DE60022286T2

DE60022286T2 - Leitfähige Beschichtung auf einem nichtleitenden, flexiblen Substrat

Info

Publication number: DE60022286T2
Application number: DE60022286T
Authority: DE
Inventors: Alexander Rexdale Botrie
Original assignee: Chemque Inc
Current assignee: Chemque Inc
Priority date: 1999-10-20
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2020-10-20
Also published as: PT1094257E; DE60022286D1; EP1094257A2; CA2323323A1; EP1094257B1; US6670545B2; US20030010515A1; ATE303538T1; EP1094257A3

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf nichtleitende, flexible Substrate mit einer flexiblen, leitenden Beschichtung und ihre Verwendung in Dichtungen, Versiegelungen und anderen Produkten.
Hintergrund der Erfindung
Es gibt einen Bedarf für Dichtungen, Versiegelungen und andere Produkte, die Gehäuseschränke und andere elektrische und elektronische Gehäuse abdichten können zum Schutz gegen Feuchtigkeit und Staub. Solche Dichtungen werden in Abdeckungen und zwischen Rahmen, Frontplatten und Türen von elektronischen Geräten, Schränken und Gehäusen angeordnet. Diese Dichtungen müssen weich und flexibel mit niedrigen Stauchhärtewerten sein. Sie müssen in der Lage sein, für lange Zeiträume mindestens 50% zusammengedrückt zu sein ohne eine bleibende Druckverformung anzunehmen. Sie müssen ebenfalls ihre leitenden und Kompressions-Erholungseigenschaften nach vielen Kompressions-Entspannungs-Zyklen beibehalten.
Diese Dichtungen und Siegel müssen ebenfalls eine luft- und wasserdichte Versiegelung bereitstellen. Zur Zeit erhältliche Produkte sind härter als es wünschenswert ist, was in der Notwendigkeit von hohen Schließkräften resultiert, die zum Erzeugen einer adäquaten Abdichtung benötigt werden. Aus diesem Grund müssen abzudichtende Teile dick und starr sein, um diesen hohen Schließkräften zu widerstehen.
Dichtungen mit niedrigen Stauchhärtewerten werden Einsparungen an Kosten und Gewicht erlauben, da dünnere und leichtere Materialien für das abzudichtende Teil verwendet werden können.
Es ist oft notwendig, insbesondere bei elektrischen und elektronischen Anwendungen, daß die Dichtung eine EMI/RFI-Schirmung bereitstellt. Typische Dichtungen werden deshalb aus einem leitenden Material hergestellt, um eine ununterbrochene Leitfähigkeit und EMI/RFI-Schirmung bereitzustellen.
Leitende Kunststoff-basierte Produkte sind insbesondere wünschenswert für Dichtungen aufgrund ihrer guten Leistungsdaten und der Einfachheit der Herstellung. Aufgrund der hohen Konzentration an leitenden Metallen sind jedoch die Kosten derartiger leitender Kunststoffe hoch. Dies ist insbesondere der Fall, wenn ein leitendes Metall, wie z.B. Silber, verwendet wird.
Die meisten leitenden Füllstoffe sind Edelmetalle – metallbeschichtet mit einem metallischen Kern oder metallbeschichtet mit einem nichtmetallischen Kern. Die meisten leitenden Füllstoffe sind hart und da die Füllstoffe in hohen Konzentrationen verwendet werden müssen, neigen die Kunststoffe dazu, hart, steif und brüchig zu werden, verglichen zu Kunststoffen, die leitende Materialien nicht enthalten. Zur Zeit erhältliche leitende Dichtungen sind härter als nichtleitende Dichtungen. Es ist ebenfalls nicht möglich, sie weich und flexibel zu machen. Sie neigen dazu, halbflexibel bis starr zu sein. Weiterhin neigen leitende Füllstoffe dazu, die Eigenschaften des Kunststoff-Matrixmaterials, in das sie eingelagert sind, zu verschlechtern. Deshalb müssen die Kunststoff-Bindemittel härter sein zum Zusammenhalten der Dichtung oder des Teils. Diese niedrige Bindemittelkonzentration wird schlechte physikalische Eigenschaften des Teiles verursachen.
