DE1907620A1

DE1907620A1 - Verfahren zum Herstellen leitfaehiger Kunststoffmassen und -gegenstaende

Info

Publication number: DE1907620A1
Application number: DE19691907620
Authority: DE
Inventors: Ehrreich John E; Reti Adrian R
Original assignee: Ercon Inc
Current assignee: Ercon Inc
Priority date: 1968-02-15
Filing date: 1969-02-14
Publication date: 1970-02-19
Also published as: FR2001972A1; US3609104A; GB1261560A; DE1907620B2

Description

PATENTANWALT

8 MÜNCHEN 38

IfIDIKlIlTIIlTl. · · TBItSVOX *»«■■·. l.ll.l

A 2469 14. Februar I969

EM/Mü/My

Firma ERCON, INC., 145 Main Street, Cambridge, Mass./USA Verfahren zum Herstellen leitfähiger Kunststoffmassen

und -gegenstände

Pie Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von leitenden Kunststoffgegenständen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Herstellung von Kunststoffen, die mit anderen Materialien versetzt sind, welche der sich ergebenden Substanz eine vergleichsweise hohe thermische oder elektrische Leitfähigkeit verleihen.

Unter dem Ausdruck "Kunststoffe" sollen hier sowohl thermoplastische als auch aushärtende Materialien der unterschiedlichsten Elastizität verstanden werden. Der Ausdruok "Kunststoffe" soll also alle Arten von Elastomeren umfassen ebenso wie die härteren, weniger dehnungsfähigen

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Sparkau« Sdiramberg Bankhaus Merdc, Find & Co- Mdndiett, Nr. 25444 Banfchou* H. Aufhöwwr, München, Nr. 53597 Tosttafdn Manchen 153961 T«l*graifimodr«ti· 1

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Kunststoffe. Ein Kunstharz wird als fließfähig bezeichnet, wenn seine Teilchen sich gegenseitig so stark binden, daß sie einen homogenen Körper bilden, in welchem die Einzelteilchen ihre Einzelidentität verloren haben. Im Fall aushärtender Materialien ist der ungehärtete Kunststoff fließfähig und der gehärtete oder verfestigte (crosslinked) Kunststoff nicht fließfähig. Das fließfähige Material kann seine Fließfähigkeit aufgrund seiner Flüssigkeit seigenschaf ten (beispielsweise bei erhöhter Temperatur) haben oder deshalb, da es sich in Suspension befindet, etwa in einem Plastisol.

Kunststoffe, die mit elektrisch leitenden Teilchen versetzt sind, werden in den verschiedensten Anwendungsgebieten verwendet, bei welchen eine elektrische Leitfähigkeit erwünscht ist. Sie werden dabei in solchen Fällen reinen Metallteilen vorgezogen, in welchen das Gewicht oder die Kosten von wesentlicher Bedeutung sind. Oft können sie auch mit niedrigeren Kosten zu den verschiedensten Formen ausgeformt werden als die entsprechenden reinen Metalle.

Ein anderes Anwendungsgebiet dieser "gefüllten Kunststoffe" ist das der leitfähigen Dichtungen. Kunststoff ist im allgemeinen komprimierbar, so daß die daraus

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hergestellte Dichtung zusammendrückbar ist und so eine flüssigkeits- oder gasdichte Dichtung zwischen zwei zu verbindenden Teilen bilden kann und zugleich einen elektrischen Leiter zwischen diesen Teilen. Ein Beispiel dafür ist die-Dichtung zwischen den Flanschen von Wellenleitern, wo der gefüllte Kunststoff eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen und außerdem*"für die im Wellenleiter strömende elektromagnetische Energie undurchlässig sein muß, so daß der Kunststoff einen wirksamen Teil des Wellenleiters darstellt. In ähnlicher Weise wird derartiges Material als Abschirmung für Radiofrequenzen verwendet, und zwar aufgrund der Undurchlässigkeit des Kunststoffes für die in Frage kommenden Frequenzbereiche.

Elektrisch leitende Kunststoffkörper werden auch als statische Ableiter in explosiver Atmosphäre verwendet. Insbesondere werden sie verwendet als Schuhsohlen oder Überschuhe in Fabriken für explosive Materialien und auch in Operationssälen, wo Funkenüberschläge eine beträchtliche Gefahr darstellen würden. Die für die statische Ableitung (Funkenunterdrückung) verwendeten Materialien sind meist wesentlich billiger als diejenigen, die für Zwecke der Radiofrequenzen verwendet werden, da sie meist; in Verbindung mit bereits vorhandenen Gegenständen verwendet

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werden und weder eine hohe Leitfähigkeit noch eine Undurchlässigkeit für Radiofrequenzen erforderlich ist, um Funkenüberschläge zu verhindern.

In der USA-Patentschrift 3 140 342 wird eines der bekannten Verfahren beschrieben zur Herstellung leitfähiger Kunststoffgegenstände mit der Fähigkeit der Abschirmung von Radiofrequenzen. Dabei werden Metallteilchen mit der ungehärteten Phase eines komprimierbaren Harzes vermischt und die Masse dann ausgehärtet. Der Kontakt von Teilchen zu Teilchen erbringt zahllose Leitungswege durch den leitenden Gegenstand, mit dem Ergebnis einer hohen Leitfähigkeit. Infolge der hohen erforderlichen Metallkonzentration im Kunststoff sind jedoch die Kosten für einen derartigen leitfähigen Kunststoff sehr hoch, insbesondere wenn teure Metalle, wie etwa Silber, verwendet werden. Darüberhinaus werden durch die hohe Metallkonzentration viele der wünschenswerten physikalischen Eigenschaften des Kunststoffmaterials beträchtlich vermindert. So wird der fertige Kunststoffgegenstand nicht mehr die gewünschte hohe Zugfestigkeit aufweisen und auch seine Komprimierbarkeit ist durch die große Zahl der zusammenhängenden Metallteilchen beträchtlich vermindert· :

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In der USA-Patentschrift 3 003 975 wird eine weitere Anordnung beschrieben, bei welcher ungehärtete leuchen aus aushärtendem Kunstharz mit Metallteilchen beschichtet und dann miteinander verpreßt und in einer Form ausgehärtet werden. Dabei verfließt jedoch das Harz beim Aushärtungsvorgang und dies unterbricht viele der ansonsten im fertigen Gegenstand vorhandenen durchgehenden Leitungewege, es sei denn, es wird ein beträchtlicher Anteil an Metall verwendet.

Ziel der Erfindung ist deshalb die Schaffung eines neuen Verfahrens zur Herstellung elektrisch leitfähiger Kunststoffmassen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens der Herstellung leitfähiger Kunststoffmaterialien, die als Abschirmung für Radiofrequenzen verwendbar sind.

Weiterhin ist Ziel der Erfindung die Schaffung eines Verfahrene der erwähnten Art, das sich durch vergleichsweise niedrige Kosten und vergleichsweise gut· Erhaltung der physikalischen Eigenschaften des den leitfähig« füllstoff enthaltenden Kunststoffgefügee »uazeiohnet» - ^:_ ■".'■■.. ' ' ^: -."'■■ .-,

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Weiterhin ist. Ziel-der. Erfindung"di.e~ Schaffung- eines Verfahrens zur Herstellung von Materialien der obigen Art, die außerdem komprimierbar sind und somit sieh als -elektrisch leitende Dichtungsmaterialien eignen.

Ferner ist Ziel der Erfindung die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von Kunststoffmaterial, das sich durch vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit, vergleichsweise niedrige Kosten und dadurch auszeichnet, daß die wünschenswerten physikalischen Eigenschaften des Kunststoffs ia wesentlichen erhalten bleiben.

Weiterhin ist Ziel der Erfindung die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von Kunststoffgegenständen der oben erwähnten Eigenschaften.

