DE2729959A1

DE2729959A1 - Druckempfindlicher leiter

Info

Publication number: DE2729959A1
Application number: DE19772729959
Authority: DE
Inventors: Kozo Arai; Shiomi Fukui; Teizo Kotani; Masaki Nagata
Original assignee: Japan Synthetic Rubber Co Ltd
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1976-06-30
Filing date: 1977-06-30
Publication date: 1978-01-05
Also published as: FR2357040B1; FR2357040A1; DE2729959C3; US4292261A; DE2729959B2

Description

Druckempfindlicher Leiter

Die Erfindung bezieht sich auf einen druckempfindlichen Leiter, der hauptsächlich aus elektrisch leitenden Magnetteilchen und einem isolierendem Elastomer besteht, wobei die leitenden Magnetteilchen uneinheitlich verteilt sind, und auf ein Verfahren zum Herstellen solcher druckempfindlicher leiter.

Übliche druckempfindliche Leiter (auch als "druckempfindliche ,Viderstände" bekannt, während der Ausdruck "druckempfindlicher Leiter" oder "druckempfindliches leitendes Elastomer" hauptsächlich hier verwendet wird), aus einem elektrisch leitendem Metallpulver und einem isolierendem Elastomer werden durch Mischen des Pulvers im Elastomer und anschließendes Kreuzverketten erhalten. Beispiele beschreiben die DT-OLS 2409 009, die japanische Patentanmeldungs-Auslegeschriften 158899/75 und 116996/75 usw.. Nach diesen Lehren werden die leitenden Letallteilchen im Elastomer beliebig verteilt und, wenn kein hoher Anteil leitender Metallteilchen zugesetzt wird, ergibt sich kein druckempfindlicher Leiter. Die hohe Zugabe ist aus praktischen Gründen unerwünscht. »Sie sohv/Hoht die physikalischen Eigenschaften des Elastomers erheblich und der so erhaltene druckempfindliche Leiter hat eine geringe Haltbarkeit bei wiederholtem AnIe en von Druck, erhebliches permanentes Setzen und Änderung beim Stehen und eine größere elektrische Hysteresis.

Es ist allgemein bekannt, daß ein auf einem Epoxyharz oder dergl. basierender Leiter, der mit einem kleinerem Anteil Karbonvlnickel- oder elektrolytischen Nickelteilchen remischt ist, wenn diese der v/irkung von Lagnetft.-lJern aus-

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gesetzt sind, eine Abnahme ihrer Volumenwiderstandsfähigkeit zeigen. (GuIe:" Study and Application of Conductive polymers: Yokogawa Shoho Publishing Co., 1970 pp 114-119). Ein Verfahren zum Kreuzverketten eines Isoliermaterials, während dieses bei der Herstellung eines druckempfindlichen Widerstandes einem einheitlichen Magnetfeld ausgesetzt wird, ist ebenfalls bekannt. (Japanische Patent-Anmeldungsschrift 51593/74). Das Kreuzverketten des Isolatorsbeim Anlegen eines einheitlichen Magnetfeldes ergibt jedoch einen druckempfindlichen Leiter nur begrenzter Charakteristiken und Verwendung, weil nur einheitlich ausgerichtete Magnetteilchen im Erzeugnis verteilt sind. Für die einheitliche Verteilung des Magnetmaterials im Elastomer muß eine große Menge Material verwendet werden.

Der stromleitende Mechanismus von druckempfindlichen Leitern ist intensiv mit dem Ergebnis erforscht worden, daß festgestellt worden ist, daß das leitende Magnetmaterial eines druckempfindlichen Gegenstandes nicht immer Kontakt zwischen den Teilchen beim Aussetzen einer Druckkraft oder eines Druckes zum Erzielen einer fühlbaren Widerstandsabnahme erfordert. Es hat sich auch gezeigt, daß unter Einfluß magnetischer Felder der druckempfindlichen Leiter beim Anlegen von Druck einer erheblichen Abnahme des Widerstandes nicht nur in ^xtichtung der Dicke sondern auch senkrecht zu dieser ausgesetzt ist. Ferner ist festgestellt worden, daß druckempfindliche Leiter verschiedener Charakteristiken durch uneinheitliches Verteilen des Magnetteilchen im Erzeugnis hergestellt werden können.

