DE112008000326T5

DE112008000326T5 - Leitfähige Polymerschäume, Herstellungsverfahren und Anwendungen derselben

Info

Publication number: DE112008000326T5
Application number: DE200811000326
Authority: DE
Inventors: Scott S. Woodstock Simpson; Ki-Soo Kim; Jason Danielson Hoffman
Original assignee: World Properties Inc
Current assignee: World Properties Inc
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2008-02-06
Publication date: 2010-02-11
Also published as: CN101605842A; CN101600758B; GB2458066B; JP2010518228A; GB0911839D0; JP5620110B2; US7815998B2; GB0911838D0; WO2008097571A1; WO2008097570A3; DE112008000327T5; US20110006267A1; GB2458067A; WO2008097570A2; US7875345B1; GB2458067B; GB2458066A; CN101605842B; JP2010518227A; CN101600758A

Abstract

Polymerschaumschicht umfassend
eine erste Oberfläche und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche;
eine Vielzahl von Zellen zwischen der ersten Oberfläche und der gegenüberliegenden zweiten Oberfläche der Polymerschaumschicht, wobei die Dicke der Polymerschaumschicht zwischen der ersten Oberfläche und der gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 1,0 bis 1,5 mal so groß wie die durchschnittliche Höhe der Vielzahl der Zellen ist; und
eine Vielzahl von magnetischen, elektrisch leitfähigen Teilchen, die als gegeneinander isolierte Ketten ausgerichtet sind, welche im Wesentlichen durchgängig den Schaum zwischen der ersten Oberfläche und der gegenüberliegenden zweiten Oberfläche der Polymerschaumschicht überspannen.

