DE2460482C3

DE2460482C3 - Verfahren zum Herstellen eines leitenden Überzugs

Info

Publication number: DE2460482C3
Application number: DE2460482A
Authority: DE
Inventors: David Dowing Dean
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1974-04-26
Filing date: 1974-12-20
Publication date: 1982-01-21
Also published as: FR2279829A1; DE2460482A1; CA1032418A; JPS50139994A; IT1031596B; JPS5534966B2; FR2279829B1; DE2460482B2; US3903328A; GB1439126A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines leitenden Überzugs auf einen Gegenstand für eine elektromagnetische Abschirmung und elektrostatische Erdung durch Überziehen des Gegenstandes mit einem thermoplastischen Harz, das feinverteilte metallische Kupferteilchen enthält, wobei sich nach dem Trocknen des Überzugs ein Kontakt zwischen den Kupferteilchen ergibt. Derartige Überzüge sind bereits aus der DE-OS 26 520 bekannt.

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. Es gibt jedoch keine vollständig zufriedenstellende Lösung für gleichzeitige Abschirmung und Erdung.

Bei verschiedenen Arten von Überzügen, die an sich einige wünschenswerte Eigenschaften aufweisen, treten doch andere Schwierigkeiten, wie z. B. kurze Lebensdauer, Abblättern, geringe Wirksamkeit usw, auf. Ferner hat die Haftung eines Überzugs an einen 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 elcktrostatische Entladung kritisch sein, insbesondere dann, wenn das Gehäuse elektronische Bauelemente enthält.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Überzugs anzugeben, der gleichzeitig als Abschirmung und als elektrostatische Erdung zu dienen vermag, gut an Kunststoffoberflächen haftet, nicht abblättert und sehr wirksam ist. Dies wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß dieser Kupferüberzug mit einer Dispersion von

•'"⁵ Harz in Wasser mit einem Graphitpigment überzogen wird, wodurch die Oxidation der Kupferteilchen nach dem Trocknen des Harzes verhindert wird.

Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Das Innere eines Maschinengehäuses, dem elektrische und elektronische Geräte untergebracht werden sollen, wird mit einem leitenden Überzug versehen, der

^jr> sowohl der elektromagnetischen und elektrostatischen Abschirmung wie auch der Erdung dient. Das Gehäuse kann aus einem formbaren polymeren Material, wie z. B. einem modifizierten Polyphenyloxid, 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 feinverteiltes 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 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 Oberzug 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 Oberzugs, der im Verhältnis 1 :1 mit handelsüblichem Lackverdünner verdünnt war, ist wie folgt:

1. Feste Bestandteile:39 bis 43 Gewichtsprozent _r

a) Kupfer: 31 bis 33 Gewichtsprozent ^|J

b) Bindemitte' (thermoplastisches Harz): 8 bis 11 Gewichtsprozent

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) Methylisobuiylketon 5,58%

4) N-Butylazetat 8,21%

5) Toluol 38,13%

6) P-Xylol und M-XyIoI gemischt 2,82%

7) O-Xylol 1,97%

8) Drei nicht identifizierbare _j0 Komponenten 20,70%

99,95%

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

3. Bindernittelzusammensetzung: Ein thermoplastisches Äthyl-Zelluloseharz.

Anschließend an das Trocknen des kupferhaltigen ^o Überzugs wurde ein Überzug aufgebracht, der aus einem Graphitpigmente enthaltenden, in Wasser dispergierten 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 Gewichtsprozent

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.

3. Bindemittelzusammensetzung: Vinylazetatharz, das nach Trocknen ein Homopolymeres des Polyvinylazetats ist.

Das auf diese Weise mit einem Oberzug 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 Oberzug mit darin fein verteiltem Kupfer 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 Kupfer 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 Lebensdauer.

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 in ein thermoplastisches Harzbindemittel mit darin fein verteiltem Kupfer aufgebracht und ergibt nach dem Trocknen einen elektrischen Kontakt zwischen den einzelnen Kupferteilchen. Anschließend wird der kupferhaltige Überzug mit einem Überzug aus einem Harz versehen, in dem ein Graphitpigment fein verteilt ist. Dadurch wird einmal eine Oxidation des kupferhaltigen Überzugs vermieden und außerdem die elektrische Leitfähigkeit erhöht.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines leitenden Überzugs auf einen Gegenstand für eine elektromagnetische Abschirmung und elektrostatische Erdung durch Überziehen des Gegenstandes mit einem thermoplastischen Harz, das feinverteilte metallische Kupferteilchen enthält, wobei sich nach dem Trocknen des Überzugs ein Kontakt zwischen den Kupfterteilchen ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Kupferüberzug mit einer Dispersion von Harz in Wasser mit einem Graphitpigment überzogen wird, wodurch die Oxidation der Kupferteilchen nach dem Trocknen des Harzes verhindert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den ersten Überzug eine Farbe aus einem Harz mit feinverteiften Kupferteilchen verwendet wird, die zwischen 25 und 40 Gewichtsprozent metallische Kupferteilchen enthält, und daß für den zweiten Überzug ein zwischen 20 und 40 Gewichtsprozent Kohlenstoff enthaltendes, mit Graphit pigmentiertes Harz verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastisches Harz Äthylcellulose verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als in Wasser lösliches Harz Vinylacetat verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Gegenstand als erster Überzug eine so große Menge eines metallisches Kupfer als Pigment enthaltenden thermoplastischen Harzes aufgebracht wird, daß der getrocknete Überzug eine Dicke von mindestens 0,076 mm aufweist, und daß als zweiter Überzug der Kupferüberzug mit einer so großen Menge des mit einem Graphitpigment versehenen, in Wasser dispergierten Harzes überzogen wird, daß der getrocknete Graphitüberzug eine Dicke von mindestens 0,025 mm aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem mit Kupfer pigmentierten Harz zwischen 5 bis 15 Prozent eines thermoplastischen Harzbindemittels verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem mit Graphit pigmentierten Harz zwischen 18 und 20 Gewichtsprozent in Wasser dispergiertes Harzbindemittel verwendet wird.