DE2107424A1 - Verfahren zum Auftragen von mikrodun nen Kunststoff Überzügen auf eine di elektrische Grundschicht und nach diesem Verfahren hergestelltes Widerstands Element - Google Patents

Description

Globe -Union In o. Milwaukee, Wise, V.St.A.

1 6. Feb. 1371

Verfahren sum Auftragen von mikrodünnen Kunststoff-Überzügen auf eine dielektrische Grundschicht und naoh diesem Verfahren hergestelltes Widerstands-Blement

Sie Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von elektrischen Widerstand besitzenden Überzügen, insbesondere für die Fertigung von Widerständen und dgl. elektrischen Bauteilen mit linearer oder nicht-linearer Widerstands-Charakteristik. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Auftragen mehrerer elektrischer Widerstands-KunstStoffüberzüge in nebeneinander befindlicher Lage auf eine dielektrisohe Grundsohioht unter Herstellung eines ununterbrochen elektrischen Strompfade vom einen Überzug zum anderen sowie die nach diesem Verfahren erhaltenen beschichteten Grundschichten und die aus diesen Grundschichten hergestellten elektrischen > Bauteile.

Bs ist bekannt, Widerstandseigenschaften besitzende Überzüge aus fließfähigen Kunststoffen herzustellen, in denen elektrisch leitfähige Teilchen dispergiert sind. Außerdem wurde bereits versuoht, diese leitfähigen Kunststoffe zur Ausbildung von zwei oder mehr nebeneinander auf einer isolierenden Grundschioht befindlichen Überzügen mit elektrischen Widerstandseigensohaften, zwisohen denen jeweils eine elektrische Verbindung besteht, für die Herstellung von Widerstandeelementen» Elementen für Heisstrahler und dgl. zu verwenden. Bei der Herstellung von Widerstandeelementen können die einzelnen Widerstanda-Überztige Teilohen unterschiedlichen Leitvermögens

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enthalten, indem beispielsweise ein Überzug Metall-, wie Silberteilchen enthält und eine Endzone niedrigen Widerstands festlegt, während ein benachbarter Überzug weniger stark leitfähige Teilchen, wie Kohlenstoff, enthalten und eine Zone hohen Widerstandegrads festlegen kann.

Zahlreiche bekannte Verfahren zum Auftragen von leitfähigen Kunststoffen erwiesen sich als erfolgreich, insbesondere bei der Ausbildung von einzelnen Überzügen für Elemente von Heizstrahlern. Bei der Herstellung der mikrodünnen Widerstände-Überzüge, wie sie für WiderStandselemente für die fertigung von elektrischen Bauteilen für Rundfunk-, Fernseh-, Tonwiedergabegeräte und dgl. elektrische Ausrüstungen erforderlich sind, ergaben sich jedoch beträchtliche Schwierigkeiten bezüglich der folgerichtigen Ausbildung von beschichteten Grrundschichten mit zwei oder mehreren Überzügenjäer erforderlichen elektrischen Leistungseigen schäften. Ss hat sich gezeigt, daß die einander benachbarten Überzüge, die wesentlich unterschiedliche spezifische Widerstände besitzen, jeweils eine gleichmäßige, ununterbrochene Kante besitzen und zwischen sich eine leitfähige Verbindung bilden müssen, die einen ununterbrochenen elektrischen Strompfad mit gleichmäßigem bzw. glattem Widerst and aÜbergang vom einen Überzug zum anderen bildet. Dieses Erfordernis für eine gleichmäßige elektrische Übergangszone zwischen den Überzügen unterschiedlichen Widerstandsgrads zeigt sich besonders deutlich bei der Herstellung eines Widerstandselements für ein Potentiometer, dessen Schleifer sich über das Widerstandselement, d.h. von einem Überzug zum anderen bewegt. Die Größe der Ungleichförmigkeit, d.h. die an der Übergangszone bzw. an der elektrischen Verbindung zwisohen swei Überzügen vorhandene Widerstandsabweichung, stellt ein kritisches Merkmal für die Herstellung solcher elektrischer Bauteile dar. Idealerweise sollten die Änderungen vom einen Überzug sum anderen gleichmäßig sein, so daß dtr Widerstand jedes Überzugs und der Widerstand an der elektrischen Verbindungsstelle zwischen zwei Überzügen

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zur Gewährleistung eines gleichförmigen elektrischen Strompfads über die Überzüge hinweg mit möglichst infinitesimaler Änderung abgegriffen werden kann.

Für die Herstellung von Widerstands-Überzügen von Potentiometern sind zahlreiche Auftragverfahren zum,Aufbringen eines oder mehrerer leitfähiger Kunststoffe auf eine dielektrische Grundschicht bekannt, beispielsweise das Aufsprüh- und das Auffließverfahren.

Beim Aufsprühen wird ein Widerstandselement zweckmäßig dadurch hergestellt, daß ein Sprüh-Überzug aus einem leitfähigen Kunststoff in form eines Streifens über eine Reihe von Masken-Öffnungen in einer über einer dielektrischen Grundβchicht vorgesehenen Schablone aufgetragen, sodann dieser Überzug getrocknet bzw. vorausgehärtet, danach ein zweiter Überzug in Streifenform über eine andere Reihe von Masken-Öffnungen einer Schablone aufgetragen wird, so daß er den ersten Überzug teilweise überlappt, und schließlich die Überzüge zur Aushärtung des Kunststoffs erwärmt werden. Zur Gewährleistung eines gleichmäßigen Übergangs vom einen Überzug zum anderen ist es normalerweise notwendig, einen oder mehrere weitere überzüge an der Zone aufzubringen, an welcher sich der erste und der zweite Überzug überlappen. Dieses Verfahren wird bei der Herstellung von aufgesprühten Widerständen häufig als "Mischen¹* bezeichnet. Ersichtlicherweise erfordert dieses Beschichtungsverfahren ein folgerichtiges und genaues Mischen bzw. Übergreifen der Überzüge an den Überlappungszonen.

Aus der erhaltenen beschichteten Grundschicht werden sodann Widerstände der gewünschten Konfiguration durch Schneiden, Stanzen, Pressen oder anderweitig ausgebildet. Dem Sprühverfahren haften jedoch zahlreiche Hachteile an. Beispielsweise sind die Oberflächen der hergestellten Überzüge häufig rauh und besitzen ein welliges Aussehen. Infolge^ dessen ist ein Mangel an Gleichförmigkeit der Sicke und

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des Widerstandsgrads in jedem Überzug vom einen Ende der Grundschicht zum anderen zu beobachten. Außerdem machen die verwendeten Sprühdüsen die Anwendung von Kunststoffen vergleichsweise niedriger Viskosität erforderlich. Folglich besteht eine definitive Beschränkung der Dicke der Überzüge, die bei jedem Arbeitsgang der Sprühdüsen aufgetragen, we?de.R können. Außerdem ist es schwierig, das Übersprühen αθ,ϊ* Überzüge in einer Weise zu kontrollieren, daß zwischen benachbarten überzügen ein folgerichtiges und längs de? (iifUfld.schicht gleichförmiges Überlappungsausmaß gewüirliigtit ist· Weiterhin sind einige Veränderliche des Verfa.k?e.B8 ge,hwey zu steuern, beispielsweise der im Behälter fU? defl 8U aerstäubenden Kunststoff herrschende Druck, der j§e.rstäubuflgpdruek an der Sprühdüse, die Teilchengröße der im Kufiatateff dispergieren leitfähigen Teilchen - zu große Teilchen v§?U3?saohen ein Verkleben frzw. Verstopfen der Düsen -*| die. Viskosität des Kunststoffs, die vergleichsweise ni#i?ig sein muß, und zudem die Notwendigkeit, daß die Auat?S|i§BGfcv¥indigkeit ^es Kunststoffs aus der Sprühdüse und die Durchlaufgeschwindigkeit der zu beschichtenden Oberfläche §Qygfältig aufeinander abgestimmt sein müssen.

Infolge de? Sahwierigkeit der Kontrolle dieser Verfahrensparameter hat es sich gezeigt, daß die nach diesem Auftragverfahren hergestellten Überzüge zwei nachteilige Eigenschaften besitzen. Erstens ergeben diese Verfahren ein mangelhaftes Auebringen an Produkt, d.h. die Toleranz in der Widerstandsänderung längs des Streifens bzw. des durch Sprühen gebildeten Überzugs kann innerhalb von + 3O# schwanken, ao daß 5096 oder mehr der aus der beschichteten ßrundsohioht hergestellten Widerstände, die eine Toleranz von £ IO96 besitzen sollen, als Ausschuß wegfallen. Von besonderer Bedeutung ist außerdem ein Mangel an Steuerung bei der Ausbildung der Grenzflächen bzw. Kantenkontakte zwischen den benachbarten Überzügen, wodurch sich übermäßige Abweichungen oder ein mangelhafter elektrischer Übergang zwischen den Überzügen ergibt. Dieser Übergang ist häufig

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so ungleichmäßig, daß nach diesem Verfahren hergestellte Kohlenstoff-Widerstände für hoohqualitative elektrische Bauteile unzufriedenstellend sind, so daß auf andere, aufwendigere Widerstände, wie Cermet-Widerstände zurückgegriffen werden muß.

Beim Aufflieflverfahren wird eine dünne Schicht baw, ein film aus einem leitfähigen Kunststoff über einen Schiit« atrangge.j!?e.8t, der dicht an einen «u beschichtenden dielektrischen Streifen bzw. Bahn herangebracht iat, wobei die gt^a^gpyeiggeaehwin.digkeit und die Voraehubgeeohwindigke.it des. §t3?eifens ao geregalt werden, daß ein kontinuierlicher tibi?iug dta Materials aufgebracht wird. Die Streifen- ' geschwindigkeit relativ zur Strangpreßgeaohwindigkeit über den Schute ist sehr schwer zu regeln. Dieaem Verfahren haftet ebenfalls der Mangel an, daß es rauhe Oberflächen und Überzüge mit ungleichmäßiger Dicke über die Streifenlange hinwig erbringt, !Tatsächlich iat ea bei diesem Verfahren äuöerst schwierig, eine innerhalb 4ea Bereiohe von + 10$ liegende Toleranz der Wideratandeänderung länge dee Streifens gu erreichen, .Infolgedessen muß wiederum ein großer Teil der aus aolehen Überzügen erhaltenen Widerstände als Ausschuß behandelt werden, Die Dicke der naoh dieaem Verfahren aufgetragenen Überzüge wird bestimmt duroh die Viskosität des aufzutragenden Materials, den StrangpreS-druck, die Größe der verwendeten Düae und die Geschwindigkeit des Streifens relativ zur Strangpreßgeschwindigkeit. Wenn diese Veränderlichen nicht einwandfrei eingestellt werden, treten beträchtliche Dickenschwankungen dee ale Überzug aufgetragenen Films auf. Schließlich hat ββ sich gezeigt, daß die elektrische Übergangszone zwischen benachbarten Überzügen häufig ungleichmäßig ist.

Die Erfindung vermag auf vorteilhafte Weise zahlreiche der den bekannten Beschichtungsverfahren anhaftenden Naobteile dadurch zu vermeiden, daß sie ein Verfahren zum gleichseitigen oder nacheinander erfolgenden Ausbilden menjerer mikro-

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dünner Widerstand-Kunststoffüberzüge schafft, die nebeneinander in elektrischem Kontakt auf einer dielektrischen Grundschicht angeordnet sind und die vorgeschriebenen Dicken sowie eine gleichmäßige Übergangszone bzw» eine gleichförmige elektrische Verbindung zwischen sich besitzen.

Genauer gesagt, schafft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung mehrerer mikrodünne? Widerstands-Überzüge auf eine? dielektrischen ßrundsehioht, deseen Besonderheit darin besteht, daß die dielektrische ßrundaohioht mit

gleiefemäfliger Geschwindigkeit länge liner vor-Sahn vorwärtsbewegt wird, zwei oder mehr Massen fließfähiger, leitfähiger Kunststoffe jeweils auf einen be.g?<?fi8ten. Bereich der sioh bewegenden Grundeohioht aufgebracht we?d§n und jede. Kunststoff-Masse au einem ralkrodtinaen Wideyetands-Überzug auf der Grundschicht gestrichen wird, wlhrend sieh letztere von den Auftragstellen für die Kunatatofi-Maseen wegbewegt, daß die Lage jeder der auf die begrenzte?? leyeiehe der Grundschicht aufgebrachten Kunststoff -blassen derart gewählt wird, daß die auf die Grundsehicfct ausgestrichenen Kunststoffe eine kantenartige, ununteybroqheoe elektrische Übergangszont zwischen den einzelnen Über»{igei! bilden und daß die Viskosität der Kunststoffe so gewählt wird, daß längs jedes Überzugs ununterbrochene, praktisch lineare Kanten ausgebildet werden.

