NL193417C - EMI afschermingslagen. - Google Patents

Description

1 193417 EMI afschermingslagen

De uitvinding heeft betrekking op een afschermingslaag, omvattende (a) een continue matrix van een synthetisch harsachtig materiaal met daarin random gedispergeerd (b) 0,25 tot 45 gew.% van de 5 afschermingslaag van geleidende vezels met een lengte-tot-breedte-verhouding van 25 tot 2000, welke geleidende vezels in twee dimensies hoofdzakelijk in het door de laag bepaalde vlak random zijn georiënteerd, en (c) tot 50 gew.% van een niet geleidende versterkende vezel, gebaseerd op het gewicht van de afschermingslaag.

Dergelijke afschermingslagen zijn bijvoorbeeld effectief als schilden voor elektromagnetische interferentie 10 (EMI) en/of elektrostatische dissipatie.

Elektronische instrumenten, in het bijzonder vaste stof elektronische instrumenten zoals worden aangetroffen in computers, microprocessors, rekenmachines, horloges, radio’s, televisies, ontstekings-systemen voor automobielen, tekstverwerkers en dergelijke, zijn vaak gevoelig voor EMI dat uit vele bronnen in de omgeving aanwezig is. Het wordt meestal uitgezonden door elektrische bronnen of door de 15 elektronische instrumenten zelf. Radio, televisie en andere communicatiesystemen zijn eveneens bronnen van EMI. EMI verstoort vaak de werking van deze elektronische instrumenten, waarbij een verminderde werking of zelfs een totaal falen van het instrument wordt veroorzaakt. Hoewel de normale werking van het elektronische instrument gewoonlijk bij uitschakeling van de EMI wordt hersteld, kan het tijdelijk falen van het elektronische instrument van kritisch belang zijn. Het is bijvoorbeeld bekend, dat elektronische 20 ontstekingssystemen van automobielen falen als gevolg van EMI dat door de bougies van het ontstekings-systeem van de automobielen of zelfs door de werking van de autoradio wordt uitgezonden. Een dergelijk falen leidt ertoe dat de gehele automotor tijdelijk buiten werking is. Evenzo is bekend dat elektronische geleidingssystemen van vliegtuigen, communicatiesystemen, aan boord aanwezige computers en dergelijke, nadelig worden beïnvloed door zelfs het spelen van draagbare radio’s in het vliegtuig.

25 Om deze problemen te verminderen is het algemeen gebruikelijk om elektronische instrumenten tegen uitwendige EMI ”af te schermen”. Metalen zijn buitengewoon effectieve afschermingsmaterialen (’’schild-materialen”) voor EMI. Het is derhalve bekend om elektronische instrumenten te beschermen door tussen het instrument en de uitwendige EMI-bron een metalen schild te plaatsen. Dit metalen schild varieert in dikte van een foelie tot een lastdragende metaalplaat.

30 Vanuit ontwerp- en economisch standpunt is het vaak gewenst om de EMI-schildfunctie te combineren met structurele of andere functies. Wanneer het EMI-schild bijvoorbeeld kan worden opgenomen in andere noodzakelijke delen van het artikel dat het elektronische instrument bevat, is het vaak mogelijk om de totale kosten van het artikel te verlagen door een deel te elimineren. Hoewel metalen schilden vaak kunnen worden gebruikt om op deze wijze functies te combineren, zijn aan het gebruik van metalen delen vaak 35 uitgesproken nadelen verbonden. Wanneer gewicht een factor is, zijn metalen delen vaak te zwaar. Verder kunnen metalen niet tot sterk gekromde gedaantes worden gevormd. Wanneer een lichtgewicht of in hoge mate complex gevormd deel gewenst is, heeft het derhalve de voorkeur dat een kunststof materiaal wordt gebruikt.

Er zijn eerder pogingen ondernomen om harsachtige materialen te verschaffen met EMI-afschermende 40 eigenschappen. Men heeft bijvoorbeeld getracht om door verven, dampafzetting, stroomloze afzetting en andere technieken een dunnere metallische laag aan te brengen op een substraat van een synthetisch harsachtig materiaal. Hoewel op deze wijze een goede EMI-afscherming kan worden verkregen, is het beklede oppervlak vaak onderhevig aan krassen, onvolmaaktheden, ontsieringen en/of indeukingen hetgeen ’’ramen” voor EMI opent. Invloeden vanuit de omgeving en oppervlakteoxidatie hebben eveneens een 45 nadelige invloed op de metaallaag. Bovendien kan het beklede oppervlak vaak niet worden gegoten of gevormd zonder dat de integriteit van de bekleding verloren gaat. Daarom moet het synthetische harsachtige materiaal gewoonlijk in een stap worden voorgevormd en vervolgens in een aparte stap worden bekleed.

Ook heeft men geprobeerd om een geleidend materiaal te brengen binnen een deel van een synthetisch 50 harsachtig materiaal om aldus een EMI-schild te vormen. Dergelijke geleidende composieten omvatten gewoonlijk een thermohardende of thermoplastische matrix die roet of metaalpoeders, vlokken of vezels als geleidend vulmateriaal bevat. Hoewel met dergelijke composieten vaak een adequate afscherming wordt gerealiseerd, is een hoge belading met het geleidend vulmateriaal vereist om de gewenste afscherming tot stand te brengen. Bovendien vertonen deze composieten slechte oppervlakte-eigenschappen en zijn ze niet 55 erg vormbaar (d.w.z. kunnen slechts bij lage rekverhoudingen worden gevormd). Bovendien hebben dergelijke composieten in het algemeen een hoge dichtheid en vertonen ze betrekkelijk lage sterkte-tot-gewicht-verhoudingen. Als gevolg van het hoge gehalte aan vulmateriaal in dergelijke composieten, vertoont 193417 2 vormapparatuur die voor de behandeling van deze composieten wordt gebruikt een buitensporige slijtage als gevolg van de sterk schurende aard van de geleidende vulmaterialen.

Het Amerikaanse octrooischrift 4.231.901 beschrijft een elektrisch geleidend schuim dat geschikt is voor het inpakken en beschermen van elektronische componenten die gevoelig zijn voor statische ladingen, 5 waarbij het genoemde schuim in hoofdzaak bestaat uit een open-cel polymeerschuim dat uniform is geïmpregneerd met 2-40 gew.% in het bijzonder 18-30% van een elektrisch geleidend deeltjesvormig materiaal en 1-60 gew.% van een filmvormend bindingsmiddel om de antistatische eigenschappen te verbeteren.

Nablo et al. beschrijft in het artikel in 8264 EMC Technology, 3 (1984), nr. 4, blz. 43-47 en 76, de 10 toepasbaarheid en voordelen van roestvast staaldraad als geleidende vezel. De publicatie bespreekt in de inleiding de toepassing van geleidende vulstoffen zoals roet, grafiet, vezels in gehaltes tot 40 gew.% en dergelijke in plastic componenten. Het artikel raadt vervolgens de toepassing van roestvast staaldraad aan ter vervanging van deze vulstoffen, waarbij betere resultaten zouden worden verkregen.

