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Tinte bzw. Druckfarbe für elektrische Widerstände (Zusatz zu Patent
. ... ... (Patentanmeldung P 23 41 683.3) Gegenstand des Hauptpatents ist eine Tinte
bzw. Druckfarbe für elektrische Widerstände, die dadurch gekennzeichnet ist, daß
sie eine Widerstandskomponente von mindestens einem pyropolymeren halbleitenden
Material aus einem feuerfesten anorganischen Oxid mit einer auf seiner Oberfläche
gebildeten Monoschicht aus einem kohlenstoffhaltigen Pyropolymeren und ein Vehikel
aus einem Bindemittel mit Einschluß von synthetischen und natürlich vorkommenden
Harzen und einem Ö1, Lösungsmittel oder Gemischen davon enthält.
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Somit handelt es sich beim Gegenstand des Hauptpatents . ... ...
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(Patentanmeldung P 23 41 683.3) um eine Tinte bzw. Druckfarbe für
elektrische Widerstände, welche eine Widerstandskomponente enthält, die in einem
flüssigen Vehikel bzw. Träger dispergiert ist, welches ein Bindemittel eines synthetischen
oder
natürlichen Harzes und ein Öl, Lösungsmittel oder ein Gemisch davon enthält. Die
Widerstandskomponente beträgt 10 bis 95 Gew.- der Zusammensetzung von mindestens
einem pyropolymeren halbleitenden Material, das in teilchenförmiger Form vorhanden
ist und welches ein feuerfestes anorganisches Oxid mit einer spezifischen Oberfläche
von 1 bis 500 m²/g umfaßt, auf dessen Oberfläche eine Mono schicht aus einem kohlenstoffhaltigen
Pyropolymeren gebildet ist. Das pyropolymere halbleitende Material hat eine Teilchengröße
von weniger als 20/u und einen Widerstand bei Raumtemperatur von 100 bis 108 Ohm-cm.
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Beim Gegenstand des Hauptpatents werden die kohlenstoffhaltigen Pyropolymeren
in der Weise hergestellt, daß man eine pyrolysierbare organische Substanz mit einem
Trägergas wie Stickstoff oder Wasserstoff vermischt, das Gemisch erhitzt und über
eine feuerfeste Oxidgrundlage leitet. Die Abscheidung des Pyropolymeren auf der
Oberfläche der Grundlage wird bei einer Temperatur von 400 bis 8000C, vorzugsweise
von 600 bis 7500C, bewirkt. Eine weitere Methode zur Herstellung des gewünschten
halbleitenden pyropolymeren anorganischen feuerfesten Oxidmaterialsbesteht darin,
daß man ein feuerfestes Oxid, z. B. Aluminiumoxid, mit einer wäßrigen Lösung eines
Kohlenhydrats, z. B. Saccharose oder Dextrose, imprägniert, die imprägnierte feuerfeste
Oxidgrundlage bei erhöhter Temperatur trocknet und sodann die getrocknete imprägnierte
Grundlage bei Temperaturen im Bereich der oben angegebenen über einen vorgewählten
Zeitraum pyrolysiert und sodann das kohlenstoffhaltige Pyropolymere als Mono schicht
auf- der feuerfesten Oxidgrundlage gewinnt. Das auf diese Weise hergestellte halbleitende
pyropolymere anorganische feuerfeste Oxid besitzt einen Widerstand im Bereich von
100 bis 108 Ohm-cm. Wenn es so gewünscht wird, kann jedoch das halbleitende pyropolymere
anorganische feuerfeste Oxidmaterial auch einem weiteren Aussetzen gegenüber erhöhten
Temperaturen
im Bereich von 500 bis 12000C in einer inerten Atmosphäre
und bei Abwesenheit von zusätzlichen pyrolysierbaren Materialien über verschiedene
vorgewählte Zeiträume ausgesetzt werden, wobei diese Behandlung zu einer Verminderung
des elektrischen Widerstands der Pulver mit niedrigstem Widerstand um soviel wie
sechs Größenordnungen führt. Auf diese Weise ist es möglich, halbleitende pyropolymere
anorganische feuerfeste Oxidmaterialien herzustellen, bei denen der Widerstand im
Bereich von 10 2 bis 100 Ohm-cm liegt.