Hat es sich als möglich erwiesen, zwei oder mehr flitjifähige Kunststoffe unterschiedlicher Leitfähigkeit gleichzeitig oder nacheinander auf eine dielektrische GrundBohioht auf a us tr ei ehe η und auf dieser|nebeneina*)der befindliche Streifen-Überzüge zu bilden, die quer über die Breite der urundaohioht über kantenartige elektrische Verbindungen elektrisch miteinander gekoppelt sind, so daß ein außergewöhnlich gleichmäßiger Übergang vom einen Widerstandewert auf den anderen gewährleistet wird. 7)ie nach dem erfindungBgemäßen Verfahren gebildeten elektrischen Verbindungs- oder Übergangezonen lassen sich als Zonen beaohreiben,

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bei weiche« '.9 eine Kante eines Überzugs die Kante eines anderen Über»^^ aiii, einer entgegengesetzten! bzw. komplementären Abechrägung bzw. Verjüngung überlappt. Diese entgegengesetzte Verjüngung bildet eine kontinuierliche Grenzfläche zwischen den Überzügen vom einen Ende der Übergangszone zum anderen, wobei die Enden bzw» Grenzen jeder Zone durch bestimmte Grenzlinien umrissen werden, welche dureh die praktisch linearen Kanten jedes der einander benachbarten Überzüge gebildet werden.

Bei der Ausbildung dieser einander benachbarten Überzüge müssen mehrere Verfahrens-Veränderliche eingestellt werden, um ein Wid.erstandselement der gewünschten hohen Leiatungseigensohaften zu erzeugen. Zwei besonders wichtige Veränderliche sind die Viskosität des aufzutragenden, leitfähigen Kunststoffs und die Steuerung der Lage der Massen des leitfähigen Kunststoffs auf der sich bewegenden Grundsehicht vor eiern Abstreifvorgang.

Der leitfähige Kunststoff muß eine so große Viskosität besitzen, daß an jedem Überzug glatte, measerartige, gleichmäßige Kanten hervorgebracht werden können. Außerdem muS die Viskosität in einem Bereich liegen, welcher ein Aufströmen des Kunststoffs auf die sich bewegende Grundechioht zuläßt. Hierfür können leitfähige Kunststoffe mit einer Viskosität von etwa 200 - 50 000 cps (centipoisee) verwendet werden; diese Viskositäten werden bei einer Spindeldrehzahl von 10 U/min auf einem Brookfield-Viscosimeter gemessen. Ersichtlioherweise bestimmt sich die zu brauchbaren Ergebnissen führende Mindest-Viskosität des Kunststoffs durch die Art und Weise, auf welche die Überzüge aufgebracht werden, d.h. dadurch, ob der Auftrag der einzelnen Überzüge gleichzeitig oder nacheinander erfolgt. Beim gleichzeitigen Einschritt-Auftrag müssen die Kunststoffe eine so große Viskosität besitzen, daß eine wesentliche Vermischung der Kunststoffe in der Übergangszone vermieden wird. Für den Einschritt-Auftrag werden im allgemeinen Viskositäten von

ν λ ; ; : _s i 098 3 9/1065 ^ ! _

mindestens etwa 1000 ops, gemessen bei einer .Spindeldrehzahl von 10 U/min, benötigt. Vorzugsweise liegen diese Viskositäten im Bereich von 300(

Zudem werden vorzugsweise leitfähige Kunstst( die thixotrope Eigenschaften besitzen, da si< Materalien leichter mittels einer Streichklii lassen und.darüberhinaus gewährleisten, daß c

Brookfield-

- 20 000 cps.

ffe verwendet, h derartige ge auftragen ie Kanten

zwischen den benachbarten überzügen den gewünschten, gleichmäßigen elektrischen Übergang vom einen Widerstand-Überzug zum anderen bieten.

Der ThixQtropie-Index der aufgetragenen Kunststoffe kann im allgemeinen im Bereich von etwa 1,5 - 40 und vorzugsweise zwischen etwa 2 und 20 liegen» Der in diesem Zusammenhang benutzte Ausdruck "Thixotropie-Index" bezieht sich auf das Verhältnis der Viskosität eines Stoffs bei einem Rührgrad zur Viskosität bei einem anderen Rührgrad. Zahlreiche der für die Erfindungszwecke brauchbaren polymeren Stoffe können bei Messung mit einer Spindeldrehzahl von 0,5 U/min auf einem Brookfield-Viscosimeter eine Viskosität von etwa 20 000 - 800 000 oder mehr zeigen. Vorzugsweise werden Stoffe soloher Viskosität und solcher Thixotropie verwendet, daß sie unter Schwerkrafteinfluß fließen und wesentlich fließfähiger werden, wenn sie während der Vorschubbewegung der dielektrischen Grundschicht unter einer Streichkante hindurchgelangen. Die Viskosität und die Thixotropie des leitfähigen Kunststoffs bestimmen auch den Grad der seitlichen Auebreitung eines Überzugs an seinen Rändern während und nach dem Streichvorgang. Folglich werden hierdurch auch der Grad der Kanten-Verjüngung der Überzüge und die Grenzflächenberührung zwischen den Überzügen beeinflußt. Je höher die Viskosität und/oder die Thixotropie ist, um so geringer ist die Ausbreitung und um so kürzer sind die Abschrägflächen der Kanten.

Es hat eioh gezeigt, daß Werkstoffe mit Viskqsitäten unterhalb

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etwa 1000 cps nach vorstehender Bestimmung nicht zur gleichzeitigen Ausbildung von elektrischen Übergängen zwischen benachbarten Überzügen verwendet werden können, welche die erfindungsgemäfl erzielte Gestalt ihrer Kanten besitzen. Zwar können in gewissen Fällen b<im gleichzeitigen Auftragen Stoffe mit Viskositäten zwischen bei einer Spindeldrehzahl von 10 U/min auf

1000 und 3000 cps einem Brookfield-

Viscosimeter an sich brauchbar sein,doch liefert dieeer Viskqsitätsbereich insbesondere bei niedriger Thixotropic nicht folgerichtig die gewünschten Ergebnisse. Kunststoffe, deren Viskosität in dem beim Aufsprühverfahren verwendeten Bereich liegen, doh» die eine Viskosität von etwa 200 1000 cps bei 10 U/min auf dem Brookfield-Viscoslmeter besitzen, vermischen sich beim gleichzeitigen Auftragen auf die Grun.dschicht üblicherweise von der einen Streiohssone zur anderen. Infolgedessen ist dann keine gleichmäßige und deutliche, Grenzlinie vorhanden, nämlich eine kantenartige elektrische Verbindung zwischen dem einen Überzug und dem anderem Bieser Viskositätsberaich ist daher für die gleichzeitige Ausbildung mehrerer Widerstands-Überzüge in einem Arbeitsgang unbrauchbar_β Wenn beispielsweise ein sprühbarer, leitfähiger polymerer Stoff mit einer Viskosität von etwa 300 cps bei 10 ü/min Spindeldrehzahl zur Bildung eines „ Widerstandselements mit zwei mikrodünnen Überzügen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren des gleichzeitigen Aufstreichens aufgetragen wird, nämlich mit einem End-Überzug und einem Widerstand-Überzug, so ist der Widerstandsabfall an der Übergangszone vom einen Überzug zum anderen ungleichmäßig und ergibt eine Widerstandsänderung in der Größenordnung von 20$ des Gesamt-Widerstands über die beiden Überzüge hinweg. Im Gegensatz hierzu ist bei Verwendung von leitfähigen polymeren Stoffen höherer Viskosität, beispielsweise von 3000 cps und mehr, die Größe des Widerstandsabfalls bzw. -sprungs wesentlich niedriger und liegt beispielsweise im Bereich von etwa 2,5?t des Gesamt-Widerstands über die mikrodünnen Überzüge auf dem Widerstandelement hinweg. Werkstoffe mit solch niedriger Viskosität lassen

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sich vorteilhaft für die nacheinander erfolg der einander benachbarten Überzüge Verwender

Brsiehtlieherweise werden die Viskosität unc

des leitfähigen Kunstharzes durch seine Zusammensetzung bestimmte Sine erfindungsgemäß verwendbare I

ene Ausbildung

die Thixotropie

eschichtungs-

masae enthält feinverteilte, elektrisch leitfähige Teilchen in gleichmäßiger Dispersion in einem praktisch nichtleitfihigefi, wärmehärtbaren polymeren Träger. Der polymere Träger muß beim Beschichten bzw, Applizieren auf dem dielektrischen Substrat haften und eine harte, feste Matrix Xn welcher die Teilchen auch nach dem Aushärten bei Temperatur dispeygiert bleiben, Beispiele für polymere Träger sind wärmehärtbare Melyjmin !^Kondensate, Harnstoff Formaldehyd-Kondensate, fiethyl£e*te Melamin Pormaidehyd-Kondensate, methylierte forialdehyd^Kondensate, butylierte Melamin «Kondensate, butylierte Harnstoff Formaldehyd-Phenol Pormaidehyd-Kondensate, Ammoniak Pormaldehyd-SaIjiaMure-Kondensate, Ethylendiamin Pormaidehyd-Kondensate, Hexamethylendiamin Pormaidehyd-Kondensate, Epoxyharze und epoxy-modifi«ierte Phenolharze sowie Gemische davon. ErsiohtliPherweiae benötigen einige dieser wärmehärtbaren polymeren Träger Härter oder Katalysatoren zur Beschleunigung der Aushärtreaktion.

Außerdem vernetzen bestimmte Kombinationen dieser polymeren Träger miteinander. Epoxyharze vernetzen mit Phenol Formaldehyd-Kondenaaten und mit Melamin Formaldehyd-Kondensaten. Selbstverständlich handelt es sich bei den erfindungsgemäß verwendeten Phenol Porraaldehyd-Kondensaten um solche Phenolharze, au denen die in der Wärme schmelzbaren phenolischen Novolak-Harze, sowie die wärmehärtbaren einstufigen Phenolharze gehören. Die Novolak-Harze werden üblicherweise ausgehend von einem Molverhältnis Formaldehyd zu Phenol von unter etwa 1:1 in Gegenwart eines unter geeigneten Reaktionsbedingungen vorzugsweise sauren Katalysators hergestellt.

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Novolak-Har^ sind permanent schmelzbar und löslich und gehen von selbst in einen vernetzten Zustand über.

Um die Novolak-Harze unschmelzbar und wärmehärtbar zu machen, müssen sie mit einem Aldehyd-Donator oder einem Lieferanten von Methylenbrücken oder -Bindungen weiter umgesetzt werden. Die Methylenbrücken können durch formaldehydbildende Verbindungen geliefert werden; der gebildete Formaldehyd liefert seinerseits zusätzliche Methylenbrücken awieohen benachbarten Phenolkernen.

Die einstufigen Phenolharze werden mit einem höheren Molverhältnis Formaldehyd zu Phenol hergestellt als ee zur Herstellung der Novolak-Harze angewandt wird. Unter dem Einfluß alkalischer Katalysatoren reagiert das Phenol mit wässrigem Formaldehyd, wobei an einer, zwei oder allen drei phenolischen Ortho- und Parastellungen gegebenenfalls unter Ausbildung von Methylenbindungen zwischen Phenolkernen Hydroxymethyl-(Methylol-)Gruppen entstehen. Brauohbare, handelsübliche Phenolharze sind Bakelite BKS 2710, Varcum 1281 B 65 und BRPA 5570. Diese Kunstharze können durch bloßes Erwärmen in den hitzefixierten bzw, quervernetzten Zustand übergehen·; dieses Aushärten geht jedoch häufig nicht schnell genug vonstatten. Aus diesem Grund müssen zur Beschleunigung der Aushärtgeschwindigkeit Härter zugesetzt werden.

