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Dokumentenidentifikation DE69014919T2 08.06.1995
EP-Veröffentlichungsnummer 0380235
Titel Verbundkörper aus einer Metallfasermatte und einem Polymersubstrat.
Anmelder Minnesota Mining and Mfg. Co., Saint Paul, Minn., US
Erfinder Koskenmaki, David C., c/o Minnesota Mining and, St. Paul, Minnesota 55133-3427, US;
Calhoun, Clyde D., c/o Minnesota Mining and, St. Paul, Minnesota 55133-3427, US;
Tucker, Pamela S., c/o Minnesota Mining and, St. Paul, Minnesota 55133-3427, US;
Lambert, Robert L., c/o Minnesota Mining and, St. Paul, Minnesota 55133-3427, US
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 69014919
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 18.01.1990
EP-Aktenzeichen 903005098
EP-Offenlegungsdatum 01.08.1990
EP date of grant 14.12.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.06.1995
IPC-Hauptklasse B32B 15/00
IPC-Nebenklasse B32B 27/12   B32B 5/02   B22F 9/08   B22F 7/04   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Vliesmatten mit regellos orientierten Metallfasern, daraus gebildeten Metall/Polymer- Verbundstoffen und insbesondere thermoformbare Metall/Polymer- Verbundstoffe sowie Verfahren zur Herstellung sowohl der Matten als auch der Metall/Polymer-Verbundstoffe.

Ausgangssituation

Es sind eine Vielzahl von Metall- und Polymercompositen ((nachfolgend bezeichnet als Verbundstoffe)) bekannt und werden bei zahlreichen unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt. Eine bedeutende Anwendung eines Metall/Polymer-Verbundstoffes ist eine Abschirmung für elektromagnetische Wellen und Hochfrequenzwellen. Die von solchen Wellen in elektronischen Geräten hervorgeruf ene Störung wird allgemein als elektromagnetische Störung (EMI) oder Hochfrequenzstörung (RFI) (nachfolgend gemeinsam bezeichnet als EMI) bezeichnet. EMI-Abschirmung wird oftmals um eine EMI-Quelle herum angeordnet, um ihre EMI-Abstrahlung zu verhindern und zu verhindern, daß sie Geräte in der Umgebung stört. Außerdem können die Geräte selbst mit EMI-Abschirmung in dem Bemühen ausgestattet werden, das Gerät gegen einfallende elektromagnetische Strahlung abzuschirmen.

Eine weitere bedeutende Anwendung für einen Metall/Polymer- Verbundstoff dient zum Schutz der empfindlichen elektronischen Bauteile vor statischen Ladungen. Statische Ladung kann sich beispielsweise als Folge von Reibung zwischen Oberflächen aufbauen, und zum Aufbau eines hohen elektrischen Potentials führen. Ein empfindliches elektronisches Bauteil, das in die Nähe oder in Kontakt mit einer statisch auf geladenen Fläche gelangt, kann zerstört oder beschädigt werden. Beim Versand oder der Handhabung kann die Abschirmung eines elektronischen Bauteils gegen statische Elektrizität dadurch erzielt werden, daß das Bauteil in einem Behälter aus elektrisch leitfähigem Metall oder Metall/Polymer gegeben wird, wobei das Metall eine vorrangige Oberfläche zum Ableiten jeglicher statischer Ladung gewährt.

Viele Anwendungen machen er erforderlich, daß die Abschirmung einer Thermoformung zu einer speziellen Form oder Struktur unterzogen wird. Ein Prozeß des Thermoformens umfaßt das Erwärmen des Materials und sein Formen zu einer gewünschten Form. Beispielsweise wird das Thermoformen zur Herstellung verschiedener Arten von Behältern und Gehäusen angewendet. Thermoformung wird in der Regel ausgeführt, indem eine thermoplastische Folie oberhalb ihres Erweichungspunktes erhitzt und durch Aufbringen von Vakuum, Luft oder mechanischen Druck gegen eine Form gedrückt wird. Beim Kühlen wird die Kontur der Form im Detail nachgebildet.

Metall ist gegen EMI oder statische Ladungen eine bekannte wirksame Abschirmung. Metall/Polymer-Verbundstoffe, die geschlossene Metallbeschichtungen aufweisen, sind bekannt. Geschlossene Metallbeschichtungen werden normalerweise durch Vakuumbeschichten, Sputtern, Plattieren o.dgl. abgeschieden. Um zum Gewähren einer guten elektrischen Leitfähigkeit ausreichend dicke Beschichtungen zu erhalten, sind diese Verfahren zeitaufwendig und relativ kostspielig. Außerdem ist Metall im Vergleich zu polymeren Materialien relativ schwer, weshalb die Herabsetzung der Metallmenge angestrebt wird, wo das Gewicht einen Faktor darstellt.

Als eine Alternative zu geschlossenen Metallbeschichtungen wurden in der EMI-Abschirmung hohe Beaufschlagungen von kurzen, geraden Metallstapelfasern verwendet. Bei einer derartigen EMI- Abschirmung steht die Wirksamkeit der Abschirmung im Zusammenhang mit den Abmessungen der Zwischenräume zwischen den Metallfasern. Im Gegensatz zu dem, was man eigentlich erwarten könnte, ist der Betrag der durch einen vorgegebenen Hohlraum passierenden EMI von der Länge der längsten Abmessung des Hohlraums abhängig und nicht von der Gesamtfläche des Hohlraumes. So wird man, um dieses zu veranschaulichen, annehmen, daß ein Hohlraum von 1,0 mm x 1,0 mm (Fläche - 1,0 mm²) weniger EMI durchläßt als ein Hohlraum von 3,0 mm x 0,05 mm (Fläche - 0,15 mm²), obwohl der 1,0 mm2-Zwischenraum eine um das sechsfache größere Fläche als der 0,15 mm2-Zwischenraum hat. Dieses wird gelegentlich als der "Schlitz-Effekt" bezeichnet.

Dementsprechend müssen sogar extrem dünne Öffnungen wie beispielsweise solche zwischen Paßteilen vermieden werden, wo der Hohlraum oder die Öffnung eine wesentliche Abmessung in Längsrichtung aufweist. Um dieses zu erreichen, wird angestrebt, daß die Oberflächen von Gehäusen mit EMI-Abschirmung leitfähige Schichten aufweisen. Ein Gehäuse kann wirksam abgeschirmt werden, ohne dünne Spalte zwischen angrenzenden Gehäuseteilen zu hinterlassen (z.B. ein Kasten und ein Kastendeckel), indem auf angrenzenden Oberflächen des abgeschirmten Gehäuses leitfähige Oberflächen vorgesehen werden. Aus diesem Grund sind Fasern, Partikel oder Plättchen aus Metall, die in Blockpolymer extrudiert oder laminiert wurden, nicht optimal wirksam, sofern das Metall nicht im gesamten Polymer verteilt ist, um speziell die abschirmenden Oberflächen einzuschließen.