Ferner ist Ziel der Erfindung die Schaffung eines Kunststoffmaterials erhöhter Leitfähigkeit für Dichtungsund Verbindungszwecke. ;

Weitere Ziele der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Besehreibung·

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Die Erfindung besteht in verschiedenen Verfahrensstufen und der Relation einer oder mehrerer dieser Verfahrensstufen bezüglich der anderen Stufen und außerdem in einer neuartigen Materialzusammensetzung, wie in der nachfolgenden Beschreibung im einzelnen erläutert wird.

Kurz gesagt besteht der leitfähige Kunststoff nach der Erfindung aus einem grundlegenden Bindegefüge, dessen Ausgangsmaterial sowohl fließfähiges Harz als auch nichtfließfähiges Harz enthält, und darüberhinaus Teilchen aus einem leitfähigen Stoff. Nach Vermischung dieser Substanzen wird das fließfähige Harz ausgehärtet, um es in einen nicht-fließfähigen Zustand überzuführen. Daraus ergibt sich dann ein festerKunststoffkörper, in welchem die Leiterteilchen ein Netzwerk bilden, das sich durch den gesamten Gegenstand erstreckt, wodurch eine durchgehende, gleichförmige hohe Leitfähigkeit erzielt wird.

Als fließfähiges Harz wird vorzugsweise ein solches verwendet, das sich beim Aushärten chemisch mit den nicht-fließfähigen Teilchen verbindet; es ist deshalb vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, die unausgehärtete Phase eines aushärtenden Harzes. Die nichtfließfähigen Teilchen dagegen sind vorzugsweise die ausgehärtete Phase des gleichen Harzes. Nach einer bevorzug-

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ten Ausführungsform der Erfindung werden somit-= Teilchen eines ausgehärteten Harzes undleitende Füllsubstanz mit dem nicht-ausgehärteten Harz vermischt und dann vergossen oder in anderer Welse unter den für das Aushärten (Verfestigen) des unausgehärteten Hases erforderlichen Bedingungen geformt. Die chemische Bindung zwischen dem ursprünglich ungehärteten Harz und dem ursprünglich gehärteten Harz führt dann zu einer einheitlichen Masse eines Kunststoffgefüges, welches die leitende Füllsubstanz festhält. ; ·

Während der Härtung des Gemisches wird im allgemeinen genügend Druck zugeführt, um die nicht-fließfahigen Teilchen zu zerstören und' damit die zwischen den Teilchen befindlichen Hohlräume aufzufüllen. Aus diesem Grund müssen die nicht-fließfähigen Teilchen komprimierbar sein, wobei unter dem hler gewählten Ausdruck "Komprimierbar-"' -keit" verstanden werden soll, daß die Teilchen unter Einwirkung von Druck genügend deformierbar sind, um die zwischen ihnen bestehenden Zwischenräume im wesentlichen aufzufüllen. Das heißt, die Deformierbarkelt führt zu einem äußerst dichten Gefüge der Teilchen. Durch die Aushärtung des fließfähigen Harzes wird dann dieser Deformationszustand der nicht-fließfähigen Teilchen "eingefroren" und

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somit verhindert, daß sich zwischen diesen dann wieder unerwünschte Hohlräume bilden· Wenn die Deformierbarkeit der Teilchen nicht genügt, um diese dicht zusammenpressen zu können, dann sind wesentlich mehr Füllsubstanz und fließfähiges Harz erforderlich, um gute physikalische Eigenschaften zu erreichen und eine niedrige Porosität des Endprodukte. Bei einem elektrisch leitfähigen Gegenstand bedeutet dies, daß die Dichte der leitfähigen'Teilchen in diesen Räumen so groß sein muß, daß über im wesentlichen das gesamte leitfähige Netzwerk ein Teilchen-Teilchen-Kontakt gewährleistet ist.

Die Komprimierbarkeit der nicht-fließfähigen Teilchen dient außerdem _v dazu, auch dem fertiggestellten Bndprodukt eine gewisse Kompressibilität zu geben. Vorzugsweise sind diese Teilchen auch elastisch, so daß dann das Endprodukt) beispielsweise ein erfindungsgemäß hergestellter Dichtungskörper, eine beträchtliche Elastisität aufweist. _:

Naoh der Erfindung hergestellte Gegenstand·, beispielsweise Dichtungskörpier, können während des Härtunge-Torgange in ihr· endgültige Fora gegossen werden. 1· tat aber auch möglich, ei· aus Plattenau*zu*tans«n oder strangzupreesen.

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■ - ίο -

Das Gemisch kann aber auch an Ort und Stelle ausgehärtet und dann als Dichtungselement verwendet werden. Pur diesen Zweck wird als fließfähiges Harz üblicherweise ein noch nicht gehärtetes, aushärtbares Harz verwendet,. Dabei werden zunächst alle Substanzen, mit Ausnahme des Härters für das ungehärtete Harz, miteinander vermischt. fe Der Härter wird dann unmittelbar vor der Verdichtungsstufe zugeführt, um das Gemisch auszuhärten.

Wenn auch als fließfähiges Harz vorzugsweise die unausgehärtete Form eines aushärtbaren Harzes verwendet wird, so ist es auch möglich, ein thermoplastisches Harz zu verwenden. Im letzteren Fall kann es auch in Form eines Plaatisole verwendet werden. Das Gemisch aus fließfähigem Harz, nicht-fließfähigem Harz und leitenden Teilchen wird dann auf eine Temperatur erhitzt, bei welcher * nur das fließfähige Harz, nicht aber das nicht-fließfähige Harz zu fließen beginnt. Es wird genügend Druck ausgeübt und das Gemisch dann abgekühlt, um das thermoplastische, fließfähige Harz zu härten.

Die Erfindung gewährleistet eine vergleichsweist gleichmäßige Verteilung dee ■·talli»ch»n füllstoff■ in der Makrostruktur, d.h. beim Vergleich eines Voluaens you

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hundert oder mehr der vorerwähnten nietit-fließfähigen Harzteilchen mit einem anderen Volumen der gleichen Größe. Somit kann die Gesamtkonzentration an Metallteilchen vergleichsweise niedrig sein und folglich wird eine hohe Leitfähigkeit erzielt,ohne die wünschenswerten physikalischen Eigenschaften einzubüßen, etwa Zugfestigkeit und Elastizität.

Dies steht im Gegensatz zum losen Einmischen von Metallteilchen in lediglich ein fließfähiges Harz, etwa ein Plastisol. Dabei niegen nämlich die Metallteilchen dazu, sich abzusetzen, mit der Folge einer geringeren Konzentration und damit niedrigeren Leitfähigkeit im oberen Bereich der Masse. Eine genügende Leitfähigkeit im oberen Bereich des Körpers kann somit dabei nur durch vergleichsweise große Gesamtkonzentration an Metallteilchen gewährleistet werden. Dies wiederum führt zu einem vergleichsweise hohen Gewicht und zu einer beträchtlichen Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften und darüberhinaus zu hohen Kosten im Falle der Verwendung von Silber oder dergleichen als Leitfähigkeitsmetall.

Bei der Erfindung dagegen verhindern die nlchtfließfähigen Harzteilchen im wesentlichen ein Absetzen

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der Metallteiächen. Somit kann eine genügend hohe Metallkonzentration benachbart dem oberen Bereich auch ohne hohe Konzentration nahe dem unteren Bereich der Masse erreicht werden. Darüberhinaus neigt in einem aushärtenden System die Bindung der flüssigen (fließfähigen) Harzteilchen mit den vorgehärteten (nicht-fließfähigen) Teilchen während des Aushärtungsvorgangs zu einer "Austrocknung" der Flüssigkeit. Das heißt, das härtende Harz neigt dazu, sich aus den Zwischenräumen zwischen dem bereits vorher ausgehärteten Harzteilchen zurückzuziehen, womit Teile der metallischen Oberflächen für einen direkten Metall-Metall-Kontakt freigelegt werden. Auch dies führt dazu, daß eine geringere Metallkonzentration genügt als in Anordnungen, die lediglich fließfähiges Harz verwenden, wobei im letzteren Fall das härtende Harz dazu neigt, die Metallteilchen vollständig zu umhüllen.

