Покрытие со свойствами проводимости или статической диссипации - RU2199166C1

Описание

Настоящее изобретение имеет отношение к созданию пленки, а более конкретно к созданию самоподдерживающейся пленки или тонкого слоя в слоистой конструкции, или же покрытия для такой слоистой конструкции, которые являются электропроводными и/или обладают свойствами диссипации (рассеяния) статического электричества. Такие материалы могут быть использованы, в частности, для упаковки (герметизации) электронных компонентов, характеристики которых могут ухудшаться или которые могут быть повреждены за счет накопления статического электричества в ходе транспортировки, обработки или хранения электронных деталей.

Известно, что материалы в виде смол, например полимерные материалы, могут быть использованы для формирования покрытий, самоподдерживающихся пленок, тонких слоев в слоистых конструкциях и их покрытий.

Однако известно, что по своей природе полимерные материалы обычно являются неэлектропроводными, причем в действительности такие материалы широко используют в качестве изоляторов, по причине их свойств неэлектропроводности.

Известные ранее попытки придания полимерам свойств электропроводности предусматривают введение в их состав проводящих материалов, в особенности такого материала, как углерод или иной аналогичный материал, например графит, в качестве наполнителя полимерного материала.

Однако введение такого материала, как углерод, является эффективным только в случае его значительного количества (по весу или объему) и однородного распределения по всему объему полимерного материала так, чтобы образовать непрерывные токопроводы для передачи электрической энергии. Введение таких больших количеств наполнителя и обеспечение однородного распределения такого материала наполнителя, как углерод, приводят к трудностям получения желательных свойств проводимости результирующего композитного материала. По своей природе углерод является черным и поэтому придает преобладающий черный цвет любому полимерному материалу, в который он был введен в количествах, обеспечивающих электропроводность такого материала.

В связи с изложенным, в упаковочном производстве существует необходимость в создании материала, который имеет более приятный внешний вид, чем черная пластиковая пленка.

Пленка или покрытие, которые образованы, в первую очередь, из полимерного материала и обладают свойствами проводимости или статической диссипации, могут быть использованы, в частности, для упаковки (герметизации) электронных компонентов, характеристики которых могут ухудшаться за счет накопления статического электричества в ходе транспортировки, обработки или хранения электронных деталей, а также могут быть использованы как электропроводящие материалы в виде самоподдерживающейся пленки, тонкого слоя в слоистой конструкции, или же покрытия для такой слоистой конструкции или покрытия для бумаги, для придания свойств электропроводности или диссипации статического электричества полимерному материалу. Такой полимерный материал, имеющий свойства проводимости или статической диссипации (рассеяния), может быть использован в качестве упаковочного материала, в частности материала для упаковки (герметизации) электронных компонентов.

Полимерные материалы, такие как полимеры на акриловой основе, а в особенности полимеры, содержащие метилметакрилат, являются превосходными материалами для формирования покрытий и пленок благодаря своим физическим свойствам, в особенности своей оптической прозрачности. Эти свойства делают желательным использование таких материалов в качестве компонента для упаковки после изготовления.

Однако такие полимерные материалы не являются проводниками и не позволяют передавать (пропускать) электрическую энергию; как правило, они являются изоляторами и не проводят электрический ток.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается новый состав для придания полимерным материалам свойств электропроводности или статической диссипации за счет подмешивания ориентировочно от 1 до 10 вес.% материала, создающего поверхностное удельное сопротивление (измеряемое в соответствии с методикой испытаний ASTM D-257 при относительной влажности 12%), так чтобы иметь статическую диссипацию менее чем 10¹² Ом на квадрат и электропроводность менее чем 10⁵ Ом на квадрат. Материал, который подходит для перемешивания с полимерным материалом, представляет собой четвертичное соединение аммония. При разведении четвертичного соединения аммония в спиртовом растворителе или носителе, а преимущественно в смеси изопропанола и этанола, получают жидкий материал, который легко может быть перемешан с полимерньм материалом. Указанная жидкость с четвертичным соединением аммония преимущественно содержит около 41 вес. % спирта, а еще лучше, 40% изопропанола и 1% этанола. Четвертичные соли аммония уже используются в качестве мягчителей, в частности, в стиральных составах, или наносятся на бумажную или вспененную подложку, вводимую при сушке выстиранного белья.

Однако использование этих материалов в качестве компонента пленки, тонкого слоя или покрытия до появления настоящего изобретения было неизвестно. Подходящий материал, который может быть закуплен на фирме ACL Inc., I960 Е. Devon Avenue, Elkgrove Village, Illinois 60007, имеет наименование "STATICIDE 3000G. " Такой материал имеется в продаже в виде жидкого концентрата светло-желтого цвета с приятным запахом, который имеет интенсивность испарения больше, чем у воды. Имеющийся в продаже материал "STATICIDE 3000G" имеет удельную массу 0.97, плотность (г/мл) 0.97, давление насыщенного пара при 20^oС, составляющее 36 мм, и плотность пара 2.1. Процент летучих веществ (по объему) составляет около 40%, а рН равно 7.1±1.

