DE2350158A1 - Verfahren zur herstellung eines elektrisch leitfaehigen polyolefin-folienmaterials - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines elektrisch leitfaehigen polyolefin-folienmaterialsInfo
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Description
Priorität: 6. Oktober 1972, Nr/ 100382, Japan
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
elektrisch leitfähigen Folienmaterials.
Es war bisher allgemeine Übung, einen elektrisch leitfähigen Füllstoff zu verwenden, unreinem als Basismaterial dienenden
Polymeren elektrische leitfähigkeit zu verleihen. So ist es
beispielsweise bekannt, Ruß einem Kautschuk oder Kunststoffmaterial
oder Kohlenstoffasern einem Papier aus Holzfaserbrei als
elektrisch leitfähigen Füllstoff zuzusetzen. Ein solcher elektrisch leitfähiger Kautschuk wurde zur Herstellung zahlreicher
Arten von Gegenständen verwendet: beispielsweise zur Herstellung von antielektrostatischem Material, wenn sein spezifischer
Widerstand (reziproker Wert der leitfähigkeit) weniger als 10 Ohm. cm beträgt, Abschirmmaterial für elektrische Starkstromkabel,
wenn der spezifische Widerstand 10^ bis 10 Ohm.cm beträgt,
und zur Herstellung von Oberflächenheizungen, wean der Widerstand 10 bis 10 Ohm.cm beträgt.
40981 S/4
23." 5 158.
Es bestehen jedoch Schwierigkeiten bei der Herstellung eines elektrisch leitfahigen Polymermaterials unter Verwendung eines
elektrisch leitfähigen Füllstoffes.
Einerseits können mit Hilfe des üblichen Verfahrens nicht in einfacher Weise elektrisch leitfähige Gegenstände mit einem
vorbestimmten Wert der elektrischen leitfähigkeit hergestellt werden, weil zur Herstellung eines guten elektrisch leitfähigen
Polymermaterials die Ausbildung einer wirksamen und gleichmäßigen
Netzstruktur des elektrisch leitfähigen Füllstoffes in dem . gesamten Polymergrundmaterial erforderlich ist. Eine solche f.
Netzstruktur wird durch die Bedingungen des Knetens des Kautschuks
und des Rußes und durch die Bedingungen des anschließenden Verformens und Vulkanisierens bei der Herstellung des elektrisch
leitfähigen Kautschuks stark beeinflußt.
Andererseits ist es manchmal erforderlich, den Ruß in einer Menge von 100 Gew.-^s bezogen auf das polymere Grundmaterial einzusetzen,
um einen guten elektrisch leitfähigen Gegenstand herzustellen, der niedrigen spezifischen Widerstand, beispielsweise
von etwa 10 Ohm.cm zeigt, trotz der Tatsache, daß' eine zu große
Menge des elektrisch leitfähigen Füllstoffes in dem Polymergrundmaterial
die Eigenschaften des polymeren Grundmaterials verschlechtert. ;
Bei der Herstellung eines elektrisch leitfähigen Papiers aus Holzzellstoffbrei
ist es gut bekannt, daß die Verwendung von Kohlenstoffasern
der Verwendung von Ruß vorgezogen wird, um ein gleichförmiges elektrisch leitfähiges Netzwerk in dem gesamten PapiergruEdmaterial
auszubilden. Diese Möglichkeit läßt sich jedoch nur in Verbindung mit einer Papierherstellungsmethode anwenden,
bei der eine große Menge an Wasser als Dispergiermittel verwendet
werden kann, um die als Füllstoff verwendeten Kohlenstoffasern mit dem Holzfaserbrei zu vermischen. Das in dem zähen Holzfaserbrei
ausgebildete Netzwerk aus Kohlenstoffasern wird leicht durch Preß- oder Biegekräfte zerbrochen, was zu dem unerwünsch-
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inspected:-
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ten Ergebnis eines plötzlichen Abfalls der elektrischen leitfähigkeit
führt.
Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß die elektrische Leitfähigkeit
des elektrisch'leitfähigen Polymermaterials in Abhängigkeit
von Temperaturveränderungen schwankt. So vermindert sich beispielsweise die elektrische leitfähigkeit eines
vulkanisieiten Kautschuks, der durch Verkneten von Ruß mit einem Rohkautschuk hergestellt wird, langsam bis zu einer Temperatur
von 4O0C, erhöht sich jedoch rasch bei Temperaturen oberhalb
'400C. Wenn ein solches elektrisch leitfähiges Kautschukmaterial
als Oberflächenheizung bei einer Temperatur von mehr als 400C angewendet wird, besteht die Gefahr der Überhitzung.
Diese Nachteile der bekannten Materialien werden erfindungsgemäß ausgeschaltet.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines
elektrisch leitfähigen Polyolefin-Polienmaterials, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß ein Brei aus einem Polyolefin-Grundmaterial
hergestellt wird, in dem Brei Kohlenstoffasern dispergiert werden,, wobei eine Aufschlämmung gebildet wird, aus
der Aufschlämmung durch Papierherstellungsmethoden ein bahnförmiges Material hergestellt wird und daß danach das Bahn- oder
Folienmaterial durch Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des Polyolefin-Grundmaterials thermisch gehärtet
wird. ' .
Die charakteristischen Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens und des mit Hilfe dieses Verfahrens hergestellten elektrisch
leitfähigen Polyolefinmaterials werden nachstehend beschrieben.
1.) Das Verfahren ermöglicht in sehr einfacher Weise, daß die elektrische leitfähigkeit des Materials auf einen gewünschten ■
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Wert eingestellt wird, da die elektrisch leitfähige Netzstruktur aus Kohlenstoffasern während der Stufe der Ausbildung der
Bahn festgelegt wird und die anschließende Heizstufe nur dazu dient, die Netzstruktur zu stabilisieren.
2.) Erfindungsgemäß beträgt.die Menge der in das Polyolefin-Grundmaterial
einzumischenden Kohlenstoffasern nur 1 bis 10 Gew.-$ und trotzdem liegt der spezifische Volumenwiderstand innerhalb
eines weiten Bereiches, nämlich bei 10 bis 10" Ohm.cm.
3.) Die Kohlenstoffasern, die in dem starren Polyolefin-Grundmaterial
eingebettet vorliegen und von diesem geschützt sind, werden nicht zerbrochen, selbst wenn das elektrisch leitfähige Poly
olefinmaterial zusammengedrückt oder gebogen wird, so daß die elektrische Leitfähigkeit dieses Materials nicht plötzlich abfällt.
4.) Die elektrische leitfähigkeit dieses Materials verändert sich nicht innerhalb eines weiten Temperaturbereiches bis zu dem
Erweichungspunkt des Polyolefin-Grundmaterials. Das Material hat hohe elektrische leitfähigkeit, gute chemische Beständigkeit, gute
Festigkeit bzw. Zähigkeit und zeigt daher zufriedenstellende Beetändigkeit, selbst wenn es in einem korrosiven Medium angewendet
wird.
Der Brei aus dem Polyolefin-Grundmaterial, der bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren verwendet wird, ist ein zellstoffbreiartiges Material, das aus einem Polyolefin, wie Polyäthylen
oder Polypropylen oder einem Gemisch dieser Polyolefine erhalten wird und mit Hilfe der nachstehenden Verfahren hergestellt
werden kann: -
a) Eine Polyolefinfolie wird nach dem Verstrecken in axialer
Richtung zu einer geeigneten länge zerschnitten und danach unter Bildung eines Paserbreis gemahlen;
b) das Polyolefin wird in geschmolzenem Zustand mit einem
unverträglichen thermoplastischen Harz vermischt und da.nn aus einer Düsenöffnung extrudiert, verstreckt, zu geeigneter länge
zerschnitten und unter Bildung eines Paserbreis gemahlen;
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ORIGINAL INSPECTED
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c) ein Polyolefin-Fasermaterial wird durch Einwirken einer
Scherkraft auf die Olefin-PolymerlÖsung während der lösungspolymerisation
hergestellt und danach unter Bildung eines Breis gemahlen;
d) das Polyolefin wird bei hoher Temperatur und hohem Druck
in einem lösungsmittel gelöst, aus einer Düse in Form von Fasern
.oder Filamenten mit netzartiger Struktur extrudiert* zu geeigneter
länge zerschnitten und danach unter Bildung eines Breis aus
den Pölyolefinfasern gemahlen. . "
Es ist zu "betonen* daß der erfindungsgemäß geeignete Brei aus
dem Pölyolefin-Grundmaterial nicht auf die Materialien beschränkt ist* die mit Hilfe der vorstehend als Beispiele angegebenen Verfahren
hergestellt wurden.