Eine Anzahl von Produkten wurde entwickelt, um dem Bedarf nach flexiblen leitenden Dichtungen zu begegnen. Ein Produkt ist eine Hochfrequenz-EMI/RFI-Abschirmdichtung, die durch Wickeln eines Streifens aus Maschennetzmaterial oder Drahtgeflecht um das Äußere eines biegsamen Kerns hergestellt wurde. Ein solcher maschenbedeckter Kern wird in dem US-Patent 4,652,695 beschrieben. Der Kern kann aus irgendeinem hoch kompressiblen Material sein, ist aber gewöhnlich ein flexibler, nichtleitender Polyurethan- oder Polyethylenschaum. Die Umhüllung ist widerstandsfähig und vermittelt gute Schneid- und Abriebeigenschaften. Das Verfahren des Aufbringens der Umhüllung auf den Kern ist sehr effizient und kostengünstiger als andere verfügbare Techniken. Gute Abschirmwerte werden erhalten, jedoch ist die Umhüllung hart, was hohe Stauchhärtewerte verursacht. Die steife Umhüllung macht es auch sehr schwierig, die Dichtung zu biegen. Sie wird gewöhnlich in geraden Abschnitten bereitgestellt. Die Stücke müssen aneinandergefügt werden zum Bilden einer kontinuierlichen Dichtung. Andere mit dieser Art von Dichtung verbundene Probleme sind, daß das Netz selbst gewöhnlich große Mengen an Nickel oder Silber enthält. Dies macht die Umhüllung sehr teuer. Es ist nicht möglich, eine wasserdichte Abdichtung zu schaffen. Wasser kann eintreten, wo immer die Dichtabschnitte verbunden sind. Die Installation dieser Dichtungen ist sehr arbeitsintensiv, was die Installationskosten verursacht und deshalb sind die Kosten der fertigen Dichtung hoch. Auch wenn der Polyurethanschaum eine gute Druckerholung aufweisen kann, so hat die Umhüllung eine sehr schlechte Erinnerung. Dies resultiert in einer Dichtung mit einer schlechten Druckerholung.
Bis jetzt war es nicht möglich, eine härtbare flüssige leitende Beschichtung auf ein flexibles Substrat aufzubringen. Es gibt eine Reihe von Gründen hierfür. Das Polymer-Bindemittel und viele der leitenden Füllstoffe, die für eine EMI-Schirmung verwendet werden, sind viel härter als die gewünschten flexi blen Substrate. Deshalb neigten leitende Beschichtungen dazu, zu hart zu sein. Ein Biegen, Dehnen oder Zusammendrücken der Dichtung resultierte in Rissen in der leitenden Beschichtung. Diese Risse verursachen eine Verschlechterung der Eigenschaften einschließlich der elektrischen Leitfähigkeit. Viele Beschichtungen, die nicht visuell Anzeichen von Rissen zeigen, werden dennoch beim Biegen oder Zusammendrücken an Leitfähigkeit verlieren. Eine Befestigung an flexiblen Substraten, wie z.B. Schäumen ist ebenfalls schwierig. Wenn die leitende Beschichtung nicht hinreichend flexibel ist, zerstört ein Auftrag derselben auf ein flexibles Substrat die Vorteile der Flexibilität, Weichheit und niedrigen Stauchhärtewerte.
WO-A-93 23226 offenbart ein nichtleitendes Polymersubstrat mit einer leitenden Beschichtung, wobei von dem Substrat und der leitenden Beschichtung zumindest eines ein Schaumpolymer ist und das andere ein Schaumpolymer oder ein Elastomer ist und die leitende Beschichtung zumindest einen leitenden Füllstoff aufweist, der darin in einer Menge dispergiert ist, die eine EMI/RFI-Schirmung bewirkt.
Das Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines derartigen Substrats, bei dem die Probleme des Standes der Technik vermieden werden.
Dieses Ziel wird erreicht durch die leitende Beschichtung, die eine höhere Flexibilität hat als die Flexibilität des nichtleitenden Substrats.
Die leitenden Beschichtungen dieser Erfindung sind leichter aufzutragen als andere Arten von Beschichtungen. Die Beschichtungen sind weich und flexibel, haften gut auf einer Vielzahl von Substraten und sind einfach aufzutragen. Zusätzlich sind die leitenden Beschichtungen kostengünstiger als eine Umhüllung und andere verfügbare Techniken.
