DE3934845C2 - Leitfähige Dichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine leitfähige Dichtung zum Ausfüllen eines Spaltes zwischen einer ersten und einer zweiten Ober­ fläche nach der Gattung des Anspruchs 1 und 6.

In bekannter Weise werden verschiedene Arten von Plastik- bzw. Kunststoffmaterialien für Dichtungsmittel und Dichtungen verwendet. Die Dichtungsmittel passen sich in den Spalt zwi­ schen dem Gehäuse und dem Deckel auf Grund Ihrer gummiartigen Elastizität ein, um den Inhalt des Gehäuses zu sichern und um zu verhindern, dass auf den Inhalt von außen her eingewirkt wird. Beispielsweise wird ein O-Ring aus Kunstharz bzw. Kunststoff oder eine Kunststoff-Dichtpackung verwendet, die an die Gestalt des Spalts angepasst ist. Ein anderes bekann­ tes Dichtungsmittel besteht aus einer Paste mit Haftvermögen und kann auch als Klebstoff verwendet werden.

Diese bekannten Dichtungen und Dichtungsmittel weisen eine gummiartige Elastizität auf und besitzen keine Leitfähigkeit. Wenn sie folglich für das Gehäuse eines elektronischen Geräts verwendet werden, können elektromagnetische Wellen in das Ge­ häuse hinein- oder aus diesem herausgelangen. Durch die e­ lektronischen Vorrichtungen im Gehäuse erzeugtes elektromag­ netisches Rauschen wird nach außen übertragen und beeinträchtigt dadurch in ungünstiger Weise Vorrichtungen außerhalb des Gehäuses.

Um dies zu verhindern, ist einer aus der DE-GM 66 07 180 be­ kannten elastischen Dichtung aus einem Kunststoffmaterial ein elektrisch leitendes Material beigemengt. Eingemischte oder eingebrachte Festkörperpartikel wie Kohle- oder Metallpulver verändern jedoch die Eigenschaften der hauptsächlich aus Gum­ mi oder Kunststoff bestehenden Dichtungen. Wenn der Anteil der in die Dichtungen eingebrachten Festkörperpartikel zu klein ist, können sie zwar gedehnt werden, sie weisen jedoch keine (ausreichende) Zug- und Scherfestigkeit auf. Durch Ein­ mischen von mehr Festkörperpartikeln in die Dichtungen werden diese zwar härter, jedoch spröder. Folglich werden sie zer­ brechlich und besitzen eine geringe Biegesteifigkeit. Wenn Dichtungen in erster Linie hergestellt werden, um eine hohe Leitfähigkeit zu erzielen, muss ein großer Anteil von leiten­ den Partikeln eingemischt werden, wodurch eine Verhärtung eintritt. Derartige Dichtungen können keinen Spalt ausfüllen oder einen Dichtungseffekt bewirken.

Wenn als Partikel Metallpulver anstelle von Kohlepulver ver­ wendet wird, ist ein großer Anteil von Metallpulver erforder­ lich, um die Leitfähigkeit der Dichtungen zu verbessern, was zu denselben Problemen wie bei Kohlepulver führt. Da darüber hinaus Metallpulver ein hohes spezifisches Gewicht aufweist, wird das spezifische Gewicht der Dichtungen ebenfalls erhöht. Die erforderliche Thixotropie der Dichtungen wird dadurch verschlechtert. Wenn die Dichtungen zur Erzielung eines Dichtungseffekts zu einem dicken Strang geformt werden, bevor sie für einen Spalt verwendet werden, sacken sie in den Spalt ab, bevor sie aushärten, was zu einer Verschlechterung des Dich­ tungseffekts führt.

Silber oder Kupfer ist leitfähig, jedoch teuer. Es ist ökono­ misch nicht durchführbar, einen großen Anteil von Silber oder Kupfer in die zu dicken Strängen geformten Dichtungsmittel einzumischen.

