DE19956331A1 - Composite material component is based on a carrier and electrically conductive plastic - Google Patents

Composite material component is based on a carrier and electrically conductive plastic

Info

Publication number
DE19956331A1
DE19956331A1 DE19956331A DE19956331A DE19956331A1 DE 19956331 A1 DE19956331 A1 DE 19956331A1 DE 19956331 A DE19956331 A DE 19956331A DE 19956331 A DE19956331 A DE 19956331A DE 19956331 A1 DE19956331 A1 DE 19956331A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrically conductive
component
plastic
matrix
carrier material
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.)
Withdrawn
Application number
DE19956331A
Other languages
German (de)
Inventor
Riitta Taipalus
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FACT FUTURE ADVANCED COMPOSITE
Original Assignee
FACT FUTURE ADVANCED COMPOSITE
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FACT FUTURE ADVANCED COMPOSITE filed Critical FACT FUTURE ADVANCED COMPOSITE
Priority to DE19956331A priority Critical patent/DE19956331A1/en
Priority to AU16927/01A priority patent/AU1692701A/en
Priority to PCT/DE2000/003745 priority patent/WO2001038084A1/en
Publication of DE19956331A1 publication Critical patent/DE19956331A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/12—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
    • H01B1/124—Intrinsically conductive polymers
    • H01B1/128—Intrinsically conductive polymers comprising six-membered aromatic rings in the main chain, e.g. polyanilines, polyphenylenes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B38/08—Impregnating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/12—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/02—Coating on the layer surface on fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/26—Polymeric coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/101—Glass fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/106—Carbon fibres, e.g. graphite fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/20—Properties of the layers or laminate having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
    • B32B2307/202—Conductive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2323/00—Polyalkenes
    • B32B2323/10—Polypropylene

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

A carrier material is coated or cross-linked with an electrically conductive plastic and forms a component for inclusion in a matrix material (4). Independent claims are also included for the following: (i) a composite plastic material (4) comprising a matrix (5) and the above components (1); and (ii) the production of a conductive plastic composite material comprising impregnating the surface of a carrier layer with an electrically conductive plastic and combining the impregnated carrier material into a matrix for product manufacture.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrisch leitfähigen Verbundkunststoff und ein Verfahren zur Herstellung hierfür.The present invention relates to an electrically conductive composite plastic and a method to manufacture for this.

In der Festkörpertheorie sowie in der Materialwissenschaft und der Werkstoffkunde ist eine Einteilung der Materialien hinsichtlich ihrer elektrischen Leitfähigkeit in Isolatoren, elektrische Halbleiter und Leiter üblich. Die meisten Kunststoffe, wie z. B. Polypropylen, weisen zwar oftmals außergewöhnliche mechanische Eigenschaften beispielsweise hinsichtlich des Gewichts, der Verarbeitbarkeit und der Wirtschaftlichkeit auf, sie zählen jedoch in der Regel zu den Isolatoren. Dadurch ist ihre Einsatzfähigkeit in verschiedenen Bereichen stark eingeschränkt. Ein wesentlicher Nachteil von Isolatoren ist vor allem ihre Neigung zu elektrostatischen Aufladungen. Insbesondere auf dem Gebiet der Elektronik stellt die abrupte Entladung solcher elektrostatischer Aufladungen ein großes Problem dar. Daher ist beispielsweise die Nachfrage nach Verpackungen und Gehäusen groß, die entstandene Ladung verteilen und ableiten können. Dies ist jedoch durch Isolatoren nicht möglich. There is one in solid state theory as well as in materials science and materials science Classification of materials with regard to their electrical conductivity in insulators, electrical Semiconductors and conductors common. Most plastics, such as B. polypropylene, often have exceptional mechanical properties, for example in terms of weight, Processability and economy, but they are usually insulators. This severely limits their usability in various areas. An essential one The main disadvantage of insulators is their tendency towards electrostatic charges. In particular in the field of electronics there is the abrupt discharge of such electrostatic charges is a big problem. Therefore, for example, the demand for packaging and Large housings that can distribute and discharge the resulting charge. However, this is through Insulators not possible.  

Einige wenige Kunststoffe zeigen eine hohe intrinsische elektrische Leitfähigkeit. Sie werden daher oftmals als synthetische oder auch organische Metalle bezeichnet. Diese zeigen über einen weiten Temperaturbereich metallisches Verhalten und einige werden sogar bei tiefen Temperaturen unterhalb von etwa 35 Kelvin supraleitend. Diese Polymere bestehen im allgemeinen aus einer Molekülkette, die sogenannte konjugierte Doppelbindungen aufweist. Durch geeignete Dotierung kann ein Elektronentransport entlang der Molekülkette ermöglicht werden. Die bekanntesten Polymere, die eine intrinsisch elektrische Leitfähigkeit aufweisen, sind Polyanilin (PANI), Polypyrrol (PPY), Polythiophen (PT), Polyvinylpyridin (PVP) und Polyacetylen (PAC). Allen diesen Polymeren ist jedoch gemein, daß sie nur ungenügende mechanische Eigenschaften aufweisen, was ihre kommerzielle Einsetzbarkeit stark einschränkt.A few plastics have a high intrinsic electrical conductivity. Therefore you will often referred to as synthetic or organic metals. These show over a wide Temperature range metallic behavior and some are even at low temperatures below about 35 Kelvin superconducting. These polymers generally consist of one Molecular chain that has so-called conjugated double bonds. By suitable doping can allow electron transport along the molecular chain. The most popular Polymers that have an intrinsically electrical conductivity are polyaniline (PANI), polypyrrole (PPY), polythiophene (PT), polyvinyl pyridine (PVP) and polyacetylene (PAC). All of these polymers is common, however, that they have insufficient mechanical properties, what their severely limits commercial applicability.