Dreger beschrijft in zijn artikel in 903 Machine Design, Vol. 55 (1983) blz. 79-85 de toepassing van 15 verschillende geleidende vulstoffen in verschillende combinaties en verhoudingen. De toepassing van vezels van roestvast staal wordt tevens uitgebreid besproken. De publicatie beschrijft de toepassing van geleidende vulstoffen waaronder koolstofdeeltjes, koolstofvezels, metaalpoeders, gemetalliseerde glasvezels of aluminiumvlokken in verschillende combinaties en verhoudingen. Bepaalde (beschermde) combinaties van vullers blijken synergistische resultaten op te leveren bij het vormen van een continu netwerk door een 20 gevormd plastic voorwerp (zie blz. 85 rechter kolom).

Het artikel van Simon, 8080 Wescon Technical Paper, Vol. 26 (1982), blz. 1-7 beschrijft combinaties van geleidende of haifgeleidende deeltjesvormige vulmaterialen, en noemt daarbij gehaltes van 12-16, 20-24 en 35 vol.%, terwijl de Europese octrooiaanvrage EP 0.103.695 A1 gehaltes van 5-55 gew.% noemt.

Onlangs zijn voor gebruik in samengestelde EMI-schildmaterialen metaalvezels, gemetalliseerde 25 glasvezels, grafiet en gemetalliseerde grafietvezels voorgesteld. In de massavormingstoepassingen of spuitgiettoepassingen waarin dergelijke composieten worden gebruikt, leidt echter breuk van de vezels tot een grote vermindering van de afschermingsefficiency. Dientengevolge worden continue metaal- of gemetalliseerde glasvezels gebruikt om het effect van het breken tot een minimum terug te brengen ofwel is het nodig dat de vormingsbewerking onder zorgvuldige condities wordt uitgevoerd om een dergelijk breken 30 tot een minimum te beperken. In beide gevallen gaven dergelijke composieten geen goedkoop middel om te voorzien in een effectief ΕΜΙ-afechermend materiaal. Bovendien konden dergelijke composieten als gevolg van het gebruik van lange vezels en thermohardende harsen niet zo gemakkelijk worden gevormd als thermoplastische harsen. Tengevolge van het breken van vezels in dit composiet, was in het algemeen een gehalte aan metaalvezels of gemetalliseerde glasvezels met ten minste 25 gew.% van het composiet vereist 35 om een effectieve EMI-afscherming te verkrijgen. Omdat metaalvezels en gemetalliseerde glasvezels het composiet niet in aanzienlijke mate versterken, is gewoonlijk de toevoeging van extra versterkingsvezels nodig om de gewenste fysische eigenschappen te verkrijgen. Het resulterende composiet is een zeer dicht materiaal met slechte vormbaarheid.

Het is vaak ook mogelijk om een harslaag te verschaffen die elektrisch geleidend is. Dergelijke elektrisch 40 geleidende lagen zouden in staat zijn tot dissipatie van statische elektriciteit, waardoor ze bruikbaar zouden zijn voor het verhinderen van een instantane ontlading van opgebouwde statische elektriciteit. Door dissipatie van statische elektriciteit is het ook mogelijk om elektrostatische vuilophoping op de laag te verhinderen of te elimineren. Ongelukkigerwijze hebben de momenteel verkrijgbare geleidende harslagen dezelfde typen gebreken als beschreven voor de EMI-schildmaterialen.

45 Het zou nu gewenst zijn om een samengestelde laag van een synthetisch harsachtig materiaal te verschaffen welke in staat is om stralingsenergie om te zetten in warmte en waarbij de nadelen van eerder bekende microgolfabsorbers worden geminimaliseerd of overwonnen. Het zou ook gewenst zijn om een samengestelde laag van een synthetisch harsachtig materiaal te verschaffen, welke bruikbaar is als een EMI-afschermend materiaal en welke ook bruikbaar is als een laag die statische elektrische ladingen 50 dissipeert en/of microgolfenergie absorbeert. Een dergelijke laag zou gemakkelijk vormbaar moeten zijn en goede fysische eigenschappen moeten bezitten. De uitvinding verschaft een afschermingslaag van het in de aanhef uiteengezette type, met het kenmerk, dat in de afschermingslaag verder random gedispergeerd is (d) van 0,1 tot 5 gew.% van deeltjesvormig geleidend of halfgeleidend vulmateriaal, gebaseerd op het gewicht van de afschermingslaag.

55 Een afschermingseffectiviteit van 20-40 decibel kan gemakkelijk worden bereikt onder toepassing van een betrekkelijk geringe hoeveelheid geleidende vezels en geleidend of halfgeleidend vulmateriaal. In enkele voorkeurstoepassingen kunnen hogere afschermingen van meer dan ongeveer 80 decibel worden 3 193417 bereikt

De effectiviteit van de door de afschermingslaag volgens de uitvinding geleverde afscherming wordt niet in significante mate nadelig beïnvloed door gieten, modelleren of op andere wijze vormen van de laag tot complexe gedaantes. Tijdens een dergelijk vormingsproces vloeien de gedispergeerde vezels met de 5 polymere continue fase zodat de gedispergeerde vezels homogeen door het gevormde voorwerp worden verdeeld. De laag volgens de uitvinding wordt derhalve gemakkelijk gevormd tot complex gevormde voorwerpen zonder dat behoefte bestaat aan een daaropvolgende bekleding of andersoortige behandeling van het gevormde voorwerp om daaraan EMI-afschermende eigenschappen te verlenen. De aanwezigheid van de vezels verbetert daarnaast de fysische eigenschappen (d.w.z. slagsterkte) van het EMI-schild.

10 Bovendien lost de laag volgens de uitvinding het lang bestaande probleem van een ongelijkmatige verdeling van de geleidende vezels of vulstoffen door de laag op. Met de laag volgens de uitvinding wordt het schildmateriaal gelijkmatig door het gehele onderdeel, zelfs bij de randen daarvan, verdeeld.

Het hierin gebruikte synthetische harsachtige materiaal kan elke thermoplastische of thermohardende hars zijn, die bij kamertemperaturen vast is en waarin het deeltjesvormige vulmateriaal en de geleidende 15 vezels kunnen worden gemengd volgens de algemene procedure die beschreven is in het Amerikaanse octrooischrift 4.426.470.

In de werkwijze voor het vervaardigen van de samengestelde laag heeft het in het algemeen de voorkeur dat de hars in water onoplosbaar is en de mogelijkheid biedt om te worden bereid als of gevormd tot een fijn deeltjesvormig materiaal. In het algemeen heeft het de voorkeur dat de hier als uitgangsmateriaal 20 gebruikte hars een gemiddelde deeltjesgrootte in het bereik van 0,1-400 pm, bij voorkeur 50 tot 200 pm heeft.