Die Wirksamkeit der EMI-Abschirmung steht auch im direkten Zusammenhang mit der elektrischen Gesamtleitfähigkeit des Polymers oder der Polymerbeschichtung, d.h. eine höhere elektrische Leitfähigkeit liefert eine bessere EMI-Abschirmung. Wenn die elektrische Leitfähigkeit durch Einarbeiten von leitfähigen Fasern in ein Polymer oder durch Bilden einer Beschichtung auf derartigen Fasern erhalten wird, hängt die Gesamtleitfähigkeit von der Leitfähigkeit der einzelnen Fasern und von dem Umfang des Kontaktes zwischen den Fasern ab. Kurze Stapelfasern erfordern eine höhere Volumenbeaufschlagung oder, bei Beschichtungen, höhere Oberflächenkonzentrationen, um ausreichenden Kontakt zwischen den Fasern zu erhalten. Die Zahl der Kontakte wird im Verlaufe des Thermoformungsprozesses erheblich herabgesetzt, wodurch die Wirksamkeit der EMI-Abschirmung verringert wird.

Die elektrische Leitfähigkeit kann erhöht werden, indem Preßschweißungen oder gesinterte Bindungen zwischen den Fasern erzeugt werden, wobei jedoch die Gesamtflexibilität und -duktilität einer geschweißten Fasermatte reduziert werden. Eine gesinterte oder auf andere Weise verbundene Metallfaser/Polymer-Verbundstoffolie verliert ihre Fähigkeit zur Thermoformung mit Ausnahme bei Thermoformungsspannungen, die ausreichend sind, um die Bindungen zwischen den Fasern auf zubrechen und die Fasern hintereinandergleiten zu lassen. Wenn die Bindungen zwischen den Fasern jedoch aufgebrochen sind, werden die elektrische Leitfähigkeit und die Abschirmungseigenschaften des Verbundstoffs in bezug auf EMI oder statische Aufladung drastisch reduziert.

Die elektrische Leitfähigkeit könnte durch Verwendung längerer Fasern erhöht werden, die weniger Faser/Faser-Kontakte zur Bewahrung einer durchgehenden elektrischen Leitfähigkeit erfordern. Unter den bei der Thermoformung von Polymeren eingesetzten Bedingungen verstrecken sich Metallfasern jedoch wenn überhaupt, in ihrem festen Zustand sehr wenig. Die Fasern müssen daher relativ zum Polymer gleiten, um während der Thermoformung nicht zu reißen. Gekräuselte Fasern können in ihrem festen Zustand durch Geraderichten einen Teil der Dehnung aufnehmen, jedoch verbleibt noch eine Gleitkomponente der Faser relativ zur Polymermatrix, wenn die Faser während der Verformung der Polymermatrix ihre Gestalt verändert. Der Nettoeffekt dieses Gleitens ist eine drastische Erhöhung der zum plastischen Fließen des Verbundstoffes benötigten Spannung der Thermoformung. Darüber hinaus können die Fasern bei konkaven Oberflächen oder Ecken aus der Oberfläche herausspringen.

Es besteht daher ein Bedarf für einen dünnen Metall/Polymer-Verbundstoff zur Verwendung als eine leitfähige Beschichtung, wobei der Verbundstoff Metallfasern einschließt, um eine wirksame elektrische Leitfähigkeit für die leitfähige Beschichtung zu erhalten. Bei EMI-Abschirmung wird die Beschichtung eine gleichförmige Bedeckung von Metallfasern in allen ebenen Richtungen haben, um keine Hohlräume aufzuweisen, insbesondere lange schmale Hohlräume, die eine EMI-Leckstrahlung durch die Beschichtung ermöglichen. Es besteht ebenfalls ein Bedarf für eine leitfähige Beschichtung, die eine Matte von feinen Metallfasern mit ausreichenden Hohlräumen einschließt, um transparent zu sein, wobei die Beschichtung eine statische Abschirmung gewährt. Es besteht ebenfalls ein Bedarf dafür, daß ein solcher Metall/Polymer-Verbundstoff ohne Verlust der elektrischen Geschlossenheit oder der EMI- oder statischen Abschirmungseigenschaften thermoformbar ist.

Es besteht ein weiterer Bedarf für ein wirtschaftliches und einfaches Verfahren zur Herstellung einer Metallvliesmatte aus regellos angeordneten, feinen Metallfadenbündeln, die gesintert und/oder in ein polymeres Substrat zur Verwendung als eine EMI- Abschirmung eingebettet werden können. Ebenfalls kann angestrebt werden, daß die Metallfadenbündel gekräuselt sind und ein selbsttragendes Fasergeflecht bilden.

Zusammenfassung

Die vorliegende Erfindung gewährt einen Metall/Polymer- Verbundstoff entsprechend dem selbständigen Anspruch 1 zusammen mit einem Verfahren zum Bilden eines solchen Verbundstoffes gemäß dem selbständigen Anspruch 9. Das Polymersubstrat ist vorzugsweise thermoformbar. Sofern Thermoformbarkeit angestrebt wird, hat das Metall einen Schmelzpunkt unterhalb der Temperatur der Thermoformung des Polymersubstrats. Der thermoformbare Metall/Polymer-Verbundstoff der vorliegenden Erfindung kann zu mindestens 20 % und oftmals mindestens 200 % seiner ursprünglichen Abmessungen, mindestens in bestimmten Bereichen, ohne Verlust der elektrischen Geschlossenheit oder der Eigenschaften der EMI- Abschirmung gestreckt werden.

Die vorliegende Erfindung gewährt ebenfalls ein Verfahren zum Herstellen einer verflochtenen Vliesmatte von feinen, regellos orientierten Metallfadenbündeln entsprechend den selbständigen Anspruch 20 sowie die verflochtene Matte selbst (= selbständiger Anspruch 19). Die lose Matte kann zwischen zwei erhitzten Walzen bei einer Temperatur, die kleiner ist als die Schmelztemperatur des Metalles hindurchgeführt werden, um die Metallfadenbündel an den Kreuzungspunkten unter Bildung einer gesinterten Matte zusammenzusintern. Sofern angestrebt wird, daß die Fasern eine regellos geschlängelte oder gekräuselte Konfiguration aufweisen, werden die Fasern aus den Düsen bei einem Druck gespritzt, der größer war als Pc, dem Übergangsdruck zwischen geraden und gekräuselten Fasern.