Um die elektrische Leitfähigkeit von normalerweise elektrisch isolierenden Polymeren zu erhöhen, werden diese Polymere oftmals mit elektrisch leitfähigen Partikeln, wie z. B. Partikeln aus Ruß oder Aluminium, gefüllt. Dabei ist wesentlich, daß die eingebrachten leitfähigen Partikeln so dicht angeordnet sind, daß ein Elektronentransport von einem Partikel zum nächsten Partikel möglich ist. Werden zu wenige Partikel zugegeben, so liegen die Partikel in ihrer isolierenden Matrix so weit auseinander, daß die elektrische Leitfähigkeit dieses Verbunds im wesentlichen durch die Leitfähigkeit des Matrixpolymers gebildet wird. Steigt jedoch die Konzentration der Füllstoffpartikel über ein kritisches Niveau, so bilden sich nahezu sprunghaft kontinuierliche Pfade aus leitfähigen Füllstoffpartikeln innerhalb des Materials, entlang der sich die elektrischen Ladungen bewegen können. Diese kontinuierlichen Pfade bilden dann teilweise zusammenhängende Leitungen, welche das isolierende Matrixpolymer durchdringen. Die elektrische Leitfähigkeit steigt dann fast schlagartig um mehrere Größenordnungen an. Eine weitere Erhöhung der Füllstoffkonzentration führt sodann nur noch zu einer geringeren Zunahme der elektrischen Leitfähigkeit. Trägt man daher die elektrische Leitfähigkeit eines solchen Verbundes in einem Diagramm über der Konzentration der zugefügten leitfähigen Partikeln auf, so wird ein deutlich nichtlinearer Verlauf beobachtet. Diejenige Konzentration, bei der diese Kurve einen Wendepunkt aufweist, wird auch als Perkolationsschwelle bezeichnet.To increase the electrical conductivity of normally electrically insulating polymers, are these polymers often with electrically conductive particles, such as. B. particles of soot or aluminum, filled. It is essential that the introduced conductive particles are so dense are arranged so that electron transport from one particle to the next particle is possible is. If too few particles are added, the particles lie in their insulating matrix in this way far apart that the electrical conductivity of this composite essentially by the Conductivity of the matrix polymer is formed. However, the concentration of the filler particles increases above a critical level, continuous paths of conductive ones are formed almost in leaps and bounds Filler particles within the material along which the electrical charges move can. These continuous paths then form partially connected lines, which penetrate the insulating matrix polymer. The electrical conductivity then almost increases suddenly by several orders of magnitude. Another increase in filler concentration then only leads to a smaller increase in electrical conductivity. You wear it hence the electrical conductivity of such a composite in a diagram above the Concentration of the added conductive particles on, so there is a clearly non-linear course observed. The concentration at which this curve has a turning point also becomes referred to as the percolation threshold.

Diese elektrisch leitfähigen Polymere sowie ihre Mischungen (Blends) mit herkömmlichen Thermoplasten haben viele günstige Eigenschaften, wie z. B. eine geringe Dichte und eine einstellbare elektrische Leitfähigkeit, reichen aber in ihren mechanischen Eigenschaften nicht an die isolierenden Kunststoffe heran, daher wird neben der Zunahme der elektrischen Leitfähigkeit der Mischung jedoch auch eine Verschlechterung der vorteilhaften mechanischen Eigenschaften der Matrix beobachtet. These electrically conductive polymers and their blends with conventional ones Thermoplastics have many favorable properties, such as B. a low density and a adjustable electrical conductivity, but are not sufficient in their mechanical properties the insulating plastics, therefore, in addition to the increase in electrical conductivity However, the mixture also deteriorates the advantageous mechanical properties observed the matrix.  

