[go: up one dir, main page]

FI104092B - Electrostatically controlled piece - Google Patents

Electrostatically controlled piece Download PDF

Info

Publication number
FI104092B
FI104092B FI954223A FI954223A FI104092B FI 104092 B FI104092 B FI 104092B FI 954223 A FI954223 A FI 954223A FI 954223 A FI954223 A FI 954223A FI 104092 B FI104092 B FI 104092B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
resistivity
piece
ωαη
acid
conductive polymer
Prior art date
Application number
FI954223A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI954223A0 (en
FI954223L (en
FI104092B1 (en
Inventor
Pauli Kirmanen
Esa Virtanen
Esko Savolainen
Matti Jussila
Kimmo Vaekiparta
Original Assignee
Neste Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Neste Oy filed Critical Neste Oy
Priority to FI954223A priority Critical patent/FI104092B1/en
Publication of FI954223A0 publication Critical patent/FI954223A0/en
Priority to EP96930179A priority patent/EP0848733A1/en
Priority to PCT/FI1996/000476 priority patent/WO1997009386A1/en
Priority to AU69326/96A priority patent/AU6932696A/en
Publication of FI954223L publication Critical patent/FI954223L/en
Application granted granted Critical
Publication of FI104092B publication Critical patent/FI104092B/en
Publication of FI104092B1 publication Critical patent/FI104092B1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/06Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/12Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
    • H01B1/124Intrinsically conductive polymers
    • H01B1/128Intrinsically conductive polymers comprising six-membered aromatic rings in the main chain, e.g. polyanilines, polyphenylenes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

104092104092

SÄHKÖSTAATTISESTI KONTROLLOITU KAPPALE ^ TEKNIIKAN ALAELECTRICALLY CONTROLLED TRACK ^ TECHNICAL FIELD

Keksintö liittyy materiaalitekniikkaan ja koskee staattisen sähkön muodostumiselta 5 suojattuja muovikappaleita, niiden valmistusta ja käyttöä. Keksintöä voidaan käyttää hyväksi valmistettaessa muovista esimerkiksi kuljetusastioita tai laitteiden koteloita, joissa tarvitaan staattisen sähkön kontrollointia.The invention relates to material technology and relates to plastic bodies protected against static electricity generation, their manufacture and use. The invention can be utilized in the manufacture of plastics, for example, transport containers or enclosures for devices that require static electricity control.

TEKNIIKAN TAUSTATECHNICAL BACKGROUND

Staattisen sähkön muodostuminen on monissa yhteyksissä haitallista tai jopa vaaral-10 lista. Helposti syttyviä tai räjähtäviä aineita käsiteltäessä staattisen sähkön purkautuminen voi aiheuttaa onnettomuuksia. Niitä ehkäistään käyttämällä antistaattisia astioita ja tiloja. Staattiset sähköpurkaukset voivat myös vahingoittaa herkkiä elektronisia laitteita sekä niitä valmistettaessa että käytettäessä, minkä vuoksi tarvitaan antistaattisia koteloita, kuljetusvälineitä ja valmistustiloja.In many cases, the generation of static electricity is harmful or even a hazard list. When handling highly flammable or explosive materials, static discharge can cause accidents. They are prevented by using anti-static vessels and facilities. Static electricity discharges can also damage sensitive electronic equipment, both during manufacture and use, requiring the use of antistatic enclosures, transport equipment, and manufacturing facilities.

15 Hyvin johtavissa metallikappaleissa ei staattista sähköä muodostu. Metalleja ei kuitenkaan voida käyttää kaikissa kohteissa.15 Highly conductive metal bodies do not generate static electricity. However, metals cannot be used in all applications.

Muovista valmistetuissa kappaleissa staattisen sähkön muodostuminen on erityinen ongelma. Sähkön muodostumista voidaan estää lisäämällä kappaleen pinnan tai koko kappaleen johtavuutta.In plastic parts, the generation of static electricity is a particular problem. Electricity generation can be prevented by increasing the conductivity of the body surface or the body.

20 Kappaleen pinnan johtavuuden lisäämiseksi voidaan käyttää antistaattisia aineita. Näiden johtavuus perustuu yleensä ionisiin varauksenkuljettajiin. Näillä aineilla ei kuitenkaan voida läheskään aina saada riittävää johtavuutta. Lisäksi ne pyrkivät kulkeutumaan kappaleen pintaan ja ajan kuluessa häviämään. Ne ovat myös erittäin herkkiä ilman kosteudelle ja menettävät toimintakykynsä erittäin kuivissa olosuh-25 teissä.Antistatic agents may be used to increase the surface conductivity of the body. The conductivity of these is usually based on ionic charge carriers. However, these substances are not always able to obtain sufficient conductivity. In addition, they tend to migrate to the surface of the piece and eventually disappear. They are also very sensitive to the humidity of the air and lose their function in extremely dry conditions.

» '· Sähkönjohtavuuden lisäämiseksi voidaan muoviin sekoittaa johtavaa lisäainetta ku ten hiiltä tai metallia. Johtavuuden aikaansaamiseksi lisäainetta tarvitaan varsin paljon, mikä vastaavasti heikentää seoksen ominaisuuksia. Näin täytetyt muovit eivät sovellu läheskään kaikkiin kohteisiin. Lisäongelmana on johtavuuden vaikea sää-30 dettävyys.»'· In order to increase the electrical conductivity, a conductive additive such as carbon or metal can be mixed with the plastic. In order to achieve conductivity, the additive is quite necessary, which accordingly degrades the properties of the mixture. The plastics filled in this way are not suitable for many applications. An additional problem is the difficult to adjust conductivity.