Als Aldehyd-Donatoren geeignete Härter sind z.B. Hexamethylentetramin, Paraformaldehyd, sym-Trioxan und dgl. Voraugeweise wird als Härter Hexamethylentetramin, d«h. ein Kondenaationsprodukt aus Ammoniak und Formaldehyd, verwendet. Diese Härter werden als Aldehyd-Donatoren angesehen, da sie beim Erwärmen eine schnelle Vernetzung der wärmeschmelzbaren Novolak-Harze und der einstufigen Phenolharze mit Methylen- oder äquivalenten Bindungen herbeiführen.

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Brauchbare epoxy-modifizierte Phenolharze sind beispielsweise die von der Firma Reichhold Chemicals, Inc. unter der Bezeichnung PLYOPHEN 23-983 im Handel vertriebenen.

Erfindungsgemäß brauchbare Epoxyharze sind beispielsweise polymere Reaktionsprodukte von polyfunktionellen Halogenhydrinen mit mehrwertigen Phenolen. Derartige Kunstharze sind ale "Epoxyharze", "Epoxide", "Glycidyläther" oder "Xther-Bpoxide" bekannt. Zu den zur Herstellung der Epoxyharze verwendbaren polyfunktionellen Halogenhydrinen gehören Bpichiorhydrin, Glycerin-Dichlorhydrin und dgl. Typieehe mehrwertige Phenole sind die Resorcine und die 2,2-bie(Hydroxyphenyl)-alkane, d«h„ Verbindungen die durch Kondensation von Phenolen mit Aldehyden und Ketonen, wie Formaldehyd, Acetaldehyd, Propionaldehyd, Aceton und dgl₀ entstehen. Die Epoxyharze enthalten häufig endständige Bpoxygruppen, können aber auch sowohl endständige Epoxygruppen als auch endständige Hydroxylgruppen enthalten«

Zur Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten leitfähigen Kunststoffe können zahlreiche verschiedene, handelsübliche Epoxyharze verwendet werden. Diese Kunstharze umfassen die durch die Firma. Bakelite Company unter den Bezeichnungen ¹¹IRIi 2774" und "SRL 3794" vertriebenen Harze, die von der Firma Shell Chemical Corporation vertriebenen Epon-Harze, nie Bpon 1001, Epon 1004, Epon 1007, Epon 1009 und Epon 828, die Harze der Firma Ciba Company, Inc. mit der Bezeichnung Araldite 6010 und 6020, sowie die GenBpoxy-Harze der Firma General Mille Chemical Division, z.B. GenEpoxy 175, 190 und 525.

Heben des bekannten, handelsüblichen Epoxyharzen können auch andere Epoxy-Zwischenprodukte und modifizierte Epoxyharze but Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten, selbsthaftenden Beschichtungsmassen verwendet werden. "Unox Epoxide 201", ein Produkt der Firma Union Carbide Chemicals Company, ist ein Beispiel für ein geeignetes

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neues cycloaliphatisches Epoxyharz. Die modifizierten Epoxyharze enthalten häufig reaktionsfähige Verdünnungsmittel, wie Stryroloxid, Octylenoxide, Allylglycidyläther, Butylglycidyläther, Phenylglycidylather und dgl, ähnliche reaktionsfähige Verbindungen in Mengen von tie «u etwa 20 - 30 Teilen Verdünnungsmittel je 100 Teile Bpoxyhare. Beispiele für handelsübliche modifizierte Bpoxyharae sind

ite 502, ise soll der

in aar iaeehreibung benutzte Auadruck "Epoxyharie" sowohl die h@?kämmliQhey, vorher erwähnten Epoxyharze als au oh aufgeführten modifizierten Epoxyharze ur\d Epoxyharaumfassen.

SafeeUtt 1SI» a?9§, BSIi 4289, IBL 2774, Arald M«180 und Ipon 815. Brsiohtlioherwe

bestimmen die Menge, die Art und die

(JrοQβ der in den fließfähigen, leitfähigen Kunstharzen verwendet·« ititfÄhigen Teilchen die Leitfähigkeit des betreffenden Kunststoffe, Wegen ihrer unterschiedlichen Leitfähigkeit haben aioh Kohleteilchen für die Heretellung von Widera^ands-Überzügen als besonders wirksam erwiesen. Die Kohleteilohen machen etwa 4-60 öew.-jC dee leitfähigen Kunatatoff-Überzugs aus; vorzugsweise werden etwa 7-30 UeWn-^ Kohleteilohen verwendet« Wenn ..der (Jehalt an Kohleteilohen über 60 Gew_e-?C liegt, ist die Viekoiität der Seeohiohtungsmasse häufig zu hoch, um einen wirksamen Auftrag mittels der erfindungsgemäßen Streichverfahren zuzulassen« Unter einem Kohleteilchen-Gehalt von, etwa 7 öew.-?t haben die nach dem Aushärten oder Vernetzen dee polymeren Trägere gebildeten polymeren Zwischenräume (voids) einen nachteiligen BinfluQ auf die elektrischen Eigenschaften des Überzugs. Beispielsweise hat es sich gezeigt, daß bei diesem niedrigen Kohlegehalt der Rausch-Pegel des Widerstands-Überzugs übermäßig hoch ist, so daß derartige Überzüge industriell nicht eingesetzt werden können.

Es hat sich gezeigt, daß für den erfindungsgemäS verwendeten Überzugstoff Metall-Teilchen aus Silber, Fls/tln, anderen

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Edelmetallen, Kupfer, rostfreiem Stahl und dgl. ebenfalls als leitfähige Teilchen !«nutzt «erden können. Solche metallhaltigen Werkstoffe eignen sich besonders für die Herstellung der Anschlüsse eines Widerstandselements. Je nach den verwendeten Metallen und dem gewünschten Widerstandsgrad kann der Gehalt an Metallteilchen, bezogen auf das Gewicht des leitfähigen Kunststoffs, im Bereich von 30 - 50 Gew.-^ liegen. Dieser Bereich eignet sich besonders für die Ausbildung einer Anschlußzone mit einem Widerstand, welcher weniger als 196 des Gesamtwiderstands des Widerstandselements beträgt. Selbstverständlich können auch geringe Mengen an Metallteilchen, beispielsweise Mengen von 5 Gew.-ji oder darüber, oder auch höhere Mengen von z.B. 65 Gew.-^l zur Herstellung unterschiedlicher Widerstands-Übersüge benutzt werden.

Metallteilchen haben einen weniger ausgeprägten Einfluß auf die Viskosität des leitfähigen Kunststoffs. Die die maximale Menge der Metallteilchen bestimmende Hauptüberlegung ist die Fähigkeit des polymeren Trägers des Kunststoffs, die Teilchen unter Verklebung mit der zu überziehenden GfUDdschicht zu verbinden. Im allgemeinen werden 0,25 - Gewichtsteil polymeren Trägers je GewichtsteJ.1 Metalls benötigt.

Normalerweise werden leitfähige Kunststoff-Überzüge angewandt, die entweder nur Kohlenstoff oder nur Metallteileben enthalten, doch sind auch Gemische dieser Arten möglich.

Die Kohlenstoffteilchen können in verschiedenartiger Form angewandt werden, d.h. in kristalliner oder amorpher Form, wie sie bei handelsüblichen Kohlenstoffen, wie Acetylenruß oder Ofenruß zu finden sind. Häufig werden die Kohlenstoffteilchen in Luft bei erhöhter Temperatur von etwa I090 -165O⁰C mehrere Stunden lang gebrannt, bevor sie für die Herstellung der leitfähigen Kunststoffe benutzt werden. Me Teilchengröße der Kohlenstoffteilchen kann im Bereich von

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10 - 400 nyu liegen, doch können auch Gemische größerer und kleinerer leuchen verwendet «erden.

Die Metallteilchen sind dagegen im allgemeinen wesentlich größer als die Kohleteilchen und können; Teilchengrößen im Bereich von 10 - 400 yu besitzen. j |

Selbstverständlich wird der Widerstandsgrad des die leitfähigen Teilchen enthaltenden Kunststoffs durch die Menge der verwendeten leitfähigen Teilchen bestimmt, der Widerstandsgrad ändert sich umgekehrt zur Menge der Teilchen.

Da zahlreiche der als Träger oder Bindemittel für die leitfähigen Teilchen verwendeten, wärmehartenden Polymerisate oder Gemische derselben höhere Viskosität besitzen als sie für die Erfindung/gewünscht wird, ist es häufig notwendig, eine organische Verbindung, die ein Lösungsmittel für das Polymerisat darstellt, zur Regulierung der Viskosität des leitfähigen Kunststoffs zu verwenden. Diese Lösungsmittel dürfen sich nicht mit dem polymeren Träger umsetzen und müssen ausreichend flüchtig sein, um durch Verdampfen aus dem aufgetragenen Überzug ausgetrieben werden zu können. Beispiele für brauchbare Lösungsmittel sind aliphatische Ketone, wie Methylethylketon, Methylisobutylketon und dgl., sowie aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzo, Toluol, Xylole und dgl. Da die Lösungsmittel, wie erwähnt, hauptsächlich zur Regulierung der Viskosität der leitfähigen Kunststoffe verwendet werden, kann ihr Mengenanteil beträchtlich variieren, näalich im Bereich von etwa 5-70 Gew.-^, bezogen auf den auf das Substrat aufzutragenden leitfähigen Kunststoff.

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Ersichtlicherweise· können bei der Zubereitung def leitfähigen Beaohichtungsmassen verschiedene Zusätze!und Hilfsmittel verwendet werden, um deren Auftrag auf eia dielektri

sches Substrat zu begünstigen. Beispielsweise hat es ich gezeigt, daß Silikonöle und entsprechende Heizmittel verwendet werden können, um das Auftreten von Oberflächen-Unregelmäßigkeiten in der Beschichtung zu verhindern, üblicherweise machen diese Additive bzw. Zusätze^veine vergleichsweise geringe Menge, beispielsweise etwa 1-5 Gewichtateile des leitfähigen Kunstharzes aus. Bei der Zubereitung der Überzugsmateralien können auch Katalysatoren und Härter für den polymeren Träger, wie sie vorher erläutert wurden, verwendet werden.

Ersichtlicherweise können manche der vom chemischen Standpunkt für die Erfindungszwecke brauchbaren Polymerisate nur dann verwendet werden, wenn sie eine für die vorgesehene Auftragsart zweckmäßige Viskosität besitzen oder wenn sie mit einem anderen Polymerisat mischbar sind, um diese Viskosität zu erzielen.

Bas erfindungsgemäß zu beschichtende Substrat bz#. die erfindungsgemäß zu»beschichtende Unterlage besteht aus einem dielektrischen Isoliermaterial, das unter den für die fixierung der Überzüge auf der Oberfläche der Grundschicht erforderlichen Bedingungen stabil sein muß. Beispiele für

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einige dieser Materalien sind Folien, Streifin, Bänder, Filme und dgl. aus Polymerisaten, beispielsweise aus Phenolharzen, Polyvinylchlorid, Polyäthylen,

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Bpoxyharzen

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und dgl., Glas, Keramik, behandeltem Pa] Selbstverständlich kann die Grundschicb/ aufeinanderfolgenden, endweise aneinand« lagen bzw. Streifen oder als kontinuier: Folie zur Streichkante vorgeschoben wer< Folie dann auf eine Aufspulrolle aufgerc

^: ί

Vorzugsweise kann die Grundschicht bei unterschiedlichen Auftraggeschwindigkeiten beschichtet werden. Jim allgemeinen wird die Grundschicht mit praktisch gleichmäßiger Geschwindigkeit längs einer vorgeschriebenen linearen Bewegungsbahn mit Geschwindigkeiten von etwa 1,5 - 18 m/min gefördert.