Kunststoffe werden im allgemeinen aufgrund ihrer vielfältigen Gestaltungsmöglichkeiten, ihres geringen Gewichtes und vor allem ihres niedrigen Preises eingesetzt. Mit Hilfe des Spritzgußverfahrens können diese Kunststoffe nahezu in jede beliebige Form gebracht werden. Im Bereich der Elektrotechnik kommen diese beispielsweise schon seit langer Zeit als Gehäusematerial zum Einsatz. Für alle leitfähigen Komponenten müssen im allgemeinen Werkstoffe aus Metall eingesetzt werden. Die Kombination der elektrisch isolierenden Gehäuse und der elektrisch gut leitenden Leiterbahnen, die oftmals direkt mit sehr empfindlichen elektronischen Bauteilen verbunden sind, bringt die Gefahr von elektrostatischen Entladungen in Form von Spannungsüberschlägen und die mögliche Zerstörung der Halbleiterbauelemente mit sich.Plastics are generally due to their diverse design options, their light weight and especially their low price. With the help of Injection molding these plastics can be brought into almost any shape. in the In the field of electrical engineering, for example, these have been around for a long time Housing material for use. For all conductive components in general Metal materials are used. The combination of the electrically insulating housing and the electrically conductive tracks, which are often directly sensitive electronic components are connected, brings the risk of electrostatic discharge in Form of voltage flashovers and the possible destruction of the semiconductor components with yourself.

Zwar lassen sich einige Kunststoffe durch geeignete Zugabe von metallischen Elementen leitfähig machen, jedoch nur unter Inkaufnahme einer wesentlichen Verschlechterung der günstigen Eigenschaften der Kunststoffe, so daß diese Verbundstoffe aus Kunststoff und Metall schlechte Gesamteigenschaften aufweisen.Some plastics can be made conductive by adding metal elements make, but only with a significant deterioration of the favorable Properties of plastics so that these plastic and metal composites are poor Have overall properties.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Verbundkunststoff bzw. eine Komponente eines Verbundkunststoffs sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben bereitzustellen, wobei der Verbundkunststoff eine einstellbare elektrische Leitfähigkeit und gleichzeitig gute mechanische Eigenschaften aufweist.The present invention is therefore based on the object of a composite plastic or Component of a composite plastic and a method for producing the same provide, the composite plastic having an adjustable electrical conductivity and at the same time has good mechanical properties.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Komponente eines Verbundkunststoffs, wobei die Komponente aus einem Trägermaterial besteht, das mit einem elektrisch leitfähigen Kunststoff beschichtet, bzw. benetzt ist, und durch einen Verbundkunststoff, bestehend aus einer Matrix der Komponente, gelöst.This object is achieved according to the invention by a component of a composite plastic, wherein the component consists of a carrier material, which with an electrically conductive plastic is coated or wetted, and by a composite plastic consisting of a matrix of Component, solved.

Im Unterschied zu den bekannten Verfahren werden zur Erzielung der Leitfähigkeit des Kunststoffs keine intrinsisch leitfähigen Materialien in die Matrix eingebracht, sondern das einzubringende Material ist seinerseits ein Verbundstoff, der aus einem meist nicht oder schlecht leitenden Material und einem leitfähigen Kunststoff besteht.In contrast to the known methods are used to achieve the conductivity of the plastic no intrinsically conductive materials are introduced into the matrix, but what is to be introduced For its part, material is a composite that is made of a material that is usually not or poorly conductive and a conductive plastic.

Dabei muß der Anteil des leitfähigen Kunststoffs zumindest so groß sein, daß die entstehende Komponente aus Trägermaterial und leitfähigem Kunststoff leitfähig wird. Es bildet sich auf diese Art im wesentlichen auf der Oberfläche des Trägermaterials eine leitfähige netzartige Struktur.The proportion of conductive plastic must be at least so large that the resultant Component made of carrier material and conductive plastic becomes conductive. It forms on this Kind essentially on the surface of the carrier material a conductive net-like structure.

Die Komponente wird dann statt beispielsweise eines metallischen Elements in die Matrix eingebracht. Dadurch kann der Anteil der leitfähigen Substanz, die in die Matrix eingebracht werden muß, um die gewünschte Leitfähigkeit zu erhalten, deutlich verringert werden. Das Trägermaterial kann in der Art geeignet ausgesucht werden, so daß das Trägermaterial die mechanischen Eigenschaften nicht wesentlich verschlechtert bzw. sie im Idealfall sogar verbessert.The component is then instead of, for example, a metallic element in the matrix  brought in. This allows the proportion of conductive substance that is introduced into the matrix must be significantly reduced in order to obtain the desired conductivity. The Backing material can be suitably selected in the way that the backing material mechanical properties do not deteriorate significantly or ideally they even improved.

Als Trägermaterial kommen beispielsweise Fasern, Kugeln oder Partikel zur Anwendung.For example, fibers, spheres or particles are used as the carrier material.