Produkte, die aus leitenden Polymerbeschichtungen, die auf flexible Substrate aufgetragen wurden, hergestellt werden, behalten ihre physikalischen, mechanischen und elektrischen Eigenschaften unter den meisten Nutzungsbedingungen, wie z.B. wiederholtem Biegen, Knicken und Strecken, bei. Solche Produkte beinhalten Dichtungen. Die fertiggestellte Dichtung kann auf einer kontinuierlichen Rolle zugeführt werden oder sie kann an Ort und Stelle gebildet werden. Dichtungen und Versiegelungen können wasser- und luftdicht gemacht werden.
Die Erfindung ist auf ein nichtleitendes Polymersubstrat mit einer leitenden Beschichtung gerichtet, wobei von dem Substrat und der Beschichtung zumindest eines ein Schaumpolymer und das andere ein Schaumpolymer oder ein Elastomer ist und die leitende Beschichtung eine Flexibilität aufweist, die gleich oder geringer als die Flexibilität des nichtleitenden Substrats ist, und die leitende Beschichtung zumindest einen leitenden Füllstoff aufweist, der darin in einer Menge dispergiert ist, die eine EMI/RFI-Abschirmung bewirkt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt eine Beschichtung auf der Deckfläche einer Dichtung dar.
2 stellt eine Beschichtung, die die Dichtung einkapselt, dar.
Genaue Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung ist auf ein nichtleitendes Substrat mit einer leitenden Beschichtung gerichtet, das nützlich für EMI/RFI-Schirmungsanwendungen ist. Die leitende Beschichtung ist kompatibel zu dem nichtleitenden Substrat und liefert eine unun terbrochene Leitfähigkeit und im wesentlichen vollständige EMI/RFI-Schirmung. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere auf eine flexible Beschichtung auf einem flexiblen Substrat gerichtet.
Die leitende Beschichtung kann ein thermoplastisches oder wärmehärtendes Polymer sein. Das Polymer kann ein Feuchtigkeits-Härtungs-System, ein Zweikomponentensystem, ein UV-Härtungs-System oder ein Plastisol sein. Geeignete Polymere schließen Polyurethan, Silicon, Polyester, Epoxy und Acryl-basierte UV-gehärtete Polymere ein. Die Beschichtung kann entweder ein flexibles Elastomer oder ein flexibler Schaum sein.
Zur Minimierung der Belastung an der Klebenaht, zum Vermindern der Härte und Vergrößern der Flexibilität und Zusammendrückbarkeit kann die Beschichtung geschäumt werden. Schäume können entweder chemisch oder mechanisch geschäumt werden. Beispiele von Schäumen, die zweckdienliche Beschichtungen sind, können in dem US-Patent 4,931,479 gefunden werden, welches hierdurch durch Bezugnahme auf seine Gesamtheit mit einbezogen wird.
Zumindest ein leitender Füllstoff wird in einer Menge, die wirksam zum Erzielen einer EMI/RFI-Schirmung ist, überall in dem Polymer fein verteilt. Dies geschieht allgemein in einer Menge von ungefähr 20 Masseteilen bis 80 Masseteilen basierend auf der Masse des Polymers und vorzugsweise zwischen ungefähr 40 Masseteilen und ungefähr 70 Masseteilen.
Der eine oder die mehreren leitenden Füllstoffe können Edelmetalle, unedle Metalle, mit Edelmetall beschichtete unedle Metalle, mit Edelmetall überzogenes Glas, mit Edelmetall überzogene Kunststoffe, mit Edelmetall überzogene Keramiken und Russe sein. Geeignete leitende Füllstoffe beinhalten, obwohl sie nicht darauf beschränkt sind, Silber, Nickel, Aluminium, Kupfer, Stahl und Beschichtungen von diesen auf metallischen und nichtmetallischen Substraten.
Der leitende Füllstoff kann aus irgendeiner geeigneten Form oder Gestalt, wie z.B. Teilchen, Kugeln, Pulver, Flocken und dergleichen, sein. Wenn leitende Teilchen verwendet werden, ist die Größe der Teilchen typischerweise zwischen 1 μm und 80 μm, vorzugsweise zwischen 10 μm und 30 μm, am bevorzugtesten 20 μm Durchmesser. Es kann jedoch günstig sein, andere Füllstoffe als Teilchen zu verwenden.
