DE3543279A1

DE3543279A1 - Verfahren zur herstellung von kunststoff-pressplatten mit elektrischer leitfaehigkeit

Info

Publication number: DE3543279A1
Application number: DE19853543279
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Chem Dr Krieg; Armin Meyer; Winfried Dipl Chem Wunderlich; Rainer Friedrich
Original assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 1985-12-07
Filing date: 1985-12-07
Publication date: 1987-06-11
Also published as: GB8629199D0; JPS62134230A; GB2185028B; IT1196825B; IT8667912A0; FR2591146A1; GB2185028A; US4937015A; US4778636A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Preßplatten mit elektrischer Leitfähigkeit aus mechanisch geformten, an sich isolierenden, thermoplastischen Kunststoffpartikeln, die mit partikelförmigen, leitenden Festkörpern dotiert sind.

Stand der Technik

Normalerweise assoziiert man zu recht mit dem Begriff "Kunststoff" die Eigenschaft solcher Materialien dem Durchtritt des elektrischen Stroms einen hohen Widerstand entgegenzusetzen, d. h. als Isolatoren zu wirken. Die Leitfähigkeiten liegen dabei im Bereich G = 10^-10 bis 10^-18 (Ω·cm)^-1. Während einerseits erhebliches technisches Interesse an den Isolationseigenschaften von Kunststoffen bestand, wurde andererseits auch der Wunsch nach leitfähigen Polymeren an die Technik herangetragen. Polymere, die z. B. regelmäßig alternierende Doppel- und Einfachbindungen als Hauptmerkmal ihres Bindungssystems aufweisen, können unter der Einwirkung von Elektronenakzeptoren oder -donatoren σ-Werte im metallischen oder im Halbleiterbereich erreichen. (Vgl. G. Weddigen, "Physik in unserer Zeit", 14, (4) 98 (1983), Kurk-Othmer, 3rd. Ed., Vol. 18, pg. 755-793, J. Wiley, 1982). Dazu gehören z. B. Polyacetylen, Polypyrrol oder Polyschwefelnitrid. Die Leitfähigkeit von Polymeren, die an sich Isolatoren darstellen, kann bis in technisch anwendbare Bereiche angeboten werden, wenn man ihnen "leitfähige Füller" zusetzt. Als Füller werden z. B. Ruß, Blei und Silber genannt. Nach Weddigen loc.cit. läßt sich mit der Füllermethode reproduzierbar nur ein enger Leitfähigkeitsbereich zwischen 10¹ bis 10^-4 (Ω·cm)^-1 einstellen. Der Gehalt an leitfähigen Füller liegt im allgemeinen bei 10 bis 40 Gew.-%. Bei geringen Füllerkonzentrationen (ca. 5 Gew.-%) bildeten die leitfähigen Granulate im Isolator statistisch noch keine leitfähigen Pfade, so daß sie zur Gesamtleitfähigkeit nicht beitragen. Bei Erhöhung der Füllerkonzentration kommt es plötzlich zu statistisch häufigen Kontakten der leitfähigen Füllerpartikel und als Folge zu einem sprunghaften Anstieg der Leitfähigkeit bis in die Nähe der Leitfähigkeit des Füllermaterials.
Bei hohen Feldstärken verlaufen die Stromlinien zunächst entlang den Pfaden, die durch in Kontakt miteinander befindliche Füllerpartikel vorgebildet sind. Während bei niederen Feldstärken Füllerpartikel, die sich nicht berühren, nicht zum Stromdurchgang beitragen, findet bei hohen Feldstärken ein Spannungsdurchschlag statt. Für einen solchen Leiter ist dann das Ohm'sche Gesetz nicht mehr erfüllt.
Als ein weiterer Nachteil der Füllermethode wird herausgestellt, daß sich beim Einarbeiten des Füllers die leitfähigen Füllerpartikel wegen ihrer von der isolierenden Polymermatrix abweichenden Dichte nicht gleichmäßig verteilen, d. h. daß sie sich in den tieferen Schichten anreichern. In Kirk-Othmer (loc. cit., pg. 767) wird dazu festgestellt: "Doped polymers exhibit a host of additional difficulties associated with the disorder and gross inhomogeneity of the dopants. Thus, achievement of the goal of making synthetic metals from conducting polymers faces hurdles that were unanticipated as little as a decade ago". Homogenität der Verteilung der Träger der Leitfähigkeit mußte somit als eine wesentliche Voraussetzung für die industrielle Anwendung polymerer Leiter erscheinen. Der zitierte Artikel von Weddigen macht deutlich, daß in der Anwendung von Füller-versetzten Kunststoffen nicht der zukunftsweisende Weg gesehen wird.

Aufgabe

Angesichts der Bedeutung einer homogenen Verteilung der leitfähigen Partikel schien es angezeigt, zu versuchen ein Höchstmaß an homogener Verteilung der Partikel in der Polymermatrix zu erreichen. Eigene Versuche mit Acrylglas als Polymermatrix brachten das Ergebnis, daß bei homogener Verteilung von leitfähigem Ruß erst bei sehr hohen Rußkonzentrationen (≦λτ 15-25 Gew.-%) ein deutlicher Leitfähigkeitsanstieg eintritt. Der Zusatz solch großer Rußmengen in Polymethylmethacrylat ist jedoch aus Gründen der Thixotropie nahezu unmöglich und führt zur Bildung spröden Materials. Die Verhältnisse dürften bei anderen Polymersubstraten nicht grundsätzlich anders liegen.

In der EP 00 13 753 wird ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitfähigen Polyolefinformkörpern beschrieben, bei dem der Leitruß auf die Oberfläche von Polyolefinteilchen mittels Anschmelzen der Oberfläche aufgebracht wird. Der technische Effekt des Verfahrens hängt anscheinend eng mit der Kristallisationsfähigkeit der Polyolefine zusammen. Nicht kristallisierende Kunststoffe fallen daher für das Verfahren außer Betracht.

Es bestand weiterhin die Aufgabe, nach Lösungen zu suchen, bei denen dotierte Polymersubstrate bei niedrigem Leitfähigkeitsfüller- Gehalt möglichst ohne Beeinträchtigung der mechanischen Qualitäten gute oder doch technisch ausreichende Leitfähigkeit besitzen. Ziel war insbesondere die Herstellung von Preßplatten mit diesen Eigenschaften unter Anwendung der üblichen Preßverfahren.
Ein weiterer wichtiger Aspekt war, die benötigte Menge an leitfähigem Füller so gering wie irgend möglich zu halten, einerseits aus Kostengründen, andererseits um die mechanischen Eigenschaften der Polymeren nicht zu beeinträchtigen.

