DE2460482A1

DE2460482A1 - Verfahren zum herstellen eines leitenden ueberzugs

Info

Publication number: DE2460482A1
Application number: DE19742460482
Authority: DE
Inventors: Tex Austin; Jun Ernest Russell Burdette; David Downing Dean; William Lunsford Mitchell
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1974-04-26
Filing date: 1974-12-20
Publication date: 1975-11-20
Also published as: US3903328A; FR2279829A1; JPS5534966B2; GB1439126A; DE2460482C3; DE2460482B2; CA1032418A; FR2279829B1; JPS50139994A; IT1031596B

Description

Amtliches Aktenzeichen:

Aktenzeichen der Anmelderin:

Neuanmeldung
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Verfahren zum Herstellen eines leitenden Überzugs

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines leitenden Überzugs, der sich vorzugsweise für eine elektromagnetische Abschirmung und elektrostatische Erdverbindung eignet und insbesondere auch das Herstellen eines leitenden Überzugs aus Kupfer und Graphit für einen Gegenstand, wobei dieser Überzug sowohl der Abschirmung als der Erdverbindung dient.

Eine Abschirmung und Erdung durch Verwendung von leitenden Materialien in bezug auf elektromagnetische und elektrostatische Energie sind allgemein bekannt. Man verwendet dazu metallische Folien, Maschendraht, Metallisierung im Vakuum usw., wobei sich diese Mittel mit unterschiedlichem Erfolg einsetzen lassen. Wenn Kosten, produktionsgerechte Herstellung, Wirksamkeit, geographische Verfügbarkeit usw. betrachtet werden, gibt es keine vollständig zufriedenstellende Lösung für gleichzeitige Abschirmung und Erdung. Obgleich bereits verschiedene Arten von Überzügen zur Verfugung stehen, die einige wünschenswerte Eigenschaften aufweisen, treten doch andere Schwierigkeiten, wie z.B. kurze Lebensdauer, Abblättern, geringe Wirksamkeit usw., auf. Ferner hat die Haftung eines Überzuges an einem Gegenstand wie z.B. einem aus einem polymeren Material geformten Gehäuse seit langem in unterschiedlicher Weise zu Schwierigkeiten geführt. Ferner kann abhängig von dem für das Gehäuse verwendeten polymeren Material elektromagnetische und elektrostatische Entladung kritisch sein, insbesondere dann, wenn das Gehäuse elektronische Bauelemente

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enthält.

Dieses der Erfindung zugrundeliegende Problem soll dadurch gelöst werden, daß man einen Gegenstand für eine elektromagnetische Abschirmung und eine elektrostatische Erdung in einem im wesentlichen aus zwei Schritten bestehenden Verfahren mit einem elektrisch leitenden Überzug versieht. Der Gegenstand wird zunächst mit einer ausreichenden Menge eines in einem thermoplastischen Harzbindemittel enthaltenen und dispergieren metallischen Kupferpigment überzogen, so daß sich beim Trocknen eine Kontaktberührung von Pigmentteilchen zu Pigmentteilchen ergibt. Anschließend wird der Kupferpigmentüberzug mit einer ausreichenden Menge an leitendem Graphit überzogen, wobei der Überzug aus einem in einem Harz dispergierten Graphitpigment besteht, um eine Oxidation des Kupferüberzugs zu verhindern und die elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben.

Die unter Schutz zu stellenden Merkmale der Erfindung sind den beigefügten Patentansprüchen zu entnehmen.

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Das Innere eines Maschinengehäuses, in dem elektrische und elektronische Geräte untergebracht werden sollen, wird mit einem leitenden Überzug versehen, der sowohl der elektromagnetischen und elektrostatischen Abschirmung wie auch der Erdung dient. Das Gehäuse kann aus einem formbaren polymeren Material wie z.B. einem modifizierten Polyphenyl-Oxid, Polyolefin, einem Polyamid, Polyvinylchlorid usw. hergestellt sein, das eine statische Aufladung speichern kann.

Auf der gereinigten inneren Oberfläche des Gehäuses wird zunächst mit einer üblichen Spritzpistole, die sich für stark pigmentierte Farben eignet, ein thermoplastischer Kunstharzüberzug aufgebracht, der als Pigment metallisches Kupfer enthält. Diesen ersten Überzug läßt man trocknen oder trocknet ihn durch Anwendung von Wärme. Nach dem Trockenvorgang wird ein leitender Graphitüberzug aufgebracht, indem man ein AT 973 017

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mit einem Graphitpigment versehenes, in Wasser dispergiertes Kunstharz auf dem ersten Überzug aufträgt. Dieser zweite Überzug verhindert eine Oxidation des Kupfers und erhöht die elektrische Leitfähigkeit des Überzugs als Ganzes. Durch den sowohl Kupfer als auch Graphit enthaltenden Überzug des Maschinengehäuses wird somit eine synergetische Wirkung erzielt.