После перемешивания с полимерным материалом жидкости, содержащей четвертичное соединение аммония, из полученной композиции может быть отформована самоподдерживающаяся пленка, или же эта композиция может быть использована в виде тонкого слоя в слоистой конструкции или покрытия для бумаги или для такой слоистой конструкции. При использовании в слоистой конструкции проводящий или обладающий статической диссипацией материал в соответствии с настоящим изобретением преимущественно следует использовать в качестве внешнего слоя, то есть на обеих сторонах пленки. Между внешними слоями пленки дополнительные слои могут иметь металлизированные или неметаллизированные поверхности, причем могут быть использованы один или несколько слоев пластиковой пленки, ткани, нетканого материала или бумаги, каждый из которых может иметь или не иметь покрытие. Из смеси жидкости, содержащей четвертичное соединение аммония, и других компонентов может быть отформована самоподдерживающаяся пленка, или же эта смесь может быть использована в виде покрытия или тонкого слоя, причем для этого используют традиционные технологии, обычно применяемые для образования иных полимерных пленок, покрытий и/или тонких слоев.

Типичными требованиями для самоподдерживающейся пленки является ее толщина ориентировочно от 0.5 до 500 мил и прочность на растяжение (измеряемая в соответствии с методикой испытаний ASTM D-882), составляющая 0-100 фунтов на квадратный дюйм. Прочность на прокол (измеряемая в соответствии с методикой испытаний FTMS 101C, метод 2065) составляет 0-150 фунтов. Матовость (измеренная в соответствии с методикой испытаний ASTM D-1003) колеблется от прозрачного до непрозрачного состояния; оптическая плотность (измеренная в соответствии с методикой испытаний McBeth) составляет 0-4.0%, а пропускание света (измеренное в соответствии с методикой испытаний ASTM D-1003) составляет 0-100%. Прочность шва пленки, из которой сделана упаковка, при проверке в соответствии с методикой испытаний ASTM D-882, должна приводить к разрушению.

Далее приведены преимущественные примеры осуществления настоящего изобретения, не имеющие ограничительного характера.

Пример 1 (все части даны по весу)
Части - Компонент
27,0 - Н₂O
2,6 - NH₄ OH28^o
336,0 - Joncryl 82*
74,0 - Joncryl61**
29,8 - Jonwax28***
15,0 - Раствор оксида цинка****
120,0 - H₂O
3,0 - 60,0 - Staticide 3000G
Примечания:
* Водный раствор метилметакрилата, закупленный на фирме S.C. Johnson & Sons, Inc., U.S. Specialty Chemicals, 1525 Howe Street, Racine, Wisconsin.

** Водный раствор метилметакрилата, закупленный на фирме S.C. Johnson & Sons, Inc., U.S. Specialty Chemicals, 1525 Howe Street, Racine, Wisconsin.

*** Парафиновая эмульсия полиэтилена, содержащая около 35% твердых веществ, закупленная на фирме S. C. Johnson & Sons, Inc.. U.S. Specialty Chemicals, 1525 Howe Street, Racine. Wisconsin.

**** В действительности дисперсия частиц оксида цинка в водном разбавителе.

Пример 2
Части - Компонент
400,0 - Spectra-Guard 763*
110,0 - Н₂O
4,0-20,0 - Концентрат 3000-G Staticide
Пример 3
Части - Компонент
400,0 - Spectra-Guard 763
110,0 - Н₂O
4,0-20,0 - Концентрат 3000-G Staticide
5,0 - 25,0 - Joncryl 89**
Примечания:
* Образующий пленку материал, который может быть закуплен на фирме Spectra-Kote Corporation, Fourth Street and East Water Street, Gettysburg, Pennsylvania, описан в патентах США 5393566 и 5531863.

** Закуплен на фирме S.C. Johnson & Sons, Inc., U.S. Specialty Chemicals, 1525 Howe Street, Racine, Wisconsin.

Приведенные примеры показывают, что введение проводящего материала в количестве ориентировочно от 1 до 10 вес. % достаточно для образования покрытия, самоподдерживающийся пленки и/или тонкого слоя в слоистой конструкции, имеющих упомянутое выше поверхностное удельное сопротивление.

Химические свойства материала включают в себя коррозионную активность. При проверке (коррозионной активности) в соответствии с методикой испытаний FTMS 101С, метод 3005, материал не имеет видимых следов повреждения, причем содержание ионов (натрия, фтора, фосфора и серы) лежит ниже уровней обнаружения, при этом амин и амид отсутствуют.

Для специалистов понятно, что в соответствии с настоящим изобретением создан состав, который позволяет получать покрытие, пленку или слоистую конструкцию, основой которых, в первую очередь, является полимерная система со свойствами диссипации статического электричества и/или электропроводности, что позволяет изготавливать имеющие приятный внешний вид упаковочные материалы, в особенности для упаковки (герметизации) электронных компонентов, которые могут быть повреждены за счет накопления статического электричества в ходе транспортировки, обработки и/или хранения. Однако для специалистов понятно, что на базе настоящего изобретения могут быть разработаны и другие аналогичные составы, которые не выходят, однако, за рамки настоящего изобретения.

Реферат

Изобретение относится к электротехнике, в частности к составу полимерного материала, который обладает свойствами электропроводимости или статической диссипации. В изобретении предлагается покрытие, пленка или тонкий слой в слоистой конструкции, которые являются электропроводными или обладают свойствами диссипации (рассеяния) статического электричества, и могут быть использованы для герметизации чувствительных электронных компонентов. Свойства электропроводности или диссипации статического электричества обеспечены за счет введения эффективного количества четвертичного соединения аммония в основу из смолы. Техническим результатом изобретения является увеличение поверхностного удельного сопротивления. 4 с. и 10 з.п. ф-лы.

Формула