Geschikte thermoplastische harsen omvatten bijvoorbeeld polyalkenen, zoals polyetheen, ultrahoog molecuulgewicht polyetheen, hoge dichtheid polyetheen; lineaire lage dichtheid polyetheen; polypropeen en dergelijke; gechloreerd polyetheen; polycarbonaten; etheenacrylzuur copolymeren; polyamiden zoals nylon 6 25 en nylon 6,6; phenyleenoxide-harsen; phenyleensulfide-harsen; polyoxymethylenen; polyesters; de zgn. ABS (acrylonitril, butadieen, styreen)-harsen; polyvinylchloride; vinylideenchloride/vinylchloride-harsen; acrylzuur-harsen zoals polymeren en copolymeme van alkylesters van acrylzuur en methacrylzuur en vinyl-aromatische harsen, zoals polystyreen, poly(vinylnaphthaleen) en poly(vinyl)tolueen.

Hierin bruikbare thermohardende harsen omvatten epoxyharsen, vinylester-harsen en phenol-30 formaldehyde-harsen.

Hoewel elk van deze harsen hierin geschikt is, kan de bepaalde keuze van hars enigszins afhangen van de bijzondere eisen van de toepassing waarvoor de samengestelde laag moet worden gebruikt Bijvoorbeeld worden eigenschappen als slagweerstand, treksterkte, warmtevervormingstemperatuur en grens* eigenschappen alle beTnvloed door de keuze van de hars. In het algemeen heeft het de voorkeur om een 35 thermoplastische hars te gebruiken in verband met een groter gemak bij de bereiding en vorming van de samengestelde laag. Voor de meeste toepassingen hebben polyalkenen, vinylaromatische harsen, vinylideenchloride en vinylchloride copolymeren de voorkeur in verband met de relatief lage kosten en algemeen goede eigenschappen.

De hars vormt een continue matrix waarin de andere componenten uniform worden gedispergeerd. De 40 deeltjesvormige vulstof en de geleidende vezels worden random in de continue matrix gedispergeerd zoals hierna verder zal worden beschreven.

De hierin toegepaste geleidende vezels kunnen van verscheidene samenstellingen zijn. Metaalvezels zoals aluminium*, nikkei·, koper-, ijzer* en staalvezels zijn als geleidende vezel bruikbaar. Van bijzonder belang zijn roestvrijstalen vezels. Koolstofhoudende materialen zoals koolstof- of grafietvezels zijn eveneens 45 voldoende geleidend om hierin te worden toegepast. Verscheidene met metaal beklede vezels zijn voor gebruik hierin geschikt met inbegrip van gemetalliseerde glasvezels, gemetalliseerde grafietvezels of gemetalliseerde kunststofvezels. Mengsels van de bovenstaand vermelde vezels zijn natuurlijk eveneens hierin bruikbaar. Van bijzonder belang zijn nikkel* of zilverbeklede grafietvezels of mengsels van koolstof* of grafietvezels met metaal beklede vezels.

50 De hierin gebruikte geleidende vezels hebben een lengte-breedte-verhouding (lengte tot diameter) van 25 tot 2000 bij voorkeur 200 tot 1800.

Bij voorkeur hebben de geleidende vezels een gemiddelde lengte van 1,6 tot 25 mm, bij voorkeur 4,0 tot 13,0 mm. Dienovereenkomstig hebben de geleidende vezels bij voorkeur een diameter van 2,5 tot 50 pm, bij voorkeur 6,5 tot 25,0 pm.

55 Wanneer een gemetalliseerde vezel zoals gemetalliseerd glas, grafiet of kunststofvezel, hierin wordt gebruikt, bevat de vezel een metaalbekleding die bij voorkeur een overwegend deel van het cylindrische oppervlak van de vezel bedekt. Bij voorkeur vormt de metaalbekleding een in essentie continue bekleding 193417 4 op het oppervlak van de vezel. De metaalbekleding heeft bij voorkeur een dikte van 0,1 tot 12,7 μηπ, bij voorkeur 0,1 tot 0,76 pm.

Wanneer een gemetalliseerde kunststofvezel wordt gebruikt, is het essentieel dat het kunststofdeel van de gemetalliseerde vezel een significant hogere verwekingstemperatuur heeft dan de hars die de continue 5 matrix van het composiet vormt, zodat de afschermingslaag kan worden gedroogd en gevormd boven zijn verwekingstemperatuur zonder dat de gemetalliseerde vezels smelten.

Een grote verscheidenheid van metalen kan als bekleding van een gemetalliseerde vezel worden toegepast. In het algemeen echter hebben sterke geleidende metalen evenals metalen met een gematigder prijs de voorkeur. Hoewel derhalve kostbare metalen zoals zilver, goud of platina kunnen worden gebruikt, 10 heeft het op basis van de kosten de voorkeur dat minder kostbare metalen, zoals bijvoorbeeld nikkel, aluminium, koper, staal of ijzer worden gebruikt. Een geprefereerde metaalbekleding bestaat uit nikkel of aluminium.

In de handel verkrijgbare gemetalliseerde glasvezels omvatten Metafil® G, van M.B. Associates, and RoMHOglas®, verkrijgbaar bij Lundy Electronics. Een in de handel verkrijgbare, met nikkel beklede 15 grafietvezel is Cycom®, verkrijgbaar bij American Cyanamid.

De geleidende vezels worden in de harsmatrix op een zodanige wijze gedispergeerd, dat ze in hoofdzaak in het vlak liggen dat door de afschermingslaag wordt bepaald en in twee dimensies binnen dit vlak random zijn georiënteerd. De geleidende vezels omvatten 0,25 tot 45 gew.% van de afschermingslaag volgens de uitvinding. Bij voorkeur omvatten de vezels 2-35 gew.%, gebaseerd op het gewicht van de afschermings-20 laag volgens de uitvinding. Een derde kritische component van de afschermingslaag volgens de uitvinding is een fijn deeitjesvormig geleidend of halfgeleidend vulmateriaal. Dit vulmateriaal wordt gekarakteriseerd door een geringe deeltjesgrootte en de eigenschap van non-fibrillair te zijn. Halfgeleidende materialen zijn bekend en zijn gedefinieerd als materialen die in geieidingsvermogen of soortgelijke weerstand gelegen zijn tussen geleiders zoals metalen en niet-geleiders. Halfgeleiders hebben typerend een soortelijke weerstand van 10*2 25 tot 109 ohm per centimeter. ’’Geleidende” materialen hebben in het algemeen een soortelijke weerstand van minder dan 10*2 ohm per centimeter. Voorbeelden van halfgeleidende vulmaterialen omvatten silicium, siliciumdioxide, germanium, selenium en roet. Hiervan heeft roet de voorkeur. Van bijzonder belang zijn de zgn. ’’geleidende” roeten, die fijn deeltjesvormige, sterk poreuze, sterk gestructureerde roeten met zeer hoog oppervlak zijn, met een laag gehalte aan vluchtige stoffen (chemisch geabsorbeerde zuurstof-30 complexen) op het oppervlak van de deeltjes hebben. Ovenroeten hebben in tegenstelling tot kanaalroeten hierin de voorkeur. Voorbeelden van dergelijke geleidende roeten omvatten Vulcan® XC-72, Vulcan 3C en Vulcan C, verkrijgbaar bij Cabot Corporation, en Ketjenblack® verkrijgbaar bij Akzochemie. De grootste voorkeur hebben Ketjenblack en Black Pearls 2000®, bereid door Cabot Corporation.

