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TECHNISCHES
GEBIET
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Diese
Erfindung betrifft eine Polymerzusammensetzung, die einen fein verteilten
elektrischen Leiter umfasst, insbesondere umfassend eine solche
Zusammensetzung in einer vorteilhaften physikalischen Form.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Der
Einsatz einer solchen Zusammensetzung wurde für Vorrichtungen für die Steuerung
oder Schaltung von elektrischem Strom vorgeschlagen, um die Nachteile,
wie z.B. die Erzeugung von Einschwingvorgängen und Funken, die mit der
Betätigung
von herkömmlichen
mechanischen Schaltern in Verbindung stehen, zu vermeiden oder einzuschränken.
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Insbesondere
die Parallelanmeldung PCT/GB98/00206 vom 23. Jänner 1998, die in der Folge
unter Seriennummer WO98/33193 veröffentlicht wurde, offenbart
eine solche Zusammensetzung und Schalter, die auf dieser basieren.
Diese Anmeldung offenbart erstmals eine körnige Zusammensetzung, die
ein Polymer und einen leitenden Füllstoff umfasst. Die vorliegende
Anmeldung betrifft eine Polymerzusammensetzung in dieser Förm und Weiterentwicklungen
davon.
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DE-A-4315382,
der US-A-5589222 entspricht, offenbart hydrophobe fließfähige Körnchen,
die ein hydrophiles anorganisches Pulver und 0,03 bis 15 Gew.-%
hydrophobes Polyorganosiloxan umfassen, sowie ein Verfahren zu deren
Herstellung durch das Vermischen des Pulvers in einem Granulator
mit einer wässrigen Emulsion
des Polyorganosiloxans und das Trocknen des resultierenden Produkts
bei erhöhter
Temperatur. Unter den angeführten
Pulvern befinden sich Metalle und Legierungen. Die Körnchen sind
jedoch für
die Verwendung in Einbrennlacken gedacht; es wird nicht offenbart,
dass sie Teil eines elektrischen Stromkreises sein könnten oder
dass sie weiters im Ruhezustand elektrisch isolierend, jedoch bei
mechanischer Beanspruchung oder in einem elektrostatischen Feld
leitend sein könnten.
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US-A-5106540
offenbart eine Zusammensetzung mit einem Matrixpolymer und einem
darin verteilten teilchenförmigen
leitenden Füllstoff,
wie z.B. Ruß.
Ein Verbundfüllmaterial
wird durch Schmelzextrusion und das anschließende feine Zerkleinern des
Extrudats hergestellt. Der Verbundfüllstoff wird dann mit einem
Polymer vermischt, um eine Widerstandskomponente zu bilden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden Körnchen
bereitgestellt, die zumindest ein im Wesentlichen nicht leitendes
Polymer und zumindest einen elektrisch leitenden Füllstoff
umfassen, der aus pulverförmigen
metallischen Elementen oder Legierungen davon, elektrisch leitenden
Oxiden dieser Elemente oder Legierungen davon oder Gemischen davon
ausgewählt
ist, wobei dieser elektrisch leitende Füllstoff eine verzweigte, faserartige
oder zackenartige Struktur aufweist, wobei die Körnchen in Ruhezustand elektrisch
isolierend, jedoch unter mechanischer Beanspruchung oder elektrostatischer
Ladung leitend sind.
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Die
Erfindung stellt außerdem
ein Verfahren, das durch die in Anspruch 5 angeführten Merkmale definiert ist,
ein Verbundmaterial, das durch die in Anspruch 7 angeführen Merkmale
definiert ist, eine Verbundstruktur, die durch die in Anspruch 8
angeführten
Merkmale definiert ist, eine Verwendung, die durch die in Anspruch
10 angeführten
Merkmale definiert ist, eine elektromagnetische Abschirmung, die
durch die in Anspruch 11 angeführten
Merkmale definiert ist, bereit.
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Die
Körnchen
liegen typischerweise in einem Größenbereich von bis zu 1 mm,
vorzugsweise von 0,04 bis 0,2 mm. Die kleineren Körnchen weisen
demnach das Verhalten von Pulvern auf. Die Bereiche beziehen sich
auf die Messungen der größeren Durchmesser
der Körnchen,
wenn sie keine regelmäßige Kugelform
aufweisen. Um den Anforderungen der Anwender gerecht zu werden,
können
die Körnchen
beispielsweise eine mittlere Poisson-Größenverteilung aufweisen oder
für eine
schiefe Verteilung oder enge Verteilung gesiebt werden (beispielsweise
sind die größten Körnchen nicht
mehr als 2-mal so groß wie
die kleinsten) oder so klassiert werden, dass die kleinen Körnchen die
Räume zwischen
den größeren Körnchen füllen.
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In
den Körnchen
beträgt
das Volumenverhältnis
Leiter:Polymer (Hauptbestandteil mit Löchern:lückenloser Feststoff) geeigneterweise
zumindest 3:1. In Bezug auf das Verhältnis von leitendem Medium
zu Polymer sind kleine Veränderungen
erforderlich, um den Unterschieden in Bezug auf die relative Oberflächenspannung der
Polymertypen und -qualitäten
und den verschiedenen Oberflächenenergien
der verschiedenen leitenden Oxide und der anderen vorhandenen Feststoffe
Rechnung zu tragen. Veränderungen
dieses Verhältnisses
haben eine Auswirkung auf die Piezoladungseigenschaften, den Gesamtwiderstandsbereich,
die Erholungshysterese und die Druckempfindlichkeit der Körnchen.
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Im
Allgemeinen kann das leitende Material aus einem oder mehreren Metallen,
anderen leitenden oder halbleitenden Elementen und Oxiden oder eigenleitenden
oder -halbleitenden organischen oder anorganischen Polymeren bestehen.
Demnach wird es geeignet aus pulvrigen Formen der metallischen Elemente
oder deren elektrisch leitenden Legierungen oder reduzierten Oxide
einzeln oder in kombinierter Form ausgewählt. Genauer gesagt handelt
es sich um eines oder mehrere der folgenden Elemente: Titan, Tantal,
Zirkonium, Vanadium, Niob, Hafnium, Aluminium, Silicium, Zinn, Chrom,
Molybdän,
Wolfram, Blei, Mangan, Beryllium, Eisen, Cobalt, Nickel, Platin,
Palladium, Osmium, Iridium, Rhenium, Technetium, Rhodium, Ruthenium,
Gold, Silber, Cadmium, Kupfer, Zink, Germanium, Arsen, Antimon,
Bismut, Bor, Scandium und Metalle der Lanthanoid- und Actinoidserie
und, wenn angemessen, zumindest ein elektrisch leitendes Mittel.
