DE2166805B2

DE2166805B2 - Leitlack

Info

Publication number: DE2166805B2
Application number: DE19712166805
Authority: DE
Priority date: 1971-10-16
Filing date: 1971-10-16
Publication date: 1977-06-23
Also published as: DE2166805C3; DE2166805A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrisch leitfähigc Anstrichsstoffe, nachfolgend als Leitlacke bezeichnet. Unter dem Begriff »Leitlack« werden hier pigmentierte Anstrichsstoffe aus einem Bindemittel und entsprechenden Pigmenten verstanden, bei denen die Pigmente mindestens zum überwiegenden Teil aus Metallpulver (z. B. Silber oder Kupfer) oder aus kohleartigen Feststoffen, beispielsweise Ruß oder Graphit, bestehen. Die Metall- bzw. Kohlenstoffteilchen müssen sich nach dem Auftragen des Leitlacks auf eine Unterlage und anschließender Trocknung berühren, um eine elektrisch leitfähige Schicht zu ergeben.

Die bisher bekanntgewordenen Leitlacke weisen noch beachtliche Nachteile auf, insbesondere hinsichtlich der Alterungsbeständigkeit und das Auffangen der Temperatursprünge beim Einschalten des Stromkreises.

Ferner sind aus der DT-OS 19 63 286 thixotrope Metallpulverpasten bekannt, die aus Metall-Pulver, hochpolymere«! Binde- und Lösungsmittel und sehr feinteiligem Mangansilikatpulver bestehen. Die Paste wird dann zur Herstellung gedruckter Schaltungen auf Keramikkörper aufgetragen und nach dem Verdampfen des Lösungsmittels bei Temperaturen von etwa 1200° C eingebrannt.

Aufgabe der Erfindung war es daher, einen Leitlack zu schaffen, der die Nachteile der bekannten Leitlacke nicht aufweist.

Erfindungsgemäß wurde überraschenderweise gefunden, daß man hervorragende Leitlacke erhält, wenn man als Bindemittel ein Silikat-Polymer-System einsetzt.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Leitlack, der im wesentlichen aus elektrisch leitfähigen Partikelchen und einem Bindemittel besteht, wobei das Bindemittel eine wäßrige Kunststoffdispersion in einer wäßrigen Silikatlösung ist.

Vorzugsweise handelt es sich bei der wäßrigen Silikatlösung um eine Kalium- und/oder Natriumsilikatlösung.

Als wäßrige Kunststoffdispersionen kommen für die Zwecke der Erfindung all die Kunststoffdispersionen in Frage, die im Gemisch mit der stark alkalischen Silikatlösung nicht koagulierea

Zur Herstellung eines erfindungsgemäß bevorzugten Leitlackes vermischt man eine elektrisch leitende Partikelchen enthaltende wäßrige Dispersion von Acrylharz mit einer wäßrigen Kalium- oder Natriumsilikatlösung und mit einer wäßrigen Rußdispersion, wobei man die Viskosität der Kunststoffdispersion so einstellt daß man eine gut streichfähige Mischung erhält

Die in die Silikatlösung eingerührte Acrylharzdispersion, die genau wie die Silikatlösung zur Bindung der elektrisch leitfähig«» Partikelchen dient, verleiht dem Film eine gewisse Elastizität Diese Elastizität ist erwünscht weil während der Aufheizung innerhalb von 10 Sekunden von 20° C auf 100° C erhebliche Temperaturunterschiede und mechanische Spannungen im System auftreten.

Es hat sich gezeigt, daß ein Silikat-Polymer-System, wie es gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verfugung gestellt wird, besonders gut geeignet ist, um solche Temperatursprünge aufzufangen, wodurch insbesondere die Elastizität des nach dem Auftragen des Leitlacks erhaltenen Films bei Anwendung als Heizfilm im Startmoment sehr günstig beeinflußt wird.

Als Kunststoffdispersioii sind neben den bevorzugt eingesetzten alterungsbeständigen Acrylharzdispersionen auch Polytetrafiuoräihylene gut geeignet.

Tie im Leitlack enthaltenen elektrisch leitfähigen Partikclchen können aus Kohlenstoff, z. B. Ruß oder Graphit aus Edelmetallen oder aus mit Edelmetallen beschichteten anderen Metallen oder anderen Nichtmetallen bestehen. Vorzugsweise wird erfindungsgemäß jedoch Ruß eingesetzt, insbesondere ein Acetylenruß, beispielsweise wie er im Handel in Form einer wäßrigen Dispersion erhältlich ist.

