WO1999023153A2 - Kunststoffmaterial und leitfähiger kunststoffgegenstand - Google Patents

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    • C08K2201/001—Conductive additives

Definitions

  • the invention relates to a plastic material according to the preamble of claim 1 and to a conductive plastic object made of this material, in particular a sealing and shielding profile.
  • a multi-part shielding seal which consists of an elastic support and a highly conductive cover layer and allows both prefabrication of housing parts with a seal before assembly and repeated opening of the housing after the first closing.
  • the inhomogeneity problems that arise due to the high specific weight of the metal particles providing the conductivity of the material are specifically to be countered.
  • the manufacture of the multi-component seal is complex.
  • EP-B-0 629 114 has therefore become established in mass production, in which the conductive material in a pasty starting state is applied directly to a housing part by means of pressure from a needle or nozzle and adheres there elastically solidified on its surface so that (without the need for a mold) a shielding profile that is both conductive and elastic is formed.
  • Its profile shape is determined by the appropriate choice of cross-sectional shape and size and scanning speed of the needle or nozzle as well as by setting the material properties such as viscosity, Thixotropy and hardening or crosslinking rate predetermined.
  • the fillers used are, in particular, solid noble metal particles, for example made of silver, noble metal-coated particles with a base core, such as Ag or Pt-coated Cu or Ni particles, composites of base metals, such as Ni-coated Cu -Particles, or also precious metal-coated glass or ceramic particles.
  • a base core such as Ag or Pt-coated Cu or Ni particles
  • composites of base metals such as Ni-coated Cu -Particles
  • precious metal-coated glass or ceramic particles are, in particular, solid noble metal particles, for example made of silver, noble metal-coated particles with a base core, such as Ag or Pt-coated Cu or Ni particles, composites of base metals, such as Ni-coated Cu -Particles, or also precious metal-coated glass or ceramic particles.
  • the well-known fillers based on carbon do not meet today's requirements in terms of their conductivity.
  • the invention is therefore based on the object of specifying such an improved plastic material or an electrically conductive plastic object.
  • the object is achieved by a plastic material with the features specified in claim 1 or a conductive plastic object with the features of claim 15.
  • the invention includes the basic idea that the starting material for a conductive plastic object as a synthetic resin matrix with embedded molded elastic see micro-hollow bodies and consequently with low density and high elasticity.
  • the material contains in particular a conductive filler; in an alternative embodiment, however, the conductivity of the finished thermoplastic or thermosetting plastic object can be generated or increased by an at least partially conductive coating.
  • the wall of the micro-hollow body has a plastic and is essentially gas-tight, which together gives the desired high degree of form elasticity, in particular elastic compressibility, of the filling body.
  • the hollow bodies are essentially formed exclusively from metal, a certain elasticity also being achieved in the interplay of gas filling and formation of the metal wall.
  • At least part of the metallic filler is present as a metallic shell or coating of the micro-hollow body, so that the conductivity of the entire material (matrix with filling) is achieved at least to a considerable extent via the contact of the conductive walls of the hollow body.
  • the metallic coating has a rough surface, in particular with an essentially radially oriented crystallite structure, one can advantageously manage with moderately high degrees of filling and also achieve a particularly stable cohesion between matrix and packing.
  • the metallic filler is dispersed into the matrix as a metal powder in another development of the inventive concept essentially in the conventional manner, the degree of filling with the (then non-conductive and consequently forming insulating regions) micro-hollow bodies should not be too high his.
  • micro-hollow bodies expediently have a diameter in the range between 5 ⁇ m and 100 ⁇ m, in particular between 15 ⁇ m and 50 ⁇ m.
  • the micro-hollow bodies are hollow spherical. Special properties - such as thixotropy and electrical and mechanical anisotropy - can be achieved if at least some of the micro hollow bodies have an approximately ellipsoidal, cylindrical or prismatic shape (also a briquette-like shape or flake shape), the length of the largest major axis being one Ellipsoids at least 1.5 times the next major axis or the cylinder height at least 1.5 times the radius or the height of the prism. is at least 1.5 times the length of its largest base side.
  • the elongated micro-hollow bodies can be aligned due to the dynamic interface orientation effects, and subsequent consolidation on the base preserves this alignment.
  • micro-hollow bodies can also be divided on the inside by intermediate walls or can be constructed from several separate cavities.
  • the metallic shell preferably encompasses the entire surface of the micro-hollow body and thus results in particular in gas-tightness and thus elastic compressibility with a high restoring force which is practically constant over a long period of time. It has an average thickness in the range between 0.1 ⁇ m and 5 ⁇ m, which is matched to the dimensions of the hollow micro-bodies so that the effective density of the coated hollow micro-bodies is not significantly greater than that of the plastic matrix.