Der leitende Füllstoff
kann ein Basiselement im nicht oxidierten Zustand sein; oder er
kann eine Schicht auf einem Trägerkern
aus Pulver, Körnchen,
Fasern oder anderen Formen sein. Die Oxide können Gemische sein, die gesinterte
Pulver einer Oxyverbindung umfassen. Die Legierung kann beispielsweise
Titandiborid sein.
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Die
Mikrostruktur der leitenden Teilchen ist von wesentlicher Bedeutung.
Demnach wurde gezeigt, dass verzweigte, faserartige und zackenartige
Formen der leitenden Materialien in der Lage sind, besonders empfindliche
Körnchen
zu produzieren, wenn sie mit einem Polymer, wie z.B. Silicon, beschichtet
werden. Im Allgemeinen weisen die leitenden Teilchen eine raue Oberfläche auf,
wobei kleinere und gezacktere Pulver empfindlichere Körnchen bereitstellen.
Vorzugsweise umfassen die Teilchen ein Metall, das zumindest eine der
folgenden Eigenschaften aufweist:
- (i) zackenartige
und/oder verzweigte Oberflächentextur;
- (ii) faserartige Struktur mit einem dreidimensionalen kettenartigen
Netzwerk von gezackten Körnchen,
wobei die Ketten einen mittleren Querschnitt von 2,5 bis 3,5 μm und, wenn
möglich,
eine Länge
von mehr als 15 bis 20 μm
aufweisen.
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Im
Allgemeinen sind die Eigenschaften in den leitenden Teilchen vor
dem Mischen mit dem Polymer vorhanden, und das Mischen wird so gesteuert,
um diese im Wesentlichen zu erhalten.
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Wie
untenstehend beschrieben, umfassen bevorzugte leitende Teilchen über Carbonyl
hergestelltes metallisches Nickel. Andere Beispiele umfassen verzweigtes
Kupfer.
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Die
Polymerkomponente der Körnchen
kann aus einem großen
Bereich von Materialien ausgewählt werden,
wobei die einzige Einschränkung
darin besteht, dass das Polymer oder ein Vorläufer davon in einer ausreichend
beweglichen Form vorhanden sein sollte, um die Integration von leitenden
Teilchen zu ermöglichen.
In einem Extremfall kann es sich um vollständiges oder teilweise gehärtetes Harz,
wie z.B. Formaldehydkondensat, Epoxyharz, Maleinimidharz oder dreidimensionales
Olefinharz, handeln. Flexible Polymere, wie z.B. lineare Thermoplasten,
können
allgemeiner eingesetzt werden. Als Polymerkomponente ist ein Elastomer
sehr geeignet. Da Elastomere in bestimmten Verbundstoffen, einschließlich Körnchen,
bevorzugt sind, werden sie untenstehend beschrieben.
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Die
Erfindung stellt ein Verfahren für
die Herstellung von Körnchen
durch das Mischen von leitenden Teilchen mit einem Polymer in Flüssigform
unter körnchenbildenden
Bedingungen bereit. Das Polymer in Flüssigform kann beispielsweise
ein Vorläufer
sein, der während
des Schritts der Körnchenbildung
oder später
einer Polymerisation oder Vernetzung unterzogen wird. In Flüssigform
bedeutet, dass es ausreichend fließfähig ist, um mit den leitenden
Teilchen vermischt werden zu können.
Das Polymer kann sehr viskos sein. Es kann eine Flüssigkeit
vorhanden sein, um die Viskosität
des Polymers als Hilfe beim Mischen zu modifizieren. Diese kann
beispielsweise durch das Vormischen mit dem Polymer oder mit dem
leitenden Pulver zugesetzt werden. Die Flüssigkeit sollte selbstverständlich in
Bezug auf den Leiter und das Polymer chemisch inert sein. Vorzugsweise
ist diese flüchtig,
das bedeutet, dass sie unter atmosphärischem Druck einen Siedepunkt
unter 120 °C aufweist,
um die Entfernung während
des oder nach dem Mischen zu erleichtern. Kohlenwasserstoffe, wie
z.B. Petroleumdestillate, sind sehr geeignet. Vor oder während des
Mischens kann ein Hydrophobierungsmittel zugesetzt werden. Es wird
angenommen, dass dieses dadurch wirkt, dass es adsorbiertes Wasser
von den Oberflächen
der Komponenten des Gemischs, z.B. der leitenden Teilchen, oder
von festen Additiven, wie z.B. den untenstehend beschriebenen, insbesondere
Quarzstaub, und möglicherweise
von dem neu ausgesetzten Polymer und neu gebildeten Körnchen entfernt.
Das Mittel kann auch als Gleitmittel für eine Bechränkung der
Reibung an den Mischeroberflächen
wirken. Da es durch die Bildung von sehr dünnen, sogar unimolekularen, Schichten
wirken kann, ist die zu verwendende Menge sehr gering, beispielsweise
10–1000
Gew.-ppm des Gemischs. Beispiele für das Mittel sind flüssige Kohlenwasserstoffe,
die Gruppen umfassen, die die Chemisorption auf Metallen begünstigen,
und Fluorkohlenstoffe.
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Die
Körnchen
werden durch das Beschichten von leitenden Teilchen mit einer Polymerschicht
in einem gesteuerten Mischregime hergestellt, das den Komponenten
des Gemischs nur soviel Kraft verleiht, damit diese für die Vollendung
des Beschichtungsverfahrens ausreicht, und zusätzliche Kraft vermeidet, da
festgestellt wurde, dass diese eine nachträgliche Wirkung auf die elektrischen
Eigenschaften der Endpolymerzusammensetzung hat. Das Verhältnis zwischen
Füllstoff,
Bindemittel, Mischenergie, Zeit, Schergeschwindigkeit, Temperatur
und Druck bestimmt die Teilchengrößenverteilung und die elektromechanischen
Eigenschaften der resultierenden Körnchen. Es scheint wahrscheinlich
zu sein, dass die leitenden Teilchen als Kerne für die Körnchenbildung wirken. Ein solches
Mischen erfolgt vorzugsweise mit geringer Scherkraft, so dass die
leitenden Teilchen strukturell intakt bleiben. Geeigneterweise kann
ein Scheibengranulator, ein Tonmischer, ein koaxialer Zylindermischer
(Rotationsabtragung) eingesetzt werden. Es scheint, dass die Gesamtscherkraft
bei dem Körnchenbildungsschritt
dieselbe Größenordnung
wie bei der Herstellung der Hauptkomponentenzusammensetzung aufweisen
kann, jedoch kürzer
mit höherer
Intensität
angewandt wird.
