DE3934690A1

DE3934690A1 - Leitfaehiger elastischer koerper

Info

Publication number: DE3934690A1
Application number: DE19893934690
Authority: DE
Inventors: Asaharu Nakagawa
Original assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Priority date: 1988-10-26
Filing date: 1989-10-18
Publication date: 1990-05-03
Also published as: DE8912357U1; GB2225736A; GB2225736B; GB8923828D0; JPH02117932A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft einen leitfähigen elastischen Körper zur Verhinderung verschiedener elektromagnetischer Probleme durch statische Elektrizität oder elektromagneti sches Wellenrauschen.

In den vergangenen Jahren haben sich digitale Geräte, die Mikrocomputer enthalten, beachtlich entwickelt und werden verbreitet in der Büroausrüstung, bei elektrischen Haushaltsgeräten, Automobilen u.dgl. eingesetzt. Zusätz lich stieg die Zahl der Mikrocomputer mit höherer Inte gration und höherer Taktfrequenz.

Wenn elektronische, durch schwache elektrische Ströme gesteuerte Teile eingesetzt oder betrieben werden, wird durch Reibung oder Vibration bewirkte statische Elektrizi tät oder elektromagnetisches Wellenrauschen erzeugt, das durch Flachkabel oder durch Gehäusespalte übertragen wird. Diese statische Elektrizität und das elektromagneti sche Wellenrauschen führen zu Betriebsstörungen, Schwierig keiten und Fehlfunktionen von elektronischen Teilen. Um elektronische Teile im Hinblick auf diese elektro magnetischen Probleme zu schützen, ist der folgende leit fähige elastische Körper vorgeschlagen worden.

Ein Elastomer, das als leitfähigen Füllstoff leitfähige Teilchen, wie leitfähige Metallpartikel oder Kohle- bzw. Rußpartikel, enthält, wird als Füllmaterial in Spalten von Gehäusen elektronischer Teile und zur Bildung von Umhüllungen für elektronische Teile eingesetzt. Ein der artiges Elastomer wird im folgenden als "leitfähiges Elastomer" bezeichnet.

Das leitfähige Elastomer weist jedoch die folgenden Probleme auf. Ein leitfähiges Elastomer ist mit zwei Eigenschaften ausgestattet, nämlich Leitfähigkeit und Elastizität. Die erstgenannte Eigenschaft wird durch enthaltene leit fähige Partikel bestimmt, und die letztere ist durch das elastomere Basismaterial vorgegeben. Je mehr leit fähige Partikel das leitfähige Elastomer enthält, desto niedriger wird der spezifische elektrische Widerstand, jedoch desto niedriger wird auch die Elektrizität des Elastomers. Wenn leitfähige Partikel über einen bestimmten kritischen Wert ansteigen, wird die Elastizität des Elasto mers plötzlich extrem niedrig.

Bekannte leitfähige Elastomere weisen noch eine weitere Schwierigkeit auf, die in der Festlegung des geeigneten Werts des spezifischen elektrischen Widerstands für ihre jeweiligen Anwendungen besteht, wie sie vorstehend disku tiert wurden.

Im allgemeinen liegt der zur Verhinderung statischer Elektrizität geeignete spezifische elektrische Widerstand, im folgenden als "optimaler spezifischer Widerstand" bezeichnet, zwischen 10³ Ohm×cm und 10⁷ Ohm×cm. Bei der Erhöhung des Anteils leitfähiger Partikel im Elastomer sinkt der spezifische elektrische Widerstand des leit fähigen Elastomers steil von etwa 10¹⁰ Ohm×cm bis zu 10² Ohm×cm ab. Dadurch ist es schwierig, den optimalen spezifischen elektrischen Widerstand vorzugeben. Selbst wenn der optimale spezifische elektrische Widerstand vorgegeben ist, kann nicht verhindert werden, daß das Elastomer die Elastizität verliert.

Um andererseits elektromagnetisches Wellenrauschen effektiv abzuschirmen, muß der elektrische spezifische Widerstand des leitfähigen Elastomers ungefähr 10 Ohm×cm betragen. Der Anteil der leitfähigen Partikel zur Abschirmung des Rauschens liegt über dem vorstehend genannten bestimmten kritischen Wert, und die Elastizität des leitfähigen Elastomers wird sehr niedrig.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen leitfähigen elastischen Körper zu schaffen, der sowohl einen für seine Anwendung geeigneten spezifischen elek trischen Widerstand als auch eine ausreichende Elastizität besitzt.

Diese Aufgabe wird durch zwei Ausführungsbeispiele leit fähiger Körper gelöst. Ein leitfähiger elastischer Körper gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist in eine vorbe stimmte Form aufgeschäumt, und leitfähige Partikel werden wenigstens an seiner Oberfläche fixiert.