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Durch Anwendung dieser Zusatzbehandlung wird die thermische Stabilität
des pyropolymeren Materials hinsichtlich der Temperaturcyclisierung in dem Widerstandstemperaturbereich,
d. h. von 0 bis 1000C, und hinsichtlich der Veränderung des Temperaturkoeffizienten
des Widerstands des fertigen Widerstandselements verbessert.
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Das genannte halbleitende pyropolymere anorganische feuerfeste Oxidmaterial
wird mit anderen Komponenten vermischt, die die fertige Tinte bzw. Druckfarbe für
elektrische Widerstände ergeben. Diese weiteren Komponenten werden in der DT-OS
2 341 683 näher erläutert.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun eine Tinte bzw. Druckfarbe
für elektrische Widerstände, welche eine Widerstandskomponente enthält, die in einem
flüssigen Träger dispergiert ist, welcher ein Bindemittel eines synthetischen oder
natürlichen Harzes und ein Öllösungsmittel oder ein Gemisch davon enthält. Die Tinte
bzw. Druckfarbe gemäß der vorliegenden Erfindung enthält als Widerstandskomponente,
bezogen auf die Zusammensetzung, 10 bis 90 Gew.- von mindestens einem feuerfesten
anorganischen Oxid mit einer spezifischen Oberfläche von 1 bis 500 m2/g, auf dessen
Oberfläche eine Monoschicht eines kohlenstoffhaltigen Pyropolymeren gebildet ist
und wobei das halbleitende pyropolymere Material eine Teilchengröße von weniger
als 20 u aufweist und einen Widerstand bei Raumtemperatur von 10 ) bis io0 Ohm-cm
besitzt.
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Einzelne spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind
eine Tinte bzw. Druckfarbe für elektrische Widerstände, die ein halbleitendes pyropolymeres
Material, das einen Widerstand von 2,5 x 10 Ohm-cm besitzt und ein Epoxyharz enthält,
und eine Tinte bzw. Druckfarbe für elektrische Widerstände, welche ein halbleitendes
pyropolymeres Material, das einen Widerstand von 10 Ohm-cm besitzt und ein Epoxyharz
oder ein Gemisch aus Äthylcellulose und Methylalkohol enthält.
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Eine weitere spezifische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist ein elektrisches Widerstandselement, das dadurch gebildet worden ist, daß eine
Tinte bzw. Druckfarbe für elektrische Widerstände auf eine feste Oberfläche aufgebracht
worden ist und diese Tinte bzw. Druckfarbe getrocknet worden ist. Bei dieser Ausführungsform
kann das halbleitende Material in einer Menge von 50 bis 95 Gew.- der getrockneten
Tinte bzw. Druckfarbe vorhanden sein.
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Wie bereits in der DT-OS 2 341 683 beschrieben wird, kann die Tinte
bzw. Druckfarbe für elektrische Widerstände ein Gemisch von halbleitenden pyropolymeren
Materialien enthalten, wobei jedes dieser Materialien einen unterschiedlichen Widerstand
besitzt. Die Tinte bzw. Druckfarbe kann auch ein Metallpulver, z. B. Kupfer, Silber
oder Gold, enthalten, wobei das Verhältnis des pyropolymeren halbleitenden Materials
zu dem Metallpulver im Bereich von 19:1 bis 1:1 liegt.
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Ein spezifisches Beispiel einer Tinte bzw. Druckfarbe, die unterschiedliche
halbleitende pyropolymere Materialien enthält, ist eine Tinte bzw. Druckfarbe, bei
der das eine der halbleitenden Materialien einen Widerstand von 10 1 Ohm-cm besitzt
und das andere der halbleitenden pyropolymeren Materialien einen Widerstand von
2,5 x 10 2 Ohm-cm besitzt, wobei
der Träger Schellack und Isopropylalkohol
ist.
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Ein spezifisches Beispiel für eine Tinte bzw. Druckfarbe, die ein
Metallpulver enthält, ist eine Tinte bzw. Druckfarbe, in der das halbleitende pyropolymere
Material einen Widerstand von 10 1 Ohm-cm besitzt, das Metallpulver Silber ist und
der Träger ein Lack ist.
