DE4316975C2

DE4316975C2 - Durchsichtige antistatische Verbundfolie

Info

Publication number: DE4316975C2
Application number: DE4316975A
Authority: DE
Inventors: Georg Schneiderat; J Dr Rer Nat Weiss
Original assignee: Renker & Co KG GmbH
Current assignee: RENKER GMBH, 52355 DUEREN, DE
Priority date: 1992-05-25
Filing date: 1993-05-21
Publication date: 1994-06-16
Anticipated expiration: 2013-05-22
Also published as: DE9207044U1; DE4316975A1

Description

Die Erfindung betrifft eine durchsichtige, antistatische Verbundfolie für Beutel und Umhüllungen für elektronische Bauteile.

Aus US-A-46 99 830 ist eine Verbundfolie bekannt, deren Trägerfolie auf beiden Hauptoberflächen eine leitende Metallschicht aufweist. Aus Korrosionsschutzgründen ist eine Metallschicht mit einer Schutzschicht versehen, die in Kombination mit der Metallschicht zu einem Oberflächenwiderstand von 10⁴-10⁸ Ohm pro Flächeneinheit führt. Die auf der gegenüberliegenden Seite der Trägerfolie angeordnete Metallschicht ist mit einer antistatischen Polymerschicht, die einen Oberflächenwiderstand von 10⁸-10¹³ Ohm pro Flächeneinheit aufweist, abgedeckt.

Aus EP-A-2 19 315 ist eine antistatische mehrschichtige Verpackungsfolie bekannt, die aus zwei mittels Klebstoff verbundenen Polymerschichten besteht. Die außen liegenden Oberflächen beider Schichten sind antistatisch ausgerüstet. Die innen liegende Oberfläche einer Polymerschicht weist eine leitende Metallschicht, vorzugsweise Aluminium auf.

Die antistatisch ausgerüsteten Oberflächen weisen einen Oberflächenwiderstand <10¹² Ohm pro Flächeneinheit auf.

Verbundfolien dieser Art sind in DE PS 27 50 357 beschrieben. Sie zeichnen sich dadurch aus, daß der spezifische Flächenwiderstand der inneren, dem elektronischen Bauteil zugewandten Oberfläche einen größeren spezifischen Flächenwiderstand hat als die äußere Oberfläche. Der Volumenwiderstand durch die Verbundfolie soll dabei 10¹⁵ Ohm×cm oder mehr betragen. Diese geforderten Eigenschaften werden in 3 unterschiedlichen Ausführungsformen realisiert.

In einer ersten Ausführungsform ist die Verbundfolie aus einer Trägerschicht aus einem Polymermaterial , z. B. Polyester, und einer mit dieser Trägerschicht verbundenen, ein Antistatikum enthaltenden, wärmeverschweißbaren Polymerschicht, z. B. aus Polyäthylen, aufgebaut. Auf der Trägerschicht ist eine elektrisch leitfähige Metallschicht aufgebracht, die wiederum eine Deckschicht aus einem abriebfesten Harz, die die äußere Oberfläche der Verbundfolie bildet, geschützt wird.

Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich davon, daß die wärmeverschweißbare Polymerschicht kein Antistatikum enthält und eine zusätzliche, Antistatikum enthaltende Schicht auf die wärmeverschweißbare Polymerschicht aufgebracht ist. Bei der dritten Ausführungsform besteht die Folie aus einer einzigen, Antistatikum enthaltenden, wärmeverschweißbaren Polymerschicht, einer elektrisch leitfähigen Metallschicht und einer Deckschicht, die die äußere Oberfläche der Folie bildet.