Beispiel 1

Das Innere einer Maschinenabdeckung, die aus einem formbaren modifizierten Polyphenyl-Oxid hergestellt wurde und als Abdeckung einer Konsole für ein Steuergerät einer durch Magnetkarten gesteuerten Schreibmaschine bestimmt war, wurde zuerst mit einem Lösungsmittel gereinigt, um insbesondere Verunreinigungen durch Trennmittel und Schmutz zu beseitigen. Auf der gereinigten und getrockneten inneren Oberfläche wurde in üblicher Farbspritztechnik ein kupferhaltiger leitender Überzug aufgebracht, der im Verhältnis 1:1 mit einem handelsüblichen Lackverdünner verdünnt war. Der erste Überzug wurde in einer solchen Stärke aufgebracht, daß sich nach dem Trocknen eine Dicke von etwa 0,076 mm ergab und wurde dann trocknen gelassen. Die Trockenzeit beträgt bei Umgebungstemperatur zwischen 3 und 5 Minuten und nach 15 Minuten kann ein weiterer Überzug aufgebracht werden. Die Zusammensetzung, die sich aus verschiedenen Analyseverfahren ergab, in Prozentsätzen der festen Bestandteile und Prozenten des Lösungsmittels des mit leitendem Kupfer versehenen leitenden nassen Überzuges, der im Verhältnis 1:1 mit handelsüblichem Lackverdünner verdünnt war, ist wie folgt:

1. Feste Bestandteile: 39 bis 43 Gewichtsprozent

a) Kupfer: 31 bis 33 Gewichtsprozent

b) Bindemittel (thermoplastisches Harz): 8 bis 11 Gewichtsprozent

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2. Lösungsmittel: 57 bis 61 Gewichtsprozent

a) Zusammensetzung des Lösungsmittels in Prozenten des
gesamten Lösungsmittels

1) Isopropylalkohol und Äthylalkohol gemischt 3,28 %

2) Isobutylalkohol 19,26%

3) Methylisobutylketon 5,58 %

4) N-Butylazetat 8,21 %

5) Toluol 38,13 %

6) P-XyIoI und M-XyIoI gemischt 2,82 % 7JO-XyIoI 1,97% 8) Drei nicht identifizierbare Komponenten 20,70 %

Bei den nicht identifizierbaren Komponenten 99,95 % wird angenommen, daß es sich um eine Mischung
aus Isobutylazetat und Xylolderivaten handelt.

3. Bindemittelzusammensetzung: Ein thermoplastisches Äthyl-Zelluloseharz.

Anschließend an das Trocknen des kupferhaltigen Überzugs wurde ein
Überzug aufgebracht, der aus einem Graphitpigmente enthaltenden, in
Wasser dispergieren Kunstharz bestand.

Die Zusammensetzung dieses Überzugs, welche mit verschiedenen Analyseverfahren ermittelt wurde, ist wie folgt:

1. Feststoffe: (Gewichtsprozent) 39 bis 42 %

a) Kohlenstoff (in der gesamten Farbe): 26 bis 30 Gewichtsprozent

b) Bindemittel (wasserlösliches Kunstharz): 11 bis 15 Gewichtsproz.

2. Lösungsmittel: (Gewichtsprozent) 58 bis 61 %

a) Zusammensetzung des Lösungsmittels (% des gesamten vorhandenen Lösungsmittels):

1).Wasser 98%

2) Nicht identifizierter Rest 2 %

von dem angenommen wird, daß es ein

Benetzungsmittel ist.

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3. Bindemittel zusammensetzung :Vinylazetathar ζ, das nach Trocknen ein Homopolymeres des Polyvinylazetats ist.

Das auf diese Weise mit einem Überzug versehene Gehäuse zeigte eine gute Abschirmung gegenüber elektromagnetischer Energie wie z.B. Strahlung von Radar oder in anderen Frequenzgebieten. Es war ebenfalls eine gute elektrische Leitfähigkeit für die Ableitung von elektrostatischen Aufladungen nach Masse vorhanden.