Weiterhin wird im eingangs genannten Stand der Technik vorge­ schlagen, das Kunststoffmaterial der Dichtung zur Erzielung einer elektrischen Leitfähigkeit mit einer Metallfolie zu überziehen. Diese kann sich jedoch relativ leicht vom Kunst­ stoffmaterial lösen, beispielsweise abplatzen, abblättern o­ der dergleichen, insbesondere bei stärkerer Beanspruchung.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine leitfähige Dichtung mit guter Elastizität und gleichzeitig hoher Leitfähigkeit zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch ei­ ne Dichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und 6 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung, nämlich die Dichtung selbst aus einem nichtleitenden Kunststoffmaterial herzustellen und mit einer leitfähigen Schicht zu versehen, die ebenfalls aus ei­ nem Kunststoffmaterial besteht, dem ein elektrisch leitfähi­ ges Mittel beigemengt wird, hat den Vorteil, dass die Verbin­ dung zwischen den beiden Kunststoffmaterialien sehr fest und dauerhaft realisiert werden kann, insbesondere wenn es sich um gleiche oder sehr ähnlich Kunststoffmaterialien handelt. Andererseits ist nur das die äußere Schicht bildende Kunst­ stoffmaterial mit dem leitfähigen Mittel durchsetzt, so dass insgesamt die elastischen Eigenschaften, also die elastischen Eigenschaften der Gesamtdichtung durch diese dünne Kunst­ stoffschicht kaum beeinträchtigt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar­ gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Endansicht einer leitfähigen Dichtung als ers­ tes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Endansicht der leitfähigen Dichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, beim Verschließen einer Öffnung in einem Gehäuseglied durch das Abdeckglied über der leitfähigen Dichtung,

Fig. 3 eine Endansicht einer leitfähigen Dichtung als zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung,

Fig. 4 eine Endansicht der leitfähigen Dichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel beim Verschließen einer Öffnung in einem Gehäuseglied durch das Abdeckglied über der leitfähigen Dichtung und

Fig. 5 eine Endansicht einer leitfähigen Dichtung als drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung beim Verschießen einer Öffnung in einem Gehäu­ seglied durch das Abdeckglied über der leitfähigen Dichtung.

Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel sind Dichtungsglieder 5 und 7, die hauptsächlich aus synthe­ tischem Gummi bestehen, jeweils ringförmig an Rändern 1a und 3a eines Gehäuses 1 und einer Abdeckung 3 angeordnet. Leitfä­ hige Schichten 9 und 11 sind über den Dichtungsgliedern 5 und 7 angeordnet. Wenigstens die Oberflächen des Gehäuses 1 und der Abdeckung 3 bestehen aus einer leitfähigen Substanz wie Kupfer. Randbereiche 9a, 9b, 11a, 11b der leitfähigen Schichten 9 und 11 stehen jeweils in direktem Kontakt mit den Rändern 1a und 3a des Gehäuses 1 und der Abdeckung 3. Folglich stehen die leitfähigen Schichten 9 und 11 in stromleitender Verbindung mit dem Gehäuse 1 und der Abdeckung S. Die leitfähige Schicht 9 und das Dichtungsglied 5 bilden eine leitfähige Dichtung 13, und die leitfähige Schicht 11 und das Dichtungsglied 7 bilden eine leitfähige Dichtung 15.

Die leitfähigen Schichten 9 und 11 bestehen im wesentlichen aus Kunstharz, wie Polyurethanharz, Silikonharz, Epoxid­ harz, Vinylchloridharz od. dgl., oder aus Gummi, wie Chloro­ prengummi, Rohgummi od. dgl., und sind mit Metallpulver, Kohlepulver oder einem anderen leitfähigen Zusatz vermischt, so daß die leitfähigen Schichten 9 und 11 eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen.

Anstelle von Metall- oder Kohlepulver können auch Kohle­ fasern als leitfähiges Mittel verwendet werden. Die Kohle­ fasern werden über ein Dampfphasensystem hergestellt, indem ultrafeines Pulver eines hochschmelzenden Metalls oder einer hochschmelzenden Metallverbindung in det thermi­ schen Zerfallszone von Kohlenwasserstoff suspendiert wird.

Die Kohlefaser ist haarförmig ausgebildet, wie dies in der japanischen veröffentlichten und geprüften Patentanmeldung Nr. 62-242 und den japanischen veröffentlichten und ungeprüften Patentanmeldungen Nr. 60-27700, 62-95351, 60-38472 und 59-179816 offenbart ist. Das hochschmelzende Metall vergast noch nicht im Temperaturbereich von 950°C bis 1300°C, in dem Kohlenwasserstoff thermisch zerfällt. Als hochschmelzendes Metall eignet sich Titan (Ti), Zirkon (Zr) oder ähnliche Stoffe in Gruppe IVa des Perioden­ systems, Vanadium (V), Niob (Nb) oder Tantal (Ta) in Gruppe Va, Chrom (Cr), Molybdän (Mo) oder ähnliche Stoffe in Gruppe VIa, Mangan (Mn) oder ähnliche Stoffe in Gruppe VIIa oder Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (Ni) oder ähn­ liche Stoffe in Gruppe VIII. Die Metalle Fe, Co, Ni, U, Nb, Ta, Ti und Zr eignen sich am besten. Dioxide, Nitride, Chloride oder ähnliche Verbindungen der Metalle werden als hochschmelzende Metallverbindungen verwendet.

