RU2502768C1

RU2502768C1 - Electroconductive thermoplastic material for electrotyping

Info

Publication number: RU2502768C1
Application number: RU2012144169/04A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иосифович Бусько; Ирина Ивановна Бусько
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2013-12-27

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: described is an electroconductive thermoplastic material for electrotyping, which contains a binding substance and electroconductive filler, where the binding substance is a mixture of polyethylene wax and paraffin in ratio of 2/1 to 1/3, and the electroconductive filler is graphite, with the following ratio of components, pts.wt: polyethylene wax 10-20, paraffin 10-30, graphite 60-70.

EFFECT: material enables free casting of an original article with electroconductive material when making a mould at low temperature and simplifies the technology of making moulds.

1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к гальванопластике, к электропроводящим термопластичным композиционным материалам для изготовления электропроводящих форм и последующего электрохимического наращивания металлических изделий и отделения их от форм путем расплавления форм.The invention relates to electroforming, to electrically conductive thermoplastic composite materials for the manufacture of electrically conductive molds and subsequent electrochemical build-up of metal products and their separation from the molds by melting the molds.

Известна токопроводящая композиция [патент России N 2304159 кл. C09J 9/02, 2006], содержащая эпоксидную смолу, полиамидную смолу, порошок никеля и циклогексанон. Недостатком этой токопроводящей композиции является наличие в ее составе органического растворителя, а также невозможность расплавления формы из нее после наращивания металла вследствие наличия в ее составе термореактивных смол.Known conductive composition [patent of Russia N 2304159 class. C09J 9/02, 2006] containing an epoxy resin, a polyamide resin, nickel powder and cyclohexanone. The disadvantage of this conductive composition is the presence in its composition of an organic solvent, as well as the impossibility of melting the form from it after building the metal due to the presence of thermosetting resins in its composition.

Известен электропроводный термопластичный эластомер и изделие из него [патент России N 2237303 кл. Н01В 1/22, 2000], содержащий стирол-этилен-бутилен-стирольный и(или) стирол-этилен-пропилен-стирольный полимер и электропроводный наполнитель. Недостатком известного материала является недостаточно низкая температура плавления (160°С), что не позволяет изготавливать из него формы для гальванопластики методом свободной заливки оригинала, чувствительного к температуре.Known electrically conductive thermoplastic elastomer and an article thereof [Russian patent N 2237303 class. H01B 1/22, 2000] containing styrene-ethylene-butylene-styrene and / or styrene-ethylene-propylene-styrene polymer and an electrically conductive filler. A disadvantage of the known material is the insufficiently low melting temperature (160 ° C), which does not allow to make forms for electroforming from it by free pouring the temperature-sensitive original.

Наиболее близкой к заявляемому материалу по составу является, выбранная за прототип, известная электропроводная полимерная композиция [Патент России N 2012575 кл C09D 5/24, 1994], содержащая в качестве связующего бутадиен-стирольный термоэластопласт, сажу в качестве электропроводящего наполнителя и органический растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:Closest to the claimed material in composition is the known electrically conductive polymer composition selected for the prototype [Russian Patent N 2012575 CL C09D 5/24, 1994], containing styrene-butadiene-thermoplastic elastomer, carbon black as an electrically conductive filler and an organic solvent in the following the ratio of components, parts by weight:

бутадиенстирольный термоэластопластstyrene butadiene thermoplastic elastomer 100,one hundred, сажаsoot 26-30,26-30, органический растворительorganic solvent 600-700600-700

Недостатком этой электропроводной композиции является наличие в ее составе органического растворителя, что приводит к невозможности изготовления качественной формы для гальванопластики методом свободной заливки оригинала вследствие значительной усадки. Недостаточно низкая температура плавления (160°С) не позволяет изготавливать из нее формы для гальванопластики методом свободной заливки оригинала, чувствительного к температуре. Технология изготовления формы с применением указанной композиции сложна, так как включает изготовление формы из непроводящего материала, нанесение на ее поверхность указанной электропроводящей композиции, осуществление токоподвода к электропроводящей поверхности формы для обеспечения электрохимического осаждения металла.The disadvantage of this electrically conductive composition is the presence of an organic solvent in its composition, which makes it impossible to produce a high-quality mold for electroforming by free-casting the original due to significant shrinkage. Insufficiently low melting temperature (160 ° C) does not allow to make forms for electroforming from it by free pouring of the original, temperature-sensitive. The manufacturing technology of the mold using the specified composition is complicated, as it involves the manufacture of the mold from a non-conductive material, the application of said electrically conductive composition to its surface, the current supply to the electrically conductive surface of the mold to provide electrochemical deposition of the metal.

Технической задачей в предлагаемом материале является возможность осуществления свободной заливки оригинала изделия электропроводящим материалом в процессе изготовления формы при низкой температуре (50-100 град С), упрощение технологии изготовления форм, а также исключение из состава материала органического растворителя.The technical problem in the proposed material is the ability to freely fill the original product with electrically conductive material during the manufacturing process of molds at low temperature (50-100 degrees C), simplify the manufacturing technology of molds, and also exclude organic solvent from the composition of the material.