So kann beispielsweise eine Faser mit einem elektrisch leitfähigen Kunststoff, der nicht notwendigerweise ein intrinsisch leitender Kunststoff sein braucht, sondern ebenso ein sogenannter "gefüllter Kunststoff" sein kann, imprägniert werden. Der entstandene Verbundstoff (Faser - leitfähiger Kunststoff) wird nun mit der eigentlichen Matrix gemischt und der Gesamtverbundteil bzw. das Gesamtverbundteil beispielsweise durch das Spritzgußverfahren hergestellt.For example, a fiber with an electrically conductive plastic that is not necessarily be an intrinsically conductive plastic, but also a so-called "filled plastic" can be impregnated. The resulting composite (Fiber - conductive plastic) is now mixed with the actual matrix and the Overall composite part or the entire composite part, for example by the injection molding process manufactured.

Hinsichtlich der Faser können sowohl elektrisch isolierende Fasern, wie z. B. Glasfasern, Polymerfasern (PP, PA, Polyester) oder Aramidfasern, als auch elektrisch leitfähige Fasern, wie beispielsweise Kohlenstoffasern oder Metallfasern, verwendet werden.With regard to the fiber, both electrically insulating fibers, such as. B. glass fibers, Polymer fibers (PP, PA, polyester) or aramid fibers, as well as electrically conductive fibers, such as for example carbon fibers or metal fibers can be used.

Hinsichtlich der Kugel kann sowohl eine elektrisch isolierende Kugel beispielsweise aus Glas oder eine elektrisch leitfähige Kugel beispielsweise aus Metall verwendet werden.With regard to the sphere, an electrically insulating sphere, for example made of glass or an electrically conductive ball can be used, for example made of metal.

Ebenso können die Partikel elektrisch isolierend (z. B. Talkum oder CaCO3) oder elektrisch leitfähig (z. B. aus Ruß, Aluminium, Graphit) sein.The particles can also be electrically insulating (for example talc or CaCO 3 ) or electrically conductive (for example made of carbon black, aluminum, graphite).

Der elektrisch leitfähige Kunststoff muß nicht unbedingt eine intrinsische Leitfähigkeit aufweisen. So können selbstverständlich auch mit metallischen Materialien gefüllte Kunststoffe verwendet werden. Zudem können intrinsisch elektrisch leitfähige Kunststoffe mit gefüllten Kunststoffen gemischt werden.The electrically conductive plastic does not necessarily have to have an intrinsic conductivity. Of course, plastics filled with metallic materials can also be used become. In addition, intrinsically electrically conductive plastics can be filled with plastics be mixed.

Als Matrix kommen bevorzugt Materialien mit den gewünschten mechanischen Eigenschaften, beispielsweise hinsichtlich des Gewichts oder der Verarbeitbarkeit in Frage. Als Matrixmaterial sind z. B. Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polyamid (PA), Polystyrol (PS), Epoxid (EP) und Polyester mit Erfolg verwendet worden. Die Matrixelemente sind daher nicht nur auf Thermoplaste beschränkt. So können beispielsweise auch Duroplaste verwendet werden. Materials with the desired mechanical properties are preferably used as the matrix, for example in terms of weight or workability. As matrix material are e.g. B. polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyamide (PA), polystyrene (PS), epoxy (EP) and Polyester has been used with success. The matrix elements are therefore not only on thermoplastics limited. For example, thermosets can also be used.  

Besonders bevorzugt werden als Trägermaterial Fasern verwendet. Im ersten Schritt werden die Fasern erfindungsgemäß netzartig mit einem elektrisch leitfähigen Material überzogen. Im Anschluß daran werden die benetzten Fasern in die Matrix eingebracht. Durch die längliche Form der Fasern, kommt es bei einer noch geringeren Konzentration von leitfähigen Materialien bereits zur Ausbildung der eingangs beschriebenen leitfähigen Pfade. Die Perkolationsschwelle ist somit deutlich verringert worden. Aufgrund des geringen Anteils von Fremdmaterial behält die Matrix nahezu ihre ursprünglichen mechanische Eigenschaften bei. Die Matrix sorgt überdies für eine Fixierung der Fasern und schützt diese vor schädlichen Umwelteinflüssen.Fibers are particularly preferably used as the carrier material. In the first step, the According to the invention, fibers are covered in a net-like manner with an electrically conductive material. in the The wetted fibers are then introduced into the matrix. Due to the elongated shape of fibers, there is already an even lower concentration of conductive materials to form the conductive paths described at the beginning. The percolation threshold is thus have been significantly reduced. Due to the low proportion of foreign material, the matrix retains almost their original mechanical properties. The matrix also provides one Fixing the fibers and protecting them from harmful environmental influences.

Je nach verwendeten Fasern können die mechanischen Eigenschaften der Matrix durch das Einbringen der imprägnierten Fasern sogar noch weiter verbessert werden. Dadurch, daß auf den Werkstoff aufgebrachte Kräfte über die Fasermatrixgrenzflächen auf die Fasern übertragen werden, kann eine erhöhte Festigkeit und Steifigkeit des Verbundwerkstoffs erzielt werden.Depending on the fibers used, the mechanical properties of the matrix can be influenced by the Introducing the impregnated fibers can be improved even further. The fact that on the Material applied forces are transferred to the fibers via the fiber matrix interfaces increased strength and rigidity of the composite can be achieved.