Description

QUERVERWEIS AUF ZUGEORDNETE ANMELDUNGEN
Diese Anwendung beansprucht die Priorität der US-Anmeldung Seriennummer 60/888,360, eingereicht am 6. Februar 2007, die in ihrer Vollständigkeit durch Verweis hierin aufgenommen ist.
Hintergrund
Diese Offenbarung bezieht sich auf elektrisch leitfähige Polymere und Verfahren zur Herstellung derselben sowie auf Erzeugnisse, die die Polymere umfassen.
Elektrisch leitfähige Polymerschäume sind in einer Reihe von Anwendungen von Nutzen, einschließlich den elektrischen Kontaktierungsvorrichtungen, in Sensoren und in Anwendungen, die die Abschirmung und/oder elektrostatische Dissipation von elektromagnetischen Interferenzen (EMI)/Radiofrequenzinterferenzen (RFI) erfordern. Derzeitige Werkstoffe, die für eine EMI/RFI-Abschirmung geeignet sind, umfassen zum Beispiel Beryllium-Kupfer-Fingerstock, Metallfolie oder metallisierte Stoffe, die um nicht-leitfähige Schaumdichtungen gewickelt sind, nichtleitfähige Dichtungen, die mit leitfähigen Materialien beschichtet sind, und metallhaltige Füllstoffe, die in Silikonharze eingebracht sind. Andere elektrisch leitfähige Schäume sind ebenfalls bekannt, zum Beispiel bestimmte Polyurethane und Polyolefine. Ein Problem bei den aktuell verfügbaren Verfahren und Materialien ist, dass das Hinzufügen von großen Konzentrationen von leitfähigen Füllstoff(en), die für das Erreichen einer hohen Leitfähigkeit ausreichend sind, die Kompressibilität und Verarbeitbarkeit des Polymers beeinflusst. Außerdem erhöht die Verwendung solcher hohen Füllstoffkonzentrationen die Kosten für die Polymermischung. Benutzer werden oft gezwungen, einen Kompromiss zwischen den Kosten und der Qualität des Materials zu schließen.
Es wäre ferner vorteilhaft, Polymerschäume bereitzustellen, bei denen die Menge des Füllstoffes minimiert ist, während eine geeignete elektrische Leitfähigkeit beibehalten wird. Es wäre ferner vorteilhaft, dass die Kompressibilität, Verarbeitbarkeit und andere physikalische Eigenschaften des Schaumes, die für eine bestimmte Anwendung benötigt werden, nicht negativ beeinflusst werden.
Es bleibt demzufolge ein Bedarf in der Technik an Zusammensetzungen und Verfahren bestehen, durch die Schäume mit elektrischer Leitfähigkeit und Kompressibilität und Verarbeitbarkeit bereitgestellt werden, insbesondere ohne wesentliche Beeinträchtigungen auf eine oder mehrere physikalische Eigenschaften, die für eine bestimmte Anwendung benötigt werden.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Es wird eine Polymerschaumschicht hierin offenbart, die eine erste Oberfläche und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche; eine Vielzahl von Zellen zwischen der ersten Oberfläche und der gegenüberliegenden zweiten Oberfläche der Polymerschaumschicht, wobei die Dicke der Polymerschaumschicht zwischen der ersten Oberfläche und der gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 1,0 bis 1,5 mal so groß wie die durchschnittliche Höhe der Vielzahl an Zellen ist; und eine Vielzahl von magnetischen, elektrisch leitfähigen Teilchen hat, die in einer Vielzahl gegeneinander isolierter Ketten ausgerichtet sind, welche sich im Wesentlichen durchgängig über die Polymerschaumschicht zwischen der ersten Oberfläche und der gegenüberliegenden zweiten Oberfläche der Polymerschaumschicht erstrecken.
Es werden auch Erzeugnisse offenbart, die die oben beschriebene Polymerschaumschicht umfassen.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer Polymerschaumschicht das Bilden einer Schicht, die eine erste Oberfläche und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche hat, wobei die Schicht eine Vorläuferzusammensetzung des Polymerschaums umfasst; und eine Füllstoffzusammensetzung, die eine Vielzahl von magnetischen, elektrisch leitfähigen Teilchen umfasst, und das Schäumen der Vorläuferzusammensetzung des Schaums, um eine Vielzahl von Zellen in der Schicht zu bilden; Anwenden eines Magnetfeldes von einer Stärke und mit einer Dauer, die zum Ausrichten der magnetischen, elektrisch leitfähigen Teilchen in einer Vielzahl gegeneinander isolierter Ketten zwischen der ersten Oberfläche und der gegenüberliegenden zweiten Oberfläche der Schicht wirksam ist; und Härten der geschäumten Schicht, wobei die Dicke der gehärteten Schicht 1,0 bis 1,5 mal so groß wie die durchschnittliche Höhe der Vielzahl der Zellen in der gehärteten Schicht ist.
Die Schäume, Erzeugnisse und Verfahren zur Herstellung derselben werden ferner in den folgenden Zeichnungen, der ausführlichen Beschreibung und den Beispielen beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine schematische Darstellung eines als beispielhaften elektrisch leitfähigen Polymerschaums.
2 ist eine rasterelektronenmikroskopische (SEM)-Aufnahme eines als Beispiel dienenden elektrisch leitfähigen Polymerschaums, hergestellt wie hierin beschrieben.
3 ist eine SEM-Aufnahme eines elektrisch leitfähigen Polymerschaums, der wie hierin beschrieben hergestellt ist.
4 ist eine SEM-Aufnahme der oberen Oberfläche eines Polymerschaums, der ohne Verwendung eines zweiten (oberen) Trägersubstrats geschaffen wurde.
5 ist eine SEM-Aufnahme der oberen und unteren Oberfläche eines elektrisch leitfähigen Polymerschaums, der unter Verwendung von zwei Trägersubstraten (oben und unten) geschaffen wurde.
6 ist eine SEM-Aufnahme eines Schaums, bei dem die Dicke des Schaums mehr als 1,5 mal so groß wie die durchschnittliche Höhe der Zellen ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Erfinder hiervon haben unerwartet festgestellt, dass es möglich ist, in Polymerschäumen auf magnetische Weise elektrisch leitfähige Teilchen in Säulen in den Schäumen auszurichten, um so elektrische Leitfähigkeit für die Polymerschäume bereitzustellen. Obwohl eine solche magnetische Ausrichtung in festen Polymeren demonstriert worden ist, war nicht zu erwarten, dass diese Technik auch dazu verwendet werden kann, für eine elektrische Leitfähigkeit in zellförmigen Polymeren zu sorgen. Es ist festgestellt worden, dass eine verbesserte Leitfähigkeit erreicht wird, wenn die durchschnittliche Höhe der Zellen im Schaum ungefähr der Dicke der Schaumschicht entspricht, d. h. wenn die Dicke der Schaumschicht 1,0 bis 1,5 mal der durchschnittlichen Höhe der Zellen im Schaum entspricht. Bei einem weiteren unerwarteten Merkmal kann eine solche elektrische Leitfähigkeit erreicht werden, ohne die physikalischen Eigenschaften der Polymerschäume wesentlich zu beeinträchtigen. In einer Ausführungsform werden daher die Polymerschäume hergestellt, die elektrisch leitfähig sind und die auch eine oder mehrere Eigenschaften wie Kompressibilität, Flexibilität, Druckverformungsbeständigkeit, Zellgleichförmigkeit und dergleichen im Wesentlichen beibehalten. Diese Materialien sind besonders für die Verwendung bei der Bildung von Erzeugnissen geeignet, die für eine Abschirmung gegen EMI und/oder RFI sorgen können.
Die elektrisch leitfähigen Teilchen umfassen sowohl ein elektrisch leitfähiges Material als auch ein Magnetmaterial, welche dasselbe Material oder unterschiedliche Materialien sein können. Als Beispiel dienende elektrisch leitfähige Materialien umfassen leitfähige Metalle, wie Gold, Silber, Nickel, Kupfer, Aluminium, Chrom, Kobalt, Eisen und dergleichen, sowie Oxide oder Legierungen, die mindestens eines der vorhergehenden Metalle umfassen. Geeignete magnetische Materialien umfassen ferromagnetische und paramagnetische Materialien. Als Beispiel dienende magnetische Materialien umfassen Eisen, Nickel und Kobalt sowie die Lanthanoid-Seltenerdmetalle und dergleichen, sowie Oxide, Keramiken und Legierungen von mindestens einem der vorhergehenden magnetischen Materialien. In einer Ausführungsform ist das elektrisch leitfähige Material auch ein nicht-oxidierendes Material.
Die Teilchen können ganz aus dem/den magnetischen, elektrisch leitfähigen Material(ien) hergestellt sein oder das/die magnetische(n), elektrisch leitfähige(n) Materialien) kann/können als Kern oder als Beschichtung zusammen mit einem nichtmagnetischen Material, einem elektrisch nichtleitfähigen Material oder einem nichtmagnetischen, elektrisch nicht leitfähigen Material verwendet werden. Zum Beispiel könnte ein elektrisch leitfähiges Material zum Beschichten eines Kerns verwendet werden, der ein magnetisches Material, wie ein Eisenteilchen umfasst, oder ein magnetisches und elektrisch leitfähiges Material könnte zum Beschichten eines nichtmagnetischen, elektrisch nichtleitfähigen Materials verwendet werden, wie Glas, einschließlich Glas-Mikrohohlperlen. Silber- und Nickelbeschichtungen sind besonders nützlich. Spezielle magnetische, elektrisch leitfähige Teilchen umfassen Silberteilchen, silberbeschichtete Nickelteilchen, silberbeschichtete Eisenteilchen, Nickelteilchen und nickelbeschichtete Teilchen, wie nickelbeschichtete Aluminiumtrihydroxid-(Al(OH)₃, ”ATH”)- und nickelbeschichtete Glasteilchen.
Das elektrisch leitfähige oder magnetische und elektrisch leitfähige Material kann auf den Kernteilchen durch Beschichtungsverfahren abgeschieden werden, wie durch Dampfabscheidung, stromlose Plattierung und dergleichen. In einer Ausführungsform kann der Prozess der stromlosen Plattierung zum Abscheiden von Nickel auf Aluminiumtrihydroxid verwendet werden. In einer weiteren Ausführungsform wird die Dampfabscheidung von Nickelcarbonyl für eine Nickelbeschichtung verwendet. Eine ausreichende Menge von elektrisch leitfähigem Material wird auf den magnetisch leitfähigen Teilchen derart abgeschieden, dass die Teilchen bei Verwendung zur Bildung von Verbundmaterialien dem Verbundmaterial das gewünschte Maß an Leitfähigkeit verleihen, ohne die gewünschten Eigenschaften des Polymers wesentlich zu beeinträchtigen. Es ist nicht notwendig, dass alle Teilchen beschichtet werden oder dass die Beschichtung jedes Teilchen vollständig bedeckt. Daher können Teilchen, die zumindest im Wesentlichen beschichtet sind, verwendet werden. In einer gegebenen Teilchencharge werden zum Beispiel mindestens etwa 60% der Gesamtoberfläche der Teilchen beschichtet, speziell werden mindestens etwa 70%, spezieller werden mindestens etwa 80% und noch spezieller werden mindestens etwa 90% der Gesamtoberfläche der Teil chen beschichtet. Die Beschichtungsdicke kann stark variieren. In einer Ausführungsform beträgt die Dicke der Beschichtung etwa 0,004 bis etwa 0,2 mils (ungefähr 0,1 bis ungefähr 5 Mikrometer), speziell etwa 0,02 bis etwa 0,1 mils (ungefähr 0,526 bis etwa 3 Mikrometer).
Die Teilchen können eine Vielzahl von unregelmäßigen oder regelmäßigen Formen haben, zum Beispiel kugelförmig, schuppen-, platten- oder stabartig. Es können Teilchen, die von unterschiedlicher Form sind, verwendet werden. Kugelförmige oder stäbchenartige Formen werden bevorzugt. Die Teilchengröße ist nicht speziell beschränkt und kann zum Beispiel eine durchschnittliche größte Abmessung von etwa 0,250 bis etwa 500 Mikrometern haben. Speziell kann die durchschnittliche größte Abmessung etwa 1 bis etwa 250 Mikrometer, spezieller etwa 5 bis etwa 200 Mikrometer betragen. Diese durchschnittliche Größe kann mit einem einzigen Füllstoff oder einer Mischung von Füllstoffen erreicht werden, die verschiedene durchschnittliche Teilchengrößen haben. Die Teilchengrößenverteilung des Füllstoffs kann also bimodal, trimodal oder höher modal sein. In einer Ausführungsform sind die Teilchen kugelförmig und haben einen durchschnittlichen Durchmesser im Bereich von etwa 20 bis etwa 300 Mikrometer, speziell von etwa 50 bis etwa 200 Mikrometer, spezieller von etwa 75 bis etwa 100 Mikrometer. In einer weiteren Ausführungsform sind die Teilchen kugelförmig und haben eine bimodale Teilchengrößenverteilung, zum Beispiel eine Form, mit einem durchschnittlichen Durchmesser im Bereich von etwa 20 bis etwa 150 Mikrometer, und eine zweite Form, die einen durchschnittlichen Durchmesser im Bereich von etwa 150 bis etwa 300 Mikrometer hat.
Andere elektrisch leitfähige Füllstoffe können zusätzlich verwendet werden, um eine gewünschte Leitfähigkeit zu erreichen, wie zum Beispiel Ruß, Kohlenstofffasern, wie zum Beispiel PAN-Fasern, metallbeschichtete Fasern, oder Kügelchen, wie zum Beispiel metallbeschichtete Glasfasern, metallbeschichtete Kohlenstofffasern, metallbeschichtete organische Fasern, metallbeschichtete Keramikkügelchen, metallbeschichtete Glaskügelchen und dergleichen, inhärent leitfähige Polymere, wie zum Beispiel Polyanilin, Polypyrrhol, Polythiophen in Teilchen- oder Faserform, leitfähige Metalloxide, wie zum Beispiel Zinnoxid oder Indium-Zinnoxid, und Kombinationen, die zumindest einen der vorhergehenden leitfähigen Füllstoffe umfassen, können ebenfalls verwendet werden. Das relative Verhältnis von magnetischem, elektrisch leitfähigem Füllstoff zu elektrisch leitfähigem Füllstoff kann stark variieren, je nach den Arten des Füllstoffs, der verwendet wird, und den gewünschten Eigenschaften des Schaums. Im Allgemeinen kann die Füllstoffzusammensetzung 50 bis 100 Gewichts-% magnetisches, elektrisch leitfähiges Material und 0 bis 50 Gewichts-% elektrisch leitfähigen Füllstoff, spezieller 75 bis 99 Gewichts-% magnetischen, elektrisch leitfähigen Füllstoff und 1 bis 25 Gewichts-% elektrisch leitfähigen Füllstoff umfassen, jeweils auf der Basis des Gesamtgewichts der Füllstoffzusammensetzung.
Die relative Menge der Füllstoffzusammensetzung, die bei der Herstellung des elektrisch leitfähigen Polymerschaums verwendet wird, variiert je nach der Art des Polymers, der Art der Teilchen, des Verwendungszwecks, der gewünschten elektrischen Leitfähigkeit, der Schaumzellstruktur, den Verarbeitungskennwerten und ähnlichen Faktoren. In einer Ausführungsform umfasst der elektrisch leitfähige Polymerschaum einen Gesamtfüllstoffgehalt von etwa 10 bis etwa 90 Gewichts-%, speziell von etwa 20 bis etwa 80 Gewichts-%, spezieller von etwa 30 bis etwa 70 Gewichts-%, jeweils auf der Basis des Gesamtgewichts des elektrisch leitfähigen Polymerschaums. Alternativ kann die Menge des Füllstoffs als Prozentsatz des Volumens (Vol-%) der Vorläuferzusammensetzung für den elektrisch leitfähigen Polymerschaum vor dem Schäumen beschrieben werden. In einer Aus führungsform umfasst der Schaum etwa 1 bis etwa 30 Volumen-% Füllstoffteilchen, speziell etwa 2 bis etwa 20 Volumen-%, spezieller etwa 3 bis etwa 15 Volumen-% der Vorläuferzusammensetzung des Polymerschaums vor dem Schäumen.
Wie hierin verwendet, ist ein ”Schaum” ein Material, das eine Zellstruktur und eine Dichte von etwa 5 bis 150 Pfund pro Kubikfuß (pcf)(80 bis etwa 2402 Kilogramm pro Kubikmeter (kcm)), speziell kleiner oder gleich etwa 125 pcf (2002 kcm), spezieller kleiner oder gleich 100 pcf (1601 kcm) und noch spezieller etwa 10 bis etwa 60 pcf (160 bis 961 kcm) hat. Solche Schäume haben einen Hohlraumgehalt von etwa 20 bis etwa 99%, speziell größer oder gleich etwa 30% und spezieller größer oder gleich etwa 50%, jeweils auf der Basis des Gesamtvolumens des Schaums.
Polymere zur Verwendung in den Schäumen können aus einer breiten Palette von thermoplastischen Harzen, Mischungen von thermoplastischen Harzen oder duroplastischen Harzen ausgewählt werden. Beispiele für thermoplastische Harze, die verwendet werden können, umfassen Polyacetale, Polyacrylate, Styrol-Acrylonitrile, Polyolefine, Acrylnitril-Butadien-Styrole, Polycarbonate, Polystyrole, Polyethylenterephthalate, Polybutylenterephthalate, Polyamide, wie zum Beispiel, ohne darauf beschränkt zu sein, Nylon 6, Nylon 6,6, Nylon 6,10, Nylon 6,12, Nylon 11 oder Nylon 12, Polyamidimide, Polyarylate, Polyurethane, Ethylenpropylen-Kautschuk (EPR), Polyarylsulfone, Polyethersulfone, Polyphenylensulfide, Polyvinylchloride, Polysulfone, Polyetherimide, Polytetrafluorethylene, fluorinierte Ethylenpropylene, Polychlortrifluorethylene, Polyvinylidenfluoride, Polyvinylfluoride, Polyetherketone, Polyetheretherketone, Polyetherketonketone und dergleichen oder eine Kombination, die mindestens einen der vorhergehenden thermoplastischen Harze umfasst.
Beispiele für Mischungen von thermoplastischen Harzen, die in den Polymerschäumen verwendet werden können, umfassen Acrylnitrile-Butadien-Styrol/Nylon, Polycarbonat/Acrylnitril-Butadienestyrol, Acrylnitrilbutadienstyrol/Polyvinylchlorid, Polyphenylenether/Polystyrol, Polyphenylenether/Nylon, Polysulfon/Acrylnitril-Butadiene-Styrol, Polycarbonat/thermoplastisches Urethan, Polycarbonat/Polyethylenterephthalat, Polycarbonat/Polybutylenterephthalat, thermoplastische Elastomerlegierungen, Polyethylenterephthalat/Polybutylenterephthalat, Styrol-Maleinsäureanhydrid/Acrylnitril-Butadienstyrol, Polyetheretherketon/Polyethersulfon, Styrol-Butadiene-Kautschuk, Polyethylen/Nylon, Polyethylen/Polyacetal, Ethylenpropylen-Kautschuk (EPR) und dergleichen oder eine Kombination, die mindestens eine der vorhergehenden Mischungen umfasst.
Beispiele für polymere duroplastische Harze, die in den Polymerschäumen verwendet werden können, umfassen Polyurethane, Epoxide, Phenolharze, Polyester, Polyamide, Silikone und dergleichen oder eine Kombination, die mindestens eines der vorhergehenden duroplastischen Harze umfasst. Mischungen von duroplastischen Harzen sowie Mischungen von thermoplastischen Harzen mit duroplastischen Harzen können verwendet werden.