Техническая задача достигается тем, что в качестве связующего компонента в материале содержится смесь полиэтиленового воска и парафина в соотношении от 2/1 до 1/3, а в качестве электропроводящего наполнителя содержится графит при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:The technical problem is achieved in that as a binder component in the material contains a mixture of polyethylene wax and paraffin in a ratio of 2/1 to 1/3, and as an electrically conductive filler contains graphite in the following ratio of components, parts by weight:

полиэтиленовый воскpolyethylene wax 10-20,10-20, парафинparaffin 10-30,10-30, графитgraphite 60-70.60-70.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1. Приготовление электропроводящего материала проводят путем сплавления парафина П1 (10 мас.ч.), полиэтиленового воска ПВ100 (20 мас.ч.) и чистого графита (70 мас.ч.) при температуре 140°С в посуде из нержавеющей стали, затем дают смеси остыть до температуры 50-100°С, при которой сохраняется необходимая для свободной заливки текучесть материала. Перед заливкой вокруг оригинала устанавливают обечайку необходимой высоты, а внутрь обечайки поверх оригинала укладывают токоподвод. По окончании свободной заливки оригинала электропроводящим материалом форме дают остыть, а затем освободив форму от обечайки помещают форму в электролизер для наращивания металла, после чего форму расплавляют при температуре 140°С, тем самым освобождают полученную копию от формы. Для получения следующей копии снова заливают оригинал электропроводящим материалом и т.д. Чтобы не подвергать копируемое изделие многократным заливкам в качестве оригинала используют резиновую копию копируемого изделия.Example 1. The preparation of the electrically conductive material is carried out by fusing paraffin P1 (10 parts by weight), polyethylene wax PV100 (20 parts by weight) and pure graphite (70 parts by weight) at a temperature of 140 ° C. in stainless steel vessels, then allow the mixture to cool to a temperature of 50-100 ° C, at which the fluidity necessary for free pouring is maintained. Before pouring around the original, a shell of the required height is installed, and a current lead is placed inside the shell on top of the original. At the end of the free pouring of the original with an electrically conductive material, the mold is allowed to cool, and then, having released the mold from the shell, the mold is placed in the electrolyzer to build up metal, after which the mold is melted at a temperature of 140 ° C, thereby freeing the resulting copy from the mold. To obtain the next copy, the original is again poured with electrically conductive material, etc. In order not to subject the copied product to multiple fills, a rubber copy of the copied product is used as the original.

Заявляемый состав материала в сравнении с прототипом и основные характеристики приведены в таблице 1.The claimed composition of the material in comparison with the prototype and the main characteristics are shown in table 1.

Таблица 1Table 1 Компоненты состава, мас.ч.The components of the composition, parts by weight ПрототипPrototype Пример N1Example N1 Пример N2Example N2 Пример N3Example N3 Пример N4Example N4 Пример N5Example N5 Бутадиенстирольный термоэластопластStyrene butadiene thermoplastic elastomer 100one hundred СажаSoot 26-3026-30 РастворительSolvent 600-700600-700 Полиэтиленовый воск ПВ-100Polyethylene wax PV-100 20twenty 1010 1010 1010 20twenty Парафин П1Paraffin P1 1010 20twenty 2525 30thirty 20twenty Графит чистыйPure graphite 7070 7070 6565 6060 6060 Удельное электросопротвление, Ом·мElectrical resistivity, Ohm · m 10^-4 10 ^-4 10^-3-10^-4 10 ^-3 -10 ^-4 10^-3-10^-4 10 ^-3 -10 ^-4 10^-3-10^-4 10 ^-3 -10 ^-4 10^-3-10^-4 10 ^-3 -10 ^-4 10^-3-10^-4 10 ^-3 -10 ^-4 Температура плавления град. °СMelting point hail. ° C более 160more than 160 менее 140less than 140 менее 140less than 140 менее 140less than 140 менее 140less than 140 менее 140less than 140 Возможность свободной заливки при 50°-100°СPossibility of free pouring at 50 ° -100 ° C нетno естьthere is естьthere is естьthere is естьthere is естьthere is

В соответствии с данными, приведенными в таблице 1, заявляемый состав обеспечивает свободную заливку оригинала при достаточно низкой температуре, то есть в щадящих условиях для оригинала. Удельное электрическое сопротивление заявляемого материала достаточно низкое, что обеспечивает электрохимическое осаждение металла. Применение заявляемого материала упрощает изготовление формы а также не содержит опасных стиролсодержащих полимеров и органических растворителей. Кроме того обеспечивается многократное использование материала, а при использовании в качестве оригинала его резиновой копии обеспечивается минимальное воздействие на сам оригинал. При этом в результате щадящего теплового воздействия резиновая копия оригинала может использоваться многократно, а в силу ее гибкости и возможности ее извлечения из формы с замкообразными выступами и впадинами без ее разрушения позволяет изготавливать изделия сложной формы. Заявляемый электропроводящий термопластичный материал после расплавления использованной формы может быть вновь направлен на изготовление новой формы, то есть обеспечивает безотходность.In accordance with the data given in table 1, the inventive composition provides free filling of the original at a sufficiently low temperature, that is, in gentle conditions for the original. The electrical resistivity of the claimed material is sufficiently low, which provides electrochemical deposition of the metal. The use of the claimed material simplifies the manufacture of the mold and also does not contain hazardous styrene-containing polymers and organic solvents. In addition, multiple use of the material is ensured, and when used as an original, its rubber copy ensures minimal impact on the original itself. In this case, as a result of gentle heat exposure, a rubber copy of the original can be used repeatedly, and due to its flexibility and the ability to extract it from a mold with lock-like protrusions and depressions without destroying it, it is possible to produce products of complex shape. The inventive electrically conductive thermoplastic material after melting the used mold can be re-directed to the manufacture of a new mold, that is, provides waste-free.

Claims

Electrically conductive thermoplastic material for electroforming, containing a binder and an electrically conductive filler, characterized in that the binder contains a mixture of polyethylene wax and paraffin in a ratio of 2/1 to 1/3, and as an electrically conductive filler graphite in the following ratio of components, wt.h .:
polyethylene wax 10-20 paraffin 10-30 graphite 60-70