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Die
Körnchenbildung
wird vorzugsweise durch eine gewisse Vernetzung des Polymers begleitet.
Die Polymerformulierung wird so ausgewählt und die Mischbedingungen
werden so gesteuert, dass das Aufbrechen des Gemischs in Körnchen mit
dem Vernetzen des Polymers ausreichend abgestimmt wird, um einen nicht
klebrigen Zustand zu erzielen. Das ist unter Einsatz von RTV-Silicon
besonders praktisch. Nach Wunsch kann das Verfahren gesteuert werden,
um einen Vorläufer
der Körnchen
herzustellen, wobei das Polymer einer weiteren Vernetzung unterzogen
wird, um Elastomerismus zu entwickeln. Der Einsatz von HTV-Silicon
ermöglicht
mehr Möglichkeiten
für die
Herstellung solcher Vorläufer.
Das Silicon ist geeigneterweise ein Silicon, dass bei Vernetzung
stark schrumpft, beispietsweise um 10-20 %. Das ermöglicht in
den Körnchen
ein relativ hohes Volumenverhältnis
des Leiters zu dem Polymer, ohne dass zu Beginn des Mischens ein
unangemessen hohes Verhältnis
vorliegt.
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Wenn
der Silicongehalt des Gemischs erhöht wird, nimmt die Empfindlichkeit
ab, und die Agglomeration steigt an. Wenn ein hoher Silicongehalt
erforderlich ist, kann das Silicon auf zuvor hergestellte Körnchen mit
geringerem Silicongehalt aufgetragen werden. Bei der Rotationsabtragung
wird der Spielraum des Stößels in
Bezug auf den Mörser
und der auf den Stößel ausgeübte Druck
mechanisch angepasst, um die erforderlichen Bedingungen zu erzielen.
Dieser Druck beeinflusst die Zeit, die erforderlich ist, um den
Körnchenzustand zu
erzielen, und ist für
die Beschichtungsdicke, die endgültige
Größe der Körnchen und
das Agglomerationsausmaß der
einzelnen Körnchen
von Bedeutung. Zu hoher Druck erzeugt zerstörerische Scherkräfte.
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Die
resultierenden Körnchen
können
fein zerkleinert werden, um den gewünschten Bereich bereitzustellen.
Sie können
bei Bedarf gesiebt werden, um die verschieden großen Agglomerationen
zu trennen. Verschieden große
Körnchen
weisen verschiedene Empfindlichkeiten auf; Körnchengrößen können getrennt werden und in
verschiedenen Anteilen erneut vermischt werden, um die endgültige Empfindlichkeit
der Körnchenverbundzusammensetzung
zu verändern.
Es wurde auch festgestellt, dass es möglich ist, verschiedene leitende
Materialien, leitende und halbleitende oder nicht leitende Pulver
vor dem körnchenbildenden
Agglomerations/Beschichtungsverfahren zu kombinieren, um die erforderliche
Leitfähigkeit
oder andere elektrische und mechanische Eigenschaften in der endgültigen Körnchenform
zu erhalten.
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Die
Erfindung stellt ebenfalls ein Verbundmaterial bereit, das die Körnchen umfasst.
Im Allgemeinen können
die Körnchen
eingesetzt werden, indem sie in einer Vorrichtung enthalten sind,
die die periphere Bewegung einschränkt, aber die Eingabe von elektrischem
oder mechanischem Druck zur Aktivierung ermöglicht. Sie können mit
anderen Blockpolymeren oder geschäumten Polymeren gemischt werden- oder auf diese beschichtet
werden, um feste, semi-flexible oder flexible Verbundstrukturen
zu bilden. Für
einen Strukturtyp können
die Körnchen
extrudiert, zu einer Folie, in Pellet- oder Faserform gepresst oder
in Formen gegossen werden. Im Verlauf des Formungsverfahrens können sie
gemahlen oder bei tiefen Temperaturen pulverisiert werden. Die Energie,
die auf die Polymerzusammensetzung während des Mischens und Formens
in nicht gehärtetem
Zustand ausgeübt
wird, kann jedoch die physikalische und elektrische Leistung des
Verbundmaterials beeinflussen.
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Für eine zweite
Verbundmaterialart können
die Körnchen
mit einem Aufnahmemittel verbunden werden. Dieses kann eine Faser
oder eine Folie, beispielsweise eine Polymerfaserfolie, eine Platte
oder ein Tuch, sein und auf einer oder auf beiden Seiten Körnchen aufweisen.
Die Polymerfolie kann leitende Teilchen bereits enthalten oder tragen,
wie beispielsweise in Beispiel 7 der Parallelanmeldung beschrieben.
Die Folie kann ein Haftmittel für
die Körnchen
umfassen oder tragen.
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Bei
einem anderen Verfahren für
die Herstellung eines solchen Verbundmaterials können Vorläuferkörnchen (wie obenstehend definiert)
in die Oberfläche
oder die Oberflächen
des nicht vernetzten Trägerpolymers
gepresst werden und permanent an das Trägerpolymer gebunden werden,
wenn dieses vernetzt wird. Dadurch wird eine druckempfindliche oder
EM-Screening-Schicht auf dem Trägerpolymer
hergestellt.
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Für eine dritte
Art von Verbundmaterial werden die Körnchen mit einer dreidimensionalen
Matrix verbunden. Die Matrix kann elektrisch nicht-leitend sein,
aber könnte
beispielsweise aus einem Polymer bestehen, in dem leitende Teilchen
dispergiert sind, wie in der Parallelanmeldung oder bereits veröffentlichten
Dokumenten beschrieben. Es sind verschiedene Varianten dieses Typs
möglich,
beispielsweise:
- (i) die zugesetzten Körnchen sind
individuell leitend oder nicht-leitend oder gemischt;
- (ii) das Matrixmaterial ist in Bezug auf das Vernetzungsausmaß des Körnchenpolymers
verschieden;
- (iii) das Matrixmaterial kann in die Räume zwischen den Körnchen eindringen
oder nur einen umschließenden
Beutel bilden.
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In
einem speziellen Beispiel des dritten Typs kann die Polymerzusammensetzung
in Blockform vorliegen, wie in der Parallelanmeldung beschrieben,
oder wird vorzugsweise wie folgt in Körnchenform integriert: In einer
Verbundstruktur für
die Erzeugung, den Nachweis und die Übertragung von elektrischen
Signalen wird die innere Konnektivität in Form eines integrierten
elektrisch leitenden Elements bereitgestellt, beispielsweise in
Form einer Schicht, wie z.B. eines Metallfilms oder -folie oder
insbesondere in Form eines kontinuierlich metallisierten Tuchs,
typischerweise auf Polyesterbasis. Das Tuch verstärkt die
Tastempfindlichkeit (Anstieg des Widerstandsabfalles vs. Massenladung)
der leitenden Polymerzusammensetzung durch die Bereitstellung eines
Hartfaserambosses für
die Elastomerverzerrung und stellt eine Elektronenbrücke zwischen
Bereichen des Verbundmaterials mit geringem Widerstand bereit. Die
Polymerzusammensetzung kann mit einem leitenden Element verbunden
oder auf diesem ausgebildet werden.