Andere Zusatzstoffe, die für die Verwendung bei der Herstellung von Schäumen bekannt sind, können in den Schaumzusammensetzungen vorhanden sein, zum Beispiel andere Füllstoffe, wie zum Beispiel verstärkende Füllstoffe, wie Webmaterialien, Kieselerde, Glasteilchen und Glas-Mikrohohlperlen, Füllstoffe, die für die Temperaturregulierung verwendet werden, oder flammenhemmende Füllstoffe oder Additive. Geeignete Flammenhemmstoffe umfassen zum Beispiel ein Metallhydroxid, das Aluminium, Magnesium, Zink, Bor, Calcium, Nickel, Kobalt, Zinn, Molybdän, Kupfer, Eisen, Titan oder eine Kombination derselben enthält, zum Beispiel Aluminiumtrihydroxid, Magnesiumhydroxid, Calciumhydroxid, Eisenhydroxid und dergleichen; ein Metalloxid, wie zum Beispiel Antimonoxid, Antimontrioxid, Antimonpentoxid, Eisenoxid, Titanoxid, Manganoxid, Magnesiumoxid, Zirconiumoxid, Zinkoxid, Molybdänoxid, Kobaltoxid, Wismutoxid, Chromoxid, Zinnoxid, Nickeloxid, Kupferoxid, Wolframoxid und dergleichen; Metallborste, wie zum Beispiel Zinkborat, Zinkmetaborat, Bariummetaborat und dergleichen; Metallcarbonate, wie zum Beispiel Zinkcarbonat, Magnesiumcarbonat, Calciumcarbonat, Bariumcarbonat und dergleichen; Melamincyanurat, Melaminphosphat und dergleichen; Ruß, aufschäumbare Graphitflocken (zum Beispiel die von GrafTech International, Ltd. unter der Handelsbezeichnung GRAFGUARD erhältlichen) und dergleichen; Nanotone und bromierte Verbindungen. Als Beispiel dienende Flammenhemmstoffe sind Magnesiumhydroxide, Nanotone und bromierte Verbindungen. In einer Ausführungsform erfüllt die Flammenhemmung des Polymerschaums bestimmte Normen der Underwriter's Laborstories (UL) für die Flammenhemmung. Zum Beispiel hat der Polymerschaum eine Bewertung von V-0 nach UL-Standard 94.
Weitere Zusatzstoffe, die vorhanden sein können, umfassen Farbstoffe, Pigmente (zum Beispiel Titandioxid und Eisenoxid), Antioxidanzien, Antiozonanzien, Ultraviolett-(UV)-Stabilisatoren, leitfähige Füllstoffe, Katalysatoren zur Härtung des Polymers, Vernetzungsmittel und dergleichen, sowie Kombinationen, die zumindest einen der vorhergehenden Additive umfassen.
In einem allgemeinen Prozess zur Herstellung der elektrisch leitfähigen Schäume wird die Polymerzusammensetzung, die zum Bilden des Schaums verwendet wird, mit der magnetischen, elektrisch leitfähigen Füllstoffzusammensetzung (und anderen optionalen Additiven) kombiniert und zum Bilden einer Schicht verwendet, die eine erste Seite und eine gegenüberliegende zweite Seite hat, die dann einem Magnetfeld ausgesetzt wird. Je nach dem Polymer kann das Aufschäumen vor dem Gießen; während des Gießens; nach dem Gießen und vor der Einwirkung des Magnetfeldes; oder nach dem Gießen und während der Einwirkung des Magnetfeldes ausgeführt werden. Die Schicht wird einem Magnetfeld in einer Stärke und während eines Zeitraums ausgesetzt, der bei der ausreichenden Ausrichtung der magnetischen, elektrisch leitfähigen Teilchen in isolierten Säulen wirksam ist, die sich von einer ersten Oberfläche der Schicht bis zu einer gegenüberliegenden, zweiten Oberfläche erstrecken. Der Schaum kann während der Einwirkung des Magnetfeldes ungehärtet gelassen werden, er kann vor der Einwirkung des Magnetfeldes teilweise gehärtet werden; er kann während der Einwirkung des Magnetfeldes teilweise gehärtet werden; er kann während der Einwirkung des Magnetfeldes vollständig gehärtet werden; oder er kann nach der Einwirkung des Magnetfeldes vollständig gehärtet werden. In einer Ausführungsform wird der Schaum vor der Einwirkung des Magnetfelds teilweise gehärtet und während der Einwirkung des Magnetfelds vollständig gehärtet. In einer weiteren Ausführungsform wird der Schaum vor der Einwirkung des Magnetfelds teilweise gehärtet und nach der Einwirkung des Magnetfelds vollständig gehärtet.
Magnetfeldstärken, die sich zum Ausrichten der Teilchen eignen, hängen von einer Auswahl von Faktoren ab, einschließlich der Viskosität des Schaums, Dicke und Dichte des Schaums und der Art der Teilchen. In einer Ausführungsform ist eine höhere Feldstärke für dünnere Schäume vorteilhaft. In einer Ausführungsform hat die Magnetfeldstärke eine magnetische Flussdichte von etwa 50 bis etwa 2000 Gauß, speziell von etwa 100 bis etwa 1500 Gauß, spezieller von etwa 125 bis etwa 1200 Gauß.
In einer Ausführungsform ist das Magnetfeld so zur Schicht ausgerichtet, dass im Ergebnis des Anlegens eines Magnetfeldes rechtwinkelig zur ersten und zweiten Oberflä che der Schicht die magnetischen, elektrisch leitfähigen Teilchen in Säulen angeordnet sind, die rechtwinkelig zur x- und y-Achse des Schaums stehen, d. h. entlang der z-Achse ausgerichtet sind. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines elektrisch leitfähigen Polymerschaums 10. Der elektrisch leitfähige Polymerschaum 10 umfasst einen Polymerschaum 12, der eine erste Oberfläche 12a und eine zweite Oberfläche 12b und magnetische, elektrisch leitfähige Teilchen 14 hat. Die magnetischen, elektrisch leitfähigen Teilchen 14 sind in Säulen 16 angeordnet, die entlang der z-Achse des elektrisch leitfähigen Polymerschaums 10, d. h. senkrecht zur ersten und zweiten Oberfläche 12a, 12b, mit dem Magnetfeld ausgerichtet sind. Die magnetischen, elektrisch leitfähigen Teilchen 14 können sich in Säulen 16 verschiedener Formen anordnen, die Säulen 16 verschiedener Formen sind im Wesentlichen mit dem Magnetfeld ausgerichtet. Die Dicke des Schaums entlang der z-Achse ist 1,0 bis 1,5 mal so groß wie die durchschnittliche Höhe der Zellen 18.
In einer weiteren Ausführungsform werden die magnetischen, elektrisch leitfähigen Teilchen in Säulen angeordnet, die als Folge des Anlegens eines Magnetfeldes unter einem Neigungswinkel gegenüber der z-Richtung der gewünschten Leitfähigkeit quer zur x-y-Ebene des Polymerschaums mit einer Neigung gegenüber der z-Achse ausgerichtet sind. In einer Ausführungsform beträgt der Neigungswinkel (θ) etwa 1° bis etwa 45° gegenüber jeder Seite der z-Achse, speziell etwa 5° bis etwa 30° und spezieller etwa 10° bis etwa 20° gegenüber jeder Seite der z-Achse. Ohne Beschränkung durch die Theorie kann ein Schaum, der Säulen umfasst, welche unter einem Neigungswinkel gegenüber der z-Achse ausgerichtet sind, kompressibler sein und die Säulen können weniger leicht beschädigt oder zerstört werden, da sich die Säulen leichter in Richtung der Druckkraft biegen können.
In einer Ausführungsform sind die Oberflächen des Polymerschaums im Wesentlichen eben. Eine glatte Oberfläche sorgt für eine Abdichtung bei Dichtungsanwendungen. In einer speziellen Ausführungsform ist jede Oberfläche des Schaums im Wesentlichen frei von Vorwölbungen oder Eindrücken, die aus dem Vorhandensein der ausgerichteten Füllstoffteilchen herrühren. Spezieller sind die x- und y-Oberflächen des Schaums im Wesentlichen frei von Vorwölbungen oder Eindrücken, die aus dem Ausrichten der Füllstoffteilchen herrühren und die die Oberfläche der x- und y-Oberflächen verändern.
Die Schicht wird vorteilhaft durch Gießen des Schaums oder der schäumbaren Zusammensetzung auf ein Trägersubstrat gebildet. So wird ein erstes Trägersubstrat bereitgestellt, und die Schicht, die eine erste Oberfläche und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche hat, ist auf dem Substrat angeordnet, wobei die erste Oberfläche sich in Kontakt mit dem Substrat befindet. Es ist ferner vorteilhaft, ein zweites (oberes) Trägersubstrat auf der zweiten Oberfläche der Schicht bereitzustellen. Das Aufschäumen der Schicht und/oder Anlegen des Magnetfeldes kann vor oder nach dem Anordnen des zweiten Trägersubstrats ausgeführt werden. In einer Ausführungsform wird die Schicht vor dem Anordnen des zweiten Trägersubstrats aufgeschäumt. In einer weiteren Ausführungsform wird die Schicht nach dem Anordnen des zweiten Trägersubstrats aufgeschäumt. In einer weiteren Ausführungsform wird das Magnetfeld nach dem Anordnen des zweiten Trägersubstrats an die Schicht angelegt. Die Verwendung eines oberen Trägers sorgt für Schäume mit erhöhter Qualität.
In der Praxis können die Träger von Vorratsrollen abgewickelt und zum Schluss bei der Trennung vom gehärteten Schaum wieder auf Aufnahmerollen aufgewickelt werden. Die Auswahl von Materialien für den oberen und unteren Träger hängt von Faktoren, wie zum Beispiel dem gewünschten Grad an Stützung und Flexibilität, dem gewünschten Grad an Ablösbarkeit vom gehärteten Schaum, Kosten und ähnlichen Erwägungen ab. Es können Papier, dünne Metallfolien, wie zum Beispiel Kupfer oder Aluminium, oder Polymerfolien, wie zum Beispiel Polyethylenterephthalat, Silikon, Polycarbonat, PTFE, Polyimid oder dergleichen verwendet werden. Das Material kann mit einer Trennbeschichtung versehen werden.
In einer Ausführungsform ist der Träger mit einem Material beschichtet, das auf die Oberfläche des gehärteten Schaums übertragen werden soll, zum Beispiel ein Polyurethanfilm, der vom Träger ablösbar ist, ein drucksensitiver Klebstoff, der vom Träger ablösbar ist oder ein leitfähiger Klebstoff, der sich vom Träger ablösen lässt. Ein faserhaltiges Gewebe oder anderes Füllmaterial kann auf der Oberfläche des Trägers angeordnet und damit schließlich in den gehärteten Schaum aufgenommen werden. In einer weiteren Ausführungsform wird der Schaum durch Härten mit einem oder beiden Trägern verbunden. Daher bildet einer oder bilden beide Träger einen Teil des Endproduktes, statt vom Schaum getrennt und wieder auf die Aufnahmerolle aufgewickelt zu werden. Zum Beispiel kann der Schaum auf eine leitfähige Schicht, wie zum Beispiel Kupferfolie, aufgegossen werden. In einer speziellen Ausführungsform umfasst die Kupferfolie ferner eine Elastomerschicht, die leitfähige Teilchen enthält. Der Schaum wird auf diese Elastomerschicht aufgegossen, um ein Erzeugnis bereitzustellen, der die leitfähige Schicht und den Schaum umfasst, wobei die Elastomer-/Teilchenschicht dazwischen angeordnet ist. Alternativ kann ein Transportband als unterer Träger verwendet werden.
Die Träger können eine glatte Oberfläche oder eine texturierte, z. B. matte Oberfläche haben. In einer speziellen Ausführungsform haben die Träger eine glatte Oberfläche. Eine elektrisch leitfähige Schaumschicht, die unter Verwendung eines Trägers mit einer glatten Oberfläche hergestellt wurde, hat eine wesentlich glattere Oberfläche als eine elektrisch leitfähige Schicht, die ohne glatten Träger hergestellt wurde. Speziell kann eine elektrisch leitfähige Schaumschicht, die unter Verwendung eines oberen Trägers und eines unteren Trägers, beide mit glatter Oberfläche, hergestellt wurde, eine glattere Oberfläche, geringere Dichte, fehlendes Vorwölben von Teilchen über die Oberfläche, bessere Abdichtung und eine Dicke haben, die ungefähr einer einzelnen Schicht von Zellen entspricht, um das Zerreißen von Teilchensäulen für maximale Leitfähigkeit zu minimieren.
Mit Bezug auf die Figuren sind die 2–3 SEM-Aufnahmen einer Schaumschicht, die eine Dicke von ungefähr einer einzelnen Zelle hat. Die Schaumschicht wird unter Verwendung eines Trägersubstrats mit glatter Oberfläche hergestellt. Wie zu erkennen ist, wölben sich die Teilchen nicht über die Oberfläche der Schicht vor. In einer Ausführungsform ist also die Dicke des gehärteten Polymerschaums 1,0 bis 1,5 mal so groß wie die durchschnittliche Höhe der Zellen im Schaum. In einer weiteren Ausführungsform ist die Dicke des gehärteten Polymerschaums 1,0 bis 1,3 mal so groß wie die durchschnittliche Höhe der Zellen im Schaum. In einer weiteren Ausführungsform ist die Dicke der gehärteten Polymerschaumschicht 1,0 bis 1,2 mal so groß wie die durchschnittliche Höhe der Zellen im Schaum. Es versteht sich, dass es auch möglich ist, obwohl die Verwendung eines oberen Trägers für Schäume mit sehr guter Qualität sorgt, leitfähige Schäume zu erhalten, wie hierin beschrieben, ohne einen oberen Träger zu verwenden.
4 ist eine SEM-Aufnahme der oberen Oberfläche eines Schaums, der durch Gießen auf einen einzelnen Träger hergestellt und ohne Verwendung eines oberen Trägers verarbeitet wurde. Die Oberfläche des Schaums ist dementsprechend nicht glatt. Zum Vergleich ist 5 eine SEM-Aufnahme der oberen und unteren Oberfläche eines Schaums, der unter Verwendung von oberen und unteren Trägersubstraten hergestellt wurde. Die Oberflächen, die auf dem glatten Trägersubstrat angeordnet sind, sind wesentlich glatter als die obere Oberfläche des Schaums, der in 4 gezeigt wird.
Wie im Fachgebiet bekannt ist, wird ein Polymerschaum aus einer Vorläuferzusammensetzung hergestellt, die vor dem Schäumen oder gleichzeitig mit dem Schäumen angemischt wird. Das Schäumen kann durch mechanische Schaumbildung oder durch Blasen (unter Verwendung von chemischen oder physikalischen Treibmitteln oder beider Arten) oder eine Kombination von mechanischer Schaumbildung und Blasen (unter Verwendung von chemischen oder physikalischen Treibmitteln oder beiden Arten) erfolgen. Ohne Einschränkung durch die Theorie glaubt man, dass die Zellbildung, die nach dem Ausrichten der Ketten auftritt, die Ketten zerreißen kann, was zu niedrigerer Leitfähigkeit führt, wenn chemische und/oder physikalische Treibmittel verwendet werden. Durch Beschränken der Dicke der Schaumschicht, wie hierin beschrieben, scheint das Zerreißen minimiert zu werden. Wenn Schäume allein durch mechanische Schaumbildung erzeugt werden oder wenn das chemische und/oder physikalische Aufschäumen im wesentlichen vor dem Ausrichten der Teilchen abgeschlossen ist, kann eine angemessene Leitfähigkeit erreicht werden, ohne die Dicke des Schaums auf das 1 bis 1,5-fache der Zellhöhe zu begrenzen. Ohne Einschränkung durch die Theorie glaubt man, dass das Fehlen weiterer Schaumbildung nach dem Gießen die Bildung stabiler Säulen ermöglicht. In einer Ausführungsform umfasst daher ein Verfahren zum Herstellen einer Polymerschaumschicht das Bilden einer Schicht, die eine erste Oberfläche und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche hat, wobei die Schicht eine Vorläuferzusammensetzung des Polymerschaums umfasst; und eine Füllstoffzusammensetzung, die eine Vielzahl von magnetischen, elektrisch leitfähigen Teilchen umfasst; Schäumen der Vorläuferzusammensetzung des Schaums, um eine Vielzahl der Zellen in der Schicht zu bilden; Anwenden eines Magnetfeldes in der Schicht von einer Stärke und einer Dauer, die zum Ausrichten der magnetischen, elektrisch leitfähigen Teilchen in gegeneinander isolierten Ketten zwischen der ersten Oberfläche und der gegenüberliegenden zweiten Oberfläche der Schicht wirksam ist; und Härten der geschäumten Schicht, wobei die Dicke der gehärteten Schicht 1,0 bis 1,5 mal so groß wie die durchschnittliche Höhe der Vielzahl der Zellen in der gehärteten Schicht ist. Bei dieser Ausführungsform wird der Schaum vor dem Anlegen des Magnetfeldes vollständig oder im Wesentlichen vollständig geschäumt und/oder aufblasen. Wie hierin verwendet, bedeutet ”im Wesentlichen vollständig”, dass jede weitere Schaumentwicklung die Bildung von Säulen nicht erheblich unterbricht.
Spezielle Polymere zur Verwendung bei der Herstellung der Schäume umfassen Polyurethanschäume und Silikonschäume. Polyurethanschäume werden aus Vorläuferzusammensetzungen gebildet, die eine organische Polyisocyanatkomponente, eine aktive wasserstoffhaltige Komponente, die mit der Polyisocyanatkomponente reagieren kann, einen grenzflächenaktiven Stoff und einen Katalysator umfassen. Der Prozess zur Bildung des Schaums kann chemische oder physikalische Treibmittel verwenden, oder der Schaum kann mechanisch geschäumt werden. Zum Beispiel umfasst ein Prozess zur Bildung des Schaums eine wesentliche und gleichförmige Verteilung von Inertgas in der ganzen Mischung der oben beschriebenen Zusammensetzung durch mechanisches Schlagen der Mischung, um einen wärmehärtenden Schaum zu bilden, der im Wesentlichen strukturell und chemisch stabil ist, aber unter Umgebungsbedingungen bearbeitet werden kann; und das Härten des Schaums zur Bildung eines gehärteten Schaums. In einer Ausführungsform wird ein physikalisches Treibmittel in den Schaum eingebracht, um die Schaumdichte während des Vernetzungsprozesses weiter zu verringern. In einer weiteren Ausführungsform wird der Polyurethanschaum aus der reaktiven Zusammensetzung gebildet, wobei nur physikalische oder chemische Treibmittel verwendet werden, ohne eine mechanische Schaumbildung zu verwenden.
Geeignete organische Polyisocyanate umfassen Isocyanate, die die folgende allgemeine Formel haben: Q(NCO)i wobei i eine ganze Zahl von zwei oder größer ist und Q ein organisches Radikal ist, die die Wertigkeit von i hat, wobei i einen Durchschnittswert von größer als 2 besitzt. Q kann eine substituierte oder unsubstituierte Kohlenwasserstoffgruppe sein (d. h. eine Alkylen- oder Arylengruppe) oder eine Gruppe, die die Formel Q¹Z-Q¹ hat, wobei Q¹ eine Alkylen- oder Arylengruppe ist und Z ist -O-, -O-Q¹-S, -CO-, -S-, -S-Q¹-S-, SO-, -SO2-, Alkylen oder Arylen. Beispiele für solche Polyisocyanate umfassen Hexamethylendiisocyanat, 1,8-Diisocyanat-p-Methan, Xylyldiisocyanat, Diisocyanatoyclohexan, Phenylendiisocyanate, Tolylendiisocyanate, inkl. 2,4-Tolylendiisocyanat, 2,6-Tolylendiisocyanat und unverarbeitetes Tolylendiisocyanat, Bis(4-Isocyanatophenyl)methan, Chlorphenylendiisocyanate, Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat (auch bekannt als 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat oder MDI) und Addukte derselben, Naphthalen-1,5-diisocyanat, Triphenylmethan-4,4',4''-triisocyanat, Isopropylbenzen-alpha-4-diisocyanat und polymere Isocyanate, wie zum Beispiel Polymethylenpolyphenylisocyanat.