Die Erfindung soll auch im Vergleich mit der Verwendung von ungehärteten, aushärtbaren Harzteilchen, wie in der oben erwähnten USA-Patentschrift 3 003 975 vorgeschlagen, erläutert werden. Im Gegensatz zu den ungehärteten Teilchen werden die bei der Erfindung verwendeten gehärteten Teilchen während der Formung oder der Aushärtung der ungehärteten Teilchen nicht fließfähig. Somit

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tritt nur eine minimale Unterbrechung der Leiterwege in den Zwiaohenräumen zwischen den Teilchen auf. Es ist einer der wesentlichsten Gründe, warum bei der Erfindung ein· niedrige Gesamtkonzentration an Metallteilchen genügt«

Die erwähnten Vorteile werden auch dann erreicht, wenn die nicht-fließfähigen Kunststoffteilchen vergleichsweise geringe Größe aufweisen, beispielsweise die gleiche Größe wie die Metallteilchen. Eine noch weitergehendtre Verminderung der Metallkonzentration ist jedoch möglich, wenn die nicht-fließfähigen Harzteilcheh wesentlich größer sind. So kann beispielsweise mit HarzteHohen von 0,0232 mm (50 mesh) und Blattsilberttilohen von weniger als 0,0017 mm (325 mesh) ein elektrisch leitfähiges Material erhalten werden, das sich für die Abschirmung beiMikrowellenfre-. quenzen eignet, wenn die Gesamtkonzentration an Uetall nur 1,5 Vol.ji beträgt. Dies bedeutet eine beträchtliche Kostenersparnis bei der Verwendung von Metallen wie Silber und dergleichen. Darüberhinaus wird das Gewicht wesentlich vermindert, was insbesondere für Flugzeuge und Fahrzeuge der Raumtechnik von wesentlicher Bedeutung ist.

Bei der Verwendung von großen Harzteilohtn werden die Metallteilohen wirksam auf ein dreidimensionale· lei-

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tendes Netzwerk in den Zwischenräumen zwischen den Harz- ^ teilchen beschränkt. Das System ist deshalb sehr gut leitfähig in diesen Zwischenräumen und die Cresamtsubstanz hat folglich eine hohe Makrostruktur—Leitfähigkeit _f selbst dann, wenn ein großer Teil des Volumens keinerlei, Metall- ; teilchen enthält. Darüberhinaus führt die Elimination P des Metalle von diesen Volumenbereichen zu einer niedrigen Gesamtkonzentration an Metall, obwohl selbstverstandlieh im leitenden Netzwerk die Metallkonzentration beträchtlich ist. Auch dies trägt dabu bei, daß die wünschenswerten physikalischen Eigenschaften des Kunststoffs beibehalten bleiben. Dies ist besonders wichtig im Fall; komprimierbarer Materialien, etwa von Elastomeren, die bei der Herstellung leitender Dichtungen Verwendung finden. ' - ■ . , . ■ '""""..-.. v\V Λ-^νν \ -

Wenn auch das beschriebene Erfihdungsyerfäliren zu vergleichsweise wenigen Unterbrechungen des^ leitenden Netzwerkes führt, so sind doch die einzelnen Arme des Netzwerkes im ganzen sehr kurz und das System wirkt deshalb als homogene leitende Masse bei Radiofrequenzen und Mikrowellenfrequenzen. -.-

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Wenn die gewünschte Eigenschaft eine "bessere Wärmeleitfähigkeit ist, dann kann das für elektrisch leitfähige Kunststoffgegenstände verwendete Silber durch weniger teure leitfähige Substanzen ersetzt werden..So können beispielsweise Aluminiumflocken oder Aluminiumpulver für die Herstellung von wärjneleitfähigen Kunststoffen verwendet werden; Aluminiumflockeh und -pulver eignen sich jedoch im allgemeinen nicht für elektrisch leitfähige Materialien, und zwar aufgrund des hohen Widerstands ihrer Oxidhaut. Auch Aluminiumoxidteilchen können als Füllsubstanz zur Erreichung einer verbesserten Wärmeleitfähigkeit verwendet werden. Für die Zwecke der thermischen Leitfähigkeit hat ein "leitfähiger Füllstoff" die Wärmeleitfähigkeit eines Metalle im Gegensatz zu dem wesentlich geringeren Wärmeleitvermögen eines ungefüllten Kunststoffs. Jedenfalls kann die Wärmeleitfähigkeit eines Kunststoffs durch die Hinzufügung eines leitfähigen Füllstoffs zumindest verdoppelt werden.

Sowohl im Fall eines elektrisch leitfähigen Materials als auch eines wärmeleitfähigen Materials kann, wenn der leitfähige Füllstoff in Form flockenartiger Teilchen vorliegt, ein zusätzlicher Füllstoff als Streckmittel verwendet werden. Für diesen Zweck können beispiels-

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weise runde Teilchen aus Aluminiumoxid zugegeben werden. Ein Streckmittel ist insbesondere dann nützlich, wenn der Anteil an fließfähigem Harz vergleichsweise groß ist, entsprechend dem vergleichsweise großen Volumen in den Zwischenräumen zwischen den nicht-fließfähigen Harzteilchen.

Ist jedoch der Anteil an fließfähigem Harz vergleichsweise gering, dann ist ein Streckmittel im allgemeinen von nur geringem Nutzen. Der Grund dafür ist nicht völlig geklärt. Aus den erzielten Ergebnissen läßt sich jedoch annehmen, daß die Zwischenräume zwischen den nichtfließfähigen !Teilchen nach der Komprimierung des Gemische vergleichsweise klein sind und die leitenden Flocken deshalb dazu neigen, sich flach an die Oberflächen der Harzteilchen anzulegen, unter der Annahme, daß die Härzteilchen wesentlich größer sind als die Flocken. Die Flocken bilden dann metallische Überzüge, die einander aufgrund der großen Annäherung der benachbarten Harzteilchen berühren. Demgemäß ist weniger leitender Füllstoff erforderlich und ein Streckmittel vermag somit den erforderlichen Anteil nicht mehr wesentlich zu vermindern.

Im allgemeinen ist es zweckmäßig, die einzelnen Substanzen nacheinander zu vermischen und nicht alle gieich-

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zeitig. Das heißt, zunächst werden das fließfähige Harz und das nicht-fließfähige Harz miteinander vermischt und dann erst wird dieser Masse der leitende Füllstoff zusammen mit eventuell verwendeten Streckmittelteilchen zugemischt. Lies gewährlelatet eine einwandfreie Bedeckung . der nicht-fließfähigen Harzteilohen durch das fließfähige Harz, womit die Bindung der nicht-fließfähigen Teilchen verbessert wird, wenn das fließfähige Harz aushärtet.

Der wärmeleitfähige Kunststoff eignet sich insbesondere zur Verbesserung der Wärmeleitung zwischen elektronischen Bauelementen und ähnlichen Gegenständen einerseits und einer Wärmeableitung, die dazu verwendet wird, die Bauelemente innerhalb sicherer Temperaturgrenzen zu halten. Die Verwendung eines komprimierbaren und elastischen, leitfähigen Kunststoffs sichert einen guten Wärmeübergang zwischen dem Bauelement und der Wärmeabführung. Dieser Vorteil ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn eine oder beide Oberflächen, zwischen welchen ein Wärmeübergang aufrechterhalten werden soll, gekrümmt ist bzw. sind. In vielen Fällen muß das Bauelement elektrisch von der Wärmeabführung isoliert werden und üblicherweis· wird deshalb zwischen den beiden Körpern ein isolierender Abstandhalter eingeschaltet. Durch die Verwendung eines wärmeleitfähigen, aber elektrisch nicht leitenden füllstoffe

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kann auf einfache Weise ein wärmeleitender Kunststoff hergestellt wenden, der diesen Anforderungen genügt.