Tunnetaan myös sisäisesti sähköä johtavia polymeerejä. Niiden sähkönjohtavuus perustuu polymeeriketjun konjugoituihin kaksoissidoksiin, rengasrakenteisiin sekä 2 104092 elektroneja luovuttavaan tai vastaanottavaan seosaineeseen. Tunnettuja johdepoly-meerejä ovat esimerkiksi polyasetyleeni, polyparafenyleeni, polypyrroli, polytio-feenit, polyfenyleenivinyleeni ja polyaniliinit. Johdepolymeerien suurin ongelma on * ollut niiden huono stabiilisuus. Ongelmana on ollut myös huono sulatyöstettävyys.Internally conductive polymers are also known. Their electrical conductivity is based on polymer chain conjugated double bonds, ring structures, and 2,104,092 electron donating or receiving alloys. Known conductive polymers include, for example, polyacetylene, polyparaphenylene, polypyrrole, polythiophenes, polyphenylene vinylene and polyanilines. The major problem with conductive polymers * has been their poor stability. Another problem has been the poor processability of the melt.

» 5 Johdepolymeerejä voidaan periaatteessa käyttää muiden polymeerien kanssa. Tässä on kuitenkin ongelmana ollut johdepolymeerien huono yhteensopivuus tavanomaisten kysymykseen tulevien polymeerien kanssa. On myös käytetty johdepolymeerin polymerointia tavallisen muovin pinnalle, mutta tämäkään menetelmä ei ole tyydyttävä.»5 Conductive polymers can in principle be used with other polymers. However, the problem here is the poor compatibility of conductive polymers with conventional polymers of interest. Polymerization of a conductive polymer on the surface of a common plastic has also been used, but this method is also unsatisfactory.

10 Sähköä johtavissa polyaniliineissa on monomeerinä aniliini tai sen johdannainen. Polymeerissä typpiatomi on sitoutunut seuraavan yksikön bentseenirenkaan para-hiiliatomiin. Polyaniliini voi esiintyä useissa eri muodoissa, joista johdepolymeeri-sovellutuksiin käytetään yleensä niin sanottua emeraldiinimuotoa. Seosaineena käytetään tavallisesti protonihappoa, erityisesti sulfonihappoa. Sopivaa happoa voidaan 15 käyttää ylimäärin seoksen plastisoimiseksi. Ylimääräisen hapon aiheuttaman happamuuden kompensoimiseksi voidaan käyttää sopivaa metalliyhdistettä. Patenttihake-musjulkaisussa EP 582919 A esitetään eräs tällainen menetelmä sähköä johtavan polyaniliinimuovin valmistamiseksi.10 Conductive polyanilines contain aniline or a derivative thereof as a monomer. In the polymer, the nitrogen atom is bonded to the para-carbon atom of the next unit benzene ring. Polyaniline can exist in many different forms, of which the so-called emeraldine form is commonly used for conductive polymer applications. Usually a protonic acid, in particular sulfonic acid, is used as the dopant. A suitable acid may be used to plasticize the mixture excess. A suitable metal compound may be used to compensate for the acidity caused by the excess acid. EP 582919 A discloses one such method for the production of an electrically conductive polyaniline resin.

KEKSINNÖN KUVAUSDESCRIPTION OF THE INVENTION

20 Yleinen kuvaus20 General description

Nyt on keksitty patenttivaatimuksen 1 mukainen sähköstaattisesti kontrolloitu kap-: pale, joka sisältää johdepolymeeriä. Keksinnön eräitä edullisia sovellutuksia esite tään muissa vaatimuksissa.An electrostatic-controlled body according to claim 1 containing a conductive polymer has now been found. Certain preferred embodiments of the invention are set forth in the other claims.

Keksinnössä on olennaisinta, että kappaleen yksikköinä Ω/D ilmaistu pinnan pinta-25 resistiivisyys on vähintään dekadin, parhaiten vähintään kaksi dekadia suurempi kuin yksikköinä Qcm ilmaistu sisäosan resistiivisyys. Näin pinta johtaa varauksen pois riittävän hitaasti kontrolloiden sähköstaattista purkausta, mutta sisäosan pienemmän resistiivisyyden ansiosta ei varausta kuitenkaan varastoidu kappaleeseen.It is most important in the invention that the surface resistivity of the surface, expressed in units of Ω / D, is at least a decade, preferably at least two decades, greater than the resistivity of the interior expressed in units of Qcm. Thus, the surface drains the charge slowly enough by controlling the electrostatic discharge, but due to the lower resistivity of the inner part, the charge is not stored in the body.

Yksityiskohtainen kuvaus 30 Kappaleella tarkoitetaan tässä yleisesti mitä tahansa koko tuotetta, kuten levyä tai koteloa, tai tuotteen osaa, kuten pinnoitetta. Kappale voidaan valmistaa yhdestä johdepolymeeriä sisältävästä seoksesta tai valmistaa kappale, jossa pintakerros ja sisä- 3 104092 kerros ovat eri seosta. Seostetun johdepolymeerin lisäksi kappaleen materiaali voi sisältää matriisiainetta, kuten sopivaa muovia, ja sopivia lisäaineita.DETAILED DESCRIPTION 30 As used herein, a paragraph generally refers to any whole product, such as a sheet or case, or part of a product, such as a coating. The body may be made of a single alloy containing conductive polymer or may be made of a body in which the top layer and the inner layer are different. In addition to the doped conductive polymer, the article material may contain a matrix material such as a suitable plastic and suitable additives.