Lösung

Bei der Lösung dieser Aufgabe wurde die bisher vorherrschende Vorstellung bewußt verlassen, die homogene Verteilung der leitfähigen Partikel (Leitruß) sei Voraussetzung für technisch einwandfreie Leitfähigkeitscharakteristiken von Polymeren.
Es wurde gefunden, daß die als Aufgabe erkannten Anforderungen in einem hohen Maße erfüllt werden, wenn man ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Preßplatten mit elektrischer Leitfähigkeit aus mechanisch geformten, thermoplastischen Kunststoffpartikeln anwendet, bei dem die mechanisch geformten, thermoplastischen Kunststoffpartikel KP mit einem maximalen Partikeldurchmesser von 1 mm bis 10 mm, im Mittel 3 mm, mit einer die Leitfähigkeit herstellenden Menge wenigstens einer, den elektrischen Strom leitenden Substanz LS in Form einer Vielzahl partikelförmiger, leitender Festkörper LF im Temperaturbereich unterhalb der Glastemperatur Tg der thermoplastischen Kunststoffe aus denen die Partikel KP bestehen, mechanisch vermischt und die so hergestellte Mischung mittels einer (konventionellen) Preßvorrichtung zu Kunststoff-Preßplatten verpreßt. Als praktischer Temperaturbereich für das Mischen kann der Bereich der Raumtemperatur (20 ± 3°C) angesetzt werden. (Die Bestimmung der Partikelgröße und -Zahl kann nach Winnacker-Küchler, "Chemische Technologie", 4. Auflage, Bd. 1, pg. 46-53, Hanser Verlag, 1984, erfolgen). Anstelle der Glastemperatur Tg kann als Maß für die Temperatur auch die dynamische Glasübergangstemperatur Tg (dyn) -30°C gesetzt werden, da diese in der Regel ca. 30° höher liegt als die Tg.
Die erfindungsgemäß hergestellten Kunststoff-Preßplatten zeigen in der Regel einen elektrischen Oberflächenwiderstand R_o im Bereich 10³ Ωcm bis 10⁹ Ωcm, vorzugsweise 10⁴ bis 10⁷ Ωcm (Bestimmung im Einklang mit DIN 53 482/ VDE 0303, Teil 3).

Als Kunststoffe, aus denen die mechanisch geformten Partikel bestehen, kommen definitionsgemäß Thermoplasten in Frage.
Als thermoplastische Kunststoffe seien im Einklang mit den üblichen Definitionen solche verstanden, die bei hinreichendem Erwärmen erweichen (und damit verformbar werden) bis zur Fließbarkeit und die beim Abkühlen wieder erhärten und die diese Eigenschaft auch bei wiederholtem Erwärmen nicht verlieren. (Vgl. auch DIN 7724). Im allgemeinen liegt die dynamische Glasübergangstemperatur Tg (dyn) ≦λτ 0°C. Die Tg (dyn) wird nach DIN 7724/53 445 bestimmt. Der Einfluß individueller Monomerer auf die dynamische Glasübergangstemperatur T _g(dyn) ist im allgemeinen bekannt bzw. läßt sich voraussagen. (Vgl. Vieweg-Esser, Kunststoff- Handbuch, Bd. IX, pg. 333-340, Carl Hanser Verlag, 1975). Zur Tg: Brandrup-Immergut, Polymer Handbook, J. Wiley, 1978. Vorzugsweise finden solche Kunststoffe Anwendung, die im Bereich oberhalb 16°C, d. h. bei Raumtemperatur und darüber keine (teil)kristallinen Anteile besitzen. Geeignet für das Verfahren der vorliegenden Erfindung sind insbesondere Kunststoffe vom Typ
- der Acrylharze, speziell des Polymethylmethyacrylats (PMMA) und Copolymerisaten desselben
- des PVC
- des Polystyrols (im allg. Tg ≦λτ 370°K)
- der Polyolefine
- der fluorierten Vinylpolymeren (im allg. Tg ≦λτ 350°K)
- des Polyoxymethylens
- des Polyphenylenoxids (i. a. Tg 315°K)
- der Polyamide (i. a. Tg ≦λτ 315°K)
- der Polyacetale
- der Polycarbonate (i. a. Tg ≦λτ 380°K)
- der ABS-Polymeren
- der Epoxyharze
- der Polyvinylester (i. a. Tg 305°K)
- des Polyacrylnitrils (i. a. Tg 370°K)
- der Silicone
Von besonderem Interesse ist auch die Anwendung der vorliegenden Technologien zur Herstellung schlagzäher Massen. Bei der Herstellung schlagzäher Massen kann z. B. zurückgegriffen werden auf: Polybutylacrylat-modifiziertes PMMA, schlagzähes Polystyrol, das mit Polybutadien modifiziert ist sowie mit Polybutadien modifizierte Styrol- Acrylnitril-Copolymere. Besonders geeignet sind im allgemeinen die als "Formmasse" bezeichneten Kunststoffmaterialien. Formmassen dienen als Rohstoffe für das spanlose Fließformen von Kunststoffen unter Druck- und Wärmeeinwirkung. (Vgl. DIN 7708, Blatt 1).

Besonders bevorzugt sind Acrylharze, d. h. Polymerisate und Copolymerisate basierend auf Estern der (Meth)acrylsäure, speziell des Methylmethacrylats (MMA). Vorzugsweise enthalten sie mindestens 50 Gew.-% an Methylmethacrylat, gegebenenfalls daneben andere Ester der (Meth)acrylsäure, speziell mit C₁-C₆-Alkoholen, und/oder gegebenenfalls Vinylaromaten wie Styrol, Olefine, (Meth)acrylnitril, u. a. Vinylverbindungen als Comonomere. (Vgl. H. Rauch - Puntigam, Th. Völker, Acryl- und Methacrylverbindungen, Springer- Verlag, Berlin, 1967; Vieweg-Esser "Kunststoff-Handbuch", Bd. IX, Carl Hanser Verlag, 1975).
In Abhängigkeit von dem vorgesehenen Einsatzgebiet können die Acrylharze auch einen Anteil (in der Regel ≦ωτ 20 Gew.-%) an funktionalisierten Monomeren besitzen, beispielsweise (Meth)acrylsäure, heterocyclische Vinylverbindungen, Alkoxy-, Hydroxy- oder Alkyldialkylaminoester und Amide der (Meth)acrylsäure mit in der Regel nicht über 10 Kohlenstoffatomen im Ester- bzw. Amidteil der Monomeren. Im allgemeinen liegt das Molekulargewicht im Bereich 10⁴ bis 2,5 · 10⁵. Die Acrylharze besitzen im allgemeinen eine dynamische Glasübergangstemperatur Tg (dyn) im Bereich von 120 bis 140°C (nach VDE 0302/III bzw. DIN 53 458). Geeignete Materialien sind Acrylat-Formmassen, speziell PMMA-Formmassen (DIN 7749), die sich z. T. unmittelbar zur Anwendung als Kunststoffpartikel KP eignen. Erwähnt seien Pulver bzw. Granulate geeigneter Abmessungen, d. h. mit mittlerem Partikeldurchmesser im Bereich 3 bis 5 mm. Beispielsweise können PMMA-Produkte des Typs PLEXIGUM® z. B. das Produkt PLEXIGUM 7N® (in Form der Typen "Gleichkorngranulat" oder "glasklar") bzw. das Produkt PLEXIGUM 6H® (als Mahlgut) der Fa. Röhm GmbH verwendet werden. Diese Produkte können glasklar, weiß eingefärbt oder farbig eingefärbt zur Anwendung kommen.

Weiter ist Polycarbonat als Material für die thermoplastischen Kunststoffpartikel KP gut geeignet. Unter "Polycarbonat" seien wie üblich die Polykondensationsprodukte aus 4,4′-Dihydroxydiphenylalkanen ("Bisphenol"), insbesondere des 4,4-Dihydroxydiphenyl-2,2-propans mit Derivaten der Kohlensäure verstanden. (Vgl. DIN 7744). Ihr Molgewicht liegt im allgemeinen im Bereich 20 000 bis 60 000, vorzugsweise 20 000 bis 30 000. Die dynamische Glasübergangstemperatur Tg (dyn) liegt in der Regel bei 160°C; vgl. Kunststoff-Handbuch, Bd. IX, S. 310, Carl Hanser Verlag, Kirk-Othmer 3rd., Vol. 18, S. 479-497, J. Wiley, 1982.)
Auch hier kann auf Formmasse, beispielsweise der im Handel befindlichen Typen zurückgegriffen werden. So eignen sich z. B. die farblosen Produkte MAKROLON®, Typen 1158 und 1143, aber auch eingefärbte Typen wie das gedeckt-beige eingefärbte MAKROLON®, Type 3203 der Fa. Bayer, Leverkusen. Der spez. Durchgangswiderstand liegt für Polycarbonate allgemein bei ≦λτ10¹⁵ Ohm × cm.