In einem Kunststoffgegenstand, der für die Erzielung einer elektrischen Leitfähigkeit Silberflocken enthält, kann der Anteil an Metall sogar unter 1 V0I.-96 im Endprodukt liegen, obwohl üblicherweise ein Anteil von weniger als 1,5$ vorgezogen wird., um eine genügende Metäll Metall-Berührung in dem leitenden Netzwerk zu erhalten. Der Anteil an Metall kann bis zu 45/6 betragen. Oberhalb dieser Grenze verändert der metallische Füllstoff die Eigenschaften des Kunststoffs in unerwünschter Weise, bei einem Elastomer insbesondere dessen Elastizität ο Deshalb wird im allgemeinen ein wesentlich geringerer Anteil zweck mäßig sein, um diese Beeinflussung möglichst gering zu halten. Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele zur Erläuterung des praktischen Vorgehens bei der Erfindung gegeben. .

B e i sp i el 1

9 Teile Silikonharz (flüssige Form), wie es von dtr Firma General Electric Company unter der Bezeichnung RTV 615A vertrieben wird, wurden mit 1 Teil Katalysator (General Electric RTV 615B) vermischt und das Gemisch dann

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15 Minuten lang bei 15O⁰C gehärtet. Das gehärtete Harz war gummiartigj es hatte eine Härte von 40 Shore (mit dem

Durometer A gemessen) und eine Zugfestigkeit von 70 kg/cm , Das gehärtete Harz wurde dann zu Teilchen einer durchschnittlichen Größe von etwa 0,76 mm Durchmesser zerkleinert.

Daraufhin wurden die folgenden Substanzen sorgfältig miteinander vermischt:

- a) 2 g der obigen gehärteten Teilchen; ' b) 3g desselben ungehärteten Harzes und des

Katalysators in einem rewichtsverhältnis von ■ 9:1}

c) 3,5 g Aluminiumoxidteilchen mit einem maximalen Durchmesser von etwa 0,0017 mm (Alcoa T-61).; und

d) 5 g Silberflocken, kleiner als 0,0017 mm Durchmesser (Handy & Harman, SiIflake 135, Charge 760).

Dieses Gemisch wurde dann bei einer Temperatur von etwa HO⁰C 30 Minutenlang gehärtet, und zwar unter Einwirkung leichten Drucks, wodurch sich ein Plättchen ergab mit eir* nempurchmesser von, 7,62 cm_f einer Dicke von etwa 0,15 cm

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und einem Silberanteil von 7,8 Vol.#. Eine einfache Widerst and sines sung zwischen zwei Funkten an entgegengesetzten Enden eines Durchmessers ergab 0,6 Ohm. (Alle Eigenschaften der elektrischen Leitfähigkeit wurden mittels einer Punkt-zu-Punkt-Widerstandsmessung festgestellt.)

Beispiel

Zunächst wurde ein elastomeres Epoxyharz gebildet, und zwar durch Vermischen von 8,2 g Polyäther-diprimär-amin (3M Company, HC-1101) mit 0,25 g 2,4,6-Tris-(dimethylaminomethylJ-phenol-Katalysator (Rhom & Haas Go., DMP-30), dann wurde das Gemisch auf Raumtemperatur abgekühlt und dann 1,8 g Epoxyharz (Dow Chemical Company, DER 330) zugegeben. Das Gemisch wurde bei 155⁰C 20 Minuten lang gehärtet und " das gehärtete Harz dann in Teilchen zerkleinert mit einer Durchschnittsgröße von 0,05 cm Durchmesser. Dann wurden die folgenden Substanzenmiteinander vermischtt

a) 2g gehärtete Teilchen; -

b) 2,6 g Polyäther-diprimär-amin (HC-1101);

c) 0,04 g Katalysator (DMP-30)j

d) 0,36 g Epoxyharz (DER 330)\ /

e) 6 g Aluminiumoxidteilehen (Älcöa T61)j und

f) 5 g Silberflocken (SiIflake 135).

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Das Gemisch wurde dann in eine Pappeform eingebracht, die sich zwischen den Platten einer Presse befand und eine Dicke von 0,2 cm aufwies; über das Gemisch wurde eine Aluminiumfolie gelegt» Dann wurden die Platten gegeneinander gepreßt, derart, daß diese einen Druck von etwa 14 kg/cm ausübten, unter welcher Bedingung das Gemisch 20 Minuten lang bei einer Temperatur von 155⁰C gehärtet wurde.

Das sich ergebende Plättchen war fest, und hatte sowohl eine gute Leitfähigkeit als auch eine gute Haftfähigkeit an der Aluminiumfolie j der Silberanteil betrug 5,8 VoL-Ji...

Nach einigen Tagen wies diese Probe eine beträchtlich größere Härte auf als andere erfindungsgemäße Proben, beispielsweise die Probe des nachfolgenden Beispiels 4* Die Probe konnte nicht mehr als komprimierbar bezeichnet werden, wenn man die normale Bedeutung dieses Ausdrucke zugrundelegt. Da die vorgehärteten Harzteilchen ursprünglich komprimierbar waren, wurden sie durch den während des Härtungsvorgangs für die fließfähigen Harze (Substanzen b), c) und d)) ausgeübten Druck dicht zusammengepreßt. Die weitere Aushärtung (Verfestigung) dieser Teilchen diente dazu, den im ungehärteten Harz befindlichen Härter aufzunehmen.

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Im Gegensatz dazu können afcer die Teilchen auch aus einer langsam aushärtenden Zusammensetzung hergestellt werden, die von selbst nach der Komprimierung des Gemisches fortlaufend aushärtet. In jedem Fall wird auf diese Weise ein sehr harter, leitfähiger Kunststoff erzeugt, der einen großen Teil der Festigkeit seiner ungefüllten Bestandteile beibehält.

Beispiel 3 ; . V ■ _ '

Die folgenden Substanzen wurden sorgfältig miteinander vermischt» :

a) 6 g zerkleinerter, geschlossen poröser Silikonschaum .(Durchschnittsgröße etwa 0,03cm) j vor

■ dem Zerkleinern lag der Schaum in Form einer Platte mittlerer Dichte vor (etwa 1 g/cm ), wie er von der Firma Greene Rubber Co. vertrieben wird; seine Härte beträgt 20 Shore Aj

I)) 3 g Silikon-Gummimasse, enthaltend ein Silikonharz (Dow Corning Corporation, Silastic 35U) und Dicumylperoxid-Katalysator (Hercules Inc., Di-Cup R) im-Gewichtsverhältnis 20OsIj '

c) 5 g Silberflocken (Silflake 135); und ; t

d) 3(5 g Aluminiumoxidteilchen (Alcoa T61). 3|

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Das Gemisch wurde in eine Pappeform eingefüllt, die zwischen den Platten einer Presse angeordnet war, und dann 30 Minuten lang bei einer Temperatur von 155⁰C gehärtet, bei einem Druck von etwa 17 kg/cm . Das sich ergebende Plättchen wurde dann 4 Stunden lang bei T45°C nachgehärtet. Das gehärtete Plättchen, dessen Silberanteil 4,7 Vol.# betrug, war sehr stark leitfähig. Es hatte eine Härte von 61 Shore A. Zum Vergleich, ein ähnliches Plättchen, das jedoch ohne gehärtete Silikonteilchen hergestellt worden war, hatte eine Härte von 75 Shore A . ( Härtemessungen wurden mit aufeinandergestapelten Plättchen durchgeführt, wobei die Geseatdicke des Stapels etwa 0,5 cm betrug.) '

Das bei diesem Beispiel verwendete Harz hatte die Konsistenz von Gummimasse und üblicherweise sind Substanzen einer derartigen Konsistenz sehr schnell auf einem Gummikalander mischbar. Ein noch flüssigeres Harz wird deshalb vorgezogen, wie anhand nachfolgender Beispiele beschrieben wird.