"f; Ulkopinnan resistiivisyys on esimerkiksi noin 10^ - lo^2 Ω/ΕΙ, parhaiten noin 10^ - 1010 Ω/Π ja kaikkein parhaiten noin 10^ - 10^ Ω/Q Sisäosan resistiivisyys on esi-' 5 merkiksi noin 10-2 -10^ Ωαη, parhaiten noin 10"2 - 106 Ωαη ja kaikkein parhaiten noin 10"2 - 10^ Qcm."f; The resistivity of the outer surface is, for example, about 10 ^ - 10 ^ Ω / ΕΙ, most preferably about 10 ^ - 1010 Ω / Π, and most preferably about 10 ^ - 10 ^ Q / Sis. 2 -10 ^ Ωαη, most preferably about 10 "2 - 106 Ωαη and most preferably about 10" 2 - 10 ^ Qcm.

Erään suoritusmuodon mukaan kappaleella on resistiivisyysprofiili, jossa resistiivisyys pinnalta sisäänpäin mentäessä ensin pienenee ja sen jälkeen edelleen sisäänpäin mentäessä kasvaa suurin piirtein vakiotasolle.According to one embodiment, the piece has a resistivity profile in which the resistance when first going inward from the surface first decreases and then rising inwardly increases to a substantially constant level.

10 Johdepolymeeri on parhaiten polyaniliinia (ml. polyaniliinijohdannaiset), joka on hyvin stabiilia. Johtavuusseosaineena (dooppausaineena) on tällöin sopivimmin funktionaalinen seostava happo, jolloin saadaan hyvä yhteensopivuus myös poolit-tomien matriisimuovien kanssa. Happo voi olla erityisesti orgaaninen sulfoni-, fosfori- tai fosfonihappo. Parhaiten happo on aromaattinen sulfonihappo, erityisesti al-15 kyylibentseenisulfonihappo, varsinkin dodekyylibentseenisulfonihappo. Happoa käytetään parhaiten ylimäärä, jolloin saadaan lisää plastisuutta. Happamuuden kompensoimiseksi käytetään tällöin parhaiten lisäksi metalliyhdistettä, kuten sinkkioksidia, erityisesti siten kuin julkaisuissa EP-545 729 Aja EP-582 919 A on selostettu (julkaisut liitetään viitteinä tähän selostukseen). Voidaan myös lisätä kalsiumyhdis-20 teitä, kuten kalsiumkarbonaattia. Seoksen pH on esimerkiksi noin 3-8, tyypillisesti noin 4-7.10 The conductive polymer is preferably polyaniline (including polyaniline derivatives) which is very stable. The conductive dopant is preferably a functional dopant, which also provides good compatibility with non-polar matrix plastics. The acid may in particular be an organic sulfonic, phosphoric or phosphonic acid. Most preferably the acid is an aromatic sulfonic acid, especially al-15-alkylbenzenesulfonic acid, especially dodecylbenzenesulfonic acid. An excess of acid is best used to provide more plasticity. In addition, a metal compound such as zinc oxide is best used to compensate for the acidity, especially as described in EP-545 729 and EP-582 919 A (the references are incorporated herein by reference). It is also possible to add calcium compounds such as calcium carbonate. For example, the pH of the mixture is about 3-8, typically about 4-7.

Parhaiten seos sisältää sulatyöstettävää johdepolymeeriseosta ja sen kanssa yhteen-sopivaa sulatyöstettävää matriisimuovia. Ne voidaan sekoittaa keskenään käyttäen apuna sopivia työstökoneita, kuten sekoittimia tai vaivaimia, joilla aikaansaadaan 25 seokseen leikkausvoimia. Parhaiten käytetään ruuvisekoitinta.Preferably, the composition comprises a melt-processable conductive polymer blend and a compatible melt-processable matrix resin. They can be mixed with each other using suitable machine tools such as mixers or knives to provide shear forces to the mixture. A screw mixer is best used.

Matriisimuovi voi sisältää termoplastia, kuten polyolefiinia, polyvinyylikloridia, sty-reeni-butadieenipolymeeriä, polyesteriä, polyamidia, akrylonitriili-butadieeni-sty-, reenipolymeeriä tai polykarbonaattia, tai termosettiä, kuten fenoli-formaldehydipo- lymeeriä tai melamiini-formaldehydipolymeeriä. Parhaiten käytetään polyolefiinia, 30 kuten polypropyleeniä tai polyetyleeniä. Johdepolymeeriseoksen osuus koko seoksesta on esimerkiksi noin 0,1-30 p-%, parhaiten noin 1-20 p-% ja kaikkein parhaiten noin 5-15 p-%.The matrix resin may contain a thermoplastic such as polyolefin, polyvinyl chloride, styrene-butadiene polymer, polyester, polyamide, acrylonitrile-butadiene-styrene, rhenium polymer or polycarbonate, or a thermoset such as phenol-formaldehyde. Polyolefin such as polypropylene or polyethylene is best used. The conductive polymer blend comprises, for example, from about 0.1% to about 30% by weight, preferably from about 1% to about 20% by weight, and most preferably from about 5% to about 15% by weight.

• 4 104092• 4 104092

Keksinnön mukaiset kappaleet voidaan valmistaa johdepolymeeriä sisältävästä muovista. Muovien etuja ovat hyvä prosessoitavuus, keveys ja yleensä myös edullinen hinta.The bodies according to the invention may be made of a conductive polymer-containing plastic. The advantages of plastics are good processability, lightness and generally low cost.

Kappaleen valmistuksessa ei tarvita erillistä antistaattista pinnoituskäsittelyä, vaan 5 valmistus voidaan suorittaa yhdessä vaiheessa. Johdepolymeereillä saavutetaan myös alhaisempi resistiivisyys kuin pinnoitteilla. Pinnan kuluminen ei lisää resistii-visyyttä, ja normaaliolosuhteissa kappaleen kontrolloidut sähköstaattiset ominaisuudet säilyvät 5-10 vuotta.Separate antistatic coating treatment is not required for the piece fabrication, but the fabrication can be done in one step. Conductive polymers also achieve lower resistivity than coatings. Surface wear does not increase resistance and under normal conditions the controlled electrostatic properties of the body are maintained for 5 to 10 years.