Wahlweise kann die Vliesmatte aus regellos orientierten Metallfadenbündeln direkt auf einem Polymersubstrat aufgenommen werden. Die Vliesmatte und das Substrat können zwischen zwei erhitzten Walzen hindurchgeführt werden, um die Matte in das Substrat einzubetten und die Metallfadenbündel an den Kreuzungspunkten zusammmenzusintern. Die gesinterte Matte kann auch separat gebildet und auf ein Polymersubstrat bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Metalls auflaminiert werden, allerdings bei einer Temperatur und einem Druck, die ausreichend sind, um die Metallmatte in die Oberfläche des Polymers einzubetten. Metallmatten können auch auf beiden ebenen Oberflächen eines dünnen, folienartigen ((hier gewählt "plattenartigen")) Polymersubstrats eingebettet werden.

Der hierin verwendete Begriff "gesintert" bedeutet, das gemeinsame Verbinden von zwei Metallen bei einer Temperatur unterhalb der Schmelzpunkte der zwei Metalle.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung der mittleren Faserlänge in Zentimetern in Abhängigkeit vom Düsendruck;

Fig. 2 eine graphische Darstellung des Strahlwinkels in Abhängigkeit vom Druck, welche den Übergang zwischen geraden und gekräuselten Fasern demonstriert;

Fig. 3 eine photographische Darstellung einer losen Matte;

Fig. 4 eine photographische Darstellung einer verflochtenen Matte der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 einen schematischen Querschnitt eines Metall/Polymer-Verbundstoffes der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 einen schematisch Querschnitt eines bevorzugten Metall/Polymer-Verbundstoffes der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 einen schematischen Querschnitt eines bevorzugten Metall/Polymer-Verbundstoffes der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung gewährt ein Verfahren zum Herstellen von regellos orientierten Metallvliesmatten, umfassend feine Metallfadenbündel. Die losen Metallfasern können an ihren Kreuzungspunkten gesintert werden, indem die Metallmatte zwischen erhitzten Walzen unter Bildung einer gesinterten Metallmatte hindurchgef ührt wird. Die vorliegende Erfindung gewährt ebenfalls einen Metall/Polymer-Verbundstoff, umfassend eine oder mehrere gesinterte Metallmatten, die in ein Polymersubstrat eingebettet sind. Ein derartiger Metall/Polymer- Verbundstoff ist verwendbar für EMI-Abschirmung und ist vorzugsweise thermoformbar.

Fig. 1 zeigt eine graphische Darstellung der mittleren Faserlänge in Zentimeter in Abhängigkeit vom Düsendruck. Das schmelzflüssige Metall wird durch eine Düse gespritzt, die einen Innendurchmesser (I.D.) von 80 µm aufweist, wobei die Düse in einer um 12º abwärtsgerichteten Position zur Horizontalen gehalten wird. Entsprechend der Darstellung in Fig. 1 nimmt die Länge der gebildeten geraden Faser bei steigendem Düsendruck rasch zu, indem bei weniger als 69 kPa eine Endlosfaser gebildet wird. Bei zunehmendem Druck beginnt bei einem Übergangsdruck, Pc, von 138 kPa die Bildung von langen gekräuselten oder geschlängelten Fasern. Pc hängt stark von den Prozeßparametern des Systems ab. Beispielsweise hängt Pc von dem verwendeten Metall, der Außentemperatur der Atmosphäre, der Düsengröße und anderen Faktoren ab.

Wie in Fig. 2 gezeigt wird, ist der Strahlwinkel für die Bestimmung wichtig, bei welchem Druck der Übergang zwischen geraden und gekräuselten Fasern stattfinden wird. Wie in Fig. 2 dargestellt wird, wird mit größer werdendem, zur Horizontalen abwärts gerichteten Strahlwinkel auch der Druck größer, der zum Erzeugen einer erf indungsgemäßen gekräuselten Faser erforderlich ist.

Fig. 3 zeigt die photographische Darstellung einer losen Matte. Die Fasern der in Fig. 3 gezeigten losen Matte sind gerade Fasern, die durch Spritzen eines Metalls aus der Vielzahl von Düsen bei einem Druck gebildet wurden, der kleiner ist als Pc. Die Fasern der in Fig. 3 gezeigten Matte wurden durch Spritzen einer Legierung mit 58 Gewichtsprozent Bismut und 42 Gewichtsprozent Zinn aus Düsen mit einem Durchmesser von 50 µm bei einem Druck von 100 kPa gebildet.

Fig. 4 ist eine photographische Darstellung einer verflochtenen Matte gemäß der vorliegenden Erfindung. Die in Fig. 4 dargestellten Fasern sind regellos geschlängelt oder gekräuselt und wurden aus einer Vielzahl von Düsen bei einem Druck gespritzt, der größer als Pc war. Die in Fig. 4 gezeigten Fasern wurden durch Spritzen der gleichen Bismut-Zinn-Legierung gebildet, wie sie bei Fig. 3 beschrieben wurde, und zwar aus einer Vielzahl von Düsen mit einem Durchmesser von 50 mm wibei einem Druck von 200 kPa.

Fig. 5 ist die Darstellung eines schematischen Querschnittes eines Metall/Polymer-Verbundstoffes der vorliegenden Erfindung. Es wird ein Metall/Polymer-Verbundstoff 10 mit einem plattenähnlichen Polymersubstrat 12 gezeigt, das die ebenen Flächen 14 und 16 aufweist. In die ebene Fläche 14 eingebettet ist eine gesinterte Matte aus Metallfasern 18, umfassend einzelne Fasern 19, die an Kreuzungspunkten 20 zusammengesintert sind.

Fig. 6 zeigt einen schematischen Querschnitt eines bevorzugten Metall/Polymer-Verbundstoffs der vorliegenden Erfindung. Der Verbundstoff 30 umfaßt das Polymersubstrat 32 mit ebenen Flächen 34 und 36. In die Flächen 34 und 36 eingebettet sind gesinterte Metallmatten 38 und 39. Die Metallmatten 38 und 39 umfassen jeweils eine Vielzahl von einzelnen Fasern 40 und 41, die an Kreuzungspunkten 42 bzw. 43 zusammengesintert sind.

Fig. 7 zeigt einen bevorzugten Metall/Polymer-Verbundstoff der vorliegenden Erfindung. Ein Metall/Polymer-Verbundstoff 50 umfaßt eine einbettende Polymerschicht 52, eine zweite Polymerschicht 54 und wahlweise eine dritte Polymerschicht 56. Die Polymerschicht 52 weist ebene Flächen 58 und 60 auf. In die Fläche 58 ist eine gesinterte Metallmatte 62 eingebettet. Die zweite Polymerschicht 54 adhäriert die Fläche 60 an der dritten Polymerschicht 56. Die gesinterte Metallmatte 62 umfaßt einzelne Fasern 63, die an Kreuzungspunkten 64 gesintert sind.