Q kann auch eine Polyurethangruppe repräsentieren, die eine Wertigkeit von i hat, in diesem Fall ist Q(NCO)_i eine Zusammensetzung, die als Präpolymer bekannt ist. Solche Präpolymere werden durch das Umsetzen eines stöchiometrischen Überschusses eines Polyisocyanates wie oben mit einer aktiven wasserstoffhaltigen Komponente gebildet, besonders mit den polyhydroxylhaltigen Materialien oder Polyolen, die unten beschrieben werden. In einer Ausführungsform wird das Polyisocyanat in Anteilen von etwa 30 Prozent bis etwa 200 Prozent stöchiometrischem Überschuss eingesetzt, wobei die Stöchiometrie auf Äquivalenten der Isocyanatgruppe pro Äquivalent Hydroxyl im Polyol beruht. Die Menge des Polyisocyanats, die verwendet wird, variiert leicht je nach der Natur des Polyurethans, das hergestellt wird.
Die aktive wasserstoffhaltige Komponente kann Polyetherpolyole und Polyesterpolyole umfassen. Geeignete Polyesterpolyole umfassen die Polykondensationsprodukte von Polyolen mit Dicarbonsäuren oder esterbildenden Derivaten derselben (wie zum Beispiel Anhydride, Ester und Halogene), Polylactonpolyole, die durch eine ringöffnende Polymerisation von Lactonen in Gegenwart von Polyolen gewonnen werden können, Polycarbonatpolyole, die durch Reaktion der Carbonatdiester mit Polyolen gewonnen werden können, und Rizinusölpolyole. Geeignete Dicarbonsäuren und Derivate von Dicarbonsäuren, die zum Herstellen von Polykondensationspolyesterpolyolen verwendbar sind, sind aliphatische oder cycloaliphatische Dicarbonsäuren, wie zum Beispiel Glutar-, Adipin-, Sebacin, Fumar- und Maleinsäure; dimere Säuren; aromatische Dicarbonsäuren, wie zum Beispiel, ohne darauf beschränkt zu sein, Phthal-, Isophthal- und Terephtalsäure; tribasische oder höhere funktionelle Polycarbonsäuren, wie zum Beispiel Pyromellithsäure; sowie Anhydride und zweite Alkylester, wie zum Beispiel, ohne Beschränkung Maleinsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid und Dimethylterephthalat.
Zusätzliche aktive wasserstoffhaltige Komponenten sind die Polymere cyclischer Ester. Geeignete cyclische Estermonomere umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, δ-Valerolactone, ε-Caprolacton, zeta-Enantholacton, die Monoalkylvalerolactone, z. B. die Monomethyl-, Monoethyl- und Monohexylvalerolactone. Geeignete Polyesterpolyole umfassen Polyesterpolyole auf der Basis von Caprolacton, aromatische Polyesterpolyole, Polyole auf der Basis von Ethylenglycoladipat und Mischungen, die einen der vorhergehenden Polyesterpolyole umfassen. Als Beispiel dienende Polyesterpolyole sind Polyesterpolyole, die aus ε-Caprolactonen, Adipinsäure, Phthalsäureanhydrid, Terephtalsäure oder Dimethylestern der Terephtalsäure hergestellt werden.
Die Polyesterpolyole werden erhalten durch die chemische Addition von Alkylenoxiden, wie Ethylenoxid, Propylenoxid und Mischungen derselben, zu Wasser oder organischen Komponenten mit mehreren Hydroxylgruppen, wie Ethylenglycol, Propylenglycol, Trimethylenglycol, 1,2-Butylenglycol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,2-Hexylenglycol, 1,10-Decandiol, 1,2-Cyclohexandiol, 2-Buten-1,4-diol, 3-Cyclohexen-1,1-dimethanol, 4-Methyl-3-cyclohexen-1,1-dimethanol, 3-Methylen-1,5-pentandiol, Diethylenglycol, (2-Hydroxyethoxy)-1-propanol, 4-(2-Hydroxyethoxy)-1-butanol, 5-(2-Hydroxypropoxy)-1-pentanol, 1-(2-Hydroxymethoxy)-2-hexanol, 1-(2-Hydroxypropoxy)-2-octanol, 3-Allyloxy-1,5-pentandiol, 2-Allyloxymethyl-2-methyl-1,3-propandiol, [4,4-Pentyloxy)-methyl]-1,3-propandiol, 3-(o-Propenylphenoxy)-1,2-propandiol, 2,2'-Diisopropylidenbis(p-phenylenoxy)diethanol, Glycerol, 1,2,6-Hexantriol, 1,1,1-Trimethylolethan, 1,1,1-Trimethylolpropan, 3-(2-Hydroxyethoxy)-1,2-propandiol, 3-(2-Hydroxypropoxy)-1,2-propandiol, 2,4-Dimethyl-2-(2-hydroxyethoxy)-methylpentandiol-1,5; 1,1,1-tris[2-Hydroxyethoxy)methyl]-ethan, 1,1,1-tris[2-Hydroxypropoxy)-methyl]propan, Diethylenglycol, Dipropylenglycol, Pentaerythritol, Sorbitol, Saccharose, Lactose, alpha-Methylglucosid, alpha-Hydroxyalkylglucosid, Novolac-Harze, Phosphorsäure, Benz enphosphorsäure, Polyphosphorsäuren, wie zum Beispiel Tripolyphosphorsäure und Tetrapolyphosphorsäure, ternäre Kondensationsprodukte und dergleichen. Die Alkylenoxide, die bei der Herstellung von Polyoxyalkylenpolyole verwendet werden, haben normalerweise 2 bis 4 Kohlenstoffatome. Als Beispiel dienende Alkylenoxide sind Propylenoxid und Mischungen von Propylenoxid mit Ethylenoxid. Die Polyole, die oben angeführt werden, können per se als die aktive Wasserstoffkomponente verwendet werden.
Eine geeignete Klasse von Polyesterpolyolen wird allgemein durch die folgende Formel repräsentiert: R[(OC_nH_2n)_zOH]_a wobei R Wasserstoff oder ein mehrwertiges Kohlenwasserstoffradikal ist; a ist eine ganze Zahl (d. h. 1 oder 2 bis 6 bis 8) gleich der Wertigkeit von R, n ist bei jedem Auftreten eine ganze Zahl von 2 bis einschließlich 4 (speziell 3) und z ist bei jedem Auftreten eine ganze Zahl, die einen Wert von 2 bis etwa 200 hat, speziell von 15 bis etwa 100. In einer Ausführungsform umfasst das Polyetherpolyol eine Mischung von einem oder mehreren aus Dipropylenglycol, 1,4-Butandiol, 2-Methyl-1,3-propandiol oder Kombinationen, die mindestens eines der vorhergehenden Polyetherpolyole umfassen.
Andere Arten von aktiven wasserstoffhaltigen Materialien, die verwendet werden können, sind Polymer-Polyol-Zusammensetzungen, die durch Polymerisieren von ethylenisch ungesättigten Monomeren in einem Polyol erhalten werden. Geeignete Monomere zum Herstellen solcher Zusammensetzungen umfassen Acrylnitril, Vinylchlorid, Styrol, Butadien, Vinylidenchlorid und andere ethylenisch ungesättigte Monomere. Die Polymer-Polyol-Zusammensetzungen umfassen größer oder gleich etwa 1, speziell größer oder gleich etwa 5 und spezieller größer oder gleich etwa 10 Gewichts-% Monomer, das im Polyol polymerisiert wird, wobei sich die Gewichtsprozente auf die Gesamtmenge des Polyols beziehen. In einer Ausführungsform umfassen die Polymer-Polyol- Zusammensetzungen kleiner oder gleich etwa 70, speziell kleiner oder gleich etwa 50 und spezieller kleiner oder gleich etwa 40 Gewichts-% Monomer, das im Polyol polymerisiert wird. Solche Zusammensetzungen werden geeignet durch Polymerisieren der Monomere im gewählten Polyol bei einer Temperatur von 40°C bis 150°C in Gegenwart eines Katalysators für die Radikalkettenpolymerisation hergestellt, wie zum Beispiel Peroxide, Persulfate, Percarbonat, Perborate und Azoverbindungen.
Die aktive wasserstoffhaltige Komponente kann auch polyhydroxylhaltige Verbindungen enthalten, wie zum Beispiel Polykohlenwasserstoffe mit endständiger Hydroxylgruppe, Polyformale mit endständiger Hydroxylgruppe, Fettsäuren-Triglyceride, Polyester mit endständiger Hydroxylgruppe, Perfluormethylene mit endständiger Hydroxylmethylgruppe, Polyalkylenetherglycole mit endständiger Hydroxylgruppe, Polyalkylenarylenetherglycole mit endständiger Hydroxylgruppe und Polyalkylenethertriole mit endständiger Hydroxylgruppe.
Die Polyole können Hydroxylzahlen haben, die über einen weiten Bereich variieren. Im Allgemeinen haben die Hydroxylzahlen der Polyole, einschließlich anderer Vernetzungszusätze, falls verwendet, einen Wert von etwa 28 bis etwa 1000 und darüber, spezieller von etwa 100 bis etwa 800. Die Hydroxylzahl ist als die Menge von Kaliumhydroxid in Milligramm definiert, die für die vollständige Neutralisierung des Hydrolyseproduktes des vollständig acetylierten Derivates verwendet wird, welches aus 1 Gramm Polyol oder Mischungen anderer Vernetzungszusätze hergestellt ist. Die Hydroxylzahl kann auch durch die folgende Gleichung definiert werden:
wobei OH die Hydroxylzahl des Polyols ist, f die durchschnittliche Funktionalität ist, d. h. die durchschnittliche Zahl der Hydroxylgruppen pro Molekül Polyol, und M. W. das durchschnittliche Molekulargewicht des Polyol ist.
Falls verwendet, ist eine große Zahl von geeigneten Treibmitteln oder eine Mischung von Treibmitteln verwendbar, insbesondere Wasser. Das Wasser reagiert mit der Isocyanatkomponente, was gasförmiges CO2 ergibt, welches für eine zusätzliche notwendige Aufblasung sorgt. In einer Ausführungsform wird die Härtungsreaktion, wenn Wasser als Treibmittel verwendet wird, durch die selektive Anwendung von Katalysatoren gesteuert. In einer Ausführungsform können auch Verbindungen, die sich zersetzen und Gase freisetzen (z. B. Azoverbindungen), verwendet werden.
Besonders geeignete Treibmittel sind physikalische Treibmittel, die wasserstoffhaltige Komponenten umfassen, die allein oder als Mischungen untereinander oder mit einer anderen Art von Treibmittel, wie zum Beispiel Wasser oder Azoverbindungen, verwendet werden können. Diese Treibmittel können aus einer breiten Palette von Materialien ausgewählt werden, wie zum Beispiel Kohlenwasserstoffe, Ether, Ester und teilhalogenierte Kohlenwasserstoffe, Ether, Ester und dergleichen. Geeignete physikalische Treibmittel haben einen Siedepunkt zwischen etwa –50°C und etwa 100°C, speziell zwischen etwa –50°C und etwa 50°C. Zu den verwendbaren wasserstoffhaltigen Treibmitteln gehören die HCFCs (halogenierte Chlorfluorkohlenwasserstoffe), wie zum Beispiel 1,1-Dichlor-1-fluorethan, 1,1-Dichlor-2,2,2-trifluorethan, Monochlordifluormethan und 1-Chlor-1,1-difluorethan; die HFCs (halogenierte Fluorkohlenwasserstoffe), wie zum Beispiel 1,1,1,3,3,3-Hexafluorpropan, 2,2,4,4-Tetrafluorbutan, 1,1,1,3,3,3-Hexafluor-2-methylpropan, 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan, 1,1,1,2,2-Pentafluorpro pan, 1,1,1,2,3-Pentafluorpropan, 1,1,2,3,3-Pentafluorpropan, 1,1,2,2,3-Pentafluorpropan, 1,1,1,3,3,4-Hexafluorbutan, 1,1,1,3,3-Pentafluorbutan, 1,1,1,4,4,4-Hexafluorbutan, 1,1,1,4,4-Pentafluorbutan, 1,1,2,2,3,3-Hexafluorpropan, 1,1,1,2,3,3-Hexafluorpropan, 1,1-Difluorethan, 1,1,1,2-Tetrafluorethan und Pentafluorethan; die HFEs (halogenierte Fluorether), wie Methyl-1,1,1-Trifluorethylether und Difluormethyl-1,1,1-trifluorethylether; und die Kohlenwasserstoffe, wie n-Pentan, Isopentan und Cyclopentan.
Bei Verwendung umfassen die Treibmittel einschließlich Wasser normalerweise größer oder gleich 1, spezieller größer oder gleich 5 Gewichts-% der Polyurethan-Flüssigphasen-Zusammensetzung. In einer Ausführungsform ist das Treibmittel in einer Menge von kleiner oder gleich etwa 30, speziell kleiner oder gleich 20 Gewichts-% der Polyurethan-Flüssigphasen-Zusammensetzung vorhanden. Wenn ein Treibmittel einen Siedepunkt bei oder unter der Umgebungstemperatur hat, wird es unter Druck gehalten, bis es mit den anderen Komponenten gemischt wird.
Geeignete Katalysatoren, die zum Katalysieren der Reaktion der Isocyanatkomponente mit der aktiven wasserstoffhaltigen Komponente verwendet werden, umfassen organische und anorganische saure Salze von und metallorganische Derivate von Wismut, Blei, Zinn, Eisen, Antimon, Uran, Kadmium, Kobalt, Thorium, Aluminium, Quecksilber, Zink, Nickel, Cerium, Molybdän, Vanadium, Kupfer, Mangan und Zirkonium sowie Phosphine und tertiäre organische Amine. Beispiele für solche Katalysatoren sind Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinndiacetat, Zinn(II)-octoat, Bleioctoat, Kobaltnaphthenat, Triethylamin, Triethylendiamin, N,N,N',N'-Tetramethylethylendiamin, 1,1,3,3-Tetramethylguanidin, N,N,N'N'-Tetramethyl-1,3-butandiamin, N,N-Dimethylethanolamin, N,N-Diethylethanolamin, 1,3,5-tris(N,N-Dimethylaminopropyl)-s-hexahydrotriazin, o- und p- (Dimethylaminomethyl)phenole, 2,4,6-tris-(Dimethylaminomethyl)phenol, N,N-Dimethylcyclohexylamin, Pentamethyldiethylentriamin, 1,4-Diazobicyclo[2.2.2]-octan, quaternäre N-Hydroxylalkylammoniumcarboxylate und Tetramethylammoniumformat, Tetramethylammoniumacetat, Tetramethylammonium-2-ethylhexanoat und dergleichen sowie Zusammensetzungen, die einen der vorhergehenden Katalysatoren umfassen.
In einer Ausführungsform umfasst der Katalysator ein Metall-Acetylacetonat. Geeignete Metall-Acetylacetonate umfassen Metall-Acetylacetonate, die auf Metallen beruhen, wie zum Beispiel Aluminium, Barium, Kadmium, Calcium, Cerium (III), Chrom (III), Kobalt (II), Kobalt (III), Kupfer (II), Indium, Eisen (II), Lanthan, Blei (II), Mangan (II), Mangan (III), Neodym, Nickel (II), Palladium (II), Kalium, Samarium, Natrium, Terbium, Titan, Vanadium, Yttrium, Zink und Zirkonium. Ein als Beispiel dienender Katalysator ist Bis(2,4-Pentandionat)-Nickel (II)(auch als Nickel-Acetylacetonat oder Diacetylacetonat-Nickel bekannt) und Derivate desselben, wie zum Beispiel Diacetonitrildiacetylacetonat-Nickel, Diphenylnitrildiacetylacetonat-Nickel, bis(Triphenylphosphin)diacetylacetylacetonat-Nickel und dergleichen. Eisenhaltige Acetylacetonat (FeAA) ist auf Grund seiner relativen Stabilität, guten katalytischen Aktivität und dem Fehlen von Toxizität ebenfalls ein geeigneter Katalysator. In einer Ausführungsform wird das Metall-Acetylacetonat geeignet durch Vorauflösung in einem geeigneten Lösungsmittel, wie zum Beispiel Dipropylenglycol oder anderen hydroxylhaltigen Komponenten, die dann an der Reaktion teilnehmen und Teil des Endproduktes werden, hinzugefügt.
Bei einem Verfahren zum Herstellen der Polyurethanschäume werden die Komponenten zum Herstellen der Schäume, d. h. die Isocyanatkomponente, die aktive wasserstoffhaltige Komponente, der grenzflächenaktive Stoff, Katalysator, optionale Treibmittel, elektrisch leitfähig, Flammenhemmstoffe und andere Zusätze, zuerst zusammen gemischt, dann der mechanischen Schaumbildung mit Luft unterzogen. Alternativ können die Inhaltsstoffe nacheinander der flüssigen Phase während des mechanischen Schaumbildungsprozesses zugesetzt werden. Die Gasphase der Schäume ist speziell wegen ihres niedrigen Preises und ihrer sofortigen Verfügbarkeit Luft. Falls gewünscht, können jedoch andere Gase verwendet werden, die bei Umgebungsbedingungen gasförmig sind und die im Wesentlichen gegenüber jeder Komponente der flüssigen Phase inert oder reaktionsunfähig sind. Zu solchen anderen Gasen gehören zum Beispiel Stickstoff, Kohlendioxid und Fluorkohlenstoffe, die bei Umgebungstemperaturen normalerweise gasförmig sind. Das Inertgas wird durch mechanisches Schlagen der flüssigen Phase in Geräten mit hohem Schermoment, wie zum Beispiel in einem Hobart-Mixer oder einem Oakes-Mixer, in die flüssige Phase eingearbeitet. Das Gas kann unter Druck eingebracht werden, wie bei der normalen Arbeit eines Oakes-Mixers, oder es kann aus der darüber liegenden Atmosphäre durch das Schlagen, wie in einem Hobart-Mixer, hineingezogen werden. Die mechanische Arbeit des Schlagens wird speziell bei Drücken von nicht mehr als 7 bis 14 kg/cm² ausgeführt. Es kann eine leicht verfügbare Ausrüstung verwendet werden, und es sind keine speziellen Geräte erforderlich. Die Menge an Inertgas, die in die flüssige Phase eingearbeitet wird, wird durch Gasflussmesser kontrolliert, um einen Schaum gewünschter Dichte zu erzeugen. Das mechanische Schlagen wird über einen Zeitraum von ein paar Sekunden in einem Oakes-Mixer oder von etwa 3 bis etwa 30 Minuten in einem Hobart-Mixer ausgeführt oder so lange, bis die gewünschte Schaumdichte in der Mixeinrichtung, die verwendet wird, erreicht wird. Der Schaum ist nach dem mechanischen Schlagen im Wesentlichen chemisch stabil und ist strukturell stabil, kann aber bei Umgebungstemperaturen, z. B. etwa 10°C bis etwa 40°C, leicht verarbeitet werden.
Nach der Schaumbildung wird die Reaktionsmischung mit einer kontrollierten Geschwindigkeit durch einen Schlauch oder eine andere Rohrleitung auf einen ersten Träger übertragen. Der erste Träger kann der Einfachheit halber als ”Bodenträger” bezeichnet werden; er ist im Allgemeinen eine bewegliche Stütze, die den gehärteten Schaum nicht oder nicht ohne weiteres freigeben kann. Ein zweiter Träger, der hierin auch als ”Oberflächenschutzschicht” oder ”oberer Träger” bezeichnet wird, kann auf den Schaum gebracht werden. Der obere Träger ist ebenfalls eine bewegliche Abstützung, die den gehärteten Schaum freigeben kann oder nicht. Der obere Träger kann fast gleichzeitig mit dem Schaum aufgebracht werden. Vor dem Aufbringen des oberen Trägers kann der Schaum zu einer Schicht gewünschter Dicke mit einem Rakel oder einer anderen geeigneten Verteilungsvorrichtung aufgetragen werden. Alternativ kann das Platzieren des oberen Trägers zum Verteilen des Schaums und zum Einstellen der Schaumschicht auf die gewünschte Dicke verwendet werden. In einer weiteren Ausführungsform kann eine Auftragsvorrichtung nach dem Aufbringen des oberen Trägers verwendet werden, um die Höhe des Schaums einzustellen. Nach dem Aufbringen des oberen Trägers wird der durch Schlagen erzeugte Schaum unter der Wirkung eines physikalischen oder chemischen Treibmittels aufgeblasen. In einer Ausführungsform sorgen die Träger für eine im wesentlichen ebene Oberfläche für die Oberseite des Schaums. In einer Ausführungsform wird die ganze Gruppe dann in einen Magneten und Ofen gebracht, um die Teilchen auszurichten und den Polymerschaum zu härten.