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Während das
Verbundmaterial eine einfache Vorrichtung für das Schalten sein kann, können bei
Verformung komplexere elektrische Schaltungen in der Schicht gebildet
werden, die beispielsweise die Struktur eines metallisierten Tuchs
aufweist. Das metallbeschichtete Gewebe wird typischerweise durch
das Auftragen des Metalls durch Dampfabscheidung, Sputtern oder ähnliche
Verfahren auf ein gewebtes Polyestertuch hergestellt.
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Elektrische
Schaltungen können,
analog zu jenen, die auf eine herkömmliche Leiterplatte geätzt werden,
durch das Abdecken und Ätzen
des vormetallisierten Tuchs oder vorzugsweise durch das Abdecken
des Zieltuchs bei der Metallisation hergestellt werden.
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In
dem später
angeführten
Beispiel wird die Metallbeschichtung nur dort abgeschieden, wo es
die Abdeckung ermöglicht,
und durch dieses Verfahren kann ein leitender Schaltplan hergestellt
werden.
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Verbundmaterialien,
die das Schaltungstuch umfassen, weisen echte Flexibilität auf, sind
fest und können
extrem tastempfindlich sowie empfindlich gegenüber anderen einwirkenden Kräften gestaltet
werden. Sie können
für digitale
und analoge Schaltung und Steuerung eingesetzt werden, können eine
PTC-Belastungsregelung umfassen oder in der Lage sein, Wärme zu produzieren,
und haben die Kapazität,
wesentliche elektrische Ströme
zu tragen.
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Unabhängig davon,
welche Verbundmaterialart in Betracht gezogen wird, umfasst ein
besonders wirksames Verbundmaterial die Körnchen und Mittel für die Eingabe
von elektrischer und/oder mechanischer Verformung zur Aktivierung.
Demnach würde
die Folie oder die Matrix einen ohmschen Leiter/ohmsche Leiter umfassen,
die die Körnchenanordnung
elektrisch verbinden.
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Die
Körnchen
können
ebenfalls als Komponente von anderen leitenden und elektromagnetisch
abschirmenden Materialien entweder allein oder in Kombination mit
anderen Pulvern oder Körnchen
oder anderen nicht leitenden, halbleitenden oder leitenden Materialien
eingesetzt werden.
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Körnchen-beschichtete
Oberflächen
können
besonders empfindlich in Bezug auf angewandten Druck sein, wobei
die Druckempfindlichkeit mit einem Anstieg der Oberflächenbelastung
steigt. Körnchen
allein und Körnchen-beschichtete
Oberflächen
können
bei einer angewandten Kraft im Bereich von 0,01–6 N/cm2 einen Abfall
des elektrischen Widerstands von mehr als 1012 Ohm
aufweisen.
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Unabhängig davon,
welche Art von Verbundmaterial hergestellt wird, ist vorzugsweise
ein Hydrophobierungsmittel, wie oben beschrieben, vorhanden, wenn
eine Körnchenanordnung
hergestellt wird.
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Verbundmaterialien,
die die Körnchen
in Form eines Films oder eines heterogenen Gemischs mit anderen
Polymeren und Materialien umfassen, neigen dazu, eine größere Reproduzierbarkeit,
Empfindlichkeit und Linearität
in Bezug auf die Widerstandsveränderung
aufzuweisen als mit druckempfindlichen Blockpolymerzusammensetzungen
wie in der Parallelanmeldung erzielt werden kann. Wie die Blockzusammensetzung kehren
die Körnchen
in einen Widerstandsruhezustand zurück, wenn die einwirkende Kraft
entfernt wird.
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Für die Körnchen und/oder
die Matrix (besonders wenn sie leitend sind) ist die Polymerkomponente passenderweise
ein Elastomer, insbesondere ein Elastomer mit den folgenden allgemeinen
Eigenschaften:
- (i) geringe Oberflächenenergie,
typischerweise im Bereich von 15–50 dyn/cm, insbesondere 22–30 dyn/cm;
- (ii) eine höhere
Oberflächenbenetzungsenergie
bei dem gehärteten
Elastomer als bei dessen nicht gehärteter Flüssigkeit;
- (iii) eine geringe Rotationsenergie (nahe Null), die extreme
Flexibilität
verleiht;
- (iv) ausgezeichnete druckempfindliche Klebrigkeit in Bezug auf
die Füllstoffteilchen
und die elektrischen Kontakte, an denen das Verbundmaterial angebracht
sein kann – das
bedeutet ein hohes Ausmaß an
viskosen bis elastischen Eigenschaften in Zeiträumen, die mit den Bindungszeiten
vergleichbar sind (Sekundenbruchteile);
- (v) hoch in Bezug auf die triboelektrische Serie als positiver
Ladungsträger
(trägt
umgekehrt keine negativen Ladungen auf der Oberfläche);
- (vi) chemisch inert, feuerlöschend
und wirksam als Barriere für
Sauerstoff- und Lufteindringen.
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Siliconelastomerkautschuke
basieren typischerweise, aber nicht ausschließlich, auf Polydimethylsiloxan,
Polysilamin und verwandten Polymeren mit Siliconhauptkette mit Abgangsgruppen,
Vernetzern und Härtungssystemen,
die auf Folgendem basieren:
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Diese
erfüllen
alle die oben genannten Eigenschaftskriterien. Das Elastomer kann
ein Gemisch sein, das gehärtete
Elastomere umfasst, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die eine, zwei oder
mehrere Siliconkomponenten, eine, zwei oder mehrere Polygermaniumwasserstoffe
und Polyphosphazine und zumindest ein Siliconmittel umfasst. In
solchen Polymergemischen ist die Siliconkomponente in größerem Maß als die
anderen Polymerkomponenten vorhanden.
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Andere
Additive werden mit dem Silicon zugesetzt, um die physikalischen
und/oder elektrischen Eigenschaften der ungehärteten oder gehärteten Polymerzusammensetzung
zu verändern.