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Es ist somit Aufgabe der Erfindung einen druckempfindlichen Leiter mit einem isolierendem Elastomer von 3 bis M-O Volumenprozent elektrisch leitender Magnetteilchen anzugeben, die im Elastomer so verteilt sind, daß hoch druckempfindliche Leiterteilchen und Isolatorteile oder gering druckempfindliche Leiter (Eiderstands-)Teile enthalten werden.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines druckempfindlichen leitenden Elastomers anzugeben, das eine Platte aus einer Mischung aus hauptsächlich elektrisch leitender Magnetteilchen und einem isolierendem Elastomer bildet, die der Wirkung magnetischer Felder vor oder während der Kreuzverkettung ausgesetzt wird, wodurch die leitenden Magnetteilchen in ihr uneinheitlich verteilt werden können.

Während die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert wird, sei bemerkt, daß sie nicht auf diese Beschreibung beschränkt ist, sondern so ohne vom Umfang und Sinn der Erfindung abzuweichen auf verschiedene Weise ausgeführt werden kann.
In den Zeichnungen ist:

Figur 1 (I) eine perspektivische Teilansicht eines druckempfindlichen, leitenden Elastomers nach der Erfindung; die

Fig. (II) u. (III) sind eine Ansicht und ein Schnitt eines handelsüblichen elektromagnetischen Spannfutters (auch als elektromagnetische Werkbank bekannt) zur Verwendung beim Herstellen des leitenden Elastomers nach Fig. 1 (I);

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die °

Figuren I (IV) und (V) sind eine Darstellung bzw. ein Schnitt eines anderen elektromagnetischen Spannfutters (Anordnung von Elektromagneten) zum Herstellen des leitenden Elastomers nach Figur 1(1);

Figuren 1(VI) und (VII) sind Darstellungen zweier unterschiedlicher Arten zu Anordnungen der Lagneten hinsichtlich einer Platte aus einem Elastomers, in das leitende Magnetteilchen gemischt sind (die Platte wird im folgenden mit "Leiterplatte" bezeichnet)·,

.'lr;ur Z(J) ist eine perspektivische Teilansicht eines

anderen .nusführungsb^i spiels des druckempfind lichen Leiters p'-ich der Erfindung;

:'\i -ur Z (II) zeigt eine iinor-inun·;; der zu verwendenden Magnete;

^i.'-uren 2 (HT) und (IV) sind Darstellungen zv/eier verschiedener knordnungsarten in bezug auf die Leiterplatte;

Figuren 3(1)» (H) Lind 4(1), (Ii) sind Darstellungen und Schnitte zweier verschiedener nordnungen von Leiter- und Isolatorteilchen, die durch die Verwendung von Pol schuhen n^-:ch den Figuren 5(1) bzw. (II) erhalten worden;

?'i^:ruron 5(1) und (IT) sind perspektivische Darstellungen

zv/eier verr-.ohied- ner bei der Durchführung der

ErΓ indung "υ benutzender iole;

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ORIGINAL INSPECTED

- νιο

Figur'6 zeigt, wie eine Leiterplatte durch die i'olschuhe nach den Figuren 5(1) und (II) einheitlichen Magnetfeldern ausgesetzt wird;

Fi^. 7(1) und 8(1) sind persepektivische Teilansichten nach weiteren Beispielen von druckempfindlicher, leitenden Elastomeren nach der Srfindunp;;

Fi=:. 7(11) und (III), 8(11) zeigen verschiedene /irten zum ".nordnen der Magnete hinsichtlich einer Leiterplatte ;

Fir;ur 9 ist ein l'feirraram der Beziehungen zwischen Druckkräften oder Drücken (l ) und den 7o~! urnenwidrrr; ta ride (<jv);

Firur IO ist ein Diagramm der Beziehungen zwischen den Drücken (p) und den Widerständen QO eines απ;:·!: empfinalichen Leiterteils; und