Het hierin gebruikte elektrisch geleidende roet heeft in het algemeen een soortelijk oppervlak van 20 tot 35 1800 m2/g, zoals bepaald met de lagetemperatuurstikstofabsorptiemethode (zie ASTM D 3037-78) en de hoofdletters BET-methode en een poriënvolume van 1,5 tot 4,0 ml/g zoals bepaald met de kwikdruk-introductiemethode (zie Powder Technology, Volume 29 (1), bladzijde 45-52,1981) binnen de poriëndiameter van 3-750 mm. In het bijzonder kunnen roeten met een soortelijk oppervlak van 200 tot 1200 m2/g effectief in de uitvinding worden toegepast.

40 Geschikte geleidende deeltjesvormige vulstoffen omvatten metallische vlokken en poeders, gemalen of gestampt gemetalliseerd glas, grafiet of kunststofvezels en dergelijke. Combinaties van de verschillende deeltjesvormige vulstoffen kunnen ook worden gebruikt. De deeltjesvormige vulstof kan in de samengestelde laag volgens de uitvinding op elke geschikte wijze worden opgenomen zoals door malen of mengen. Desgewenst kan een ’’concentraat” dat een deeltjesvormige polymeer omvat, welk een iets hogere 45 hoeveelheid van de geleidende of halfgeleidende vulstof bevat, d.w.z. van 3 tot 50 gew.% in de hars worden gemengd die voor het bereiden van de afschermingslaag wordt gebruikt in een voldoende hoeveelheid om de gewenste hoeveelheid deeltjesvormige vulstof te verkrijgen.

De geleidende of halfgeleidende deeltjesvormige vulstof omvat 0,05 tot 30, bij voorkeur 0,1 tot 5 gew.% van de afschermingslaag volgens de uitvinding. Het deeltjesvormige vulmateriaal wordt zo uniform mogelijk 50 door de harsmatrix gedispergeerd.

Verscheidene optionele componenten worden eveneens bij voorkeur in de afschermingslaag volgens de uitvinding toegepast. In de geprefereerde methode voor het vervaardigen van de afschermingslaag, is het in het algemeen nodig dat een polymeer bindmiddel wordt gebruikt. Geschikte bindmiddelen omvatten polymere latexes voor hoofdzakelijk in water onoplosbare organische polymeren met daaraangehouden 55 anionogene of kationogene ladingen, zoals acryl- of styreen/butadieen-polymeren, welke gebonden sulfonium-, sulfoxonium-, isothiouronium-, pyridinium-, kwatemaire ammonium-, sulfaat- of sulfonaatgroepen bevatten.

5 193417

Bovendien zijn zetmeel, in het bijzonder zetmeel dat lineaire polymeren bevat, zoals natuurlijke zetmeel of maïszetmeel alsook enzymatisch of chemisch gemodificeerde zetmeel en in het bijzonder gemodificeerde zetmeel dat gebonden katiogene ladingen bevat in de geprefereerde methode als binder geschikt, en kan de harsachtige afschermingslaag volgens de uitvinding dergelijk zetmeel in de harsmatrix bevatten. De 5 binder omvat in het algemeen 1 tot 10 gew.% van het harsachtige afschermingslaag. Latexbinders die voor gebruik in deze voorkeursmethode geschikt zijn, worden in groter detail beschreven in Amerikaans octrooischrift 4.426.470.

Bovendien vereist de voorkeurswerkwijze in het algemeen het gebruik van een organisch uitvlokkings-middel. Derhalve omvat de afschermingslaag volgens de uitvinding die door deze werkwijze is vervaardigd, 10 in het algemeen verder de vaste stoffen van geschikte uitvlokkingsmiddelen met inbegrip van organische of polymere uitvlokkingsmiddelen met een hoog molecuulgewicht zoals partieel gehydrolyseerd polyacrylamide, gemodificeerd kationogeen polyacrylamide en diallyldiëthylammoniumchloride. Een dergelijk uitvlokkingsmid-del is typerend aanwezig in betrekkelijk kleine hoeveelheden, d.w.z. minder dan ongeveer 5, bij voorkeur minder dan ongeveer 3 gew.% van de afschermingslaag volgens de uitvinding.

15 De afschermingslaag volgens de uitvinding kan ook desgewenst ondergeschikte hoeveelheden bevatten van een vulstof zoals siliciumdioxide, calciumcarbonaat, magnesiumoxide, calciumsilicaat en mica. Pigmenten of kleurstoffen kunnen ook worden toegevoegd om een opaak karakter en/of kleur te verlenen. Verscheidene chemische additieven zoals antioxidatiemiddelen, brandvertragers, interne gietvorm-losmiddelen, vloeiregelingsmiddelen, weekmakers, blaasmiddelen, UV stabilisatoren, verdikkers, schuim-20 middelen, antischuimmiddelen, bacteriociden en dergelijke kunnen ook voor hun in de stand van de techniek bekende doeleinden worden gebruikt.

Bovendien kunnen niet-geleidende vezels in de harsachtige afschermingslaag volgens de uitvinding als versterkingsmiddel worden opgenomen. Het gebruik van dergelijke vezels voor het versterken vein kunststoffen is op zichzelf bekend. Dergelijke niet geleidende vezels kunnen de vorm hebben van korte 25 vezels of strengen of, minder geprefereerd, de vorm van voorspinsels. In het algemeen wordt de hoeveelheid niet geleidende vezels zodanig gekozen dat de hoeveelheid vezels, geleidend en niet-geleidend niet meer dan ongeveer 70, liefst ongeveer 50 gew.% van de afschermingslaag volgens de uitvinding bedraagt. Een geprefereerd bereik voor de niet-geleidende versterkingsvezets bedraagt in verband met de bovenstaand vermelde beperkingen 5-50% gebaseerd op het gewicht van de afschermingslaag. Verrassenderwijs 30 is gevonden dat de aanwezigheid van niet-geleidende vezels ook de EMI afschermingseffectiviteit van de afschermingslaag neigt te verhogen.

Geschikte niet-geleidende vezels omvatten bijvoorbeeld glasvezels, polyestervezels, polybenzinidevezels, polybenzoxazoivezels en polybenthiazolvezels.

De harsachtige afschermingslaag volgens de uitvinding wordt bij voorkeur vervaardigd in een papier-35 bereidingsproces zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.426.470 en in de Europese octrooipublicatie 81/00268. In een dergelijk proces wordt een verdunde waterige brij van fijnverdeelde harsdeeltjes, geleidende vezels, deeltjesvormig halfgeleidend of geleidend vulmateriaal en binder (en desgewenst andere vulstoffen en niet-geleidende vezels) bereid. Deze brij wordt vervolgens uitgevlokt met behulp van een uitvlokkingsmiddel en gedeeltelijk ontwaterd om de uitgevlokte vaste stoffen te brengen tot 40 de vorming van een laag of vlies. Het gevormde vlies kan daarna verder worden ontwaterd en gedroogd, bijvoorbeeld door drogen aan de lucht bij omgevingscondities, of drogen in een oven. Het vlies kan daarna worden verdicht door toepassing van warmte en druk onder vorming van een verdichte laag die bij voorkeur een dikte heeft van 0,051 tot 2,54 mm. Bij voorkeur worden verscheidene van dergelijke lagen thermisch aan elkaar gelast onder toepassing van warmte en druk teneinde een dikkere, sterkere samengestelde laag 45 te vormen. Bij voorkeur wordt een voldoende aantal lagen gebruikt opdat de resulterende afschermingslaag een dikte heeft van 0,254 tot 6,35 mm, bij voorkeur van 0,635 tot 5,1 mm.