  • a corresponding plastic object - in particular a shielding profile, which is formed in a self-supporting manner by applying a sealing material of this type to a surface of a shielding housing part - is therefore almost ideal homogeneous distribution of the micro hollow bodies in the synthetic resin matrix and a uniformly high elasticity and dimensional stability.
  • the surface of the metallic shell of the micro-hollow body is preferably rough or porous, right up to highly structured coatings with crystallite, largely radially oriented projections, which have an intimate connection with a matrix and - through a regular interlocking of those in the matrix neighboring hollow bodies - ensure high volume conductivity even with a relatively low degree of filling.
  • the metallic shell consists of at least two layers, only the outer layer being a noble metal layer.
  • the conductive sheath with the above-mentioned preferred features on the micro-hollow body is produced in a known electroless or galvanic process or also in a vacuum process, especially by vaporization or sputtering.
  • a silicone matrix with a proportion of non-crosslinking or weakly crosslinking siloxane of more than 3% by mass is advantageously used to form relatively soft shielding profiles which have a certain plasticity.
  • the proportion of the non-crosslinking component can be increased up to a multiple of the proportion of the crosslinkable component.
  • an organic solvent serves on the one hand to optimize the processing properties of the material and on the other hand can have a positive influence on the usage properties of the finished profile. To a certain extent, it causes the matrix material to “float”, in particular makes it easier to mix the components and improves wetting. Good results have been achieved with proportions between 5 and 20% by mass of gasoline and / or toluene.
  • a corresponding shielding profile can easily have a degree of deformation of over 30%, in particular over 50%, based on the height of an unloaded U-shaped sealing profile made of solid material.
  • the matrix can also be formed by a two-component epoxy resin or polyurethane mixture or other crosslinking or thermoplastic plastics.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional illustration through a shielding profile according to a first embodiment
  • Figure 2 is a schematic cross-sectional view through a shielding profile according to a further embodiment
  • Figure 3 is a schematic cross-sectional view through a shielding profile according to another embodiment.
  • the table below shows as mixture 1 an electrically conductive material for the matrix, which is a thermosetting one-component system.
  • This elastic but relatively soft material after hardening is suitable for the production of shielding profiles on housing edges of reclosable EMI housings with moderate manufacturing tolerances.
  • this material for the matrix 5 is a shielding seal 3 formed on a housing section 1 with PVDC (polyvinylidene chloride) hollow spheres 7 with an average diameter of approximately 20 ⁇ m with a strongly crystalline structured Ag coating 7a with an average thickness of approx. 1 ⁇ m in a volume ratio of 1: 1.
  • PVDC polyvinylidene chloride
  • Component I silicone "TSE 3220" from GE 32.4
  • an electrically conductive plastic material is specified as mixture 2, the matrix material of which represents a two-component system that cures at room temperature.
  • the shielding profile formed from this material has a high degree of deformation, shows clear plasticity and is particularly suitable for sealing gaps in EMI shielding housings with considerable manufacturing tolerances.
  • Component I / A Silicon GE "SLE 5300 A” 53.3
  • this matrix material 15 is for a shielding seal 13 on a housing section 11 with approximately cuboid ACN (acrylonitrile) hollow bodies 17 with a coating of an Ni layer 17a and an overlying porous Ag layer 17b with an overall dik - Ke of about 2 microns in a ratio of about 1 volume of matrix and 2 volumes of packing, and the overall mixture has anisotropic mechanical and electrical properties due to the anisotropic shape of the packing.
  • ACN acrylonitrile
  • a 3-component thermosetting system is specified as the mixture, in which the conductive component is contained in the matrix as a powder of crystalline, star-shaped or flake-like particles with a relatively large surface area or as a mixture of particles with such shapes .
  • Component I silicone "TSE 3220" from GE 13.6
  • this matrix material 25 is filled with the Ag particles 25a for a shielding seal 23 on a housing section 21 with spherical and ellispoidal thermoplastic hollow bodies 27 in a ratio of about 2 parts by volume of matrix and 1 part by volume of packing elements to reduce the average density of the profile and to improve the elasticity properties, especially the so-called compression set.
  • spherical and ellispoidal thermoplastic hollow bodies 27 in a ratio of about 2 parts by volume of matrix and 1 part by volume of packing elements to reduce the average density of the profile and to improve the elasticity properties, especially the so-called compression set.
  • the special shape of the metal particles shown also binds both these and the hollow bodies, which are anchored to a certain extent by the metal particles, firmly into the matrix.
