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DE4324062A1 - Permanent antistatisches oder elektrisch leitfähiges Material, insbesondere zur Verwendung als Füll- und Verstärkungsstoff - Google Patents

Permanent antistatisches oder elektrisch leitfähiges Material, insbesondere zur Verwendung als Füll- und Verstärkungsstoff

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Publication number
DE4324062A1
DE4324062A1 DE19934324062 DE4324062A DE4324062A1 DE 4324062 A1 DE4324062 A1 DE 4324062A1 DE 19934324062 DE19934324062 DE 19934324062 DE 4324062 A DE4324062 A DE 4324062A DE 4324062 A1 DE4324062 A1 DE 4324062A1
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DE
Germany
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conductive material
antistatic
electrically
electrically conductive
semiconductor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19934324062
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English (en)
Inventor
Robert Prof Dr Kohler
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Description

Die Erfindung betrifft ein permanent antistatisches oder elektrisch leitfähiges Material, insbesondere zur Verwendung als Füll- und Verstärkungsstoff, sowie Verfahren zur Herstel­ lung und seine Verwendung.
Polymere, die in großem Umfang für Kunststoffartikel verwen­ det werden, aus denen zum Beispiel zahlreiche Textilfasern bestehen, sind normalerweise elektrisch isolierend. Die spe­ zifischen Widerstände liegen in der Größenordnung von 10¹⁰ bis 10¹⁶ Ohm×cm. Für viele Anwendungen ist eine bestimmte elektrische Leitfähigkeit erwünscht. Beispiele sind die Ab­ schirmung elektromagnetischer Wellen, die Vorbereitung für die galvanische Metallisierung und die Vermeidung elektro­ statischer Aufladung mit den damit verbundenen unangenehmen Begleiterscheinungen oder gar Gefahren. Leitfähige und anti­ statische Materialien unterscheiden sich durch die Größenord­ nung des jeweiligen elektrischen Widerstandes. Leitfähige bzw. halbleitende Werkstoffe besitzen elektrische Widerstände < 10⁶ Ohm×cm, antistatische Eigenschaften resultieren be­ reits bei < 10⁹ Ohm×cm, da in diesem Bereich Ladungen be­ reits ausreichend schnell abgeleitet werden.
Polymeren können antistatische Eigenschaften verliehen wer­ den, indem ihnen bei ihrer Herstellung Antistatika als Ad­ ditive zugesetzt werden. Dies sind tensidartig aufgebaute, flüssige Substanzen, die sich aufgrund einer gewissen Unver­ träglichkeit an der Materialoberfläche anreichern und im Gleichgewicht mit der Luftfeuchtigkeit eine bestimmte Ober­ flächenleitfähigkeit ergeben. Die Leitfähigkeit ist jedoch auf einen engen Widerstandsbereich beschränkt. Ferner ist die Abhängigkeit des Widerstandes von der jeweils herrschenden Luftfeuchtigkeit nachteilig.
Es ist weiterhin bekannt, Polymere durch Zusatz permanent leitfähiger Feststoffe, zum Beispiel in Form von Füllstoffen, leitfähig zu machen. Die resultierende Leitfähigkeit ergibt sich aus der Leitfähigkeit der eingesetzten Füllstoffe und den Übergangswiderständen an den Kontaktstellen. Die Schaf­ fung einer durchgängig leitfähigen Struktur bedingt den Ein­ satz relativ großer Mengen der leitfähigen Zusätze. Dies kann dazu führen, daß die Verarbeitbarkeit und die mechani­ schen Eigenschaften des Polymers in unerwünschter Weise ver­ ändert wird. Permanente elektrische Leitfähigkeit wird in der Regel durch Einsatz von Leit-Ruß erzeugt. Ruß bewirkt jedoch bei den erforderlichen Mengen eine starke Erhöhung der Verar­ beitungsviskosität und eine Versprödung des Materials. Außer­ dem können unter Zuhilfenahme von Ruß nur schwarze Produkte hergestellt werden, sofern sie nicht an der Oberfläche einge­ färbt werden.