Die Art des Auftrags der einzelnen Überzüge aus leitfähigem Kunststoff auf die dielektrische Grundschicht ist für die Gewährleistung von stufenlosen bzw, gleichmäßigen Übergangszonen zwischen benachbarten Überzügen besonders kritisch. Vorteilhafterweise können erfindun^sgemäß verschiedene Abstreif- bzw. Streichverfahren uncj -vorrichtungen zur Ausbildung der nebeneinander befindlichen Überzüge verwendelt werden. Bei einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zwei oder mehr fließfähige, leitfähige Kunststoffe gleichzeitig auf eine sich bewegende dielektrische Grundschicht aufgestrichen. Bei diesem Verfahren werden voneinander -getrennte Massen jedes dieser Kunststoffe anfänglich dicht nebeneinander von der Grundschicht getragen. Biese Trennung der nebeneinander befindlichen Massen kann beispielsweise durch Über der Grundschicht befindliche dünne Trennwände erfolgen, die jeweils mit Mitteln versehen sind, welche <jie benachbarten Abschnitte der Massen an ihrem gemeinsamen Treffpunkt unmittelbar vor dem Streichpunkt der Massen und des Materials am Treffpunkt in Kantenüberlappung zusammenfließen-lassen, um auf diese Weise mehrere nebeneinander befindliche, mikrodünne Überzüge auf der Grundschicht auszubilden. ·

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Kurz gesagt, kennzeichnet sich dieses" Merkmal der Erfindung dadurch, daß eine dielektrische Grundschicht kontinuierlich längs einer vorbestimmten Bewegungsbahn befördert wird, zwei oder mehr Massen des fließfähigen, leitfähigen Kunststoffs gleichzeitig auf begrenzten Abschnitten der Grundschicht dicht nebeneinander, aber voneinander getrennt getragen werden, die einander benachbarten Abschnitte der Massen der Kunststoffe veranlaßt werden, in Kantenüberlappung zusammenfließen und dabei eine kantenartige elektrische Verbindung zwischen sich herzustellen, und sodann die Kunststoff-Massen gleichzeitig auf eine gleichmäßige Dicke auf der Grundschicht gestrichen werden, während sich letztere von den unterstützten Massen wegbewegt.

Die Kunststoff-Massen werden derart auf die dielektrische Grundschicht aufgestrichen, daß sie mikrodünne Überzüge mit einer Dicke von etwa 12,7 - 500.JJMi (0,5 - 20 mils) bilden. Infolge des normalerweise im leitfähigen Kunststoff vorhandenen Lösungsmittels sind die Überzüge nach der Entfernung des Lösungsmittels, beispiqlswe^se durch Trocknen, dünner. Die aufgestrichenen, feuchten Überzüge können nach dem Trocknen und Fixieren an der Grundschicht um bis zu etwa 6OjC oder auch mehr schrujopfen. Die Lösungsmittel-freien Überzüge können mithin Dicken im Bereich von etwa 6,4 254 αχ (0,25 - 10 mils) besitzen.

Nachdem die Überzüge auf der Grunäa..chioht fixiert worden sind, können Widerstandselemente für die Herstellung von Potentiometern und anderen Eegelwiderständ.e.tf durch Stanzen, Schneiden oder anderweitiges Formen mehref«r-Widerstandselemente aus der beschichteten Grundschiohi ausgebildet werden. Die Art der Ausbildung dieser Widersta/nelselemente wird nachstehend noch näher erläutert werden;.^iy,:V

Bei einem anderen Streichverfahren Jiur'Ausbilduiig mehrerer nebeneinander befindlicher, mikrodü#p$rvleitfähiger Kunststoff-Überzüge auf einer dielektri?«^i«l· Grundschicht werden

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der Reihe na ϊι bzw. nacheinander zwei oder mehr überzüge auf die Grundschicht aufgestriehen, wobei die leitende Verbindung zwischen den überzügen durch eine· kontrollierte Überlappung der Überzüge gebildet wird. Hierfür sieht die

Erfindung die Schaffung eines Verfahrens zui Herstellung

nebeneinander befindlicher, mikrodünner leitfähiger Kunststoff-Überzüge vor, bei welchem eine dielektrische Grundschicht kontinuierlich längs einer vorbestimmten Bewegungsbahn befördert wird, eine erste Hasse eines !fließfähigen,

leitfähigen Kunststoffs auf einen begrenzten¹ Abschnitt der durchlaufenden Grundschicht aufgebracht wird, die Masse auf eine vorgeschriebene Dicke gestrichen wird, um während der Wegbewegung der Grundschicht von der Masse e|inen ersten mikrodünnen Überzug auf der Grundschicht auszubilden, der Überzug erwärmt wird, um ihn aus einem fließfähigen in einen nicht-fließfähigen Zustand auf der Grundschicht zu versetzen, eine zweite Masse Kunststoff auf einen anderen begrenzten Bereich der durchlaufenden Grundschlcht unmittelbar neben dem ersten begrenzten Abschnitt aufgebracht wird, die zweite Masse auf eine vorbestimmte Dicke gestrichen wird, um auf der Grundschicht bei deren legbewegung von der zweiten Masse einen zweiten mikrodünnen, mit dem ersten Überzug in Kantenüberlappung stehenden Überzug zu bilden, und die lage der zweiten Masse derart geregelt wird, daß die zwischen den Überzügen gebildete Kantenüberlappung eine kantenartige, stufenlose bzw. gleichmäßige elektrische Verbindung «wischen den Überzügen bildet. :

i Es hat eich gezeigt, daß durch das nacheinander erfolgende Aufstreichen mikrodünner Überzüge ebenfalls mehrere Überzüge ausgebildet werden können, welche die gewünschte kantenartige elektrische Verbindung zwischen sich besitzen, indem die Überlappung benachbarter Abschnitte der überaüge während des Streichvorgangs gesteuert wird. Sie Größe der Kanten-Überlappung, d.h. die Ausrichtung des Überzugs des leitfähigen Kunststoffs über einem vorher ausgebildeten, mikrodünnen Überzug, kann beträchtlichen Schwankungen unterliegen;

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beispielsweise kann die Kantenüberlappung in der Größenordnung von etwa 0,025 - 1,37 mm oder mehr liegen. Diese Kantenüberlappung bildet eine Übergangszone zwischen den beiden leitfähigen Überzügen, die eine außergewöhnlich gleichmäßige Widerstandsänderung besitzt, d.h. die Größe der Abweichung von der gewünschten Widerstandsänderung kann vernachlässigbar sein und beispielsweise weniger als 1# bis zu 2,5# des Gesamtwiderstands des WiderStandselements betragen. Ersichtlicherweise kann die Größe der Abweichung durch entsprechende Auswahl der Viskosität des leitfähigen Kunststoffs und durch Ausrichtung der auf der Grundschicht ruhenden Kunststoff-Massen gesteuert werden; in manchen Fällen kann auch ein höherer Abweichwert von beispielsweise etwa 5$ zweckmäßig sein.

Selbstverständlich besitzen die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildeten, nebeneinander befindlichen, mikrodünnen Überzüge von ihrem einen Ende zum anderen praktisch gleichmäßige Dicke. Die Außenkantenbereiche dieser Streifen-Überzüge verjüngen sich auf eine messerschneidenartige Kante, die sich linear länge der Grundschicht oder der beschichteten Oberfläche erstreckt. Die Verjüngung dieser Randbereiche wird durch die Viskosität und die Thixotropie des aufgetragenen leitfähigen Kunststoffs beeinflußt. Bei diesen Ausführungsformen der Erfindung, bei denen ein Überzug den anderen überlappt, wird eine Übergangszone festgelegt, in welcher der eine sich verjüngende Randabschnitt des einen Überzugs den sich verjüngenden Randabschnitt des vorher aufgetragenen Überzugs überlappt. Infolgedessen ist ein konstanter gleichmäßiger elektrischer Übergang von einem Widerstand zum anderen vorhanden. Obgleich das erfindungsgemäße Verfahren vorstehend speziell in Verbindung mit der Ausbildung zweier benachbarter Überzüge beschrieben ist, können nach diesem Verfahren selbstverständlich beliebig viele benachbarte Überzüge aufgetragen werden.

Bei der Ausbildung der für die Herstellung der erfindungegemäßen Widerstandselemente geeigneten Widerstands-Überzüge

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^; ßADORIGINAL

muß gewährleistet sein, daß der Widerstand der einzelnen Überzüge und der Widerstand an den Verbindungsstellen zwischen je zwei Überzügen mit möglichst infinitesimaler Änderung abgegriffen werden kann, d.h. daß iäer Widerstand des ganzen Elements über die Überzüge upd dip Verbindungsstellen hinweg in für den vorgesehenen Yerweidungszweck

ί annehmbarer Weise "auflösbar" sein muß.'Der liier benutzte Ausdruck "Auflösung" soll sich auf die physikalische Eigenschaft des Widerstands-Überzugs beziehen, eijie Fläche zur Verfügung zu stellen, deren Widerstand beim ibtasten mittels eines Kontaktglieds genau bestimmt werden ka|in. Beispielsweise ist es bei der Herstellung mehrerer nebeneinander befindlicher, mikrodünner Überzüge, die sich f^r ein Wider-Standselement eines Potentiometers eignen, eiforderlich, benachbarte Überzüge solcher Dicke aufzutragen, daß der Schleifer oder das sonstige Kontaktelement, welcher bzw.

ί an welches gegen die Oberfläche des Widerstands^lements ^gedrückt wird, bei seiner Bewegung vom einen Überzug zum anderen voll in Berührung mit der Oberfläche bleibt. Theofetisch kann auch auf einer unregelmäßigen Fläche eis Pun$:tkontakt hergestellt werden, doch trifft dies in der Praxis nicht zu. Jeder der aufgestrichenen Überzüge besitzt e|ne vergleichsweise glatte Oberfläche, so daß diese Oberflächen ausgezeichnete ^HAuflösung" gewährleisten. Diφ Relativdicke der benachbarten Überzüge auf der dielektrischen Grundschicht bestimmt jedoch weitgehend, ob die Verbindung bzw. der übergang zwischen den Überzügen durch ein Kontaktglied aufgelöst bzw. abgegriffen werden kann. Der Dickenunteifschied zwischen den ausgebildeten Überzügen sollte einen glatten bzw. stufenlosen Übergang vom einen Überzug zum anderen vergeben. Im allgemeinen hat es sich gezeigt, daß die benachbarten Überzüge ein Streichdickenverhältnis von bis zu etwa 5:1 besitzen und dennoch ausgezeichnete Auflösung für bei einem Potenziometer verwendete Widerstandselemente gewährleisten können. Eraichtlicherweise hängt dieses Verhältnis von der Ausbreitungßlfähigkeit der Überzüge und von d«n hiervon herrührenden Kanten-Verjüngungen ab. Folglioh können auch

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Verhältnisse von mehr als 5:1 häufig brauchbare Auflösung liefern.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Teilschnitt-Seitenansicht einer Vorrichtung zum gleichzeitigen Auftragen zweier mikrodünner Widerstands-Überzüge auf eine dielektrische Grundschicht,

Fig. 2 eine schematische Teilschnitt-Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung einer anderen Ausführungsform der Erfindung zum nacheinander erfolgenden Auftragen zweier mikrodünne^ Widerstands-Überzüge auf eine dielektrische Grundschicht,

Fig. 3 eine schematische perspektivische Darstellung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichteten Grundschicht,

Fig. 4 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt länge der Linie 4-4 in Fig. 3 durch die beschichtete Grundschicht zur schematischen Veranschaulichung der durch das gleichzeitige Auftragen zweier Widerstands-Überzüge auf eine dielektrische Grundschicht gebildeten Kantenüberlappung,

Fig. 5 einen Fig. 3 ähnelnden Querschnitt zur schematischen Darstellung der Kantenüberlappung im Fall des aufeinanderfolgenden Auftragens zweier Widerstandeüberzüge auf eine dielektrische Grundeehicht,

Fig. 6 eine in stark vergrößertem Maßstab gehaltene Aufsicht auf eine mit ein^m silberhaltigen und einem kohlenstoffhaltigen Kunststoff beschichtete Grundefehioht, welche ein aus der Grundschicht ausge-

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stan^tes, kreissegmentförmiges lineares Widerstandselement veranschaulicht,

Pig. 7 eine Aufsicht auf eine Grundschicht, die mit zwei kohlenstoffhaltigen Kunststoffen unterschiedlicher Widerstandswerte beschichtet ist, welche ein aus der Grundschicht ausgestanztes, kreissegmentförmiges nicht-lineares Widerstandselement veranschaulicht,

Fig. 8 ein Potentiometer-Prüfdiagramm zur Veranschaulichung der Widerstandsänderung über ein lineares Widerstandselement hinweg, das durch gleichzeitiges Auftragen zweier vergleichsweise hochviskoser Überzüge auf eine Grundschicht hergestellt worden ist,

Fig. 9 ein Fig. 8 ähnelndes Diagramm der Widerstandsänderung über ein lineares Widerstandselement, das durch gleichzeitiges Aufbringen zweier Überzüge niedriger Viskosität auf eine Grundschicht gebildet worden ist,

Fig. 10 ein den Fig. 8 und 9 ähnelndes Diagramm der Widerstandsänderung über ein lineares Widerstandeelement hinweg, das durch Auftragen zweier aufeinanderfolgender Überzüge auf eine Grundschicht gebildet worden ist, -

Fig. 11 ein den Fig. 8 bis 10 ähnelndes Diagramm der Widerstandsänderung über ein nicht-lineares Widerstandselement hinweg, das durch aufeinanderfolgendes Auftragen zweier kohlenstoffhaltiger Überzüge auf eine Grundschicht ausgebildet worden ist.