  • the hollow bodies consist exclusively of a Ni or Ni / Ag metal shell with a wall thickness of 4 to 5 ⁇ m and are formed by applying a metal layer on plastic particles of a suitable diameter and then removing the plastic core by pyrolysis.
  • a shielding profile is preferably formed from the plastic material on the known, e.g. in the
  • EP-B-0 629 114 is basically shown, but depending on the setting of the physicochemical properties an application to the housing parts to be shielded is also possible by spraying or spraying or stamping.
  • differentiated mixed forms between the introduction of the metal into the material can only be realized as a coating of the micro-hollow bodies and its introduction exclusively as a powder - in addition to non-conductive micro-hollow bodies.
  • in addition to silver, gold, platinum or platinum alloys can increasingly be used as metal fillings.
  • polyurethanes In addition to silicone mixtures, polyurethanes, epoxy resins, MDK or other proven plastics can be used as matrix material, each of which is to be provided and processed in a specific manner as one- or multi-component mixtures.
  • the conductive plastic object formed from the material according to the invention is not only a "form-in-place” or “mold-in-place” shielding seal, but also as prefabricated seal or for other applications in the field of electrical engineering and electronics.

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Abstract

Kunststoffmaterial zur Herstellung eines leitfähigen Kunststoffgegenstandes, insbesondere zur Formung eines Abschirmprofils (3) in situ an einem Abschirmgehäuseteil (1), mit einer flüssigen oder pastösen, vernetzbaren oder hoch viskosen Kunstharzmatrix (5) und in der Kunstharzmatrix dispergierten gasgefüllten, druckelastischen, insbesondere kompressiblen Mikro-Hohlkörpern (7).

Description

Kunststoffmaterial und Iβitfä iger Kunststoffgegenstand
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Kunststoffmaterial gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen aus diesem Material gefertigten leitfähigen Kunststoffgegenstand, insbeson- dere ein Dichtungs- und Abschirmprofil.
Elektrisch leitfähige Dichtungsmaterialien auf Silicon- Basis mit leitfähiger Füllung zur Herstellung von Gehäusedichtungen mit elektromagnetischer Abschirmwirkung an Ort und Stelle ("mold-in-place gaskets" = MIPG bzw. "form-in place gaskets" = FIPG) sind bekannt. Sie wurden bis Anfang der neunziger Jahre insbesondere zum verklebenden Abdichten der Einzelteile von Abschirmgehäusen oder zum Aufkleben vorgefertiger Abschirmdichtungen während der Gehäusemontage eingesetzt und in ihren Eigen- schaften entsprechend eingestellt. Zu entsprechenden Produkten wird auf das Datenblatt CS-723 "Conductive Caulking Sytems" (1972) der Fa. Tecknit, USA, das Technical Bulletin 46 "CHO-BOND 1038" (1987) der Fa. Comerics, USA, sowie die DE-A-39 36 534 hingewiesen.
Aus der DE-A-39 34 845 ist eine mehrteilige Abschirmdichtung bekannt, die aus einem elastischen Träger und einer hoch leitfähigen Deckschicht besteht und sowohl eine Vorfertigung von Gehäuseteilen mit Dichtung vor der Montage als auch ein wiederholtes Öffnen des Gehäuses nach dem erstmaligen Verschließen erlaubt. Mit diesem Aufbau soll speziell den Inhomogenitätsproblemen begegnet werden, die aufgrund des hohen spezifischen Gewichts der die Leitfähigkeit des Materials erbringenden Metallteilchen auftreten. Die Herstellung der mehrkomponentigen Dichtung ist aber aufwendig.
Es hat sich daher in der Massenproduktion das Verfahren nach der EP-B-0 629 114 durchgesetzt, bei dem das leitfähige Material in einem pastösen Ausgangszustand derart mittels Druck aus einer Nadel oder Düse direkt auf ein Ge- häuseteil aufgebracht wird und sich dort unter Anhaften an dessen Oberfläche elastisch verfestigt, daß sich (formgeberfrei) ein zugleich leitfähiges und elastisches Abschirmprofil ausbildet. Dessen Profilgestalt wird über die geeignete Wahl der Querschnittsform und -große und Ab- tastgeschwindigkeit der Nadel bzw. Düse sowie durch die Einstellung der Materialeigenschaften wie Viskosität, Thixotropie und Erhärtungs- bzw. Vernetzungsgeschwindigkeit vorbestimmt.