Weiter ist Polyphenylenoxid, insbesondere das durch oxidative Kupplung aus 2,6-Dimethylphenol entstandene, für die Kunststoffpartikel KP anwendbar. Die dynamische Glasübergangstemperatur Tg (dyn) liegt in der Regel bei 130 bis 150°C. (Vgl. Ullmanns Encyklopädie der techn. Chemie, 4. Auflage, Bd. 15, pg. 429-431, und 3. Auflage, Ergänzungsband, pg. 273/276).
Beispielsweise kann das Produkt NORYL EN 130® beige der Fa. General Electric Comp. zur Anwendung kommen.

Ferner ist PVC geeignet, das Polymerisationsprodukt des Vinylchlorids, insbesondere mit einem K-Wert zwischen 55 und 80 (zur Bestimmung des K-Werts nach DIN 53 726 vgl. Vieweg-Krekeler, Kunststoff-Handbuch, Bd. 2, 1. Teil, pg. 58, Carl Hanser Verlag, 1983) bzw. einer Viskositätszahl J zwischen 74 und 170 cm³/g. Besonders empfiehlt sich die Verwendung von PVC-Formmassen nach DIN 7748 E und 7749 E. Sofern PVC hart zur Anwendung kommt, liegt der K-Wert im allgemeinen bei 57-65, soweit PVC weich angewendet wird, liegt der K-Wert bei 65-70. Die T _g (dyn) liegt im allgemeinen bei 50-80°C. Derartige Produkte sind als Granulate bzw. Pulver im Handel. Genannt sei z. B. das PVC-Granulat LA 206 der Chemischen Werke Hüls.

Desweiteren eignen sich Polyamide (PA), d. h. amidgruppenhaltige Polymere, deren Amidgruppen durch -(CH₂)_n-Ketten in fortlaufender Gruppierung miteinander verknüpft sind. Die reinen Polyamide sind im allgemeinen kristalline Polymere. (Vgl. R. Vieweg, Kunststoff-Handbuch, Bd. 6, pg. 545ff, Carl Hanser Verlag, 1966; Kirk-Othmer 3rd. Ed., Vol. 18, pg. 406-436; J. Wiley (1982)). Genannt seien insbesondere die als PA-Formmassen geeigneten Polymerisate (nach DIN 16 773) z. B. die Homopolymerisate aus ε-Caprolactam (Polyamid 6), das Polykondensat aus 11-Aminoundecansäure (Polyamid 11), das Homopolymerisat aus ω-Laurinlactam (Polyamid 12), das Homopolykondensat aus Hexamethylendiamin und Adipinsäure (Polyamid 66), das Homopolykondensat aus Hexamethylendiamin und Sebacinsäure (Polyamid 610), das Homopolykondensat aus Hexamethylendiamin und Dodecandicarbonsäure (Polyamid 612) sowie das Homopolykondensat aus Hexamethylendiamin und Terephthalsäure (Polyamid 6-3-T).
Die PA-Formmassen haben im allgemeinen einen Viskositätszahl- Bereich (nach DIN 16 773) von ≦ωτ130 bis 260 cm³/g. (Bestimmung der Viskositätszahl im m-Kresol als Lösungsmittel nach DIN 53 727). Ihr spezifischer Durchgangswiderstand liegt im Bereich 10¹⁴-10¹⁷ Ohm cm, die Schmelztemperatur bei 220°C.

Mit Vorteil angewendet werden kann auch Polystyrol (PS), (Vgl. R. Vieweg, Kunststoff-Handbuch, Bd. 5, pg. 472ff, Carl Hanser Verlag).
Im allgemeinen liegt das mittlere Molekulargewicht im Bereich 2,2 · 10⁵ - 2,5 · 10⁵. Die VICAT-Erweichungstemperatur von PS-Formmassen liegt vorteilhafterweise im Bereich 80°C bis über 110°C. (Vgl. DIN 7741 E). Polystyrol-Formmasse kommt im allgemeinen in Form von Granulat (Körner von 2-4 mm Durchmesser), von Perlen oder von Pulver in den Handel. Besonders bevorzugt ist schlagzähes Polystyrol, z. B. mit einer Schlagzähigkeit (nach DIN 53 453) von 12 KJ/m² bei 30°C. Geeignet ist zum Beispiel ein Polystyrol-Gleichkorngranulat (Type: 427K der BASF, Ludwigshafen).

Geeignet sind weiter Polyacetale wie das Polyoxymethylen (POM), das im allgemeinen durch Polymerisation des cyclischen Formaldehyd-Trimeren gegebenenfalls unter Zusatz geringer Mengen anderer cyclischer Comonomerer gebildet wird. (Vgl. R. Vieweg, Kunststoff-Handbuch, Bd. 11, pg. 46ff, Carl Hanser-Verlag, 1971).
Die POM-Polymeren sind in der Regel hochkristallin. Die Polyoxymethylene haben bekanntlich Einfriertemperaturen um -60°C. Die VICAT-Erweichungstemperatur liegt bei 173°C. Ihr Oberflächenwiderstand liegt bei 10¹³ Ohm, der spezifische Durchgangswiderstand bei 10¹⁵ Ohm.
Genannt sei z. B. das Produkt HOSTAFORM C 9021®-weiß 22 der Hoechst AG oder Delin 500 WT/402® von DuPont.
Weiter sind zu nennen Polyolefine wie Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP). Polyethylen kann durch die Formel -CH₂-CH₂-_n wiedergegeben werden, bei der n für 500-50 000 steht. Polyethylene sind teils kristallin, teils amorph. Je nach Kristallinität liegt die Dichte zwischen 0,915 und 0,960 g/cm³. LDPE und MDPE haben Dichten unterhalb 0,94 g/cm³. (Vgl. R. Vieweg, Kunststoff- Handbuch, Bd. 4, pg. 285ff, Carl Hanser Verlag, 1969).

