DE3335738C2

DE3335738C2 -

Info

Publication number: DE3335738C2
Application number: DE3335738A
Authority: DE
Inventors: Robert Dipl.-Phys. Dr. 6834 Ketsch De Huber; Gert Dipl.-Chem. Dr. 6900 Heidelberg De Weddigen; Herbert Dipl.-Chem. Dr. 6114 Gross-Umstadt De Holzer; Josef Dipl.-Chem. Dr. 6948 Waldmichelbach De Flatz
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1983-10-01
Filing date: 1983-10-01
Publication date: 1987-05-27
Also published as: DE3335738A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Her stellung einer Schutzschicht gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Solche Schutzschichten kommen vorzugsweise zur Bildung von antistatischen Überzügen in der Elektrotechnik, insbesondere auf den Gehäusen elektrischer Geräte zur Anwendung.

Antistatische Lacke auf der Basis von Polyurethan sind bereits seit langem bekannt. Diese Lacke bestehen aus zwei Komponenten, einem Stammlack und einem Härter. Durch Hochdruckspritzlackieren werden die miteinander vermischten und zusätzlich verdünnten Ausgangsstoffe auf die zu lackierende Oberfläche aufgebracht. Die Aushär tung zum Lack erfolgt durch Polyurethanadditionen. Zur Erzielung der Leitfähigkeit werden den Ausgangsprodukten fein verteilte Ruß- bzw. Silberpartikel beigegeben. Bei genügend großem Anteil dieser Füllstoffe werden leit fähige Pfade im Lack gebildet. Die Oberflächenwider stände dieser Leitlacke betragen bei der Verwendung von Ruß als Füllstoff nach Herstellerangaben 103 bis 104 Ohm/cm², während die Polymere bei der Verwendung von Silber einen Oberflächenwiderstand von 5 bis 10 Ohm/cm² aufweisen. Die Polymere werden in einer Schichtdicke von 40 bis 160 µm aufgetragen. Die Nachteile der bekannten antistatischen Lacke bestehen darin, daß die Füllstoffe nicht homogen im Lack verteilt sind, was bei großen Schichtdicken zu Sedimentationserscheinungen führt. Ferner ist der erreichbare Widerstandsbereich dieser antistatischen Lacke verhältnismäßig schmal. Wünschens werte Oberflächenwiderstände zwischen 107 Ohm und 1010 Ohm lassen sich bei Verwendung dieser Füllstoffe nicht reproduzierbar einstellen.

In der Elektrotechnik besteht jedoch ein großer Bedarf an Schutzschichten, deren spezifische elektrische Leitfähigkeit bezogen auf den Querschnitt der Kunstharz masse innerhalb eines Bereiches, zwischen 10^-14 und 10^-7 (Ohm × cm)^-1 frei gewählt werden kann. Nur mit solchen Schutzschichten ist es möglich, eine ausreichende Isolierwirkung aufrecht zu halten, und gleichzeitig statische Aufladungen zu vermeiden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem eine verbesserte anti statische Schutzschicht hergestellt werden kann, bei welcher die Volumenleitfähigkeit in definierten Grenzen frei wählbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich nenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Als Basismaterial für die Schutzschicht wird ein Polymer verwendet, das Triaromatmethaneinheiten als Grundbau steine aufweist. Das Basismaterial wird bei der Poly kondensation mindestens eines aromatischen Aldehyds und wenigstens einer aromatischen Ringverbindung gebildet, die wenigstens eine funktionelle Gruppe aufweisen, welche in der aromatischen Ringverbindung die Elektro nendichte erhöht und damit den elektrophilen Angriff begünstigt.

Das Polymer, welches das Basismaterial bildet, kann insbesondere durch die Polykondensation von Bisphenol-A und 4-Dimethylaminobenzaldehyd gebildet werden. Ein synthetisches Polymer mit Triaromatmethaneinheiten als Grundbausteine läßt sich auch durch eine Polykondensation von Bisphenol-A und para-Anisaldehyd herstellen. Die Bildung eines solchen Polymers kann auch durch eine katalytische Reaktion erreicht werden, bei der 2- und/oder 3fache mit Armoaten substituierte Methane zur Reaktion gebracht werden. Das Basismaterial der Schutzschicht läßt sich auch durch eine Polykonden sation mindestens eines aromatischen Aldehyds und wenigstens eines aromatischen Ringsystems herstellen, derart, daß in dem Ringsystem mindestens zwei H-Atome durch wenigstens zwei funktionelle Gruppen ersetzt werden, durch welche die Elektronendichte an wenigstens zwei Stellen im Ringsystem erhöht wird.

Eine weitere Herstellungsmöglichkeit des Basismaterials ist durch die Polykondensation eines aromatischen Aldehyds und mindestens eines Ringsystems möglich, welches zwei OH-Gruppen aufweist. Anstelle eines Ring systems mit zwei OH-Gruppen kann auch ein aromatisches Ringsystem verwendet werden, welches zwei SH-Gruppen aufweist. Die Polymerbildung ist auch durch die Polykon densation eines aromatischen Aldehyds und einer aroma tischen Ringverbindung möglich, welche zwei Aminogruppen enthält.

