DE3842398A1 - Verfahren zur herstellung eines elektromagnetisch schirmenden bauteiles - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines elektromagnetisch schirmenden bauteilesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
elektromagnetisch schirmenden Bauteiles gemäß dem Oberbe
griff des Patentanspruchs 1.
Bei dem Betrieb von elektrischen Geräten entstehen elek
trische, elektromagnetische und magnetische Felder, bzw.
Strahlungen unterschiedlicher Frequenz, die andere elek
trische Geräte in ihrer Funktion beeinträchtigen können.
Je nach Frequenz und Intensität der Strahlung, bzw. Ent
fernung der Strahlenquelle können Rundfunk- und Fernseh
empfang, elektronische Meß- und Regelgeräte, mikropro
zessorgesteuerte Anlagen, Navigations- und
Funkanlagen, Herzschrittmacher und vieler mehr empfindlich
gestört werden. Verschiedene nationale Bestimmungen
schreiben Begrenzungen der von elektrischen Geräten ausge
henden Störstrahlungen vor (z.B. die deutschen VDE-Richt
linien DIN 57871, 57875). Danach müssen alle Gerätegehäuse
aus Kunststoffen und auch elektrische Kabel eine ausrei
chende Schirmdämpfung in dem Frequenzbereich von 0,01 MHz
bis 140 GHz aufweisen und zwar bei Emission und gegen Im
mission. Zur Schirmung gegen elektromagnetische Stör
strahlung werden nichtmetallische Gehäuse durch Anwendung
verschiedener Techniken elektrisch leitend gemacht und
eine Schirmwirkung erzielt. Zur Leitendmachung von Kunst
stoffgehäusen werden z.B. Verfahren wie das Flamm- oder
Lichtbogenspritzen (von Zn, Cu, Al), Aufdampfen oder Sput
tern, Folieren mit Cu, Al oder Ni-Legierungen, Lackieren
mit Metallpigmentlacken, Füllung der Kunststoffe mit Me
tallfäden, -flocken, Ruß, C-Fasern oder metallischen Glas
fasern angewendet.
Je nach Höhe der erreichten elektrischen Leitfähigkeit
kann die Schirmwirkung auf verschiedene Mechanismen zu
rückgeführt werden. Bei einer hohen elektrischen Leitfä
higkeit wird eine frequenzabhängige Dämpfung durch Refle
xion der elektromagnetischen Wellen (Wirbelstrominduzie
rung) vorherrschen, während bei geringer Leitfähigkeit
eine frequenzunabhängige Absorption der Wellen dominieren
wird.
Die beste Schirmwirkung wird daher in aller Regel mit Me
tallgehäusen erreicht. Diese sind jedoch in den meisten
Anwendungsfällen zu schwer, unwirtschaftlich und korrosi
onsgefährdet. Auch die nach den o. g. Verfahren nachträg
lich metallisierten Kunststoffgehäuse sind, verglichen mit
der erzielten Leitfähigkeit, in der Regel zu schwer oder
benötigen einen zusätzlichen Korrosionsschutz der Me
tallisierung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gat
tungsgemäßes Verfahren anzugeben, mit dem in kostengünsti
ger Weise von vornherein elektrisch leitende und damit ge
gen elektromagnetischen Wellen schirmende Gehäuse mit ge
ringem Gewicht herstellbar sind.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteil
hafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind den Un
teransprüchen zu entnehmen.
Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß
Gehäuse bzw. Bauteile
- - durch Galvanoformung herstellbar sind
- - intrinsisch leitend sind
- - keinen zusätzlichen Korrosionsschutz benötigen
- - geringstes Gewicht haben
- - elastisch sind und
- - in ihrem Leitwert einstellbar sind.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß auch elektro
chemisch abscheidbare, intrinsisch leitende Polymere, wie
z.B. das Polypyrrol eine Schirmwirkung gegen elektromagne
tische Störfelder haben. Diese Polymere sind jedoch im
allgemeinen in ihren Leitfähigkeiten nicht zuverlässig al
terungsbeständig und für eine praktische Anwendung in der
Regel auch zu spröde.
Es wurde gefunden, daß sich diese Eigenschaften durch die
Anwendung einer pulsierenden anodischen Elektropolymerisa
tion erheblich verbessern lassen. Es wurde ferner gefun
den, daß sich durch die gleichzeitige anodische Elektropo
lymerisation verschiedener, vorzugsweise aromatischer und
heterocyclischer Monomere neue Polymere mit besseren elek
trischen und mechanischen Eigenschaften herstellen lassen.