Leitende Beschichtungen können bei wiederholtem Biegen und Zusammendrücken ihre Leitfähigkeit verlieren. In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform können so leitende Füllstoffe mit großem Seitenverhältnis verwendet werden, die ein Biegen der Beschichtung ohne Verlust an Leitfähigkeit sowohl bei Schäumen als auch bei Elastomeren erlauben. Beispiele solcher Füllstoffe mit großem Seitenverhältnis sind Flocken, Fasern, Fäden, Nadeln, Splitter und hohle Mikrosphären. Füllstoffe mit großem Seitenverhältnis liefern bei niedrigeren Belastungsniveaus einen besseren Teilchen-Teilchen-Kontakt. Dies liefert bessere Leitfähigkeit bei niedrigeren Belastungsniveaus als gefordert wird, wenn Füllstoffe mit kleinem Seitenverhältnis verwendet werden. Die Verwendung von Füllstoffen mit großem Seitenverhältnis erlaubt eine höhere Bindemittelkonzentration. Weiterhin sind mit diesen Füllstoffen bessere physikalische Eigenschaften, wie z.B. Zugfestigkeit erhältlich.
Der Durchmesser der Füllstoffe mit großem Seitenverhältnis sollte zwischen ungefähr 0,1 μm und ungefähr 100 μm, vorzugsweise zwischen ungefähr 15 und ungefähr 30 μm sein. Das Seitenverhältnis (L/D) ist vorzugsweise zwischen ungefähr 10/1 und 3.000/1, bevorzugter zwischen ungefähr 20/1 und 100/1. Die Konzentration der Füllstoffe mit großem Seitenverhältnis ist zwischen ungefähr 0,1 Vol.-% und ungefähr 60 Vol.-%, vorzugsweise zwischen ungefähr 10% und ungefähr 40%. Siehe Tabelle 1, Punkte 2 und 6 und Punkte 5 und 7.
Hohle Mikrokugeln zeigen ebenfalls eine gute Beibehaltung der leitenden Eigenschaften auf flexiblen Substraten. Beschichtungen, die sphärische Füllstoffe verwenden, müssen jedoch dicker sein als leitende Flocken und andere Materialien mit großem Seitenverhältnis. Obwohl eine Einschränkung durch irgendeine Theorie nicht erwünscht ist, ist es möglich, daß die sphärischen Füllstoffe Kunststoffe erzeugen, die beim Biegen ihre Leitfähigkeit beibehalten, da die Sphären aufeinandergestapelt sind. Sphärische Füllstoffe mit einiger Zusammendrückbarkeit geben überlegene Eigenschaften gegenüber jenen, die starr sind. Sphärische Füllstoffe erzeugen Dichtungen und Versiegelungen mit niedrigeren physikalischen Eigenschaften als andere Füllstoffe mit großem Seitenverhältnis.
Obwohl die vorliegende Erfindung ein Elastomersubstrat oder eine Elastomerbeschichtung enthalten kann, wird bevorzugt, daß sowohl das Substrat als auch die Beschichtung ein Schaum sind. Flexible Schäume bieten einige Vorteile gegenüber Elastomeren. Die Schäume können viel weicher als Elastomere gemacht werden, während gute physikalische Eigenschaften beibehalten werden. Weichere Materialien liefern bessere Dichtungen und Versiegelungen, da sie eine bessere Abdichtung gegenüber der Kontaktfläche bilden. Schäume können niedrigere Stauchhärtewerte liefern als Elastomere. Schäume weisen eine bessere Druckerholung auf und Schäume behalten beim Biegen und Zusammendrücken besser ihre leitenden Eigenschaften als es Elastomere tun. Siehe Tabelle 1, Punkte 1 und 2 mit einem Schaum und einem Elastomer gleicher Dicke.
Ein Polyurethan- oder Silikonelastomer weist eine minimale Härte von ungefähr Shore A 30 auf, während gute Eigenschaften beibehalten werden. Polyurethan- und Silikonschäume können mit einer Härte, die niedriger als Shore 00 10 ist hergestellt werden, während die gewünschten Eigenschaften beibehalten werden. Es ist möglich, Schäume mit einer Shore 00-Härte von Null oder weniger herzustellen.