Johdepolymeerejä käytettäessä resistiivisyys on helpommin säädettävissä kuin hiili-10 tai metallitäytteitä käytettäessä, ja ESD- ja myös EMI-sovellutuksiin sopiva riittävän alhainen resistiivisyys saavutetaan luotettavasti.With conductive polymers, resistivity is easier to adjust than with carbon-10 or metal fillers, and sufficiently low resistivity for ESD and also EMI applications is reliably achieved.

Johdepolymeerejä käytettäessä myös kappaleiden ominaisuudet saadaan paremmiksi kuin hiili- tai metallitäytteitä käytettäessä, koska johdepolymeerin mekaaniset ominaisuudet, kuten iskulujuus, vastaavat paremmin matriisimuovin ominaisuuksia.With conductive polymers, the properties of the articles are also improved than with carbon or metal fillings because the mechanical properties of the conductive polymer, such as impact strength, are better matched to those of the matrix plastic.

15 Keksinnön mukaisesta tuotteesta ei myöskään irtoa likaavaa ja sähköä johtavaa hiili-tai metallipölyä.Also, no dirty and electrically conductive carbon or metal dust is released from the product of the invention.

Keksinnön mukaisen tuotteen värjäysmahdollisuudet ovat paremmat kuin hiilitäyt-teisiä materiaaleja käytettäessä.The dyeing capabilities of the product of the invention are better than with carbon-filled materials.

Keksinnön mukaisten seosten etuna hiili- tai metallitäytemuoveihin on lisäksi hyvä 20 prosessoitavuus. Seos ei esimerkiksi kuluta laitteistoja kuten metallitäytteiset muovit. Seoksen viskositeetti on alhainen, jolloin voidaan käyttää alempia lämpötiloja tai suurempia nopeuksia. Hyvän prosessoitavuuden ansiosta on myös mahdollista käyttää erilaisia valmistusprosesseja, ja voidaan esimerkiksi valmistaa kuitua tai kalvoa tai tuotetta voidaan venyttää.The inventive alloys also have the advantage that carbon or metal filler plastics have good processability. For example, the alloy does not consume hardware such as metal filled plastics. The alloy has a low viscosity whereby lower temperatures or higher speeds can be used. Due to its high processability, it is also possible to use different manufacturing processes, for example, to make a fiber or film, or to stretch the product.

25 Polyaniliiniseos toimii erityisenä prosessiapuaineena, joka alentaa tarvittavaa pro-sessointilämpötilaa. Näin valmistusaika lyhenee ja voidaan paremmin valmistaa myös rakenteeltaan hankalia kappaleita.The polyaniline alloy acts as a special process aid that lowers the required processing temperature. This shortens the production time and makes it possible to manufacture pieces with a difficult structure.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti koko kappale valmistetaan yhdestä muoviseoksesta, jota sulatyöstetään ja annetaan sitten jähmettyä siten, että kappa- * 30 leeseen muodostuu haluttu resistiivisyysprofiili. Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisesti kappale valmistetaan kahdesta eri seoksesta, joiden johtavuudet ovat erilaiset. Kummankin suoritusmuodon mukaisesti kappale valmistetaan parhai-ten ruiskupuristamalla.According to one embodiment of the invention, the entire body is made of a single plastic alloy, which is melt-processed and then solidified so that a desired resistivity profile is formed in the kappa sheet. According to another embodiment of the invention, the body is made of two different alloys with different conductivities. According to both embodiments, the body is best manufactured by injection molding.

5 1040925 104092

Muoviseoksesta voidaan valmistaa kappaleita myös esimerkiksi sopivalla tavalla muottiin valamalla tai pinnoittamalla.It is also possible, for example, to mold parts of the plastic alloy in a suitable manner by molding or coating.

7 Keksinnön mukaiset kappaleet sopivat erityisesti sellaisiin kohteisiin, joissa tarvi taan suojausta staattista sähköä tai sähkömagneettista häiriötä (EMI) vastaan. Tyy-' 5 pillistä keksinnön mukaisten tuotteiden käyttökohteita ovat elektroniikkateollisuu den pakkaukset, kemikaalien tai räjähdysherkkien tuotteiden käsittelyyn ja kuljetukseen soveltuvat esineet, kuljetussäiliöt, kotelot, esimerkiksi diskettikotelot, kopiokoneiden yms. komponentit jne., teolliseen maalaukseen tarkoitetut kappaleet kuten esim. autojen puskurit ym. Myös tietokoneiden ja muiden herkkien elektronisten 10 laitteiden suojakuoret ovat merkittävä keksinnön mukaisten tuotteiden käyttökohde nimenomaan EMI-suojauksen aikaansaamiseksi. Tällaisia kohteita voivat olla esimerkiksi piirilevyjen osien suojarasiat, laitteiden kotelot, astiat tai jopa huoneiden kokpiset tilat.The bodies according to the invention are particularly suitable for applications where protection against static electricity or electromagnetic interference (EMI) is required. Typical applications of the products of the invention include packaging for the electronics industry, articles for handling and transporting chemicals or explosive products, shipping containers, cases, e.g., diskette cases, copying machines, etc., and components for industrial painting such as, for example, automotive buffers. protective covers for computers and other sensitive electronic devices are an important application of the products of the invention specifically to provide EMI protection. Such items may include, for example, circuit boards for circuit board components, enclosures for equipment, containers, or even coke rooms in rooms.