Fi~ur 11 eine Ansicht einer Leiterplatte¹ mit sntfi.s verschiedenen Anordnungen von Teilchen druckem: >t' '■ π ; 1 icher -"eiter und Isolatoren.

flach der .".'rfindung werden hoch druckorr! findlicb.e leiter erhalten, bei denen hoch Hrucketrpf i η Λ1 i ehe Leiter- .,na Isolator-Teile zusammen bestehen nnd uurcii die ein Gtrom entweder (1) in Üickenrichtunc; oder (2) [''TMIeI ;:u den Flüchen des Leiters fließen kann.

Der druckempfindliche Leiter nr-ch \rt ('\ ^ wird in den Figuren 1(1), 2(1), 3O)₁QI) und 4(T), Qi) Ms -.LsMM

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In diesen Figuren sind die hoch empfindlichen Leiterteile 1 elektrisch leitende Magnetteilchen, die konzentriert verteilt sind. Die Isolierteile oder niedrig druckempfindlichen Leiterteile sind mit 2 bezeichnet.

Der druckempfindliche Leiter nach Figur 1(1) wird unter Verwendung von elektromagnetischen Spannfuttern wie in den Figuren 1(11), (III), (IV) und (V) hergestellt. Jedes Futter enthält Stangenmagnete 3 und Magnetbehälter 4-aus nicht magnetischem Material wie Messing und im Fall der Figuren 1(11), (III) ist der Kern 5 aus magnetischem Material z.B. ^isen.

Wenn zwei solche elektromagnetische Futter an beiden Seiten einer Leiterplatte 6 mit verschiedenen zur Platte gerichteten Polen angeordnet sind entstehen magnetische Kraftlinien zwischen den gegenüberliegenden Polen N und S. Demnach werden die leitenden Magnetteilchen in der Platte an den magnetischen Kraftlinien konzentriert verteilt.

Die Anordnung der Magnete nach Figur 1(IV) zeigt die Verteilung der leitenden Magnetteilchen in ihrer Konzentration unterschiedlicher als wenn die Magnete nach Figur 1(VII) angeordnet sind.

Der druckempfindliche Leiter nach Figur 2(1) wird mittels elektromagnetischer Futter hergestellt, von denen jedes mehrere magnetische quadratisch angeordnete Schuhe enthält. Wenn zwei dieser Futter sich an beiden Seiten einer Leiterplatte wie nach den Figuren 2(111), (IV) befinden, werden die leitenden magnetischen Teilchen zwischen den gegenüberliegenden Magneten konzentriert verteilt und bil-

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den so einen druckempfindlichen tfiderstand mit hoch druckempfindlichen Leiterteijchen nach Figur 2(1). Die Magnetanordnung nach den ^x'iguren 2(111) verteilt die leitenden Magnetteilchen in der Konzentration unterschiedlicher als die Anordnung nach Figur 2(TV).

Die Figuren 5(1)» (H) zeigen magnetische Polschuhe zur Verwendung beim Herstellen der druckempfindlichen Leiter der Figuren 3(1), (II) bzw. 4(1), (II). In beiden Figuren bezeichnet 7 einen Polschuh, 8 mehrere parallele Kanten und 9 mehrere regelmäßig verteilte Vorsprünge.

Die Polschuhe sollen aus einem solchen Material vorzugsweise aus Eisen bestehen, das unter den Einfluß von Magnetfeldern keinen Restmagnetismus erzeugt. Sie können leicht durch Fräsen der Werkstücke hergestellt werden, um Vorsprünge in den gewünschten Anordnungen zu hinterlassen.

Die Steigung oder der Abstand Oi zwischen den Vorsprüngen am Polschuh soll größer als die Dicke der zu behandelnden Leiterplatte sein. Wenn der Abstand OC kleiner als die Plattendicke ist, neigen die Leiter und Isolatorteile zu unklaren Grenzen und die sich ergebende Platte kann manchmal bei einem Widerstandsspannungstest unzureichende Ergebnisse bringen.