Zusätzlich zum vorstehend genannten leitfähigen Mittel können ein Füllstoff, ein Weichmacher, ein den Zerfall verhinderndes Mittel od. dgl. in die leitfähigen Schichten 9 und 11 eingebracht werden.

Das die leitfähigen Schichten 9 und 11 bildende Kunstharz kann so ausgewählt werden, daß es mit dem Material der Dichtungsglieder 5 und 7 kompatibel ist. Wenn beispiels­ weise die Dichtungsglieder 5 und 7 hauptsächlich aus Polyurethanharz bestehen, sollte Urethanharz für die leitfähigen Schichten 9 und 11 verwendet werden, das an den Dichtungsgliedern 5 und 7 haftet. Die Dichtungs­ glieder 5 und 7, die aus einer Kombination von Gummi und nicht aus Urethanharz bestehendem Kunstharz gebildet werden, sind mit den leitfähigen Schichten 9 und 11 kompati­ bel, die aus derselben Kombination gebildet sind.

Die Dichtungsglieder 5 und 7 können vor allem aus Kunstharz, wie Polyurethanharz, Silikonharz, Vinylchloridharz od. dgl., oder aus Gummi, wie Chloroprengummi, Rohgummi od. dgl., zusammengesetzt sein. Ein Füllstoff, ein Weichmacher, ein den Zerfall verhinderndes Mittel od. dgl. können nach Bedarf zugemischt werden. Die Dichtungsglieder 5 und 7 weisen die allgemeine Zusammensetzung eines Dichtungs­ glieds auf.

Eine verflüssigte leitfähige Masse wird auf die Dichtungs­ glieder 5 und 7 nach einer bekannten Methode aufgesprüht und getrocknet, um die leitfähigen Schichten 9 und 11 auf den Dichtungsgliedern 5 und 7 zu bilden, und zwar jeweils ringförmig an den Rändern 1a und 3a des Gehäuses 1 und der Abdeckung 3.

Die Dichtungsglieder 5 und 7 können mechanisch mit den Rändern 1a und 3a verbunden oder unter Verwendung eines Klebstoffs verklebt werden. Alternativ hierzu wird zur Bildung der Dichtungsglieder 5 und 7 eine Paste in Form eines geeignet dicken Strangs von Bläschen bzw. Tropfen auf die Ränder 1a und 3a aufgebracht, wobei ein Primer oder eine Porenfüller zuvor angewendet worden ist, danach erfolgt eine Aushärtung durch Querverbindungen, wodurch die gummiähnliche Elastizität erzeugt wird.

Nach der Bildung der Dichtungsglieder 5 und 7 auf den Rändern 1a und 3a des Gehäuses 1 und der Abdeckung 3 können die leitfähigen Schichten 9 und 11 durch Verwendung einer verflüssigten Masse über den Dichtungsgliedern 5 und 7 gebildet werden.

Wenn im Betrieb durch die mit der leitfähigen Dichtung 15 versehene Abdeckung 3 eine mit der leitfähigen Dichtung 13 versehene Öffnung 17 im Gehäuse 1 verschlossen wird, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, gelangen die leit­ fähigen Dichtungen 13 und 15 über die leitfähigen Schichten 9 und 11 in Kontakt miteinander. Die leitfähigen Schichten 9 und 11 haben einen geringen Dichtungseffekt. Da jedoch die leitfähigen Schichten 9 und 11 dünne Überzüge über den Dichtungsgliedern 5 und 7 darstellen, erzeugen die leitfähigen Dichtungen 13 und 15 einen ausreichenden Dichtungseffekt.

Die leitfähigen Dichtungen 13 und 15 bewirken einen aus­ reichenden Dichtungseffekt, und die leitfähigen Schichten 9 und 11 sind über den Rändern 1a und 3a befestigt bzw. verklebt. Dadurch schützen die leitfähigen Schichten 9 und 11 zwischen dem Gehäuse 1 und der Abdeckung 3 die elektronische Ausrüstung im Gehäuse 1 gegen elektromagneti­ sche Wellen und verhindern, daß durch die elektronische Ausrüstung erzeugte elektromagnetische Wellen nach außen gelangen können.

Gemäß dem in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungs­ beispiel ist ein mit einem konvexen Querschnitt versehenes Dichtungsglied 127 an einer Abdeckung 125 bzw. einem Deckel angeformt, und ein Dichtungsglied 123 mit einem konkaven Querschnitt ist an einem Gehäuse 121 angeformt. In der gleichen Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel überziehen dünne, leitfähige Schichten 129 und 131 die Oberflächen der Dichtungsglieder 123 und 127.