Esimerkki 15 Kokeissa käytettiin polyaniliinin emeraldine base -muotoa, joka valmistettiin julkaisussa Y. Cao, A. Andreatta, A.J. Heeger & P. Smith, Polymer 30(1989), 2305 esitetyn menetelmän mukaan, mutta käyttäen polymeroinnissa rikkihappoa suolahapon sijasta.Example 15 An emeraldine base form of polyaniline prepared by Y. Cao, A. Andreatta, A.J. Heeger & P. Smith, Polymer 30 (1989) 2305, but using sulfuric acid instead of hydrochloric acid in the polymerization.

Polyaniliinin dooppausaineena käytettiin dodekyylibentseenisulfonihapon (DBSA) 20 kauppalaatua Sulfosoft.Sulfosoft, a commercial grade of dodecylbenzenesulfonic acid (DBSA), was used as the polyaniline dopant.

Valmistettiin kiinteytysruuvilla sekoittamalla 150 °C lämpötilassa polyaniliini/- DBSA-kompleksia (PANI), joka sisälsi lisäksi sinkkioksidia ja kalsiumkarbonaattia.Prepared by solidification screw mixing at 150 ° C with polyaniline / DBSA complex (PANI), which additionally contained zinc oxide and calcium carbonate.

• · _ Tätä kompleksia sekoitettiin samassa laitteessa 170 °C lämpötilassa polypropeeniin (PP). Valmistettiin seuraavat koostumukset (aineosat p-%:ina koko seoksesta): 25 __P1__P2__P3 polyaniliini__1,77__1,11__1,77 DBSA__IM__10j3__10,2This complex was mixed with polypropylene (PP) at 170 ° C in the same apparatus. The following compositions (ingredients by weight, based on the total mixture) were prepared: 25 __P1__P2__P3 polyaniline__1,77__1,11__1,77 DBSA__IM__10j3__10,2

ZnO__U6__0*98__1,06 lcaC03 1,15 1,14 1,14ZnO__U6__0 * 98__1.06 lcaC03 1.15 1.14 1.14

Seoksista valmistettiin ruiskupuristamalla (200 - 220 °C, viipymäaika alle 3 min) ; 100x100x50 mm-* rasioita, joiden seinämän paksuus oli 2 mm. Rasioissa oli sara- 6 104092 noitu kansi. Vertailua varten valmistettiin rasioita myös kahdesta kaupallisesta hiiltä sisältävästä polypropeeniseoksesta (PP/CB; Cl, C2). Rasiat olivat ulkonäöltään muuten samanlaisia, paitsi että PP/PANI-rasiat olivat vihreitä ja PP/CB-rasiat mustia. PP/PANI-rasiat olivat n. 8 % kevyempiä. PP/PANI-rasioiden kansien taivutus-5 kestävyys oli olennaisesti parempi: kansia voitiin murtumatta taivuttaa tuhansia kertoja, kun PP/CB-rasioiden kannet murtuivat jo vähän yli kymmenen taivutusker-ran jälkeen.The mixtures were prepared by injection molding (200-220 ° C, dwell time less than 3 min); 100x100x50 mm- * boxes with a wall thickness of 2 mm. The boxes had a 6 104092 witch lid. For comparison, boxes were also made of two commercial carbon-containing polypropylene blends (PP / CB; Cl, C2). The boxes were otherwise similar in appearance, except that the PP / PANI boxes were green and the PP / CB boxes black. PP / PANI boxes were about 8% lighter. The bending-5 durability of the PP / PANI box lids was significantly better: the lids could be bent thousands of times without breaking, while the lids of the PP / CB boxes had broken a little more than ten times.

Pintaresistiivisyys (R$) mitattiin standardin DIN 53 482 mukaisesti käyttäen 100 V potentiaalia ja rengaselektrodia.The surface resistivity (R $) was measured according to DIN 53 482 using a 100 V potential and a ring electrode.

10 Resistiivisyysprofiili mitattiin käyttäen kappaleen syvyyssuunnassa liikkuvaa 2-pis-teanturia. Joillakin näytteillä resistiivisyys mitattiin myös pinnansuuntaisesti leikatuista ohuista siivuista käyttäen 4-kärkianturia. Jälkimmäinen menetelmä on työläämpi, mutta sillä saadaan tarkempia ja oikeampia arvoja, koska 4-pistemittaus eliminoi kontakti vastuksen. 2-pistemittauksella saadut arvot ovat liian pieniä.The resistivity profile was measured using a 2-point sensor moving in the depth of the piece. For some specimens, resistivity was also measured on thinly sliced slices that were cut parallel to the surface using a 4-point transducer. The latter method is more laborious, but provides more accurate and accurate values, since 4-point measurement eliminates contact resistance. Values obtained with 2-point measurement are too small.

15 Kuvio 1 esittää PP/PANI-kappaleen tyypillistä resistiivisyysprofiilia. Resistiivisyys pienenee pinnalta sisäänpäin mentäessä mutta kasvaa sitten uudestaan. Materiaali on kuitenkin homogeenista läpi koko kappaleen. CB-kappaleen resistiivisyys on vakio läpi koko kappaleen.Figure 1 shows a typical resistivity profile of a PP / PANI body. The resistivity decreases as the surface goes inward, but then increases again. However, the material is homogeneous throughout the article. The resistance of the CB block is constant throughout the block.

Kuvioon 1 on merkitty myös keskiresistiivisyydet pc ja pr. pc on laskettu konduk-20 tanssien keskiarvosta ja kuvaa sitä resistiivisyyttä, jonka sähkömagneettinen kenttä näkee kulkiessaan kappaleen läpi. pr on laskettu resistanssien keskiarvosta ja kuvaa sitä resistiivisyyttä, jonka virta näkee yrittäessään kulkea kappaleen läpi. Mitä pie-: nempi pq on, sitä paremmat ovat sähköstaattiset ominaisuudet.Figure 1 also shows the mean resistances pc and pr. pc is calculated from the average of the conduk-20 dances and describes the resistivity that an electromagnetic field sees as it passes through a song. pr is calculated from the average of the resistances and represents the resistivity that the current sees as it attempts to pass through the object. The lower the pq, the better the electrostatic properties.