Die in Verbindung mit der Matte von regellos orientierten Metallfasern verwendete einbettende Polymerschicht kann aus einer großen Vielzahl von Polymerwerkstoffen je nach der angestrebten Endanwendung des Metall/Polymer-Verbundstoffs gewählt werden. Die einbettende Polymerschicht ist gewöhnlich ein dünnes, plattenartiges Material mit einem Paar ebener Flächen. Die einbettende Polymerschicht kann auch nichtgewebte oder gewebte Polymerfasern oder andere Konfigurationen von polymeren Materialien umfassen. Die einbettende Schicht kann auch eine Polymerschicht umfassen, die auf einem anderen Material vorgesehen wird, wie beispielsweise Keramik, Glas, Metall oder einem anderen Polymer.

Es wird bevorzugt, daß das Polymersubstrat auf der Matte von Metallfasern durch Einbetten der Matte in das Polymer leicht angeheftet wird Die Matte von Metallfasern kann in das Polymersubstrat beispielsweise dadurch eingebettet werden, daß das Polymersubstrat zu einem weichgemachten Zustand erhitzt und die Matte und das Substrat miteinander laminiert werden. Die Matte wird vorzugsweise teilweise in eine Polymerfolie eingebettet, indem aus der Oberfläche herausragendes, freiliegendes Metall verbleibt. Das freiliegende Metall schafft auf dem Polymersubstrat eine leitfähige Oberfläche.

Das Polymersubstrat ist vorzugsweise thermoformbar. Es ist eine große Vielzahl von Polymerfolienmaterialien thermoformbar. Ein zur Thermoformung verwendbares Folienmaterial verfügt normalerweise über eine ausgeprägte Schmelz(bruch)festigkeit. Die Festigkeit des Folienmaterials macht ein Formen bei niedrigen Drücken möglich und verhindert gleichzeitig ein übermäßiges Durchhängen. Weitere wünschenswerte Eigenschaften sind geringe Schrumpfung beim Kühlen und ein großer Temperaturbereich der Thermoformung. Die meisten anderen Eigenschaften werden durch die Endanwendung und die in den Fertigerzeugnis benötigten Eigenschaften festgelegt.

Geeignete thermoformbare Folienmaterialien schließen ein: Polystyrol, insbesondere hochschlagfestes Polystyrol; Cellulosematerialien, wie beispielsweise Celluloseacetat, Celluloseacetatbutyrat (CAB) und Cellulosepropionat; Acrylnitril-Butadien-Styrol-Polymere (ABS); Olefinpolymere, wie beispielsweise Niederdruckpolyethylen, Hochdruckpolyethylen, Ethylen-Butadien- Copolymer, Ethylen-Vinylacetat- Copolymere, Polypropylen und Polypropylen- Copolymere; Methylmethacrylatpolymere, einschließend Poly(methylmethacrylat), Methylmethacrylat -Acrylnitril-Copolymer (wie beispielsweise XT-Polymer, hergestellt von der American Cyanamide) und Acryl-modifiziertes Poly(vinylchlorid) (wie beispielsweise Kydex, kommerziell verfügbar bei Rohm and Haas Company); Polycarbonat; Vinylchloridpolymere, einschließend Poly(vinylchlorid-co-vinylacetat), Poly(vinylchlorid); Polysulfone sowie Polyamide.

In dem Thermoformungsprozeß kann das erhitzte Substrat beispielsweise auf mindestens 50 % und oftmals mindestens 200 % seiner ursprünglichen Abmessungen gestreckt werden, mindestens in bestimmten Bereichen der Polymerfolie. Beispielsweise kann das Strecken des Substrats um die Kanten größer sein als auf den ebenen Flächen.

Um eine Thermoformung des Metall/Polymer-Verbundstoffes ohne Verlust der elektrischen Geschlossenheit oder der EMI- Abschirmungseigenschaften zu ermöglichen, soll der Schmelzpunkt des Metalls kleiner als die Thermoformungstemperatur des Polymersubstrats sein. Die Thermoformungstemperatur des speziellen Polymers ist eine Temperatur oder ein Temperaturbereich, die vom Fachmann festgelegt werden und werden oftmals in der Produktdokumentation des Herstellers vorgeschlagen.

Wo Thermoformbarkeit nicht erforderlich ist, kann eine große Vielzahl von zusätzlichen Polymeren verwendet werden.

Es gibt verwendbare und wünschenswerte Polymersubstrate, einschließend thermof orrnbare Substrate, die nicht ohne weiteres mit einer gesinterten Metallmatte durch Einbetten der Metallmatte in das spezielle Polymersubstrat verbunden werden können. In solchen Fällen kann als die einbettende Schicht eine separate Polymerschicht verwendet werden, mit der sich das Metall leicht verbindet. Wenn die einbettende Schicht nicht ohne weiteres an dem angestrebten Polymersubstrat haftet (nachfolgend: zweite plattenartige Polymerschicht), kann zum Adhärieren oder Binden der einbettenden Schicht der gesinterten Metallmatte/Polymer- Verbundstoff an dem angestrebten Polymersubstrat oder -schicht eine weitere Polymerschicht (nachfolgend: dritte Polymerschicht oder Verankerungsschicht) verwendet werden. die dritte Polymerschicht oder Verankerungsschicht kann auch zum Binden der einbettenden Schicht des gesinterten Metallmatte/Polymer- Verbundstoffes mit einem nichtpolymeren Substrat, wie beispielsweise Metall, Glas oder ein keramische Material, verwendet werden.

Als eine dritte Polymerschicht oder Verankerungsschicht verwendbare Materialien schließen ein: Copolymere des Polyethylens, wie beispielsweise Poly(ethylen-acrylat), Poly(ethylenmethacrylat), Poly(ethylen-vinylacetat), Poly(ethylen-vinylalkohol); Pfropfpolymere des Polypropylens, wie beispielsweise Poly(propylen-acrylat); Poly(propylen-maleinsäureanhydrid); funktionalisiertes Polyethylen (in die Polyethylen-Hauptkette wird eine funktionelle Gruppe eingebaut); isomere Kunstharze; Copolyester, wie beispielsweise solche, die auf 1,4-Butandiol und Terephthalsäure und/oder Isophthalsäure, Adipinsäure oder Sebacinsäure beruhen; thermoplastische Polyurethane; Blockcopolymere, wie beispielsweise Poly(styrol-butadien), Poly(styrol-isopren), Poly(- styrol-ethylen-buten), einschließend Diblock-, Triblock- oder Sternblock-Copolymere; und Poly(butadien-Nitril)-Copolymere.