Die Baugruppe aus Träger(n) und Schaumschicht (nach dem optionalen Aufblasen) wird in eine Heizzone und ein Magnetfeld zum Ausrichten der elektrisch leitfähigen Teilchen und zum Härten des Schaums gebracht. Die Temperaturen werden in einem Bereich zum Härten des Schaums gehalten, zum Beispiel bei etwa 90°C bis etwa 220°C, je nach der Zusammensetzung des Schaummaterials. Temperaturdifferenzen können für den Zweck eingerichtet werden, um eine fest integrierte Haut auf der äußeren Oberfläche zu bilden oder um dem Schaum eine relativ schwere Schicht hinzuzufügen.
Nach dem Erwärmen und Härten des Schaums kann er dann in eine Kühlzone gebracht werden, wo er mit einer geeigneten Kühlvorrichtung, wie zum Beispiel mit Lüftern, gekühlt werden kann. Wo dies angemessen ist, werden die Träger entfernt und der Schaum kann von einer Walze aufgenommen werden. Alternativ kann der Schaum einer weiteren Verarbeitung ausgesetzt werden, zum Beispiel einer Laminierung (Bindung unter Verwendung von Wärme und Druck) für eine oder beide Trägerschichten.
In einer speziellen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Polymerschaums das mechanische Aufschäumen einer flüssigen Zusammensetzung, die eine aktive wasserstoffhaltige Komponente, welche mit der Polyisocyanatkomponente reagieren kann, einen grenzflächenaktiven Stoff, einen Katalysator und eine Füllstoffzusammensetzung enthält, die eine Vielzahl magnetischer, elektrisch leitfähiger Teilchen umfasst; Gießen des Schaums, um eine Schicht zu bilden, die eine erste Oberfläche und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche hat; und Einwirkenlassen eines Magnetfeldes auf die Schicht, um die magnetischen, elektrisch leitfähigen Teilchen zu gegeneinander isolierten Ketten auszurichten, die die Schicht zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche im Wesentlichen durchgängig überspannen; und Härten der Schicht, um einen Polyurethanschaum herzustellen, der eine Dichte von etwa 1 bis 125 Pfund pro Kubikfuß, eine Dehnung von größer oder gleich etwa 20% und eine Druckverformung von kleiner oder gleich etwa 30 hat, wobei die Dicke des Schaums 1,0 bis 1,5 mal so groß wie die durchschnittliche Höhe der Vielzahl der Zellen in der gehärteten Schicht ist. Dieses Verfahren kann ferner das teilweise Härten der Schicht vor dem vollständigen Härten der Schicht umfassen, wobei das Magnetfeld nach dem teilweisen Härten der Schicht angelegt wird. Weiter wird der Schaum auf ein erstes Trägersubstrat gegossen. Vorzugsweise wird ein zweites Trägersubstrat auf einer Seite des Schaums gegenüber dem ersten Trägersubstrat angeordnet. Der Schaum kann ferner nach dem Anordnen des zweiten Trägersubstrats geblasen werden, und das Magnetfeld wird optional nach dem blasen des Schaums angelegt.
In einer Ausführungsform hat der elektrisch leitfähige Polyurethanschaum mechanische Eigenschaften, die denen desselben Polyurethanschaums ohne die beschichteten Flammenhemmteilchen ähnlich sind. Wenn Zusatztreibmittel eingesetzt werden, kann der sich ergebende Schaum eine Rohdichte von nur etwa 1 pcf haben.
Silikonschäume, die ein Polysiloxan-Polymer und elektrisch leitfähige Teilchen umfassen, können ebenfalls verwendet werden.
In einer Ausführungsform werden die Silikonschäume als Ergebnis der Reaktion zwischen Wasser und Hydridgruppen in der Vorläuferzusammensetzung des Polysiloxan-Polymers bei der nachfolgenden Freisetzung von gasförmigem Wasserstoff erzeugt. Diese Reaktion wird im Allgemeinen durch ein Edelmetall, speziell einen Platinkatalysator, katalysiert. In einer Ausführungsform hat das Polysiloxan-Polymer eine Viskosität von etwa 100 bis 1.000.000 Poise bei 25°C und hat Kettensubstituenten, die aus der Gruppe bestehend aus Hydrid, Methyl, Ethyl, Propyl, Vinyl, Phenyl und Trifluorpropyl ausgewählt werden. Die Endgruppen am Polysiloxan-Polymer können Hydrid-, Hydroxyl-, Vinyl-, Vinyldiorganosiloxy-, Alkoxy-, Acyloxy-, Allyl-, Oxim-, Aminoxy-, Isopropenoxy-, Epoxy-, Mercapto-Gruppen oder andere bekannte reaktive Endgruppen sein. Geeignete Silikonschäume können auch durch Verwendung mehrerer Polysiloxan-Polymere erzeugt werden, von denen jedes ein anderes Molekularge wicht hat (z. B. bimodale oder trimodale Molekulargewichtsverteilungen), solange die Viskosität der Kombination innerhalb der oben angegebenen Werte liegt. Es ist auch möglich, mehrere Polysiloxan-Grundpolymere mit unterschiedlichen funktionellen oder reaktiven Gruppen zu verwenden, um den gewünschten Schaum zu erzeugen. In einer Ausführungsform umfasst das Polysiloxan-Polymer etwa 0,2 Mol Hydrid-(Si-H)-Gruppen pro Mol Wasser.
Je nach der Chemie der Polysiloxan-Polymere, die verwendet werden, kann ein Katalysator, im allgemeinen Platin oder ein platinhaltiger Katalysator, zum Katalysieren des Aufblasens und der Härtungsreaktion verwendet werden. Der Katalysator kann auf einem inerten Träger, wie zum Beispiel Kieselgel, Tonerde oder Ruß, abgeschieden werden. In einer Ausführungsform wird ein freitragender Katalysator verwendet, der aus Chlorplatinsäure, seiner Hexahydratform, seinen Alkalimetalisalzen und seinen Komplexen mit organischen Derivaten ausgewählt wird. Als Beispiel dienende Katalysatoren sind die Reaktionsprodukte der Chlorplatinsäure mit Vinylpolysiloxanen, wie zum Beispiel 1,3-Divinyltetramethyldisiloxan, die mit einem alkalischen Mittel behandelt oder anderweitig bearbeitet werden, um das Chloratom teilweise oder ganz zu entfernen; die Reaktionsprodukte der Chlorplatinsäure mit Alkoholen, Ethern und Aldehyden; und Platinchelate und Platin-Chloridkomplexe mit Phosphinen, Phosphinoxiden und mit Olefinen, wie zum Beispiel Ethylen, Propylen und Styrol. Es kann auch, je nach der Chemie der Polysiloxan-Polymere, wünschenswert sein, andere Katalysatoren, wie zum Beispiel Dibutylzinndilaurat, an Stelle von Katalysatoren auf Platinbasis zu verwenden.
Zur Steuerung der Kinetik der Aufschäumungs- und Härtungsreaktion können auch verschiedene Inhibitoren für Platinkatalysatoren verwendet werden, um die Porosität und Dichte der Silikonschäume zu regulieren. Beispiele für solche Inhibitoren umfassen cyclische Polymethylvinylsiloxan-Verbindungen und Acetylalkohole. Diese Inhibitoren sollten das Schäumen und Härten nicht in der Weise stören, dass der Schaum zerstört wird.
Physikalische oder chemische Treibmittel können verwendet werden, um den Silikonschaum herzustellen, einschließlich der physikalischen und chemischen Treibmittel, die oben für Polyurethane aufgeführt werden. Weitere Beispiele für chemische Treibmittel umfassen Benzylalkohol, Methanol, Ethanol, Isopropylalkohol, Butandiol und Silanole. In einer Ausführungsform wird eine Kombination von Verfahren zum Aufblasen verwendet, um Schäume zu erhalten, die erwünschte Merkmale besitzen. Zum Beispiel kann ein physikalisches Treibmittel, wie zum Beispiel ein Chlorfluorkohlenstoff, als sekundäres Treibmittel einer reaktionsfähigen Mischung zugesetzt werden, wobei der primäre Modus der Aufblasung der Wasserstoff ist, der als Ergebnis der Reaktion zwischen Wasser und Hydridsubstituenten am Polysiloxan freigesetzt wird.
Bei der Bildung von Silikonschäumen werden die reaktionsfähigen Komponenten der Vorläuferzusammensetzung in zwei Paketen gelagert, in einem, das den Platinkatalysator enthält, und im anderen das Polysiloxan-Polymer umfassend Hybridgruppen, das eine vorzeitige Reaktion verhindert. Es ist auch möglich, die elektrisch leitfähigen Teilchen in jede Packung aufzunehmen. Bei einem anderen Verfahren der Herstellung wird das Polysiloxan-Polymer in einen Extruder zusammen mit den elektrisch leitfähigen Teilchen, Wasser, physikalischen Treibmitteln, falls erforderlich, und anderen gewünschten Zusätzen gebracht. Der Platinkatalysator wird dann in den Extruder dosiert, um das Aufschäumen und die Härtungsreaktion in Gang zu setzen. Die Verwendung von physikalischen Treibmitteln, wie zum Beispiel flüssiges Kohlendioxid oder superkritisches Kohlendioxid, in Verbindung mit chemischen Treibmitteln, wie zum Beispiel Wasser, kann zu Schaum führen, der viel geringere Dichten besitzt. Bei einem weiteren Verfahren werden die flüssigen Silikonkomponenten dosiert, gemischt und in eine Vorrichtung abgegeben, wie zum Beispiel eine Gießform oder eine kontinuierliche Beschichtungsanlage. Das Aufschäumen tritt dann entweder in der Gießform oder in der kontinuierlichen Beschichtungsanlage auf.
In einer Ausführungsform werden die ganze Gruppe, die den Platinkatalysator, das Polysiloxan-Polymer, das Hydridgruppen enthält, elektrisch leitfähige Teilchen, physikalische und/oder chemische Treibmittel, optionale Inhibitoren für den Platinkatalysator und andere gewünschte Zusätze in ein Magnetfeld gebracht. Das Aufschäumen kann vor der Einwirkung des Magnetfeldes oder während dessen erfolgen.
Die elektrisch leitfähigen Silikonschäume können mechanische Eigenschaften haben, die mit denen derselben Silikonschäume ohne die elektrisch leitfähigen Teilchen übereinstimmen oder ihnen im Wesentlichen ähnlich sind.
Alternativ kann eine weiche, elektrisch leitfähige Silikonzusammensetzung durch die Reaktion einer Vorläuferzusammensetzung, die eine flüssige Silikonzusammensetzung umfasst, welche ein Polysiloxan enthält, das mindesten zwei Alkenylgruppen pro Molekül enthält; eines Polysiloxans, das mindestens zwei an Silizium gebundene Wasserstoffatome in einer Menge hat, die zum Härten der Zusammensetzung wirksam ist; einen Katalysator; und optional eine reaktive oder nicht-reaktive Polysiloxanflüssigkeit gebildet werden, die eine Viskosität von etwa 100 bis etwa 1000 Centipoise hat. Geeignete reaktive Silikonzusammensetzungen sind solche mit einem niedrigen Durometerwert, 1:1 flüssige Silikonkautschuk-(LSR) oder flüssige spritzgegossene (LIM)-Zusammensetzungen. Wegen ihrer niedrigen inhärenten Viskosität erleichtert die Verwendung der LSR oder LIM mit niedrigem Durometerwert das Zusetzen größerer Füllstoffmengen und führt zur Bildung eines weichen Schaums.
Das reaktive oder nicht-reaktive Polysiloxan-Fluid ermöglicht es, größere Mengen an Füllstoff in die gehärtete Silikonzusammensetzung einzubringen, wodurch die erhaltenen Volumen- und spezifischen Oberflächenwiderstandswerte gesenkt werden. In einer Ausführungsform bleibt das Polysiloxan-Fluid im gehärteten Silikon und wird nicht entzogen oder entfernt. Das reaktive Silikon-Fluid wird so zu einem Teil der Polymermatrix, was zu geringer Entgasung und kleiner oder keiner Migration zur Oberfläche hin während der Verwendung führt. In einer Ausführungsform ist der Siedepunkt des nicht-reaktiven Silikon-Fluids ausreichend hoch, so dass es bei Verteilung in der Polymermatrix nicht während oder nach dem Härten verdampft und nicht zur Oberfläche wandert oder ausgast.
In einer Ausführungsform werden LSR- oder LIM-Systeme als zweiteilige Entwürfe bereitgestellt, die zum Mischen in Volumenverhältnissen von etwa 1:1 geeignet sind. Der Teil ”A” des Entwurfes umfasst ein oder mehrere Polysiloxane, die zwei oder mehr Alkenylgruppen haben, und weist eine Extrusionsrate von weniger als etwa 500 g/min auf. Beispiele für geeignete Alkenylgruppen sind Vinyl, Allyl, Butenyl, Pentenyl, Hexenyl und Heptenyl, wobei Vinyl besonders geeignet ist. Die Alkenylgruppe kann an die molekularen Kettenendpunkte, in Seitenpositionen der Molekülkette oder an beide gebunden werden. Andere siliziumgebundene organische Gruppen im Polysiloxan, die zwei oder mehr Alkenylgruppen haben, sind beispielsweise substituierte oder unsubstituierte einwertige Kohlenwasserstoffgruppen, zum Beispiel Alkylgruppen, wie zum Beispiel Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl und Hexyl; Arylgruppen, wie zum Beispiel Phenyl, Tolyl und Xylyl; Aralkylgruppen, wie zum Beispiel Benzyl und Phenethyl; und halogenierte Alkylgruppen, wie 3-Chlorpropyl und 3,3,3-Trifluorpropyl. Als Beispiel dienende Substituenten sind Methyl- und Phenylgruppen.
Das alkenylhaltige Polysiloxan kann eine gerade Kette, teilweise verzweigte gerade Kette, verzweigte Kette oder eine Netzstruktur besitzen oder kann eine Mischung von zwei oder mehr zur Auswahl stehenden Polysiloxanen mit den als Beispiel angeführten molekularen Strukturen sein. Das alkenylhaltige Polysiloxan können beispielsweise trimethylsiloxy-endblockierte Dimethylsiloxan-Methylvinylsiloxan-Copolymere, trimethylsiloxy-endblockierte Methylvinylsiloxan-Methylphenylsiloxan-Copolymere, trimethylsiloxyendblockierte Dimethylsiloxan-Methylvinylsiloxan-Methylphenylsiloxan-Copolymere, dimethylvinylsiloxy-endblockierte Dimethylpolysiloxane, dimethylvinylsiloxy-endblockierte Methylvinylpolysiloxane, dimethylvinylsiloxy-endblockierte Methylvinylphenylsiloxane, dimethylvinylsiloxy-endblockierte Dimethylvinylsiloxan-Methylvinylsiloxan-Copolymere, dimethylvinylsiloxy-endblockierte Dimethylsiloxan-Methylphenylsiloxan-Copolymere, dimethylvinylsiloxy-endblockierte Dimethylsiloxan-Diphenylsiloxan-Copolymere, Polysiloxan, das R₃SiO_1/2- und SiO_4/2-Einheiten umfasst, Polysiloxan, das RSiO_3/2-Einheiten umfasst, Polysiloxan, das die R₂SiO_2/2- und RSiO_3/2-Einheiten umfasst, Polysiloxan, das die R₂SiO_2/2-, RSiO_3/2- und SiO_4/2-Einheiten umfasst, und eine Mischung von zwei oder mehr der vorhergehenden Polysiloxane. R repräsentiert substituierte und unsubstituierte einwertige Kohlenstoffgruppen, zum Beispiel Alkylgruppen, wie zum Beispiel Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl und Hexyl; Arylgruppen, wie zum Beispiel Phenyl, Tolyl und Xylyl; Aralkylgruppen, wie zum Beispiel Benzyl und Phenethyl; und halogenierte Alkylgruppen, wie zum Beispiel 3-Chlorpropyl und 3,3,3-Trifluorpropyl, unter dem Vorbehalt, dass mindestens 2 der R-Gruppen pro Molekül Alkenylgruppen sind.
Die Komponente ”B” des LSR- oder LIM-Systems umfasst ein oder mehrere Polysiloxane, die mindestens zwei siliziumgebundene Wasserstoffatome pro Molekül umfassen, und weist eine Extrusionsrate von weniger als etwa 500 g/min auf. Der Wasserstoff kann an die molekularen Kettenendpunkte, in Seitenpositionen der Molekülkette oder an beide gebunden werden. Andere siliziumgebundene Gruppen sind organische Gruppen, beispielsweise substituierte und unsubstituierte einwertige Kohlenwasserstoffgruppen, die keine Alkenyle sind, zum Beispiel Alkylgruppen, wie zum Beispiel Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl und Hexyl; Arylgruppen, wie zum Beispiel Phenyl, Tolyl und Xylyl; Aralkylgruppen, wie zum Beispiel Benzyl und Phenethyl; und halogenierte Alkylgruppen, wie 3-Chlorpropyl und 3,3,3-Trifluorpropyl. Als Beispiel dienende Substituenten sind Methyl- und Phenylgruppen.
Die wasserstoffhaltige Polysiloxan-Komponente kann eine gerade Kette, teilweise verzweigte gerade Kette, verzweigte Kette, cyclische, molekulare Netzstruktur besitzen oder kann eine Mischung von zwei oder mehr zur Auswahl stehenden Polysiloxanen mit den als Beispiel angeführten molekularen Strukturen sein. Das wasserstoffhaltige Polysiloxan sind beispielsweise trimethylsiloxy-endblockierte Methylhydrogenpolysiloxane, trimethylsiloxy-endblockierte Dimethylsiloxan-Methylhydrogensiloxan-Copolymere, trimethylsiloxy-endblockierte Methylhydrogensiloxan-Methylphenylsiloxan-Copolymere, trimethylsiloxy-endblockierte Dimethylsiloxan-Methylhydrogensiloxan-Methylphenylsiloxan-Copolymere, dimethylhydrogensiloxy-endblockierte Dimethylpolysiloxane, dimethylhydrogensiloxy-endblockierte Methylhydrogenpolysiloxane, dimethylhydrogensiloxy-endblockierte Dimethylsiloxan-Methylhydrogensiloxan-Copolymere, dimethylhydrogensiloxy-endblockierte Dimethylsiloxan-Methylphenylsiloxan-Copolymere und dimethylhydrogensiloxy-endblockierte Methylphenylpolysiloxane.
Die wasserstoffhaltige Polysiloxan-Komponente wird in einer Menge zugesetzt, die ausreichend ist, um die Zusammensetzung zu härten, speziell in einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 10 siliziumgebundenen Wasserstoffatomen pro Alkenylgruppe im alkenylhaltigen Polysiloxan.
Die Silikonzusammensetzung umfasst ferner im allgemeinen als Teil der Komponente ”A” einen Katalysator, wie zum Beispiel Platin, zum Beschleunigen der Härtungsreaktion. Platin und Platinverbindungen, die als Katalysatoren der Hydrosilylierungsreaktion bekannt sind, können verwendet werden, zum Beispiel Platinschwarz, Platin-auf-Tonerde-Pulver, Platin-auf-Kieselgel-Pulver, Platin-auf-Kohlenstoff-Pulver, Chlorplatinsäure, alkoholische Lösungen von Chlorplatinsäure-Platin-Olefin-Komplexen, Platin-Alkenylsiloxan-Komplexen und den Katalysatoren, die durch die Mikropartikulierung der Dispersion eines Platin-Additionsreaktions-Katalysators geliefert werden, wie oben beschrieben, in einem thermoplastischen Harz, wie Methylmethacrylat, Polycarbonat, Polystyrol, Silikon und dergleichen. Mischungen von Katalysatoren können auch verwendet werden. Eine Menge des Katalysators, die beim Härten der vorliegenden Zusammensetzung wirksam ist, beträgt im Allgemeinen 0.1 bis 1,000 Gewichtsteile pro Million Gewichtsteile Platinmetall auf der Basis der kombinierten Mengen der Alkenyl- und Wasserstoffkomponenten.