Die dritte Ausführungsform weist wegen der gegenüber den ersten beiden Ausführungsformen fehlenden Trägerschicht keine ausreichende Festigkeit auf. Die bei den ersten Aus führungsformen haben aber den Nachteil, daß nur die die innere Oberfläche des Beutels bildende Schicht mit Anti statikum ausgestattet ist. Es ist bekannt, daß antistati sche Mittel an die Oberfläche diffundieren und mit der vorhandenen Luftfeuchtigkeit einen leitenden antistati schen Film bilden. Dies führt zu einer Verarmung an Anti statikum in der Polymerschicht. Diese Verarmung wird noch dadurch verstärkt, daß zwischen der äußeren, Antistatikum enthaltenden Schicht und der weiter innen liegenden Poly merschicht, die kein Antistatikum enthält, ein Konzentra tionsgradient entsteht, der zu einer Diffusion von Anti statikum in die weiter innenliegende Polymerschicht führt. Als Folge davon lassen die antistatischen Eigen schaften der inneren Oberfläche nach und sind insbesonde re nach einer längeren Lagerzeit nicht mehr ausreichend, um die geforderte Schutzwirkung eines antistatischen Beu tels für elektronische Bauteile zu erfüllen.

Weiterhin bestehen die Verbundfolien dieser beiden Aus führungsformen aus unterschiedlichen Polymermaterialien, was die Wiederaufbearbeitung in Recycling-Prozessen er schwert oder gar unmöglich macht. Aber gerade die Wieder verwertbarkeit und Recycle-Fähigkeit von Verpackungsmate rialien sind heute im Sinne einer Abfallvermeidung ein wichtiges Kriterium.

Allen drei Ausführungsformen gemeinsam ist der hohe Volu menwiderstand von 10¹⁵Ω×cm oder mehr durch die Verbund folie, der sich negativ für die Ableitung elektrostati scher Ladung im Inneren des Beutels auswirkt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nach teile der in DE-PS 27 50 357 beschriebenen Ausführungsfor men zu vermeiden und insbesondere eine Verbundfolie zu schaffen, die sich durch eine ausreichende Festigkeit auszeichnet, recycle-fähig ist, einen möglichst konstan ten Anteil an Antistatikum an der inneren Oberfläche auf weist und das Ableiten sich an der inneren Oberfläche aufbauender elektrischer Ladungen gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch eine durchsichtige antistatische Verbundfolie gelöst mit

a) einer Deckschicht aus einem abriebfesten Harz, die die äußere Oberfläche der Verbundfolie bildet,
b) einer darunterliegenden, elektrisch leitfähigen Me tallschicht,
c) einer Trägerschicht aus einem Polymermaterial, auf der die elektrisch leitfähige Metallschicht aufgebracht ist,
d) einer mit der Trägerschicht verbundenen, ein Antista tikum enthaltenden, wärmeverschweißbaren Polymer schicht, die die innere Oberfläche der Verbundfolie bildet, wobei der spezifische Oberflächenwiderstand der äußeren Oberfläche kleiner ist als der der inneren Oberfläche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht und die wärmeverschweißbare Po lymerschicht aus dem gleichen Polymer bestehen, wobei die Trägerschicht gereckt und die wärmeverschweißbare Schicht nicht gereckt ist, die Trägerschicht und die Deckschicht ein Antistatikum enthalten und der Volu menwiderstand der Verbundfolie 10⁹-10¹⁴Ω×cm beträgt.

Diese Verbundfolie schafft eine feste und hermetisch ab geschlossene Umhüllung für elektronische Bauteile, die die Bauteile gegen externe elektrostatische Felder ab schirmt, einen Masseweg für externe statische elektrische Ladungen schafft, die die Umhüllung berühren, die die Entwicklung elektrostatischer Ladung infolge einer Rela tivbewegung zwischen dem elektronischen Bauteil und der Innenseite der Umhüllung einschränkt, die das Abfließen dieser elektrostatischen Ladungen nach außen gewährlei stet, wenn sie auftreten, einer Verarmung von Antistati kum in der inneren Schicht durch Diffusion in die Träger schicht verhindert und die recycle-fähig ist. Die leiten de Schicht weist vorzugsweise ein Metall oder eine Me tallverbindung auf. Geeignete Metalle sind Aluminium, Kupfer, Silber, Gold und Nickel, wobei Aluminium ein Op timum bezüglich der Leitfähigkeit, der Korrosionsbestän digkeit und der Kosten darstellt. Die leitfähige Metall schicht wird dabei vorzugsweise durch Aufdampfen im Vaku um thermisch oder mit dem Elektronenstrahl auf die Trä gerschicht aufgebracht. Die leitende Metallschicht wird nach außen durch eine Deckschicht aus Akrylharz, die ebenfalls ein Antistatikum enthält, geschützt. Insgesamt wird so ein spezifischer Oberflächenwiderstand der äuße ren Oberfläche im Bereich zwischen 10⁶ und 10¹³ Ω pro Flächeneinheit eingestellt.