Kohlenstoffasern, die s.ich für das erfindungsgemäße Verfahren
verwenden lassen, können aus Rayonfäsern, Polyacrylnitrilfasern,
Lignin- oder Erdölpech-Ausgangsmaterialien hergestellt werden. Beliebige dieser Kohlenstoffasern eignen sich für das erfindungsgemäße
Verfahren.
Kohlenstoffasern lassen sich in Abhängigkeit von dem Kohlenstoffgehalt
in zwei Arten unterteilen: kohlenstoffhaltige Fasern mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 90 Gew.-$ und Graphitfasern
mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 99 Gew.-^. Für die
Zwecke der Erfindung kann jede beliebige Kohlenstoffaser mit einem
Kohlenstoffgehalt von mehr als 80 Gew.-# verwendet werden.
Es ergibt sich folgender Zusammenhang zwischen dem Gehalt ari
.JCohlenstöf fasern und dem spezifischen Widerstand:
Der Widerstand fällt rasch ab, wenn der Kohlenstoffasergehalt erhöht wird, bis dieser 10 Gew.-#, bezogen auf das Gewicht des
elektrisch leitfähigen Polyolefinmaterials, erreicht. Wenn der
Gehalt an Kohlenstoffasern 10 Gew.-^ überschreitet, nimmt jedoch
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ORiGiNAL INSPECTED
die Verminderung des spezifischen Widerstands ab. Wenn ferner
der Eohlenstoffasergehalt einen Wert von mehr als 30 Gew.-#
erreicht, gehen die charakteristischen Eigenschaften des Polyolefinmaterials verloren und der spezifische Widerstand wird
darüber hinaus in störender Weise vermindert, weil die Kohlenstoff asern zerbrechen, wenn das Polyolefinmaterial während der
thermischen Härtungsstufe stark zusammengepreßt wird. Im Hinblick darauf sollte die Menge der dem Polyolefin-Grundmaterial
zuzumischenden Kohlenstoffasern nicht mehr als 30 Gew.-$ betragen.
Wenn auch die Länge der Kohlenstoffasern einen Einfluß auf den
spezifischen Widerstand hat, ist dieser Einfluß nicht so merklich, wie der der Menge der Kohlenstoffaser. Im allgemeinen kennen
Kohlenstoffasern einer länge von 1 bis 30 mm verwendet werden; vorzugsweise wird jedoch eine länge von 1 bis 10 mm eingehalten,
um eine gleichförmige Dispersion zu erhalten. Der Durchmesser der Kohlenstoffasern unterliegt keiner Begrenzung, wenn
die Kohlenstoffasern im wesentlichen aus einem Fasermaterial bestehen.
Die Folie oder Bahn, die aus dem Brei aus Polyolefin-Grundmaterial,
welches die vorbestimmte Menge an Kohlenstoffasern enthält, hergestellt wird, zeigt den Vorteil, daß die Kohlenstoffaser,
die in dem Grundmaterial eingebettet ist, während der Stufe der Warmehärtung nicht zerbrechen kann, im Gegensatz zu einer
Papierbahn, in der starrer Holzfaserbrei als Material vorliegt. Es bereitet daher keine Schwierigkeiten, eine geringe Menge einer
natürlichen und synthetischen Faser als dritte Komponente einzumischen. Synthetische Fasern mit relativ niederem Erweichungspunkt,
beispielsweise Polypropylen-Stapelfasern, können in geeigneter Weise als dritte Komponente verwendet werden, so
daß die Festigkeit des thermisch gehärteten elektrisdi leitfähigen
Polyolefinmaterials verbessert werden kann.