Die Zusammensetzung umfasst ferner eine oder mehrere Polysiloxan-Fluide, die eine Viskosität von kleiner oder gleich etwa 1000 Centipoise, speziell kleiner oder gleich etwa 750 Centipoise, spezieller kleiner oder gleich etwa 600 Centipoise und ganz speziell kleiner oder gleich etwa 500 Centipoise haben. Die Polysiloxan-Fluide können auch eine Viskosität von größer oder gleich etwa 100 Centipoise haben. Die Polysiloxan-Fluid-Komponente wird zugesetzt, um die Viskosität der Zusammensetzung zu verringern, wodurch mindestens ein Element aus erhöhter Füllstoffbeladung, verbesserte Füllstoffbenetzung und verbesserte Füllstoffverteilung ermöglicht wird und was zu gehärteten Zusammensetzungen führt, die niedrigere Werte für Widerstand und spezifischen Widerstand haben. Durch die Verwendung der Polysiloxan-Fluid-Komponente kann auch die Abhängigkeit des Widerstandswertes von der Temperatur reduziert und/oder die zeitlichen Veränderungen der Werte für Widerstand und spezifischen Widerstand reduziert werden. Durch die Verwendung der Polysiloxan-Fluid-Komponente erübrigt sich ein zusätzlicher Schritt zum Entfernen des Fluids während der Verarbeitung sowie das mögliche Ausgasen und die Migration des Verdünnungsmittels während der Verwendung. Das Polysiloxan-Fluid sollte die Härtungsreaktion, d. h. die Additionsreaktion der Zusammensetzung, nicht hemmen, kann aber an der Härtungsreaktion teilnehmen oder nicht.
Das nicht-reaktive Polysiloxan-Fluid hat einen Siedepunkt von mehr als etwa 500°F (260°C) und kann verzweigt oder geradkettig sein. Das nicht-reaktive Polysiloxan-Fluid umfasst siliziumgebundene organische Gruppen, die kein Alkenyl sind, beispielsweise substituierte und unsubstituierte einwertige Kohlenwasserstoffgruppen, zum Beispiel Alkylgruppen, wie zum Beispiel Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl und Hexyl; Arylgruppen, wie zum Beispiel Phenyl, Tolyl und Xylyl; Aralkylgruppen, wie zum Beispiel Benzyl und Phenethyl; und halogenierte Alkylgruppen, wie zum Beispiel 3-Chlorpropyl und 3,3,3-Trifluorpropyl. Als Beispiel dienende Substituenten sind Methyl- und Phenylgruppen. Das nicht-reaktive Polysiloxan-Fluid kann daher R3SiO1/2- und SiO4/2-Einheiten, RSiO3/2-Einheiten, R2SiO2/2- und RSiO3/2-Einheiten oder R2SiO2/2-, RSiO3/2- und SiO4/2-Einheiten umfassen, wobei R substituierte und unsubstituierte einwertige Kohlenwasserstoffgruppen repräsentiert, die aus der Gruppe bestehend aus Alkyl, Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Aryl, Phenyl, Tolyl, Xylyl, Aralkyl, Benzyl, Phenethyl, halogeniertem Alkyl, 3- Chlorpropyl und 3,3,3-Trifluorpropyl ausgewählt werden. Da das nicht-reaktive Polysiloxan ein Fluid ist und einen wesentlich höheren Siedepunkt (mehr als 260°C (500°F)) hat, ermöglicht es die Aufnahme größerer Mengen an Füllstoff, migriert aber nicht und gast auch nicht aus. Beispiele für nicht-reaktive Polysiloxan-Fluide umfassen DC 200 von der Dow Corning Corporation.
Reaktive Polysiloxan-Fluide härten gemeinsam mit dem alkenylhaltigen Polysiloxan und dem Polysiloxan, das mindestens zwei siliziumgebundene Wasserstoffatome hat, und können daher selbst Alkenylgruppen oder siliziumgebundene Wasserstoffgruppen enthalten. Solche Zusammensetzungen können dieselben Strukturen haben, wie in Verbindung mit dem alkenylhaltigen Polysiloxan und dem Polysiloxan oben beschrieben, das mindestens zwei siliziumgebundene Wasserstoffatome hat, haben aber zusätzlich eine Viskosität von kleiner oder gleich etwa 1000 Centipoise (cps), speziell kleiner oder gleich etwa 750 cps, spezieller kleiner oder gleich etwa 600 cps und ganz speziell kleiner oder gleich etwa 500 cps. In einer Ausführungsform haben die reaktiven Polysiloxan-Fluide einen Siedepunkt, der größer als die Härtungstemperatur der Additionshärtungsreaktion ist.
Die Polysiloxan-Fluid-Komponente ist in einer effektiven Menge vorhanden, die das Hinzufügen, die Aufnahme und Benetzung größerer Mengen von leitfähigem Füllstoff ermöglicht und die Aufnahme der elektrisch leitfähigen Teilchen erleichtert, um zum Beispiel das Trennen und/oder Verteilen zu erleichtern. In einer Ausführungsform werden die Polysiloxan-Fluid-Komponente der Zusammensetzung in einer Menge von etwa 5 bis etwa 50 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen der kombinierten Menge des Polysiloxans, das mindestens zwei Alkenylgruppen pro Molekül hat, wobei das Polysiloxan mindestens zwei siliziumgebundene Wasserstoffatome hat, in einer Menge, die zum Härten der Zusammensetzung wirksam ist, und der Katalysator zugesetzt. Die Menge der Poly siloxan-Fluid-Komponente ist speziell größer oder gleich etwa 5, spezieller größer oder gleich etwa 7,5 und noch spezieller größer oder gleich etwa 10 Gewichtsteile. Benötigt wird auch eine Polysiloxan-Fluid-Komponente von kleiner oder gleich etwa 50 Gewichtsteilen, spezieller kleiner oder gleich etwa 25 Gewichtsteilen und noch spezieller kleiner oder gleich 20 Gewichtsteilen der kombinierten Menge des Polysiloxans, das mindestens zwei Alkenylgruppen pro Molekül hat, wobei das Polysiloxan mindestens zwei siliziumgebundene Wasserstoffatome in einer Menge hat, die beim Härten der Zusammensetzung wirksam ist, sowie der Katalysator.
Die Silikonschäume können ferner optional eine härtbare Silikongel-Gestaltung umfassen. Silikongele sind leicht vernetzte Fluide oder nicht vollständig gehärtete Elastomere. Sie sind einzigartig darin, dass sie den Berührungsbereich von sehr weich und klebrig bis mäßig weich und nur leicht klebrig überspannen. Die Verwendung einer Gel-Gestaltung verringert die Viskosität der Zusammensetzung, wodurch mindestens ein Element aus erhöhter Füllstoffbeladung, verbesserte Füllstoffbenetzung und/oder verbesserte Füllstoffverteilung ermöglicht wird, was zu gehärteten Zusammensetzungen, die niedrigere Werte für Widerstand und spezifischen Widerstand haben, und verstärkter Weichheit führt. Geeignete Gel-Gestaltungen können entweder zweiteilige härtbare Gestaltungen oder einteilige Gestaltungen sein. Die Komponenten der zweiteiligen härtbaren Gel-Gestaltungen sind denen ähnlich, die oben für LSR-Systeme beschrieben wurden (d. h. ein organisches Polysiloxan, das mindestens zwei Alkenylgruppen pro Molekül hat, und ein organisches Polysiloxan, das mindestens zwei siliziumgebundene Wasserstoffatome pro Molekül hat). Der Hauptunterschied liegt in der Tatsache, dass kein Füllstoff vorhanden ist und dass das Molverhältnis der siliziumgebundenen Wasserstoffgruppen (Si-H) zu den Alkenylgruppen normalerweise kleiner als 1 ist und variiert werden kann, um ein ”teilvernetztes” Polymer mit der Lockerheit und Weichheit eines gehärteten Gels zu erzeugen. Speziell ist das Verhältnis der siliziumgebundenen Wasserstoffatome zu den Alkenylgruppen kleiner oder gleich etwa 1,0, speziell kleiner oder gleich etwa 0,75, spezieller kleiner oder gleich etwa 0,6 und ganz speziell kleiner oder gleich etwa 0,1. Ein Beispiel für eine geeignete zweiteilige Silikongel-Gestaltung ist SYLGARD^® 527-Gel, das von der Dow Corning Corporation kommerziell erhältlich ist.
Die Silikonschäume können gegossen und verarbeitet werden, wobei nur ein unterer Träger oder ein unterer Träger und ein oberer Träger verwendet werden, wie oben beschrieben.
Die Verwendung von magnetisch ausgerichteten, elektrisch leitfähigen Teilchen ermöglicht die Herstellung von Polymerschäumen, die eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit haben, unter Verwendung niedrigerer Konzentrationen des elektrisch leitfähigen Füllstoffs. Die Verwendung von niedrigeren Konzentrationen führt dazu, dass die Schäume verbesserte physikalische Eigenschaften haben, insbesondere bleibende Druckverformung und/oder Weichheit. Diese Charakteristika ermöglichen die Verwendung der Polymerschäume für eine Variation von Erzeugnissen, wie zum Beispiel Dichtungsmaterialien, elektrische Erdungsklemmen, leitfähige Federelemente an Batteriekontakten und dergleichen, insbesondere dort, wo elektromagnetische und/oder Radiofrequenzabschirmungen oder elektrostatische Verlusteigenschaften erforderlich sind. Die Materialien können dort verwendet werden, wo Dichtung, Stoßdämpfung und/oder Pufferung zusammen mit elektrischer Leitfähigkeit benötigt werden. Die Schaumschichten können auch verwendet werden, um für thermische Leitfähigkeit zu sorgen, wenn die elektrisch leitfähigen Füllstoffe auch thermisch leitfähig sind, oder wenn sowohl elektrische als auch thermisch leitfähige Füllstoffe vorhanden sind. In einer Ausführungsform können thermisch leitfähige Füllstoffe (anstelle von elektrisch leitfähigen Füllstoffen verwendet werden, um eine Schicht mit thermischer Leitfähigkeit zu erhalten.
Die elektrisch leitfähigen Schäume können auch mit oder ohne eine elektrisch leitfähige Schicht (z. B. Kupferfolie) und einen strukturierten, nicht elektrisch leitfähigen Klebstoff verwendet werden. Wie bekannt ist, sind elektrisch nicht leitfähige Klebstoffe auf Grund ihrer deutlich niedrigeren Kosten im Vergleich zu leitfähigen Klebstoffen wünschenswert. Die vorhergehende Erzeugniskonfiguration ermöglicht, zusammen mit der Verwendung eines preiswerteren Klebstoffs, eine elektrische Verbindung zwischen der Schaumschicht und der leitfähigen Schicht. In einer weiteren Ausführungsform wird die Gestaltung des gehärteten Polymerschaums mit bekannten Mitteln so eingestellt, dass dem Polymerschaum Klebstoffeigenschaften verliehen werden. Es kann ein leitfähiger Schaumklebstoff erreicht werden.
Die Verwendung der magnetisch ausgerichteten, elektrisch leitfähigen Teilchen ermöglicht die Herstellung von elektrisch leitfähigen Polymerschäumen, die einen spezifischen Volumenwiderstand von etwa 10^–3 Ohm cm bis etwa 10³ Ohm-cm bei einem Druck von 100 psi aufweisen. Innerhalb dieses Bereiches kann der spezifische Volumenwiderstand kleiner oder gleich etwa 10², spezieller kleiner oder gleich etwa 10 und ganz speziell kleiner oder gleich etwa 1 Ohm·cm sein.
In einer Ausführungsform sorgen die Polymerschäume für eine elektromagnetische Abschirmung mit einem Wert von größer oder gleich etwa 50 Dezibel (dB), spezieller von größer oder gleich etwa 70 dB und noch spezieller von größer oder gleich etwa 80 dB. Ein Verfahren zum Messen der elektromagnetischen Abschirmung wird in MIL-G-83528B dargestellt.
In einer speziellen Ausführungsform ist der spezifische Volumenwiderstand des Polymerschaums kleiner oder gleich etwa 1 und die elektromagnetische Abschirmung ist größer oder gleich etwa 80 dB.
In einer weiteren Ausführungsform hat der Schaum mindestens eine der folgenden Eigenschaften: eine 25%ige Druckkraftdurchbiegung (CDF) von etwa 0,007 bis etwa 10,5 kg/cm² (ungefähr 0,1 bis ungefähr 150 psi); eine Bruchdehnung von größer oder gleich etwa 20%; eine Druckverformung (50%) von kleiner oder gleich etwa 30% und eine Rohdichte von etwa 1 bis etwa 125 pcf.
Der Modul, der sich in der Druckkraftdurchbiegung (CDF) zeigt, wird durch ein Instron-Gerät unter Verwendung von 5 cm × 5 cm großen Stanzproben, die auf mindestens 0,6 cm (0.250 inches) normalerweise etwa 0,9 cm (0.375 inches) aufgestapelt sind, wobei zwei Stapel pro Los oder Durchlauf verwendet werden, und eine 9090 kg-Zelle (20,00 pound) bestimmt, die am Boden des Instron befestigt ist. CDF wurde durch Berechnen der Kraft in psi (pounds per square inch) gemessen, die nach AST D1056 zum Zusammendrücken der Probe auf 25% der ursprünglichen Dicke erforderlich ist.
Zugfestigkeit und -dehnung werden unter Verwendung eines Instron, das mit einer 20 kg-Lastzelle (50-pound) ausgestattet ist, und je nach Dicke und Dichte unter Verwendung eines Bereichs von 4,5–9,0 kg gemessen. Die Zugfestigkeit wird als der Wert der Kraft in Kilogramm pro Quadratzentimeter (kg/cm²) beim Reißen, geteilt durch die Probendicke und multipliziert mit zwei, berechnet. Die Dehnung wird als prozentuale Verlängerung angegeben.
Es ist festgestellt worden, dass eine verbesserte Leitfähigkeit in den geblasenen Schäumen erreicht wird, wenn der durchschnittliche Durchmesser der Zellen im Schaum ungefähr der Dicke der Schaumschicht entspricht, d. h. wenn eine einzelne Zelle den Abstand zwischen einer ersten und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche des Schaums überbrückt. Ohne Einschränkung durch die Theorie glaubt man, dass isolierte und im Wesentlichen durchgängige Säulen leichter zu erreichen sind, wenn der Zelldurchmesser in z-Richtung nahe der Schaumdicke liegt. In einer Ausführungsform besteht jede Säule aus einer einzigen Kette von Teilchen, die jeweils von den anderen Teilchenketten isoliert sind. Eine gute Leitfähigkeit wird dort erreicht, wo jede Kette aus 2 bis 12, speziell aus 3 bis 8 elektrisch leitfähigen Teilchen besteht. Die Ketten brauchen nicht streng linear zu sein, es besteht aber ein wechselseitiger Kontakt zwischen den Teilchen, die den Strom darstellen.
Um für gute mechanische Eigenschaften für den Schaum, insbesondere gute Dichtungseigenschaften für eine geschäumte Folie, zu sorgen, beträgt der Zelldurchmesser des Schaums etwa 20 bis etwa 500 Mikrometer, vorzugsweise etwa 20 bis etwa 300 Mikrometer. Optimale Zelldurchmesser des Schaums sind daher eine Balance zwischen der gewünschten Dicke der Schaumfolie und der Dichtungsfähigkeit, die gewünscht wird.
Die folgenden Beispiele, die nur exemplarisch und nicht einschränkend sein sollen, illustrieren Zusammensetzungen und Verfahren der Herstellung einiger der verschiedenen Ausführungsformen für die elektromagnetische Abschirmung und/oder elektrostatisch dissipativen und/oder elektrisch leitfähigen Polymerschäume, die hierin beschrieben werden.
BEISPIELE
Der folgende Test wurde zum Bestimmen der Leitfähigkeit verwendet. Wie bekannt ist, hängen spezielle Werte für den spezifischen Volumenwiderstand und die elektrostatische Abschirmung von den speziellen Testverfahren und -bedingungen ab. Es ist zum Beispiel bekannt, dass der spezifische Volumenwiderstand und die Abschirmwirkung mit dem Druck variieren können, der während des Tests auf die Probe ausgeübt wird. Verwendbare elektrische Ausrüstung und Testvorrichtungen zum Messen des spezifischen Volumenwiderstandes in der Probe werden unten angeführt. Die Vorrichtung ist eine speziell angefertigte Presse mit goldplattierten, 2,5 cm × 2,5 cm (1 inch × 1 inch) großen quadratischen elektrischen Kontakten. Die Vorrichtung ist mit einer digitalen Kraftmessdose ausgestattet, die dem Bediener ermöglicht, die Kraft zu überwachen und Einstellungen daran vorzunehmen, die auf die Oberfläche der Probe ausgeübt wird. Die Stromversorgung kann 0 bis 2 A an die Probenoberfläche liefern. Der Spannungsabfall und der Widerstand in Ohm über der Probe werden unter Verwendung eines HP 34420 A Nano Volt/Micro-Ohmmeters gemessen. Die elektronischen Komponenten der Vorrichtung können sich erwärmen, und im Fall des HP 34420 A werden interne Kontrollen der Kalibrierung ausgeführt. Die Proben können sich im Zeitraum von 24 Stunden an die Bedingungen der Testumgebung anpassen. Eine geeignete Testumgebung sind 50% rel. Feuchte (% RH) bei einer Raumtemperatur von 23°C (70°F). Die Probe, die getestet werden soll, wird zwischen die Platten der Testvorrichtung gebracht, und auf die Oberfläche wird eine Belastung ausgeübt. Die aufgebrachte Last hängt von der Art der Probe, die getestet werden soll, ab, weiche Schäume werden unter Verwendung kleiner Lasten getestet, während Feststoffe unter Verwendung eines Lastbereiches von etwa 63,279 bis etwa 210,930 kg/m² getestet werden (90 bis 300 pound per square inch). Nach dem Aufbringen der Last wird Strom durch die Probe geschickt und der Spannungsabfall über der Probendicke wird gemessen. Ein geeigneter Test umfasst Messungen bei 4 verschiedenen Amperewerten, 0,5, 1,0, 1,6 und 2,0 Ampere. Bei einem leitfähigen Verbundmaterial ist der sich ergebende berechnete spezifische Volumenwiderstand für alle vier Ampere-Einstellungen ähnlich. Die Berechnung des spezifischen Volumenwiderstandes erfolgt folgendermaßen: Spez. Volumenwiderstand (Ohm-cm) = (E/I)·(A/T),wobei E = Spannungsabfall (V), I = Strom (Ampere), A = Fläche (cm²) und T = Dicke (cm).
Messungen des spezifischen Volumenwiderstandes werden an Elastomerproben in ähnlicher Weise durch Schneiden einer rechteckigen Probe, Beschichtung der Enden mit Silberfarbe, Trocknenlassen der Farbe und Verwenden eines Voltmeters für die Ausführung der Widerstandsmessungen ausgeführt.
Beispiel 1
Eine Auswertung von Nickel- und nickelbeschichteten keramischen Mikrokügelchen als leitfähige Füllstoffe in einem Silikonschaum wurde vorgenommen. Silikone (Dow Corning Silikone 8137 und NUSIL 6033 von der Nusil Technology LLC), die Füllstoff-Mikrokügelchen, und Silikonhärtungsinhibitor (10ctyn-3-ol von der Aldrich Chemical Co.) wurden in einem Flaktek-Hochleistungsmixer gemischt, auf einen PET-Film mit kontrollierter Dicke aufgegossen und in einen Ofen gebracht, der einem einstellbaren Magnetfeld ausgesetzt wurde. Im Allgemeinen hatten die chemisch geblasenen und gehärteten Schäume eine Dicke von 70 bis 80 mils (1778 bis 2032 Mikrometern).