Solche Additive können
zumindest einen Eigenschaftsmodifikator aus der Gruppe umfassen,
zu der folgende Elemente gehören: Alkyl-
und Hydroxyalkylcellulose, Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose,
Hydroxypropylcellulose, Polyacrylamid, Polyethylenglykol, Poly(ethylenoxid),
Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Stärke und ihre Modifkationen,
Calciumcarbonat, pyrogene Kieselsäure, Silicagel und Siliconanaloga
und zumindest ein Silicaanalogon oder ein Siliconanalogonmodifikator.
Pyrogene Kieselsäure
ist ein Beispiel eines Modifikators, der herkömmlicherweise in der Elastomertechnologie
eingesetzt wird. Für
diese Erfindung wirkt er in einem Anteil zwischen 0,01 bis 20 Gew.-%
der endgültigen
Polymerzusammensetzung als ein Erholungs-verbessernder Füllstoff,
das bedeutet, er steigert die Elastizität der Polymerzusammensetzung,
um deren Rückkehr
in den Ruhezustand nach Beendigung der Anwendung einer Kraft zu
beschleunigen. Ein bevorzugtes Beispiel eines Siliconsystems wird
aus einem bei Raumtemperatur gehärteten
(RTV-), mit pyrogener Kieselsäure
beladenen Siliconpolymer mit hoher Festigkeit hergestellt. Ein weiteres
Beispiel nutzt bei hoher Temperatur gehärtetes HTV-Silicon, das mit
pyrogener Kieselsäure
gefüllt
ist, um eine Zwischengitterstruktur, eine nutzbare Festigkeit, Druckklebrigkeit
und Lebensdauer bereitzustellen, das bei erhöhter Temperatur in Gegenwart
eines Peroxids oder eines anderen Katalysators vernetzt wird, der
typischerweise, aber nicht ausschließlich, ein 2,4-Dichlordibenzoylperoxid
sein kann. Solche HTV-Produkte können über längere Zeiträume hinweg
in nicht gehärtetem
Zustand gelagert werden, bevor sie zu Folien, Stäben, Schaum, Fasern, Pressformen
oder in andere Formen verarbeitet werden.
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Eine
weitere verwendbare Klasse von Elastomeren sind die natürlichen
oder synthetischen Kohlenwasserstoffkautschuke. Insbesondere für Matrixmaterialien
können
solche Kautschuke in Latexform integriert werden.
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Die
resultierenden Verbundmaterialien können einen Piezoladungs-Einfluss
aufweisen und verändern ihren
inneren elektrischen Widerstand in Reaktion auf Druck und Verformungskräfte. Der
Arbeitswiderstand befindet sich um den Bereich von 1012 bis
10-1 Ohm, und die Verbundmaterialien weisen
eine ausgezeichnete Stromträgerkapazität auf; typischerweise
kann eine 2 mm dicke Probe des Verbundstoffs auf einem Kühlkörper Gleich-
oder Wechselstrom mit 3 A/cm2 steuern. Das
anfängliche
Ausüben
von Druck oder Kraft auf eine Probe des Verbundmaterials mit hohem
Widerstand führt
zur Erzeugung einer elektrostatischen Ladung; ein Steigern des Drucks
oder der Kraft senkt den elektrischen Widerstand des Verbundmaterials.
Die Verbundmaterialien können
flexibel sein und sich wieder erholen, wenn der Druck oder die Kraft
nicht mehr ausgeübt
wird. Dabei steigt der elektrische Widerstand wieder an, bis er
den Ruhewert erreicht, und es entwickelt sich eine deutlich elektrostatische
Ladung. Die elektrostatische Wirkung kann digitale Schaltungsindikationen
oder eine Spannungsquelle bereitstellen. Die Veränderung des elektrischen Widerstands
kann ein Analogon des angewandten Drucks oder der angewandten Kraft
bereitstellen. Alternativ dazu kann der Widerstandsbereich eingesetzt werden,
um digitale Schaltung bereitzustellen, insbesondere, aber nicht
ausschließlich,
an seiner oberen und unteren Grenze.
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Empfindliche
Arten des Verbundmaterials, die fast leitend sind, können durch
Anwendung einer elektrostatischen Ladung, typischerweise einer Ladung,
die durch einen piezoelektrischen Funkenerzeuger erzeugt wird und
größer als
0,5 kV ist, in den vollständig
leitenden Zustand gebracht werden.
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Das
Verbundmaterial kann aus den Körnchen
bestehen, die in der Matrix gehalten werden. In den Körnchen weisen
die leitenden Teilchen eine solche Größenverteilung auf, dass sie
eine dicht gepackte Struktur mit Teilchenzwischenraumfüllungen
bereitstellen. In dem leitenden Massepulver vorhandene Lücken werden
während
des Mischens mit Elastomer gefüllt,
und die leitenden Teilchen werden während des Härtens in unmittelbarer Nähe angeordnet.
Um diese strukturelle Anordnung erzielen zu können, weist das Elastomer eine
geringe Oberflächenenergie
bezogen auf die pulvrige Phase auf, und die Oberflächenenergie
der ungehärteten
Flüssigkeit
ist geringer als die Oberflächenenergie
des gehärteten
Elastomers. Solche Polymerzusammensetzungen umfassen Silicone, Polygermaniumwasserstoffe
und Polyphosphazine. Im beanspruchten Zustand erfolgt die Verformung
so, dass der mittlere Abstand zwischen den Teilchen abnimmt. Für Metallteilchen
entspricht das einem Anstieg der elektrischen Leitfähigkeit,
bei anderen Teilchenarten können
andere Wirkungen erzeugt werden (Veränderung des Ferromagnetismus,
der Piezoelektrizität,
der ionischen Leitfähigkeit
etc.).
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Bei
mit Metall gefüllten
Zusammensetzungen verändert
sich beim Übergang
von nicht beanspruchtem zu beanspruchtem Zustand die Massenleitfähigkeit
von der eines Elastomers zu der der eingeschlossenen leitenden Teilchen.
Bei einem bestimmten Verformungsausmaß verursacht die Anzahl der
offenen Teilchen-zu-Teilchen-Schaltkreise
zu einer Leitfähigkeit,
die zu der von Metallmassenwiderstand tendiert. Da diese Wirkung
letztendlich mit der Verformung des Massenverbundmaterials zusammenhängt und
da das Massematerial hoch elastomer und deshalb energieabsorbierend
ist, kann eine geringe "metallische" Leitfähigkeit nur
für dünne Abschnitte
(weniger als 2 mm laterale Dimension) des Verbundmaterials oder
bei Anwendung von hoher externer Belastung oder Beanspruchung oder
einem hohen Drehmoment erzielt werden. Wenn die Ausübung der
externen Kraft beendet wird, nimmt das Material wieder seine ursprüngliche
Struktur ein, wobei eingeschlossene Teilchen innerhalb eines elastischen
isolierenden Netzwerkes auseinander gehalten werden.