Die Verwendung von Schaumteilchen steht im Gegensatz, zu der Verwendung eines Schaummittels in einem auf andere Weise hergestellten, leitfähigen Kunststoff,wie

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letzteres in der USA-Patentschrift 3 HO 342 beschrieben wird, d.h. ohne vorgehärtete .Harzteilchen. Im letzteren Fall ist nämlich immer noch ein vergleichsweise hoher Anteil an Metall erforderlich. Das Schaummittel führt zwar zu einer Erhöhung der Komprimierbarlceit, vermag jedoch im allgemeinen nicht zu derart elastischen Körpern zu füh- ~ ren wie dies bei der Erfindung der Fall ist, d.h. das komprimierte Material kehrt nach Beendigung der Druckwinwirkung nicht mehr zu seiner ursprünglichen Gestalt zurück..

Beispiel 4 '

Dieses Beispiel verdeutlicht die Verwendung von Silberpulver anstelle von Silberflocken. / -

Die folgenden Substanzen werden miteinander vermischt«

a) 5 g Schaumteilchen gemäß dem Beispiel 3j

b) 2,5 g Silikon-Gummimasse gemäß Beispiel 3;

c) 7»5 g Silberpulver mit etwa T,5vu durchschnittlichem Durchmesser (Handy & Harman, Silpowder 130).

Das Gemisch wurde in eine Pappeform eingefüllt und 30 Mir nuten lang bei einer Temperatur von 155⁰C gehärtet, und zwar unter einem Druck von etwa 17 kg/cm . Das Material

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wurde dann 3 Stunden lang bei einer Temperatur von 140⁰C 'nachgehärtet.

Das fertiggestellte Plättchen wies eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit auf* Es hatte eine Härte von 55 Shore A. Im Gegensatz dazu hatte ein ahn- , liches Plättchen, das jedoch ohne vorgehärtete Teilchen hergestellt worden war, eine Härte von 80 Shore A.

B e i β ρ i e 1 5

Dieses Beispiel besteht aus sechs Einzelbeispielen, die durch die Veränderung der Anteile der gleichen Substanzen erhalten wurden. Die Substanzen waren:

a) Silikonsohaum wie im Beispiel 3|

b) ungehärtetes Silikonharz (General Electric RTV 615A) und Katalysator (615B) in einem Gewichtsverhältnis von 9*1}

c) Silberflocken (SiIflake 135)I

d) Aluminiumoxidtelichen (Alcoa T61).

Die Anteile dieser verschiedenen Substanzen und der sich ergebende Silberanteil waren folgendet

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V.1 V.2 V.3 V.4 V.5 V.6

δ g g g g g

a) Schaumteilchen 2 6 10 15 10 8

b) ungehärtetes Harz 3 3 3 3 1 2

c) Silberflocken 5 5 5 5 1,6 1,7

d) Aluminiumoxidteil-

chen 3,5 3,5 3,5 3,5 1,2 1,7

e) Silber : (in VoI.^) 7,6 4,6 3,2 2_r4 1,3 1,5

In jedem dieser Fälle wurden die einzelnen Substanzen miteinander vermischt und das Gemisch dann in eine Pappeform eingefüllt, die zwischen den Platten einer Presse angeordnet war. Das Gemisch wurde dann 45 Minuten lang bei einer Temperaturyon 135⁰C und einem Druck von etwa 17 kg/cm gehärtet, wodurch ein Plättchen entstand mit der Dicke eines typischen Dichtungsplättchene. Alle gehärteten Plättchen wiesen eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit auf, mit Ausnahme des Beispiels Ve6, das in dieser Beziehung nur ein mittleres Ergebnis erbrachte. Darüberhinaus waren alle Plättchen sehr elastisch. Es wurden die folgenden Härten gemessenι

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V.1 - 47 Shore A;

V.4 - 43 Shore A;

V.5 - 37 Shore A;

V.6 - 41 Shore A.

Beispiel 5A

Dieses Beispiel besteht aus vier Einzelbeispielen, bei welchen die gleichen Substanzen wie in Beispiel 5 verwendet wurden, jedoch mit der Ausnahme, daß die Aluminiumoxidteilchen weggelassen wurden. Das Verfahren war das
Gleiche wie beim Beispiel 5, mit Ausnahme der etwas anderen Härtungsbedingungen} das PIa^ tchen wurde nämlich 15 Minuten lang bei einer Temperatur vori 165 C gehärtet, und
zwar unter einem Druck von etwa 17 kg/cm „,Die Anteile der verschiedenen Substanzen und der sich ergebene Silberanteil sowie die Härte des fertigen Plättchens sind aus der folgenden Tabelle entnehmbar:

VA.1 VA.2 VA.4 VA.7 VA.S

a) Schaumteilchen 6

b) ungehärtetes Harz 9

c) Silberflocken 9

e) Silber (Vol.#) 5,5

f) Härte (Shore A) 40

6	15	1	,5,	O
3	3	9		9
3	3	9		9
3,1	1,6	7	,8	° 9
38	38	45	4

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Die Probe'VA.4 wies eine ausgezeichnete Leitfähigkeit auf. Die Proben VA.1 und VA.2 waren geringfügig weniger leitfähig als VA.4. Die Probe VA.7 schien etwa ebenso leitfähig zu sein wie die Proben VA.1 und VA.2, die Leitfähigkeit war jedoch nicht gleichförmig über das Plättchen. Die Probe VA.8 schließlich wies eine punktförmige Leitfähigkeit auf und in den Leitfähigkeitsbereichen trat ein bemerkenswert höherer Widerstand auf als bei den anderen Proben.

Die Proben VA.1, VA.2 und VA.4 hatten jeweils das gleiche relative Verhältnis zwischen gehärteten Teilchen und ungehärteten Teilchen wie die entsprechend numerierten Proben von Beispiel 5. Der Silberanteil war 40$ geringer als bei den Proben von Beispiel 5. Im Fall des Beispiels VA. 4 jedoch war die elektrische Leitfähigkeit zumindest gleich gut. Dies dürfte die Theorie untermauern, daß dann, wem ein hoher Anteil an gehärtetem Harz verwendet wird, die Silberflocken dazu neigen, sich flach an die Harzteilchen anzulegen, was, zusammen mit der dichten Anlage der gehärteten Harzteilchen aneinander, zu einer guten Leitfähigkeit bei minimalem Anteil an leitendem Füllstoff führt· Bei einem großen Anteil an ungehärtetem Harz werden die gehärteten Teilchen durch, die¹ ungenärteten

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Harzteilchen voneinander in einem gewissen Ausmaß getrennt, und es muß deshalb zusätzlicher leitfähiger Füllstoff vorgesehen werden, um Leitungswege durch das ungehärtete Harz hindurch zu gewährleisten. Jm letzteren Fall dient das Streckmittel (Aluminiumoxid) dazu, den erforderlichen Anteil an leitendem Füllstoff zur Erreichung

der gewünschten Leitfähigkeit zu vermindern.