Polyethylen kommt vorwiegend als Hochdruck-PE, daneben aber auch als Niederdruck-PE in Frage. (Kirk-Othmer 3rd. Ed. Vol. 16, pg. 385-499, J. Wiley). Die Charakterisierung geschieht häufig nach der Dichte (ASTM D 1248-78, Part. 36). Es kann sowohl LDPE als auch LLDPE zur Anwendung kommen. Als Kennzahl für das Molekulargewicht wird häufig der Schmelzindex herangezogen. (MFI nach DIN 53 735 bzw. ASTM-Test D 1238-70). Besonders bevorzugt findet Weich-PE Anwendung. Genannt sei, z. B. die Type LUPULEN 23 T 2171® der BASF, Ludwigshafen. Der elektrische Widerstand von LDPE liegt im Bereich von ≦λτ10¹⁶ Ohm·cm.
Von Interesse sind weiter fluorhaltige Vinylpolymere, insbesondere Polytetrafluorethylen (PTFE). (Vgl. R. Vieweg, Kunststoff-Handbuch, Bd. 11, pg. 374/384, Carl Hanser- Verlag). Besonders genannt sei HOSTAFLON®-Gleichkorngranulat, beispielsweise der Type TFB, LB 7100.
Interessant ist auch die Kombination der die Kunststoffe bildenden Polymerisate mit inerten anorganischen Füllstoffen in feindisperser Verteilung. Dabei kann der Anteil der anorganischen Füllstoffe bis 70 Gew.-% bezogen auf die Kunststoff-Preßplatten betragen. Als anorganische Füllstoffe können beispielsweise die (kaum einen Leitfähigkeitsbetrag leistenden) mineralischen Stoffe wie Aluminiumoxide und davon abgeleitete Verbindungen, Siliciumdioxid (nicht zusammen mit PTFE!) und davon abgeleitete Verbindungen, Carbonate, Sulfate, Sulfide, Phosphate und Oxide verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren geht aus von Kunststoffpartikeln KP aus thermoplastischem Kunststoff, die mechanisch aus dem Kunststoff geformt wurden, also nicht beispielsweise im Zuge des Polymerisationsverfahrens (Perlpolymerisation) anfallen. Die Kunststoffpartikel KP können durch Zerkleinern von Polymermaterial auf den erforderlichen Zerkleinerungsgrad bezüglich maximale Ausdehnung 1 mm gebracht werden. Sie besitzen im allgemeinen einen mittleren Partikeldurchmesser im Bereich von 1 bis 10 mm, vorzugsweise von 3 bis 5 mm. Die Herstellung der Kunststoffpartikel KP soll durch mechanische Formung z. B. Mahlen des Polymermaterials erfolgen. Die Mahlung kann z. B. mittels Walzmühlen, Prallmühlen oder Mahlkörpermühlen vorgenommen werden. (Vgl. Winnacker-Küchler, Chemische Technologie, 4. Auflage, Bd. 1, pg. 86-93, Carl Hanser Verlag, München, 1984).
Erwünscht ist eine relativ enge Teilchengrößenverteilung. So sollen in der Regel ≦λτ60%, vorzugsweise ≦λτ80% der Teilchen in die oben angegebenen Teilchengrößenbereiche fallen. Die Partikel können auch in Form von Granulat, insbesondere Gleichkorngranulat, vorliegen. Die Herstellung des Gleichkorngranulats kann mit den im Kunststoff-Maschinenbau angebotenen Geräten vorgenommen werden. Als Hersteller sei z. B. die Fa. Automatik, H. Heuch, Apparate und Maschinenbau, 8754 Groß-Ostheim/Ringheim, genannt. Angaben zur Teilchengröße beziehen sich auf die maximalen Abmessungen der Teilchen, die vorzugsweise kompakt, d. h. kornförmig, aber auch plättchenförmig oder von zylindrischer, stab- oder würfelförmiger Geometrie sein können. Bevorzugt sind Teilchen von relativ großer Einheitlichkeit. Gegebenenfalls kann auf die rieselfähigen, kompakten Kunststoff-Granulate mit Abmessungen von 2-5 mm zurückgegriffen werden, die z. B. für den Zweck des Spritzgießens oder des Extrudierens angeboten werden.
Die Kunststoffpartikel KP sind zu unterscheiden von den Leitfähigkeitsfasern des Standes der Technik (vgl. Kirk- Othmer, 3rd. Ed. Vol. 18, loc.cit., pg. 785). Derartige Fasern (Kohle-, Graphitfasern) sind in der Regel das Resultat einer Pyrolyse von Polymeren. Nach Kirk-Othmer loc.cit. bringt die Verwendung von länglichen Fasern Vorteile gegenüber kompakten Flocken. Je größer das Verhältnis Länge zu Weite bzw. Durchmesser, umso größer sei der Effekt. Daher muß bei der Verarbeitung von der Anwendung höherer Scherkräfte tunlichst Abstand genommen werden.

Dotierung der Polymerisatpartikel - Die leitfähigen Substanzen LS

Definitionsgemäß erfolgt das Vermischen mit der leitenden Substanz LS thermisch kontrolliert, so daß der Mischvorgang unterhalb der Glastemperatur Tg der thermoplastischen Kunststoffe verläuft. Bei einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die thermoplastischen Kunststoffpartikel durch mechanische Formung des Kunststoffs in Gegenwart der partikelförmigen leitenden Festkörper LF hergestellt. Dazu eignet sich insbesondere die Mahlung in Gegenwart der partikelförmigen leitenden Festkörper LF, wobei bereits die gesamte Menge der leitenden Substanz LS oder Teilmengen derselben anwesend sein können (siehe oben). Alternativ können die partikelförmigen leitenden Festkörper LF auch den bereits mechanisch geformten Kunststoffpartikeln KP vor dem Verpressen mittels geeigneter Mischvorrichtungen zugemischt werden (siehe unten). Der Zusatz ist in jedem Falle so bemessen, daß der Gehalt an der den elektrischen Strom leitenden Substanz LS 0,01 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0,1-10 Gew.-% bezogen auf die Masse der Kunststoffpartikel KP in undotiertem Zustand beträgt. Im allgemeinen besitzen die als leitfähige Substanzen (LS) zu verwendenden Materialien eine Eigenleitfähigkeit von ≦λτ10^-3 S·cm^-1 und sie müssen in Form geeigneter partikelförmiger Festkörper LF zugänglich sein.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung eignen sich somit die als "leitfähige Füller" verwendeten Materialien des Standes der Technik (vgl. Kirk-Othmer, 3rd. Ed. Vol. 18, pg. 785, J. Wiley, 1982).

Es ist unmittelbar einsichtig, daß im Sinne einer günstigen Dotierung der thermoplastischen Kunststoffpartikel KP mit den partikelförmigen leitenden Festkörpern LF gewisse Größenrelationen eingehalten werden sollten. Vorteilhafterweise liegt der mittlere Partikeldurchmesser der den elektrischen Strom leitenden Festkörper LF unterhalb 0,5 bis 10^-4 des Partikeldurchmessers der thermoplastischen Kunststoffpartikel KP.
Genannt seien als leitende Festkörper LF z. B. Ruß (Leitruß), Graphit, Metalle wie Aluminium, Silber, Kupfer, Zink, in erster Linie in Form von Pulvern oder als Schuppen z. B. bei Aluminium (zum Teil als Handelsprodukt erhältlich). Auch die Dotierung in Form von leitfähigen Kurzfasern ist möglich. Unter leitfähigen Kurzfasern seien einschlägig bekannte Metallfasern, Kohlefasern u. ä. (Kirk-Othmer, loc.cit.) verstanden. Die Faserlänge liegt vorteilhaft im Bereich unterhalb 2 mm, im allgemeinen bei 0,1 bis 1 mm.

Die Partikelgröße (mittlerer Durchmesser) liegt bei Metallen und Graphit im allgemeinen im Bereich 1 bis 500 µ, insbesondere im Bereich 15 bis 300 µ. Bei Leitrußen wird gewöhnlich zur Charakterisierung der Wert Oberfläche/Gewichtseinheit angegeben. Als vorteilhafter Bereich für Leitruße kann 50 bis 1500 m²/g gelten. Besonders genannt seien die Leitruß-Typen Corax L® mit 150 m²/g und Ketjen- Black® mit 950 bis 1200 m²/g. Die Bestimmung der Teilchengröße wird in bekannter Weise durchgeführt. (Vgl. Winnacker- Küchler loc.cit. bzw. Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Bd. 5, S. 725-752, Verlag Chemie). Die leitfähigen Substanzen LS werden in solchen Mengen angewendet, daß die gewünschten Leitfähigkeitseigenschaften resultieren.

Im allgemeinen beträgt der Gehalt an leitfähigen Substanzen LS in den erfindungsgemäß hergestellten Kunststoff-Preßplatten 0,01 bis 20 Gew.-% (wobei der Bereich oberhalb 10 Gew.-% im allgemeinen auf die Metalldotierung entfällt) vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew.-%. Bei Verwendung von Leitruß liegt der Gehalt vorzugsweise bei 0,1 bis 5 Gew.-%. Höhere Gehalte an leitfähigen Substanzen sind - wie der Stand der Technik ausweist - möglich, aber sie bieten allenfalls Nachteile beispielsweise in bezug auf die mechanischen Eigenschaften der Kunststoff-Preßplatten.