Insbesondere können Eigenschaften wie elektrische Leitfä
higkeit, Elastizität (Biegefestigkeit), Quellbarkeit mit
organischen Lösungsmitteln und Haftung zum Anodenkörper in
gewünschter Weise verändert werden.
Bei der anodischen Elektropolymerisation sind erfindungs
gemäß in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Lösung
sowie der angewandten Stromdichte Polymere herstellbar,
die elektrisch isolierend, halbleitend oder leitend sind.
Dadurch ist es möglich, den spezifischen elektrischen Wi
derstand an den jeweiligen Anwendungsfall anzupassen. Die
elektrisch leitfähigen Polymere lassen sich in nahezu be
liebiger Dicke auf einem Formkörper (Anode) abscheiden.
Dieser kann z.B. ein (Stahl-)Drahtnetz sein, welches die
Form des herzustellenden Bauteils hat und auf welchem all
seitig leitfähige Polymere abgeschieden werden, so daß ein
Bauteil mit geschlossenen Wandungen entsteht. Dieses ist
mechanisch sehr stabil, da es mechanisch durch das innen
liegende Drahtnetz verstärkt wird. Es entsteht ein Bauteil
mit einem verlorenen Formkörper. Andererseits ist es mög
lich, den Formkörper (Anode), z.B. aus Stahlblech herzu
stellen, entsprechend der Form des Bauteils, auf diesem
Formkörper dann das Polymer abzuscheiden und das derart
hergestellte Bauteil dann von dem Formkörper zu trennen.
Die folgenden Ausführungsbeispiele beschreiben ein elek
tromagnetisch schirmendes Bauteil, das die Form einer Fo
lie besitzt und auch nachträglich auf einem anderen nicht
schirmenden Kunststoffgehäuse befestigt werden kann, z.B.
durch Kleben.
In einer Elektrolysezelle aus Glas befindet sich ein Elek
trolyt, der 6,2 g Pyrrol, 12,0 g Tetrabutylammoniumhydrogen
sulfat und 6,5 g Phenol in 750 ml Acetonnitril mit 1% Was
sergehalt gelöst enthält. Ein Platindrahtnetz von 3 × 5 cm2
Fläche ist in 2 cm Abstand parallel zu einer Edel
stahlanode (V2A) von gleicher Größe angeordnet. Es wird
eine Gleichspannung von ca. 10 Volt einreguliert, die
einen Strom von 30 mA über eine Zeitspanne von 90 Minuten
gewährleistet. Es scheidet sich auf der Anode eine grau
schwarze Schicht ab, die nach einer Spülung in 60°C heißem
Dimethylformamid und Trocknung an Luft sich als stabile
Folie abziehen läßt. Die Folie hat eine Dicke von 120 µm
und nach der sogenannten 4-Spitzenmeßmethode einen Flä
chenwiderstand von 2,4Ω/. Das entspricht einem spezifi
schen elektrischen Widerstand von 0,029 Ωcm bzw. einer
spezifischen elektrischen Leitfähigkeit von 34,7 S/cm.
Nach einer Temperatur von 1 Stunde bei 150°C hat die Wi
derstandswert um ca. 3% zugenommen. Die Folie läßt sich um
einen Dorn von 5 mm Durchmesser wickeln ohne zu brechen.
In einer Elektrolysezelle aus Glas werden 3,0 Pyrrol,
12,0 g Tetrabutylammoniumhydrogensulfat, 2,0 g Natriumlau
rylsulfat und 30,0 g Phenol in 750 m1 Acetonnitril mit 1%
Wassergehalt gelöst. Bei einer Elektrodenanordnung wie in
Beispiel 1 und mit Hilfe eines Impulsstromgenerators er
hält die Edelstahlanode alternierend Gleichspannungsim
pulse von +5,0 Volt mit 20 msec Dauer und +0,5 Volt mit
20 msec Dauer. Alternativ dazu ist es möglich, Gleichspan
nungsimpulse von +4,5 Volt mit 20 msec Dauer und 20 msec
Pause zu verwenden und dieser Pulsfolge eine Gleich
spannung von +0,5 Volt zu überlagern. Nach einer Abschei
dungszeit von 135min hat sich eine dunkelbraune Schicht
gebildet, welche nach einer Spülung und Trocknung wie in
Beispiel 1 als Folie abziehbar ist. Die Folie hat eine
Dicke von 80 µm und einen Flächenwiderstand 9,2Ω/. Das
entspricht einem spezifischen elektrischen Widerstand von
0.074 Ωcm, bzw. 13,6 S/cm. Die Folie läßt sich um einen
Dorn von 2 mm Durchmesser wickeln, ohne zu brechen.