Der so erhaltene Verbundkunststoff kann mit Hilfe der üblichen Verfahren, wie z. B. dem Extrusions-, dem Spritzgieß-, dem Heizpreß- oder dem Fließpreßverfahren weiterverarbeitet werden.The composite plastic thus obtained can by means of the usual methods such. B. the Extrusion, the injection molding, the heating press or the extrusion process further processed become.

Für besondere Anwendungsfälle kann es von Vorteil sein, daß als elektrisch leitfähiges Material ein gefülltes Polymer verwendet wird und die Matrix aus dem gleichen aber ungefüllten Polymer gebildet wird. Dadurch ist eine besonders gute Vermischung zwischen elektrisch leitfähiger Schicht und Matrix möglich.For special applications, it can be advantageous that as an electrically conductive material a filled polymer is used and the matrix is made of the same but unfilled polymer is formed. This ensures particularly good mixing between the electrically conductive layer and matrix possible.

Insbesondere durch die Verwendung von Fasern als Trägermaterial lassen sich die mechanischen Eigenschaften des elektrisch leitfähigen Verbundkunststoffs deutlich verbessern, ohne daß die elektrischen Eigenschaften negativ beeinflußt werden.In particular, the use of fibers as the carrier material enables the mechanical Improve the properties of the electrically conductive composite plastic significantly without the electrical properties are adversely affected.

Eine weitere Reduzierung des Anteils an metallischen Elementen kann auch dadurch erreicht werden, daß die Materialien des Verbundkunststoffs derart ausgewählt werden, daß die leitfähige netzartige Struktur auf dem Trägermaterial zumindest zum Teil auch in die Matrix diffundiert. Die so entstehenden freien leitfähigen Teilchen können dann für die elektrische Verbindung zwischen zwei eng benachbart liegenden aber nicht überlappenden Trägermaterialteilchen sorgen.This can also achieve a further reduction in the proportion of metallic elements that the materials of the composite plastic are selected such that the conductive mesh-like structure on the carrier material also diffuses at least partially into the matrix. The free conductive particles thus created can then be used for the electrical connection between two closely adjacent but not overlapping carrier material particles.

Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung lassen sich daher Verbundkunststoffe elektrisch leitfähig machen, ohne daß die mechanischen Eigenschaften negativ beeinflußt werden. Überdies kann selbstverständlich auch die elektrische Leitfähigkeit von bekannten elektrisch leitfähigen Verbundkunststoffen weiter erhöht werden. Insbesondere bei der Verwendung von Fasern als Trägermaterial können die mechanischen Eigenschaften dieser Verbundkunststoffe deutlich verbessert werden.With the help of the present invention, composite plastics can therefore be electrically conductive make without the mechanical properties are adversely affected. Moreover, can of course, the electrical conductivity of known electrically conductive  Composite plastics are further increased. Especially when using fibers as Backing material can significantly improve the mechanical properties of these composite plastics be improved.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform sowie der dazugehörigen Figuren. Es zeigen:Further advantages, features and possible uses of the present invention will become apparent clear from the following description of a preferred embodiment and the associated figures. Show it:

Fig. 1 einen Abschnitt einer Faser als Trägermaterial und Fig. 1 shows a section of a fiber as a carrier material and

Fig. 2 eine schematische Darstellung der in die Matrix eingebrachten Fasern. Fig. 2 is a schematic representation of the fibers introduced into the matrix.

In Fig. 1 ist eine Faser 2 gezeigt. Neben elektrisch leitfähigen Kohlenstoffasern kommen besonders bevorzugt Glasfasern zur Anwendung. Dabei können sowohl Kurz- als auch diskontinuierliche Lang-E-Glasfasern verwendet werden. Als Kurzfasern sind mit Erfolg Kurzfasern vom Typ SGF 4242 der Firma PGG Industries eingesetzt worden, die eine Dichte von 2,5 g/cm3 aufweisen. Die Fasern sind vorzugsweise mit einer Silanschlichte versehen, so daß eine gute Haftung zwischen Fasern und Matrix erreicht wird, und somit eine gute Verarbeitbarkeit der Fasern beispielsweise mittels eines Zweischneckenextruders ermöglicht wird.A fiber 2 is shown in FIG. 1. In addition to electrically conductive carbon fibers, glass fibers are particularly preferably used. Both short and discontinuous long E glass fibers can be used. Short fibers of the type SGF 4242 from PGG Industries, which have a density of 2.5 g / cm 3 , have been successfully used as short fibers. The fibers are preferably provided with a silane size, so that good adhesion between the fibers and the matrix is achieved, and thus good processability of the fibers is made possible, for example by means of a twin-screw extruder.

Als Langfasern wurden mit Erfolg ein Langglasfaserverbund der Firma FACT GmbH, Kaiserlautern (FACTOR PP-GF-40) mit einer Dichte von 1,2 g/cm3 eingesetzt.A long glass fiber composite from FACT GmbH, Kaiserlautern (FACTOR PP-GF-40) with a density of 1.2 g / cm 3 was successfully used as long fibers.