Für den Fall, daß der Leitlack zur Herstellung eines Heizfilms dienen soll, ist es erforderlich nach der Aufbringung des Leitlacks auf einer Unterlage und anschließenuer Trocknung den erhaltenen Heizfilm mit mindestens zwei Elektroden zu versehen. Die Elektroden haben die Aufgabe, einen zwischen den Elektroden, über die gesamte leitfähige Fläche gleichmäßigen Widerstandswert einzustellen. Wird eine elektrische Spannung an die Elektroden gelegt, so bildet sich aufgrund des Filmwiderstandes ein homogenes Spannungspotential zwischen den Elektroden. Die Elektroden können aus flexiblem Metallband oder z. B. aus kupferkaschierten Kunststoffolien gefertigt werden. Besonders gut für die erfindungsgemäßen Zwecke geeignet sind die Elektroden, die wie nachfolgend beschrieben hergestellt werden. Als Leitsubstanz wird nicht Pulver aus Massivsilber, sondern ein Pulver aus versilbertem Kupfer verwendet. Das Pulver ist im Handel erhältlich. Die Teilchengröße liegt bei etwa 180 Mikron. Andere Metallpulver, außer mit Edelmetallen beschichtete, sind hierfür nicht brauchbar. Zur Herstellung der Elektroden gibt man beispielsweise ein Pulver aus versilbertem Kupfer mit einem Teilchendurchmesser von etwa 180 Mikron unter Rühren in eine 5O°/oige wäßrige Acrylharzdispersion. Es wird so viel Pulver zugegeben, daß die Mischung gerade noch streichfähig ist. Da die relativ großen Metallpulverpartikel neben den tangentialen Berührungspunkten größere Zwischenräume zeigen, wird in die vorhandene Mischung eine 25%ige wäßrige Rußdispersion eingerührt. Die Rußdispersion mit 25 % gut leitendem Acetylenrußgehalt (23 Millikron-Tei'chendurchmesser) füllt die vorher

unausgefüllten Zwischenräume nach dem Abtrocknen der filmbildenden Trägerflüssigkeit vollständig mit Rußpartikeln aus. Dadurch wird der Korngrenzenwiderstand der Metallpartikel erheblich entlastet

Die Elektrodenmischung besteht vorzugsweise aus 80 Gew.-Teilen einer 50%igen Dispersion eines Mischpolymerisats aus Butylacrylat, Vinylacetat und Acrylsäure, 100 Gew.-Teilen mit Silber beschichtetem Kupferpulver und 100 Gew.-Teilen einer 25%igen Acetylenrußdispersion.

Außer der Verwendung des Leitlacks zur Herstellung von Heizfilmen eröffnen sich für die erfindungsgemäßen Leitlacke eine ganze Reihe anderer Anwendungsgebiete, beispielsweise als elektrostatischer Schutz zur Ableitung statischer Aufladungen oder als elektrische Abschirmung gegen elektromagnetische hochfrequente Störstrahlen.

Das nachfolgende Beispiel erläutert die Erfindung ohne sie jedoch einzuschränken.

Beispiel

Zur Herstellung des Leitlacks gibt man zu einer Mischung aus 100 Gew.-Teilen einer Kaliumsilikatlösung (Kaliumwasserglas, Trockensubstanz 30 %, Wasser 70 %) mit einem K₂O : SiO₂-Verhältnis von 1 :2,45 und 80 Gew.-Teilen einer 25%igen wäßrigen Rußdispersion 80 Teile einer 50%igen wäßrigen Acrylharzdispersion. Man erhält einen gut streichfähigen Leitlack.

Claims

Patentansprüche:

1. Leitlack, bestehend im wesentlichen aus elektrisch leitfähigen Partikelchen und einem Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß das S Bindemittel eine wäßrige Kunststoffdispersion in einer wäßrigen Silikatlösung ist

2. Leitlack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Silikatlösung eine Natrium- und/oder Kaliumsilikatlösung ist

3. Leitlack nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Kunststoffdispersion eine alterungsbeständige Acrylharzdispersion ist

4. Leitlack nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Acrylharzdispersion eine wäßrige anionische Kunststoffdispersion eines acrylsäureesterhalligen Mischpolymerisats ist, das frei von Weichmachern und Lösungsmitteln ist.

5. Leitlack nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die elektrisch leitfähigen Partikelchen Edelmetalle, mit Edelmetallen beschichtete andere Metalle oder Substanzen, oder Kohlenstoff, z. B. Ruße oder Graphit, sind, wobei Ruß bevorzugt ist.