Minder geprefereerde methoden voor het opnemen van de geleidende vezels en deeltjesvormige vulstoffen in harsen omvatten de verschillende bekende technieken. Men kan bijvoorbeeld door gebruik te maken van een transportschroef of soortgelijke apparatuur, de vezels in gesmolten thermoplastische harsen 50 combineren. Een dergelijke techniek is echter in het algemeen niet geschikt voor breekbare vezels, zoals gemetalliseerde glasvezels, omdat de afschuifkrachten te groot zijn om door de vezel te kunnen worden weerstaan. Een dergelijke techniek is echter geschikt wanneer minder breekbare vezels zoals metaatvezels of gemetalliseerde thermoplastische vezels worden gebruikt, en men ervoor zorgt dat afschuifkrachten tijdens het mengproces tot een minimum worden beperkt.

55 Desgewenst kan de harsachtige afschermingslaag volgens de uitvinding worden gesneden tot segmenten met betrekkelijk kleine afmetingen van 3,2 tot 25,4 mm, blokjes die als voeding kunnen dienen voor een spuitgietproces. Door het spuitgietproces onder condities van minimale afschuiving uit te voeren, is het 193417 6 mogelijk om een door spuitgieten gevormde afschermingslaag volgens de uitvinding te vervaardigen.

Wanneer de afschermingslaag door spuitgieten wordt gevormd, is het gewenst dat de minder breekbare vezels worden gebruikt, zoals metaalvezels, grafietvezels, gemetalliseerde grafietvezels of gemetalliseerde kunststofvezels.

5 Wanneer de afschermingslaag volgens de uitvinding gebruikt wordt voor EMI-afscherming, vertoont hij bij voorkeur een EMI-afschermingseffectiviteit van ten minste 20, bij voorkeur 30 tot 80 decibel of groter. Afschermingsefficiënties van 30-60 decibel zijn adequaat voor de grote meerderheid van toepassingen. Grotere afschermingseffectiviteiten van 60-80 decibel of groter kunnen voor speciale toepassingen worden bereikt. De afschermingseffectiviteit van de afschermingslaag volgens de uitvinding is bijzonder verrassend, 10 zelfs bij gebruik van relatief geringe hoeveelheden geleidende vezels en deeltjesvormlge vulstoffen. Ter vergelijking is in de handel verkrijgbare geleidende materialen gewoonlijk nodig dat tot 40 gew.% of meer geleidende materialen wordt gebruikt om equivalente afschermingseigenschappen van 40 decibel te realiseren.

In de ASTM-aanduiding ES 7-83 worden noodtoestandsstandaardtestmethoden voor elektromagnetische 15 afschermingseffectiviteit van plenaire materialen beschreven.

De afschermingslaag kan met elke geschikte techniek worden gevormd tot een voor gebruik gewenste gedaante. Een significant voordeel van de afschermingslaag is zijn vermogen om te worden gevormd tot een deel dat zowel structurele als ook afschermende functies uitoefent. In het bijzonder kan de afschermingslaag volgens de uitvinding worden gevormd tot complexe gedaantes zoals vereist kunnen zijn voor gebruik 20 als bijvoorbeeld een kast of houder voor een toestel. Bovendien is de afschermingslaag volgens de uitvinding niet bijzonder gevoelig voor krassen, deuken, ontsieringen, weersinvloeden uit de omgeving en oppervlakteoxidatie en kan derhalve worden gebruikt als beschermende afdekking en als EMI-schild. Ook vanwege zijn sterkte kan de afschermingslaag volgens de uitvinding eveneens worden gebruikt als basis of paneel waarop verscheidene componenten, bijvoorbeeld elektronische componenten kunnen worden 25 aangesloten.

In het algemeen wordt de afschermingslaag volgens de uitvinding tussen te beschermen elektronische delen geplaatst. Bij voorkeur kan de afschermingslaag zodanig zijn gevormd dat het in essentie volledig of in combinatie met andere afschermende materialen te beschermen elektronische componenten omgeeft.

De afschermingslaag heeft ook eigenschappen waardoor hij bruikbaar is in andere toepassingen.

30 Vanwege de geleidende vezels is de afschermingslaag in staat tot dissipatie van elektrostatische ladingen.

In de elektronica-industrie kan de instantane ontlading van statische elektrische ladingen of het opbouwen van dergelijke statische ladingen zelf een ernstige beschadiging van elektronische componenten veroorzaken. De afschermingslaag volgens de uitvinding kan worden gebruikt om dergelijke statische elektriciteit te dissiperen waardoor instantane ontlading of buitensporige ophoping van statische elektriciteit wordt 35 verhinderd. Vaak is de laag voldoende geleidend om te kunnen worden bekleed door elektrische afzetting, elektrostatische besproeiing, of soortgelijke technieken.

Bovendien kan de afschermingslaag volgens de uitvinding ook microgolven absorberen en/of radiofre-quentiestraling absorberen, waarbij deze energie wordt omgezet in warmte. Deze eigenschap maakt mogelijk dat de afschermingslaag bijvoorbeeld wordt gebruikt als bruiningsschotel bij het bereiden van eten 40 met microgolven.

Een verder voordeel van de afschermingslaag volgens de uitvinding is dat het als gevolg van zijn vermogen tot dissipatie van statische elektriciteit geen neiging heeft om elektrostatische stofdeeltjes aan te trekken.

De volgende voorbeelden worden ter toelichting van de uitvinding gegeven. Alle delen en percentages 45 hebben betrekking op het gewicht tenzij anders is aangegeven.