In den Zeichnungen sind gleiche Bauteile jeweils mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.

Die in Fig. 1 dargestellte Beschichtungs-Vorrichtung 10 vermag gleichzeitig und kontinuierlich auf die Oberfläche

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-yC-

einer dielektrischen Grundschicht 12 zwei Überzüge aus fließfähigem Kunststoff in einander kantenweise überlappender Anordnung aufzubringen. Die aus endweise aneinanderstoßenden Streifen gebildete Grundschicht 12 wird mittels zweier waagerecht angeordneter Rollen 16, 18 längs einer Führungs-Schiene H kontinuierlich durch die Vorrichtung gefördert und dabei mit Hilfe von nicht dargestellten, zu beiden Seiten längs der Schiene H angeordneten Kanten-Führung smitt ein während ihrer Förderung durch die Vorrichtung in der Führungs-Schiene H gehalten.

Die Förder-Rollen 16, 18 sind mit einem nachgiebigen Material, wie Gummi belegt, so daß sie die Grund schicht 12 mit Reibung erfassen und mit praktisch konstanter vorbestimmter Geschwindigkeit durch die Vorrichtung 10 fördern.

Nach dem Durchlauf zwischen den Rollen 16, 18 läuft der Streifen der dielektrischen Grundschicht 12 unter einem abstreifenden bzw. -streichenden Auftragkopf 20 hindurch, der durch nicht dargestellte Stützmittel in fester Lage gegenüber der Führungs-Schiene H gehalten wird. Der Auftragkopf 20, der zwei benachbarte Austragkammern aufweist, die bei 22 mit unterschiedlichen fließfähigen, _vleitfähigen Kunststoffen, wie einem mit einem Silberflocken enthaltenden Phenolharz bzw. einem Kohlenstoffteilchen enthaltenden Gemisch aus einem epoxymodifizierten Phenolharz und einem Phenolharz gefüllt sind, dient dazu, gleichzeitig zwei Überzüge des fließfähigen Kunststoffs auf die Oberfläche der Grundschicht 12 aufzutragen. Eine nicht dargestellte, die beiden Kammern voneinander trennende Trennwand ist an ihrer Vorderkante mit zwei Abschrägungen versehen, von denen die eine lotrecht und die andere waagerecht angeordnet ist und die beide an einem Treffpunkt ineinander übergehen, um den Fluß der beiden Kunststoffarten zu einem gemeinsamen Übergangspunkt zwischen ihnen einzuleiten. Die Kammern sind von einer eine gemeinsame Kammer-Stirnwand bildenden Streichklinge 24 mit einer über der Grundschicht 12 befindlichen, abgeschrägten Streichkante abgeschlossen. Die Streichklinge

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ist einstellbar im Auftragkopf 20 befestigt und kann zur Ausbildung mikrodünner Überzüge unterschiedlicher Dicke höher- und tiefergestellt werden.

An dem gemäß Fig. 1 linken Ende der Führungs-Schiene H ist eine lotrecht angeordnete Kantenrolle 26 vorgesehen, welche an der Kante der beschichteten Grundschicht angreift, nachdem diese unter dem Auftragkopf 20 hindurchgelaufen ist. Die Kantenrolle 26 fördert die beschichtete Grundschicht aus der Vorrichtung 10 heraus und ist ebenfalls mit einer weichen Oberfläche, wie einem Gummibelag, versehen,

Die Kantenrolle 26 sitzt auf einer nicht dargestellten Antriebswelle, die mit der Antriebseinrichtung zum Antreiben der Förder-Rollen 16, 18 gekoppelt ist, so daß die Drehzahlen der Rollen 26 und 16, 18 aufeinander abgestimmt sind.

Unter dem Auftragkopf 20 sind senkrecht zur Längsachse der Schiene H zwei federbelastete Einrichtungen 28 vorgesehen, welche die Grundschicht 12 bei ihrem Durchlauf unter der Unterseite der Austragkammer unterstützen, so daß ihre Oberseite stets in einem vorbestimmten Abstand von der Streichkante der Streichklinge 24 gehalten wird.

Nach dem Austrag aus der dargestellten Beschichtungs-Vorrichtung 10 werden die beschichteten Grundschichten einige Minuten lang bei erhöhter Temperatur von etwa 93 - 177⁰G getrocknet und dann eine Stunde lang oder langer in einem Ofen bei höherer Temperatur ausgehärtet.

Fig. 2 veranschaulicht eine BeSchichtungs-Vorrichtung zum aufeinanderfolgenden, kontinuierlichen Auftragen der fließfähigen, leitfähigen Kunststoffe in einander kantenweise überlappender Anordnung auf die Oberfläche der Grundschicht 12_# Bei dieser Vorrichtung werden wiederum zu beschichtende Stücke oder Streifen der dielektrischen Grundschicht 12 kontinuierlich in flacher Lage längs einer Führungs-Sohiene H

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vorgeschoben, indem die Vorderkante jedes Streifens jeweils mit der Hinterkante des vorangehenden Streifens in Berührung steht. Während die Förder-Rollen 16, 18 die Streifen kontinuierlich und jeweils einzeln vorschieben, werden die Streifen durch an den Seiten der Führungs-Schiene Η angeordnete Führungsmittel in vorbestimmter Lage gehalten. Die Oberseite jedes Grundschicht-Streifens läuft unter einem Streich-Auftragkopf 30 hindurch, an welchem ein aus einem leitfähigen Kunststoff 31» beispielsweise ein aus einem Silberflocken enthaltenden Phenolharz bestehender Kunststoff, auf die Oberseite der Grundschicht 12 aufgetragen wird. Hierauf durchläuft der Streifen einen Heizabschnitt 32, in welchem die Oberfläche des Kunststoff-Überzugs durch Heiz-Lampen 34 teilweise ausgehärtet wird, um den vorher fließfähigen Kunststoff 31 in einen nicht fließfähigen Zustand zu versetzen. Sodann wird die Grundschicht unter einem zweiten Auftragkopf 36 hindurchbewegt, welcher sie parallel zum ersten Oberzug /parallel zur Grundschicht-Kante mit einem zweiten Überzugstreifen aus einem Kunststoff 37, beispielsweise einem kohlenstoffhaltigen Phenolharzgemisch, versieht, wobei die eine Kante des zweiten Überzugs die-benachbarte Kante des ersten Überzugs in einem schmalen Bereich überlappt. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind ebenfalls federbelastete Einrichtungen 28 vorgesehen, welche die Grundschicht 12 in einwandfreier Lage gegenüber der Unterseite der Auftragköpfe 30, 36 halten. Die Auftragköpfe 30, sind mit Streichklingen 38 bzw. 40 versehen, deren scharfe Streichkanten gewährleisten, daß jeder Überzug die vorgeschriebene Dicke erhält.

Die inneren Seitenwände der Austragkammern der Auftragköpfe 30 und 36, d.h. die über dem Mittelbereich der Grundschicht 12 befindlichen Seitenwände, fluchten praktisch in einer Linie miteinander, so daß die fließfähigen, leitfähigen Kunststoffe mit scharf umrissenen linearen Kanten von der Oberfläche der Grundschicht getragen werden und die Streichklingen 38 bzw. 40 jeweils eine vorgeschriebene

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Dicke jedes Überzugs hervorbringt,wodurch eine genaue und scharfe -agrenzte elektrische Übergangszone zwischen den Überzügen gebildet wird, welche nach der Aushärtung der Kunststoffe einen gleichmäßigen bzw. stufenlosen Übergang des elektrischen Widerstands vom einen Beschichtungsstreifen zum anderen gewährleistet. Ersichtlicherweise erzeugt jede Streichklinge 38, 40 jeweils einen Überzug mit vom einen Ende des Streifens zu dessen anderem Ende gleichbleibender Dicke, während der Streifen unter dem zur betreffenden Streichklinge gehörigen Auftragkopf 30 bzw. 36 hindurchläuft. Außerdem bewirken die Förder-Rollen 16, 18 und eine nicht dargestellte, am Auslaufende der Vorrichtung vorgesehene Kantenrolle eine Förderung der Streifen mit konstanter kontinuierlicher Geschwindigkeit während des Streichvorgangs. Nachdem ein Streifen der dielektrischen Grundschicht 12 beschichtet worden und aus der Vorrichtung herausgelaufen ist, wird er getrocknet und ausgehärtet, um die Überzüge auf der Grundschicht zu fixieren.

Zur Vereinfachung der Darstellung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 2 derjenige Abschnitt der Vorrichtung, an welchem der zweite Überzug aufgetragen wird, längs einer anderen lotrechten Ebene weggebrochen, nämlich längs einer Ebene, die durch die Mitte des zweiten Auftragkopfes 36 und durch den zweiten aufgetragenen Überzug verläuft, so daß der erste Überzug, der durch den Auftragkopf 30 an der gemäß Fig. 2 vorderen Seite des Streifens aufgetragen worden ist, im weggebrochenen Abschnitt nicht sichtbar ist. Ersichtlicherweise bieten sich die nach diesem Auftragverfahren ausgebildeten Überzüge dem Betrachter genauso dar wie die Überzüge, die nach dem in Fig. 1 veranschaulichten Verfahren aufgebracht worden sind.

Fig. 3 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer nach den beschriebenen Verfahren beschichteten dielektrischen Schicht. Auf der Grundschicht 12 sind zwei mikrodünne Widerstands-Überzüge 50, 52 ausgebildet, von denen

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der eine, beispielsweisej^ohlenstoffhaltige Überzug 50 mit seiner Kante den anderen, beispielsweise silberhaltigen Überzug 52 in der Weise überlappt, daß eine Zone 54 mit kontinuierlichem elektrischen Übergang zwischen den Überzügen gebildet wird. Jeder Überzug weist lineare Kanten 56, 58 bzw. 60, 62 auf, die parallel zu den Kanten der Grundschicht 12 verlaufen.

Zur Erleichterung der Ausrichtung der beschichteten Grundschicht 12 bei der späteren Herstellung von sektor- bzw. kreissegmentförmigen Widerstandselementen ist die Grundschicht vorzugsweise längs ihrer einen Kante mit einer Reihe von Ausricht-Öffnungen 64 versehen, mit deren Hilfe die Grundschicht in einem Schnittgesenk zum Ausschneiden einzelner Widerstandselemente aus der beschichteten Grundschicht ausgerichtet werden k#nn^. In den Fig. 6 und 7 sind zwei derartige Widerstandselemente in vergrößertem Maßstab dargestellt.

Fig. 4 ist ein Querschnitt durch eine typische, doppelt beschichtete Grundschicht 12, die durch gleichzeitigen Auftrag zweier leitfähiger Kunststoffe nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildet wurde, wobei der kohlenstoffhaltige Überzug 50 den silberhaltigen Überzug 52 bei 54 überlappt. Die metallhaltigen Überzüge sind, offenbar infolge ihrer Fließeigenschaften, häufig bestrebt, während des Streichvorgangs unter die kohlenstoffhaltigen Überzüge zu fließen.