Metalle

Es kann eine große Vielzahl von Metallen verwendet werden. Wo Thermoformbarkeit angestrebt wird, wird ein Metall mit einem Schmelzpunkt unterhalb der Temperatur der Thermoformung des Polymers eingesetzt. Während der Thermoformung schmilzt des Metall und wird zusammen mit dem Polymersubstrat deformiert. Beim Strecken bewahren die geschmolzenen Metallfadenbündel Geschlossenheit und damit elektrische Leitfähigkeit.

Je nach dem Metall/Polymersystem und den Verarbeitungsparametern können die Hauptfaserformen und Faserpositionen relativ zum Polymersubstrat während des biaxialen Dehnens des Substrats bewahrt werden, das 200 % überschreitet, gemessen linear in zwei senkrechten Richtungen in der Ebene des Substrats. Das Metall ist im schmelzflüssigen Zustand in der Lage, mit dem angrenzenden Substrat zu fließen, weshalb es kein Gleiten der Fasern relativ zu der die Fasern kontaktierenden Polymeroberfläche gibt. Die Faser/Faser-Kontakte bleiben intakt und werden miteinander verschmolzen und verbessern die elektrische Leitfähigkeit. Über eine bestimmte Dehnungsgrenze hinaus, die von dem Metall/Polymersystem und den Verarbeitungsbedingungen abhängt, bewirkt die Oberflächenspannung der geschmolzenen Metallfaseroberflächen, daß das Metall in der Faser unter Verlust der elektrischen Geschlossenheit aufperlt.

Beispiele bevorzugter Metalle zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verbundstoff schließen ein: Zinn, Blei, Bismut, Cadmium, Indium, Gallium, Mischungen davon und deren Legierungen, einschließend Legierungen, die Metalle mit höheren Schmelzpunkten enthalten, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Zink, Aluminium, Kupfer, Silber, Gold, Nickel, Kobalt und Eisen.

Die Metalle oder Metallegierungen werden bevorzugt in einer weitgehend reinen Form eingesetzt. Es ist unnötig und oftmals nicht wünschenswert, polymere Bindemittel einzubeziehen, wie sie beispielsweise in Metallfarben oder anderen Füllstoffen oder Additiven angetroffen werden. Das Metall wird in einem schmelzflüssigen Zustand durch eine feine Düse, wie beispielsweise eine Kapillare oder Subkutannadel, gespritzt. Daher wird bevorzugt, daß das Metall keine Substanzen enthält, die den Fluß des normalerweise feinen Metallstrahl blockieren oder auf andere Weise hindern.

Verfahren

Die vorliegende Erfindung gewährt ein Verfahren zum Herstellen von Metall/Polymer-Verbundstoffen, welches umfaßt: normalerweise ein Polymersubstrat und eine darin eingebettete gesinterte Matte von regellos orientierten Metallfadenbündeln, wobei die Fadenbündel einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und einen Durchmesser von etwa 10 ... 200 µm haben. Das Polymersubstrat ist normalerweise ein dünnes, flexibles, plattenartiges Material und ist vorzugsweise thermoformbar. Das Polymersubstrat mit der darin eingebetteten gesinterten Metallmatte kann mit einer anderen Polymerschicht oder einem nichtpolymeren Substrat mit Hilfe einer als eine Verankerungsschicht verwendeten zusätzlichen Polymerschicht gebunden oder an diese adhäriert werden.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfaßt allgemeinen: (a) Bilden der feinen Metallfadenbündel, (b) Aufnehmen der feinen Metallfadenbündel in einer regellos orientierten Konfiguration, (c) Sintern der regellos orientierten Metallfadenbündel und (d) wahlweise Einbetten der gesinterten Matte von feinen Metallfadenbündeln in das Polymersubstrat. Die Schritte (c) und (d) können gleichzeitig ausgeführt werden.

Die Metallfadenbündel können auf einer Oberfläche, wie beispielsweise einer Release-Fläche, aufgenommen und durch erhitzte Walzen unter Druck hindurchgeführt werden, um eine gesinterte Matte von feinen Metallfasern zu bilden. Nach dem Sintern kann die Metallmatte auf das Polymersubstrat unter Bildung des erfindungsgemäßen Metall/Polymer-Verbundstoffes auflaminiert werden. Wahlweise können die Metallfadenbündel oder -fasern direkt auf der Oberfläche des Polymersubstrats aufgenommen werden. Das Polymersubstrat und die lose Matte von regellos orientierten Metallfadenbüdel werden sodann zwischen erhitzten Walzen unter Druck hindurchgeführt, um die Metallfadenbündel gleichzeitig zu sintern und sie in die Oberfläche des Polymersubstrats einzubetten.

Es kann wünschenswert sein, daß die Metallfasern eine gekräuselte oder geschlängelte Beschaffenheit aufweisen und eine erhöhte Verflechtung der Fasern bei ihrer Aufnahme bewirken.

Eine verflochtene Matte wird in der aufgenommenen Form weitgehend zusammenhängend sein, daß heißt, sie wird sich als ein Geflecht verarbeiten lassen.

Die verflochtene oder lose Matte kann zwischen zwei erhitzten Walzen bei einer Temperatur hindurchgeführt werden, die kleiner ist als die Schmelztemperatur des Metalls, um eine gesinterte Matte zu bilden. Die Fadenbündel des Metalls werden miteinander an den Kreuzungspunkten gesintert. Die gesinterte Matte ist normalerweise selbsttragend und flexibel und kann bei einer Reihe von Endanwendungen eingesetzt werden. Die verf lochtene Matte hat eine "Loft"-Dicke von etwa 0,5 ... 3,0 cm. Die gesinterte Matte hat eine Stärke von etwa 50 ... 400 µm.

Die vorliegende Erfindung gewährt ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von Metallfasern mit einem runden Querschnitt und einem Durchmesser von etwa 10 ... 200 µm, bevorzugt 25 ... 100 µm. Diese Fasern können in Abhängigkeit von bestimmten Prozeßparametern im allgemeinen gerade oder extrem gekräuselt sein.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden, nicht einschränkenden Beispiele weiter exemplifiziert.