Die Trägerschicht und die wärmeverschweißbare Polymer schicht bestehen aus der gleichen Polymerverbindung, vor zugsweise einem Polyolefin. Als besonders geeignet hat sich ein Polyäthylen niederer Dichte erwiesen.

Im Gegensatz zur wärmeverschweißbaren Polymerschicht ist die Trägerschicht gereckt, wodurch eine höhere mechani sche Festigkeit und ein höherer Schmelzpunkt im Vergleich zur wärmeverschweißbaren Polymerschicht erreicht wird. Zur Ausbildung der Verbundfolie werden beide Schichten durch Aufkaschieren miteinander verbunden. Dies kann nach einem der in DE-A 40 00 495 beschriebenen Verfahren er folgen.

Dabei wird zunächst eine ungereckte Folie vorgeheizt und in einen Streckbereich transportiert, in dem die Folie gereckt wird, und anschließend nachtemperiert wird. Gleichzeitig wird eine nicht gereckte Folie kontinuier lich und mit gleicher Geschwindigkeit wie die gereckte Folie hinter deren Streckbereich mit dieser zusammenge führt und unter Wärme an diese angepreßt, so daß eine Fo lie auf die andere aufkaschiert wird. Dazu wird die für die Streckung benötigte Erwärmung ausgenutzt. Dabei kann zur Beschleunigung des Verfahrens die ungereckte Folie vor dem Kaschieren vorgeheizt werden.

Die Kombination einer gereckten und einer ungereckten Po lymerschicht gewährleistet sowohl eine gute Wärmever schweißbarkeit als auch eine hohe mechanische Festigkeit der antistatischen Verbundfolie. Da das gleiche Polymer material verwendet wird und durch das Aufkaschieren keine zusätzlichen Klebstoffe notwendig sind, kann die Verbund folie leicht recycelt werden.

Sowohl die Trägerschicht als auch die wärmeverschweißbare Polymerschicht enthalten ein Antistatikum. Geeignete an tistatische Mittel sind quaternäre Ammoniumverbindungen, Polyäthylenglykole und deren Monoether, Äthanolamine, Mo noglyceride gesättigter Fettsäuren im Bereich zwischen C₆ und C₂₀ und Seifen als Phosphorsäureester. Als besonders geeignet haben sich erwiesen quaternäre Ammoniumverbin dungen mit Alkylresten mit 14 bis 18 Kohlenstoffatomen, Tetraalkylammoniumäthylsulfat, Polyoxyethylen-20-sorbi tanmonooleat und Stearamidopropyldimethyl-β-hydroxyethylam moniumnitrat.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten Träger schicht und die wärmeverschweißbare Polymerschicht das gleiche Antistatikum in gleicher Konzentration, wobei die Konzentration im Bereich zwischen 1 und 7 Gew.-% Antista tikum, bezogen auf das Gesamtgewicht von Trägerschicht und wärmeverschweißbarer Polymerschicht, liegt. Bevorzugt ist ein Bereich zwischen 3 und 5 Gew.-%. Dadurch, daß das Polymermaterial, das Antistatikum und die Konzentration des Antistatikums in der Trägerschicht und der wärmever schweißbaren Polymerschicht identisch sind, bildet sich kein Konzentrationsgradient an Antistatikum zwischen den beiden Schichten aus, was einer Verarmung an antistati schem Mittel in der inneren Schicht der Verbundfolie ent gegenwirkt. Der spezifische Flächenwiderstand der inneren Oberfläche der Verbundfolie liegt dabei im Bereich zwi schen 10⁸ und 10¹² Ω pro Flächeneinheit.