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Bei der Herstellung einer Bahn aus dem Brei aus Polyolefin-Grundmaterial
und den Kohlenstoffasern wird bevorzugt, ein Dispergiermittel und ein ViskoBitäts-Modifiziermittel zuzusetzen,
um das Polyolefin-Grundmaterial und die Kohlenstoffaser gleichförmig in Wasser zu dispergieren. Auch eine geringe
Menge Holzzellstoff oder Polyvinylalkohol-Stapelfaser, die in heißem Wasser löslich ist, kann verwendet werden, um die Bahn zu verstärken,
falls die Festigkeit der Bahn nicht ausreichend hoch ist, um die Beständigkeit während der Überführung von der Stufe
der Bahnbildung zu der Stufe der thermischen Härtung zu gewährleisten.
Die Stufe der erfindungsgemäßen thermischen Härtung wird entweder
durch bloßes Erhitzen der Bahn aus dem Polyolefin-Grundmaterial
und den Kohlenstoffasern auf eine Temperatur von mehr als dem Schmelzpunkt des Polyolefin-Grundmaterials oder durch
Erhitzen unter Druck durchgeführt. Beispielsweise kann die thermische
Härtungsstufe durchgeführt werden, indem entweder a) die Bahn in der Stufe der Bahnbildung, in der die Temperatur des
Trockners in der Papierherstellungsmaschine auf einen Wert oberhalb
des Schmelzpunkts des Polyolefin-Grundmaterials eingestellt wird, erhitzt wird, oder b) die Bahn in einem Heißluftstrom einer
Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des Polyolefin-Grundmaterials
belassen wird, nachdem die Stufe der Bahnbildung durchgeführt wurde.
Die Wärmehärtungsstufe kann auch vorgenommen werden, indem die Bahn zwischen heißen Walzen unter Druck durchgeführt wird, die
auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des Polyolefintrrundmaterials
erhitzt sind. Wenn bei diesem Verfahren übermäßiger Druck auf die Bahn ausgeübt wird, zerbricht die Kohlenstoffaser;
es wird daher bevorzugt, einen Druck von weniger als 50 kg/cm anzuwenden und in dem Walzenpaar eine elastische Walze zu verwenden.
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Nach der Bildung der Bahn oder der thermischen Härtung können zwei oder mehr Bahnen aufeinander gestapelt und unter Hitze
verpreßt werden, um eine dickere Bahn bzw. Folie oder Platte zu "bilden. Es ist außerdem möglich, zur Herstellung einer Verbundplatte,
die vollständig isolierte Oberflächen hat, thermoplastische Harzfolien, die elektrisch isolierend sind, auf die
Oberflächen der Bahn zu legen und die gesamte Anordnung danach unter Druck thermisch zu härten.
Die Erfindung wird nachstehend ausführlicher anhand von Beispielen
beschrieben.