Auch nicht schwarze Füllstoffe, wie Metallpulver oder Metall­ oxide, sind zur Herstellung von Leitfähigkeit bekannt. Diese haben jedoch meist eine relativ hohe Dichte und führen in den erforderlichen Mengen ebenfalls zu einer nachteiligen Beein­ flussung der Produkteigenschaften.
Es sind auch Glimmerpigmente bekannt, die durch eine Be­ schichtung mit Zinn-IV-Oxid leitfähig gemacht sind. Die Be­ schichtung mit Zinn-IV-Oxid ist jedoch verfahrenstechnisch aufwendig und auf hitzebeständige Materialien beschränkt, da sich haftende Schichten mit guter Leitfähigkeit nur bei Tem­ peraturen über 500°C bilden.
Bei textilen Materialien, wie Bekleidung und Fußbodenbelägen, ist es bekannt, Leitfähigkeit oder antistatische Eigenschaf­ ten dadurch zu erzeugen, daß leitfähige Fasern eingearbeitet werden. Hierzu eignen sich Metallfasern, wie Stahlfasern, oder oberflächlich behandelte Fasern, zum Beispiel solche mit aufgedampften Metallschichten oder Kupferjodid-Schichten. Auch hier werden die Materialeigenschaften oder die Farbe der textilen Produkte durch die Einarbeitung leitfähiger Fasern beeinflußt, wodurch ihre Einsatzmöglichkeiten beschränkt sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, permanent antista­ tisches oder elektrisch leitfähiges Material zu schaffen, das seinem Verwendungszweck angepaßt werden kann, ohne daß die Leitfähigkeit bzw. antistatische Eigenschaft die Eigen­ schaften der Endprodukte in unerwünschtem Maße beeinträch­ tigt. Dies gilt insbesondere für die Farbe der Materialien.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch nicht leitendes Material, insbesondere mit einer großen spe­ zifischen Oberfläche von mehr als 1 m²/g, eine Beschichtung aus einem farblosen Halbleiter aufweist.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, Materialien, wie sie ohnehin als Werkstoffe oder Füllstoffe erwünscht sind und Verwendung finden, durch einen Überzug aus einem farblosen Halbleiter leitfähig zu machen. Da die Leitschicht die Eigen­ schaften der Materialien im wesentlichen nicht verändert, ist erfindungsgemäß die Leitfähigkeit universell erhältlich und nicht auf die Verwendung ganz bestimmter Materialien für be­ stimmte Einsatzzwecke beschränkt. Vielmehr ist es erfindungs­ gemäß möglich, daß für die Erzielung bestimmter Eigenschaften bei Fertigprodukten als Füllstoffe oder Verstärkungsstoffe vorgesehene, nicht leitende Materialien zur zusätzlichen Er­ zeugung von farbloser Leitfähigkeit oder antistatischer Ei­ genschaft mit farblosen Halbleitern beschichtet werden. Durch die Erfindung werden somit antistatische bis leitfähige Werk­ stoffeigenschaften durch Erhöhung der Oberflächen- und/oder Volumenleitfähigkeit geschaffen, wobei weder die Freiheit der farblichen Gestaltung noch die Verarbeitungs- und Produkt­ eigenschaften der Basismaterialien nennenswert beeinträchtigt werden. Darüber hinaus kann Antistatik oder Leitfähigkeit gleichermaßen für kompakte Materialien, wie Kunststoffe, Ver­ bundwerkstoffe oder anorganische Werkstoffe wie auch für dis­ perse Substanzen, Faserstoffe und Textilien erzielt werden. Ist das elektrisch nicht leitende Material selbst farblos, was in vielen Fällen bevorzugt ist, dann werden farblose per­ manent antistatische oder elektrisch leitfähige Materialien geschaffen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung besitzt das elek­ trisch nicht leitende Material in mindestens einer Dimension eine Materialstärke von weniger als 200 µm, insbesondere we­ niger als 100 µm. Derartiges Material besitzt in der Regel eine große Oberfläche, bezogen auf die Gewichtseinheit, und ist deshalb besonders geeignet, im Verbund mit anderen Werk­ stoffen, beispielsweise Polymeren, diesen elektrische Leitfä­ higkeit und Antistatik zu verleihen. Erfindungsgemäß ist es mit Vorteil vorgesehen, daß das elektrisch nicht leitende Material aus organischen, insbesondere biologischen Stoffen besteht. Derartige Stoffe waren der Erzeugung von farbloser Leitfähigkeit in allgemeiner Form bisher nicht zugänglich.
