DE3510959A1

DE3510959A1 - Elektrisch leitfaehiger kunststoff

Info

Publication number: DE3510959A1
Application number: DE19853510959
Authority: DE
Inventors: Volkhard 8900 Augsburg Kähler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-03-26
Filing date: 1985-03-26
Publication date: 1986-10-09

Description

Anmelder: Herr Volkhard Kahler Maximilianstraße 890Q Augsburg

Vertreter: Dipl.-Ing. H.-D. Ernicke Patentanwalt Schwibbogenplatz 2 b 8900 Augsburg

Akte: 837-4 er/he Datum: 26. März 1985

Elektrisch leitfähiger Kunststoff

Die Erfindung betrifft einen elektrisch leitfähigen Kunststoff mit eingelagerten, leitfähigen Stoffen, wie Graphit, Ruß oder dgl.

Vor allem im Bereich der Computertechnik und Mikroelektronik gewinnen leitfähige bzw. antistatische Kunststoffe zunehmende Bedeutung. Es ist bekannt, derartige elektrisch leitfähige Kunststoffe, vor allem auf der Basis von Polyolefinen, durch Einlagerung von Ruß oder Graphit herzustellen. Diese Kunststoffe haben aber den Nachteil, daß sie eine relativ geringe Formstabilität und Bruchfestigkeit aufweisen. Es wurde versucht, dieses Problem durch die Verwendung von Ausgangskunststoffsn zu beheben, die von Haus aus eine höhere Bruchfestigkeit und Formstabilität besitzen. Diese Versuche haben aoer nicht zum gewünschten Ergebnis geführt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrisch leitfähigen Kunststoff mit höherer Bruchfestigkeit und Formstabilität bei möglichst geringer Einbuße an elektrischer Leitfähigkeit aufzuzeigen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Kennzeichenteil des Hauptanspruchs. Es hat sich gezeigt, daß die Einlagerung von Faser- oder Kugelverstärkungen dem Kunststoff die gewünschte Bruch-

festigkeit und Formstabilität verleiht. Dieses Ergebnis konnte nicht ohne weiteres erwartet werden, da üblicherweise derartige Verstärkungen einen Kunststoff eher verspröden und damit noch bruchanfälliger machen.

Als Ausgangswerkstoff eignen sich unterschiedlichste Kunststoffe, z.B. auch Duroplaste, insbesondere Polytetrafluorethylen .

Bevorzugt angewendet werden jedoch Thermoplaste, insbesondere Polyurethan, Polyamid, Weich-PVC und Polystyrol. Thermoplaste eignen sich besonders für eine Weiterverarbeitung zu Bauteilen für die Computertechnik und Mikroelektronik.

In der Gruppe der Thermoplaste werden die Polyolefine besonders bevorzugt, wegen der mit der Kristallinität steigenden Leitfähigkeit. Innerhalb der Polyolefine ist als elektrisch leitfähiger Ausgangskunststoff Polypropylen bevorzugt, das die höchste Kristallinität aufweist und das als Ausgangswerkstoff mit bereits eingelagertem Graphit oder Ruß im Handel erhältlich ist. Daneben eignen sich auch Niederdruck-Polyäthylen und Hochdruck-Polyäthylen.

Versuche haben gezeigt, daß besonders günstige Ergebnisse mit der Einlagerung von Glasfasern oder Glaskugeln erzielbar sind. Daneben können auch andere Faser- oder Kugelverstärkungen, z.B. Kohlefasern, verwendet werden.

Aus dem erfindungsgemäßen Kunststoff lassen sich Formkörper, wie Schachteln, Gehäuse oder dgl. sowie Endloskörper, z.B. Strangpreßprofile, Folien oder dgl. herstellen. Insbesondere für antistatische Folien kommen

die erhöhten Festigkeitseigenschaften des erfindungsgemäßen Kunststoffes zum Tragen.

Im Sinne einer kostengünstigen und einfachen Weiterverarbeitung kommen vor allem Thermoplaste in Granulatform zum Zuge, die durch Pressen, Spritzgießen, Extrudieren oder dgl. Verfahren weiterverarbeitet werden.

Die Höhe des Faseranteiles und des Graphit- bzw. Rußanteiles richtet sich nach den im Anwendungsfall gewünschten Werten für Bruchfestigkeit, Formstabilität und spezifischem Widerstand. Der erfindungsgemäße Kunststoff, vor allem auf der Basis von Polypropylen, hat den Vorteil, daß durch die Einlagerung der Faser- oder Kugelverstärkung, insbesondere der Einlagerung von Glasfasern, die elektrische Leitfähigkeit nur unwesentlich sinkt bzw. der spezifische Widerstand nur gering steigt. Durch die geringe gegenseitige Beeinflussung der Graphit- oder Rußeinlage und der Faser- oder Kugelverstärkung läßt sich der Kunststoff in unkomplizierter Weise an den Einsatzzweck anpassen. So können durch Änderung des Faserantsiles die Festigkeitswerte variiert werden, ohne daß dies einen wesentlichen Einfluß auf die elektrische Leitfähigkeit hat.

Der erfindungsgemäße Kunststoff kann als Einstoff-Komponente geliefert werden. Bei der Herstellung dieses Werkstoffs können dem Ausgangs-Kunststoff bei der Einlagerung der Graphit- oder Rußpartikel auch gleich die Faser- oder Kugelverstärkung beigegeben werden. Eine solche Einstoff-

Komponente hat dann vorgegebene Festigkeits- und Leitfähigkeitswerte.