ESD-suojausominaisuudet mitattiin standardin IEC 801-2 mukaisesti. Rasian sisällä 25 käytettiin häiriön toteamiseen joko rengas- (halkaisija 28 mm) tai dipoli- (pituus 50 mm) antennia. Antenni yhdistettiin oskilloskooppiin maksimi- ja minimijännitteen eron toteamiseksi. Rasiat testattiin käyttäen 4 kV suoria ja epäsuoria varauksia. Suo-ra varaus kohdistettiin rasian pinnalle. Epäsuora varaus kohdistettiin 10 cm päähän rasiasta.ESD protection features were measured according to IEC 801-2. Inside the box, either a ring (diameter 28 mm) or dipole (length 50 mm) antenna was used to detect interference. The antenna was connected to an oscilloscope to detect the difference between maximum and minimum voltage. The boxes were tested using 4 kV direct and indirect charges. The direct charge was applied to the surface of the box. Indirect charge was applied 10 cm from the box.

β 30 ESD-mittaustulokset esitetään taulukossa 1.The results of β 30 ESD measurements are shown in Table 1.

7 1040927 104092

Taulukko 1table 1

Seos Rs (Ω/Π) Suora varaus (V) pc(Qcm) Epäsuora varaus (V) __rengas dipoli__rengas dipoli , P1_ 2,7* 108 3,7 5,4 6,5* 10^ 1,9 2,6 P2_ 3,3*108 3,0 5,8 8,3*10^ 2,9 4,5 P3_ 2,3 *108 1,2 2,2 2,6* 106 3,8 6,8Alloy Rs (Ω / Π) Direct Charge (V) pc (Qcm) Indirect Charge (V) __ ring dipole__ ring dipole, P1_ 2.7 * 108 3.7 5.4 6.5 * 10 ^ 1.9 2.6 P2_ 3.3 * 108 3.0 5.8 8.3 * 10 ^ 2.9 4.5 P3_ 2.3 * 108 1.2 2.2 2.6 * 106 3.8 6.8

Cl_ 1,1*104 4,2 8,6 7,7* 10^ 2,3 3,5 C2 19,7*103 |4>6 6,8 |6,8*105 1,9 3,3Cl_ 1.1 * 104 4.2 8.6 7.7 * 10 ^ 2.3 3.5 C2 19.7 * 103 | 4> 6 6.8 | 6.8 * 105 1.9 3.3

Keksinnön mukaisissa kappaleissa pq on riittävän pieni niin, ettei varausta pääse varastoitumaan. Mittauksissa todettiin, että 1000 V varaus purkautui 50 V:iin alle 2 5 s:ssa. Suuri Rs kuitenkin estää varausta purkautumalla kipinöimällä. Lisäksi pr on kuitenkin suuri (ks. kuvio 1), mikä estää esimerkiksi paristoja purkautumasta rasian kautta.In the bodies according to the invention, pq is small enough that the charge cannot be stored. Measurements showed that the 1000 V charge discharged to 50 V in less than 2 5 s. However, a high Rs prevents charging by discharging by sparking. However, the PR is also high (see Figure 1), which prevents, for example, the batteries from discharging through the box.

§§

Claims (12)