Insgesamt kann durch den Aufbau der Verbundfolie ein Vo lumenwiderstand durch die Folie im Bereich zwischen 10⁹ bis 10¹⁴Ω×cm eingestellt werden, wodurch eine sich an der inneren Oberfläche ausbildenden elektrostatischen La dung nach außen abgeführt werden kann.

Verpackungsmaterialien aus der beanspruchten Verbundfo lie, deren Polymerisatfolien aus demselben Material be stehen, können ohne größeren Aufwand recycelt werden. Die antistatische abriebfeste Schicht, die aus einer umwelt freundlichen, wasserverdünnbaren Acrylatschicht besteht, sowie das Antistatikum und die dünne transparente Metall schicht werden sich lediglich bei dem Recycle-Prozeß als tolerierbare Verunreinigung auswirken.

Abb. 1 gibt den Aufbau der Verbundfolie in schematischer Weise wieder. Dabei ist die wärmeverschweißbare Polymer schicht mit 1, die Trägerschicht mit 2, die elektrisch leitfähige Metallschicht mit 3 und die abriebfeste Deck schicht mit 4 bezeichnet.

Claims

1. Durchsichtige antistatische Verbundfolie mit

a) einer Deckschicht (4) aus einem abriebfesten Harz, die die äußere Oberfläche der Verbundfolie bildet,
b) einer darunterliegenden, elektrisch leitfähigen Metallschicht (3),
c) einer Trägerschicht (2) aus einem Polymermaterial, auf der die elektrisch leitfähige Metallschicht (3) aufgebracht ist,
d) einer mit der Trägerschicht (2) verbundenen, ein Antistatikum enthaltenden wärmeverschweißbaren Polymerschicht (1), die die innere Oberfläche der Verbundfolie bildet, wobei der spezifische Ober flächenwiderstand der äußeren Oberfläche kleiner ist als der der inneren Oberfläche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht (2) und die wärmeverschweißbare Polymerschicht (1) aus dem gleichen Polymer bestehen, wobei die Trägerschicht (2) gereckt und die wärme verschweißbare Polymerschicht (1) nicht gereckt ist, die Trägerschicht (2) und die Deckschicht (4) ein Antistatikum enthalten und der Volumenwiderstand der Verbundfolie 10⁹ bis 10¹⁴Ω×cm beträgt.

2. Verbundfolie nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der spezifische Oberflächenwiderstand der äußeren Oberfläche 10⁶ bis 10¹³Ω pro Flächeneinheit und der inneren Oberfläche 10⁸ bis 10¹⁴Ω pro Flächeneinheit beträgt.

3. Verbundfolie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeverschweißbare Polymerschicht (1) auf die Trägerschicht (2) aufkaschiert ist.

4. Verbundfolie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (4) aus einem Polyacrylat be steht.

5. Verbundfolie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antistatikum für Deckschicht (4), Träger schicht (2) und für die wärmeverschweißbare Polymer schicht (5) aus quartären Ammoniumverbindungen, Poly äthylenglykolen und deren Monoethern, Äthanolamine, Monoglyceride von gesättigten Fettsäuren im Bereich zwischen C₆ und C₁₈ und Seifen ausgewählt ist.

6. Verbundfolie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht (2) und die wärmeverschweißbare Polymerschicht (1) das gleiche Antistatikum in glei cher Konzentration enthalten.

7. Verbundfolie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an Antistatikum im Bereich zwischen 1 und 7 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht von Trägerschicht (2) und wärmever schweißbarer Polymerschicht (1) liegt.

8. Verbundfolie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer für die Trägerschicht (2) und die wärmeverschweißbare Polymerschicht (1) ein Polyolefin ist.

9. Verbundfolie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyolefin Polyäthylen ist.

10. Verbundfolie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall aus Aluminium, Kupfer, Silber, Gold und Nickel ausgewählt ist.