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Die Erfindung wird in Beispielen erläutert.
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Beispiel 1 4 g y-Aluminiumoxid wurden mit 560 ml einer Dextroselösung
imprägniert, welche durch Auflösen von 750 g Dextrose in 1 1 Wasser hergestellt
worden war. Die 560 ml hatten einem wicht von 773 g. Das imprägnierte Aluminiumoxid
wurde in einem Mikrowellenofen getrocknet und das Aluminiumoxid, das mit der Dextrose
imprägniert war, wog nach dem Trocknen 737,5 g. Das mit Dextrose imprägnierte Aluminiumoxid
wurde auf einen Lindberg-Muffelofen geladen und in einer Stickstoffatmosphäre 2,5
Stunden lang bei einer Temperatur von 9050C pyrolysiert. Der Widerstand des halbleitenden
pyropolymeren anorganischen feuerfesten Oxidmaterials wurde als 1,0 x 10 1 Ohm-cm
bestimmt. Danach wurde das halbleitende pyropolymere anorganische feuerfeste Oxidmaterial
in einer Kugelmühle vermahlen, bis eine Größe von weniger als 10/u erreicht worden
war. Nach dem Vermahlen des Materials zu der gewünschten Größe wurden drei Tinten
bzw. Druckfarben für elektrische Widerstände hergestellt, indem das Material mit
einem unter dem Warenzeichen "Transene Epoxy 330" vertriebenen Epoxyharz (das Epoxyharz
ist ein fließfähiges, wärmehärtendes Material mit einer Viskosität von 720 cps bei
250C vermischt wurde. Das halbleitende pyropolymere Material und das Epoxyharz wurden
im Verhältnis von 1:1, 3:1 und 5:1
vermengt. Die Tinten bzw. Druckfarben
für elektrische Widerstände wurden auf laminierte Schaltkreistafeln gesiebt und
4 Stunden bei einer Temperatur von 1550C gehärtet. Die resultierenden Widerstandselemente
wurden gemessen und es wurde festgestellt, daß sie Oberflächenwiderstände von 18,5
x 103, 4,5 x 103 und 900 Ohm hatten.
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Beispiel 2 Ein ähnliches halbleitendes pyropolymeres anorganisches
feuerfestes Oxidmaterial wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch im Unterschied
dazu das mit Dextrose imprägnierte Aluminiumoxid in einer Stickstoffatmosphäre 2,5
Stunden lang bei einer Temperatur von 925 0C pyrolysiert wurde. Es wurde gefunden,
daß der resultierende Widerstand dieses Materials 2,5 x 10 2 Ohm-cm beträgt. Nach
dem Vermahlen in einer Kugelmuhle, bis eine Teilchengröße von weniger als 10/u erreicht
worden war, wurde das Pulver mit einem Epoxyharz in einem Verhältnis von 3:1 vermischt.
Die Tinte bzw. Druckfarbe für elektrische Widerstände wurde auf eine laminierte
Schalttafel gesiebt und bei einer Temperatur von 1550C 4 Stunden lang gehärtet.
Es wurde gefunden, daß der resultierende Oberflächenwiderstand des Widerstandselements
200 Ohm betrug.
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Beispiel 3 Eine Tinte bzw. Druckfarbe für elektrische Widerstände
wurde hergestellt, indem ein wie in Beispiel 1 hergestelltes halbleitendes pyropolymeres
anorganisches feuerfestes Oxidmaterial mit einer gleichen Gewichtsmenge Silbermetallpulver
vermischt wurde. Die Vermischung erfolgte in einer trockenen Stickstoffatmosphäre.
Das resultierende Gemisch aus halblei tendem pyropolymeren anorganischen feuerfesten
Oxidmaterial und Metallpulver wurde im Verhältnis von 4:1 mit einem Lack vermischt,
auf eine laminierte Schalttafel gesiebt und 4 Stunden lang bei einer Temperatur
von 1400C gehärtet. Es wurde
gefunden, daß der Oberflächenwiderstand
des resultierenden Widerstandselements weniger als 0,1 Ohm betrug.