Die Beschichtung aus dem Halbleiter ist vorzugsweise dadurch erzeugt, daß der Halbleiter bzw. den Halbleiter bildende Ver­ bindungen aus einer flüssigen Phase, insbesondere Lösungs­ phase, auf die Oberfläche des elektrisch nicht leitenden Ma­ terials aufgebracht ist. Insbesondere kann der Halbleiter durch Ausfällung aus löslichen Verbindungen auf das nichtlei­ tende Material aufgebracht sein. Es wurde gefunden, daß eine für die Erzeugung von Leitfähigkeit gewünschte mikrokristal­ line Struktur des Halbleiters mit Hilfe von bei niedriger Temperatur vorgenommene Beschichtungen mit ähnlichem Effekt erzielt werden kann, wie dies bei bei hoher Temperatur ablau­ fenden Beschichtungsverfahren möglich ist. Die nichtleitenden Materialien sind mit Vorteil solche mit geringer Wärmebestän­ digkeit von weniger 300°C, insbesondere von weniger als 250°C. Die Halbleiterschicht kann auf der Oberfläche groß­ flächiger Materialien, wie Folien, Folienbändern, Textilien oder Beschichtungen, aufgetragen sein. In der Regel ist das elektrisch nicht leitende Material jedoch feinteilig, bei­ spielsweise pulverförmig. Eine anisotrope Feinteiligkeit ist insbesondere bei Füllstoffen bevorzugt, da anisotrope Stoffe bei gleicher Zusatzmenge eine höhere Leitfähigkeit ergeben als isotrope Zusatzstoffe, was auf die vergrößerte Anzahl der Kontaktstellen zurückzuführen ist. Besonders bevorzugt sind anisotrope Materialien, die in mindestens einer Richtung min­ destens zehnmal größer sind als in einer anderen Richtung. Solche anisotropen Materialien können Blättchenstruktur be­ sitzen, wie beispielsweise Talkum, Vermuculit und Schiefer­ mehl. Besonders bevorzugt sind jedoch Materialien mit Faser­ struktur. Je nach Anwendungszweck können die Fasern aus orga­ nischen Stoffen bestehen, wie Chemiefasern. Auch Naturfasern, wie Wolle, Kokos, Seide, Sisal, Hanf, Baumwolle, Flachs, Zellstoff und Ramie, kommen in Frage. Die Fasern können in loser Form vorliegen. Sie können aber auch gebunden sein, zum Beispiel in Form eines Vlieses, Gewebes oder Gewirkes, das dann als solches mit der Halbleiterschicht versehen wird.
Die erfindungsgemäßen leitfähigen Materialien eignen sich, wie erwähnt, als Füll- und Verstärkungsstoffe für unter­ schiedliche Verwendungszwecke. So können sie bei der Herstel­ lung von Lacken, Beschichtungen, Klebstoffen, Kunststoffen, bei denen es auf antistatische oder elektrisch leitfähige Eigenschaften ankommt, Verwendung finden. Mit Halbleiter be­ schichtete Faserstoffe können auch zur Herstellung von leit­ fähigem Papier und leitfähigen textilen Flächengebilden, wie beispielsweise antistatischer Schutzbekleidung, eingesetzt werden. Bei der Einarbeitung in andere Materialien, wie bei­ spielsweise Polymere, richtet sich die anteilige Menge im wesentlichen nach der gewünschten Leitfähigkeit des Endpro­ duktes, wobei Leitfähigkeitswerte im Bereich von 10⁷ bis 10⁹ Ohm×cm in der Regel ausreichen. Weitere Anwendungsmög­ lichkeiten sind die Herstellung von antistatischen Verpackun­ gen und Filtermaterialien, die Herstellung von leitfähigen Formkörpern oder leitfähigen Beschichtungen auf anderen Ma­ terialien und Körpern für die spätere Galvanisierung.