Voorbeeld I

Afschermingslaag monster nr. 1-A werd bereid volgens de volgende algemene procedure. In een vat dat 28 liter verdikt water bevatte (viscositeit ongeveer 2 centipoise) werden 8,4 g polyetheenvezels (merknaam 50 Pulpex® E vervaardigd door Hercules Corporation), 46,2 g aluminium beklede glasvezels, 18 pm diameter en 12,7 mm lengte (verkrijgbaar bij Lundy Electronics) en 46,2 g 4,76 mm gehakte glasvezelstrengen (415BB verkrijgbaar bij Owens Coming Fiberglas) gedispergeerd. De verkregen brij werd gedurende ongeveer 5 minuten onder hoge afschuifkrachten geroerd. Terwijl men verder ging met roeren, werd 166,4 g van een hoge dichtheid polyetheenpoeder (in het algemeen bereid volgens de werkwijze van het Ameri-55 kaanse octrooischrift 4.323.531), 3 g Ketjenblack® geleidend roet en 9,8 g (vaste stoffen) van een 54/45/1 styreen/butadieen/fumaarzuur-latex toegevoegd. Het mengsel werd daarna gedurende nog eens 2 minuten geroerd. Vervolgens werd aan de geroerde brij langzaam 150 g van een 0,2 vaste stof bevattende waterige 7 193417 oplossing van Betz® 1260 uitvlokkingsmiddel (verkrijgbaar bij Betz Laboratories) toegevoegd. De brij werd vervolgens ongeveer 1 minuut geroerd en 14 liter werd gegoten in de hoofdbox van een M/K laagvonmer (verkrijgbaar bij M/K Systems, Inc., Lynn, Massachusetts) van 30 cm bij 30 cm welke 14 liter water bevatte. De brij werd zacht geroerd en ontwaterd. De vaste stoffen werden verzameld op een zeef met mazen van 5 177 pm, natgeperst en gedroogd in een oven met gedwongen luchtcirculatie bij een temperatuur van 105°C in een tijdsbestek van 90 minuten. De aldus verkregen laag werd in een met stoom verhitte pers bij een druk van 4823 kPa en een temperatuur van 165°C geperst onder vorming van een verdichte laag. De laag werd daarna getest op afschermingseffectiviteit, gebruikmakend van een afgeschermde kameromgevlng en de monsterlaag onderwerpend aan een frequentie van 1000 MHz (1GHz). Dit type testfaciliteit is analoog 10 aan dat wat beschreven is in ASTM-ES 7-83. De afschermingseffectiviteit in decibel (dB) voor deze afschermingslaag was zoals in de volgende tabel A is aangegeven.

In voorbeeld l-B werd op soortgelijke wijze gewerkt, waarbij dit keer 23,1 g gemetalliseerd glas en 69,3 g niet-gemetalliseerd glas werd gebruikt. Deze laag werd eveneens op afschermingseffectiviteit onderzocht met het in de volgende tabel A gemelde resultaat.

15 Ter vergelijking werden vergelijkingsmonsters nrs. C-1 tot C-4 bereid volgens de bovenstaande algemene procedure. Monster nr. C-1 bevatte geen gemetalliseerde glasvezels, 92,4 g niet-gemetalliseerde glasvezels en geen roet. Monster nr. C-2 bevatte 23,1 g gemetalliseerde glasvezels, 69,3 g niet-gemetalliseerde glasvezels en geen roet. Monster nr. C-3 bevatte 46,2 g gemetalliseerde glasvezels, 46,2 g niet-gemetalliseerde glasvezels en geen roet. Monster nr. C-4 bevatte 3 g koolstofroet, geen gemetalli-20 seerde glasvezels en 92,4 g niet-gemetalliseerde glasvezels. Deze vergelijkingsmonsters werden onderzocht op afschermingseffectiviteit met het in de volgende tabel A aangegeven resultaat.

TABEL A

25 monster nr.1 gemetall. glas niet-gemetall. glas roet (gew.%) afschermings- (gew.%) (gew.%) effectiviteit 1-A 16,5 16,5 1,1 52 1-B 8,25 24,75 1,1 44 30 C-1*) 0 33 0 2 C-2*) 8,25 24,75 0 26 C-3*) 16,5 16,5 0 38 C-4*) 0 33 1,1 β 35 *) Niet volgens de uitvinding.

1 Alle monsters bevatten 166,4 g hoge dichtheid polyetheen, 9,8 g vaste stoffen van een 54/45/1 styreen/ butadieen/fumaarzuur-latex en 0,3 g actief uitvlokkingsmiddel vaste stof.

Bij de evaluatie van de afschermingseffectiviteit van een samengestelde laag, correspondeert een toename 40 van 10 dB in afschermingseffectiviteit met een 90% reductie in EMI. Een 30 dB afscherming houdt 99,9% van het EMI tegen. Een 50 dB afscherming houdt 99,999% van het EMI tegen enz. Anders gezegd leidt een 10 dB toename tot een reductie of verzwakking van de verstrooide EMI emissies van de inrichting die hij omgeeft met een extra 90%.

In het bovenstaande voorbeeld kan vergelijkingsmonster nr. C-1 als basislijn worden genomen. Men ziet 45 dat de samengestelde laag zonder roet of gemetalliseerd glas een afschermingseffectiviteit van 2 dB heeft. Door roet toe te voegen, zoals in vergelijkingsvoorbeeld C-4, wordt de afschermingseffectiviteit met 6 dB verhoogd tot een totaal van 8 dB. In vergelijkingsmonster nr. C-2 leidt de aanwezigheid van 8,25 gew.% gemetalliseerd glasvezels tot een verhoging van de afschermingseffectiviteit tot 26 dB. Wanneer men monster nr. C-2 vergelijkt met monster 1-B, ziet men dat het gecombineerde gebruik van 8,25 gew.% 50 gemetalliseerde glasvezels met 3 g roet een synergistische toename van de afschermingseffectiviteit tot 44 dB geeft, hetgeen 18 dB of 41% groter is dan die van vergelijkingsvoorbeeld nr. C-2. Slechts 6 dB van dit verschil kan op rekening worden geschreven van de toevoeging van het roet in monster 1-B. De overblijvende verbetering is te wijten aan een onverwachte interactie tussen het roet en geleidende vezels in monster nr. 1-A. Wanneer men derhalve monster 1-B en vergelijkingsmonster 1-B en vergelijkingsmonster 55 nr. C-2 vergelijkt, kan men gemakkelijk de verrassende gunstige invloed waarnemen van het gebruik van de geleidende vezels tezamen met kleine hoeveelheden roet.

Soortgelijke waarnemingen worden gedaan bij vergelijking van monster nr. 1-A met vergelijkingsmonster i 193417 8 nr. C-3. Allebei bevatten dezelfde hoeveelheid gemetalliseerd glas. Monster 1-A bevat echter bovendien 3 g roet De afschermingseffectiviteit van monster 1-A is 14 dB of 27% groter dan die van vergelijkings-monster nr. C-3. Hier kan men opnieuw slechts 6 dB van deze vergelijkende analyse op rekening schrijven van de aanwezigheid van roet in monster nr. 1-A.

5

Voorbeeld II

Onder toepassing van de algemene procedure en materialen die in voorbeeld I zijn beschreven, werden samengestelde monsters nrs. 2-a t/m 2-F vervaardigd. Monster 2-A t/m 2-E bevatten elk 7,0 gew.% 10 gemetalliseerde glasvezels en 26,0 gew.% niet-gemetalliseerde glasvezels. In monster 2-F werd de belading met gemetalliseerde glasvezels verhoogd tot 8,25 gew.% en werd de belading met niet-gemetalliseerde glasvezels verlaagd tot 24,75 gew.%. De hoeveelheid roet (Vulcan XC-72) werd in elk monster gevarieerd, lopend van 0,1 tot 2,1 gew.%, zoals in de hiernavolgende tabel B is aangegeven. Als hars gebruikte men Styron® 6075, een in de handel verkrijgbaar polystyreen. Elk van de monsters werd 15 onderzocht op afschermingseffectiviteit met de in de onderstaande tabel B vermelde resultaten.