Ein Weglassen der Aluminiumoxidteilchen und eine Verminderung des Silberanteils vermindert das Gewicht und die Kosten des leitfähigen Kunststoffs. Außerdem werden gewünschte physikalische Eigenschaften verbessert. Somit zeigt ein Vergleich zwischen den Proben VA.1 und VA.4 einerseits und den Proben V.1 und V.4.andererseits, daß ein beträchtlicher Anstieg in der Komprimierbarkeit auftritt,, wenn die Anteile dieser Komponenten vermindert werden. Die Komprimierbarkeit hängt außerdem von dem Anteil der komprimierbaren, vorgehärteten feilchen ab, die sich in dem Kunststoff befinden, was der Grund dafür ist, daß die Proben V.4 und VA.4 wesentlich komprimierbarer sind als die Proben V.1 und VA.1.

B e i a pi e 1 5B _;t

Dieses Beispiel besteht aus zwei Einzelbeispielen

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VB.2 und VB.4, die vollständig den Beispielen IV.2 und IV.4 entsprechen, mit der einen Ausnahme, daß das Silberpulver (Silpowder 130) ersetzt worden ist durch Silberflocken. Probe VB.2 hatte eine Härte von 58 Shore A. Sie wies eine geringere Leitfähigkeit auf als die Probe IV.2, hatte jedoch eine größere Dehnungsfähigkeit und eine höhere Zugfestigkeit. Die Probe IB.4 war elektrisch nicht leitend. Sie hatte eine Härte von 45 Shore A;

Diese Beispiele zeigen, daß ein unterschied besteht zwischen einem leitenden- Füllstoff in Pulverform und einem in Form von Flocken. Wiederum scheint dies zu bestätigen, daß die Flocken dazu neigen, ununterbrochen© Überzüge über die vorgehärteten Harzteilchen zu bilden, im Gegensatz zum Pulver, das dies offenbar nicht tut.

Bei s ρ ie I

Bei diesem Beispiel waren die Substanzen die gleichen wie im Fall des Beispiels 5, mit der Ausnahme jedoch, daß die Substanz b) das ungehärtete Harz, einen Katalysator und außerdem ein Lösungsmittel (General Eleetrio RTV 910) enthielt im Gewichtsverhältnis 4,5*0,5i5.Die Substanzen wurden in folgenden Verhältnissen miteinander vermischt ι "

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a) 10 g gehärtete Schäumtelichenj

b) 2 g ungehärtete Harzkomponentenj C-) 1f67 g Silberflocken}

d) 1»33 g Aluminiumoxidteilchen.

Das Gemisch wurde dann unter den gleichen Bedingungen wie beim Beispiel 4 gehärtet. Das sich ergebende Plättchen hatte einen Silberanteil von 1,3 Vol.jS. Es wies eine gute elektrische Leitfähigkeit auf und eine Härte von 32 Shore A. Ein Vergleich mit Beispiel V.5» bei welchem die Anteile der verschiedenen Substanzen im wesentlichen genau die gleichen waren, mit der Ausnahme des Zusatzes eines Verdünnungsmittels beim Beispiel 5, zeigt, daß das Verdünnungsmittel die Komprimierbarkeit wesentlich verbessert.

Beispiel 7

Dieses Beispiel zeigt die Verwendung eines ürethansystems. Das vorgehärtete Harz wurde aus den folgenden Substanzen gewönnent

.'■■" ^: a)· 50 g Hydroxy-Copolymer von Butadien und

Styrol (Sinclair Chemical Co.,PoIyB-D CS-I5); \-' b) 3,45 g Isonol C-IOO diöl (Upjohn Company)} ^r- 9ΐο) -9,5 Isoeyanat (Upjohn Isönate 1431«) y

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19GX7620

d) 0,05 g 50#igen Zinnoctylat-Katalysator (Naftone, Inc.)·

Die erwähnten Substanzen wurden 1 Stunde lang bei einer Temperatur von 115⁰C gehärtet und das gehärtete Material dann zu Teilchen einer Größe von etwa 0,013 cm zerkleinert.

Das ungehärtete Harz enthält bei diesem Beispiel alle die Substanzen des gehärteten Harzes, zusätzlich jedoch einen Weichmacher im Gewichtsverhältnis 1s2. Als Weichmacher wurde Gummiöl verwendet, wie es von der Firma Sinclair Chemical Co. unter der Bezeichnung TuffIo 300 vertrieben wird. Die verschiedenen Substanzen des Dichtungsmaterials wurden dann in den folgenden Mengen miteinander vermischt:

ψ a) 10 g gehärtete Harzteilchen;

b) 3 g ungehärtetes HarZj _:

c) 1,67 g Silberflocken' (SiIflake 135ί; V el) 1»3 g Aluminiumoxidteilchen (Alcoa T61Q *

Das Gemisch wurde dann in einen Pappebehälter eingefüllt, undi 45 Minuten lang bei einer Temperatur von 152^*0 undi einem Druck von 23 kg/ca· gehärtet.

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Das sich ergebende Plättchen hatte einen Si^lberanteil von 1,1 VoI.^. Es wies eine gute elektrische Leitfähigkeit auf und hatte eine Härte von 44 Shore A.

Beispiel 8

Dieses Beispiel verdeutlicht die Verwendung eines Siebes als Verstärkung in einer Dichtung. Die Substanzen von Beispiel 4 wurden in folgender Zusammensetzung miteinander vermischt!

a) 7»5 g Silikonschaumj

b) 1,5 g ungehärtetes Silikonharz mit Katalysator;

c) 2,5 g Silberflockenj

d) 1,8 g Aluminiumoxidteilchen.

Diese Substanzen wurden miteinander vermischt und dann in die Form eines flachen Siebs gepreßt, wie es von der Eimet Corp. (2 Inconel 9-2/OE) vertrieben wird. Das Gemisch wurde dann 45 Minuten lang bei einer Temperatur von 130 C und einem Druck von etwa 17 kg/cm gehärtet, womit ein Plättchen mit einem Silbergehalt von 2,5 VoI.^ erhalten wurde.

Beispiel 9 ,

Dieses Beispiel zeigt die Verwendung von thermo-

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plastischem Material als fließfähiges Harz. Die folgenden Substanzen wurden sorgfältig miteinander vermischt* ^Ji

a) 9 g der gehärteten Urethanteilchen von Bei- . spiel 7 j

b) 3 g thermoplastischer Urethangummi (B.F. Goodrich Go. Estane 5702)}

d) 5 g Silberflocken (SiIflake 135)?

d) 3»5 g Aluminiumoxidteilchen (Alcoa T61).

Das Material wurde in eine Pappeform eingefüllt und 5 Minuten lang einer Temperatur von 132⁰C sowie einem Druck von etwa 28 kg/cm ausgesetzt. Unter diesen Bedingungen floß das thermoplastische Material in die Zwischenräume zwischen den gehärteten Teilchen ein.

Das Gemisch wurde dann abgekühlt, um das thermo- * plastische Material zu härten« Das sich ergebendePlättchen hatte einen Silberanteil von 2,9 Vol.^.

B e i s ρ i e 1 10

Dieses Beispiel zeigt die Verwendung von gehärteten Teilchen, die aus eich selbst heraus elektrisch leitfähig sind.

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Das vorgehärtete Material wurde durch Härten folgenden Gemisches hergestelltt

a) 36 g Silikonharz (General Electric Co.,RTV 615A) ; .

b) 4 g Katalysator (General Electric RTV 615B)}

c) 10 g Kohlenstoff (Cabot Corp., XC-72R).

Das gehärtete Material wurde zerkleinert auf Teilchen einer Größe von etwa 0,038 cm.

Die folgenden Substanzen wurden dann miteinander vermischt:

a) 8,1 g gehärtete Harzteilchen;

b) 3194 g eines Gemisches aus Silikonharz und Katalysator im Verhältnis von 9 · 1 Gew.Teilen (General Electric RTV 615A und615B);

c) 5»3 g Silberflocken (Silflake 135); ■

d) 4 g Aluminiumoxidteilchen (Alcoa T61),

Das Gemisch wurde in eine Pappform geschüttet und dort 20 Minuten lang bei einer Temper)
Druck von 17 kg/cm gehärtet.