Es ist bekannt, daß Verbindungen der Elemente der Gruppen III, IV oder V insbesondere in Form ihrer Oxide farblose Halbleiter ergeben, wenn sie mit geringen Mengen von Verbin­ dungen einer anderen Wertigkeit, insbesondere einer anderen Gruppe der Gruppen III, IV oder V verunreinigt bzw. dotiert sind. Ein bevorzugter Halbleiter ist eine Verbindung auf der Basis von vierwertigem Zinn, insbesondere Zinndioxid. In das Gitter des Halbleiters sind mit Vorteil Fremdatome zur Erhö­ hung der Leitfähigkeit eingebaut. Die Beschichtung auf dem nicht leitenden Material ist mit Vorteil gleichmäßig und frei von Unterbrechungen. Die Schichtdicke liegt vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 10 µm. Eine solche Schichtdicke ergibt zufriedenstellende Leitfähigkeitseigenschaften. Die Beschich­ tungsmenge entspricht in der Regel ca. 0,05 bis 20 Vol.%, be­ zogen auf das Substrat.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen leitfähigen Materialien. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Halbleiters ge­ eignete Verbindungen auf das elektrisch nicht leitende Mate­ rial bei Temperaturen unter 250°C aufgebracht und in den Halbleiter umgewandelt werden. Dabei wird die Temperatur der Temperaturbeständigkeit der zu beschichtenden Materialien angepaßt, um eine Schädigung der Materialien zu verhindern. Besonders bevorzugt ist das Aufbringen der Verbindungen aus flüssiger Phase bzw. Lösung, insbesondere bei Temperaturen zwischen 20 und 130°C, vorzugsweise bei Umgebungstemperatur. Dabei werden die Benetzungseigenschaften der flüssigen Phase mit Vorteil der Hydrophobie bzw. Hydrophilie der Oberfläche der zu beschichtenden Materialien angepaßt. Materialien mit hydrophiler Oberfläche, wie zahlreiche Naturfasern, können aus wäßrigen Lösungen beschichtet werden, wogegen Materialien mit hydrophoben Oberflächen, wie dies bei zahlreichen Polyme­ ren der Fall ist, mit Flüssigkeiten mit entsprechend lipophi­ ler Benetzbarkeit behandelt werden, zum Beispiel mit Lösungen in organischen Lösungsmitteln. Auch eine Niedertemperaturbe­ schichtung der nicht leitenden Materialien aus der Aerosol- oder Dampfphase, insbesondere bei Temperaturen ist möglich, wobei Temperaturen zwischen 20 und 240°C bevorzugt sind.
Die Bildung des Halbleiters auf der Oberfläche der nicht lei­ tenden Materialien wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß die den Halbleiter bildenden Verbindungen durch chemische Re­ aktion, insbesondere eine Neutralisation, in den Halbleiter überführt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Oxide der die Halb­ leiter bildenden Metalle aus ihren alkalischen Verbindungen durch Zugabe von Säure bis zur entsprechenden Neutralisation gebildet. Eine Trocknung, gegebenenfalls verbunden mit einer Umwandlung in die entsprechenden Oxide, kann je nach Tempera­ turbeständigkeit des Substrates bei erhöhten Temperaturen in der Regel bis 250°C erfolgen, wobei 220°C vorzugsweise nicht überschritten werden.
Die den Halbleiter bildenden Verbindungen können durch Tau­ chen, Sprühen, Bestreichen oder dergleichen auf die Oberflä­ che des nichtleitenden Materials aufgebracht werden. Die Be­ schichtungstechnik richtet sich dabei vorzugsweise nach der Struktur und Oberflächenbeschaffenheit des zu beschichtenden Materials. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfah­ rens wird der Halbleiter aus einer Lösung von den Halbleiter bildenden Verbindungen in geeigneter Weise auf das elektrisch nicht leitende Material aufgebracht, dort chemisch umgewan­ delt und unter Bildung des Halbleiters, gegebenenfalls unter Erwärmung, getrocknet.