Es ist wichtig, daß die leitende Beschichtung weich und flexibel ist. Sie kann während des Biegens oder Zusammendrückens nicht reißen oder brechen. Für die Verwendung auf flexiblen Substraten ist es wichtig, daß die Beschichtung eine ähnliche Flexibilität und ähnliche Stauchhärtewerte aufweist wie das nichtleitende Substrat. Die Flexibilität muß ähnlich zu oder flexibler als das Substrat sein. Falls dies nicht der Fall ist, werden sich die leitenden Eigenschaften über wiederholte Biege- und Kompressions-Zyklen verschlechtern. Weiche Beschichtungen werden ebenfalls die Belastung an der Klebenaht minimieren, was die Möglichkeit eines Klebedefekts der Beschichtung auf dem Substrat verringert. (siehe Tabelle 1, Punkte 1 und 3).
Die Beschichtung muß auf dem Substrat haften. Sie sollte bei wiederholtem Knicken und Biegen nicht delaminieren. Ein Defekt muß zusammenhängend mit dem, der innerhalb des Substrats selbst auftritt, sein. Ein Haftungsdefekt zwischen der Beschichtung und dem Substrat ist nicht akzeptabel. Die Flexibilität der Beschichtung sollte gleich oder höher als die Flexibilität des Substrates sein.
Schäume von ähnlicher oder höherer Flexibilität als das Substrat liefern bessere Eigenschaften, wenn sie dicker sind. Leitende Eigenschaften sind verbessert und die Belastung an der Klebenaht ist verringert. Die erforderliche Dicke einer Schaumbeschichtung wird von der Dicke und Flexibilität des Substrates abhängen, der Flexibilität der Schaumbeschichtung und den Nutzungsbedingungen. Die Aufmerksamkeit wird auf Ta belle 1, Beispiele 7 und 8 gelenkt. Die gleiche Schaumbeschichtung wurde verwendet, jedoch war in Beispiel 7 die Beschichtungsdicke 0,3 mm. In Beispiel 8 war die Beschichtungsdicke 2,0 mm. Der Leitungswiderstand des Schaums wuchs in Beispiel 7 um den Faktor 40 an. Der Leitungswiderstand wuchs in Beispiel 8 lediglich um den Faktor 5 an. Deshalb wird eine dickere Schaumbeschichtung ihre Leitfähigkeit besser beibehalten als eine dünnere Schaumbeschichtung.
Die Dicke einer Schaumbeschichtung hängt von der Anwendung ab. Die Dicke kann von weniger als 0,1 mm oder weniger bis 6,0 mm oder mehr variieren. Typischerweise ist die Dicke zwischen ungefähr 0,1 mm und ungefähr 6,0 mm, vorzugsweise zwischen ungefähr 0,1 mm und ungefähr 1 mm.
Wenn Elastomer-Beschichtungen verwendet werden, schneiden dünne Beschichtungen besser ab als dicke Beschichtungen. Dünne Beschichtungen weisen eine bessere Flexibilität auf und erzeugen weniger Belastung, wo sie an dem Substrat befestigt sind. Dünne Beschichtungen weisen ebenfalls eine bessere Beibehaltung der leitenden Eigenschaften nach wiederholten Kompressionszyklen auf. In den Beispielen 2 und 4 wurde die gleiche Polyurethan-Elastomerbeschichtung verwendet. Beispiel 2 ist 0,3 mm dick und Beispiel 4 ist 1,0 mm dick. Nach dem Biegen wuchs der Widerstand von Beispiel 2 von 3,0 Ω/cm² auf 25,0 Ω/cm² an – eine Erhöhung um den Faktor 8. In Beispiel 4 wuchs der Widerstand von 0,5 Ω/cm² auf 2 KΩ/cm² an – eine Erhöhung um den Faktor 4.000. Dünne Beschichtungen behalten ihre Leitfähigkeit besser als dicke Beschichtungen. Die Größe der leitenden Füllstoffteilchen ist ein signifikanter Faktor dafür, wie dünn die Beschichtung sein kann. Größere leitende Füllstoffe werden eine dickere Beschichtung erzwingen. Elastomere Beschichtungen liegen typischerweise zwischen ungefähr 0,05 und ungefähr 0,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,5 mm, in bevorzugterer Weise bei ungefähr 0,3 mm.