Beispiel 2

Wie im Beispiel 1 wurde ein erster Überzug mit einem metallischen Kupferpigment aufgebracht. Innerhalb von zwei bis drei Tagen verringerte sich der Durchgang für elektrischen Strom merklich wegen der Oxidation des Kupfers. Die elektromagnetische Abschirmung blieb jedoch erhalten. Es war somit klar, daß das Kupferpigment alleine nicht in der Lage war, eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit für die Entladung elektrostatischer Energie über das gewünschte Zeitintervall aufrechtzuerhalten. Außerdem neigte der Kupferüberzug, wenn er alleine aufgebracht wurde, zum Abblättern. Dieses Abblättern hatte naturgemäß nachteilige Einflüsse auf die Lesevorrichtung für die Magnetkarten in der Magnetkartenkonsole.

Beispiel 3

Der im Beispiel 1 genannte Graphitüberzug wurde allein auf das Gehäuse aufgebracht wie im Beispiel 1. Dieser Überzug war jedoch sowohl für eine elektromagnetische Abschirmung als auch für elektrostatische Erdung allein nicht brauchbar.

Beispiel 4

Die beiden Überzüge gemäß Beispiel 1 ergeben zusammen eine wesentlich bessere elektromagnetische Abschirmung und elektrostatische Erdung als aus der Summe der im Beispiel 2 und 3 dargelegten Eigenschaften der Einzelüberzüge zu erwarten wäre und dies über die gewünschte Lebens-

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dauer.

Zusammengefaßt kann gesagt werden, daß auf einem Gegenstand ein leitender Überzug in einem zweistufigen Verfahren aufgebracht wird, welcher eine gute Abschirmung gegen elektromagnetische Strahlung und eine gute Ableitung von elektrostatischer Aufladung nach Erde ermöglicht. Der Gegenstand wird zunächst mit einer ausreichenden Menge eines metallischen Kupferpigments in Dispersion in einem thermoplastischen Harzbindemittel aufgebracht und ergibt nach dem Trocknen einen elektrischen Kontakt zwischen den einzelnen Pigmentteilchen. Anschließend wird der Kupferpigmentüberzug mit einer ausreichenden Menge eines leitenden Graphits überzogen, wobei der Überzug aus einer Dispersion eines Graphitpigments in einem Harz besteht. Dadurch wird einmal eine Oxidation des Kupferüberzugs vermieden und außerdem die elektrische Leitfähigkeit erhöht.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Überziehen des Gegenstandes mit einer ausreichenden Menge eines thermoplastischen Harzes, das ein metallisches Kupferpigment enthält und nach dem Trocknen des Überzugs einen Kontakt zwischen den Pigmentteilchen ergibt und

b) Überziehen dieses Kupferüberzugs mit einer ausreichenden Menge einer Dispersion von Harz in Wasser mit einer ausreichenden Menge von Graphitpigment, wodurch die Oxidation des Kupferpigments nach dem Trocknen verhindert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Farbe aus einem Harz mit Kupferpigment verwendet wird, die zwischen 25 und 40 Gewichtsprozent metallisches Kupferpigment enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen 20 und 40 Gewichtsprozent Kohlenstoff enthaltendes, mit Graphit pigmentiertes Harz verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastisches Harz Äthyl-Zellulose verwendet wird.
5. Verfahren zum Aufbringen eines leitenden Überzugs auf einen Gegenstand für eine elektromagnetische Abschirmung und elektrostatische Erdung, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand zunächst mit einer ausreichenden Menge eines ein metallisches Kupfer als Pigment enthaltendes thermoplastisches Harzes überzogen wird, das zwischen 25 und 40 Gewichtsprozent metallisches Kupferpigment enthält und nach dem Trocknen einen Kontakt zwischen den einzelnen Pigmentteilchen ergibt, und daß anschließend der Kupferüberzug mit einer ausreichenden Menge einer Dispersion eines Kunstharzes in Wasser mit einem Graphitpigment überzogen wird, wobei das Kunstharz zwischen etwa 20 und 40 Gewichtsprozent Kohlenstoff erhält, und beim Trocknen die Oxidation des Kupferpigments verhindert.

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6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Gegenstand eine so große Menge eines ein metallisches Kupferpigment enthaltenden thermoplastischen Harzes aufgebracht wird, daß der getrocknete Überzug eine Dicke von mindestens 0,076 mm aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupferüberzug mit einer so großen Menge des mit einem Graphitpigment versehenen, in Wasser dispergieren Harzes überzogen wird, daß der getrocknete Graphitüberzug eine Dicke von mindestens 0,025 mm aufweist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastisches Harz Äthyl-Zellulose verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als in Wasser lösliches Harz Vinylazetat verwendet wird.
10.Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem mit Kupfer pigmentierten Harz zwischen etwa 5 bis 15 Prozent eines thermoplastischen Harzbindemittels verwendet wird.
11.Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem mit Graphit pigmentierten Harz zwischen 18 und 20 Gewichtsprozent in Wasser dispergiertes Harzbindemittel verwendet wird.

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