Die Überzüge 50, 52 besitzen über die Breite der Grundschicht hinweg gleiche Dicke, wobei sich ihre Seitenkanten zu schmalen messerkantenartigen Kanten verjüngen, die sich in gerader Richtung in Grundschicht-Längsrichtung erstrecken. Diese Kanten legen die durch zwei parallele strichpunktierte Linien angedeutete Übergangszone 54 zwischen den beiden Überzügen fest,/welcher sich die beiden Überzüge in entgegengesetzter Richtung bzw. komplementär verjüngen. Die eich von der Kante des einen Überzugs zur Kante des anderen Überzugs erstreckende kontinuierliche Grenzfläche ist mit

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bezeichnet. Oft

In der Übergangszone 54 summieren sich die Widerstände der sich verjüngenden Abschnitte jedes Überzugs unter Festlegung des Gesamtwiderstands der elektrischen Verbindung, Der Widerstand an jedem Punkt quer über die Übergangszone kann als die Summe zweier parallelgeschalteter Widerstände angesehen werden, von denen sich der eine erhöht und der andere verringert. Beim Abgreifen des elektrischen Widerstands über die beschichtete Grundschicht hinweg würde somit ein Schleifer bei seiner Bewegung von dem durch den Überzug 52 gebildeten silberhaltigen Anschlußbereich über die Zone 54 zum kohlenstoffhaltigen, durch den Überzug 50 gebildeten Widerstandsbereich zuerst den spezifischen Widerstand der Silberteilchen allein messen, danach zusätzlich die sich reziprok addierenden Widerstände der sich verjüngenden Abschnitte beider Überzüge in der Übergangs-Zone 54, und anschließend zusätzlich noch den Widerstand des kohlenstoffhaltigen Überzugs allein. Da der spezifische Widerstand des Kohlenstoffs um ein Vielfaches höher ist als derjenige von Silber, liefert der silberhaltige Überzug nur einen kleinen Teil des Gesamtwiderstands über die ganze Grundschicht hinweg.

Ersichtlicherweise hat die durch den gleichzeitigen Auftrag zweier Überzüge gebildete Übergangs-Zone 54 anfänglich eine jedem Einzel-Überzug entsprechende Naß-Dicke. Es wird an$#· nommen, daß die nach dem Trocknen und Aushärten auftretende Schrumpfung des Überzugs vom Peststoffgehalt des betreffenden leitfähigen Kunststoffs abhängt. Bei diesem Beschichtungsverfahren besitzen die beiden benachbarten Überzüge im wesentlichen ungefähr den gleichen Schrumpfungsgrad.

Fig. 5 veranschaulicht schematisch eine durch nacheinander aufgetragene Überzüge gebildete, beschichtete Grundechicht. In diesem Fall ist der silberhaltige Überzug 52* zuerst aufgetragen und dann durch Erwärmung vorausgehärtet worden. Hierauf wurde der kohlenstoffhaltige Überzug 50'· mit

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Kantenüberlappung aufgetragen. Selbstverständlich ist beim aufeinanderfolgenden Auftragen dieser Widerstands-Überzüge die Überlappung im allgemeinen größer, da sich jeder Überzug in der Übergangazone 54¹ seitlich ausbreiten kann, ohne am anderen Überzug anzustoßen. Da außerdem der erste Überzug 52' vorher in praktisch nicht-fließfähigen Zustand versetzt worden ist, wird der zweite Überzug 52' tatsächlich über die eine Kante des ersten Überzugs aufgetragen. Infolgedessen lassen sich die erzielten, sich verjüngenden Kanten so kontrollieren, daß sie außerordentlich gleichmäßige bzw. stufenlose elektrische Übergänge zwischen den benachbarten Überzügen ergeben.

\ Zur Gewährleistung eines glatten bzw. stufenlosen elektrischen Übergangs im Verlauf von einem Überzug mit geringerem spezifischen Widerstand zu einem Überzug mit wesentlich höherem spezifischen Widerstand, beispielsweise vom Silberzum Kohlenstoff-Überzug, ist es jedoch wesentlich, daß der-Widerstand an jedem Punkt der Übergangszone höher ist als derjenige des Überzugs mit geringerem spezifischen Widerstand, d.h. des silberhaltigen Überzugs. Umgekehrt sollte beim Übergang von einem Überzug mit höherem spezifischen Widerstand zu einem Überzug mit geringerem spezifischen Widerstand die Übergangs-Zone zwischen beiden Überzügen stets einen niedrigeren spezifischen Widerstand besitzen als der Überzug mit dem höheren spezifischen Widerstand. Bei der Ausbildung der Übergangszonen muß außerdem berücksichtigt werden, daß sie solche Oberflächeneigenschaften besitzen müssen, daß ein Kontaktelement den elektrischen Widerstand des Widerstandselements bei seiner Bewegung über die Überzüge und die Übergangszone hinweg in praktisch infinitesimalen Schritten abzugreifen vermag. Infolgedessen sollte die Oberfläche des Widerstandelements, wie in Pig. 4 dargestellt, in der Übergangszone 54 praktisch glatt und eben sein. Beim aufeinanderfolgenden Auftragen verschieden dicker Überzüge sollten die physikalischen Dickenunterschiede zwischen den benachbarten Überzügen daher so eingestellt werden, daß

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keine abrupt' Dickenänderung vom einen Überzug zum anderen auftritt. Vorzugsweise bilden die erfindungsgemäß verwendeten leitfähigen Kunststoffe sich verjüngende bzw. dünner werdende Kanten und begünstigen auf diese Weise einen glatten bzw. stufenlosen elektrischen Übergang zwischen den benachbarten Überzügen. Dennoch hat esjsich herausgestellt, daß die Kantenüberlappung derart kontrolliert werden muß, daß eine einwandfreie "Auflösung" des Widerstands in der Übergangszone erzielt werden kann. Zur Gewährleistung solcher Übergänge ist es vorteilhaft, daß die Kante des einen Überzugs, welche eine benachbarte Kante eines anderen Überzugs übergreift, praktisch den gesamten, sich verjüngenden Abschnitt der benachbarten Kante überlappt. Es ist somit ersichtlich, daß die Kantenverbindung der beiden sich verjüngenden Kanten allein einen eingedrückten Bereich bzw. eine Zone zwischen den beiden Überzügen bildet, welche nicht die gewünschte elektrische Übergangszone mit zufriedenstellenden Auflösungseigenschaften gewährleistet.

Fig. 6 zeigt eine in stark vergrößertem Maßstab gehaltene Aufsicht auf einen Teil der Grundschicht 12, deren kohlenstoffhaltiger Überzug 50 in Kantenüberlappung mit dem silberhaltigen Überzug 52 steht, und veranschaulicht die Lage eines sektor- bzw. kreissegmentförmigen Widerstandselements 70, das aus der Grundschicht ausgestanzt werden soll. Ersichtlicherweise ist das nicht dargestellte Schnittgesenk gegenüber der Ausricht- bzw. Führungs-Öffnung 64 so angeordnet, daß das Widerstands-Element in der Weise aus der beschichteten Grundschicht ausgestanzt wird, daß die metallischen Anschlußbereiche 72 an den beiden Enden des Elements durch den silberhaltigen Überzug gebildet werden und eine Kohlenstoif-Widerstandszone 74 durch den kohlenstoffhaltigen Überzug gebildet wird.

Das kreissegmentförmige Widerstands-Element 70 besitzt lineare Widerstands-Charakteristik und läßt sich als

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Potentiometer mit einem Schleifer verwenden, der bei einer Drehung über 260° vom einen Anschlußbereich 72 über die Widerstandszone 74 zum anderen Anschlußbereich über das Element 70 hinwegläuft, wobei er sich zweimal über eine elektrische Übergangszone 54 hinwegbewegt. Die bei Übergang von einem Anschlußbereich 72 zur Widerstandszone 74 auftretende Abweichung von der Linearität wird gewöhnlich als "Sprung" bezeichnet und die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Widerstandselemente zeichnen sich, wie erwähnt, durch eine sehr gleichmäßige Änderung des elektrischen Widerstands in den Übergangs-Zonen 54 aus, die zu einem wesentlich geringeren "Sprung" führen als bei Übergangs-Zonen, wie sie lediglich durch Auftragen von zwei einander benachbarten Überzügen hergestellt wurden. Messungen haben ergeben, daß bei nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Widerstands-Elementen nur ein praktisch vernachlässigbarer Sprung auftritt, der nur 2,5# des Widerstands über die gesamte Länge des Widerstandselements ausmacht oder noch darunter liegt. Ersichtlicherweise ist diese außerordentlich geringe Abweichung insbesondere bei in großer Stückzahl hergestellten Kohlenstoff-Widerstandselementen einmalig. Dies gilt speziell für diejenigen Elemente, die nur zwei Überzüge in der Übergangszone aufweisen.

Während der Herstellung des Widerstands-Elements werden in jedem Ende kleine Löcher 75 zur Befestigung von elektrischen Anschlüssen ausgebildet.

Fig. 7 zeigt die Herstellung von Widerstands-Elementen 71 mit nicht-linearer Widerstands-Charakteristik nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. In diesem Fall wird zunächst auf einen Streifen der Grundschicht 12 ein hohen spezifischen Widerstand besitzender, kohlenstoffhaltiger Überzug 76 aufgebracht, indem der Streifen unter einer einzelnen Austragskammer eines Streich-Auftragkopfes/in Fig. 2 dargestellten Art hindurchgeleitet wird. Sodann wird der Überzug einige Minuten lang bei erhöhter Temperatur von beispielsweise 149⁰C

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vorausgehärtet und der Streifen danach unter einem Streich-Auftragkopf hindurchgeführt, welcher einen anderen kohlenstoffhaltigen Kunststoff mit geringerem spezifischen Widerstand enthält, um einen zweiten kohlenstoffhaltigen Überzug 78 mit geringerem spezifischen Gewicht auf die 0p.^[ Grundschicht aufzutragen, der den ersten Überzug praktisch längs der Mittellinie des Streifens überlappt. Im Anschluß hieran der Streifen zur Aushärtung der Überzüge erwärmt.

Der Streifen wird sodann in ein Schnittgesenk eingelegt, und zwar in der Weise, daß die ausgestanzte Konfiguration des Widerstands-Elements gegenüber der Konfiguration gemäß Fig. 6 um 90° verdreht ist. Infolgedessen befindet sich bei dem in Fig. 7 dargestellten Widerstands-Element die Übergangszone 84 zwischen den beiden Überzügen praktisch auf halbem Drehweg, d.h. an einer Stelle in der Mitte zwischen den Enden des Widerstands-Elements 71.

Selbstverständlich kann das Schnittgesenk so gedreht werden, daß die elektrische Verbindung zwischen den benachbarten Überzügen auf unterschiedliche Abschnitte des Widerstände-Elements zu liegen kommt. Das Gesamtergebnis ist ein kohlenstoffhaltiges Widerstands-Element mit zwei Zonen unterschiedlichen linearen Widerstands, nämlioh dtn Zonen 86 und 88, die durch eine Übergangszone 84 miteinander verbunden sind. Zudem kann die Länge der Kantenüberlappung, d.h. die Breite der Übergangszone 84, so vergrößert werden, daß die in entgegengesetzter Richtung verlaufende Verjüngung jeder Kante beträchtlich vergrößert wird, wodurch tine breitere Zone mit sich änderndem Widerstand gebildet wird. Beispielsweise haben sich für die Herstellung von Widerstands-Blementen mit nicht-linearer Widerstands-Charakterietik Überlappungszonen von etwa 0,76 mm oder mehr als besondere wirksam erwiesen.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.

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Beispiel 1

Dieses Beispiel erläutert das Verfahren zur Herstellung eines Widerstands-Elements zur Verwendung bei einem Potentiometer durch gleichzeitigen Auftrag zweier Widerstands-Überzüge auf eine Grundschicht unter Verwendung einer Vorrichtung der in Fig. 1 dargestellten Art.

Mehrere dielektrische Streifen aus einem durch die Firma Synthane Corporation vertriebenen Phenolharz, die jeweils eine Dicke von etwa 0,5 mm und eine Länge von etwa 710 mm besaßen, wurden nacheinander mit einer Geschwindigkeit von 1,8 m/min unter einem Streich-Auftragkopf hindurchgeführt, der zwei benachbarte Austragkammern mit dazwischen befindlicher lotrechter Trennwand aufwies.

Die eine Kammer war mit einem kohlenstoffhaltigen Kunststoff folgender Zusammensetzung gefüllt:

Bestandteile Gew.-#

Kohleteilchen ¹^ 27,0

Phenolharz ²^ 29,5

Epoxy-modifiziertes Phenolharz ^' 17,2 Methyläthylketon 6,0

20,3 100,0

Isophoron **' 20,3

' Gemisch aus in Luft calciniertem (air calcined) Statex

und Conductex SC - Produkte der Firma Columbian Carbon. 2)

Eine 56# Feststoffe enthaltende Lösung eines Kunstharzes in Äthanol - BKS 2710 - Produkt der Firma Union Carbide.

Eine 60# Feststoffe enthaltende Lösung aus Kunstharz in Isopropylalkohol - PLYiOPHEN 23-983 - Produkt der Firma Reichhold Chemical.