Als Füllstoffe werden bei bekannten hoch leitfähigen Dichtungsmassen insbesondere massive Edelmetallpartikel, etwa aus Silber, edelmetallbeschichtete Teilchen mit unedlem Kern, wie etwa Ag- oder Pt-beschichtete Cu- oder Ni-Teil- chen, Verbünde aus unedlen Metallen, wie etwa Ni- beschichtete Cu-Teilchen, oder auch edelmetallbeschichtete Glas- oder Keramikteilchen eingesetzt. Die ebenfalls be- kannten Füllstoffe auf Kohlenstoffbasis werden in ihrer Leitfähigkeit heutigen Anforderungen nicht gerecht.
Im Zuge des fortschreitenden Masseneinsatzes und der sinkenden Preise von elektronischen Geräten, die nur mit hochwirksamer Abschirmung sicher funktionieren, unterliegt die Herstellung von Abschirmgehäusen einem hohen Kostendruck, der unter anderem zur Suche nach kostengünstigen und dennoch leicht zu verarbeitenden und in ihren Eigenschaften variabel einstellbaren Dichtungsmaterialien zwingt, die zuverlässig wirksame Abschirmprofile ergeben.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein solches verbessertes Kunststoffmaterial bzw. einen elektrisch leitfähigen Kunststoffgegenstand anzugeben.
Die Aufgabe wird durch ein Kunststoffmaterial mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen bzw. einen leitfähigen Kunststoffgegenstand mit den Merkmalen der Anspruchs 15 gelöst.
Die Erfindung schließt den grundlegenden Gedanken ein, das Ausgangsmaterial für einen leitfähigen Kunststoffgegenstand als Kunstharzmatrix mit eingelagerten formelasti- sehen Mikro-Hohlkörpern und folglich mit geringer Dichte und hoher Elastizität auszubilden. Das Material enthält insbesondere einen leitfähigen Füllstoff; in einer alternativen Ausführung kann die Leitfähigkeit des fertigen thermo- oder duroplastischen Kunststoffgegenstandes aber durch eine mindestens partielle leitfähige Beschichtung erzeugt oder erhöht werden.
Die Wandung der Mikro-Hohlkörper weist in einer bevorzugten Ausführung einen Kunststoff auf und ist im wesentli- chen gasdicht, was zusammen den erwünschten hohen Grad an Formelastizität, insbesondere elastischer Kompressibilität, der Füllkörper ergibt. In einer Alternative sind die Hohlkörper im wesentlichen ausschließlich aus Metall gebildet, wobei im Zusammenspiel von Gasfüllung und Ausbildung der Metallwandung ebenfalls eine gewisse Elastizität erreicht wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung liegt mindestens ein Teil des metallischen Füllstoffs als metallische Hülle bzw. Beschichtung der Mikro-Hohlkörper vor, so daß die Leitfähigkeit des Gesamtmaterials (Matrix mit Füllung) zumindest zu einem erheblichen Teil über den Kontakt der leitfähigen Wandungen der Hohlkörper erzielt wird.
Sofern der metallische Füllstoff im wesentlichen allein als Hülle der Mikro-Hohlkörper vorliegt, erfordert dieser Mechanismus einen relativ hohen Grad an Füllung mit den Hohlkörpern, damit sich über einen zu erzeugenden Dichtungsquerschnitt eine hinreichend große Dichte an Strompfaden über die Wandungskontakte ausbilden kann. Der Fül-
./. lungsgrad ist dabei um so höher einzustellen, je glatter die Oberfläche der leitfähigen Beschichtung ist.
Wenn die metallische Beschichtung aber eine rauhe Oberfläche, insbesondere mit einer im wesentlichen radial ausge- richteten Kristallitstruktur, hat, kann man indes vorteilhafterweise mit mäßig hohen Füllungsgraden auskommen und erreicht zudem einen besonders stabilen Zusammenhalt zwischen Matrix und Füllkörpern.
Wenn der metallische Füllstoff allerdings in einer anderen Fortbildung des Erfindungsgedankens im wesentlichen in der herkömmlichen Weise als Metallpulver in die Matrix disper- giert ist, sollte der Grad an Füllung mit den (dann nicht leitfähigen und folglich isolierende Bereiche bildenden) Mikro-Hohlkörpern nicht zu hoch sein.
Die Mikro-Hohlkörper haben zweckmäßigerweise einen Durchmesser im Bereich zwischen 5 μm und 100 μm, insbesondere zwischen 15 μm und 50 μm.