Wie bereits erwähnt, können auch leitfähige Fasern, wie z. B. Kunststoffasern als Trägermaterial eingesetzt werden. Auch hier ist die Herstellung von Lang- als auch Kurzfaserverbunde möglich.As already mentioned, conductive fibers, such as. B. plastic fibers as a carrier material be used. The production of long and short fiber composites is also possible here.

Im allgemeinen werden durch die Verwendung von Langfasern als Trägermaterial bessere mechanische Eigenschaften des Verbundkunststoffes erreicht.In general, the use of long fibers as the carrier material improves achieved mechanical properties of the composite plastic.

Die Fasern werden dann vorzugsweise in einem Schmelzimprägnierverfahren mit dem leitfähigen Material beschichtet, so daß sich ein netzwerkartiges leitfähiges Gebilde 3 auf der Oberfläche der Faser 2 bildet, wie schematisch in Fig. 1 angedeutet. Diese Fasern 1 werden schließlich in einer Matrix eingebettet. Als leitfähiges Material hat sich ein Polyanilin-Komplex (PANI) besonders bewährt. Da PANI im allgemeinen nur eine schlechte Verarbeitbarkeit zeigt, kann es von Vorteil sein als leitfähiges Material eine Mischung aus einem gut verarbeitbaren Polymer und PANI zu verwenden, wobei PANI vorzugsweise hochkonzentriert vorliegt. The fibers are then preferably coated in a melt impregnation process with the conductive material, so that a network-like conductive structure 3 forms on the surface of the fiber 2 , as indicated schematically in FIG. 1. These fibers 1 are finally embedded in a matrix. A polyaniline complex (PANI) has proven particularly useful as a conductive material. Since PANI generally only shows poor processability, it can be advantageous to use a mixture of a readily processable polymer and PANI as the conductive material, PANI preferably being present in highly concentrated form.

Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, überlappen die Fasern 1 mit netzwerkartiger leitfähiger Oberfläche im Verbund derart, daß sie leitfähige Pfade bilden. Auf diese Art und Weise entsteht ein Verbundkunststoff 4, der sowohl eine gute elektrische Leitfähigkeit als auch eine gute mechanische Verarbeitbarkeit zeigt. Als Matrix kann beispielsweise Polypropylen verwendet werden. Polypropylen, z. B. ein Ethylen-Propylen-Blockcopolymer (Typbezeichnung BC 145 B der Firma Borealis, Dänemark) hat auch bei tiefen Temperaturen eine hohe Schlagzähigkeit und ist ein für das Spritzgießen besonders geeignetes Material. Dieses Material hat eine Dichte von 0,9 g/cm3 und einen Verarbeitungsbereich zwischen etwa 230° und etwa 260°C.As shown schematically in Fig. 2, the fibers 1 with network-like conductive surface overlap in the composite such that they form conductive paths. In this way, a composite plastic 4 is produced which shows both good electrical conductivity and good mechanical processability. Polypropylene, for example, can be used as the matrix. Polypropylene, e.g. B. an ethylene-propylene block copolymer (type designation BC 145 B from Borealis, Denmark) has high impact strength even at low temperatures and is a particularly suitable material for injection molding. This material has a density of 0.9 g / cm 3 and a processing range between about 230 ° and about 260 ° C.

Claims (14)