Ein cyclisches Keton - Produkt der Firma Wisconsin Solvents.

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It

Die Viskosität dieses Materials bei 23°C betrug 352 000 cps bei 0,5 U/min und 23 600 cps bei 10 U/min auf einem Brookfield-Viscosimeter.

Die andere Kammer enthielt eine silberhaltige Beschichtungsmasse folgender Zusammensetzung:

Bestandteile

Silberflocken ¹^ 30,0

Molybdändisulfid-Pulver · 25,0

Phenolharz ²' 20,1

Epoxy-modifiziertes Phenolharz ·*' 11,8

Melaminharz ' 1,4

Brenzjätechin 0,4

Isophoron ^Jl 11,3

100,0

' Nr. 750 - ein Produkt der Firma Metals Disintegrating Company.

¹ Wie in der vorhergehenden Tabelle.
3) Wie in der vorhergehenden Tabelle.

^i Cymel 301 - Ein Produkt der Firma American Cyanamid. ·*' Cyklisches Keton - Ein Produkt der Firma Wisconsin Solvents.

Dieses Material hatte bei 22⁰C eine Viskosität von 420 06§ cps bei 0,5 U/min und von 62 000 cps bei 10 U/min auf einem Brookfield-Viscosimeter.

Die mit dem kohlenstoffhaltigen leitfähigen Kunststoff gefüllte Kammer besaß eine Breite von etwa 11,35 mm und die mit dem silberhaltigen leitfähigen Kunststoff gefüllte Kammer eine solche von etwa 3*0 mm; beide Kammern besaßen eine Länge von etwa 12,7 mm. Die beiden Überzüge aus Kunststoff wurden in einer Naß-Dicke von etwa 57,2 /u (2,25 mils) aufgetragen.

109839/1065 j

- yf-

Die so erhaltenen beschichteten Grundschichten wurden sodann 4,5 min lang bei 149⁰C getrocknet und eine Stunde lang bei 163⁰C ausgehärtet, um die Überzüge sicher mit den Grundschichten zu verbinden.

Eine photomikroskopische Untersuchung einer Probe einer der so erhaltenen Grundschichten zeigte, daß die Kantenüberlappung zwischen den beiden Widerstands-Überzügen in der Größenordnung von etwa 69,8 /U (0.00275 inch) lag.

Aus der beschichteten Grundschicht wurden mit Hilfe eines Schnittgesenks mehrere kreissegmentförmige Widerstandselemente mit jeweils einem Gesamt-Widerstand von 500 -**- in der Weise ausgestanzt, daß der silberhaltige Kunststoff an den Enden des Elements zwei Anschlußbereiche entsprechend den Anschlußbereichen 72 gemäß Fig. 6 bildete. Jedes Element besaß einen Außendurchmesser von etwa 13»97 mm und eine Radial-Breite von etwa 2,97 mm sowie einen Einschlußwinkel von 62° zwischen den Mittelpunkten der Anschluß-Löcher. Ein Widerstands-Element dieser Größe eignet sich beispielsweise zur Verwendung bei einem Potentiometer vom Typ Centralab Model 3 (Centralab = eingetr. Warenzeichen der Firma Globe-Union, Inc.).

Zur Auswertung der elektrischen Eigenschaften der hergestellten Widerstands-Elemente wurden Potentiometer-Prüfdiagramme unter Anwendung eines üblichen, mit Centralab Specification No. 3BB-2 bezeichneten Konstantspannung-Testverfahren ermittelt. Bei diesem Prüfverfahren wird das Widerstands-Element in eine "Model 3"-Potentiometer-Anordnung eingeschaltet, die elektrisch mit einer Konstaftspannungsquelle verbunden ist, wobei die durch Drehen des Schleifers der Anordnung erreichte Widerstandsänderung über das Widerstands-Element hinweg ausgewertet wird, indem der prozentuale Widerstandswert über das Widerstands-Element hinweg gegen die prozentuale Drehung des Schleifers gemessen wird. Gemäß Fig. 8 zeigtejein erfindungsgemäß hergestelltes Widerstands-Element in der Übergangszone zwischen dem leitfähigen,

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silberhaltigen Überzug und dem kohlenstoffhaltigen Widerstands-Überzug einen "Sprung", d.h. eine Abweichung vom gradlinigen Widerstandsverlauf, von etwa 2,5# des Gesamtwiderstands über das ganze Widerstands-Element hinweg.

Eine Untersuchung der an verschiedenen Stell m längs der Phenol-Streifen ausgestanzten Widerstands-Elimente zeigte außerdem, daß jedes Element innerhalb einer Poleranz von i 5# den gewünschten Widerstandswert von bei äpielsweise 500XL besaß.

Beispiel 2 j

Eine andere Gruppe von kreissegmentförmigen Jfiderstands-Elementen von jeweils etwa 560 JX wurde nach*dem gleichen Verfahren und unter Anwendung derselben Bedingungen und Vorrichtungen wie in Beispiel 1 hergestellt,· nur mit de« Unterschied, daß die verwendeten silber- und kohlenstoffhaltigen Kunststoffe Brookfield-Viskositäten: von etwa 200 - 300 cps bei 10 ü/min und von 200 - 300 cps bei 0,5 U/min besaßen.

Diese niedrige Viskosität der Kunststoffe wurde durch Zugabe eines zusätzlichen Lösungsmittels, wie Methyiäthylketon, zu dem in Beispiel 1 verwendeten kohlenstoffhaltigen Kunststoff und durch Zubereitung eines silberhaltigen Kunststoffs folgender Zusammensetzung erreicht?

Bestandteile Gew.-3t

Phenolharzlösung ' 20

Isophoron 5

Silberflocken ²^ 25

Methyläthylketon 50

100 1 )

' DUEEZ Nr. 13832 - ein Produkt der Firma Hooker Chemical Company.

' Nr. 750 - ein Produkt der Firma Metals Di0int«grating Company.

109839/1065

Gemäß Fig. 9 zeigt das Widerstandsdiagramm bei konstanter Spannung der nach diesem Beispiel erhaltenen Widerstands-Elemente einen "Sprung" in der Größenordnung von etwa 18?6 des Gesamtwiderstands der Elemente. Hieraus ist ersichtlich, daß für das gleichzeitige Auftragen von zwei oder mehreren, nebeneinander befindlichen Widerstands-Überzügen nur Stoffe höherer Viskosität verwendet werden dürfen. Darüberhinaus zeigte es sich, daß die Überzugskanten in der Übergangszone wellig und nicht linear waren.

Beispiel 3

Dieses Beispiel veranschaulicht die Herstellung weiterer Widerstandselemente von 500 -Λ. für ein Potentiometer vom Typ "Centralab Model 3" durch aufeinanderfolgendes Auftragen eines silberhaltigen Kunststoffs ur< * eines kohlenstoffhaltigen Kunststoffs auf eine dielektrische Grundschicht mittels einer Vorrichtung der in Pig. 2 dargestellten Art.

Mehrere dielektrische Streifen der beim Beispiel 1 verwendeten Art, d.h. solche aus Fhenolharz und mit einer Dielektrizitätskonstante von mehr als 1000 MXL, wurden zunächst mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,8 m/min unter einem Streich-Auftragkopf mit einer Auetragkammer hindurchgeleitet, die mit einem silberhaltigen Kunststoff derselben Zusammensetzung wie der silberhaltige Kunststoff gemäß Beispiel 1 gefüllt war. Die Kammer besaß eine Breite von etwa 4,78 mm und eine Länge von etwa 12,7 mm; die Streichklinge war so eingestellt, daß sie eine Naß-Dicke von etwa 50 /u (2,0 mils) lieferte.

Die beschichteten Streifen wurden sodann nacheinander 4,5 min lang auf 149⁰C erwärmt, um den zuerat aufgetragenen Widerstands-Überzug vorauszuhärten.

Sodann wurde ein zweiter Überzug aus dem in Beispiel 1 verwendeten kohlenstoffhaltigen Material in Kantenüberlappung

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mit dem vo.L,i? aufgetragenen, silberhaltigen Überzug aufgebracht, 1σκ₄.:.m Uli tieschichteten Streifen nacheinander unter einem zweiten Streich-Auftragkopf hindurchgeführt wurden. Der aufgetragene kohlenstoffhaltige Überzug besaß eine Naß-Dicke von etwa 57,2 /u (2,25 mils). Die Austragkammer dieses Auftragkopfes war etwa 12,1 mm breit und 12,7 mm lang, und h:■· ihre Innenwand fluchtete mit der Innenwand der ersten Austragkammer, wobei die maximale Überlappung etwa 0,05 mm betrug.

Die so erhaltenen beschichteten Streifen wurden sodann 4,5 min lang bei 149⁰C getrocknet und dann 2 Stunden lang bei 163°C ausgehärtet. Eine photomikroskopische Untersuchung der zwischen den Überzügen hervorgebrachten elektrischen Übergangszone zeigte, daß die Überlappung etwa 0,38 mm breit war.

Eine Untersuchung der aus diesen Streifen ausgeschnittenen, kreissegmentförmigen Widerstands-Elemente ergab wiederum Widerstandswerte innerhalb einer Toleranz von ^ 5$.

Gemäß Pig. 10 zeigte das Potentiometer-Prüfdiagramm eines dieser Widerstandselemente einen "Sprung" in der Übergangszone zwischen den Silber-Überzügen und der Kohlenstoff-Widerstandszone von-weniger als 1?C des Gesamtwiderstands.

Beispiel 4

Mehrere nicht-lineare Widerstands-Elemente der bei einem Potentiometer vom Typ "Centralab Model 3" verwendeten Größe wurden unter Anwendung des Mehrschritt-Beschichtungsverfahrens gemäß Beispiel 3 und unter Verwendung einer Vorrichtung der in Fig. 2 dargestellten Art hergestellt. Bei diesem Beispiel wurden zusätzliche Streifen des vorher verwendeten Phenolharzes nacheinander mit einer Geschwindigkeit von 1,8 m/min unter einem Streich-Auftragkopf hindurchgeführt, der längs einer Seite jedes Streifens einen einen hohen Widerstand besitzenden Überzug aus einem

- 39 -109839/1065 _F.

-yf-

2TÖ7424

kohlenstoffhaltigen Kunststoff mit einer Naß-Dicke von 76 αχ (3 mils) auftrug. Dieser Kunststoff bestand aus einem Gemisch im Gewichtsverhältnis von 1:1 aus einem kohlenstoffhaltigen Kunststoff der Zusammensetzung gemäß Beispiel 3 und einem kohlenstoffhaltigen Kunststoff folgender Zusammensetzung:

Bestandteile g

Kohlenstoffhaltiges Material gemäß

Beispiel 3 300

Gemisch aus 63»2 Gew_o-# Phenolharz ''und

2) 36,8 GeWo-# epoxymodifizertem Phenolharz ' 73

' Eine 5696 Feststoff enthaltende Kunstharz-Lösung in Äthanol - BKS 2710 - ein Produkt der Firma Union Garbide

²' Eine 60$ Feststoff enthaltende Kunstharz-Lösung in Isopropylalkohol - PLYOPHEN 23-983 - ein Produkt der Firma Reichhold Chemical.

Die Austragkammer dieses Auftragkopfes war etwa 12,1 mm breit und 12,7 mm lang.

Die beschichteten Streifen wurden 4,5 min lang bei H9°C vorausgehärtet.

Im Anschluß hieran wurden die Streifen durch Vorschub mit dem anderen Ende voran in derselben Beschichtungsvorrichtung längs ihrer anderen Seiten mit einem niedrigeren Widerstand besitzenden, kohlenstoffhaltigen Material beschichtet, d_eh_o die Streifen wurden umgedreht und in endweise aneinanderstoßender Lage, mit aufwärts weisender Beschichtungsfläche, unter dem gleichen Streich-Auftragkopf hindurchgeführt. Die Kanten der Streifen wurden in Übereinstimmung mit den Kanten-Führungsmitteln längs der Führungs-Schiene geführt, so daß die Kantenüberlappung zwischen dem ersten und dem zweiten Überzug etwa 0,76 mm betrug. Beim Auftragen des zweiten Überzugs war die Austragkammer des Auftragkopfes mit dem gleichen kohlenstoffhaltigen Material wie beim Beispiel 3 gefüllt»

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Sodann wurden kreissegmentförmige Widerstands-Blemente mit nicht-linearer Widerstands-Charakteristik und einem Gesamtwiderstand von 500-Ol aus den kohlenstoffbeschichteten Streifen ausgeschnitten, indem ein Schnittgesenk auf ähnliche Weise wie in Fig. 7 gezeigt gegenüber den beschichteten Streifen ausgerichtet wurde.