Schäume geringerer Dichte liefern eine bessere Beibehaltung der leitenden Eigenschaften als Schäume höherer Dichte. Schäume geringerer Dichte haben ein hohes Luft-zu-Elastomer-Verhältnis. Wenn die Dichte des Schaums anwächst, ähnelt er mehr einem Elastomer. Es ist weniger Luft zum Polstern der Zellwände vorhanden, wenn der Schaum sich verdichtet. Dies resultiert in einer Verringerung an Leitfähigkeit. Die Aufmerksamkeit wird auf Tabelle 1, Beispiele 7 und 9 gelenkt. Beide Schäume sind von identischer Zusammensetzung mit der Ausnahme, daß Beispiel 7 eine Schaumdichte von 0,5 gm/cm³ und Beispiel 9 eine Schaumdichte von 1,5 gm/cm³ aufweist. Nach dem Biegen erhöhte der Schaum geringerer Dichte in Beispiel 7 den Widerstand um den Faktor 40, wohingegen in Beispiel 9 der Schaum höherer Dichte um den Faktor 60 anwuchs. Der Schaum niedrigerer Dichte hatte eine bessere Beibehaltung seiner Leitfähigkeit.
Weichere Füllstoffe niedrigerer Dichte liefern weichere Schäume niedrigerer Dichte und Elastomere. Abgesehen von den Kostenüberlegungen ist es vorteilhaft, weichere nichtleitende Füllstoffe zu verwenden und sie mit einer dünnen Schicht der metallischen leitenden Füllstoffe zu überziehen. Die resultierenden Schäume und Elastomere werden eine bessere Haftung an dem Substrat und bessere Flexibilität aufweisen. Sie werden ebenfalls ein kostengünstigeres Endprodukt liefern. Die in Elastomeren und Schäumen verwendeten Polymere können lediglich so weich gemacht werden, bevor ihre physikalischen Eigenschaften anfangen sich zu verschlechtern. Diese Polymere sind ebenfalls in viel kleineren Mengen als die Füllstoffe vorhanden. Deshalb müssen viele der Eigenschaften durch Verwenden der richtigen Füllstoffe erzeugt werden. Die geeignetsten Füllstoffe werden eine Moh-Härte von weniger als 5 und vorzugswei se eine Moh-Härte von weniger als 3 aufweisen. (siehe Tabelle 1, Punkte 9 und 13).
Falls nötig, können den Schäumen Katalysatoren, oberflächenaktive Mittel und/oder Schaumstabilisatoren hinzugesetzt werden.
Das Substrat kann aus einem flexiblen zusammendrückbaren Polymermaterial sein. Es kann ein Schaum oder ein Elastomer sein, wärmehärtend oder thermoplastisch. Einige Beispiele von geeigneten Materialien für das Substrat sind Polyurethane, Silikone, Plastisole, Polyethylen, Polyvinylchlorid, Schäume und Elastomere.
Die leitende Beschichtung der vorliegenden Erfindung kann auf ein Substrat aufgetragen werden, das bereits geformt ist. Die Beschichtung kann auch gleichzeitig mit dem Substrat gebildet werden. Dies kann als eine Koextrudierung der beiden Materialien bezeichnet werden. Die Materialien in einem Koextrudierungsprozeß können thermoplastisch, wärmehärtend oder eine Mischung daraus sein. Kein Unterschied in der Leitfähigkeit wurde beobachtet für den Fall, daß die Beschichtung auf das vorgefertigte Substrat aufgebracht wurde, oder den Fall, daß die Beschichtung und das Substrat gleichzeitig ausgegeben wurden.
Die Erfindung liefert sehr weiche, flexible leitende Beschichtungen, die nach vielen Zyklen des Biegens, Knickens, Zusammendrückens oder Streckens leitfähig bleiben. Die leitenden Eigenschaften werden sich nicht verschlechtern.
Die Aufmerksamkeit wird auf die Figuren gelenkt. Die Beschichtung (1) kann auf der Oberfläche des Substrats (2) sein, wie in 1 dargestellt, oder die Beschichtung (3) kann vollständig das Substrat (4) einkapseln, wie in 2 dargestellt.