Der Polschuh wird gewöhnlich mit den Zwischenräumen zwischen seinen Vorsprüngen verwendet, die mit nicht magnetischen Stoffen ausgefüllt sind, um eine fluchtende und glatte Fläche zu ergeben. Es kann aber auch ein ungefüllter

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Polschuh verwendet werden, der eine glatte Form aus nicht magnetischen Stoff zwischen dem Schuh und der Leiterpibfcte bedingt.

Beim Herstellen eines druckempfindlichen Leiters unter Verwendung solcher Polschuhe, wie nach Figur (6) ist eine Leiterplatte (6) zwischen zwei Schuhen 7» z.B. nach den Figuren 5(1) oder (II) geschichtet. Ferner werden zwei Elektromagnete 10 an die Außenseiten der Polschuhe gebracht, so daß die Platte 6 durch die Pole 7 hindurch der Wirkung paralleler Magnetfelder ausgesetzt wird. Die Polschuhe 7 können sich in einem Körper mit den Elektromagneten 10 befinden und vorzugsweise an diesen befestigt oder von ihnen abgenommen werden, wodurch die Polschuhe der verlangten Anordnung in geeigneter V/eise wieder eingesetzt werden können. Dann wird eine druckempfindliche Leiterplatte mit druckempfindlichen Leiterteilen 1 und Isolatorteilen 2 in der Anordnung nach den Figuren 3(1), (IT) oder 4(1), (II) gebildet, je nachdem, ob Polschuhe der Konzentration nach den figuren 5(1) oder (II) benutzt werden.

Der druckempfindliche Leiter der Art 2 wird zum Beispiel in den Figuren 7(i) und 8(1) schematisch gezeigt. In diesen Figuren bedeutet 1 die hoch druckempfindlichen Leiterteile und 2 die Isolatorteile.

Zum Herstellen des druckempfindlichen Leiters nach Figur 7(1) muß nur ein elektromagnetisches Futter nach den Figuren 1(11), (III) oder 1(IV), (V) mit einer Seite der Leiterplatte in Berührung gebracht werden. Dann wird, wie es die Figuren 7(H) oder (III) zeigen, N und S-PoIe an

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beiden Seiten jeder wandung des Lessingmagnethalters 4 gebildet. Dies ergibt eine konzentrierte Verteilung der leitenden Magnetteilchen an den magnetischen Kraftlinien.

Der druckempfindliche Widerstand nach Figur 8(1) wird durch Bringen des elektromagnetischen Futters der Magnetanorcmung nach Figur 2(TI) an einer Seite einer Leiterplatte 6 hergestellt, da die erstere elektromagnetische Kraftlinien in letzterer zwischen dem M und dem S-PoI erzeugt und eine konzentrierte Verteilung der leitenden Γ-iagnetteilchen ermöglicht.

Somit können nach der Erfindung magnetische Ivietallteilchen nur in den Teilen der Platte konzentriert verteilt werden, in denen hohe Empfindlichkeit verlangt wird. Darüberhinaus kann die sich ergebende flatte in der Stromflußrichtung beim Anlegen von Druck selektiv gemacht werdm.

Nach der Erfindung können verschiedene druckempfindliche Leiter billig hergestellt werden, während der ganze Vorteil der elastromeren Eigenschaften durch Beimischen einer Menge magnetischer Teilchen im Elastomer erhalten werden kann, die kleiner ist, als wenn nur parallele Magnetfelder verwendet werden. Unter zusätzlichen Vorteilen von industrieller Wichtigkeit befindet sich der, das die Verwendung einer kleineren Menge von ^agnetteilchen das spezifische Gewicht des Leiters herabsetzt, den Widerstand des Leiters bei wiederholtem Druckanlegen erhöht und die Materialkosten verringert.