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Überraschenderweise
ist die Anordnung der Körnchen
in der Lage, bedeutenden elektrischen Strom zu tragen. Bis zu 30
A kontinuierlicher Belastung wurden bisher von einem 2 × 2 cm großen Leiter
in komprimiertem Zustand getragen. Diese einzigartige Eigenschaft
kann durch die Tatsache erklärt
werden, dass die Leitung im komprimierten Zustand im Wesentlichen
durch die oben beschriebenen Metallbrücken erfolgt. Um die Leitung
zu erklären,
werden die Materialien am besten als heterogene Gemische beschrieben,
in denen die isolierende Einbettmasse die elektrischen Eigenschaften
im Ruhezustand dominiert; wobei die elektrischen Eigenschaften im
komprimierten Zustand (typischerweise mit einem Massenwiderstand
von mehr als 1 Milliohm-cm) zu denen der leitenden Brücken neigen
(Lokalwiderstand, der zu der des Leiters neigt und typischerweise
1–1000
Mikroohm-cm beträgt).
Die Elektronenleitfähigkeit
ist dadurch, dass das Einbettmaterial nicht in der Lage ist, die
negative "Elektronen"-Ladung zu halten
(typischerweise ist das Einbettmaterial ein optimaler positiver
triboelektrischer Ladungsträger),
weiter auf den leitenden Füllstoff
beschränkt.
Für feste
Zusammensetzungen steht die statistische Wahrscheinlichkeit der
Brückenbildung
in direktem Zusammenhang mit der Dicke des Verbundmaterials. Demnach
nehmen die Empfindlichkeit bezüglich
Verformung und die Fähigkeit, Strom
zu tragen, mit der Reduktion der Dicke zu, wobei die dünnsten Filme
durch die Größenverteilung
des Füllstoffs
beschränkt
sind. Für
die untenstehend beschriebenen Gemische schränkt die Größenverteilung des Füllstoffs
die Dicke typischerweise auf > 10–40 μm ein.
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Durch
die Integration von Zirkoniumteilchen (oder anderen ionisch leitfähigen Materialien)
in ein Siliconelastomer, innerhalb und/oder zwischen den Körnchen,
kann der Verbundstoff für
Elektronen und, in der Gegenwart von gasförmigem Sauerstoff, für Sauerstoffionen
leitfähig
gemacht werden. Durch die Steuerung der Massenmaterialbeanspruchung
(beispielsweise durch die Integration von statischen oder extern
mitschwingenden "Beanspruchungsgittern" in die Massenzusammensetzung)
kann bewirkt werden, dass es in verschiedenen Ebenen oder verschiedenen
Teilen der Massestruktur zur Leitung der Elektronen und des Sauerstoffs
kommt. Solche Eigenschaften können
für die
Gestaltung von Brennstoffzellsystemen von besonderem Interesse sein.
Es wurde ebenfalls festgestellt, dass innere ohmsche Erhitzung die
innere Struktur des Verbundstoffs beeinflussen kann. So wurde beispielsweise
festgestellt, dass bei Zusammensetzungen, die Nickel als leitenden
Füllstoff,
RTV-Siliconeinbettmasse und pyrogene Kieselsäure als Rahmenmodifikator umfassen, die
Differentialausdehnung der Einbettmasse bezogen auf den Leiter ein
solches Verhältnis
aufweist (typischerweise dehnt sich die Einbettmasse 14-mal schneller
aus als der Leiter), dass die Differentialausdehnung beim Durchtreten
von Hochstrom, der ausreicht, um ohmsche Erwärmung zu erzeugen, das Verhältnis von Beanspruchung/Belastung
und Widerstandsübergang
verändert.
Diese Wirkung kann bei geringen Differentialtemperaturen (typischerweise
weniger als 100 °C)
induziert werden. Diese Wirkung (die einen positiven Temperaturkoeffizienten
des Widerstands (PTC) in der Verbundmaterialphase erzeugt) kann
passenderweise zur Regulation des Stromflusses eingesetzt werden.
Das Beginn des PTC kann durch Erhöhen oder Verringern des mechanischen
Drucks auf die Polymerzusammensetzung reguliert werden. Alternativ
dazu schaltet bei Zusammensetzungen, die im Ruhezustand einen geringen
elektrischen Widerstand (typischerweise < 100 Ohm) aufweisen, ohmsche Erwärmung durch
den PTC-Effekt zwischen leitenden und isolierenden Zuständen in
einer Zusammensetzung, die geringer oder keiner komprimierenden
Kraft ausgesetzt ist. Dieser Effekt ermöglicht, dass diese Polymerzusammensetzungen
als Schalter oder Sicherungen eingesetzt werden, die in Reaktion
auf überschüssigen Strom
hart in einen Zustand mit höherem
Widerstand wechseln und die, aufgrund ihrer elastomeren Natur, wieder
einen leitenden Zustand einnehmen, wenn der Stromfluss wieder einen bestimmten
Wert aufweist, ohne dass die Leistung vollständig entfernt werden muss.
Dieser PTC-Effekt kann auch bei selbstregulierenden Heizelementen
eingesetzt werden, bei denen die Wärmemengen festgelegt werden
kann, indem mechanischer Druck angewandt wird, um die Polymerzusammensetzung
nahe an ihrem PTC-Punkt bei der erforderlichen Temperatur zu halten.
Die Polymerzusammensetzung behält
eine relativ stabile Temperatur bei, indem sie sich periodisch in
die und aus der PTC-Phase
bewegt. Die Zusammensetzung weist eine große Temperaturtoleranz und gute
thermische Leitfähigkeit
auf.
-
Ein
Nickelpulver, das in der Erfindung eingesetzt wird, ist Nickelpulver
des INCO-Typs 287
und weist folgende Eigenschaften auf: der Querschnitt der Körnchen beträgt durchschnittlich
2,5 bis 3,5 μm;
die Ketten können
mehr als 15 bis 20 μm
lang sein. Es handelt sich um ein faserartiges Pulver mit einem
dreidimensionalen kettenähnlichen
Netzwerk mit zackenartigen Körnchen,
die eine große
Oberfläche
aufweisen. In Übereinstimmung
mit dieser Struktur beträgt
die Schüttdichte
0,75 bis 0,95 g/cm3.
-
Die
Größe der Teilchen
liegt im Allgemeinen für
alle Teilchen unter 100 μm,
wobei vorzugsweise zumindest 75 Gew.-% im Bereich von 4,7 bis 53 μm liegen.