α) Auftrag der leitfähigen Substanzen LS im Mahlverfahren

Der Auftrag der leitfähigen Substanzen LS auf die Kunststoffpartikel KP kann auch mit Hilfe eines Mahlverfahrens, beispielsweise mit Hilfe von Fliehkraft-Kugelmühlen, stark exzentrisch laufenden Kugelmühlen, insbesondere Metallkugelmühlen, erfolgen. Als geeignet haben sich z. B. Metallkugelmühlen vom Typ 51 der Firma Retsch, 5657 Haan, erwiesen. Die Leitsubstanz LS und die Kunststoff- Partikel KP können mechanisch vorgemischt (z. B. im Taumelmischer) und danach in die Metallkugelmühle gegeben werden. Dauer und Intensität der Mischung sind materialabhängig.
Als Leitwert kann eine Mischdauer von 15 Minuten angesehen werden.

β) Auftrag der leitfähigen Substanzen LS im Wirbelschichtverfahren

Beim Auftrag der leitfähigen Substanzen LS auf die mechanisch geformten thermoplastischen Kunststoffpartikel KP mittels des Wirbelschichtverfahrens geht man zweckmäßig von einer Dispersion der leitfähigen Substanzen LS in einer Trägerflüssigkeit, d. h. einem leitfähigen Lack aus. Die Trägerflüssigkeit besteht zweckmäßig aus einem Lösungsmittel und gegebenenfalls einem Emulgiermittel/Haftvermittler bzw. Bindemittel BM. Als Bindemittel BM kommen z. B niedermolekulare Polymere wie Präpolymerisate in Frage, in der Regel vom gleichen oder ähnlichen Typ wie die Kunststoffpartikel KP. Man geht dabei in der Regel von Dispersionen aus, die einen Gehalt von 1 bis 10 Gew.-% an Emulgiermittel BM und einen Gehalt von 1 bis 10 Gew.-% an leitfähiger Substanz LS besitzen. Als Trägerflüssigkeit werden im allgemeinen das Bindemittel lösende, anorganische oder organische Lösungsmittel(systeme) verwendet, beispielsweise Wasser, Alkohole wie Ethanol, tert. Butanol, Isopropanol, Ketone, wie Aceton. Die Mischung geschieht mit den üblicherweise zum dispergierenden Mischen verwendeten Geräten (vgl. Ullmann, 4. Auflage, Bd. S. 259). Im Falle der aus Acrylat-/Methacrylatestern aufgebauten thermoplastischen Kunststoffpartikel KP können die Haftvermittler BM, beispielsweise (Meth)acrylsäureester-Polymerisate bzw. Copolymerisate, im Molgewichtsbereich 5·10⁴ bis 3·10⁵, vorzugweise 2·10⁵ darstellen. Derartige Polymerisate sind in D. Dreher, Pharma International, 1975 (1/2), 3; und K. Lehmann, APV Informationsdienst 18 (1) 48 (1978) beschrieben.

γ) Aufbringen der leitfähigen Substanzen im Dragierkessel

Anstelle der Wirbelbeschichtung kann das Auftragen des Leitlackes auch in kontinuierlich rotierenden Dragierkesseln erfolgen: in einem Dragierkessel mit 50 cm Durchmesser, mit Zweistoff-Sprühpistole Walther, Type WAI NBA, mit Druckluftkompressor und fahrbarer U- und Abluftstation können beispielsweise 5 kg Plexiglas 5 N-Mahlgut in einer Stunde mit einer Leitlacklösung, bestehend aus einer 2%igen Corax L-Suspension in einer 10%igen Lösung von Plexigum N 742 in Äthanol, beschichtet werden. (Die Dosierung erfolgt über eine Schlauchpumpe). Eine Nachtrocknung im Wärmeschrank ist empfehlenswert.

Verpressen der mit der leitenden Substanz LS gemischten Kunststoffpartikel KP

Die Formung geschieht in automatischen Pressen mittels an sich üblichen Formwerkzeugen. Es können von Hand, mechanisch oder vorzugsweise hydraulisch betätigte Ober- oder Unter- Kolbenpressen verwendet werden. Als Preßwerkzeuge können z. B. die üblichen massiven Stahlformen dienen, die den Drücken ohne meßbare Verformung widerstehen. Bei der Herstellung von Platten finden z. B. auch geschlossene Rahmen in Guß- oder Schweißkonstruktion Anwendung. Auch Vollautomation ist durch entsprechende Transport- und Aushebevorrichtungen möglich, z. B. mittels kontinuierlich arbeitenden Bandpressen. Das Tafelformat wird durch die Pressengröße limitiert. Die wie vorstehend beschriebene hergestellte Mischung aus Kunststoffpartikeln KP und leitender Substanz LS wird zweckmäßig zunächst in einer Preßform gestuft vorgepreßt. Bei der gestuften Verpressung ist auf möglichst isostatische Verdichtung zu achten. Wichtig sind: ein geordnetes Entweichen der Luft und Vermeidung makroskopischer Fließprozesse. Im allgemeinen werden beim Verpressen Drucke zwischen 2 und 20 N/mm², vorzugsweise zwischen 5 und 10 N/mm², angewendet, in gewisser Abhängigkeit von dem zu formenden Material. Als Leitwert kann ein Druck von 5 N/mm² gelten. Anschließend führt man vorteilhaft eine Erwärmung auf eine Temperatur durch, die in der Regel unterhalb der Verarbeitungstemperatur von Extrusion und Spritzguß liegt. Als Anhalt diente eine Temperatur von 220°C (für PMMA-Formmasse). Schließlich wird in der Presse gestuft zu einem kompakten Preßformling verdichtet. Abschließend wird entformt. Beim Verpressen bildet sich nicht selten eine Preßhaut, die abgeschliffen oder abgedreht werden muß.

Vorteile der Verfahrensprodukte

Die erfindungsgemäß hergestellten Preßplatten besitzen im allgemeinen eine elektrische Leitfähigkeit (nach DIN 53 482) im Bereich von 10^-3 bis 10^-9 [S·cm^-1] auch bei geringen Konzentrationen an leitfähiger Substanz LS beispielsweise bei nur 0,2 Gew.-% an Leitruß bezogen auf die Preßplatte. Beim Anschleifen der Oberfläche erscheint die Preßmasse nicht schwarz, sondern - soweit von unpigmentierten thermoplastischen Kunststoffpartikeln ausgegangen worden war - erhält man translucente Platten. Die Leitfähigkeit bleibt auch bei abgeschliffener Oberfläche erhalten, d. h. es handelt sich nicht nur um eine Oberflächen- sondern um Massen-Leitfähigkeit.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nach den vorliegenden Erfahrungen auf thermoplastische Kunststoffe im weitesten Umfang anwendbar. Es beruht nicht auf der Ausnutzung von Effekten, die mit der Kristallinität der Polymersubstrate kausal zusammenhängen wie dies bei der Lehre der EP 00 13 753 der Fall ist.