In einer technologisch einfach zu realisierenden Variante, die eine elektrisch und mechanisch isotrope Kunststoffma- sse ergibt, ist mindestens ein Teil der Mikro-Hohlkörper hohlkugelförmig. Spezielle Eigenschaften - etwa Thixotro- pie und elektrische wie mechanische Anisotropie - lassen sich erreichen, wenn mindestens ein Teil der MikroHohlkörper eine annähernd ellipsoidische, zylindrische oder prismatische Gestalt (auch eine brikettartige Gestalt oder Flake-Form) aufweist, wobei die Länge der größten Hauptachse eines Ellipsoids mindestens das 1,5-fache der nächstgrößeren Hauptachse bzw. die Zylinderhöhe mindestens das 1,5-fache des Radius bzw. die Höhe des Prismas minde- stens das 1,5-fache der Länge von dessen größter Grundflächenseite beträgt. Speziell beim Austrag eines solchen Materials aus einer Nadel oder Düse oder auch bei einem Rakel-Auftrag kann nämlich durch die dynamischen Grenzflä- chen-Orientierungseffekte eine Ausrichtung der länglichen Mikro-Hohlkörper erfolgen, und eine anschließende Verfestigung an der Unterlage konserviert diese Ausrichtung.
Die Mikro-Hohlkörper können im Inneren auch durch Zwischenwandungen unterteilt bzw. aus mehreren separaten Hohlräumen aufgebaut sein.
Die metallische Hülle umfaßt vorzugsweise die gesamte Oberfläche der Mikro-Hohlkörper und ergibt damit insbesondere Gasdichtigkeit und somit elastische Kompressibilität mit hoher und über lange Zeit praktisch konstanter Rück- stellkraft. Sie hat eine mittlere Dicke im Bereich zwischen 0,1 μm und 5 μm, die auf die Abmessungen der MikroHohlkörper so abgestimmt ist, daß die effektive Dichte der beschichteten Mikro-Hohlkörper nicht wesentlich größer als die der Kunststoffmatrix ist.
Auf die beschriebene Weise wird zwei Hauptnachteilen von mit massivem Metallpulver gefüllten Kunststoffmassen - der hohen Sedimentationsneigung und dem begrenzten "compression set" - höchst wirkungsvoll abgeholfen und eine ausgezeichnete Lagerfähigkeit und leichte mechanische Verarbeitbarkeit erreicht.
Ein entsprechender Kunststoffgegenstand - speziell ein Abschirmprofil, das freitragend durch Aufbringen eines Dichtungsmaterials dieser Art auf eine Fläche eines Abschirmgehäuseteils gebildet ist - hat mithin eine nahezu ideal homogene Verteilung der Mikro-Hohlkörper in der Kunstharzmatrix und eine gleichmäßg hohe Elastizität und Formbeständigkeit.
Die Oberfläche der metallischen Hülle der Mikro-Hohlkörper ist bevorzugt rauh oder porös, bis hin zu stark strukturierten Beschichtungen mit kristallitartigen, weitgehend radial ausgerichteten Fortsätzen, die eine innige Verbindung mit einer Matrix und - über ein regelrechtes Mitein- ander-Verhaken der in der Matrix zueinander benachbarten Hohlkörper - eine hohe Volumenleitfähigkeit auch bei relativ niedrigem Füllungsgrad sichern.
Besonders hohe Materialkosteneinsparungen sind bei einer Ausführung möglich, bei der die metallische Hülle aus mindestens zwei Schichten besteht, wobei nur die äußere eine Edelmetallschicht ist.
Die leitfähige Hülle mit den erwähnten Vorzugsmerkmalen auf die Mikro-Hohlkörper ist in einem an sich bekannten elektrodenlosen ("electroless") oder galvanischen Verfahren oder auch in einem Vakuumverfahren, speziell durch Be- dampfen oder Aufsputtern, erzeugt.
Zur Bildung relativ weicher, eine gewisse Plastizität aufweisender Abschirmprofile wird vorteilhafterweise eine Siliconmatrix mit einem Anteil von nicht oder schwach vernetzendem Siloxan von mehr als 3 Masse-% eingesetzt.
Die Beimischung eines als solchen nicht-vernetzenden län- gerkettigen Siloxans ergibt für die Matrix nach Aushärtung der vernetzbaren Siliconkomponente (durch Luftfeuchtigkeit, Wärme oder Strahlung) eine weitmaschig vernetzte Struktur mit einer gewissen Plastizität, deren Grad über das Mischungsverhältnis vorbestimmt werden kann. Zur Bildung hochgradig plastischer Dichtungen für spezielle Anwendungen, die aber aufgrund der eingelagerten formelastischen Hohlkugeln dennoch ausreichende Elastizität aufwei- sen, kann der Anteil der nicht-vernetzenden Komponente bis zu einem Vielfachen des Anteils der vernetzbaren Komponente erhöht sein.