104092 O104092 O 1. Sähköä johtava sähköstaattisesti kontrolloitu sulatyöstömenetelmällä valmistet tu kappale, tunnettu siitä, että se sisältää johdepolymeerikomponenttia ja sen kanssa yhteensopivaa matriisimuovia, se on valmistettu sekoittamalla johdepolymeerikom-5 ponenttia ensin 150 °C:n lämpötilassa ja sitten yhdessä matriisimuovin kanssa 170 °C:n lämpötilassa ja muodostamalla kappale näin saadusta seoksesta sulatyöstömenetelmällä ja että kappaleen yksikköinä Ω/D ilmaistu ulkopinnan pintaresistii-visyys on vähintään dekadin ja parhaiten vähintään kaksi dekadia suurempi kuin yksikköinä Ωαη ilmaistu sisäosan resistiivisyys.1. An electrically conductive electrostatic-controlled melt-machined article, characterized in that it contains a conductive polymer component and a compatible matrix resin, made by first mixing the conductive polymer component at 150 ° C and then together with the matrix resin at 170 ° C. and forming the body of the mixture thus obtained by a molding process and having an outer surface resistivity, expressed in units of Ω / D, of at least a decade and preferably of at least two decades greater than the resistivity of the interior in units of Ωαη. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kappale, tunnettu siitä, että ulkopinnan pinta- resistiivisyys on noin 10^ - 10^2 Ω/D, parhaiten noin 10^ - 10^ Ω/D ja kaikkein parhaiten noin 10^ - 10^ Ω/D ja sisäosan resistiivisyys on noin 10*2 . io^ Ωαη, parhaiten noin 10*2 - 10^ Ωαη ja kaikkein parhaiten noin 10*2 - 10^ Ωαη.Piece according to Claim 1, characterized in that the outer surface has a surface resistivity of about 10 ^ - 10 ^ 2 Ω / D, preferably about 10 ^ - 10 ^ Ω / D and most preferably about 10 ^ - 10 ^ Ω / D and the resistivity of the inner part is about 10 * 2. io ^ Ωαη, preferably about 10 * 2 - 10 ^ Ωαη and most preferably about 10 * 2 - 10 ^ Ωαη. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kappale, tunnettu siitä, että kappaleella 15 on resistiivisyysprofiili, jossa resistiivisyys pinnalta sisäänpäin mentäessä ensin pienenee ja sen jälkeen edelleen sisäänpäin mentäessä kasvaa suurin piirtein vakio-tasolle.Piece according to Claim 1 or 2, characterized in that the piece 15 has a resistivity profile in which the resistance from the surface first decreases and then increases further to a constant level when going inward. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kappale, tunnettu siitä, että kappale on valmistettu ruiskupuristamalla.Body according to Claim 3, characterized in that the body is made by injection molding. 20 Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen kappale, tunnettu siitä, että koko kappale on valmistettu yhdestä materiaalista.Piece according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the whole piece is made of a single material. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen kappale, tunnettu siitä, että kappale on rasia.Piece according to Claim 5, characterized in that the piece is a box. 7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen kappale, tunnettu siitä, että johde-polymeerikomponentti on seos, joka sisältää johtavaksi seostettua polyaniliinia tai 25 polyaniliinijohdannaista, edullisesti hapolla seostettua polyaniliinia tai polyaniliini-johdannaista.Piece according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the conductive polymer component is a blend containing a conductively doped polyaniline or a polyaniline derivative, preferably an acid doped polyaniline or polyaniline derivative. 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen kappale, tunnettu siitä, että seos sisältää hapolla seostettua polyaniliinia tai polyaniliinijohdannaista, joka happo on funktionaalinen seostava happo, kuten orgaaninen, parhaiten aromaattinen sulfonihappo, kuten 30 alkyylibentseenisulfonihappo ja varsinkin dodekyylibentseenisulfonihappo.Piece according to Claim 7, characterized in that the mixture contains an acid doped polyaniline or a polyaniline derivative which is a functional doping acid such as an organic, preferably aromatic sulfonic acid such as alkylbenzenesulfonic acid and especially dodecylbenzenesulfonic acid. 9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen kappale, tunnettu siitä, että johdepolymeeri-seos sisältää metalliyhdistettä, kuten sinkkioksidia. 104092Body according to claim 7, characterized in that the conductive polymer alloy contains a metal compound such as zinc oxide. 104092 10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen kappale, tunnettu siitä, että matriisi-muovi sisältää termoplastia, kuten polyolefiinia, polyvinyylikloridia, styreeni-buta-dieenipolymeeriä, polyesteriä, polyamidia, akrylonitriili-butadieeni-styreenipoly-meeriä tai polykarbonaattia.Body according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the matrix plastic contains a thermoplastic such as polyolefin, polyvinyl chloride, styrene-butadiene polymer, polyester, polyamide, acrylonitrile-butadiene-styrene polymer or polycarbonate. 11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen kappale, tunnettu siitä, että matriisimuovi sisältää polyolefiinia, edullisesti polypropyleeniä tai polyetyleeniä, edullisimmin po-lypropyleeniä.11. A body according to claim 10, characterized in that the matrix resin contains polyolefin, preferably polypropylene or polyethylene, most preferably polypropylene. 12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen kappale, tunnettu siitä, että matriisimuovi sisältää termosettiä, kuten fenoli-formaldehydipolymeeriä tai melamiini- 10 formaldehydipolymeeriä.Piece according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the matrix resin contains a thermoset, such as a phenol-formaldehyde polymer or a melamine-formaldehyde polymer. 13. Menetelmä sähköä johtavan sähköstaattisesti kontrolloidun kappaleen valmistamiseksi sulatyöstömenetelmällä, tunnettu siitä, että sekoitetaan ensin 150 °C:n lämpötilassa johdepolymeerikomponenttia, joka sisältää johtavaksi seostettua poly-aniliinia tai polyaniliinijohdannaista, ja sitten 170 °C:n lämpötilassa tätä johdepoly- 15 meerikomponenttia yhdessä sen kanssa yhteensopivan matriisimuovin kanssa ja valmistetaan ruiskupuristamalla kappale, joka sisältää johdepolymeeriä ja jonka yksikköinä Ω/Ό ilmaistu ulkopinnan pintaresistiivisyys on vähintään dekadin ja parhaiten vähintään kaksi dekadia suurempi kuin yksikköinä Qcm ilmaistu sisäosan re-sistiivisyys.13. A process for the production of an electrically conductive electrostatic-controlled body by a melt-working process, characterized in that first a mixture of a conductive polymer component containing a conductive doped polyaniline or polyaniline derivative is mixed at 150 ° C, and then at 170 ° C. with a matrix resin which is compatible with the matrix resin and which is manufactured by injection molding a part containing a conductive polymer and having an outer surface resistivity in units of vähintään / Ό greater than or equal to at least two decades greater than the internal resistivity in units. 14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että viipymäaika ruiskupuristuksessa on alle 3 min. " 15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ruiskupuris- tuslämpötila on 200 - 220 °C.Method according to Claim 13, characterized in that the residence time in injection molding is less than 3 min. The process according to claim 14, characterized in that the injection molding temperature is 200 to 220 ° C. 16. Menetelmä kappaleen aiheuttamien sähköstaattisten tai sähkömagneettisten 25 häiriöiden ehkäisemiseksi, tunnettu siitä, että käytetään jonkin patenttivaatimuksen 1-12 mukaista tai jonkin patenttivaatimuksen 13-15 mukaisesti valmistettua kappaletta, jossa ulkopinnan pintaresistiivisyys on noin 10^ - 10l2 Q/d, parhaiten noin 106 - 10l° Ω/Π ja kaikkein parhaiten noin 10^ - 10^ Ω/ΕΙ ja sisäosan resistiivisyys on noin 10"2 - 10^ Ωαη, parhaiten noin 10’2 - 10^ Ω^ ja kaikkein parhaiten noin 30 ΙΟ-2 - ΙΟ4 Ωαη.16. A method for preventing electrostatic or electromagnetic interference from a body, characterized in that a body according to any one of claims 1 to 12 or manufactured according to one of claims 13 to 15, having a surface resistivity of about 10 to 10 10 Q / d, preferably about 10l ° Ω / Π and most preferably about 10 ^ - 10 ^ Ω / ΕΙ and the resistivity of the inner part is about 10 "2 - 10 ^ Ωαη, most preferably about 10'2 - 10 ^ Ω ^ and most preferably about 30 ΙΟ - 2 - ΙΟ4 Ωαη. 17. Menetelmä tuotteen suojaamiseksi sähköstaattisilta tai sähkömagneettisilta häiriöiltä, tunnettu siitä, että tuote pannaan jonkin patenttivaatimuksen 1-12 mukaisen tai jonkin patenttivaatimuksen 13 - 15 mukaisesti valmistetun kappaleen si ,0 104092 sälle, jossa ulkopinnan pintaresistiivisyys on noin 10^ - 10^2 Ω/D, parhaiten noin 10^ - 1010 Ω/Π ja kaikkein parhaiten noin 10^ - 10^ Ω/D ja sisäosan resistiivisyys on noin 10"2 - 10^ Qcm, parhaiten noin 10‘2 - 10^ Qcm ja kaikkein parhaiten noin ΙΟ-2 -104 Qcm.17. A method for protecting a product from electrostatic or electromagnetic interference, characterized in that the article is applied to an article si, 0 104092 according to any one of claims 1 to 12 or manufactured according to one of claims 13 to 15, wherein the outer surface has a surface resistivity of about 10 ^ - 10 ^ 2 D, preferably about 10 ^ - 1010 Ω / Π and most preferably about 10 ^ - 10 ^ Ω / D and the resistivity of the inner part is about 10 "2 - 10 ^ Qcm, most preferably about 10'2 - 10 ^ Qcm and most preferably about ΙΟ -2 -104 Qcm. 5 Patentkrav5 Patent claims
FI954223A 1995-09-08 1995-09-08 Electrostatically controlled piece FI104092B1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI954223A FI104092B1 (en) 1995-09-08 1995-09-08 Electrostatically controlled piece
EP96930179A EP0848733A1 (en) 1995-09-08 1996-09-05 Electrically conductive article
PCT/FI1996/000476 WO1997009386A1 (en) 1995-09-08 1996-09-05 Electrically conductive article
AU69326/96A AU6932696A (en) 1995-09-08 1996-09-05 Electrically conductive article

