FI104092B - Electrostatically controlled piece - Google Patents
Electrostatically controlled piece Download PDFInfo
- 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
Links
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 claims description 24
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 claims description 23
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 16
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 15
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 13
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 13
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 12
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 11
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 11
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 10
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 9
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 9
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 9
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- WBIQQQGBSDOWNP-UHFFFAOYSA-N 2-dodecylbenzenesulfonic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCC1=CC=CC=C1S(O)(=O)=O WBIQQQGBSDOWNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229940060296 dodecylbenzenesulfonic acid Drugs 0.000 claims description 5
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 claims description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 3
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 3
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 2
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 claims description 2
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 claims description 2
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 claims description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 2
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;phenol Chemical compound O=C.OC1=CC=CC=C1 SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 2
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 2
- 239000011115 styrene butadiene Substances 0.000 claims description 2
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 2
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims 1
- IVJISJACKSSFGE-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound O=C.NC1=NC(N)=NC(N)=N1 IVJISJACKSSFGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 229920000775 emeraldine polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 241001481828 Glyptocephalus cynoglossus Species 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical compound OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004614 Process Aid Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 229940043430 calcium compound Drugs 0.000 description 1
- 150000001674 calcium compounds Chemical class 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-YPZZEJLDSA-N carbon-10 atom Chemical compound [10C] OKTJSMMVPCPJKN-YPZZEJLDSA-N 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 229920000553 poly(phenylenevinylene) Polymers 0.000 description 1
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
- H01B1/12—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
- H01B1/124—Intrinsically conductive polymers
- H01B1/128—Intrinsically 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)
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)
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 |
-
1995
- 1995-09-08 FI FI954223A patent/FI104092B1/en active
-
1996
- 1996-09-05 AU AU69326/96A patent/AU6932696A/en not_active Abandoned
- 1996-09-05 WO PCT/FI1996/000476 patent/WO1997009386A1/en not_active Application Discontinuation
- 1996-09-05 EP EP96930179A patent/EP0848733A1/en not_active Withdrawn
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 |