Optional können Faserfüllstoffe, wie z.B. leitfähige Carbon- und Graphit-Fasern oder -Fäden, metallbeschichtete Carbon- und Graphit-Fasern und -Fäden und Metallfasern und -fäden in die Beschichtung eingearbeitet werden. Solche Füllstoffe werden ebenfalls helfen, die Verschlechterung der leitenden Eigenschaften beim Zusammendrücken, Knicken oder Biegen der Beschichtung zu verhindern.
Zu der leitenden Beschichtung können andere Füllstoffe, wie z.B. thermisch leitende Füllstoffe, inerte Füllstoffe, verstärkende Füllstoffe, Pigmente, Mikrowellen absorbierende Füllstoffe und flammenhemmende Füllstoffe hinzugefügt werden.
Die flexiblen leitenden Beschichtungen der Erfindung können ebenfalls verwendet werden auf halbflexiblen und starren Substraten zum Erhalt eines besseren Abrieb- und Kratzwiderstandes. Auf starren Substraten sind sie insbesondere nützlich zum Verbessern des Kontaktes zu unregelmäßigen Oberflächen. Bei halbflexiblen und starren Substraten ist es nicht notwendig, wie bei flexiblen Substraten die Härte anzugleichen.
Vorzugsweise haben die leitenden Schäume und Elastomere einen Volumenwiderstand von ungefähr 0,0017 Ohm.cm bis ungefähr 9,5 Ohm.cm und einen Flächenwiderstand von ungefähr 0,07 Ohm/cm² bis ungefähr 6,5 Ohm/cm².
Tabelle 1
Unterschiedliche Substrate wurden mit leitenden Beschichtungen unterschiedlicher chemischer Verbindungsstämme beschichtet. Die Beschichtungen enthalten ebenfalls unterschiedliche Arten von leitenden Füllstoffen. Bei allen Proben wurde die Oberflächenleitfähigkeit gemessen. Sie wurden danach 500 mal zusammengedrückt und entspannt. In dem Kompressionszyklus wurden sie auf 85% ihrer Originalhöhe zusammengedrückt. Nach 500 Zy klen wurde die Leitfähigkeit wieder gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Die Härten näherten grob die relativen Flexibilitäten der Beschichtungen und Substrate an. Dies wurde bestätigt durch Verwendung des ASTM D747-Standardtestverfahrens für scheinbare Biegefestigkeit von Kunststoffen mittels eines Auslegers.
Für die Fachleute wird ersichtlich sein, daß verschiedene Abwandlungen und Variationen an den Zusammensetzungen und Verfahren der vorliegenden Erfindung gemacht werden können, ohne von dem Geist oder dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Somit ist beabsichtigt, daß die vorliegende Erfindung die Abwandlungen und Variationen dieser Erfindung abdeckt, vorausgesetzt sie fallen innerhalb den Umfang der angefügten Patentansprüche und ihrer Äquivalente.

Claims

Nichtleitendes Polymersubstrat (2, 4) mit einer leitenden Beschichtung (1, 3), wobei von dem Substrat und der leitenden Beschichtung zumindest eines ein Schaumpolymer und das andere ein Schaumpolymer oder ein Elastomer ist und die leitende Beschichtung zumindest einen leitenden Füllstoff aufweist, der darin in einer Menge dispergiert ist, die eine EMI/RFI-Abschirmung bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Beschichtung (1, 3) eine Flexibilität aufweist, die höher ist als die Flexibilität des nichtleitenden Substrats (2, 4).
Substrat nach Anspruch 1, wobei das Substrat eine Härte zwischen ungefähr Shore OO 0 und Shore A 80 aufweist.
Substrat nach Anspruch 2, wobei das Substrat eine Härte zwischen ungefähr Shore OO 0 und Shore OO 10 aufweist.
Substrat nach Anspruch 2, wobei das Substrat eine Härte zwischen ungefähr Shore A 30 und Shore A 80 aufweist.
Substrat nach Anspruch 1, bei dem die leitende Beschichtung ein flexibles Elastomer ist.
Substrat nach Anspruch 1, bei dem die leitende Beschichtung ein flexibler Schaum ist.