Ein leitfähiger elastischer Körper gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel erhält eine Verdichtungsbehandlung an seiner Oberfläche, wo leitfähige Partikel fixiert worden sind, wie vorstehend beschrieben. Die Verdichtungs behandlung wird durchgeführt, um die Dichte des so ausge stalteten elastischen Körpers zu erhöhen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGS- BEISPIELE

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erläutert.

Der erste leitfähige elastische Körper gemäß der vorstehend genannten Konstruktion, der in der einzigen Figur darge stellt ist, besitzt einen elastischen Körper 10, wie z.B. ein Latexschwamm, der durch Schäumen in gewünschter Weise geformt worden ist, und leitfähige Partikel 11, wie Kupfer-, Silber- oder Kohle- bzw. Rußpartikel, die an der Oberfläche des elastischen Körpers 10 fixiert sind.

Nach allgemeiner Kenntnis ist ein Latexschwamm elastisch wegen Blashohlräumen in seinem Inneren, die durch Luft oder Schaumbildner während des Schäumprozesses gebildet werden. Da leitfähige Partikel viel kleiner als die Blas hohlräume sind, werden die leitfähigen Partikel an der Oberfläche des Latexschwamms und an den Wandungsflächen der Blashohlräume fixiert. Hierdurch wird die Gestalt der Blashohlräume aufrechterhalten, nachdem die leit fähigen Partikel aufgebracht worden sind.

Der leitfähige elastische Körper gemäß dem ersten Aus führungsbeispiel besitzt eine ausreichende Elastizität, um leicht gefaltet, gebogen und zusammengedrückt zu werden, und er besitzt auch Leitfähigkeit durch leitfähige Partikel an wenigstens der Oberfläche des Latexschwamms.

Die leitfähigen Partikel können am Latexschwamm durch Eintauchen dieses Schwamms oder durch Besprühen mit einer Lösung der Partikel und eines Binde- oder Lösungsmittels und anschließendes Verdampfen des Lösungsmittels fixiert werden. Der spezifische Oberflächenwiderstand des leit fähigen elastischen Körpers, der den Grad der Leitfähigkeit wiedergibt, wird durch die Art und den Anteil der am elastischen Körper fixierten Partikel eingestellt. Der Anteil der leitfähigen Partikel wird durch die Konzentra tion dieser leitfähigen Partikel im Lösungsmittel und durch die Eintauch- oder Besprühzeit bestimmt.

Der leitfähige elastische Körper gemäß dem zweiten Aus führungsbeispiel besitzt eine Oberfläche mit höherer Dichte. Die Oberfläche eines Latexschwamms, die mit einheit licher Elastizität und Leitfähigkeit durch die vorstehend beschriebene Oberflächenbehandlung versehen ist, wird einer Hitze- oder Lösungsmittelbehandlung unterzogen. Lösungsmittelbehandlung bedeutet Auf- bzw. Anlösung oder Quellung des Latexschwamms. Eine andere Behandlung besteht darin, eine leitfähige Flüssigkeit mit hoher Viskosität über der Oberfläche zu verteilen und den Latexschwamm zu erhitzen, um eine hochdichte Oberfläche zu erzielen.

Der leitfähige elastische Körper gemäß dem zweiten Aus führungsbeispiel besteht aus einem Kernbereich und einer Schicht mit hoher Dichte, die den Kernbereich umgibt. Der Kernbereich hält die durch Blashohlräume bewirkte Elastizität aufrecht, weil sich die Dichtebehandlung nicht auf den Kernbereich auswirkt. Die durch die Dichte behandlung auf der Oberfläche zusammengelagerten leit fähigen Partikel können den spezifischen Oberflächenwider stand reduzieren.

Folglich wird der spezifische Oberflächenwiderstand durch den Oberflächenwiderstand des leitfähigen elastischen Körpers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und durch dessen Dichtebehandlung eingestellt.

Im folgenden werden die Ausführungsbeispiele des leit fähigen elastischen Körpers auf der Basis von experimen tellen Ergebnissen im Hinblick auf die Eigenschaften des Körpers erläutert:

EXPERIMENTE

Die Tabellen 1 und 2 zeigen jeweils Meßwerte von Eigen schaften der leitfähigen elastischen Körper gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel. Ein geschäumter Polyurethan-Schwamm vom Polyestertyp, eine durch Urethani sieren von Polyester und Isocyanat gebildete synthetische Substanz, wird verwendet.

Die Größen der leitfähigen Partikel liegen zwischen unge fähr 3 µm und 6 µm im Durchmesser. Beim ersten Ausführungs beispiel wird geschäumtes Polyurethan in eine leitfähige Partikel enthaltende Lösung getaucht, und die Partikel werden an der Oberfläche des Polyurethan fixiert. CB in Tabelle 1 bedeutet Kohle bzw. Ruß, und "Material Nr" in Tabelle 2 entspricht der Proben-Nummer beim ersten Ausführungsbeispiel.