In einer Elektrolysezelle aus Glas sind 3,2 g Pyrrol und
12,0 g Tetrabutylammnoiumhexafluorophosphat in 750 ml Ace
tonnitril mit 5% Wassergehalt gelöst. Die Elektrodenan
ordnung entspricht der in Beispiel 1 bis auf die Anode,
welche aus Reinnickelblech besteht. Der Elektrolyt wird
mit einem Magnetrührer bewegt. Hinter der Kathode ist eine
Bürette angeordnet, welche mit einer 3%-igen Lösung von
Phenol in Wasser gefüllt ist und das Zutropfen von dieser
Lösung in den Elektrolyten gestattet. Die Elektroden sind
wie in Beispiel 2 mit einem Impulsstromgenerator verbun
den. Die Anode erhält alternierend Gleichspannungsimpulse
von +9,5 V und 100 msec Dauer, sowie +2,0 V und 20 msec
Dauer. Diese Pulsfolge ist - entsprechend Beispiel 2 -
ebenfalls mit Hilfe einer überlagerten Gleichspannung her
stellbar. In einem Abstand von 10-12 sec wird jeweils
ein Tropfen der Phenollösung zudosiert. Nach einer Ab
scheidungszeit von 90 min ist eine schwarze Schicht ent
standen, welche nach einer Spülung und Trocknung wie in
Beispiel 1 sehr leicht als Folie abziehbar ist. Diese hat
eine Dicke von 55 µm und einen Flächenwiderstand von
1,6 2/ q. Die spezifische elektrische Leitfähigkeit von
114 S/cm änderte sich auch bei einer Temperung von 1 Stunde
bei 150°C praktisch nicht. Die Folie konnte um einen Dorn
von 3 mm Durchmesser gewickelt werden, ohne zu brechen.
In einer Elektrolysezelle aus Glas werden 21,0 g Phenol,
1,2 g Natriumlaurylsulfat und 3,0 g Natriumnitrat in 750 ml
Wasser, das 20% Acetonnitril enthält, gelöst. Die Elek
trodenanordnung entspricht der in Beispiel 1 bis auf die
Anode, welche aus Molybdänblech besteht. Über dem gerühr
ten Elektrolyten ist eine Bürette hinter der Kathode ange
ordnet, welche das Zutropfen einer Lösung von 1% Pyrrol in
Acetonnitril gestattet. Die Elektroden sind, wie in Bei
spiel 3, mit einem Impulsstromgenerator verbunden und die
Anode erhält Gleichspannungsimpulse von +9,5V und 2,0 V mit
jeweils 20 msec Dauer. Diese Pulsfolge ist - entsprechend
Beispiel 2 - ebenfalls mit Hilfe einer überlagerten
Gleichspannung herstellbar. Während der Abscheidung wird
alle 25 bis 30 sec ein Tropfen der Pyrrollösung zudosiert.
Nach einer Gesamtzeit von 120 min ist eine braune Schicht
entstanden, welche sich nach einer Behandlung von 3 min in
Dichlormethan als Folie abziehen läßt. Nach einer sorgfäl
tigen Trocknung der Folie wird eine Dicke von 180 µm gemes
sen. Der Flächenwiderstand beträgt 27Ω/. Das Folienmate
rial hat demnach einen spezifischen elektrischen Wider
stand von 0,486 Ωcm, bzw. ca. 2 S/cm. Die Folie läßt sich
um einen Dorn von 3 mm Durchmesser wickeln, ohne zu bre
chen.