Minuten lang bei einer Temperatur von 155 C und einem

Das sich; ergebende Plättchen* das einen Silberanteil, von: 4 Vq1.# aufwies, zeigte eine äußerst gute elek-LeitfEiligkeit;;! es hatte ein© Härte von 51; Shore A.

Der Kohlenstoff macht 'die gehärteten Teilchen leitfahig. Andererseits verursacht, die Anwesenheit von Kohlenstoff , in den Teilchen keine übermäßige Härte derselben, was sich daraus ergibt, daß das Material vergleichsweise formbar blieb. VV ■ : V _. ■;'■ V - V .'V-: ■__."...■ V■ Vyyi - . / ;:. -■;

fe B e is ρ ie 1 11 / ; _; - ; ■- . :

Dieses Beispiel zeigt die Verwendung von Küpferschrot in einem elektrisch leitfähigen Kunststoff nach der Erfindung. ί ^::- > λ .-; V- -."■" ■■--"- ^-^;- ; .-

Die folgenden Substanzen wurden miteinander vermischt! V --":' ·: :· ■

a) 6g gehärtete Silikonschaumteilchen des Typs

/ von Beispiel 5} V

. b) 3 g ungehärtetes Silikonharz, enthaltend General

Electric RTVV615A-Härz und RTV 615B-Katalysator > im Gewichtsverhältnis 9:1{ ^:

c) 57 g Kupferschrot mit einer Durchschni-ttsgrÖße

von 0,028 mm (Alcan Metal Powders, Inc., V MD23HP). ^ '' Λ V - - :; ; - ; v; V -Das Gemisch wurde in eine Pappform eingefüllt und darin 40 Minuten läng bei einer Temperatur von 130⁰C und einem Drück von etwa 23 kg/cm gehärtet. λ :

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Das sich ergebende Plättchen hatte einen Kupfergehalt von etwa 42 Vol.# und wies eine gute elektrische Leitfähigkeit unter Druck auf. Bei Abwesenheit von Druok war die Leitfähigkeit nicht so gut, und zwar aufgrund der Oxidhaut der Kupferteilchen. Dieser Überzug wird bei Einwirkung von Druck auf das Plättchen von den Teilchen durohst'oßen, wobei die Einwirkung von Druck eine bei Dichtungen während deren Gebrauch übliche Bedingung.ist.

B e i s ρ i e 1 - 12 '"· "

Dieses Beispiel zeigt die Verwendung eines Kupferdrahts als leitendes Medium und einen Kunststoffgegenstand nach der Erfindung.

Die folgenden Substanzen wurden miteinander vermischt: ; ':

a) 4 g gehärtete Silikonharzteilohen des Typs von Beispiel 1j

b) 1 g ungehärtetes Silikonharz des Typs von Beispiel 1 j

o) 0,3 g Kupferdraht eines Durohmesaere von

0,004 om und einer Länge von 15,24 cm. Das Gemisch wurde in ein© Pappform eingebracht und dort 45 Minuten lang bei einer Temperatur von 132⁰C und einem Druck von etwa 14 kg/oa gehärtet.

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Das sich ergebende Plättchen hatte einen Kupfer— anteil von etwa 0,7 Vol.56.- Wenn die elektrische Leitfähigkeit durch Punkt-zu-Punkt-Messung festgestellt wurde, so zeigte sich für das Plättchen eine gute Leitfähigkeit zwischen Punkten, wo die Drähte durch die Oberfläche des Plättchens hindurchstießen. Wird dieses Material- als Dichtung verwendet, dann berühren eine große Anzahl dieser vorstehenden Drahtenden die Oberflächen,zwischen denen die Dichtung vorgesehen ist. -_ ..:

B ei sp i el 13

Dieses Beispiel zeigt die Verwendung von Kohlenstoff als das die elektrische Leitfähigkeit verursachendes Medium. ^: ' ■

Die folgenden Substanzen wurden miteinander vermischt» - ; / a) 6 g Silikonschaum des Typs von Beispiel 5 j

b) 3 g ungehärtetes Silikonharz des Typs von Beispiel 5\ ν

c) 1,2g Kohlenstoff (Cabot^<Corp.XC-72R).

Das Gemisch wurde in einer Pappform 45 Minuten lang bei einer Temperatur von 130⁰C und einem Druck von etwa 23 kg/cm gehärtet. Das sich ergebende Plättchen hatte

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einen ,Kohlenstoffgehalt yon etwa 6,8 Vol..$, Es hatte die Leitfähigkeit eines typischen Kohlenstoffjystems mit gesteigerter Komprimierbarkeit aufgrund vorgehärteter Schaumteilchen als Teil des Bindegefüges für den Kohlenstoff.

Beispiel U

Dieses Beispiel zeigt die Verwendung von Pasern aus rostfreiem Stahl als Pullmittel zur Erzielung einer elektrischen Leitfähigkeit. -;.- -

Die folgenden Substanzen werden miteinander vermischt:

-... a) 20 g gehärtete Silikonteilchen., versetzt mit

Kohlenstoff gemäß Beispiel 10} . "". ■-■"■■ b) 20 g ungehärtetes Harz aus Silastic 35U-Härz .und Di-CupR-Katalysator im Gewichtsverhältnis

. c) 6,67 g Pasern aus rostfreiem Stahl, wobei die Pasern 12>u Durchmesser aufwiesen und eine Länge von 3 mm (Brunswick Oorp.7TÖSC272); d) 2 g Titandioxid-Bleiclmittel (New Jersey Zinc Co. A-430). - · \

Das Gemisch wurde in einer Pappform 20 Minuten lang "bei einer.Temperatur von 155⁰C und.einem Druck von etwa

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17 kg/cm gehärtet. Daraufhin wurde es bei einer Temperatur von HO C 4 Stunden lang nachgehärtet.

Das sich ergebende Plättchen hatte eine elektrische Leitfähigkeit gleich der des Kohlenstoffsystems, dvh. des Plättchens von Beispiel 13· Anstelle der schwarzen Far- §b be des Kohlenstoffsystems, schwarz ist in manchen Fällen unerwünscht, hatte das Plättchen eine graue Farbe, und zwar aufgrund des Zusatzes von Titandioxid. In einem deivartigen System ist die Verwendung eines faserigen anstelle eines teilchenförmigen Metallfüllers erwünscht, da die intermetallische Leitfähigkeit durch das Titandioxid weniger unterbrochen wird als*wenn flockenartige oder kugelförmige Metallteilchen verwendet würden.

t B e i s ρ i e 1 15 ".,.".-'

Dieses Beispiel betrifft einen wärmeleitfähigen und komprimierbaren Kunststoff nach der Erfindung.

Die folgenden Substanzen wurden miteinander vermischt«

et) ""6 g gehärtete Silikonhar^teilchen des Typs?

von Beispiel tj.""- . " ;

b) 3 g ungehärtetes Harz des Typs; von Beispiel %i

Q09 8 018 / 1 6 3 1

ο) 6,9 g Aluminiumpulver (Alcoa 120).

Das Gemisch wurde in eine Pappform eingefüllt und darin 15 Minuten lang bei einer Temperatur von 132⁰C und einem

Druck von etwa 14 kg/cm 'gehärtet.

Das sich ergebende Plättchen hatte einen Aluminiumanteil von etwa 26 Vol.#. Seine Härte betrug 56 Shore A und es wies eine gute Wärmeleitfähigkeit auf.

B ei spiel 16

Dieses Beispiel zeigt die Verwendung eines fließfähigen Harzes, das beim Aushärten hart wird. Die folgenden Substanzen wurden miteinander vermischtι

a) 2 g gehärtete Teilchen des Typs von Beispiel 2j

b) ungehärtetes Harz, bestehend aus 1 g Epoxyharz (DER 330) und 2 g Polyamid (General Mills Corp., Versamid 125.) j

c) 8 g Silberflocken (SiIflake 135).