Die Ergebnisse in Tabelle 1 zeigen, dass selbst bei einem Magnetfeld von immerhin 1200 Gauß in den dicken Schichten des gehärteten Schaums keine Leitfähigkeit beobachtet wurde. Tabelle 1

Durchlauf Nr.	1	2	3	4	5	6	7
Magnetfeld, Gauß	250	250	1000	1000	1200	1200	1200
Gießdicke, mil	10	20	20	20	20	20	20
Ofentemperatur, °C	23	23	23	23	23	23	23
Ofenverweildauer, min	5	5	5	5	10	10	10
Oberer Träger	nein	nein	nein	nein	nein	nein	nein
Si-Gestaltung A/B, Gramm	33/3,3	33/3,3	33/3,3	33/3,3	33/3,3	33/3,3	33/3,3
Inhibitor, Tropfen (etwa 40 mg)	5	4	4	4	3	-	2
Füllstoffkugelgröße, Mikrometer	45–75*	45–75*	<35**	<35**	<100**	<100**	<100**
Gewichts-% Ni in Füllstoff	100	100	27	27	10	10	10
Füllstoffbeladung, Gewichts-%	10	20	10	20	20	20	20
Leitfähigkeit	nein	nein	nein	nein	nein	nein	nein

*100% Nickel-Mikrokügelchen
** Ni-beschichtete keramische Mikrokügelchen

Beispiel 2
Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse von zusätzlichen Durchläufen unter Verwendung von 100% Nickelmikrokügelchen. Die Gestaltungen wurden zur Herstellung von Schaumproben bei einer Dicke von 18 bis 40 mil (457 bis 1016 Mikrometern) gegossen.
Bei den Durchläufen, die in Tabelle 2 gezeigt werden, wurde die Bildung von Füllstoffsäulen beobachtet; die Schäume waren jedoch nicht leitfähig. Die Durchläufe 1–3 wurden ohne oberen Träger gegossen, was zu einer geringeren Qualität der Schäume führte. Die Analyse der Durchläufe 4-13 zeigte, dass die gehärteten Schäume 40 bis 120 mils (1016 bis 3038 Mikrometer) dick waren und zwei oder mehr Zellen hatten, die die Dicke des Schaums (z-Richtung) überspannten. 6 ist eine SEM-Aufnahme von Durchlauf Nr. 11 von Beispiel 3, und 7 ist eine SEM-Aufnahme des Schaums von Durchlauf Nr. 13 von Beispiel 3. Wir aus den SEM-Aufnahmen zu erkennen ist, wurde in einzelnen Nickelsäulen eine Unterbrechung an der Grenzfläche zwischen den Zellen in Richtung der z-Achse beobachtet.
Beispiel 3

Dünnere Schäume wurden unter Verwendung von 100% Nickelkügelchen oder silberbeschichteten Nickelkügelchen hergestellt, beide mit oder ohne oberen Träger, wie angegeben. Die Vormischung wurde in einem Kühlschrank gekühlt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 3A gezeigt. Tabelle 3A

Durchlauf Nr.	1a	1b	2a	2b	3a	3b	4a	4b
Magnetfeld, Gauß	500	500	250	250	250	250	250	250
Gießdicke, mil	5	5	5	5	5	5	10	10
Ofentemperatur, °C	55	55	55	55	50	50	50	50
Ofenverweildauer, min	5	5	5	5	5	5	5	5
Mit oberem Träger	nein	ja	nein	ja	nein	ja	nein	ja
Substrat	PET	PET	PET	PET	PET	PET	PET	PET
Si-Gestaltung, A/B, Gramm	33/3.3	33/3.3	33/3.3	33/3.3	33/3.3	33/3.3	33/3.3	33/3.3
Inhibitor, Tropfen (etwa 40 mg)	4	4	4	4	4	4	4	4
Füllstoffkugelgröße, Mikrometer	45–75	45–75	45–75	45–75	45–75	45–75	75–90*	75–90*
Füllstoffbeladung, Gramm	48	48	48	48	48	48	48	48
Füllstoff-Säulenbildung	ja	ja	ja	ja	ja	ja	ja	ja
Dicke, mil	8	13	6	13.5	6	14	6	14
Dichte, CPF	72,3	35,4	97.7	34.2	102.5	34	93.5	35
Leitfähigkeit	nein	ja	nein	ja	n/t	n/t	ja	ja

* Silberbeschichtete Nickelkügelchen
n/t: nicht getestet

Wie an den Ergebnissen in Tabelle 3A zu erkennen ist, wurde die Bildung von Nickelsäulen in allen Durchläufen beobachtet. Die gehärteten Schäume hatten eine Dicke, die ungefähr gleich der einer einzelnen Zelle im Schaum ist (10 to 15 mils (254 bis 381 Mikrometer)). Schäume, die eine Dicke hatten, die ungefähr dem Durchmesser der Zellen über die Dicke des Schaums entsprachen (z-Richtung), waren leitfähig. Die Kombination von dünneren Schäumen und der Verwendung eines oberen Trägers führte durchgängig zu leitfähigen Schäumen guter Qualität.

Die Ergebnisse der Prüfung des spezifischen Widerstandes für die Durchläufe 1b, 2b und 4b von Tabelle 3A werden in Tabelle 3B gezeigt. Tabelle 3B

Durchlauf	Ni-Kügelchen		Schaum		spez. Volumenwiderstand Ohm-cm
	Größe, μm	Volumen-%	Dicke, mil	Dichte, cpf	100 psi	200 psi	400 psi
1b	45–75	13	8	35	1,02	0,35	0,15
2b	45–75	13	14	34	9,44	0,67	0,23
4b	75–90*	13	6	35	0,04	0,01	0,01

*Silberbeschichtete Ni-Kügelchen

Für alle drei Durchläufe wurde eine gute Leitfähigkeit beobachtet. Durchlauf 1b und 4b zeigten einen besonders guten spezifischen Volumenwiderstand.
Beispiel 4
Auf der Grundlage der Ergebnisse, die für Beispiel 3 festgestellt wurden, wurde ein zusätzlicher Satz von Schäumen entworfen und getestet, wie in Tabelle 4A gezeigt. Der Füllstoff bestand aus 100% Ni-Mikrokügelchen oder silberbeschichteten Nickelkügelchen. Bei allen Durchläufen wurde ein oberer Träger aus PET verwendet. Ferner wurde bei allen Durchläufen die Vormischung im Kühlschrank gekühlt.
2 ist eine SEM-Aufnahme des Schaums von Durchlauf Nr. 1 von Tabelle 4A. 3 ist eine SEM-Aufnahme des Schaums von Durchlauf Nr. 5 von Tabelle 4A. Wie aus den SEM-Aufnahmen zu erkennen ist, ist die Dicke der Schicht entlang der z-Achse etwa 1,0 bis 1,5 mal so groß wie die durchschnittliche Höhe der Zellen. Säulen von Teilchen können teilweise in 2 und 3 beobachtet werden.