Wenn im Betrieb die Abdeckung 125 gemäß Fig. 4 eine Öff­ nung im Gehäuse 121 verschließt, nimmt eine Ausnehmung 133a an der leitfähigen Dichtung 133 eine leitfähige Dichtung 135 auf, wodurch der Spalt zwischen dem Gehäuse 121 und der Abdeckung 125 dichter als im ersten Ausführungs­ beispiel ausgefüllt ist. Verglichen mit dem ersten Aus­ führungsbeispiel, erstreckt sich der Kontakt der leit­ fähigen Schichten 129 und 131 über eine größere Fläche, und ein besserer elektromagnetischer Abschirmeffekt ist zu erwarten.

Bei einem in Fig. 5 dargestellten dritten Ausführungs­ beispiel ist ein Gehäuse 241 nicht mit einer leitfähigen Dichtung versehen. Eine mit einem Dichtungsglied 247 und einer leitfähigen Schicht 251 versehene leitfähige Dichtung 245 ist an einem Rand 243a einer Abdeckung 243 angeordnet. Ein derart einfacher Aufbau kann einen elektro­ magnetischen Abschirmeffekt durch Anlage der leitfähigen Dichtung 245 an der Oberfläche des Gehäuses 241 bewirken, wenn die Abdeckung 243 eine Öffnung 257 im Gehäuse 241 verschließt. Alternativ hierzu kann die leitfähige Dichtung 245 auch nur an der Oberfläche des Gehäuses 241 vorge­ sehen sein, anstelle der der Abdeckung 243.

Die leitfähige Dichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dichtet das Gehäuse der elektronischen Vorrichtung, Aus­ rüstung oder des elektronischen Geräts ab, um diese elek­ tronische Vorrichtung gegen Staub, Teilchen, Schmutz und toxische Gase zu schützen, und wirkt als Abschirm­ material zur Verhinderung des Eindringens von elektro­ magnetischen Wellen zur elektronischen Vorrichtung im Gehäuse oder des Austretens dieser Wellen aus dem Gehäuse. Da die Oberfläche der leitfähigen Dichtung elektrisch leitfähig ist, kann sie auch als elektrostatisches Ent­ ladungsschutz-Material verwendet werden, um die elektroni­ sche Vorrichtung gegen statische Elektrizität zu schützen. In Kombination mit einer magnetischen Substanz kann die leitfähige Dichtung als Abschirmmaterial gegen elektro­ magnetische Interferenzen verwendet werden, um die elektro­ nische Vorrichtung oder ein magnetisches Aufzeichnungs­ element gegen elektromagnetische Wellen zu schützen.

Obwohl spezifische Ausführungsbeispiele der Erfindung zur Erläuterung gezeigt und beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Erfindung umfaßt alle Ausführungen und Modifikationen, die innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche liegen.

Claims (14)

1. Leitfähige Dichtung zum Ausfüllen eines Spalts zwischen einer ersten und einer zweiten Oberfläche, mit an wenigsten einer der Oberflächen (1a, 3a; 243a) angeordneten, zum Aus­ füllen des Spalts zwischen der ersten und zweiten Oberfläche dienenden Dichtungsmitteln (5, 7; 123, 127; 247) und mit ei­ ner an einer Oberfläche der Dichtungsmittel (5, 7; 123, 127; 247) gebildeten, leitfähige Schicht (9, 11; 129, 131; 251), die elektrisch mit den beiden Oberflächen (1a, 3a; 243a) ver­ bunden ist, wobei die Dichtungsmittel (5, 7; 123, 127; 247) aus kunstharzartigem, aus der Gruppe der natürlichen und syn­ thetischen Kunstharze ausgewähltem Material besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht (9, 11; 129, 131; 251) aus kunstharzartigem, aus der Gruppe der natürlichen und synthetischen Kunstharze ausgewähltem Material besteht, das ein leitfähiges Mittel enthält.

2. Leitfähige Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dichtungsmittel (247) und die leitfähige Schicht (251) an der ersten Oberfläche (243a) befestigt sind und mit der zweiten Oberfläche in Kontakt stehen.

3. Leitfähige Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste Oberfläche (1a) als leitfähige Oberfläche eines Gehäuses (1; 121; 241) und die zweite Ober­ fläche (3a; 243a) als leitfähige Oberfläche einer Abdeckung (3; 125; 243) ausgebildet ist, und daß die Abdeckung (3; 125; 243) durch Ausfüllen des Spalts zwischen den beiden Oberflä­ chen mittels der Dichtungsmittel (5, 7; 123, 127; 247) als elektromagnetische Abdichtung für eine Öffnung im Gehäuse (1; 121; 241) ausgebildet ist.