-
Bei
einem bestimmten Beispiel sieht die Größenverteilung der Teilchen
(in μm und
Gewichtsprozent) wie folgt aus (in gerundeten %-Angaben): 2,4–3 %, 3,4–5 %, 4,7–7 %, 6,7–10 %, 9,4–11 %, 13,5–12 %, 19–15 %, 26,5–15 %, 37,5–11 %, 53–8 %, 75–4 %, 107 – weniger
als 1 %.
-
Andere
Nickelpulver, die auch mittels des Carbonylverfahrens hergestellt
und in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, sind
folgende:
| Typ
123: | Schüttdichte
1,6 bis 2,6 g/cm3; |
| | äquiaxiale
Form, zackenartige unregelmäßige Oberfläche; |
| | 96
% unter 100 μm. |
| Typ
210: | Schüttdichte
weniger als 0,5 g/cm3; |
| | faserartiges
Pulver mit mittlerer Teilchengröße von 0,5
bis 1,0 μm; |
| Typ
255: | Schüttdichte
0,5 bis 0,65 g/cm3; |
| | faserartiges
Pulver mit dreidimensionalem faserartigem Netzwerk mit |
| | stark
zackenartigen Körnchen
mit 2 bis 3 μm
Durchmesser; |
| | Kettenlänge 20 bis
25 μm; |
| | 91
% unter 100 μm. |
-
Die
obenstehenden Daten sind aus der Handelsliteratur von INCO Specialty
Powder Products London, GB – SW1H0XB,
zitiert.
-
Im
Allgemeinen weisen die leitenden Teilchen eine Schüttdichte
auf, die weniger als ein Drittel ihrer Dichte in festem Zustand
ausmacht.
-
Die
Zusammensetzung kann wirksam in Verbindung mit der Anoden- oder
Kathodenkonstruktion einer elektrochemischen Zelle auf Lithium-,
Mangan-, Nickel-, Cobalt-, Zink-, Quecksilber- oder Silberbasis
oder auf Basis einer anderen chemischen Batterieverbindung, umfassend
organische Verbindungen, eingesetzt werden. Entweder eine oder beide
Elektroden können
durch die Polymerzusammensetzung ersetzt oder mit dieser beschichtet
werden, woraus sich folgende Vorteile ergeben:
- (i)
Die Zelle könnte
ihren eigenen inneren Druckschalter umfassen, der beispielsweise
durch den Druck betätigt
werden könnte,
der gewöhnlicherweise
eingesetzt wird, um die Zelle in dem Batteriegehäuse zu fixieren. Dadurch könnte das
Auftreten von Selbstentladung oder Kurzschlüssen der Zelle reduziert oder
eliminiert werden, während
sich die Zelle in nicht beanspruchtem Lagerungszustand befindet;
- (ii) Der innere Druckschalter könnte die Stromkreisgestaltung
vereinfachen und neue Anwendungen ermöglichen, da keine externen
Schaltungen mehr erforderlich sind;
- (iii) Da die Polymerzusammensetzung ohne Metall hergestellt
werden kann, ist es möglich,
eine elektrochemische Zelle herzustellen, die vollständig aus
Kunststoff besteht.
-
Die
druckempfindliche Polymerzusammensetzung kann auch ohne eine direkte
Beteiligung an der Zellchemie eingesetzt werden, indem die Zusammensetzung
auf den Außengehäusen oder
nicht-reagierenden Oberflächen
der Elektroden angebracht wird. Die Schaltung der Polymerzusammensetzung
könnte
durch extern ausgeübten
mechanischen Druck, wie z.B. Fingerdruck oder Federdruck von innerhalb
eines Batteriegehäuses,
ausgelöst
werden. So könnte
eine Schaltung zur Steuerung von externen Stromkreisen, wie z.B. Batterieüberprüfungskreisen,
bilden.
-
Andere
Anwendungen der Zusammensetzung umfassen folgende:
- Relative
und absolute mechanische Wandler für das Messen von Druck, Belastung,
Bewegung, Drehmoment, Dehnung, Massen- und Volumenveränderungen, Beschleunigung,
Fluss, Schwingung und anderen mechanisch induzierten Veränderungen.
- Stromflusswandler.
- Elektrische und Magnetfeldwandler.
- Thermische Energiewandler.
- Magnetostriktive Vorrichtungen.
- Vorrichtungen mit magnetischem Widerstand.
- Magnetresonanzvorrichtungen.
- Für
den Nachweis und das Quantifizieren von lokalisierten Bewegungen
von Körperteilen
und Organen.
- Nachweis und Erzeugung von Schallwellen.
- Relaiskontakte und -übergänge.
- Elektrische Leiter und Induktoren für Mikrokomponenten.
- Temperatursteuerung.
- Screening von elektrischen und magnetischen Wellen.
- Strom- und Spannungsschutzvorrichtungen. Schaltungen.
- Leistungssteuerung.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1(a) und 1(b) sind
Graphen, die die Variation/Abhängigkeit
des Widerstands bei angewandtem Druck für die erfindungsgemäßen Körnchen zeigt.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
-
BEISPIEL 1
-
Körnchen wurden
aus
| INCO
Nickelpulver 287 | 28
g |
| ALFAS
Industries RTV-Silicon Typ 2000 | 4
g |
hergestellt.
-
[Dieses
Gewichtsverhältnis
entspricht etwa einem Volumenverhältnis Nickel:Polymer von 70:1
bezogen auf das Hauptvolumen mit Löchern des Nickels und das lückenlose
Volumen des Silicons.]
-
Das
Silicon wurde als weicher Klumpen auf den Boden eines motorisierten
RETSCH-RM100-Mischers mit
einem Stahlmörser
und einem Rotationsstößel aus
Porzellan gelegt. Das Nickelpulver wurde um den Siliconklumpen verteilt.
Der Stößel wurde
mittels händischer
Steuerung mit einem Abstand von etwa 1 mm von der Wand des Mörsers gesenkt.
Diese Maschine unterzieht das Gemisch einer Rotationsabtragung.
In etwa 5 min beschichtete das Silicon die Nickelteilchen und wurde
dabei in Körnchen
gelöst,
die die folgende Größenverteilung
in Gewichtsprozent und μm
aufwiesen:
| Größenfraktion | Gew.-% |
| + 152 | 32 |
| 152
bis 75 | 33 |
| 75
bis 45 | 32 |
| - 45 | weniger
als 3 |
-
Die
Beendigung der Körnchenbildung
war durch eine Veränderung
der Farbe und der Textur des Gemischs offensichtlich. Während des
Mischens erzeugte die Vernetzungsreaktion des Silicons den Geruch
von Essigsäure;
das Mischen könnte,
wenn gewünscht,
weiter fortgesetzt werden, wurde jedoch beendet, als oder kurz nachdem
die Körnchen
gebildet worden waren, um das Risiko einer Beschädigung der Nickelteilchen in den
Körnchen
durch Scherkraft zu vermeiden.