Beispiel 1

Es wurde eine erfindungsgemäße Metallfasermatte folgendermaßen hergestellt: Ein Quarzrohr von 14 mm x 45 cm wurde an einem Ende erhitzt und zur Bildung einer geschlossenen Kapillare ausgezogen. Die abgeschlossene Kapillare wurde sorgfältig unter Verwendung von Schleifpapier einer Körnung von #400 geschliffen, bis eine Öffnung mit einem Innendurchmesser von 80 µm geöffnet wurde. Das Rohr wurde umhüllt und sodann auf etwa 200 ºC mit einem Widerstandheizband, hergestellt von der Sybron/Thermolyne, auf etwa 200 ºC erhitzt. mach dem Erhitzten des Rohres wurden 300 Gramm schmelzflüssiger Legierung (250 ºC) van 75 Gewichtsprozent Zinn, 25 Gewichtsprozent Bismut in das Rohr gegossen und das Rohr mit dem nach unten gerichteten Düsenende orientiert. Das obere Ende wurde abgeschlossen und unter Verwendung von Argongas unter einem Druck von 207 kPa gesetzt. Es bildete sich ein Strahl von schmelzflüssigem Metall, der ungefähr ein Meter von dem Ende der Düsen erstarrte. Die resultierenden Metallfasern wurden auf einem Stück Pappe gesammelt, bis die Pappe mit einer gleichförmigen Dicke von 1,25 cm mit verflochtenen gekräuselten Fasern bedeckt war. Die verflochtene Fasermatte wurde sodann in eine Laminiervorrichtung gegeben, die zwei auf 135 ºC erhitzte Walzen mit einem Durchmesser von 15 cm und einer Breite von 30 cm aufwies. Die Laminierwalzen rotierten mit 2 U/min und ergaben eine Oberflächengeschwindigkeit von 1,5 cm/s. Die obere Walze hatte einen äußeren Gummimantel, während die untere Walze aus Stahl war. Die zwei Walzen wurden mit einer Gesamtkraft von etwa 900 Newton zusammengedrückt. Die Metallfasern blieben an keiner der beiden Walzen kleben, und es war lediglich ein Durchlauf erforderlich, um eine selbsttragende gesinterte Matte zu bilden. Die Matte war 22 cm x 30 cm und wog 8,3 Gramm.

Beispiel 2

Es wurde ein erfindungsgemäßer Metall/Polymer-Verbundstoff folgendermaßen hergestellt: Ein Quarzglasrohr von 14 mm x 92 cm wurde unter Verwendung eines Sauerstoff/Acetylenbrenners in seiner Mitte erhitzt und sodann ausgezogen und abgequetscht, um zwei Rohre mit näherungsweise gleicher Länge zu erzeugen, von denen jedes ein Ende mit einem Innendurchmesser aufwies, der nach unten sich verjüngend zu einer geschlossenen Kapillare auslief. Das Kapillarende eines der Rohre wurde sodann vorsichtig wieder geöffnet, indem es mit einem Schleifpapier einer Körnung #400 solange geschliffen wurde, bis die Kapillare eine Düsenöffnung von 70 µm (I.D.) hatte. Das Rohr wurde sodann mit einem Widerstandheizband umhüllt (hergestellt von Thermolyne Corp.) und elektrisch auf näherungsweise 200 ºC erhitzt. Das Rohr wurde vertikal mit dem Düsenende nach unten eingespannt und 300 g einer schmelzflüssigen Legierung (200 ºC) von 55 Gewichtsprozent Bismut, 39 Gewichtsprozent Zinn und 6 Gewichtsprozent Zink in das obere Ende des Rohrs gegossen. Das obere Rohrende wurde in einen Gummischlauch gesteckt, der einen Argongasstrom führte, und sodann eingespannt und auf 200 kPa unter Druck gesetzt. Am Kapillarende des Rohrs bildete sich ein Stahl von schmelzflüssigem Metall und erstarrte etwa ein Meter unterhalb des Rohrs unter Bildung von Metallfasern. Die Metallfasern wurden auf einer ebenen 20 cm x 30 cm-Platte einer Dicke von 500 µm PETG, Copolyester 6763, hergestellt von Kodak, aufgenommen. Die PETG-Platten wurden unter dem Faserstrom hin- und herbewegt, um die Metallfasern in einer gleichförmigen Dicke abzulegen. Es wurden 7 Proben mit variierenden Metallfaserdicken aufgenommen.

Die Proben wurden durch eine Laminiervorrichtung mit auf 130 ºC erhitzten Walzen warmgewalzt. Die Laminiervorrichtung hatte 41 cm-Walzen mit einem Durchmesser von 15 cm und wurde mit einer Walzen-Oberflächengeschwindigkeit von 1 m/min und mit einer Kraft von 2000 Newton betrieben, die die Walzen zusammendrückte. Um eine Anhaften des PETG an den Walzen zu verhindern, wurden die Walzen mit Folien aus 25 µm dickem Polyimid (Kapton H-Folie, hergestellt von Dupont) vor dem Laminieren bedeckt. Während des Laminierens wurden die Metallfasern in die Oberfläche der PETG-Platten eingebettet.

Die Proben wurden für 80 Sekunden in einem Ofen bei 300 ºC unmittelbar vor der Thermoformung mit Ausnahme der siebenten Probe erhitzt, die wegen ihrer größeren Dichte der Metallfasern für 120 Sekunden erhitzt wurde. Die Metallfasern befanden sich auf der äußeren, von der Form abgewandten Oberfläche mit Ausnahme von Probe #4. Die Proben wurden unter Verwendung eines Werkzeugstempels einer Thermoformung unterzogen, bei der in der Probe eine rechteckige Vertiefung von 10 cm x 12 cm x 2 cm Tiefe gebildet wurde und wodurch das PETG um mindestens 200 % in zwei planaren Richtungen an den Ecken der Form gestreckt wurde. Die der Thermoformung unterzogenen Proben wurden sodann entsprechend einer Prozedur, die ähnlich der ASTM-Prüfung ES7-83 war, auf Wirksamkeit der EMI-Abschirmung getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Tabelle 1
Probe Faserbeaufschlagung der Probeg/m dB bei

Beispiel 3

Es wurde ein erfindungsgemäßer Verbundstoff folgendermaßen hergestellt: Es wurden etwa 300 g einer schmelzflüssigen Legierung (250ºC) von 57 Gewichtsprozent Bismut und 43 Gewichtsprozent Zinn in ein Quarzrohr gegossen, das ähnlich dem in Beispiel 1 mit der Ausnahme war, daß die Düse 50 µm (I.D.) betrug. Das Rohr wurde auf 275 kPa unter Druck gesetzt und die resultierenden Fasern auf einem Stück Pappe aufgenommen. Unter diesen Bedingungen waren die Fasern gekräuselt und neigten zu einer Verflechtung untereinander, so daß sie, wenn sie in einer Dicke von mindestens 1 cm auf einer Pappoberfläche aufgenommen wurden, die resultierende Matte eine ausreichende Festigkeit hatte, so daß sie intakt in eine Laminiervorrichtung geschoben werden konnte, ohne daß die Matte ihren Zusammenhalt verlor.

Es wurde eine 1 cm dicke Matte von etwa 20 cm x 30 cm zwischen 2 beheizten Walzen einer Laminiervorrichtung unter den gleichen Bedingungen zugeführt, wie sie in Beispiel 1 angewendet wurden. Nach dem Einschalten der Laminiervorrichtung war die Matte flach und hatte eine ausreichende Festigkeit, um ohne auseinander zu reißen bequem gehandhabt zu werden. Die Matte wurde sodann auf ein ähnlich großes Stück PETG einer Dicke von 500 µm gelegt und unter den gleichen Bedingungen warmgewalzt. Wie in Beispiel 2 wurde 25 cm dickes Polyimid auf die heißen Walzen gelegt, um ein Anhaf ten des PETG an den Walzen zu verhindern.