Die Niedertemperaturbeschichtung bringt auch bei anorgani­ schen Materialien Vorteile, da sie meist einfacher und ko­ stengünstiger ist als Hochtemperaturverfahren. Dabei ergibt sich nicht nur die Anwendung für leitfähige Füllstoffe in Polymeren, sondern auch die leitfähige Ausrüstung von porösen Materialien, z. B. Sinterkörper, Fritten, anorganische Schäu­ me, Keramiken, Filterkerzen, durch Imprägnierung. Ferner eig­ net sich die Erfindung auch für textile Anwendungen, da so­ wohl entsprechend leitfähig gemachte Fasern eingesetzt und zu Garnen oder Flächengebilden verarbeitet werden können, als auch die fertigen Produkte durch nachträgliche Imprägnierung ausgerüstet werden können.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen in Form von Beispielen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
Beispiel 1
Ein Baumwollgewebe mit 120 g/m² wird in einer 5%igen alkali­ schen Lösung von Na₂Sn(OH)₆ durch Eintauchen imprägniert. Da­ nach wird das Fasermaterial durch Abquetschen partiell auf einen Restfeuchtegehalt von ca. 75% entwässert, kurz in HCl getaucht, erneut abgequetscht und bei 105°C getrocknet.
Der spezifische elektrische Durchgangswiderstand des unbehan­ delten Materials beträgt im trockenen Zustand 2*10⁹ Ohmcm, nach Klimatisierung bei 20°C/65% r.F. (relative Luft­ feuchtigkeit) 8*10⁶ Ohmcm. Nach der Behandlung beträgt der Widerstand des trockenen Materials 1,4*10⁶ Ohmcm, und nach Klimatisierung 0,9*10⁶ Ohmcm.
Beispiel 2
Ein Vliesstoff aus Flachsfasern mit 250 g/m² wird bei 105°C 2 h getrocknet. Er hat nach Abkühlung einen spezifischen Durchgangswiderstand von 4,5*10⁹ Ohmcm. Nach 24 h Klimati­ sierung bei 20°C/65% r.F. werden 5,2*10⁶ Ohmcm gemes­ sen.
Der Vliesstoff wird in einer 30%igen Lösung von (NH₄)₂SN(OH)₆ für 10 min getaucht. Danach wird auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 75% abgequetscht. Das Vlies wird im Dampfraum über einer konz. HCL-Lösung behandelt und bei 105°C getrocknet.
Der spezifischen Widerstand des trockenen Materials beträgt danach 2,2*10⁵ Ohmcm.
Beispiel 3
Zellstoff-Fasern, wie sie für die Papierherstellung verwendet werden, werden bei 100°C getrocknet und auf Raumtemperatur abgekühlt. Der spez. Durchgangswiderstand beträgt 8*10⁹ Ohm cm. Die Fasern werden in eine 20%ige Lösung von Na₂SN(OH)₆ gegeben und 60 min darin unter Rühren behandelt. Die Fasern werden danach mit einem Sieb entnommen, kurz mit destillier­ tem Wasser abgebraust, in 50%ige Essigsäure getaucht, in einer Filternutsche entwässert und bei 105°C getrocknet. Der spezifische elektrische Widerstand wird mit 3,5*10⁵ Ohmcm ermittelt.
Beispiel 4
Ein Gewebe aus Polyamid 6,6 mit 150 g/m² hat bei 20°C/65% r.F. einen spezifischen Oberflächenwiderstand von 4,6*10¹⁰ Ohm. Das Gewebe wird mit einer Lösung von 15% Na₂Sn(OH)₆ einseitig bestrichen und 3 min bei 100°C getrock­ net. Der Oberflächenwiderstand sinkt durch die Behandlung auf einen Wert von 1,2*10⁵ Ohmcm.
Beispiel 5
Ein Spinnvliesstoff aus Polyester wird in einem Thermofeld auf 220°C erwärmt. Auf die heiße Ware wird eine Lösung von 20 Gew.% Zinn-Acetylacetonat in Ethanol aufgesprüht und wei­ tere 5 min bei 220°C getrocknet. Das Material mit einem spezifischen Durchgangswiderstand von 6*10¹² Ohmcm weist nach der Behandlung einen spezifischen Widerstand von 3,8*10⁴ Ohmcm auf.