Die wahlweise zusätzliche Zugabe eines organischen Lösungsmittels dient zum einen der Opimierung der Verarbei- tungseigenschaften des Materials und kann zum anderen die Gebrauchseigenschaften des fertigen Profils positiv beeinflussen. Sie bewirkt gewissermaßen ein "Aufschwemmen" des Matrixmaterials, erleichtert insbesondere das Mischen der Komponenten und verbessert die Benetzung. Gute Ergebnisse wurden mit Anteilen zwischen 5 und 20 Masse-% Benzin und/oder Toluol erzielt.
Ein entsprechendes Abschirmprofil kann leicht einen Deformationsgrad von über 30%, insbesondere von über 50%, bezogen auf die Höhe eines unbelasteten U-förmigen Dichtungs- profils aus Vollmaterial, haben.
Die Matrix kann aber auch durch eine Zwei-Komponenten- Epoxidharz- oder Polyurethanmischung oder sonstige vernetzende oder thermoplastische Kunststoffe gebildet sein.
Durch die genannten materialseitigen und ggfs. zusätzli- chen konstruktiven Maßnahmen - insbesondere die Vorgabe einer geeignet biegeelastischen oder kompressiblen Querschnittsform des Profils - lassen sich auch Gehäusefugen mit über den Längsverlauf erheblich differierender Breite zuverlässig abschirmend abdichten. Dies erlaubt beispiels- weise kostengünstig größere Toleranzen bei der Herstellung der Gehäuse.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind im übrigen in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nach- stehend im Rahmen der Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Abschirmprofil gemäß einer ersten Ausfüh- rungsform,
Figur 2 eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Abschirmprofil gemäß einer weiteren Ausführungsform und
Figur 3 eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Abschirmprofil gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Für ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird mit der nachfolgenden Tabelle als Mischung 1 ein elektrisch leitfähiges Material für die Matrix angegeben, das ein wärmehärtendes Einkomponentensystem darstellt. Dieses nach dem Aushärten elastische, aber relativ weiche Material eignet sich für die Erzeugung von Abschirmprofilen an Gehäusekanten wiederverschließbarer EMI-Gehäuse mit mäßigen Fertigungstoleranzen .
Wie Fig.- 1 zu entnehmen ist, ist dieses Material für die Matrix 5 einer auf einem Gehäuseabschnitt 1 gebildeten Abschirmdichtung 3 mit PVDC (Polyvinylidenchlorid) -Hohlkugeln 7 mit einem mittleren Durchmesser von ca. 20 μm mit einer stark kristallartig strukturierten Ag-Beschichtung 7a mit einer mittleren Dicke von ca. 1 μm in einem Volumenverhältnis von 1:1 gefüllt.
Mischung 1
Anteil
(Masse-%)
Komponente I: Silicon "TSE 3220" der Fa. GE 32,4
II: Polydimethylsiloxan mit Methyloder Hydroxylendgruppen (dyn. Visk. 20 ... 500 mPa.s) 10,7
III: Siliconharzlösung GE "PSA 529" 19,5
IV: Toluol 16,3
V: Benzin 21,1
Für ein zweites Ausführungsbeispiel wird als Mischung 2 ein elektrisch leitfähiges Kunststoffmaterial angegeben, dessen Matrixmaterial ein raumtemperaturhärtendes Zweikomponentensystem darstellt. Das aus diesem Material gebildete Abschirmprofil hat einen hohen Deformationsgrad, zeigt deutliche Plastizität und eignet sich besonders zum Ab- dichten von Spalten in EMI-Abschirmgehäusen mit erheblichen Fertigungstoleranzen.
Mischung 2
Komponente I/A: Silicon GE "SLE 5300 A" 53,3
I/B: Silicon GE "SLE 5300 B" 5,3
II: Polydimethylsiloxan mit Methylendgruppen (Visk. ca. 50 mPa-s) 20,7 I II : Toluol 20 , 7
Wie Fig. 2 zeigt, ist dieses Matrixmaterial 15 für eine Abschirmdichtung 13 auf einem Gehäuseabschnitt 11 mit annähernd quaderförmigen ACN (Acrylnitril) -Hohlkörpern 17 mit einer Beschichtung aus einer Ni-Schicht 17a und einer da- rüberliegenden porösen Ag-Schicht 17b mit einer Gesamtdik- ke von ca. 2 μm in einem Verhältnis von etwa 1 Volumenteil Matrix und 2 Volumenteilen Füllkörpern gefüllt, und die Gesamtmischung hat aufgrund der anisotropen Gestalt der Füllkörper anisotrope mechanische sowie elektrische Eigenschaften.
