DE2166805C3

DE2166805C3 -

Info

Publication number: DE2166805C3
Application number: DE2166805A
Authority: DE
Inventors: Tankred Menzel; Franz Gottfried Dipl.-Chem. Dr. Reuter
Original assignee: Reuter Technologie 2844 Lemfoerde GmbH
Current assignee: Reuter Technologie 2844 Lemfoerde GmbH
Priority date: 1971-10-16
Filing date: 1971-10-16
Publication date: 1980-01-31
Also published as: DE2166805B2; DE2166805A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrisch leitfähige Anstrichsstoffe, nachfolgend als Leitlacke bezeichnet. Unter dem Begnff »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 Temperatursprunge beim Einschalten des Stromkreises.

Ferner sind aus der DEOS 19 63 286 thixotrope Metallpulverpasten bekannt, die aus Metall-Pulver, hochpolymerem Binde- und Lösungsmittel und sehr (einteiligem 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 eingehrannt.

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* wöbe! 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 Kunststöffdispersiöfien kommen für die Zwecke der Erfindung all die Kunststoffdispersionen in Frage, die im Gemisch mit der stark alkalischen Silikatlösung nicht koagulieren.
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 leitfähigen 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 Kunststoffdispersion sind neben den bevorzugt eingesetzten alterungsbeständigen Acrylharzdispersionen auch Poly'.etrafluoräthylene gut geeignet.

Die im Leitlack enthaltenen elektrisch leitfähigen Partikelchen 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 eingeset/;. 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 anschließender Trocknung den erhaltenen Heizfilm mit mindestens zwei Elektroden zu versehen. Die Elektroden haben die Aufgabe, einen zwischen den Elektroden, über die gesamte leitfähige Flärhe 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 ^fertigt werden.

Besonders gut für die erfindungsgemäßen Zwecke geeignet sind die Elektroden, die wie nachfolgend beschrieben he/gestellt werden. Als Leitsubstanz wird nicht Pulver aus Massivsilber, sondern ein Pulver aus versilbertem Kupfer verwendet. Das Pulver isl 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 Yun etwa 180 Mikron unter Ruhren in eine 50%ige wäßrige Acrylharzdispersion. Ms wird so viel Pulver zugegeben, daß'die Mischung gerade fioch streichfähig ist. Da die relativ großen Metallpulverpartikel neben den iangentialen Berührungspunkten größere Zwi-

schenräume zeiget^ wird in die vorhandene Mischung eine 25%igei wäßrige Rußdispefsiön eingerührt. Die Rußdispersion mit_25 °/o gut leitendem Acetylenrußgehalt (23 Millikröri-Teiichendurchmesser) füllt die vorher

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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 5O°/oigen 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 f.eitlacks 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 RuBdispersion 80 Teile einer 5O°/oigen 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 Bindemittel eine wäßrige Kunststoffdispersion in einer wäßrigen Silikatlösung ist

Z 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 acrylsäureesterhaltigen Mischpolymerisats ist, das frei von Weichmachern und Lösungsmitteln ist.

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