Die erfindungsgemäß hergestellten Preßplatten können insbesondere dort Anwendung finden, wo Oberflächen- bzw. Flächenleitfähigkeit erwünscht ist. Insbesondere bietet sich die Anwendung in Form von antistatischen Bauteilen mit Durchgangswiderständen von 10^-7 S·cm^-1 an. Das Abführen elektrostatischer Ladung erfordert Leitfähigkeiten von 10^-9 bis 10^-2 S·cm^-1.
Genannt seien z. B. Raumauskleidungen, Ablageflächen, Regale, Fußbodenbeläge, Matten, Sitzflächenbeläge, Gehäuse für mechanische Vorrichtungen sowie Abschirmungen für elektrische, insbesondere elektronische Geräte u. ä.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung. Die Bestimmung der Leitfähigkeit geschieht mit dem Multi-megaohm-Meter der Fa. Wissenschaft-Technische Werkstätten, 812 Weilheim, BRD. Als Presse wird eine Handhebelpresse von 10 ton Preßkraft der Fa. Werner & Pfleiderer, Stuttgart, BRD, verwendet.
Die Bestimmung der spezifischen Viskosität η_spez/C wird (in Anlehnung an DIN 1342, 51 562 und 7745) in Chloroform bei 20°C im Mikro-Ubbelohde-Viskosimeter vorgenommen. (Vgl. Houben-Weyl, Bd. 14/1 S. 81-84, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961).
Das Mischen der thermoplastischen Kunststoffpartikel KP mit den partikelförmigen leitenden Festkörpern LF erfolgte in sämtlichen Beispielen bei Raumtemperatur (im Bereich von etwa 18-23°C), d. h. unterhalb 25°C, so daß der Mischvorgang in jedem Fall deutlich unterhalb der Tg der thermoplastischen Kunststoffpartikel KP erfolgt.

1. Beispiele für die Anwendung von Acrylharz als thermoplastische Kunststoffpartikel KP

1.1 Anwendung von Leitruß als leitende Substanz LS
200 g Polymethylmethacrylat (w ca. 120 000 Tg = 95) in Form von Gleichkorngranulat (Handelsprodukt PLEXIGUM 7N® glasklar, der Röhm GmbH, Darmstadt) wurden in einer Retsch-Fliehkraft-Kugelmühle bei 600 Upm 30 Minuten mit 0,2 Gew-% Leitruß (CORAX L® mit 150 m²/g intensiv gemischt. 15 g der fertigen Mischung werden in einer Preßform (Innendurchmesser 120 mm) gefüllt und bei einem Preßdruck von 5 N/mm² auf einer hydraulischen Handhebelpresse (siehe oben) gestuft vorgepreßt. Anschließend erwärmt man 30 Minuten im Wärmeschrank auf 220°C und verdichtet in der Presse bei 50 Kp/cm² (5N/mm²) Preßdruck gestuft zu einer kompakten Preßplatte. Nach dem Entfernen der Preßhaut (ca. 0,2 mm) durch Abschleifen oder Überdrehen auf beiden Seiten wird eine Lichtdurchlässigkeit von 53% (nach DIN 5036) gemessen. Beim Anlegen einer Meßspannung von 100 Volt wird eine Leitfähigkeit von 5 × 10^-8 S cm^-1 gemessen. Bei einer Meßspannung von 1000 Volt wird die Leitfähigkeit zu 6 × 10^-6 S cm^-1 bestimmt.

1.2 200 g Polymethylmethacrylat-Formmasse in Form eines gedeckt weiß eingefärbten Gleichkorngranulats (7N), (mittlerer Teilchendurchmesser 3 mm, w ca. 120 000, Tg = 95°C, Produkt PLEXIGUM 7N-Gleichkorn) wird wie in Beispiel 1.1 mit 0,2 Gew.-% Leitruß (CORAX L® behandelt und in gleicher Weise zu einer kompakten Preßplatte verarbeitet. Die Oberfläche wird einseitig abgedreht, wonach sie hellweiß mit dunkler Texturierung erscheint. Nach Anlegen einer Meßspannung von 100 Volt beobachtet man eine Leitfähigkeit von 3 × 10^-7 S·cm^-1. Bei 1000 Volt Meßspannung liegt die Leitfähigkeit ≦ωτ10^-5 S·cm^-1. Die so erhaltene Preßplatte kann nach den für PMMA entwickelten Methoden weiterverarbeitet werden. (Vgl. G. Schreyer, Konstruieren mit Kunststoffen, Carl Hanser Verlag, Bd. 2, München, 1972) z. B. durch Drehen, Bohren, Tiefziehen u. ä.

1.3 Wirbelschichtauftrag der leitenden Substanz LS
6 kg Formmasse aus Polymethylmethacrylat (w 120 000 = Tg 85°C, mittlere Partikelgröße 5 mm, PLEXIGUM 5 N®-Mahlgut, Produkt der Fa. Röhm GmbH) wird in einem Wirbelbeschichtungsgerät, Fabrikat WSG 5 (Fa. Glatt, GmbH, 7851 Binzen/Lörrach, BRD) mit 390 g eines Leitlackes, zusammengesetzt aus 1,6% Leitruß, CORAX L®, und 0,8% eines Polymeren aus Methacrylsäure und Methacrylsäuremethylester (EUDRAGIT L 100®, Röhm-Verkaufsprodukt) gelöst in 97,6% Lösungsmittelgemisch Aceton/Isopropanol (50/50), besprüht.
50 g des oberflächen-beschichteten Mahlguts werden in einer Kaltverpressung bei 5 N/mm² vorverdichtet, danach 30 Minuten bei 250°C erwärmt und in einer gestuften Heißpressung bei 20 N/mm² zu einer kompakten Pressplatte verdichtet.

Beim Anlegen einer Meßspannung von 100 Volt wird eine Leitfähigkeit von 10^-4 S·cm^-1 gemessen. Die Platte besitzt ein schwarzes Aussehen.

1.4 200 g Polymethylmethacrylat hellgrün eingefärbt in Form von Mahlgut (w = 180 000) Tg = 90°C, mittlere Partikelgröße 5 mm = PLEXIGUM 6H® Mahlgut hellgrün, Produkt der Fa. Röhm GmbH) werden analog Beispiel 1.1 mit 0,2 Gew.-% Leitruß (CORAX L®) behandelt und in der gleichen Weise zu einer kompakten Preßplatte verarbeitet. An der Oberfläche wird nach dem Überdrehen bei Anlegen einer Meßspannung von 100 Volt eine Leitfähigkeit von 2 × 10^-7 S·cm^-1 gemessen.

1.5 Anwendung von Zink-Pulver
200 g Polymethylmethacrylat wie in Beispiel 1.4, jedoch glasklar, wird analog Beispiel 1.1 mit 10 Gew.-% Zinkpulver (durchschnittliche Korngröße 60 µm; Produkt der Fa. Merck GmbH, Darmstadt) behandelt und in gleicher Weise zu einer kompakten Preßplatte verarbeitet. An der Oberfläche wird nach dem Überdrehen beim Anlegen einer Meßspannung von 100 Volt eine Leitfähigkeit von 2 × 10^-7 S·cm^-1 gemessen.

1.6 Anwendung von Aluminium-Schuppen
200 g Polymethylmethacrylat gemäß Beispiel 1.3 wird mit 10 Gew.-% Aluminiumschuppen (Schuppen mit den Maßen 1 × 1,3 × 0,025 mm, Schnittvolumen 240 Kg/m³, Produkt TRANSMET®, Type K-102-HE der Fa. OMYA, 5000 Köln, BRD) wie in Beispiel 1.1 behandelt und zu einer kompakten Preßplatte verarbeitet. An der fertigen Platte wird nach beidseitigem Abdrehen der Preßhaut eine Lichtdurchlässigkeit von 46% (Bestimmung mit der Ulbricht'schen Kugel gemäß DIN 5036) gemessen. Beim Anlegen einer Meßspannung von 100 Volt wird eine Leitfähigkeit von 3 × 10^-6 S·cm^-1 gemessen.