Als drittes Ausführungsbeispiel wird als Mischung 3 ein warmhärtendes Einkomponentensystem entsprechend dem ersten Beispiel angegeben, bei dem die leitfähige Komponente als Pulver aus kristallitischen, sternförmigen oder flake- artigen Teilchen mit relativ großer Oberfläche bzw. als Mischung aus Teilchen mit solchen Formen in der Matrix enthalten ist.
Mischung 3
Anteil
(Masse-%)
Komponente I: Silicon "TSE 3220" der Fa. GE 13,6
II: Polydimethylsiloxan mit Methyloder Hydroxylendgruppen (dyn. Visk. 20 ... 500 mPa.s) 4,5
III: Siliconharzlösung GE "PSA 529" 8,2
IV: Toluol 6,8
• /. V: Benzin 8,9
VI: Ag-Pulver 58,0
Wie Fig. 3 zeigt, ist dieses Matrixmaterial 25 mit den Ag- Partikeln 25a für eine Abschirmdichtung 23 auf einem Ge- häuseabschnitt 21 mit kugelförmigen und ellispoidischen Thermoplast-Hohlkörpern 27 in einem Verhältnis von etwa 2 Volumenteilen Matrix und 1 Volumenteil Füllkörpern gefüllt, um die mittlere Dichte des Profils herabzusetzen und die Elastizitätseigenschaften, speziell den sogenann- ten compression-set, zu verbessern. Bei diesem Füllungsgrad ist noch eine hinreichend dichte Verteilung der Silberteilchen 25a im Gesamtvolumen und dadurch (im Zusammenhang mit der ausgreifenden Gestalt der Teilchen) die Ausbildung durchgehender Strompfade gewährleistet. Die ge- zeigte spezielle Form der Metallpartikel bindet sowohl diese wie auch die Hohlkörper, die durch die Metallteilchen gewissermaßen verankert werden, zudem fest in die Matrix ein.
In einer vierten Ausführung bestehen die Hohlkörper aus- schließlich aus einer Ni- oder Ni/Ag-Metallhülle mit einer Wandungsdicke von 4 bis 5 μm und sind durch Aufbringung einer Metallschicht auf Kunststoffteilchen geeigneten Durchmessers und anschließende Entfernung des Kunststoffkerns durch Pyrolyse gebildet.
Die Bildung eines Abschirmprofils aus dem Kunststoffmaterial erfolgt bevorzugt auf die an sich bekannte, z.B. in der
EP-B-0 629 114 grundsätzlich dargestellte Weise, je nach Einstellung der physikochemischen Eigenschaften ist aber ein Auftrag auf die abzuschirmenden Gehäuseteile auch durch Aufspritzen bzw. Aufsprühen oder Bestempeln möglich.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbei- spiele. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung im Rahmen der anhängenden Ansprüche auch in anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.
Insbesondere sind in Abhängigkeit von den Anforderungen des konkreten Einsatzzwecks differenzierte Mischformen zwischen der Einbringung des Metalls in das Material ausschließlich als Beschichtung der Mikro-Hohlkörper und seiner Einbringung ausschließlich als Pulver - neben nicht leitfähigen Mikro-Hohlkörpern - realisierbar. Als Metall- füllung sind infolge der verringerten Einsatzmenge neben Silber verstärkt auch Gold, Platin oder Platinlegierungen einsetzbar.
Zusätzliche Optimierungsmöglichkeiten ergeben sich durch die Kombination mit einer leitfähigen, insbesondere rein metallischen, Oberflächenbeschichtung des erzeugten Kunststoffgegenstandes .
Als Matrix-Material sind neben Silikonmischungen Polyurethane, Epoxidharze, MDK oder andere bewährte Kunststoffe einsetzbar, die in jeweils spezifischer Weise als ein- oder mehrkomponentige Mischungen bereitzustellen und zu verarbeiten sind.
Der aus dem erfindungsgemäßen Material gebildete leitfähige Kunststoffgegenstand ist nicht nur als "form-in-place"- oder "mold-in-place"-Abschirmdichtung, sondern auch als vorgefertigte Dichtung oder für andere Anwendungen im Bereich der Elektrotechnik und Elektronik einsetzbar.
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Claims

Ansprüche
1. Kunststoffmaterial zur Herstellung eines leitfähigen Kunststoffgegenstandes, insbesondere zur Formung eines Abschirmprofils (3; 13; 23) in situ an einem Abschirmgehäuseteil (1; 11; 21), mit einer flüssigen oder pastösen, vernetzbaren oder hoch viskosen Kunstharzmatrix (5; 15; 25), gekennzeichnet durch in der Kunstharzmatrix dispergierte gasgefüllte, druckelastische, insbesondere kompressible, Mikro-Hohlkörper (7; 17; 27) .