Substrat nach Anspruch 1, bei dem der leitende Füllstoff Teilchen aufweist.
Substrat nach Anspruch 7, bei dem der Füllstoff eine Teilchengröße zwischen ungefähr 1 Mikrometer und 80 Mikrometer im Durchmesser aufweist.
Substrat nach Anspruch 1, bei dem der leitende Füllstoff Flocken, Fasern, Fäden, Nadeln, Splitter oder hohle Mikrosphären aufweist.
Substrat nach Anspruch 9, bei dem der leitende Füllstoff einen Durchmesser zwischen ungefähr 0,1 Mikrometer und ungefähr 100 Mikrometer und ein Seitenverhältnis (L/D) zwischen ungefähr 10/1 und 3000/1 aufweist.
Substrat nach Anspruch 8, bei dem der Füllstoff einen Durchmesser zwischen ungefähr 15 und ungefähr 30 Mikrometer aufweist.
Substrat nach Anspruch 1, bei dem der leitende Füllstoff aus der Gruppe ausgewählt wurde, die aus Edelmetallen, unedlen Metallen, mit Edelmetall beschichteten unedlen Metallen, mit Edelmetall überzogenem Glas, mit Edelmetall überzogenen Kunststoffen, mit Edelmetall überzogenen Keramiken, Rußen und Mischungen daraus besteht.
Substrat nach Anspruch 1, bei dem der leitende Füllstoff aus der Gruppe ausgewählt wurde, die aus Silber, Nickel, Aluminium, Kupfer, Stahl und Silber-anorganischen Füllstoffen besteht.
Substrat nach Anspruch 1, bei dem der leitende Füllstoff in einer Menge von ungefähr 20 Massenteilen bis 80 Massenteilen basierend auf der Masse des Polymers in das Polymer eingebaut ist.
Substrat nach Anspruch 14, bei dem die Menge von ungefähr 40 Massenteilen bis ungefähr 70 Massenteile reicht.
Substrat nach Anspruch 1, bei dem die Dicke der leitenden Beschichtung zwischen ungefähr 0,1 mm und ungefähr 6,0 mm ist.
Substrat nach Anspruch 1, bei dem die Beschichtung einen Polyurethan- oder Silikonschaum aufweist.
Substrat nach Anspruch 1, bei dem das Substrat oder die Beschichtung ein thermoplastischer oder wärmehärtender Elastomer oder Schaum sind.
Substrat nach Anspruch 1, bei dem das Substrat vor dem Auftragen der Beschichtung vorgeformt ist.
Substrat nach Anspruch 1, bei dem das Substrat und die Beschichtung zusammen koextrudiert sind.
Substrat nach Anspruch 1, bei dem die leitende Beschichtung einen Volumenwiderstand von weniger als ungefähr 9,5 Ohm.cm und einen Flächenwiderstand von weniger als ungefähr 6,5 Ohm/cm² aufweist.
Substrat nach Anspruch 1, bei dem das Substrat einen Polyurethan- oder Silikonschaum aufweist.
Dichtung, die ein nichtleitendes Polymersubstrat (2, 4) mit einer leitenden Beschichtung (1, 3) aufweist, wobei von dem Substrat und der Beschichtung zumindest eines ein Schaumpolymer und das andere ein Schaumpolymer oder ein Elastomer ist und die leitende Beschichtung zumindest einen leitenden Füllstoff aufweist, der darin in einer Menge dispergiert ist, die eine EMI/RFI-Abschirmung bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Beschichtung (1, 3) eine Flexibilität aufweist, die höher ist als die Flexibilität des nichtleitenden Substrats (2, 4).
Versiegelung, die ein nichtleitendes Polymersubstrat (2, 4) mit einer leitenden Beschichtung (1, 3) aufweist, wobei von dem Substrat und der Beschichtung zumindest eines ein Schaumpolymer und das andere ein Schaumpolymer oder ein Elastomer ist und die leitende Beschichtung zumindest einen leitenden Füllstoff aufweist, der darin in einer Menge dispergiert ist, die eine EMI/RFI-Abschirmung bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Beschichtung (1, 3) eine Flexibilität aufweist, die höher ist als die Flexibilität des nichtleitenden Substrats (2, 4).