TABEL B

monster nr.1 gemetall. niet- roet (gew.%) afschermings- 20 glasvezels gemetalliseerde effectiviteit (gew.%) glasvezels (gew.%) 2-A 7,0 26,0 0,1 24 25 2-B 7,0 26,0 0,2 31 2-C 7,0 26,0 0,3 35 2-D 7,0 26,0 0,5 35 2-E 7,0 26,0 2,1 38 2- F 8,25 24,75 0,5 46 30 - 1 Alle monsters bevatten 169,4 g Styron® 6075 polystyreen, 9,8 g vaste stoffen van een 54/45/1 styreen/ butadieen/fumaarzuur-latex en 0,3 g van actieve uitvlokkingsmiddel vaste stof. De monsters werden bij 4826 kPa en 190°C gevormd.

35 Zoals men uit de resultaten in tabel B kan zien werd een zeer goede EMI-afscherming verkregen bij gebruik van zeer geringe hoeveelheden van zowel geleidende vezels als roet. De afschermingseffectiviteit is niet erg gevoelig voor de hoeveelheid roet omdat zeer lage hoeveelheden roet zeer effectief de gewenste afschermingseffectiviteit geven. Een relatief kleine verhoging van de hoeveelheid geleidende vezels met 1,25 gew.%, in combinatie met een kleine hoeveelheid roet, leidde echter tot 24% toename van de 40 afschermingseffectiviteit in vergelijking met monster 2-d waarin dezelfde hoeveelheid roet werd gebruikt. Gebruikmakend van de algemene procedure die in voorbeeld I is beschreven, werden samengestelde monsters 3-A t/m 3-D vervaardigd. Elk monster werd vervaardigd uit een polymeer matrix die 60,5 gew.% polypropeen met een smeltindex van 35 g/10 min, bepaald volgens ASTM 1238, 2,75 gew.% van met nikkel beklede grafietvezels, en 30,25 gew.% van niet-gemetalliseerde glasvezels met een gemiddelde lengte van 45 12,7 mm bevatte. De resultaten zijn in de onderstaande tabel C vermeld.

TABEL C

monster nr. niet-gemetall. Ni-beklede1 roet (gew.%) afschermings- 50 glasvezels grafietvezels effectiviteit (gew.%) (gew.%) 3- A 30,25 2,75 0 32 3-B 30,25 2,75 0 38 55 3-C 30,25 2,75 4,0 52 3-D 30,25 2,75 4,0 58 9 193417 1 Met nikkel beklede grafietvezels, in de handel gebracht door American Cyanamid onder het merk Cycom®.

2 Black Pearls® 2000 vervaardigd door Cabot Corp.

5 Tabel C laat zien dat de afschermingseffectiviteit voor een afschermingslaag waarin nikkelbeklede grafietvezels zijn gebruikt in een aanzienlijk kleinere hoeveelheid dan 2,75 gew.%, vergelijkbaar is met de hogere belading van gemetalliseerde glasvezels van de monsters 2-A t/m 2-E zelfs in het geval van de voorbeelden 3-A en 3-B, waarin geen roet is gebruikt. Een synergistisch effect in afschermingseffectiviteit kan worden waargenomen, wanneer een kleine hoeveelheid roet wordt toegevoegd, zoals in de monsters 10 3C en 3-D. Een vergelijking van de monsters 3-A en 3-C toont een verhoging van de afschermingseffectiviteit van 38%. Een soortgelijke verbetering in afschermingseffectiviteit wordt verkregen wanneer men monster 3-D met monster 3-B vergelijkt.

Het verschil in afschermingseffectiviteit tussen de monsters 3-A en 3-B en de monsters 3-C en 3-D waarbij 4,0 gew.% roet is gebruikt, is te wijten aan het feit dat de met nikkel beklede grafietvezels van de 15 monsters 3-A en 3-C een gemiddelde lengte van 6,35 mm hadden, terwijl de vezels van de monsters 3-B en 3-D een gemiddelde lengte van 12,7 mm bezaten. De lange vezels vertoonden een verbetering in afschermingseffectiviteit ten opzichte van de kortere vezels.

Voorbeeld IV

20 Gebruikmakend van de algemene procedure en materialen die zijn beschreven in voorbeeld I werden samengestelde monsters 4-A en 4-B vervaardigd. Elk monster bevatte een variërende hoeveelheid roestvrijstalen vezels zoals in de hierna volgende tabel D wordt getoond.

TABEL D

25 -

Monster nr.1 roestvrijstalen niet-gemetallis. roet (gew.%) afschermings- vezels2 (gew.%) glasvezels effectiviteit (gew.%) 30 4-A 0,5 14,5 0,4 27 4- B 1,0 14,5 0,4 33 1 Alle monsters bevatten 211,4 g Styron® 6075 polystyreen, 9,8 g vaste stoffen van een 54/45/1 % mengsel van styreen/butadieen/fumaarzuur-latex, 0,3 g uitvlokkingsmiddel vaste stof en 16,8 g polyetheen-35 vezels (Pulpex® E, vervaardigd door Hercules Corp.). De monsters werden gevormd bij 4826 kPa en 190°C.

2 Vervaardigd door Brunswick Technetics of Deland, Fla. met een lengte van 7,62 mm.

Tabel D laat zien dat een kleine hoeveelheid roestvrijstalen vezels nuttig kan worden gebruikt om een 40 verbeterde afscherming te verkrijgen in vergelijking tot de monsters C-1 en C-4.

Voorbeeld V

Gebruikmakend van de algemene procedure en materialen die beschreven zijn in voorbeeld I, werden de samengestelde monsters 5-A en 5-B vervaardigd zoals getoond in tabel E. Elk monster bevatte een 45 mengsel van met nikkel beklede grafietvezels en grafietvezels met een gemiddelde lengte van 6,35 mm. De grafietvezels van monster 5-A bevatten 95% koolstof, terwijl de grafietvezels van monster 5-B 99% koolstof bevatten.

TABEL E

50 -

Monster nr.1 beklede grafietvezels3 niet-gemetall. roet (gew.%) afschermings- grafietvezels2 (gew.%) glas (gew.%) effectiviteit (gew.%) 55 5-A 1,36 5,26 7,93 0,4 38 5- B 1,36 5,26 7,93 0,4 48 193417 10 <· 1 Alle monsters bevatten 212,7 g Styron® 6075 polystyreen, 90,8 g vaste stof van een 54/45/1 styreen/ butadieen/fumaarzuur-latex, 0,3 g uitvlokkingsmiddel vaste stof, en 16,8 g polyetheenvezels (Pulpex® E, vervaardigd door Hercules Corporation. De monsters werden gevormd bij 4826 kPa en 190°C.

2 Vervaardigd door American Cyanamid onder het merk Cycom®.

5 3 Vervaardigd door Kureha®.

De in tabel E getoonde resultaten laten zien dat een mengsel van met nikkel beklede vezel en grafietvezels een verbeterde afschermingseffectiviteit geeft in vergelijking tot de afschermingseffectiviteit van de monsters C-1 en C-4. Een iets hogere afschermingseffectiviteit werd verkregen met monster 5-B. Dankzij het gebruik 10 van een grafietvezel met een hogere graad van grafitisering.