2. Kunststoffmaterial nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen hoch leitfähigen metallischen Füllstoff (7a; 17a, 17b; 25a)
3. Kunststoffmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Dichte der MikroHohlkörper (7; 17; 27) nicht wesentlich größer als die Dichte der Kunstharzmatrix (5; 15; 25) ist.
4. Kunststoffmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung der Mi- kro-Hohlkörper (7; 17; 27) einen Kunststoff aufweist und im wesentlichen gasdicht ist.
5. Kunststoffmaterial nach einem der vorheregehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein An- teil des metallischen Füllstoffs (7a, 17a, 17b) als metallische Hülle der Mikro-Hohlkörper (7; 17) vorliegt.
6. KunstStoffmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikro-Hohlkörper (7; 17; 27) einen Durchmesser im Bereich zwischen 5 μm und
100 μm, insbesondere zwischen 15 μm und 50 μm, haben.
7. Kunststoffmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Teilmenge der Mikro-Hohlkörper (7; 27) hohlkugelförmig ist.
8. Kunststoffmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Teilmenge der Mikro-Hohlkörper (17; 27) formanisotrop ist, insbesondere eine annähernd ellipsoidische, zylindrische oder prismatische Gestalt aufweist, wobei die Länge der größten Hauptachse eines Ellipsoids mindestens das 1,5- fache der nächstgrößeren Hauptachse bzw. die Zylinderhöhe mindestens das 1,5-fache des Radius bzw. die Höhe des Prismas mindestens das 1,5-fache der Länge von dessen größter Grundflächenseite beträgt, derart, daß das Kunst- Stoffmaterial anisotrope mechanische und/oder elektrische oder thixotrope Eigenschaften hat.
9. Kunststoffmaterial nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Hülle (7a; 17a, 17b) im wesentlichen die gesamte Oberfläche der Mi- kro-Hohlkörper (7; 17) umfaßt.
10. Kunststoffmaterial nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Hülle der Mikro-Hohlkörper aus mindestens zwei Schichten (17a, 17b) besteht.
11. Kunststoffmaterial nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Hülle (7a; 17b) der Mikro-Hohlkörper eine rauhe Oberfläche, insbesondere mit einer im wesentlichen radial ausgerichteten Kri- stallitstruktur, hat.
12. Kunststoffmaterial nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Hülle (7a; 17a, 17b) der Mikro-Hohlkörper eine mittlere Dicke im Bereich zwischen 0,1 μm und 5 μm hat, wobei die mittlere Dicke auf die Abmessungen der Mikro-Hohlkörper so abge- stimmt ist, daß die effektive Dichte der beschichteten Mikro-Hohlkörper nicht wesentlich größer als die der Kunst- stoffmatrix ist.
13. Kunststoffmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kunstharzmatrix (5; 15; 15) auf Siliconbasis mit einem Anteil von nicht oder schwach vernetzendem Siloxan von mehr als 3 Masse-%.
14. Kunststoffmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Anteil von mehr als 3 Masse-% eines organischen Lösungsmittels im Ausgangsmate- rial der Kunstharzmatrix.
15. Leitfähiger Kunststoffgegenstand aus einem Kunst- stoffmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 14, insbesondere freitragend durch Aufbringen eines solchen Kunst- stoffmaterials auf eine Fläche (1; 11; 21) eines Abschirm- gehäuseteils gebildetes Abschirmprofil (3; 13; 23), gekennzeichnet durch eine homogene Verteilung der MikroHohlkörper (7; 17; 27) in der Kunstharzmatrix (5; 15; 25), die eine gleichmäßige Elastizität, insbesondere elastische Kompressibilität, ergibt.
16. Kunststoffgegenstand nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch einen reversibel erzielbaren Deformationsgrad von über 30%, insbesondere über 50%, bezogen auf die Höhe eines unbelasteten U-förmigen Dichtungsprofils aus Vollmaterial .
17. Kunststoffgegenstand nach Anspruch 15 oder 16, gekennzeichnet durch eine mindestens partielle leitfähige Beschichtung, insbesondere in Verbindung mit einer nicht leitfähigen Füllung.
Kunststoffgegenstand nach einem der Ansprüche 15 bis 17, gekennzeichnet durch anisotrope mechanische und/oder elektrische Eigenschaften aufgrund einer Füllung mit in einer Vorzugsrichtung ausgerichteten formanisotropen MikroHohlkörpern.
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