4. Leitfähige Dichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abdeckung (3; 125; 243) durch Ausfüllen des Spalts zwischen den ersten und zweiten Oberflächen mittels der Dichtungsmittel (5, 7; 123, 127; 247) als mechanische Ab­ dichtung für eine Öffnung im Gehäuse (1; 121; 241) ausgebil­ det ist.

5. Leitfähige Dichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (1; 121; 241) zur Aufnahme einer elektrischen Vorrichtung ausgebildet ist.

6. Leitfähige Dichtung zum Ausfüllen eines Spalts zwischen ersten und zweiten Oberflächen, gekennzeichnet durch erste und zweite, zum Ausfüllen des Spalts zwischen den beiden Oberflächen (1a, 3a) vorgesehene Dichtungsmittel (5, 7; 123, 127), wobei die ersten Dichtungsmittel (5; 123) an der ersten Oberfläche (1a) und die zweiten Dichtungsmittel (7; 127) an der zweiten Oberfläche (3a) angeordnet sind, und durch erste und zweite leitfähige Schichten (9, 11; 129, 131), wobei die erste leitfähige Schicht (9; 129) unter Bildung einer elek­ trischen Kontaktverbindung mit der ersten Oberfläche (1a) an der Oberfläche der ersten Dichtungsmittel (5; 123) und die zweite leitfähige Schicht (11; 131) unter Bildung einer elek­ trischen Kontaktverbindung mit der zweiten Oberfläche (3a) an der Oberfläche der zweiten Dichtungsmittel (7; 127) angeformt ist, und wobei im aneinanderliegenden Zustand der Spalt zwi­ schen der ersten und zweiten Oberfläche (1a, 3a) durch die ersten und zweiten Dichtungsmittel (5, 7; 123, 127) ausge­ füllt ist, und die erste und zweite leitfähige Schicht (9, 11; 129, 131) miteinander in elektrischer Kontaktverbindung stehen.

7. Leitfähige Dichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ersten Dichtungsmittel (5; 123) und die er­ ste leitfähige Schicht (9; 129) an der ersten Oberfläche (1a) und die zweiten Dichtungsmittel (7; 127) sowie die zweite leitfähige Schicht (11; 131) an der zweiten Oberfläche (3a) befestigt ist.

8. Leitfähige Dichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste Oberfläche (1a) als leitfähige Oberfläche eines Gehäuses (1; 121) und die zweite Oberfläche (3a) als leitfähige Oberfläche einer Abdeckung (3; 125) aus­ gebildet ist, und daß die Abdeckung (3; 125) in einem Zu­ stand, in dem die ersten und zweiten Dichtungsmittel (5, 7; 123, 127) den Spalt zwischen der ersten und zweiten Oberflä­ che (1a, 3a) ausfüllen, als elektromagnetische Abdichtung für eine Öffnung im Gehäuse (1; 121) ausgebildet ist.

9. Leitfähige Dichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abdeckung bei Ausfüllung des Spalts zwi­ schen den ersten und zweiten Oberflächen (1a, 3a) durch die ersten und zweiten Dichtungsmittel (5, 7; 123, 127) als me­ chanische Abdichtung für eine Öffnung im Gehäuse (1; 121) ausgebildet ist.

10. Leitfähige Dichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (1; 121) zur Aufnahme von elektri­ schen Vorrichtungen ausgebildet ist.

11. Leitfähige Dichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Dichtungsmittel (127) einen vorspringenden Bereich und die ersten Dichtungsmittel (123) eine Vertiefung zur Aufnahme des vorspringenden Be­ reichs der ersten Dichtungsmittel (127) aufweisen.

12. Leitfähige Dichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmittel (5, 7; 123, 127) aus kunstharzartigem, aus der Gruppe der natürlichen und synthetischen Kunstharze ausgewähltem Material bestehen, und daß die leitfähige Schicht (9, 11; 129, 131) aus kunstharzartigem, aus der Gruppe der natürlichen und synthetischen Kunstharze ausgewähltem Material besteht, das ein leitfähiges Mittel enthält.

13. Leitfähige Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmittel (5, 7; 123, 127; 247) und die leitfähige Schicht (9, 11; 129, 131; 251) aus demselben natürlichen oder synthetischen Kunst­ harz bestehen.

14. Leitfähige Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Mittel eine Kohlefaser ist.