1.7 200 g Polymethylmethacrylat nach Beispiel 1.2 wird analog Beispiel 1.6 mit 10 Gew.-% Al-Schuppen behandelt und zu einer kompakten Preßplatte verarbeitet. An der einseitig abgedrehten Preßplatte wird beim Anlegen einer Meßspannung von 100 Volt eine Leitfähigkeit von 30 S·cm^-1 gemessen. Das Aussehen der Platte ist hellweiß mit metallisch-glänzender Oberflächentexturierung.

2. Beispiele für die Anwendung von Polycarbonat als thermoplastische Kunststoffpartikel KP

2.1 Polycarbonat (Partikeldurchmesser 2 bis 4 mm; Produkt MACROLON® Typ 1158 der Bayer AG) werden wie in Beispiel 1.1 erläutert mit 0,2 Gew.-% Leitruß (CORAX L®) behandelt. Nach 35 Minuten Erwärmung auf 280°C wird die Mischung bei 20 N/mm² Preßdruck zu einer kompakten Preßplatte verdichtet. Nach dem Abdrehen der Preßhaut wird beim Anlegen einer Meßspannung von 100 Volt eine Leitfähigkeit von 4 × 10^-6 S·cm^-1 gemessen. Die Lichtdurchlässigkeit (nach DIN 5036) beträgt 38%.

2.2 200 g Polycarbonat (Partikeldurchmesser 2 bis 4 mm, gedeckt beige eingefärbt (Produkt MACROLON® Type 3203 der Bayer AG) werden mit 0,2 Gew.-% Leitruß (CORAX L®) analog Beispiel 2.1 behandelt.
An der fertigen, oberflächlich abgedrehten Pressplatte wird bei einer Meßspannung von 100 Volt eine Leitfähigkeit von 1 × 10^-7 S·cm^-1 gemessen. (Aussehen der Platte: weißgrau mit dunkler Oberflächentexturierung).

2.3 200 g Polycarbonat (Partikeldurchmesser 2 bis 4 mm; Produkt MACROLON® Type 1158 der Bayer AG werden wie in Beispiel 1.6 beschrieben mit 10 Gew.-% Aluminium- Schuppen behandelt. An der fertigen, beidseitig abgedrehten 1,5 mm dicken Scheibe wird eine Lichtdurchlässigkeit von 33% (nach DIN 5036) gemessen. Die Leitfähigkeit bei einer Meßspannung von 100 Volt liegt bei 4 × 10^-6 S·cm^-1.

2.4 200 g Polycarbonat (wie in Beispiel 2.3) werden rein mechanisch unter Verwendung eines Flügelrührers bei 200 Upm mit 10 Gew.-% Aluminiumschuppen vermischt. Anschließend werden 15 g der fertigen Mischung in der oben genannten Preßform bei 5 N/mm² gestuft kalt vorgepreßt, dann 30 Minuten bei 280°C erwärmt und bei 20 N/mm² zu einer kompakten Preßplatte verdichtet.
Beim Anlegen einer Meßspannung von 100 Volt liegt die Leitfähigkeit bei über 10^-13 S·cm^-1. (Beim Anlegen von 1000 Volt Meßspannung wird nur stellenweise eine Leitfähigkeit von 10^-9 S·cm^-1 gemessen. Die Platte zeigt eine stark inhomogene Verteilung der Al-Schuppen. (= Stand der Technik).

3. Beispiel für die Anwendung von Polyphenylenoxid als thermoplastisches Kunststoffmaterial KP

200 g Polyphenylenoxid (Partikel 2,5 bis 3 mm, Produkt NORYL® Type EN 130 beige der Fa. General Electric Comp. werden wie in Beispiel 2 erläutert mit 0,2 Gew.-% Leitruß (CORAX L®) behandelt. Nach der gestuften Kaltpressung bei 5 N/mm² wird das in der Preßform belassene Material im Wärmeschrank 30 Minuten auf 250°C erwärmt und anschließend in einer gestuften Heißpressung bei 20 N/mm² zu einer kompakten Preßplatte verdichtet. Nach dem Abdrehen der Preßhaut wird bei einer Meßspannung von 100 Volt eine Leitfähigkeit von 8 × 10^-7 S·cm^-1 gemessen. Das Aussehen der Platte ist hellgrau mit dunkler Oberflächentexturierung.

4. Beispiel für die Anwendung von Polyvinylchlorid als thermoplastische Kunststoffpartikel KP

4.1 200 g PVC-Granulat (Partikeldurchmesser 3 bis 5 mm, Vicat-Erweichungstemperatur = 75°C, Produkt LA 206 der Chemischen Werke, Hüls, Marl, BRD) werden analog Beispiel 1.1 mit 0,2 Gew.-% Leitruß (CORAX L®) behandelt, kalt vorgepreßt, 30 Minuten bei 180°C erwärmt und bei 10 N/mm² zu einer kompakten Preßplatte verdichtet. Bei einer Meßspannung von 100 Volt wird eine Leitfähigkeit von 3 × 10^-8 S·cm^-1 gemessen.

5. Beispiel für die Anwendung von Polyamid als thermoplastische Kunststoffpartikel KP

5.1 200 g Polyamid 66 (Partikeldurchmesser 2 bis 3 mm, Schmelztemperatur 220°C, Produkt der BASF, Type S 3K natur) werden, wie in Beispiel 1.1 beschrieben mit 0,2 Gew.-% Leitruß (CORAX L®) behandelt. Nach erfolgter Kaltpressung 5 N/mm² erwärmt man 30 Minuten auf 270°C. Die Heißpressung wird bei 20 N/mm² durchgeführt. Beim Anlegen der Meßspannung von 100 Volt wird eine Leitfähigkeit von 4 × 10^-8 S·cm^-1 gemessen.

6. Beispiel für die Anwendung von Polyvinylaromaten als thermoplastische Kunststoffpartikel KP

6.1 200 g Poly-p-Methylstyrol (Partikeldurchmesser 2 bis 4 mm; Produkt der BASF wird wie in Beispiel 1.1 erläutert mit 0,2 Gew.-% Leitruß (CORAX L®) behandelt. Nach der Kaltpressung bei 5 N/mm² wird im Wärmeschrank 30 Minuten auf 220°C erwärmt und anschließend durch gestufte Heißpressung bei 100 Kp/cm² (10 N/mm²) die fertige Preßplatte hergestellt. Beim Anlegen einer Meßspannung von 100 Volt wird eine Leitfähigkeit von 6 × 10^-7 S·cm^-1 gemessen.

6.2 200 g schlagzähes Polystyrol-Gleichkorngranulat (Partikeldurchmesser 2 bis 4 mm, Produkt der BASF, Type 427) werden, wie in Beispiel 1.1. erläutert, mit 0,2 Gew.-% Leitruß (CORAX L®) behandelt. Nach der Kaltpressung bei 5 N/mm² erfolgt 30 minütiges Erwärmen bei 220°C, anschließend gestufte Heißverpressung bei 10 N/mm² zur kompakten Preßplatte. Beim Anlegen einer Meßspannung von 1000 Volt wird eine Leitfähigkeit von 3 × 10^-7 S·cm^-1 gemessen. (Das Aussehen der Platte nach dem Abdrehen der Preßhaut ist blaugrau mit dunkler Oberflächentexturierung).

7. Beispiel für die Anwendung von Polyolefinen als thermoplastische Kunststoffpartikel KP

7.1 200 g Weich-Polyethylen (Partikeldurchmesser 2 bis 3 mm; Produkt der BASF, Type LUPULEN 23T 2171®) werden wie in Beispiel 1.1 erläutert mit 0,2 Gew.-% Leitruß (CORAX L®) behandelt. Nach der Kaltpressung bei 5 N/mm² erfolgt eine 30minütige Erwärmung auf 160°C, danach die gestufte Heißverpressung bei 10 N/mm². Beim Anlegen einer Meßspannung von 100 Volt wird eine Leitfähigkeit von 2·10^-6 S·cm^-1 gemessen.