90 Gewichtsteile Polyäthylen hoher Dichte wurden bei erhöhter Temperatur unter hohem Druck in Methylenchlorid gelöste Eine
wäßrige lösung, die 10 Gewichtsteile Polyvinylalkohol enthielt,
wurde zugesetzt und emulgiert» Die resultierende Polymerlösung wurde durch eine Düse von 3 mm Durchmesser extrudiert. Das so
erhaltene Fasermaterial, das netzartige Struktur hatte, wurde zu einer länge von etwa 1 cm zerschnitten und in Wasser gemahlen,
so daß eine wäßrige Aufschlämmung von Faserbrei mit einem kanadischen Standard-Mahlungsgrad (nachstehend als C.S.P. bezeichnet)
von 400 ml erhalten wurde. Verschiedene Anteile (entsprechend Tabelle 1) an Kohlenstoffasern einer Länge von 10 mm
(hergestellt durch Nippon Kayaku Co85 Ltd. unter dem Handelsnamen
Kaya Carbon CLF) wurden in die Aufschlämmung eingemischt,
wobei eine Aufschlämmung mit einem Feststoffgehalt von 0,5 Gewichtsprozent
gebildet wurde. Die Aufschlämmung wurde mit Hilfe eiiBT Papierherstellungsmaschine zu einer Bahn verformt und die
Bahn wurde in dem Trockner der Papierherstellungsmaschine danach
unter einem Filz bei 1400C thermisch gehärtet» Die Oberfläche
des Trockners wurde vor dem Verfahren einer Behandlung zunrHichthaftendmachen
unterzogen,
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ORiGJNAL INSPECTED
Zusammensetzung (Gewichtsteile; |
Ge wicht , |
Dicke (u ) |
Spezifischer Widerstand |
(g/m2) | (Ohm.cm) - | ||
Brei aus Koh- Pqlyole- len- fin-Grund- stoffa- material ser |
75 | 136 | 5,8 χ 105 |
99 . 1 | 75 | 140 | 94 |
98 2 | 88 | 139 | 9,2 |
97 3 | 82 | 158 | 2,5 |
95 5 | 80 | 151 | 0,75 |
90 10 | 76 | 239 | 0,23 ' |
80 20 | 76 | 307 | 0,22 |
70 30 | 88 | 360 | 0,22 |
60 40 |
*Der. spezifische Widerstand wurde mit Hilfe einer Wheatstone-Brücke
unter Verwendung von* 50 mm χ 120 mm großen Proben bei
Raumtemperatur (25°C) gemessen. Jedes Ende der kurzen Seiten
der Proben wurde mit einer elektrisch leitfähigen Paste behandelt,
um Elektroden auszubilden.
Der spezifische Widerstand wurde danach bei Temperaturen von
25 bis 1000C gemessen. Die Abweichungen lagen innerhalb nur
weniger Prozent der in Tabelle 1 angegebenen Werte.
Zwei verschiedene Sätze von Verbundplatten, die je etwa 300 g/mÄ
wogen, wurden durch Aufeinanderstapeln von Papierbahnen hergestellt,
die in der in Beispiel 1· beschriebenen Weise gebildet worden waren und bei 135°C, 50 kg/cm und 1600C, 50 kg/cm2 jeweils 1 Minute heißgepreßt. Die physikalischen Eigenschaften
409816/1085
ORiGiNAL INSf1BQfBD
der beiden Verbundplatten sind in Tabelle 2 gezeigt.
!158
Zusammensetzung (Gewichtsteile; |
Koh len stoff a- s er |
Spezifischer Wider stand (Ohm.cm) |
pressen bei 135°C |
Zugfestigkeit (kg/mm2) |
pressen bei 1350C |
Brei aus Polyäthy len-Grund material |
1 3 5 10 20 30 40 |
pressen bei 1600C |
2,5x1O6 5,4x1O2 1,7 0,52 0,28 0,22 0,22 |
pressen bei 1600C |
2,2 3,0 2,7 2,4 1,6 1,1 0,6 |
99 97 95 90 80 70 60 |
4,2x1O3 2,3x1O2 1,9 0,37 0,28 0,22 0,27 |
.2,2 2,3 1,8 1,7 1,7 1,2 0,5 |
Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, daß die Zugfestigkeit merklich vermindert wurde, wenn die Menge der Kohlenstoffasern 40 Gew.-$
erreichte. Der spezifische .Widerstand wurde danach bei Temperaturen
von 25 bis 1000C gemessen. Die Veränderung lag nur innerhalb
einiger Prozent der in Tabelle 2 angegebenen Werte.