1. Komponente (1) eines Verbundkunststoffs bestehend aus einem Trägermaterial (2), das mit einem elektrisch leitfähigen Kunststoff (3) beschichtet bzw. benetzt ist.1. Component ( 1 ) of a composite plastic consisting of a carrier material ( 2 ) which is coated or wetted with an electrically conductive plastic ( 3 ). 2. Komponente (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (2) eine Faser, Kugel oder ein Partikel ist.2. Component ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the carrier material ( 2 ) is a fiber, ball or a particle. 3. Komponente (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (2) mit dem elektrisch leitfähigen Kunststoff (3) imprägniert ist.3. Component ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the carrier material ( 2 ) with the electrically conductive plastic ( 3 ) is impregnated. 4. Komponente (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (2) eine Glasfaser oder eine Kohlenstoffaser ist.4. Component ( 1 ) according to any one of claims 2 to 3, characterized in that the carrier material ( 2 ) is a glass fiber or a carbon fiber. 5. Komponente (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitfähige Kunststoff (3) ein intrinsisch elektrisch leitender Kunststoff ist.5. Component ( 1 ) according to one of claims 2 to 4, characterized in that the electrically conductive plastic ( 3 ) is an intrinsically electrically conductive plastic. 6. Komponente (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitfähige Kunststoff (3) ein elektrisch isolierendes Polymer ist, das mit elektrisch leitfähigen Partikeln gefüllt ist.6. Component ( 1 ) according to one of claims 2 to 4, characterized in that the electrically conductive plastic ( 3 ) is an electrically insulating polymer which is filled with electrically conductive particles. 7. Komponente (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Faserlänge mindestens 4 mm, vorzugsweise mindestens 8 mm beträgt.7. Component ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the average fiber length is at least 4 mm, preferably at least 8 mm. 8. Komponente (1) nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der leitfähige Kunststoff (3) ein Polyanilin-Komplex, d. h. eine Lösung von Polyanilin und einem weiteren Stoff ist.8. Component ( 1 ) according to claim 5 or 7, characterized in that the conductive plastic ( 3 ) is a polyaniline complex, ie a solution of polyaniline and another substance. 9. Komponente (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Stoff eine Metallverbindung, vorzugsweise eine organometallische Verbindung ist.9. Component ( 1 ) according to claim 8, characterized in that the further substance is a metal compound, preferably an organometallic compound. 10. Verbundkunststoff (4) bestehend aus einer Matrix (5) und einer Komponente (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.10. Composite plastic ( 4 ) consisting of a matrix ( 5 ) and a component ( 1 ) according to one of claims 1 to 9. 11. Verbundkunststoff (4) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix (5) aus Polypropylen besteht. 11. Composite plastic ( 4 ) according to claim 10, characterized in that the matrix ( 5 ) consists of polypropylene. 12. Verbundkunststoff (4) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix (5) aus Polyethylen, Polyamid, Polystyrol, Epoxid oder Polyester besteht.12. Composite plastic ( 4 ) according to claim 10, characterized in that the matrix ( 5 ) consists of polyethylene, polyamide, polystyrene, epoxy or polyester. 13. Verfahren zur Herstellung eines leitfähigen Verbundkunststoffs (4), dadurch gekennzeichnet, daß es die Schritte aufweist:
Imprägnieren der Oberfläche eines Trägermaterials (2) mit einem elektrisch leitfähigen Kunststoff (3) und
Einbringen des imprägnierten Trägermaterials (2) in eine Matrix (5).13. A method for producing a conductive composite plastic ( 4 ), characterized in that it has the steps:
Impregnating the surface of a carrier material ( 2 ) with an electrically conductive plastic ( 3 ) and
Introducing the impregnated carrier material ( 2 ) into a matrix ( 5 ). 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zusätzlich den Schritt aufweist:
Fertigen des Verbundkunststoffs bzw. des Verbundkunststoffteils (4) mit Hilfe des Extrusions-, des Spritzgieß-, des Heizpreß- oder des Fließpreßverfahrens.14. The method according to claim 13, characterized in that the method additionally comprises the step:
Manufacture of the composite plastic or the composite plastic part ( 4 ) with the help of the extrusion, injection molding, heating or extrusion process.
DE19956331A 1999-11-23 1999-11-23 Composite material component is based on a carrier and electrically conductive plastic Withdrawn DE19956331A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19956331A DE19956331A1 (en) 1999-11-23 1999-11-23 Composite material component is based on a carrier and electrically conductive plastic
AU16927/01A AU1692701A (en) 1999-11-23 2000-10-21 Electroconductive composite plastic, component of such a composite plastic and method for producing the same
PCT/DE2000/003745 WO2001038084A1 (en) 1999-11-23 2000-10-21 Electroconductive composite plastic, component of such a composite plastic and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19956331A DE19956331A1 (en) 1999-11-23 1999-11-23 Composite material component is based on a carrier and electrically conductive plastic

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19956331A1 true DE19956331A1 (en) 2001-05-31

Family

ID=7930040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19956331A Withdrawn DE19956331A1 (en) 1999-11-23 1999-11-23 Composite material component is based on a carrier and electrically conductive plastic

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU1692701A (en)
DE (1) DE19956331A1 (en)
WO (1) WO2001038084A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008009865A1 (en) * 2008-02-19 2009-08-20 FRÖTEK Kunststofftechnik GmbH Pole connector for batteries

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017000236A1 (en) * 2017-01-14 2018-07-19 HEKA graphit technology GmbH Building material mixing A generic building material mixture is used for example as a plaster. In particular, the plaster mass in the set condition should have an extremely high electromagnetic shielding vorranging by Absoption. The aim is that the radiation within the material thickness in the screen is destroyed.
DE102018119476A1 (en) * 2018-08-10 2020-02-13 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (Rwth) Aachen Material for directional control of an electrical field

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3635362A1 (en) * 1986-10-17 1988-04-21 Basf Ag SHAPED BODIES MADE OF FOAM PLASTICS CONTAINING ELECTRICALLY CONDUCTIVE MATERIALS
EP0298746A2 (en) * 1987-07-10 1989-01-11 COOKSON GROUP plc Coated inorganic materials
EP0403180A2 (en) * 1989-06-13 1990-12-19 COOKSON GROUP plc Coated particulate metallic materials
DE3931756C2 (en) * 1988-09-22 1992-11-19 Canon K.K., Tokio/Tokyo, Jp
DE69113529T2 (en) * 1990-07-02 1996-04-11 Canon Kk Element for imaging.
DE69208555T2 (en) * 1991-08-01 1996-08-08 Canon Kk Transfer sheet supporting part and image forming apparatus