Es ist aber auch möglich, erst beim Anwender den gewünschten Kunststoff durch Vermengen zweier Komponenten herzustellen und damit die gewünschten Festigkeits- und Leitfähigkeitswerte einzustellen. Die beiden Komponenten bestehen jeweils aus Ausgangs-Kunststoff mit der gleichen Grundmatrix, wobei auch Hochdruck-Polyäthylen mit Niederdruck-Polyäthylen verschnitten werden kann. Bei der einen Komponente sind bereits die Graphit- oder Rußpartikel oder dgl. andere leitfähige Stoffe beigegeben, während die andere Komponente die Faser- oder Kugelverstärkung enthält. Liegen die beiden Komponenten in Granulatform vor, können sie einfach vermengt und dann gemeinsam in einer Schnecke oder dgl. plastifiziert werden. Durch Variation der Anteile der beiden Komponenten am Gemenge können im plastifizieren Kunststoff der Graphit- bzw. Rußanteil und der Anteil der Faser- oder Kugelverstärkung und damit die entsprechenden Leitfähigkeits- und Festigkeitswerte eingestellt werden. Für das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen, elektrisch leitfähigen Kunststoffes aus zwei Komponenten eignet sich besonders Polypropylen, das als elektrisch leitfähiges Polypropylen und als glasfaserverstärktes Polypropylen in den Einzelkomponenten im Handel erhältlich ist. Zum Verschneiden eignet sich beispielsweise elektrisch leitfähiges Polypropylen, das unter der Bezeichnung P25L6 van der Fa. Degussa vertrieben wird und glasfaserverstärktes Polypropylen, das unter der Bezeichnung PPN 7790 GV2/30 von der Fa. Hoechst vertrieben wird. Bei letzterem Ausgangswerkstoff sind die Glasfasern chemisch an das Polypropylen gebunden. Neben derartigen Kunststoffen mit gebundenen Fasern oder Kugeln eignen sich auch Ausgangs-

kunststoffe mit beigemengten Faser- oder Kugelverstärkungen ohne chemische Bindung. Dies gilt auch für die Ein-Komponenten kunststoffe.

Die Anteile der Faser- oder Kugelverstärkung und die Graphit- bzw. Rußanteile richten sich in erster Linie nach dem Anwendungszweck und können in weiten Bereichen variiert werden. In Versuchen hat sich herausgestellt, daß ein Faseranteil von 3 bis 15%, vorzugsweise 5%, bei einem Graphitanteil von 5 bis 25%, vorzugsweise 15%, für die Zwecke der Computertechnik und Mikroelektronik sinnvoll ist. Diese Werte beziehen sich insbesondere auf Polypropylen als Ausgangskunststoff, können aber auch auf andere Kunststoffe übertragen werden. Für Polypropylen liegt der spezifische Widerstand unter den angegebenen Werten dann bei 10 bis 10 Cl cm.

Die angegebenen Werte gelten für die Verschneidung von elektrisch leitendem Polypropylen, P25L6 der Fa. Degussa, das einen Rußanteil von 25% aufweist, mit glasfaserverstärktem Polypropylen, PPN 7790 GV2/30 der Fa. Hoecnst, das einen Glasfaseranteil von 30% besitzt. Verschnitten wurde auf der Basis von 5, 10 und 20% Zugabe des glasfaserverstärkten Polypropylen. Die angegebenen Prozantzahlen verstehen sich stets als Gewichtsprozent.

Im weiteren sind auch leitfähige Kunststoffe mit einem Rußanteil von 5 bis 50% bekannt, die sich für das vorgenannte Verfahren ebenfalls eignen. Hierbei handelt es sich um polymere Kunststoffe.

Die Leitfähigkeit des erfindungsgemäßen Kunststoffs hängt von unterschiedlichen Faktoren ab, nämlich dem Polymer-

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aufbau, der Kristallinität, der Benetzbarkeit (Dispergierbarkeit des Rußes oder Graphits), dem Theologischen Verhalten und dem spezifischen Widerstand des Ausgangs-Kunststoffes. Im weiteren wird die Leitfähigkeit von der Verarbeitung, insbesondere der Dispergierung und der Orientierung des Rußes oder Graphits beeinflußt. Neben Ruß und Graphit können auch Metalle zudotiert werden. Die Zugabe bei der Herstellung von Einstoff-Komponenten erfolgt für polymere Kunststoffe bei der Polymerisation.

Claims

Patentansprüche

1. Elektrisch leitfähiger Kunststoff mit eingelagerten, leitfähigen Stoffen, wie Graphit, Ruß oder dgl., dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff eine Faser- oder Kugelverstärkung enthält.

2. Kunststoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bevorzugt Thermoplaste verwendet werden.

3. Kunststoff nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß bevorzugt Polyolefine verwendet werden.

4. Kunststoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß bevorzugt Polypropylen verwendet wird.

5. Kunststoff nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserverstärkung aus Glasfasern besteht.

6. Kunststoff nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Faseranreil 3 bis 15% ,'vorzugsweise 5%, und der Graphitanteil 5 bis 25%, vorzugsweise 15%, beträgt, wobei der spezifische Widerstand bei IQ² bis 10 jfl cm liegt.

7.Verfahren zur Herstellung eines leitfähigen Kunststoffs nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch

gekennzeichnet , daß ein glasfaserverstärkter Kunststoff, vorzugsweise ein Polyolefin, mit einem Kunststoff gleicher Grundmatrix mit eingelagertem Graphit oder Ruß vermengt wird.