Die Platten der großen Flächenteile, die durch das Verfahren nach der Erfindung erhalten werden, besitzen weite Verwendung einschließlich der Vielpunkteingangsplatten,

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Abschlüsse elektrischer Felder und verschiedene Einrichtungen zur Umkehrung druckelektrischer Signa]e. Mehrere Eetätigungspunkte können durch Verkürzen der Steigung oder des /ibstandes zwischen den Teilen der hoch druckempfindlichen Leiter und den Isolatorteilen oder den Teilen gering druckempfindlicher Leiter in derselben 7/eise eingebaut werden. Dies ist eines der Merkmale der Erfindung von größeren Vorteilen in industrieller

Die Erfindung besitzt ferner Anwendungen auf dem Gebiet der Mikroelektronik. Die Erzeugnisse der sich rasch entwickelnden Elektronikindustrie, d.h. die elektronischen Geri'te mit sehr hoher Integration, wie LSI und Flüssigkristallelemente, werden gewöhnlich durch Löten oder durch mechanisches Anpassen verbunden. Wenn die Elemente durch Löten verbunden werden sollen, werden sie vorübergehend so erhitzt, daß manchmal ihre Funktionen geschädigt oder ihre Charakteristiken ungünstig beeinflußt werden. Ferner ist zum Löten großes Können erforderlich, weil der Kontakt-zu-Kontakt-Abstand nur wenige Milimeter beträgt. Im Fall einer mechanischen Verbindung kann die auftretende Vibration zu einer unangemessenen Verbindung führen oder die Kontakte können korrodieren.

Eine elastromere Platte nach der Erfindung mit stromführenden Kreisen nur in der Dickenrichtung kann mehrere Kontaktpunkte in einer ^instückkonstruktion verbinden und bei Anlegen von Druck einen Strom führen, so daß der Kontaktwiderstand verringert wird. Mit diesen Merkmalen dient die Platte zum Verbinden von Miniaturgeräten der

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Mikroelektronik z.B, LSI, Lumineszenzdiode, IC und Plüssigkeitkristallelementen - Flüssigkristallelementen. Die Erfindung ergibt somit einen ausgezeichneten Verbinder für Anwendungen wie bei Kameras mit elektronischem Auge, Uhren mit elektrischer Digitalanzeige, Tischrechnern und Tastenfeldern von Computern.

Die elektrisch leitenden magnetischen Teilchen enthalten bei der Erfindung gewöhnlich Eisen, Nickel, Kobalt und deren Legierungen. Eisen, Nickel oder eine Legierung eines dieser Metalle wird wegen der niedrigen Anschaffungskosten bevorzugt. Die leitenden magnetischen Teilchen können in der Größe zwischen 0,01 und 200/um liegen. Betrachtet man die Härte und den Widerstand zum Anlegen wiederholten Drucks des sich ergebenden druckempfindlichen Leiters, so wird eine Teilchengröße im Bereich von 0,1 bis 100 yum bevorzugt.

Beim Verfahren nach der Erfindung liegt die fltenge der zu verwendenden leitenden Magnetteilchen zwischen 3 und Volumenprozent des Gesamtvolumens der Mischung. Wenn die ^enge kleiner als 3 Volumenprozent ist, wird das Erzeugnis ein Isolator oder bei einem druckempfindlichen Leiter wird der Kurzschlußstrom niedriger als der praktische Wert sein. Andererseits ergibt eine enge über 40 Volumenprozent einen druckempfindlichen Leiter, der hart ist und einer wiederholten Deformation widersteht und der auch ohne Anlegen von Druck leitend wird.

Unter den gewöhnlichen isolierenden Elastomeren nach der Erfindung befinden sich Polybutadien, Naturgummi, PoIy-

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isopren, SBR, IiBH, EPDM, EPM, Urethangummi Polyestergummi Chloroprengummi, Epichlorohydringummi und Silikongummi· Für Wetterfestigkeit werden Gummis mit Ausnahme der Dien-Art bevorzugt. Aus Sicht der Wetterfestigkeit, der Hitzebeständigkeit und der elektrischen Eigenschaften wird besonders Silikongummi bevorzugt. Bei der Erfindung wird ein Elastomer bevorzugt, bei dem die Viskosität der Mischung eines leitenden magnetischen Materials

4- 7 und eines Elastomers zwischen 10 und 10' Poises bei

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einer Beanspruchung von 10 see liegt. Bei einer geringeren Viskosität als 10 Poises werden die leitenden Magnetteilchen unerwünscht verteilt. Wenn

umgekehrt die Viskosität 10' Poises überschreitet, nimmt die Ausrichtung der magnetischen Teilchen bei magnetischen Feldern sogar viel Zeit in Anspruch, um durchgeführt werden zu können.