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI954223 1995-09-08
FI954223A FI104092B1 (en) 1995-09-08 1995-09-08 Electrostatically controlled piece

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI954223A0 FI954223A0 (en) 1995-09-08
FI954223L FI954223L (en) 1997-03-09
FI104092B true FI104092B (en) 1999-11-15
FI104092B1 FI104092B1 (en) 1999-11-15

Family

ID=8543985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI954223A FI104092B1 (en) 1995-09-08 1995-09-08 Electrostatically controlled piece

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0848733A1 (en)
AU (1) AU6932696A (en)
FI (1) FI104092B1 (en)
WO (1) WO1997009386A1 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0545729B1 (en) * 1991-12-05 2002-05-08 Neste Oy Process for producing conducting polymer material
DE69321673T3 (en) * 1992-08-11 2006-09-21 Panipol Oy Conductive plastic material and method for its production

Also Published As

Publication number Publication date
WO1997009386A1 (en) 1997-03-13
EP0848733A1 (en) 1998-06-24
FI954223A0 (en) 1995-09-08
AU6932696A (en) 1997-03-27
FI954223L (en) 1997-03-09
FI104092B1 (en) 1999-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dhawan et al. Electromagnetic shielding behaviour of conducting polyaniline composites
US5863466A (en) Electrostatic dissipative composition
EP0582919A2 (en) Conducting plastics material and a method for its preparation
US5624605A (en) Processible forms of electrically conductive polyaniline
US5286414A (en) Electroconductive coating composition, a process for the production thereof and the use thereof
Virtanen et al. Electrically conductive compositions based on processible polyanilines—PANEPOL TM
WO1998035359A9 (en) Electrostatic dissipative composition
WO2008091383A2 (en) Intrinsically conductive thermoplastic composition and compounding processing for making conductive fiber
Kulkarni Tuned conductive coatings from polyaniline
EP0643397A1 (en) Electrically conducting compositions
Pionteck et al. Handbook of antistatics
Wypych et al. Handbook of antistatics
FI104092B (en) Electrostatically controlled piece
Pramila Devi et al. Mechanical, thermal, and microwave properties of conducting composites of polypyrrole/polypyrrole‐coated short nylon fibers with acrylonitrile butadiene rubber
WO1990009027A1 (en) Use of electrically conducting polymer composites
Wright et al. Conductive Plastics
KR100330200B1 (en) Composite plastics and manufacturing method of the same
Passiniemi et al. Electrically conducting polymer blends based on polyaniline
Dahman All polymeric compounds: conductive and dissipative polymers in ESD control materials
Naseem et al. Effect of dopant type on the properties of polyaniline filled PU/PMMA conducting interpenetrating polymer networks
US6720379B1 (en) Electrostatic dissipative plastics adapted particularly for use at elevated temperatures
US5507977A (en) Conducting plastic material and method of producing such material
FI101077B (en) Conductive polymeric materials and process for their preparation
Dahman Recent innovations of inherently conducting polymers for optimal (10 6–10 9 OHM/SQ) ESD protection materials
KR0180569B1 (en) Thermoplastic resin composition having conductivity