) | Druckempfindliches elektrisches Widerstandselement und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE2652683B2 (de) | Anisotroper elektrisch leitender platten-oder folienförmiger Körper und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE2448398A1 (de) | Waegematte | |
DE60222955T2 (de) | Brennstoffzellenseparator und Verfahren zur Herstellung desselben | |
DE2744800C3 (de) | Druckabhängiger elektrischer Widertand | |
DE2536361A1 (de) | Elektrisch leitender klebstoff | |
DE1729127A1 (de) | Kunststoff-Verbundstoff und daraus hergestellte Formteile,insbesondere Zaehler | |
DE69031123T2 (de) | Elektrisch leitfähige polymerzusammensetzung | |
DE69621378T2 (de) | Isolierender Abstandshalter | |
DE3928036C2 (de) | ||
DE1570922C3 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Kabelendes | |
DE2624803A1 (de) | Form | |
DE3508794A1 (de) | Kunststoffgehaeuse mit einem leitenden film | |
DE2322806C3 (de) | Kleb- und Dichtungsmasse aus einem aus zwei nebeneinander liegender Streifen bestehenden Formkörper | |
DE3782419T2 (de) | Verfahren zur herstellung von elektrischen widerstaenden mit weiten werten der spezifischen widerstaende. | |
DE2912834C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Silber/Silberchlorid-Bezugselektroden hoher Genauigkeit und Stabilität | |
EP1034214B1 (de) | Kunststoffmaterial und leitfähiger kunststoffgegenstand | |
DE3029777A1 (de) | Material fuer eine biegsame leitende verbindung insbesondere fuer flugzeuge | |
DE1907620C3 (de) | Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfähiger und/oder wärmeleitfähiger Kunststoffgegenstände | |
DE2240286A1 (de) | Druckempfindliches widerstandselement und verfahren zu seiner herstellung | |
WO1998008364A1 (de) | Leitfähiges dichtungsmaterial und dichtungsprofil | |
DE2643190C2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer porösen, ein wanderungsfähiges Schmiermittel aufnehmenden Lagerschale | |
DE19835613A1 (de) | Harzverbindung, Harzformteile mit derselben und Verfahren zu deren Herstellung | |
DE1907620B2 (de) | Verfahren zur herstellung elektrisch leitfaehiger und/oder waermeleitfaehiger kunststoffgegenstaende |