Nach der Erfindung kann das Elastomer bis zu 30 Volumenprozent einer Füllung wie koloide Kieselsäure, kieselsaueres Aerogel, Kaolin, Glimmer, Talkum, Kieselkalkspat, Kreide, Kalziumkarbonat, Eisenoxid oder Aluminiumoxid enthalten. Ein zu großes Verhältnis dieser Füllung ist nicht praktisch, weil es die Dauerhaftigkeit des sich ergebenden druckempfindlichen Leiters gegen wiederholtes Druckanlegen, Kompression und elektrische Eigenschaften des Leiters ungünstig beeinflußt. Wenn trotzdem das Metallpulver mit Gummi in flüssiger Form gemischt werden soll, soll außerdem die Beigabe einer entsprechenden Menge einer solchen Füllung des Wiederanordnen der ^Metallteilchen verhindern.

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Beispiel 1:

Es werden vierzehn Volumenprozent Nickelpulver, das durch thermischen Niederschlag von Nickelkarbonyl von Partikelgröße im Bereich von 1 bis 3 /um erhalten wird, und 64- Volumenprozent Silikatreaktionssilikongummi (¹KE — 12RTV, hergestellt von der durch Shin-etsu Chemical Industry Company) mit Querverkettungs-Katalysator an einem Kneter 5 Minuten lang gemischt und die Mischung in eine Platte von ein Millimeter Dicke geformt ist. Zwanzig Minuten nach der Beendigung der Mischung wird es magnetischen Feldern ausgesetzt. Die Viskosität der Platte war an diesem Punkt 1Cr^#" Poises bei der Annahme, daß -f = ηy , worin y die Beanspruchungsrate ist, die 10" see" und -f die mit einem Weissenberg-Eheogonimeter (Viskosimeter) gemessene Belastung ist. Die Platte wurde von beiden Seiten magnetischen Feldern durch das elktromagnetische Spannfutter nach den Figuren 1(IV), (V) bis zu 1000 Gauß ausgesetzt, das so angeordnet war, daß der Abstand der Mitten zwischen ihrem S— und N-PoI 10 mm betrug und jeder Pol 10 mm breit war.

Drei Minuten später wurden die Magnete abgenommen und die Platte konnte einen ganzen Tag stehen und wurde dann bei 120°C zwei Stunden lang wärmebehandelt. So wurde ein druckempfindlicher Leiter erhalten.

Als Beispiel wurde eine Platte von 1 mm Dicke in derselben Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt und konnte einen ganzen Tag bleiben, ohne den magnetischen Feldern ausgesetzt zu werden, und wurde dann einer Hitze von 120⁰C zwei Stunden lang ausgesetzt. Die so erhaltene Querverkettungs-

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platte war nicht leitend. In nachfolgenden Tests wurde der Anteil des Nickels bis zu 22% erhöht, was schließlich einen druckempfindlichen Leiter ergab.

Testteile der Platte nach Beispiel 1, die in Kontakt mit den Magneten oder zwischen den Magneten und außer Kontakt mit diesen hergestellt worden ist, und ein Teststück des Beispiels wurden der Kompressivkraft oder dem Druck P mit sich verändernden Amplituden (in kg/cm ) ausgesetzt und die Beziehung zwischen den Drücken und den Volumenwiderstanskräften γ ν (in Λ, cm) wurden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Figur 9 graphisch dargestellt. Wie zu sehen, hat der Testteil 1, der in Kontakt mit den Magneten in Beispiel 1 hergestellt ist, eine Abnahme der Volumenwiderstandskraft von mehr als 10' »TL. cm bis 1CK

ρ cm beim Anlegen eines Drucks von 0,7 kg/cm angezeigt, während der Teil 2, der zwischen den Magneten und außer Kontakt mit diesen eine Volumenwiderstandkraft von 10

P cm beim Anlegen eines D ucks von 14- kg/cm erreicht (der Druck wird nachfolgend mit P¹ bezeichnet).