Die Probe wurde unter Verwendung eines Hohlformwerkzeuges mit 2,5 cm x 2,5 cm und 1 cm dicken Taschen einer Vakuumthermoformung unterzogen. Die PETG-Probe wurde in dem Ofen bei 290 ºC für 25 Sekunden erhitzt und einer Thermoformung unterzogen, wobei die Oberfläche des PETG die Metallfasern auf der von dem Formwerkzeug abgewandten Seite aufwies. Die resultierende Probe hatte auf der Oberfläche ein zusammenhängendes Metallfaser- Netzwerk, einschließend Bereiche, in denen der PET/Metallfaser- Verbundstoff um mehr als 200 % gestreckt wurde.

Beispiel 4

Es wurde ein Metall/Polymer-Verbundstoff folgendermaßen hergestellt: Es wurden Metallegierungs-Fasern (58 Gewichtsprozent Bismut, 42 Gewichtsprozent Zinn, näherungsweise 75 µm Durchmesser) unter Anwendung von drei separaten Bedingungen hergestellt. Die erste Charge enthielt relativ kurze gekräuselte Fasern, die unter Anwendung einer 75 µm-Düse und eines Druckes von 420 kPa hergestellt wurden. Die zweite (Charge) enthielt sehr lange gerade Fasern aus der gleichen Düse bei einem Druck von 145 kPa. Die dritte Charge bestand aus kurzen Fasern, die dadurch hergestellt wurden, daß der Metallstrahl von einer Aluminiumfolie bei 110 kPa und 76 cm Abstand von der Düse und 345 kPa und 99 cm von der Düse abprallte.

Es wurden getrocknete Pellets von Kodar PETG-Copolyester 6763, hergestellt von der Eastman Kodak, mit einem Blend Bynel CXA 1025 und CXA 3101, beide hergestellt von der DuPont unter Bildung einer Folie von 0,5 ... 0,75 mm Dicke koextrudiert, wovon näherungsweise 0,25 ... 0,375 mm PETG war. Von jeder der drei vorgenannten Chargen wurden niedrigschmelzende Metallegierungs- Fasern von Hand gleichförmig auf der PETG-Oberfläche mehrere Stücke (etwa 15 cm x 75 cm) der koextrudierten Folie verteilt. Auf einer einzelnen Folie wurden die Metallegierungs-Fasern der verschiedenen Chargen nicht gemischt. Der Gehalt an Metallfasern lag im Bereich von etwa 200 ... 600 g/m². Die Metallfasern wurden in die PETG-Oberfläche der koextrudierten Folie in einer Plattenpresse bei einem maximalen Druck von 896 kPa mit der oberen und unteren Platte bei 140 ºC gepreßt. Nach Erreichen von 896 kPa (etwa 15 Sekunden) wurde der Druck entfernt.

Nach dem Kühlen wurden die koextrudierten Folien, welche die eingebetteten Metallegierungsfasern enthielten auf 1,5 mm dicke Substrate von Poly(acrylnitril-butadien-styrol) (ABS), Polycarbonat (PC), Poly(vinylchlorid) (PVC) und Polypropylen (PP) mit der Schicht der Metallfasern außen und der Schicht des Bynel CXA-Blends an dem Substrat angeheftet. Das Anheften wurde dadurch erreicht, daß das Substrat und die Folie durch eine Laminiervorrichtung mit Handkurbel und Gummiwalze geführt wurden, während mit Hilfe einer handbetätigten Heißluftpistole auf die Bynel-Schicht bei ihrem Eintritt in die Walzen und Kontaktieren des Substrats Wärme aufgebracht wurde. Die Temperatur war derart, daß die Bynel-Schicht klebrig wurde.

Der Verbundstoff, umfassend ein Substrat aus entweder einer Schicht aus PP, ABS, PC oder PVC, einer Bynel-Schicht, einer PETG-Schicht und eine regellose Anordnung von Metallfasern, die in eine PETG-Schicht eingebettet sind, wurde sodann unter Anwendung eines Werkzeugstempels von 10 cm x 12 cm und 2 cm Höhe einer Thermoformung unterzogen. Die Metallfasern befanden sich auf der inneren Oberfläche an dem Werkzeug. Die der Thermoformung unterzogenen Proben wurden sodann unter Anwendung einer Prozedur ähnlich dem ASTM-Test ES7-83 auf Wirksamkeit der elektromagnetischen Abschirmung getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.

Tabelle 2 Wirksamkeit der Nahfeldabschirmung (Dezibel)
Substrat ABS (höchster Metallgehalt) PV (kleinster Metallgehalt)


Anspruch[de]

1. Metall/Polymer-Verbundstoff, umfassend ein Polymersubstrat, das ein plattenartiges Material mit ersten und zweiten ebenen Flächen ist, und eine darin eingebettete gesinterte Metallmatte, welche Matte eine Vielzahl von feinen, regellos orientierten, an Kreuzungspunkten gesinterten Metallfasern aufweist, welche Fasern einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und einen Durchmesser von 10 ... 200 Mikrometer haben, wobei ein Teil der Matte von der ersten Fläche hervorragt und dadurch eine leitende Fläche gewährt.

2. Metall/Polymer-Verbundstoff nach Anspruch 1, ferner umfassend eine zweite, an der ersten ebenen Fläche des Polymersubstrats adhärierende plattenartige Polymerschicht.

3. Metall/Polymer-Verbundstoff nach Anspruch 2, ferner umfassend eine zwischen dem Polymersubstrat und der zweiten plattenartigen Polymerschicht angeordnete und diese zusammen adhärierende dritte plattenartige Polymerschicht.

4. Verbundstoff nach Anspruch 1, ferner umfassend eine zweite gesinterte Metallmatte, die in der zweiten ebenen Fläche eingebettet ist, welche zweite Matte von der zweiten Fläche hervorragt und dadurch eine zweite leitende Fläche gewährt.

5. Verbundstoff nach einem der vorgenannten Ansprüche, der thermoformbar ist und bei welchem Verbundstoff die Metallfasern einen Schmelzpunkt unterhalb der Temperatur des Thermoformens der Polymersubstrate und der Polymerschichten haben.

6. Verbundstoff nach Anspruch 5, bei welchem das Metall ausgewählt wird aus Zinn, Blei, Bismut, Cadmium, Indium, Gallium und deren Mischungen sowie Legierungen dieser Metalle, enthaltend ein oder mehrere Metalle, ausgewählt aus Zink, Aluminium, Kupfer, Silber, Gold, Nickel, Kobalt und Eisen.