Claims (13)
1. Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetisch
schirmenden Bauteiles, das zumindest teilweise aus Kunst
stoff besteht, dadurch gekennzeichnet,
- - daß das Bauteil elektrisch leitende Polymere ent hält, welche durch eine anodische Elektropolymeri sation hergestellt werden aus einer Lösung, die zumindest einen aromatischen Kohlenwasserstoff oder dessen Derivat und/oder mindestens einen heterozyklischen Kohlenwasserstoff oder dessen De rivat sowie mindestens ein Leitsalz enthält, und
- - daß bei der Elektropolymerisation ein pulsierender Gleichstrom verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als aromatischer Kohlenwasserstoff mindestens ein Hydroxy
benzol oder dessen Derivat verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß als heterozyklischer Kohlenwasserstoff
Thiophen und/oder Furan und/oder Pyrrol sowie mindestens
ein zugehöriges Derivat verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Polymere auf einer Anode,
die Nickel und/oder Stahl und/oder Edelstahl und/oder Mo
lybdän und/oder Kohlenstoff-Fasergewebe enthält, abge
schieden werden und daß als Kathode ein Platindrahtnetz
verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Polymere auf einer Anode,
die als Formkörper ausgebildet ist, abgeschieden werden
und daß das derart hergestellte Bauteil anschließend von
dem Formkörper getrennt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Lösung ein Lösungsmittel,
das aus einem Gemisch aus Wasser und Acetonnitril besteht,
enthält.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das Leitsalz NaNO3 und/oder Na
triumlaurylsulfat und/oder ein Tetrabutylammoniumsalz wie
HSO4 - und/oder PF6 - und/oder F-.3H2O und/oder BF4 -
und/oder JO4 - und/oder ein Tetramethylammoniumtetrafluoro
borat und/oder Tri-n-Butylammoniumbenzosulfonat enthält.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die anodische Elektropolymerisa
tion in einer Lösung erfolgt, die gleichzeitig mindestens
ein Hydroxybenzol und Pyrrol enthält.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß während der Elektropolymerisa
tion die Hydroxybenzol- oder die Pyrrolkomponente zu der
Lösung zudosiert wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß während der Elektropolymerisa
tion in der Lösung ein pulsierender Gleichstrom, dessen
Pulsdauer sowie die zwischen den Pulsen liegenden Pausen
in einem Zeitbereich von 0,1 msec bis 10 sec, vorzugsweise
in dem Zeitbereich von 1 msec bis 100 msec, liegen, verwen
det wird und daß eine Stromdichte, die während der Puls
dauer in einem Bereich von 0,01 A/dm2 bis 0,5 A/dm2 liegt,
verwendet wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrationen der Lösung
sowie die Stromdichte derart gewählt werden, daß ein Poly
mer mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von
kleiner als 10 Ohm.cm, vorzugsweise kleiner als 0,1 Ohm.cm
abgeschieden wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das abgeschiedene Polymer auf
dem Formkörper in einem organischen Lösungsmittel solange
behandelt wird bis eine Trennung von dem Formkörper mög
lich wird und daß das entstandene Bauteil nach dem Abtren
nen von dem Formkörper getrocknet wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das auf dem Formkörper abge
schiedene Polymer in einem Temperaturbereich von 50°C
bis 250°C einer Wärmebehandlung ausgesetzt und an
schließend von dem Formkörper getrennt wird.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19883842398 DE3842398A1 (de) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | Verfahren zur herstellung eines elektromagnetisch schirmenden bauteiles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19883842398 DE3842398A1 (de) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | Verfahren zur herstellung eines elektromagnetisch schirmenden bauteiles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3842398A1 true DE3842398A1 (de) | 1990-06-21 |
Family
ID=6369335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19883842398 Ceased DE3842398A1 (de) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | Verfahren zur herstellung eines elektromagnetisch schirmenden bauteiles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3842398A1 (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4311807A1 (de) * | 1993-04-03 | 1994-10-06 | Atotech Deutschland Gmbh | Verfahren zur Beschichtung von Metallen mit organischen Überzügen |
| DE4325674A1 (de) * | 1993-07-30 | 1995-02-02 | Ruhrgas Ag | Verfahren und Anordnung zur Meßwerterfassung und Überwachung einer Produktenrohrleitung |
| DE102015122536A1 (de) | 2015-12-22 | 2017-06-22 | Kathrein-Austria Ges.M.B.H. | Beschichtetes Koaxialkabel und Verfahren zu dessen Herstellung, sowie ein elektronisches Gerät mit einem solchen beschichteten Koaxialkabel |
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-
1988
- 1988-12-16 DE DE19883842398 patent/DE3842398A1/de not_active Ceased
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| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8120 | Willingness to grant licenses paragraph 23 | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
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