Die gewünschte Leitfähigkeit der Schutzschicht wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Basismaterial während oder nach seiner Herstellung mit einem Element der sechsten oder siebten Hauptgruppe des Perioden systems, einer Mineralsäure oder einer Lewissäure dotiert wird. Vorzugsweise wird für die Dotierung Jod oder Schwefelsäure verwendet. Die für eine Dotierung des Basismaterials verwendete Jodmenge beträgt vorzugsweise 40 bis 60 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge des Basis materials.

Wird die Leitfähigkeit des Basismaterials durch eine Dotierung mit Schwefelsäure erzeugt, so wird hierfür vorzugsweise eine Menge von 20 bis 30 Gew.-% Schwefel säure bezogen auf die Gesamtmenge des Basismaterials verwendet. Die Grundleitfähigkeit der so gebildeten Schutzschicht liegt zwischen 10^-3 und 10^-4 (Ohm × cm)^-1.

Das so gebildete Basismaterial der Schutzschicht ist zum Beispiel in Aceton und Methyläthylketon löslich. Die Schutzschicht wird vorzugsweise auf die zu schützenden Oberflächen aufgespritzt. Zur Bildung einer Spritz lackierlösung wird das Basismaterial der Schutzschicht in Aceton oder Methyläthylketon gelöst. Die Menge des hierfür verwendeten Acetons bzw. Methyläthylketons beträgt vorzugsweise 100 bis 200 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des verwendeten Basismaterials. Zur Verbesserung der Filmbildungseigenschaften und zur Erzielung einer sehr guten elektrischen und mechanischen Stabilität ist es möglich, der Spritzlackierlösung 15 bis 50 Gew.-% farblosen, unpigmentierten Nitrolack beizumischen. Anstelle eines Nitrolacks kann auch ein Dibutylphthalat oder ein aliphatisches Diisocyanat in entsprechenden Mengen verwendet werden. Das Diisocyanat führt bei Anwesenheit eines basischen Katalysators eine Polyaddition an den OH-Gruppen des Polytriaromatkonden sats durch. Hierdurch wird erreicht, daß die erfindungs gemäße Schutzschicht teilweise raumvernetzt ist. Ein entsprechender basischer Kathalysator wird der Spritz lackierlösung in diesem Fall zugesetzt. Vorzugsweise wird hierfür Dimethylanilin oder Pyridin verwendet.

Um bei einer Schutzschicht, deren Basismaterial mit Schwefelsäure dotiert ist, eine ebenfalls hohe Stabili tät zu erhalten, wird der Spritzlackierungslösung vor dem Auftragen ein Zusatz von 5 bis 10 Gew.-% einer Epoxidharzmasse beigemischt. Die Angabe der Zusatzmenge bezieht sich auf das Gesamtgewicht des für die Bildung der Schutzschicht verwendeten Basismaterials. Die Aushärtungstemperatur der Epoxidharzmasse und damit auch die Aushärtung der aufgetragenen leitfähigen Schutz schicht hängt von der Harzzusammensetzung ab. Bei geeigneter Wahl des Harzes kann die Aushärtung schon bei Raumtemperatur erzielt werden. Bei anderen Zusammen setzungen ist in der Regel eine Temperatur kleiner gleich 140°C erforderlich. Die mit der erfindungsge mäßen Schutzschicht gebildeten Überzüge sind völlig homogen. Es lassen sich Schutzschichten ausbilden, deren Oberflächenwiderstände zwischen 10⁴ und 10¹⁰ Ohm liegen, und deren Werte reproduzierbar sind. Alle aufgetragenen Schutzschichten weisen eine lineare Strom-Spannungskenn linie auf.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Schutzschicht mit einem Polymer aus Triaromatmethaneinheiten als Basismaterial, dadurch gekennzeichnet, daß das Basis material während oder nach seiner Herstellung mit einem Element der sechsten oder der siebten Hauptgruppe des Periodensystems, einer Mineralsäure oder einer Lewis säure dotiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Basismaterial während oder nach seiner Herstellung mit Jod dotiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Basismaterial während oder nach seiner Herstellung mit Schwefelsäure dotiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dotierte Basismaterial der Schutzschicht zur Bildung einer Spritzlacklösung vorzugsweise in 100 bis 200 Gew.-% Aceton oder Methyl äthylketon bezogen auf das Gesamtgewicht des die Schutz schicht bildenden Basismaterials gelöst wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß dem in Aceton oder Methyläthylketon gelösten Basismaterial der Schutzschicht 15 bis 50 Gew.-% eines farblosen unpigmentierten Nitrolackes, eines Dibutyl phthalates oder eines aliphatischen Diisocyanates beigemischt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß dem in Aceton oder Methyläthylketon gelösten Basismaterial der Schutzschicht 5 bis 10 Gew.-% einer Epoxidharzmasse bezogen auf das Gesamtgewicht des Basismaterials beigemischt werden.