Das Gemisch wurde in eine 0,1 cm dicke Pappform eingefüllt und darin 15 Minuten lang bei einer Temperatur von 93⁰C

und einem Druck von etwa 14 kg/cm gehärtet. Das eich ergebende Plättchen war gegenüber dem vorhergehenden Beispiel hart und formhaltend. Es wies eine gute elektrische leitfähigkeit auf·

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Aus Obigem ergibt sich.» daß die eingangs gestellte Zielsetzung durch das Erfindungsverfahren tatsächlich erreicht wird} selbstverständlich sind die aufgeführten Beispiele in mannigfacher Weise abwandelbar, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

Patentansprüche

1.' Verfahren zum Herstellen eines leitfähigeh Kunststoff körpers, dadurch gekennzeichnet, daß Teilchen aus komprimierbarem, nicht-fließfähigem Kunstharz hergestellt und dann diese Teilchen mit einem fließfähigen Kunstharz sowie mit einem Füllstoff wesentlich höherer Leitfähigkeit als die Harze vermischt werden, worauf das sich ergebende Gemisch verfestigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als fließfähiges Harz ein Harz verwendet wird, das sich mit den niclit-fließfähigen Teilchen chemisch verbindet, wodurch ein einheitliches Bindegefüge für den Füllstoff entsteht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-fließfähigen Teilchen aus einem gehärteten, durch Wärme aushärtbaren Harz bestehen, das fließfähige Harz ein ungehärtetes, durchwärme aushärtbares Harz ist und daß das Verfestigen durch Aushärten des ungehärteten Harzes erfolgt» .

- 44 - ■

4· Verfahren nach. Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß "es sich bei den Teilchen um. Teilchen eines komprimierbaren Schaums handelt. .

5. Verfahren nach Anspruch 3_f dadurchgekennzeichnet* daß die Teilchen elastisch sind. .

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß die nicht-fließfähigen Harzteilchen elaetiach aindu .

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,; daß als Füllstoff ein elektrisch leitender Stoff -vrerwenaet wird. -■'".. -■."-. 'ΐ .-■;*

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet* daß die nicht-fließfähigen Teilchen eine solche Menge; lenstoff enthalten, daß eine elektrische gewänrletstet ist.

9> Veirfahren nach Anspruch 3^;, dadiu^cni daß· der Füllstoff ein elektrmaeh leiten€eir^!

T0^!« VeTfaiiren naclh Ans^ueik ^_fc diacBM^M daß? diie nieht-flieBfahigen üarzüieilemen· eine sol Kohlenstoff enthalten^ daß; äifm
gewährleistet istφ

11. Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß das Vermischen in der Weise erfolgt, daß zunächst das fließfähige Harz mit den nicht-fließfähigen Harzteilchen vermischt und dann der Füllstoff zugegeben wird.

12. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vermischen in der Weise erfolgt, daß zunächst das fließfähige Harz mit den nieht-fließfähigen Härzteilchen vermischt und dann erst der Füllstoff zugegeben wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch während des Aushärtungsvorgangs komprimiert wird, derart, daß die komprimierbaren Teilchen zusammengedrückt und die Zwischenräume zwischen diesen damit verkleinert werden. ·

14. Verfahren nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch während des Aushärtungevorgangs komprimiert wird, derart, daß die komprimierbaren Teilchen zusammengedrückt und damit die zwischen diesen bestehenden Zwischenräume verkleinert werden". -

15»' ' Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff ein metallischer Füllstoff verwendet wird, und * zwar; in einer derartigen Menge» daß durch den gesamten

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KunstBtoffgegenstand hindurch eine elektrische Leitfähigkeit vorhanden ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Füllstoffs im Gemisch von 1 bis 45 Vol.# beträgt. ;

17· Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff in Form flockenartiger Teilchen verwendet wird, die genügend kleiner sind als die nichtfließfähigen Harzteilchen, um einen leitfähigen Überzug über diese Harzteilchen zu bilden.

18. Verfahren nach Anspruch 1.5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Füllstoff in Form metallischer-Fasern verwendet wird. "■■■"'.

19· Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-fließfähigen Harzteilchen soviel Kohlenstoff enthalten, daß sie selbst elektrisch leitend sind.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff fasern aus rostfreiem Stahl verwendet werden·

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21. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-fließfähigen Teilchen nach ihrer Komprimierung nochmals gehärtet werden, um so einen vergleichsweise unkomprimierbaren Kunststoffgegenstand zu erhalten.

22. Verfahren zum Herstellen eines elektrisch leitfähigen Kunststoffgegenstands, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensstüfenj

a) Herstellen von Teilchen aus komprimierbarem, verfestigtem, wärmehärtbarem Harz,

b) Herstellen eines ersten Gemisches aus den gehärteten Teilchen und einem ungehärteten, wärmehärtenden Harz, ' :

c) Herstellen eines zweiten Gemisches aus dem ersten Gemisch und Metallteilchen, letztere einer solchen Menge, daß in dem fertigen Gegenstand eine elektrische Leitfähigkeit gewährleistet ist>

d) Einwirkung von Druck auf das zweite. Gemisch,; wodurch die gehärteten Teilchen zusammengedruckt uaid die zwischen ihnen befindliehen Hohlräume verkleinert werde**»

e) Aushärten des; ungehärteten· Harzes» unter fortlaufendem Druck auf dias zweite GemJiscJhr,und¹

f) Formen eines GegenstaiEdie& aus diem· zwe-iten Gemisch.,

23· Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Formungsstufe in der Weise durchgeführt wird, daß das ungehärtete Harz dann gehärtet wird, wenn sich das Gemisch in einer Form befindet, welche der Gestalt des gewünschten Gegenstands entspricht.

L 24. —Verfahren, nach Anspruch 22, dadurch gekennzeich^ net, daß die Formungsstufe derart durchgeführt wird, daß das zweite Gemisch während des Härtens des ungehärteten ' Harzes stranggegreßt wird.

25. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das ungehärtete Harz ein Harz ist, das sich chemisch mit den gehärteten Harzteilchen verbindet, wodurch ein einheitliches Bindegefüge für den leitfähigen Füllstoff entsteht. .

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die gehärteten Teilehen aus Silikonharz bestehen und daß das ungehärtete. Harz ebenfalls Silikonharz ist. ■""■'■"■

:.--- 27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die gehärteten Teilchen die Teilchen eines komprimierbaren Silikonschaums sind.

0 0 ^ : u J / 1 6 3 1

28. Elektrisch leitfähige Preßmasse, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Gemisch von nicht-fließfähigen, komprimierbaren Harzteilchen, fließfähigem Harz und Metallteilchen besteht, letztere in einer solchen Menge, daß durch das gesamte Gemisch nach Härtung des fließfähigen Harzes eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit gewährleistet ist. ■

29· Gemisch zur Herstellung von elektrisch leitenden-Kunststoffgegenständen, gekennzeichnet durch nichtfließfähige, komprimierbare Harzteilchen, fließfähiges, verfestigbares Harz und Metallteilchen, letztere in einer derartigen Menge, daß durch das Gemisch hindurch nach Verfestigung des fließefähigen Harzes eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit gewährleistet ist.

30. Verfahren zur Herstellung eines leitfähigen Kunststoff gegenstandes, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem komprimierbaren, nicht-fließfähigen Harz Teilehen hergestellt, diese Teilchen mit einem elektrisch leitenden Material beschichtet und dann die beschichteten Teilchen unter Einwirkung von Druck mit Hilfe eines Bindemittels gebunden werden, das sich chemisch mit dem Material der Teilchen verbindet.

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