Voorbee/cf VI

Gebruikmakend van de algemene procedure en materialen beschreven in voorbeeld I, werden samengestelde monsters 6-A t/m 6-E vervaardigd, waarbij als polymeermatrix een hoge dichtheid polyetheen 15 (HDPE) werd gebruikt met een smeltindex van 0,6 g/10 min. Het voorbeeld is vergelijkbaar met voorbeeld 3 en maakt gebruik van variërende hoeveelheden van een met nikkel beklede grafietvezel met variërende lengte, zoals in de hierna volgende tabel F wordt getoond. De met nikkel beklede grafietvezels werden vervaardigd door American Cyanamid onder het merk Cycom®. Variërende hoeveelheden niet geleidende glasvezels werden in de monsters 6-A tot en met 6-C toegevoegd. De glasvezels hadden een gemiddelde 20 lengte van 12,7 mm. Een kleine hoeveelheid roet werd toegevoegd aan de monsters 6-A t/m 6-C. De monsters 6-D en 6-E bevatten geen niet-geleidende versterkingsvezels en geen roet. De resultaten worden in de hierna volgende tabel F weergegeven:

TABEL F

25 -

Monster nr. Ni-beklede grafietvezels niet- roet (gew.%) afschermings- _ gemetall. effectiviteit

,gew.%, lengIe STT

30 - 6-A 2 6,35 mm 31 0,4 44 6-B 10 6,35 mm 23 0,4 68 6-C 20 6,35 mm 13 0,4 72 6-D*) 33 3,175 mm 0 0 82 35 6-E*) 33 12,7 mm 0 0 78 *) Niet volgens de uitvinding.

De monsters 6-A t/m 6-C laten zien dat een hogere belading met met nikkel beklede grafietvezels met een 40 vaste lengte, d.w.z. een gemiddelde lengte van 6,35 mm, tot een hogere afscherming leidt, hoewel een geleidelijke nivellering van de afschermingseffectiviteit werd waargenomen bij 10-20 gew.% bij de monsters 6-B en 6-C. Een zeer hoge afschermingseffectiviteit werd opgemerkt bij een zeer hoge belading van 33 gew.% nikkelbeklede grafietvezels met een lengte van de helft van de lengte van de vezels van de monsters 6-a t/m 6-C. Monster 6-D toont dat een grote toename van het aantal geleidende vezels gunstig 45 is om een hoge afschermingseffectiviteit te verkrijgen, zelfs wanneer roet afwezig is. Een afname van de afschermingseffectiviteit kan worden waargenomen in monster 6-E waarin het aantal vezels met een factor 4 werd verminderd. De gegevens in tabel F laten zien dat een optimalisatie van de afschermingseffectiviteit gemakkelijk kan worden gerealiseerd door de juiste hoeveelheid vezels (in gew.%), de lengte van de vezels en een gekozen hoeveelheid roet te kiezen. De afschermingseffectiviteit en kostenrendement van monster 50 6-c is buitengewoon hoog en bevredigend voor de meeste commerciële toepassingen doordat een kleiner gewichtspercentage nikkelbeklede vezels alsmede roet wordt gebruikt in vergelijking tot monster 6-D.

Voorbeeld VII

Gebruikmakend van de algemene procedure en materialen beschreven in voorbeeld I, werden samenge· 55 stelde monsters 7-A t/m 7-H vervaardigd, waarbij als polymeermatrix een hoge dichtheid polyetheen (HDPE) met een smeltindex van 0,6 g/10 min. werd gebruikt. Alle monsters maakten gebruik van niet-geleidende versterkende glasvezels met een gemiddelde lengte van 4,76 mm. De belading van de vezels

Claims (8)

11 193417 varieerde enigszins vanaf een minimum van 32,00 gew.% tot een maximum van 32,75 gew.%. De monsters omvatten met nikkel beklede grafietvezels (vervaardigd door American Cyanamid onder het merk Cycom®) met een gemiddelde lengte van 6,35 mm. De belading met geleidende vezels varieerde van monster tot monster. De monsters 7-A t/m 7-D bevatten geen roet, terwijl de monsters 7-E t/m 7-H 0,4 gew.% roet 5 (Vulvan® XC-72 van Cabot) bevatten. De monsters werden getest op soortgelijke oppervlakte- en volumeweerstand volgens ASTM D-257 en statistische vervalsnelheid (Static Decay Rate, in seconden) volgens de US Federale Test Standaard 101C, Methode 4046.1. De gegevens zijn in de hierna volgende Tabel G vermeld:

10 TABEL G Monster nr. niet- Ni-beklede roet soortgelijke weerstand statistisch verval (in sec.) gemetallis. grafiet- (gew.%)-- glasvezels vezels oppervlak x volume x +5 kv -5 kv 15 (gew.%) (gew.%) (ohm/sq) (ohm-cm)

7-A 32,75 0,25 0 7,71x1013 1,47x1015 0,04 1,47

7-B 32,50 0,50 0 1,17x1013 1,47x1015 0,01 0,01

7-C 32,25 0,75 0 2,78x104 8,49x107 0,01 0,01 20 7-D 32,00 1,00 0 1,00x103 1,81x107 0,01 0,01

7-E 32,75 0,25 0,4 2,63x1014 9,26x1014 0,01 0,01 7—F 32,50 0,50 0,4 2,63x105 6,17x1014 0,73 0,01

7-G 32,25 0,75 0,4 1,13x105 1,97x105 0,01 0,01

7-H 32,00 1,00 0,4 1,58x10® 3,47x10® 0,01 0,01 25 - De monsters in tabel G laten zien dat de toevoeging van roet in het algemeen tot een verbetering van de soortgelijke weerstand van het oppervlak en het volume van de monsters leidt, ook al treden af en toe afwijkingen in de metingen op. Een vergelijking tussen voorbeeld 7-B (0 gew.% roet) en monster 7-F toont 30 een exponentiële daling van 8 eenheden, d.w.z. van 1,17x1013 tot 2,63x10® en een exponentiële daling van 1 eenheid in soortgelijke volumeweerstand bij allebei de monsters waarin slechts 0,5 gew.% met nikkel beklede grafietvezels is gebruikt. Exponentiële dalingen van 1 en 2 werden waargenomen in de soortgelijke volumeweerstand tussen de monsters 7-A t/m 7-D en de monsters 7-E t/m 7-H. Een exponentiële daling van 1 staat gelijk aan een factor 10 en een exponentiële daling van 2 staat gelijk aan een factor 100. 35 Afschermingslaag, omvattende (a) een continue matrix van een synthetisch harsachtig materiaal met daarin 40 random gedispergeerd (b) 0,25 tot 45 gew.% van de afschermingslaag van geleidende vezels met een lengte-tot-breedte-verhouding van 25 tot 2000, welke geleidende vezels in twee dimensies hoofdzakelijk in het door de laag bepaalde vlak random zijn georiënteerd, en (c) tot 50 gew.% van een niet-geleidende versterkende vezel, gebaseerd op het gewicht van de afschermingslaag, met het kenmerk, dat in de afschermingslaag verder random gedispergeerd is (d) van 0,1 tot 5 gew.% van deeltjesvormig geleidend of 45 halfgeleidend vulmateriaal, gebaseerd op het gewicht van de afschermingslaag.