Beispiel 6
Eine Polyesterfolie mit 180 g/m² wird mit einer Lösung von 30% Zinn-IV-Acetat und 0,5% Borsäure in Essigsäure besprüht und bei 220°C für 10 min getempert. Der ursprüngliche Ober­ flächenwiderstand von 4,5*10¹⁴ Ohm wird auf einen Wert von 1,2*10⁴ Ohm reduziert.
Beispiel 7
Der leitfähig ausgerüstete Vliesstoff aus Beispiel 2 wird mit niedrigviskosem, expandierbarem Epoxidharz beschichtet und in einer Presse zu einer Platte ausgehärtet. Das Verhältnis Harz zu Fasermaterial beträgt 25 zu 75 Gew.-Teile. Der spezifische Durchgangswiderstand der Platte beträgt 2,7*10⁶ Ohmcm.
Beispiel 8
Eine Probe des leitfähig ausgerüsteten Zellstoffs aus Bei­ spiel 3 wird mit gemahlenem Polypropylengranulat im Verhält­ nis 20 Gew.-Teile Zellstoff zu 80 Gew.-Teile Polypropylen gemischt und auf einer Spritzgußmaschine zu einer Platte ge­ spritzt. Der spezifische Durchgangswiderstand der Platte be­ trägt 6,3*10⁶ Ohmcm.
Beispiel 9
Flachsfasern aus handelsüblichem Schwungflachs werden auf eine Länge von 10 mm geschnitten. Die Fasern werden wie in Beispiel 2 leitfähig ausgerüstet. Der spezifische Widerstand beträgt 1,8*10⁵ Ohmcm. Die Fasern werden in einen handels­ üblichen Fußbodenklebstoff auf Dispersions-Basis in einem An­ teil von 10% eingearbeitet. Der Widerstand der faserfreien Klebstoffschicht beträgt 7,9*10¹⁰ Ohmcm. Eine Schicht des faserhaltigen Klebstoffs weist einen Widerstand von 4,3*10⁷ Ohmcm auf.
Beispiel 10
Ein Vliesstoff aus Flachsfasern wie in Beispiel 2 wird mit einer 10%igen Ammoniaklösung 10 min lang bei Raumtemperatur behandelt, auf eine Restfeuchte von 60% abgequetscht und in einem Gefäß im Dampfraum über flüssigem SnCl₄ für 10 min belassen. Dann wird der Vliesstoff bei 105°C getrocknet und dabei der restliche Ammoniak ausgetrieben. Nach Klimatisie­ rung bei 20°C und 65% r.F. wird ein spezifischer Oberflä­ chenwiderstand von 5,7*10⁴ Ohm gemessen.
Beispiel 11
Zellstoff-Fasern wie aus Beispiel 3 werden im Dampfraum über flüssigem SnCl₄ für 10 min unter leichter Bewegung gehalten, danach mit gasförmigem NH₃ behandelt und bei 20°C/65% r.F. klimatisiert. Der spezifische Durchgangswiderstand der Faserschüttung beträgt 2,1*10⁵ Ohmcm.
Die angegebenen Beispiele sollen lediglich einige Möglich­ keiten aufzeigen, die mit erfindungsgemäß ausgerüsteten Produkten gegeben sind.

Claims (19)

1. Permanent antistatisches oder elektrisch leitfähiges Material, insbesondere zur Verwendung als Füll- und Verstärkungsstoff, dadurch gekennzeichnet, daß elek­ trisch nicht leitendes Material eine Beschichtung aus einem farblosen Halbleiter aufweist.
2. Antistatisches oder leitfähiges Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch nicht lei­ tende Material in mindestens einer Dimension eine Mate­ rialstärke von weniger als 200 µm, insbesondere weniger als 100 µm besitzt.
3. Antistatisch oder elektrisch leitfähiges Material nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht leitfähige Material aus organischen, insbesondere biolo­ gischen Stoffen besteht.
4. Antistatisches oder elektrisch leitfähiges Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus einer flüssigen Phase, insbesondere Lösungsphase, auf die Oberfläche des elektrisch nicht leitenden Materials aufgebracht ist.