Tabelle 1

Tabelle 2

Wie aus den Tabellen 1 und 2 hervorgeht, besitzen die Polyurethan-Schwämme gemäß dem ersten und zweiten Aus führungsbeispiel im wesentlichen dieselben Eigenschaften, wie Dehnfestigkeit und bleibende Druckverformung, gegenüber Vergleichsproben, die nur geschäumt sind. Daher ist der Urethan-Schwamm für die Anwendung als Dämpfungsmaterial, Luftpufferstoff oder Isoliergrund benutzbar. Der gewünschte niedrige spezifische Oberflächenwiderstand und hohe Leit fähigkeit können dem Polyurethan-Schwamm leicht gegeben werden.

Der Polyurethan-Schwamm gemäß dem ersten Ausführungsbei spiel, dessen spezifischer Oberflächenwiderstand zwischen 10⁸ Ohm/cm² und 10² Ohm/cm² liegt, kann statische Elektrizi tät bzw. Aufladungen verhindern. Der Polyurethan-Schwamm gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, dessen spezifischer Oberflächenwiderstand zwischen 10 Ohm/cm² und 10^-4 Ohm/cm² liegt, kann elektromagnetisches Wellenrauschen abschirmen.

Der Polyurethan-Schwamm gemäß dem ersten Ausführungsbei spiel ist tafelförmig geschäumt und mit einem Überzug versehen, der dazu dient, elektronische Teile gegen die Beaufschlagung durch statische Elektrizität und gegen Vibrationen und Stöße zu schützen, wenn sie betrieben und befördert werden.

Der Polyurethan-Schwamm gemäß dem zweiten Ausführungsbei spiel ist stabförmig geschäumt mit Querschnitten wie kreisförmig, ellipsenförmig, ringförmig, -förmig, T- förmig und L-förmig und wird für Dichtungen zur Abschirmung von elektromagnetischem Wellenrauschen verwendet. Die zusammengedrückten und in Öffnungen, Verschlußteilen oder Verbindungsteilen von Gehäusen für elektronische Teile eingesetzten Dichtungen können auch derartige Ge häuse luft- und wasserdicht machen.

Selbstverständlich ist diese Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt in weitestem Sinne alle äquivalenten Ausführungen und Modifikationen, die innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche liegen. Beispielsweise können Chloropren-, Silikon- oder Latex-Schwämme anstelle von Polyurethan- Schwämmen verwendet werden.

Claims

1. Leitfähiger elastischer Körper, gekennzeichnet durch einen Körper (10) aus elastischem Basismaterial und leit fähigen, an der Oberfläche des Körpers unter Aufrecht erhaltung von dessen elastischen Eigenschaften fixierten Partikeln, wobei die leitfähigen Partikel eine leitfähige Schicht (11) an der Oberfläche des Körpers (10) bilden.

2. Leitfähiger elastischer Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Basismaterial ein Blashohlräume aufweisendes Elastomer ist und daß die leitfähigen Partikel klein genug sind, um an der Ober fläche der Blashohlräume ohne Beeinträchtigung der Gestalt derselben zu kleben.

3. Leitfähiger elastischer Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der leitfähigen Partikel weniger als 6 µm beträgt.

4. Leitfähiger elastischer Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er einen spezifischen Oberflächenwider stand zwischen 10⁸ Ohm/cm² und 10² Ohm/cm² aufweist.

5. Leitfähiger elastischer Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zum Halten eines elektronischen Teils und zum Schutz des elektronischen Teils gegen stati sche Elektrizität ausgebildet ist.

6. Leitfähiger elastischer Körper, gekennzeichnet durch einen elastischen Körper mit einem Kernbereich aus elasti schem Basismaterial und einer hochdichten, leitfähigen, um den Kernbereich durch Fixierung leitfähiger Partikel am elastischen Körper und Oberflächenbehandlung des elasti chen Körpers mittels einer Verdichtungsbehandlung gebilde ten Schicht.

7. Leitfähiger elastischer Körper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er einen spezifischen Oberflächen widerstand zwischen 10 Ohm/cm² und 10^-4 Ohm/cm² aufweist.

8. Leitfähiger elastischer Körper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er als Dichtung zur Abschirmung eines Teils eines elektronischen Geräts gegen elektromagnetisches Wellenrauschen ausgebildet ist.

9. Leitfähiger elastischer Körper nach Anspruch 6, gekenn zeichnet durch die Bildung der hochdichten Schicht durch Hitzebehandlung der Oberfläche des elastischen Körpers.

10. Leitfähiger elastischer Körper nach Anspruch 6, gekenn zeichnet durch die Bildung der hochdichten Schicht durch Anwendung von Lösungsmittel auf die Oberfläche des elasti schen Körpers.

11. Leitfähiger elastischer Körper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernbereich aus elastischem Basis material durch ein Elastomer gebildet wird.