-
Die
Körnchen
sind im Ruhezustand nicht leitend, aber sehr empfindlich gegenüber ausgeübtem Druck.
-
BEISPIEL 2
-
Das
Verfahren aus Beispiel 1 wurde unter Verwendung von
| ALFAS
Industries RTV-Silicon Typ 1000 | 6
g |
| INCO
Nickelpulver 287 | 30
g |
wiederholt.
-
Dies
entspricht einem Nickel: Polymer-Volumenverhältnis von etwa 50:1. Wenngleich
das Verhältnis geringer
ist als in Beispiel 1, führte
das charakteristische Schrumpfen bei der Vernetzung des eingesetzten
Silicontyps zur Bildung von Körnchen,
die ohne die Anwendung von Druck elektrisch leitfähig sind.
Die Schrumpfung scheint eine Folge des Verlusts von flüchtigen
Komponenten bei der Vernetzung zu sein. ALFAS 1000 umfasst 12 %
flüchtige
Substanzen (ALFAS 2000 umfasst 4 % flüchtige Substanzen).
-
Solche
Körnchen
sind beispielsweise für
leitende Haftmittel, EM-Screening- und PTC-Vorrichtungen von besonderem
Wert.
-
BEISPIEL 3
-
Beispiel eines Leiters
auf Körnchenbasis:
-
Ein
Testleiter wurde hergestellt, indem eine Probe der in Beispiel 1
hergestellten Körnchen
in eine Testzelle gefüllt
wurde, die aus einer Scheibe aus Siliconkautschukschwamm mit 12
mm Durchmesser, einer Dicke von 3 mm und mit einem Loch mit 6 mm
Durchmesser bestand, die auf einer elektrisch leitenden Oberfläche als
untere Elektrode platziert war. Eine leitende Platte wurde auf die
Scheibe gelegt, um eine obere Elektrode zu bilden. Die Elektroden
wurden über
eine konstante 10-V-Stromversorgung und einen hochohmigen 20-MOhm-Pufferverstärker mit
einer Picoscope-ADC-100-Signalverarbeitungs- und -aufzeichnungsvorrichtung
verbunden. Um die Anwendung von Kraft in gemessenen Mengen auf die
Testzelle zu ermöglichen,
wurde diese auf der Platte einer Belastungstestvorrichtung, Lloyd
Instruments LRX mit einem Maximalkraftauflöser von 100 N, platziert. Langsam
ansteigender Druck wurde auf die Zelle ausgeübt, und ihr Widerstand wurde aufgezeichnet
und durch den Signalverarbeiter graphisch dargestellt. Die Durchläufe erfolgten
bei zwei Stromstärken:
-
1(a) 10 mA (Widerstand in Ohm × 102)
und
-
1(b) 1 μA
(Widerstand in Ohm × 106).
-
Die
Zeichnungen, in welchen die Belastung und der Widerstand in Abhängigkeit
von der Zeit dargestellt werden, zeigen, dass der Widerstand der
Körnchen
in der Zelle mit steigendem Druck abnahm und zu einer Veränderung
der Potentialdifferenz(PD-) Spannung in der Zelle führte.
-
BEISPIEL 4
-
Demonstration der nicht-ohmschen
Leitfähigkeit:
-
Die
Testzelle aus Beispiel 3 wurde mit einer statischen Belastung von
etwa 3 N komprimiert, ein Strom mit einer Stärke von 10 μA wurde durch die Testzelle
geleitet, und ihr anhand der Potentialdifferenz (PD) in der Zelle
berechneter Widerstand betrug 100 kOhm. Bei konstanter Spannung
und konstantem ausgeübtem
Druck wurde die Stromstärke
auf 100 μA
gesteigert. Die gemessene PD wies nun einen Widerstand der Zelle
auf, der auf 50 kOhm gesunken war. BEISPIEL
5 Beispiel
1 wurde wiederholt, jedoch waren die Ausgangsmaterialien folgende:
| INCO
Nickelpulver 287 | 30
g |
| Dow
Corning HTV-Silicon (20 Shore) | 6
g |
| unter
50 °C Petroleum
(Feuerzeugbenzin) | 2
g |
| 2,4-Dichlordibenzoylperoxid | 200
mg |
-
Körnchen wurden
nach etwa 5 min gebildet, wobei das Petroleum während dieser Zeit abdampfte
und eine ausreichende (aber unvollständige) Vernetzung des Silicons
erfolgte. Die Körnchen
wurden durch 20-minütiges
Erhitzen auf 120 °C
vollständig
vernetzt und wurden dann wie in den Beispielen 3 und 4 beschrieben getestet.
-
BEISPIEL 6
-
Beispiel
1 wurde wiederholt, jedoch wurde das Nickelpulver, bevor es zu dem
Mischer zugesetzt wurde, mit einem Aerosol des Hydrophobierungsmittels
WD40 (RTM) besprüht.
Die Körnchen
wurden wie in Beispiel 3 und 4 getestet, und es wurde festgestellt,
dass sie wesentlich empfindlicher sind als die ohne WD40 hergestellten. BEISPIEL
7 Körnchen,
die wie in Beispiel 1 hergestellt wurden, wurden wie folgt formuliert:
| Fraktion
von 45 – 75 μm | 0,225
g |
| Fraktion
von 75 – 152 μm | 0,225
g |
| 25
% Hexadecyltrimethylammoniumchlorid in Wasser | 0,1
g |
| Natürlicher
Kautschuklatex (60 Gew.-%) | 0,12
g |
| Wasser | 0,15
g |
-
Die
Inhaltsstoffe, außer
Latex, wurden gemischt, um eine Paste zu bilden. Der Latex wurde
zugesetzt und weiter gemischt, um ein Gel zu bilden. Das Gel wurde
in zwei Teile geteilt und mittels einer Schablone auf
- (a) eine mit Kupfer beschichtete Polyimid-Leiterplatte und
- (b) eine mit Nickel beschichtete Polyestertuchleiterplatte aufgetragen.
-
Die
resultierende Struktur wurde 30 min lang, oder bis sie trocken war,
bei 80–90 °C getrocknet.
-
Ein ähnliches
Ergebnis wurde unter Einsatz von Dodecylbenzolsulfonat anstelle
von Hexadecyltrimethylammoniumchlorid erzielt.