Die spezifischen Volumenwiderstände und andere Eigenschaften der Durchläufe 4–8 von Tabelle 4A werden weiter in Tabelle 4B dargestellt. Tabelle 4B

Durchlauf	Nickel-Kügelchen		Schaum				spez. Volumenwiderstand, Ohm-cm
	Größe, μm	Volumen-%	Dicke, mil	Dichte, pcf	CFD, psi	C-set, %	100 psi	200 psi	400 psi
4	45–75	8	23	24	n/t	n/t	16.6	7.7	1.1
5	45–75	13	24	32	n/t	n/t	17.2	3.1	1.4
6	75–150	8	32	24	1.0	2.8	1.3	0.1	0.04
7	75–150	13	31	31	3.9	1.7	4.6	0.2	0.05
8	75–90*	8	28	24	n/t	n/t	1.5	0.6	0.2

* Silberbeschichtete Nickel-Mikrokügelchen
CFD bei 25% Druckverformung bei 100°C
^# Bleibende Druckverformung

Tabelle 4B zeigt, dass die Schäume gute Leitfähigkeitswerte bei 100, 200 und 400 psi (entsprechend 689, 1379 bzw. 2758 kPa) haben. Zum Beispiel einen spezifischen Volumenwiderstand von 1.3 und 0.04 Ohm-cm bei 100 und 400 psi bei 8 Vol-% Füllstoff (44 Gewichts-%) für Versuch 9.

Die Schäume zeigten andere günstige Eigenschaften, wie Weichheit (CFD von 1–4 psi (700–2.800 kg/m2) bei 25%, niedrige C-set von 2–3% bei 100°C und niedrige Dichte (20–35 pcf). Tabelle 4A

Durchlauf Nr.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Magnetfeld, Gauß	250	250	250	250	250	250	250	250	250	250
Gießdicke, mil	8	8	8	8	8	8	8	8	8	8
Ofentemperatur, °C	70	70	70	70	70	70	70	70	70	70
Ofenverweildauer, min	5	4	4	4	4	4	4	4	4	4
Si-Gestaltungen A/B, Gramm	32/4	32/4	32/4	32/4	32/4	32/4	32/4	32/4	32/4	32/4
Inhibitor, Tropfen (ca. 40 mg)	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5
Füllstoffdurchmesser, μm	75–150	75–150	75–150	45–75	45–75	75–150	75–150	75–90*	75–150	75–150
Füllstoffbeladung, Gramm	48	28	48	28	48	28	48	28	28	48
Füllstoffbeladung, Vol-%	13	8	13	8	13	8	13	8	8	13
Verhältn. Schaumdicke zu durchschn. Zellhöhe	1–1.5	1	1	1	1	1	1	1	1	1
Schaumdicke, mil.	39	33	34	25	25	32	31	28	29	30
Schaumdichte, pcf	29	22.3	29.8	22.9	31.7	23.5	30.5	23.9	24.9	32.6
Leitfähigkeit	ja	ja	ja	ja	ja	ja	ja	ja	ja	ja

* Silberbeschichtete Nickelkügelchen

Beispiel 5
Es wurden auch dickere Schäume (2–40 mil) hergestellt, wie in Tabelle 5 gezeigt. Der Füllstoff, der verwendet wurde, bestand entweder aus 100% Nickelkügelchen oder nickelbeschichteten Stahlkügelchen und diese waren im allgemeinen größer (75–150 Mikrometer, 100–150 Mikrometer, 150–177 Mikrometer oder 177–200 Mikrometer). Die Füllstoffbeladungen betrugen 8, 12 und 14 Volumenprozent (ich sehe keine Proben mit einem Level von 13% in der Tabelle). Die Entwürfe wurden so auf eine erste PET-Trennschicht gegossen, dass eine Dicke von 7 mils erreicht wird, und darauf wurde eine obere PET-Trägerschicht gebracht. Sie wurden einem Magnetfeld der angegebenen Stärke und Dauer ausgesetzt, während sie bei 70°C aufgeschäumt und gehärtet wurden, wie in Tabelle 5 angegeben.
Die Ergebnisse in Tabelle 5 zeigen, dass eine gute Leitfähigkeit erreicht wurde. Die Schäume, die erzeugt wurden, besitzen eine gute Schaumqualität und Leitfähigkeit.
Die Begriffe ”erster”, ”zweiter” und dergleichen, wie hierin verwendet, bezeichnen keine Reihenfolge, Menge oder Bedeutung, sondern werden vielmehr dazu verwendet, ein Element vom anderen zu unterscheiden. Die Begriffe ”ein” oder ”eine” bezeichnen keine Beschränkung der Menge, sondern bezeichnen vielmehr das Vorhandensein von mindestens einem der genannten Punkte. Der Modifikator ”etwa”, der in Verbindung mit einer Größe verwendet wird, enthält auch den angegebenen Wert und hat die Bedeutung, die durch den Kontext vorgegeben wird (schließt z. B. das Maß des Fehlers ein, der mit der Messung der speziellen Größe verbunden ist). Alle Bereiche, die in dieser Schrift offenbart werden, schließen den angegebenen Endpunkt ein und können unabhängig voneinander kombiniert werden. Alle Bezugnahmen werden hierin durch Verweis in ihrer Vollständigkeit aufgenommen.
Obwohl die Erfindung mit Verweis auf eine als Beispiel dienende Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich für Fachleute auf diesem Gebiet, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und Äquivalente für Elemente derselben eingesetzt werden können, ohne vom Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen. Außerdem können viele Modifizierungen zur Anpassung einer besonderen Situation oder eines Materials an die Lehren der Erfindung vorgenommen werden, ohne vom wesentlichen Geltungsbereich derselben abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die spezielle Ausführungsform beschränkt ist, die als beste Art offenbart wird, welche zum Ausführen dieser Erfindung bestimmt ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Es werden Erzeugnisse offenbart, die eine Polymerschaumschicht umfassen, welche eine erste Oberfläche und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche hat; eine Vielzahl von Zellen zwischen der ersten Oberfläche der Polymerschaumschicht, wobei die Dicke der Polymerschaumschicht zwischen der ersten Oberfläche und der gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 1,0 bis 1,5 mal so groß wie die durchschnittliche Höhe der Vielzahl der Zellen ist; und eine Vielzahl von magnetischen, elektrisch leitfähigen Teilchen, die zu gegeneinander isolierten Ketten ausgerichtet sind, welche sich im Wesentlichen durchgängig über den Schaum zwischen der ersten Oberfläche und der gegenüberliegenden zweiten Oberfläche der Polymerschaumschicht erstrecken. Die Schäume sind als Dichtungsmittel zur elektromagnetischen Abschirmung, als Erdungsklemmen, als leitfähige Federelemente von Batteriekontakten und dergleichen verwendbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

- UL-Standard 94 [0027]

Claims

Polymerschaumschicht umfassend eine erste Oberfläche und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche; eine Vielzahl von Zellen zwischen der ersten Oberfläche und der gegenüberliegenden zweiten Oberfläche der Polymerschaumschicht, wobei die Dicke der Polymerschaumschicht zwischen der ersten Oberfläche und der gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 1,0 bis 1,5 mal so groß wie die durchschnittliche Höhe der Vielzahl der Zellen ist; und eine Vielzahl von magnetischen, elektrisch leitfähigen Teilchen, die als gegeneinander isolierte Ketten ausgerichtet sind, welche im Wesentlichen durchgängig den Schaum zwischen der ersten Oberfläche und der gegenüberliegenden zweiten Oberfläche der Polymerschaumschicht überspannen.
Schicht nach Anspruch 1, wobei die Teilchen aus einem Material gebildet sind, das sowohl magnetisch als auch elektrisch leitfähig ist.
Schicht nach Anspruch 1, wobei die magnetischen, elektrisch leitfähigen Teilchen Nickel, Silber, Gold, Kupfer, Aluminium, Kobalt, Eisen, Nickel oder eine Kombination umfassen, die mindestens eines der vorhergehenden Metalle umfasst.
Schicht nach Anspruch 1, wobei die Teilchen Nickel, Silber oder eine Kombination von Nickel und Silber umfassen.
Schicht nach Anspruch 1, wobei die Teilchen nickelbeschichtete Eisenteilchen, silberbeschichtete Nickelteilchen oder eine Kombination umfassen, die mindestens eine der vorhergehenden Arten von Teilchen umfasst.
Schicht nach Anspruch 1, umfassend 2 bis 30 Volumenprozent der magnetischen, elektrisch leitfähigen Teilchen.
Schicht nach Anspruch 1, wobei die magnetischen, elektrisch leitfähigen Teilchen einen durchschnittlichen Durchmesser von 20 bis 300 Mikrometer haben.
Schicht nach Anspruch 1, wobei die Ketten im wesentlichen senkrecht zur ersten Oberfläche und zur zweiten Oberfläche der Polymerschaumschicht verlaufen.
Schicht nach Anspruch 1, wobei die Ketten unter einem Winkel von etwa 5 Grad bis etwa 45 Grad gegenüber einer Achse liegen, die senkrecht zur ersten und zur zweiten Oberfläche der Polymerschicht liegt.
Schicht nach Anspruch 1, wobei die Teilchen nicht über die Oberflächen des Polymerschaums hervorragen.
Schicht nach Anspruch 1, wobei der Polymerschaum ein Polyurethanschaum, ein Silikonschaum oder eine Kombination ist, die mindestens einen der vorhergehenden Schäume umfasst.
Schicht nach Anspruch 1, wobei die Polymerschaumschicht eine elektromagnetische Abschirmungsfähigkeit von größer oder gleich etwa 50 dB besitzt.
Schicht nach Anspruch 1, wobei die Polymerschaumschicht einen spezifischen Volumenwiderstand von etwa 10^–3 Ohm-cm bis etwa 10³ Ohm-cm bei einem Druck von 689 kPa besitzt.
Schicht nach Anspruch 1, wobei die Polymerschaumschicht einen Wert der Druckkraftdurchbiegung von etwa 70 bis etwa 10.500 Kilogramm pro Quadratmeter bei 25% Durchbiegung hat, gemessen gemäß ASTM 1056.
Schicht nach Anspruch 1, wobei der Schaum chemisch und/oder physikalisch geblasen ist.
Schicht nach Anspruch 1, wobei die Dicke der Polymerschaumschicht zwischen der ersten Oberfläche und der gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 1,0 bis 1,3 mal so groß wie die durchschnittliche Höhe der Vielzahl der Zellen ist.
Schicht nach Anspruch 1, wobei jede Säule aus einer isolierten Kette von 2 bis 12 elektrisch leitfähigen Teilchen besteht.
Schicht nach Anspruch 1, wobei jede Säule aus einer isolierten Kette von 3 bis 8 elektrisch leitfähigen Teilchen besteht.
Verfahren zur Herstellung einer Polymerschaumschicht, wobei das Verfahren umfasst: Bilden einer Schicht, die eine erste Oberfläche und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche hat, wobei die Schicht eine Vorläuferzusammensetzung des Polymerschaums umfasst; und eine Füllstoffzusammensetzung umfasst, die eine Vielzahl von magnetischen, elektrisch leitfähigen Teilchen umfasst; und Schäumen der Vorläuferzusammensetzung des Schaums zum Bilden einer Vielzahl von Zellen in der Schicht; Anlegen eines Magnetfelds an die Schicht in einer Stärke und für eine Dauer, die zum Ausrichten der magnetischen, elektrisch leitfähigen Teilchen zu gegeneinander isolierten Ketten zwischen der ersten Oberfläche und der gegenüberliegenden zweiten Oberfläche der Schicht wirksam ist; und Härten der geschäumten Schicht, wobei die Dicke der gehärteten Schicht 1,0 bis 1,5 mal so groß wie die durchschnittliche Höhe der Vielzahl der Zellen in der gehärteten Schicht ist.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die angelegte Magnetflussdichte etwa 100 bis etwa 1500 Gauß beträgt.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Magnetfeld während des Aufschäumens der Zusammensetzung angelegt ist.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Magnetfeld vor dem Aufschäumen der Schicht angelegt ist.
Verfahren nach Anspruch 19, ferner umfassend das teilweise Härten der Schicht vor dem vollständigen Härten der Schicht, wobei das Magnetfeld nach dem teilweisen Härten der Schicht angelegt ist.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Bilden der Schicht das Gießen der Schicht auf ein erstes Trägersubstrat umfasst.
Verfahren nach Anspruch 24, ferner umfassend das Anordnen eines zweiten Trägersubstrats auf einer Seite der Schicht gegenüber dem ersten Trägersubstrat.
Verfahren zur Herstellung eines Silikonschaums, umfassend: Extrudieren einer Mischung umfassend ein Polysiloxanpolymer mit Hydridsubstituenten, ein Treibmittel, einen Katalysator auf Platinbasis und eine Füllstoffzusammensetzung mit einer Vielzahl magnetischer, elektrisch leitfähiger Teilchen; und Blasen und Härten der Mischung in einem angelegten Magnetfeld zum Ausrichten der magnetischen, elektrisch leitfähigen Teilchen zu gegeneinander isolierten Ketten, die im Wesentlichen durchgängig den Schaum zwischen einer ersten Oberfläche und einer zweiten gegenüberliegenden Oberfläche des Schaums überspannen, wobei die Dicke des Schaums 1,0 bis 1,5 mal so groß wie die Höhe der Vielzahl der Zellen in der gehärteten Schicht ist.
Verfahren zur Herstellung eines Polymerschaums, umfassend: Dosieren und/oder Gießen einer Zusammensetzung umfassend ein Polysiloxanpolymer mit Hydridsubstituenten, ein Treibmittel, einen Katalysator auf Platinbasis und eine Vielzahl von magnetischen, elektrisch leitfähigen Teilchen, in eine Gießform oder eine kontinuierlich arbeitende Beschichtungsanlage; Schäumen der Zusammensetzung, um einen Schaum bereitzustellen, der eine erste Oberfläche und eine gegenüber liegende zweite Oberfläche hat; und Einwirkenlassen eines Magnetfeldes auf den Schaum zum Ausrichten der magnetischen, elektrisch leitfähigen Teilchen zu gegeneinander isolierten Ketten, die im wesentlichen durchgängig den Schaum zwischen einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche des Schaums überspannen, wobei die Dicke des Schaums 1,0 bis 1,5 mal so groß wie die Höhe der Vielzahl der Zellen in der gehärteten Schicht ist.
Erzeugnis, das die Schaumschicht nach Anspruch 1 umfasst.
Erzeugnis nach Anspruch 28 in der Form einer Dichtung zur elektromagnetischen Abschirmung, einer Erdungsklemme oder eines leitfähigen Federelementes eines Batteriekontaktes.