Fig. 11 zeigt ein nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Prüfverfahren erhaltenes Potentiometer-Prüfdiagramm für eines der hergestellten Widerstands-Elemente. Gemäß Fig. 11 liefert das Widerstands-Element einejnicht-lineare Widerstandskurve, wobei die Übergangszone zwischen den beiden in sich linearen Abschnitten der Kurve, d.h. der Bereich zwischen der einer Drehung des Schleifers um etwa 409ε entsprechenden Stelle und der einer Drehung des Schleifers um etwa 45$ entsprechenden Stelle außergewöhnlich glatt und gleichmäßig verläuft.

Aus den vorstehenden Beispielen geht hervor, daß die Erfindung einzigartige Verfahren zur Herstellung von hochqualitativen Widerstands-Elementen, insbesondere Kohlenstoff-Widerständen, schafft, bei denen die elektrischen Übergänge zwischen benachbarten Überzügen jeweils ausgezeichnete Auflösung und außerordentlich glatte bzw. stufenlose Widerstandsänderung besitzen.

Zusammenfassend schafft die Erfindung mithin ein Verfahren zur Herstellung mehrerer nebeneinander befindlicher, mikrodünner Widerstands-Kunststoffüberzüge auf einer dielektrischen Grundschicht, bei welchem eine dielektrische Grundschicht, z.B. ein Phenolharz-Streifen, mit praktisch gleichmäßiger Geschwindigkeit längs einer vorbestimmten Bewegungebahn befördert wird, mehrere fließfähige Massen aus leitfähigem Kunststoff auf begrenzte Bereiche der sich bewegenden Grundschicht aufgebracht und jeweils zu einem mikrodünnen Streifen-Überzug des betreffenden Kunststoffe auf der Grundschicht gestrichen werden, während eich letztere

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von den Kunststoff-Massen wegbewegt, wobei die Lage jeder der auf die begrenzten Bereiche der Grundschicht aufgebrachten Kunststoffmassen so gewählt ist, daß die auf die Grundschicht aufgestrichenen Kunststoffe eine kantenartige, ununterbrochene, gleichmäßige elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Überzügen bilden, und wobei die Viskosität der Kunststoffe so gewählt wird, daß diese ununterbrochene, praktisch gleichmäßige Kanten längs jedes Überzugs zu bilden vermögen.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Verfahren zur Herstellung mehrerer mikrodünner Widerstands-Überzüge auf einer dielektrischen Grundschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Grundschicht mit praktisch gleichmäßiger Geschwindigkeit längs einer vorbestimmten Bahn vorwärtsbewegt wird, zwei oder mehr Massen fließfähiger, leitfähiger Kunststoffe jeweils auf einen begrenzten Bereich der sich bewegenden Grundschicht aufgebracht werden und jede Kunststoff-Masse zu einem mikrodünnen Widerstands-Überzug auf ier Grundschicht gestrichen wird, während sich letztere von den Auftragstellen für die Kunststoff-Massen wegbewegt, daß die Lage jeder der auf die begrenzten Bereiche der Grundschicht aufgebrachten Kunststoff-Massen derart gewählt wird, daß die auf die Grundschicht aufgestrichenen Kunststoffe eine kantenartige, ununterbrochene elektrische Übergangszone zwischen den einzelnen Überzügen bilden, und daß die Viskosität der Kunststoffe so gewählt wird, daß längs jedes Überzugs ununterbrochene, praktisch lineare Kanten ausgebildet werden.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Massen gleichzeitig dicht nebeneinander, jedoch voneinander getrennt, auf begrenzte Bereiche der Grundschicht aufgebracht werden, wobei die benachbarten Abschnitte der Kunststoff-Massen veranlaßt werden, in Kantenüberlappung zusammenzufließen und dabei zwischen sich eine dünne, kantenartige elektrische Verbindung zu bilden, daß die Kunststoff-Massen während der Wegbewegung der Grundschicht von der Auftragstelle für die Kunststoff-Massen gleichzeitig zu Widerstands-Überzügen gleichmäßiger Dicke auf der Grundschicht ausgestrichen werden, und daß die Viskosität der leitfähigen Kunststoffe derart gewählt wird, daß längs jedes Überzugs praktisch lineare Kanten ausgebildet werdjjen und ein

   * ' ■ - 43 109839/1065 f

   ■wesentliches Vermischen der Kunststoffe in den elektrischen Übergangszonen vermieden wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Masse eines fließfähigen Kunststoffs auf einen begrenzten Bereich der sich bewegenden Grundschicht aufgebracht und dort zu einem mikrodünnen Widerstands-Überzug auf eine vorgeschriebene Dicke ausgestrichen wird, während sich die Grundschicht von der Auftragstelle für diese Kunststoff-Masse wegbewegt, und der Überzug durch Erwärmen aus seinem fließfähigen in einen nicht-fließfähigen Zustand auf der Grundschicht überführt wird, daß sodann eine zweite Masse eines Kunststoffs auf einen anderen begrenzten Bereich der sich bewegenden Grundschicht unmittelbar neben dem ersten begrenzten Bereich und in Kantenüber« lappung mit diesem aufgebracht und dort zu einem zweiten mikrodünnen Widerstands-Überzug auf gleichmäßige Dicke ausgestrichen wird, während sich die Grundschicht von der Auftragstelle für die zweite Kunststoff-Masse wegbewegt, wobei die Lage der zweiten Masse in der Weise kontrolliert wird, daß die zwischen den Überzügen gebildete Kantenüberlappung eine kantenartige glatte elektrische Übergangszone zwischen ihnen bildet, und daß diese Arbeitsreihenfolge so lange wiederholt wird, bis die gewünschte Zahl von aneinanderstoßenden, nebeneinander befindlichen Überzügen gebildet worden ist.

   4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der fließfähige, leitfähige Kunststoff einen polymeren Träger aufweist, in welchem leitfähige Teilchen dispergiert sind.

   5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der polymere Träger in einem Lösungsmittel dispergiert ist.

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   6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der fließfähige, leitfähige Kunststoff eine Viskosität von etwa 200 - 50 000 cps bei einer Brookfield-Spindeldrehzahl von 10 ü/min besitzt.

   7. Verfahren nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der fließfähige, leitfähige Kunststoff eine Viskosität von etwa 1000 - 50 000 cps bei einer Brookfield-Spindeldrehzahl von 10 U/min besitzt.

   8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der leitfähige polymere Kunststoff einen Thixotropie-Index von etwa 1,5 - 40 besitzt.

   9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundschicht mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,5 - 18 m/min befördert wird.

   10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mikrodünnen Überzüge auf eine Naß-Dicke von etwa 12,7 - 50,8 /U (0,5 - 20 mils) ausgestrichen werden.

   11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der elektrischen Übergangs-Zone bzw. Zonen die Kanten benachbarter Überzüge jeweils mit entgegengesetzter bzw. komplementärer Verjüngung zur Überlappung gebracht werden.

   12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mikrodünnen überzüge nach den Auftrag aller Überzüge bei einer Temperatur von etwa 93 - 204⁰C auegehärtet werden.

   13. Verfahren nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet, daß der erste Überzug vor dem Auftragen dee zweiten Überzugs

   - 45 -109839/10$S

   zur Vörauahärtung einige Minuten laö« aus e-tv»ai49°( erwärmt- wird.

   H. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gebildeten mikrodünnen Übgfczüge nach dem letzten Streichvorgang bei einer Temperatur Von atwa 93 - 204⁰C ausgehärtet werden.

   15. Mehrschichtiges Lagenmaterial * dadurch gekennzeichnet, daß eine dielektrische Grundaphicht mit mehreren nebeneinander befindlichen, mikrodünnen Wäderatands-Überzügen beschichtet ist, difc durch kant£nartige elektrische Übergangszonen elektrisch mitteinander verbunden sind und ununterbrochene, praktisch lineare Ränder aufweisen, und daß die elektrischen Übergangszonen Überlappungsbereiche siad, in denen die eine Kante eines Überzugs die Kantf eines benachbarten Überzugs überlappt.

   16. Grundschicht nach Anspruch 15^J dadurch gekennzeichnet, dafl die Überzüge jeweils aus a"Üjnem ausgehärteten, leitfähigexl· Kunststoff bestehen.

   17. Grundschicht nach Anspruch 15_vP(der 16, dadurch gekennzeichnet, dafl die einander überlappenden Kanten an jeder Übergangszone jeweils entgegengesetzte bzw. komplementäre Verjüngungen besjjjtzen,-'welche eine durchgehende. Grenzfläche zwischen dfe{n überzügen vom einen Ende d#3- Verbindung zum an der ein! bildin.

   18. Grundachicht nach Anspruch 15, 16 oder 17, dadurch gekannzeichnet, daß die Überlapp'ungskante das einen Überzugs däa eine Snde der elektrischen Übergangszone und die Überlappungskante des anderen Überzugs ihr anderes Snde festlagt.

   19« Wid*ratända-31ement, bestehend, aus eijner dielektrischen Grundaohiaht, auf welche mehrejre Vid^rataqda-Überzüge

   . . copy ^J ■■■" ⁴⁶ "

   10983 9/ 1d6.5

   ORIGINAL IN6PECTED

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   nebeneinander aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzüge über die Länge des Elements hinweg durch kantenartige elektrische Übergangszonen elektrisch miteinander verbunden sind, daß jeder Überzug durchgehende, praktisch lineare Kapten aufweist, die sich über die Breite des Elements 'erstrecken, und daß die übergangszonen Überlappungsbereiche sind, in denen die eine Kante eines Überzugs die Kante eines benachbarten Überzugs überlappt.

   20. Widerstands-Element nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Grundsckicht drei Überzüge aufgetragen sind, von denen der «ine aus einem metallhaltigen Kunststoff, der zweite aus einem kohlenstoffhaltigen Kunststoff und der dritte ebenfalls aus einem metallhaltigen Kunststoff besieht und die über die Länge das Elements hinweg eine erste Anschlußzone, eine lineare Widerstandszone bzw. eine zweite Anschlußzone festlagen.

   21. Wideratands-Element nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß auf die Grundschicht zwei Überzüge aufgetragen sind, von denen der -eine aus einem kohlenstoffhaltigen Kunststoff niedrigeren spezifischen Widerstands und'der zweite aus einem kohlenstoffhaltigen Kunststoff höheren spezifischen Widerstands besteht und die über die Länge des Elements hinweg einen Widerstandapfad mit nicht-linearer' Widerstands-Charakteristik festlegen.

   22. Widerstands-Slement nach Anspruch 19, 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß diei^berlappungskanten in den übergangszonen jeweils entgegengesetzte bzw. komplementäre Verjüngung besitzen und daß diese entgegengesetzten Verjüngungen Jeweils eine durchgehende Zwischenfläche zwischen den überzügen vom einen Bnde der Übergangszone zum anderen feai53.egen>

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   23. Widerstands-Element nach einem der Ansprüche ig bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlappungskante des einen Überzugs das eine und die Überlappungskante des anderen Überzugs das andere Ende der elektrischen Übergangszone festlegt.

   24. Widerstands-Element nach einem der Ansprüche I9 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Überzüge jeweils unterschiedliche elektrische Widerstände besitzen und daß die elektrischen Übergangszonen jeweils einen solchen spezifischen Widerstand bieten, daß beim Übergang von einem.Überzug niedrigeren Widerstands auf einen Überzug höheren Widerstands der spezifische Widerstand jedes Punkts in der elektrischen Übergangszone größer ist als der spezifische Widerstand des Überzugs mit dem niedrigeren Widerstand.

   25. Widerstands-Element nach einem der Ansprüche I9 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Grundschicht mehrere Überzüge aufgetragen sind, von denen der erste und der letzte Überzug aus einem metallhaltigen Kunststoff und die mittleren Überzüge jeweils aus verschiedenen kohlenstoffhaltigen Kunststoffen bestehen und daß der erste und der letzte Überzug Anschlußzonen und die mittleren Überzüge zusammen eine Widerstandszone mit nicht-linearer Widerstands-Charakte ristik festlegen, wobei sich diese Zonen quer über das Element hinweg erstrecken.