7. Verbundstoff nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei welchem die Fasern einen Durchmesser von 25 ... 100 Mikrometer haben.

8. Verbundstoff nach Anspruch 3 und 5 bis 7, bei welchem die dritte Polymerschicht aufweist: Homopolymere, Copolymere oder Oligopolmere, die abgeleitet werden von Monomereinheiten, ausgewählt aus Ethylen, Vinylacrylaten, Vinylacetaten, Vinylalkohol, P ropylen, Maleinsäureanhydrid, Styrol-Butadien, Isopren und Butylen.

9. Verfahren zum Formen eines Metall/Polymer-Verbundstoffes, umfassend die Schritte:

(a) Schaffen eines Polymersubstrats;

(b) Spritzen von mindestens einem feinen Strom eines schmelzflüssigen Metalls aus mindestens einer Düse in die Atmosphäre;

(c) Erstarrenlassen des mindestens einen Stroms als eine Vielzahl von Metallfadenbündeln in der Atmosphäre über dem Substrat;

(d) Aufnehmen der erstarrten Metallfadenbündel auf dem Substrat als eine lose Matte eines regellosen Durchdringungsmusters von Metallfadenbündeln;

(e) Durchführen der losen Matte zwischen zwei erhitzten Walzen bei einer Temperatur, die kleiner ist als die Schmelztemperatur des Metalls, wodurch die Fadenbündel des Metalls an den Kreuzungspunkten unter Bildung einer gesinterten Matte zusammensintern; und

(f) Auflaminieren der gesinterten Matte auf das Polymersubstrat bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Metalls.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem die Schritte (e) und (f) gleichzeitig ausgeführt werden und dadurch die lose Matte gleichzeitig in das Substrat eingebettet wird und die Fadenbündel des Metalls an den Kreuzungspunkten zusammensintern, indem das Substrat und die Matte unter Druck bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Metalls zwischen erhitzten Walzen hindurchgeführt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, bei welchem das schmelzflüssige Metall aus der mindestens einen Düse bei einem größeren Druck als Pc gespritzt wird, wobei Pc der Übergangsdruck ist, bei dem sich geschlängelte Fasern zu bilden beginnen und dadurch regellos geschlängelte oder gekräuselte Metallfadenbündel bilden, die als eine verflochtene Matte aufgenommen werden.

12. Verfahren nach Anspruch 9 bis 11, bei welchem das Substrat ein thermoformbares Polymer ist und das Metall einen Schmelzpunkt unterhalb der Temperatur des Thermoformens des Polymersubstrats hat.

13. Verfahren nach Anspruch 9 bis 12, bei welchem die Fadenbündel einen Durchmesser von 10 ... 200 Mikrometer haben.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem die Fadenbündel einen Durchmesser von 25 ... 100 Mikrometer haben.

15. Verfahren nach Anspruch 9 bis 14, bei welchem das Metall ausgewählt wird aus Zinn, Blei, Bismut, Cadmium, Indium, Gallium und deren Mischungen sowie Legierungen dieser Metalle, enthaltend ein oder mehrere Metalle, ausgewählt aus Zink, Aluminium, Kupfer, Silber, Gold, Nickel, Kobalt und Eisen.

16. Verfahren nach Anspruch 12 bis 15, ferner umfassend den Schritt des Thermoformens des Verbundstoffes.

17. Verfahren nach Anspruch 16, bei welchem der Verbundstoff in bestimmten Bereichen mindestens um 20 % in der einen Richtung während des Thermoformens des Verbundstoffes gestreckt wird, ohne die Eigenschaften der weitgehenden elektromagnetischen Abschirmung zu verlieren.

18. Verfahren nach Anspruch 16, bei welchem der Verbundstoff in bestimmten Bereichen mindestens um 20 % in mehr als einer Richtung während des Thermoformens gestreckt wird, ohne die Eigenschaften der weitgehenden elektromagnetischen Abschirmung zu verlieren.

19. Verflochtene Vliesmatte von regellos orientierten Metallfasern, die einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und einen Durchmesser von etwa 10 ... 200 Mikrometer haben, in welcher Matte die Fasern, wie in Anspruch 11 festgelegt, regellos geschlängelt oder gekräuselt sind.

20. Verfahren zum Herstellen einer verflochtenen Matte von feinen, regellos orientierten Metallfadenbündeln, umfassend die Schritte:

(a) Spritzen von mindestens einem feinen Strom eines schmelzflüssigen Metalls aus mindestens einer Düse in die Atmosphäre;

(b) Erstarrenlassen des mindestens einen Stroms in der Atmosphäre als Metallfadenbündel mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt und einem Durchmesser von etwa 10 ... 200 Mikrometer; sowie

(c) Aufnehmen der erstarrten Metallfadenbündel auf einem Träger und Bilden einer losen Matte eines regellosen Durchdringungsmusters von Metallfadenbündeln.

21. Verfahren nach Anspruch 20, bei welchem das schmelzflüssige Metall aus einer Düse bei einem größeren Druck als Pc gespritzt wird, wobei Pc der Übergangsdruck ist, bei dem sich geschlängelte Fasern zu bilden beginnen und dadurch regellos geschlängelte oder gekräuselte Metallfadenbündel bilden, die als eine verflochtene Matte aufgenommen werden.

22. Verfahren nach Anspruch 20 und 21, ferner einschließend den Schritt des Durchführens der verflochtenen Matte zwischen erhitzten Walzen bei einer Temperatur, die kleiner ist als die Schmelztemperatur des Metalls, wodurch die Fadenbündel des Metalls an den Kreuzungspunkten unter Bildung einer gesinterten Matte zusammensintern.

23. Verfahren nach Anspruch 20 bis 22, bei welchem der Träger eine Release-Fläche ist, umfassend ein wärmebeständiges Material.

24. Verfahren nach Anspruch 20 bis 23, bei welchem die Fadenbündel einen Durchmesser von 25 ... 100 Mikrometer haben.

25. Verfahren nach Anspruch 20 bis 24, bei welchem die gesinterte Matte eine Stärke von 50 ... 400 Mikrometer hat.

26. Verfahren nach Anspruch 20 bis 25, bei welchem die verflochtene Matte einen mittleren Loft von 0,5 ... 3,0 cm hat.

27. Verfahren nach Anspruch 20 bis 26, bei welchem das Metall ausgewählt wird aus Zinn, Blei, Bismut, Cadmium, Indium, Gallium und deren Mischungen sowie Legierungen dieser Metalle, enthaltend ein oder mehrere Metalle, ausgewählt aus Zink, Aluminium, Kupfer, Silber, Gold, Nickel, Kobalt und Eisen.







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