70 Gewichtsteile Polypropylen,. 20 Gewichtsteile Polyäthylen
hoher Dichte und 10 Gewichtsteile Polyvinylalkohol wurden geschmolzen und miteinander vermischt. Das resultierende Gemisch
wurde aus Düsen extrudiert und verstreckt. Danach wurde das verstreckte Produkt auf eine länge von 1 cm zerschnitten, um
ein Polypropylen-Faserbrei-Grundmaterial (SPX-51, NIPHON GOSEI KAGAKU KOGYO Co., Ltd.) herzustellen und in Wasser gemahlen, wobei
eine wäßrige Aufschlämmung von Faserbrei mit einem CSF-Wert von 670 ml und einer mittleren Faserlänge von 4 mm erhalten wur-
409816/1085
ORlGiMAL INSPECTED
de* Verschiedene Mengen (gemäß Tabelle 3) an Kohlenstoffasern
einer Länge von 7 nmr (geschnittene Pas em, hergestellt durch
Kureha Chemical Industry Co«, Ltd) wurden in die Faserbrei-Aufschlämmung
eingemischt. Zu der Aufschlämmung wurde 1 Gew.-% Polyäthylenoxid (Peo PP. der Seitetsu Chemical Industry Co.,
Ltd.), "bezogen auf das Gewicht des Breis aus Polyolef in-Grundmaterial
und Kohlenstoffaser, als Viskositäts-Modifiziermittel
gegeben. Aus der wäßrigen Aufschlämmung wurde durch Papierherstellungsmethoden
eine Bahn gebildet. Zwei verschiedene Sätze von Verbundplatten mit einem Gewicht von $e 300 g/m wurden
durch Aufeinanderstapeln und Heißpressen der erhaltenen Bahn bei 1600C, 100 kg/cm2 und 18O0C, 100 kg/cm2 während einer Minute,
hergestellt. Die physikalischen Eigenschaften der Verbundplatten sind in Tabelle 3 gezeigt*
Zusammensetzung (Gewichtsteile) |
Koh- len- stoffa- ser |
Spezifischer Wider stand (0hmocm) |
pressen bei 1800C |
Zugfestigkeit (kg/mm2) |
pressen bei 1800C |
Brei aus Polyole- - fin-Grund material |
5 | pressen bei 1600C- |
0,61 | pressen bei 1600C |
2,2 |
95 | 10 | 0^36 | 0,25 | 2,7 | 2,0 |
90 | 20 | 0,24 | 0,23 | 1,6 | 1,9 |
80 | 30 | 0922 | 0,23 | 1,5 | 0,6 |
70 | 40 | 0,21 | 0,30 | 1,2 ' | 0,3 |
60 | 0,16 | 1,0 |
Der spezifische Yiderstand wurde bei Temperaturen zwischen
und 1800C gemessen. Die Veränderung des Widerstands betrug weniger
als einige Prozent der in Tabelle 3 angegebenen Werte, nachdem ein Heiz-Kühl-Zyklus in dem angegebenen Temperaturbereich dreimal wiederholt worden waro
409616/1085
Als Ausgangsmaterial wurde der Brei aus Polyolefin-Grundmaterial
und Kohlenstoffasern verwendet, der in Beispiel 1 'beschrieben
wurde. Der Aufschlämmung wurde in der Stufe der
Bahnbildung Nylonfaser oder Polypropylenfaser zugesetzt und die erhaltene Bahn wurde unter den in Tabelle 4 gezeigten Herstellungsbedingungen
thermisch gehärtet, wobei eine sehr zähe Folie gebildet wurde. In der Stufe der Bahnbildung,wurde als
Viskositäts-Modifiziermittel Polyacrylamid (Acryperse L.
der Nitto Chemical Co., Ltd) verwendet. Die erzielten Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. -
T a b e 1 1 e 4
Zusammensetzung (Gewichtsteile) |
Brei aus Polyolefin- Grundmaterial |
Dicke (p ) | 90 | 80 | 60 |
Kohlenstoffasern | spezifischer Widerstand (Ohm.cm) | 10 | 10 | 10 | |
Nylonfasern* | Zugfestigkeit (kg/mm2) | - | 10 | — | |
t | Polypropylenfasern** | - | - | 30 | |
Bedingungen des Heiß- |
Temperatur ( C) | 135 | 135 | 16a | |
pressens | Druck (kg/cm2) | 50 | 50 | 50 | |
Gewicht (g/m2) | 319 | 339 | 330 | ||
400 | 406 | 420 | |||
0,37 | 0,42 | 0,43 | |||
2,4 | 2,8 | 2,9 |
Nylorifaser von 2 Denier, 7 mm länge, hergestellt von
Toray Co., Ltd.