5. Antistatisches oder elektrisch leitfähiges Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Halbleiter durch Ausfällung aus löslichen Verbindungen auf das elektrisch nicht leitende Material aufgebracht ist.
6. Antistatisches oder elektrisch leitfähiges Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das nicht leitende Material feinteilig ist.
7. Antistatisches oder elektrisch leitfähiges Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das elektrisch nicht leitende Material im we­ sentlichen farblos transparent oder weiß ist.
8. Antistatisches oder elektrisch leitfähiges Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das elektrisch nicht leitende Material eine an­ isotrope Struktur besitzt.
9. Antistatisches oder elektrisch leitendes Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das elektrisch nicht leitende Material Faser­ struktur besitzt.
10. Antistatisches oder elektrisch leitfähiges Material nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstruk­ tur von einem Vlies, Gewebe oder Gewirk gebildet wird.
11. Verwendung des antistatischen oder elektrisch leitfähi­ gen Materials nach einem der vorhergehenden Ansprüche, als Füll- oder Verstärkungsstoff, insbesondere für Lacke, Beschichtungen, Klebstoffe und Kunststoffe.
12. Verwendung des antistatischen oder elektrisch leitfähi­ gen Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in Fa­ serform zur Herstellung von leitfähigem Papier und tex­ tilen Flächengebilden.
13. Verwendung des antistatischen oder elektrisch leitfähi­ gen Materials nach einem der Ansprüche 11 oder 12 in anteiligen Mengen, die dem Fertigprodukt eine Leitfähig­ keit einer Größe von 10⁷-10⁹ Ohm×cm verleihen.
14. Verfahren zur Herstellung des antistatischen oder elek­ trisch leitfähigen Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Halbleiters geeignete Verbindungen auf das elektrisch nicht leitende Material bei Temperaturen unter 250°C aufgebracht und in den Halbleiter umgewandelt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die den Halbleiter bildenden Verbindungen durch chemi­ sche Reaktion, insbesondere Neutralisation, in den Halb­ leiter überführt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeich­ net, daß die Oxide der die Halbleiter bildenden Metalle aus ihren alkalischen Verbindungen durch Zugabe von Säure gebildet werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die den Halbleiter bildenden Verbin­ dungen durch Tauchen, Sprühen, Bestreichen und derglei­ chen auf das nicht leitende Material aufgebracht werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter aus einer Lösung von den Halbleiter bildenden Verbindungen auf das elektrisch nicht leitende Material aufgebracht, chemisch umgewan­ delt und getrocknet wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erzielung bestimmter Eigen­ schaften bei Fertigprodukten als Füllstoffe vorgesehene elektrisch nicht leitende Materialien zur zusätzlichen Erzeugung von farbloser Leitfähigkeit bzw. antistati­ scher Eigenschaften mit farblosen Halbleitern beschich­ tet werden.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19525692A1 (de) * 1995-07-14 1997-01-16 Abb Research Ltd Elektrisch und thermisch leitfähiger Kunststoff und Verwendung dieses Kunststoffs
EP0789049A1 (de) 1996-02-09 1997-08-13 Ciba SC Holding AG Antistatisch ausgerüstete Polymere
US5965206A (en) * 1996-09-16 1999-10-12 Ciba Specialty Chemicals Corporation Antistatic composition

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19525692A1 (de) * 1995-07-14 1997-01-16 Abb Research Ltd Elektrisch und thermisch leitfähiger Kunststoff und Verwendung dieses Kunststoffs
US5925467A (en) * 1995-07-14 1999-07-20 Abb Research Ltd. Electrically and thermally conductive plastic and use of this plastic
EP0789049A1 (de) 1996-02-09 1997-08-13 Ciba SC Holding AG Antistatisch ausgerüstete Polymere
US5814688A (en) * 1996-02-09 1998-09-29 Ciba Specialty Chemicals Corporation Antistatically treated polymers
US5955517A (en) * 1996-02-09 1999-09-21 Ciba Specialty Chemicals Corporation Antistatically treated polymers
US5965206A (en) * 1996-09-16 1999-10-12 Ciba Specialty Chemicals Corporation Antistatic composition

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