8. Beispiel für die Anwendung von Polyfluorolefinen als thermoplastische Kunststoffpartikel KP

8.1 200 g Polytetrafluorethylen-Gleichkorngranulat (Partikeldurchmesser 0,5 bis 1,5 mm) Produkt HOSTAFLON®, Type TFB, LB 7100 der Hoechst AG, BRD) werden, wie im Beispiel 1.1 erläutert, mit 0,2 Gew.-% Leitruß (CORAX L®) behandelt. Nach erfolgter Kaltpressung bei 5 N/mm² wird 30 Minuten auf 250°C erwärmt, anschließend bei 10 N/mm² die gestufte Heißverpressung zur kompakten Preßplatte vorgenommen. Beim Anlegen einer Meßspannung von 100 Volt wird eine Leitfähigkeit von 2 × 10^-6 S·cm^-1 gemessen.

9. Beispiel für die Anwendung von Polyacetal als thermoplastische Kunststoffpartikel KP

9.1 200 g Polyoxymethylen (Partikeldurchmesser 2 bis 5 mm), Produkt HOSTAFLON® C-9021, weiß, der Hoechst AG, werden, wie in Beispiel 1.1 erläutert, mit 0,2 Gew.-% Leitruß (CORAX L®) behandelt. Nach der gestuften Kaltpressung bei 5 N/mm² erfolgt die 30minütige Erwärmung auf 175°C. Anschließend wird die Platte bei 10 N/mm² zur kompakten Preßplatte verdichtet. Beim Anlegen einer Meßspannung von 100 Volt wird eine Leitfähigkeit von 5 × 10^-8 S·cm^-1 gemessen. Das Aussehen der Platte nach dem Abschleifen der Preßhaut ist hellweiß mit dunkler Oberflächentexturierung.

10. Beispiel für die Beschichtung im Dragierkessel

10.13 kg Formmasse aus Polymethylmethacrylat, PLEXIGUM 7 N®, (siehe Beispiel 1.1) werden in den Sprühbehälter eines Dragierkessels (Fabrikat Erweka, Type AR 400 der Fa. Erweka, Apparatebau GmbH, Heusenstamm, BRD) gefüllt, in Drehung versetzt (40 U/Min) und mit einem Heißluftföhn auf ca. 45°C erwärmt. Anschließend erfolgt das Aufsprühen mit 210 g Leitlack, bestehend aus 2,9% Leitruß CORAX L®, 1,4% eines Mischpolymerisats aus Methacrylsäure und Methacrylsäuremethylester (EUDRAGIT L100®), Verkaufsprodukt Röhm GmbH) in 95,7% Lösungsmittelgemisch Aceton/Isopropanol (50/50). 50 g der beschichteten Formmasse werden in der Form auf 250° erwärmt und wie im Beispiel 1 erläutert, zu einer kompakten Preßplatte verdichtet. Beim Anlegen einer Meßspannung von 100 Volt wird eine Leitfähigkeit von 10^-4 S·cm^-1 gemessen. Die Platte besitzt ein schwarzes Aussehen.

Die Glasübergangstemperaturen sämtlicher, in den vorstehenden Beispielen verwendeten thermoplastischen Kunststoffen, aus denen die Partikel KP aufgebaut sind, liegen deutlich über der Temperatur, bei der das mechanische Mischen mit den leitenden Festkörpern LF erfolgt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Preßplatten mit elektrischer Leitfähigkeit aus mechanisch geformten, thermoplastischen Kunststoffpartikeln, dadurch gekennzeichnet, daß man mechanisch geformte thermoplastische Kunststoffpartikel KP mit einem maximalen Partikeldurchmesser von 1 mm bis 10 mm im Mittel der Kunststoffpartikel mit einer, die Leitfähigkeit herstellenden Menge wenigstens einer, den elektrischen Strom leitenden Substanz LS in Form einer Vielzahl partikelförmiger, leitender Festkörper LF im Temperaturbereich unterhalb der Glastemperatur Tg der thermoplastischen Kunststoffe aus denen die Partikel KP bestehen, mechanisch vermischt und die so hergestellte Mischung mittels einer Preßvorrichtung zu Kunststoff-Preßplatten verpreßt.

2. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Preßplatten gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanisch geformten, thermoplastischen Kunststoffpartikel KP einen mittleren Partikeldurchmesser im Bereich von 3 bis 5 mm besitzen.

3. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Preßplatten gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die mechanisch geformten, thermoplastischen Kunststoffpartikel KP mit den partikelförmigen, leitenden Festkörpern im Temperaturbereich von 15°C bis unterhalb der Glastemperatur Tg des thermoplastischen Kunststoffs, vorzugsweise bei Raumtemperatur, vermischt.

4. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Preßplatten gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastischen Kunststoffpartikel KP aus einem Kunststoff ohne teilkristalline Anteile besteht.

5. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Preßplatten gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastischen Kunststoffpartikel KP aus einem Acrylharz bestehen.

6. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Preßplatten gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an der den elektrischen Strom leitenden Substanz LS 0,01 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Masse der Kunststoffpartikel KP in undotiertem Zustand beträgt.

7. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Preßplatten gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Partikeldurchmesser der den elektrischen Strom leitenden Substanz LF kleiner als 0,5-10^-4 des mittleren Partikeldurchmessers der thermoplastischen Kunststoffpartikel KP ist.

8. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Preßplatten gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als die den elektrischen Strom leitende Substanz LS Leitruß verwendet wird.

9. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Preßplatten gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Leitruß 0,01 bis 10 Gew.-% bezogen auf deren Masse in undotiertem Zustand beträgt.

10. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Preßplatten gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Leitruß 0,1 bis 5 Gew.-% bezogen auf deren Masse in undotiertem Zustand beträgt.

11. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Preßplatten gemäß den Ansprüchen 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert: Oberfläche pro Gewichtseinheit beim verwendeten Leitruß 15 bis 1500 m²/g beträgt.

12. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Preßplatten gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die den elektrischen Strom leitende Substanz LS ein Metall darstellt.

13. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Preßplatten gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die den elektrischen Strom leitende Substanz LS Graphit darstellt.

14. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Preßplatten gemäß den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die den elektrischen Strom leitenden Substanzen LS eine Partikelgröße im Bereich 1 bis 500 µm, vorzugsweise im Bereich 15 bis 300 µm besitzen.

15. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Preßplatten gemäß den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich bis zu 50 Gew.-% an sich bekannte, inerte Zusatzstoffe enthalten.

16. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Preßplatten gemäß den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie an sich bekannte Pigmente enthalten.

17. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Preßplatten gemäß den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffpartikel KP mit an sich bekannten organischen Farbstoffen eingefärbt sind.

18. Kunststoff-Preßplatten gemäß den Ansprüchen 1 bis 15 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Lichtdurchlässigkeit (nach DIN 5036) von mindestens 40% des eingestrahlten Lichts im sichtbaren Spektralbereich besitzen.

19. Kunststoff-Preßplatten gemäß den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Preßplatten eine Oberflächenleitfähigkeit von 10 bis 10^-9 S cm^-1 besitzen.

20. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Preßplatten gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Substanzen LS im Wirbelschichtverfahren auf die Kunststoffpartikel KP aufgebracht werden.

21. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Preßplatten gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Substanzen LS im Mahlverfahren auf die Kunststoffpartikel KP aufgebracht werden.