** Polypropylen-Faser von 2 Denier, 8 mm Länge, hergestellt von Mitsubishi Rayon C, Ltd.
4 Ü 9 B j-67 1 U 8 b
INSPECTiD
?3Γ>ΓΠ58
95 Gewichtsteile Polyäthylen-Faserbrei hoher Dichte (SWP, hergestellt von Mitsui Zellerback Co., Ltd) und 5 Gewichtsteile 5 mm lange Kohlenstoffasern (Kaya Carbon CIP, hergestellt
von -Hiphon Kayaku Co., ltd) wurden gemischt und in
Wasser dispergiert, um eine Aufschlämmung herzustellen. Danac'h
wurde die Aufschlämmung auf einer Papierherstellungsmaschine
zu einer Bahn verarbeitet. Die erhaltene Bahn oder Folie
wurde wärmegehärtet, indem sie zweimal zwischen Walζen
durchgeführt wurde, die aus einer Kombination aus einer teflonbeschichteten
harten Walze und einer aus Silikonkautschuk bestehenden elastischen Walze bestanden,wobei die Temperatur
der harten Walze 145°C und der Druck im Walzenspalt 5 kg/cm betrug. Dabei wurde die Netzstruktur aus Kohlenstoffasern in
der Folie thermisch gehärtet und festgelegt und eine klare
Folie erhalten. Die Folie hatte ein Gewicht von 88 g/m , einen
spezifischen Widerstand von 2,5 Ohm.cm und eine Zugfes-
tigkeit von 1,5 kg/mm . Eine Verbundfolie, die durch thermische Härtung von vier Bahnen aus der vorstehend beschriebenen
Folie bei einer Temperatur von 16O°C erhalten worden war, hatte
ein Gewicht von 330 g/m , einen spezifischen Widerstand von 1,5
Ohm.cm und eine Zugfestigkeit von 2,6 kg/mm . ,
Das mit Hilfe des: erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte
elektrisch leitfähige Polyolefinmaterial kann in einfacher Weise'
in Massenproduktion hergestellt werden und für verschiedene
Anwendungszwecke verwendet werden, bei denen kein metallisches
Material-eingesetzt werden kann, weil das erfindungsgemäß her- ',
gestellte Material gute elektrische leitfähigkeit zusätzlich
zu den inhärenten Eigenschaften des Polyolefins,' wie Leichtigkeit,
Zähigkeit, chemische Beständigkeit, Bearbeitbarkeit und die Wärmeversiegelungs- oder Verformungseigenschaften eines
thermoplastischen synthetischen Harzes aufweist.
40 9 8 TB/ 1 0.8 b
Dae elektrisch leitfähige Polyolefinmaterial kann als antielektrostatisches
Material verwendet werden und aus diesem Material können Teile oder Elemente unterschiedlicher Gestalt hergestellt
werden.
Das erfindungsgemäß hergestellte Material kann auch als Auskleidungsmaterial
für Gefäße, Rohre, Leitungen, Fördervorrichtungen und1 Teppiche oder als Behälter für leicht entflammbare und explosive
Materialien, beispielsweise Pulver, Lösungsmittel und
Gase, verwendet werden.
Gase, verwendet werden.
Außerdem kann das erfindungsgemäß hergestellte elektrisch leitfähige
Polyolefinmaterial als Elektrodedektormaterial oder als
Abschirmungsmaterial verwendet werden, um elektromagnetische
Wellen und Wellen hoher Frequenz vor Hindernissen abzuschirmen.
Abschirmungsmaterial verwendet werden, um elektromagnetische
Wellen und Wellen hoher Frequenz vor Hindernissen abzuschirmen.