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2118097B (en) * 1982-04-15 1986-11-05 Bondina Limited Conductive sheets and products incorporating them
DE3821885A1 (en) * 1988-06-29 1990-02-08 Basf Ag COMPOSITE MATERIALS FROM A CARRIER MATERIAL AND ELECTRICALLY CONDUCTIVE POLYMER FILMS
EP0655749B1 (en) * 1990-05-10 2000-01-26 Tomoegawa Paper Co. Ltd. Composite comprising paper and electroconducting polymers and its producing process
US5494609A (en) * 1992-04-15 1996-02-27 Kulkarni; Vaman G. Electrically conductive coating compositions and method for the preparation thereof
DE4426906C2 (en) * 1994-07-29 1996-10-24 Daimler Benz Aerospace Airbus Electrically conductive fiber composite material made of plastic and manufacturing process

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3635362A1 (en) * 1986-10-17 1988-04-21 Basf Ag SHAPED BODIES MADE OF FOAM PLASTICS CONTAINING ELECTRICALLY CONDUCTIVE MATERIALS
EP0298746A2 (en) * 1987-07-10 1989-01-11 COOKSON GROUP plc Coated inorganic materials
DE3931756C2 (en) * 1988-09-22 1992-11-19 Canon K.K., Tokio/Tokyo, Jp
EP0403180A2 (en) * 1989-06-13 1990-12-19 COOKSON GROUP plc Coated particulate metallic materials
DE69113529T2 (en) * 1990-07-02 1996-04-11 Canon Kk Element for imaging.
DE69208555T2 (en) * 1991-08-01 1996-08-08 Canon Kk Transfer sheet supporting part and image forming apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008009865A1 (en) * 2008-02-19 2009-08-20 FRÖTEK Kunststofftechnik GmbH Pole connector for batteries

Also Published As

Publication number Publication date
WO2001038084A1 (en) 2001-05-31
AU1692701A (en) 2001-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3050761C2 (en) Electrically conductive, self-regulating object with a positive temperature coefficient of electrical resistance, as well as a process for its manufacture
EP2243145B1 (en) Field-controlled composite insulator
DE3856182T2 (en) Electrodes for use in electrochemical processes
DE69728450T2 (en) REINFORCED AND STABILIZED MULTILAYER CABLE CONSTRUCTION
AT507164B1 (en) ELECTROSTATIC SHIELDING FOR A HVDC EQUIPMENT
EP0755058B1 (en) Electrically and thermically conductive plastics material and the application thereof
DE1922756A1 (en) Plastic compounds containing oil
DE3209577A1 (en) INSULATED HIGH VOLTAGE CABLE
DE102006046002A1 (en) Layer system for lightning protection of components, especially, e.g. plastic components in aircraft, spacecraft or cars, has an outer layer containing polarisable particles, e.g. longish particles of metal or carbon
DE2435418B2 (en) Molding composition based on a mixture of polyolefins, a further thermoplastic polymer and carbon black and its use for the production of moldings
DE9104181U1 (en) Clamping element
EP1813419A1 (en) Electroinsulating material
DE69121594T2 (en) METHOD FOR ELECTRICAL PROTECTION OF METAL OBJECTS, EARTHING ELECTRODE THEREFOR AND COMPOSITION OF EARTHING ELECTRODE
DE19956331A1 (en) Composite material component is based on a carrier and electrically conductive plastic
EP3035771B1 (en) Electrically conductive polymeric fabric
DE69603589T2 (en) METHOD FOR PRODUCING MATERIALS WITH IMPROVED DIELECTRIC STRENGTH, USE OF THE PRODUCED MATERIALS FOR PRODUCING STRONG POWER CABLES
DE2422914A1 (en) ELECTRICAL CABLE, IN PARTICULAR HIGH VOLTAGE OR HIGH VOLTAGE CABLES, AND THE METHOD OF MANUFACTURING IT
DE102022102884B4 (en) Multilayer foamed electrical cable
EP1603140A1 (en) Active component for an encapsulated surge arrester
DE69402494T3 (en) Power cables with improved dielectric strength
EP0206254A2 (en) Electrically insulating, heat-conducting polymer composition containing a filler
EP1045627B1 (en) Method for making conductor tracks with a laser on plastics materials
DE102007030861A1 (en) Metal coated electrical conductive glass fiber for imbedding in a plastic- and/or rubber mass as initial product useful for housing parts of electronic devices e.g. computer and mobile phone
DE3544085C2 (en)
DE102007039904A1 (en) Heat-conductive material layer manufacturing method, involves inserting fibers in field area and transporting towards carrier layer, where fibers have large heat-conductivity toward fiber longitudinal direction than other direction

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8110 Request for examination paragraph 44
8139 Disposal/non-payment of the annual fee