Ferner eignet sich das elektrisch leitfähige Polyolefinmaterial
sehr gut als Oberflächenheizung. Eine Oberflächenheizung aus dem Material kann zur Heizung eines Raumes oder des Inneren eines
Fahrzeugs oder auch zur Tieraufzucht oder zum Kultivieren von
Nutzpflanzen verwendet werden. Die Oberflächenheizung wird auch zum Verhindern des Gefrierens und zum Anreichern von Schnee im
Freien verwendet. Ein Beispiel zur Herstellung einer solchen
Oberflächenheizung aus dem elektrisch leitfähigen Polyolefinmaterial, das mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten wurde, wird nachstehend gegeben.
Fahrzeugs oder auch zur Tieraufzucht oder zum Kultivieren von
Nutzpflanzen verwendet werden. Die Oberflächenheizung wird auch zum Verhindern des Gefrierens und zum Anreichern von Schnee im
Freien verwendet. Ein Beispiel zur Herstellung einer solchen
Oberflächenheizung aus dem elektrisch leitfähigen Polyolefinmaterial, das mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten wurde, wird nachstehend gegeben.
Metallelektroden in Drahtform oder Bandform werden in Abständen zwischen mindestens zwei Folien aus dem erfindungsgemäßen elektrisch -leitfähigen Polyolefinmaterial gelegt. Die Außenflächen
des Schichtmaterials werden mit einem elektrisch isolierenden.
Material bedeckt, vorzugsweise einem Polyolefinfilm, und die gesamte Anordnung wird thermisch zu einer einheitlichen Struktur
ausgehärtet.
des Schichtmaterials werden mit einem elektrisch isolierenden.
Material bedeckt, vorzugsweise einem Polyolefinfilm, und die gesamte Anordnung wird thermisch zu einer einheitlichen Struktur
ausgehärtet.
409816/TÜSb
ORIGINAL INSPECTED
" ?3-ni58
Das erfindungsgemäße elektrisch leitfähige Polyolefinmaterial
läßt sich in bemerkenswert einfacher Weise elektrometallisieren, im Gegensatz zu den üblicherweise verwendeten Polymermaterialien,
und es besteht die Möglichkeit, qualitativ bessere. Formkörper und
Gegenstände aus dem elektrisch leitfähigen Polymermaterial herzustellen.
409816/10 8b
ORIGINAL, INSPECTED ,
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitfähigen PoIyoleTin-Folienmaterials,
dadurch gekennzeichnet , daß man einen Brei aus einem Polyolefin-Grundmaterial herstellt,
in diesem Brei Kohlenstoffasern unter Bildung einer Aufschlämmung
dispergiert, aus der erhaltenen Aufschlämmung durch Papierherstellungsmethoden eine Bahn ausbildet und die erhaltene Bahn
durch Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des Polyolefin-Grundmaterials unter Druck thermisch härtet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man als Polyolefin-Grundmaterial Polyäthylen, Polypropylen oder deren Gemische verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch" 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man Kohlenstoffasern in einer solchen Menge
zumischt, daß das erhaltene Folienmaterial nicht mehr als 30 Gew.-# Kohlenstoffasern enthält.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß man Kohlenstoffasern einer länge von 1 bis
30 mm verwendet.
U09816/1086
5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man Kohlenstoffäsern mit einem Kohlenstoffgehalt
von mindestens 80 Gew.-$ verwendet.
-6. ' Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß man Kohlenstoffasern verwendet, die aus
Rayonfasern, Polyacrylnitrilfasern, Lignin- und Erdölpech-Ausgangsmaterialien
erhalten wurden.
7. Verwendung eines nach Ansprüchen 1 bis 6 hergestellten
elektrisch leitfähigen Polyolefin-Folienmaterials als Äntielektrostatisches
Material.
8. Verwendung eines nach Ansprüchen 1 bis 6 hergestellten.Polyolefin-Polienmaterials
als Oberflächenheizung.
409816/1085
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