2 Mit dem Teststück 3 des Beispiels war P¹ gleich 11 kg/cm , trotz der großen Menge von Nickelteilchen. Aus Figur 9 ergibt sich, daß die Hysteresis des Widerstands des Schuhes, der in Kontakt mit den Magneten war, weit kleiner als bei diesem Beispiel.

Die Testteile des Beispiels 1, die in oder außer Kontakt mit den Magneten waren, und das Teststück, das durch das Beispiel erhalten worden ist, wurden wiederholt einem Druck unterworfen, der ausreichte, um ihn von einem Isolator in einen Leiter oder einen nicht leitenden in einen

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leitenden Zustand insgesamt 100 000 mal umzuwandeln· Für jedes Teststück mußte der Druck P* so angelegt werden, daß jede Testplatte eine Volumenwiderstandkraft von ΛQr S\». cm hatte.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengestellt.

Tabelle 1
Änderungen von P- bei wiederholter D uckanlegung (in kg/cm )

Teststück Nr. der Druckanlegung

kein (zuerst) 100 000 mal

Teil 1 des Beispielsi 0,7 1,2 Teil 2b des Beispielsi 14 15 Bezugsbeispiel 3 11 18

Ferner wurden die Teststücke des Beispiels 1 und des Beispiels 3 auf eine 1 mm breite Druckverdrahtung gebracht, die in Zwischenräumen von 1 mm auf einer Polyesterunterlage angeordnet ist. An jedes Teststück wurde in Dicken—-richtung eine Druckkraft angelegt und der Druck zum Erzielen eines Widerstandes von 10 Λ· wurde bestimmt. Die so erhaltenen Werte waren0°/ 20 bzw. 14 kg/cm · Dies zeigt, daß der Testteil des Beispiels 1, der durch den Kontakt mit den Magneten hergestellt worden ist, hochempfindlich war und einen Stromfluß senkrecht zur Druckanlegerichtung ermöglichte.

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Beispiel 2:

Vierzig Volumenprozent Eisenpulver, von dem jedes Teilchen einen größeren Durchmesser von 100 ,um und einen kleineren Durchmesser von 10 /tun besitzt, 60 Volumenprozent Polybutadienglykol mit einem Molekulargewicht von etwa 3500 und eine kleine "enge Totylendiisocyanat wurden gemischt. Die Mischung konnte in einer Stickstoffatmosphäre bei 70 C vier Stunden lang reagieren und wurde dann in eine 2 mm dicke Platte geformt, die danach entschäumt wurde. ^wach dem 30-minütigen Reagieren bei 120°C wie beim Beispiel 1 wurde die Platte zwischen das magnetische Putter gespannt, in dem der N-und der S-PoI von bis zu 200 Gauß eingebettet waren, und nach 10-minutigem Stehen wurden die Magnetplatten abgenommen und dann konnte die Platte in einer Stickstoffatmosphäre bei 120°C zwei Stunden lang reagieren. Auf diese Weise wurde ein druckempfindlxcher Leiter erhalten.

iils Bezugsbeispiel wurde ein Teststück in genau derselben V/eise wie in Beispiel 2 vorbereitet, ausgenommen es wurde einem magnetischen Feld ausgesetzt. Es war ein -i-solator. Die 2 mm Platte aus einem druckempfindlichen Leiter nach diesem Beispiel wurde in Teil 1, der in Kontakt mit dem Magneten hergestellt ist, und in Teil 2 unterteilt, der zwischen den Magneten oder außer Kontakt mit ihnen hergestellt war getestet.

Für Drücke P' (kg/cm ) mußten diese Teile in ihren Volumenwiderstandkräften in Dickenrichtung und parallel zu ihren Ebenen auf 10^·Λ. cm verringert werden. Diese Ergebnisse zeigt die Tabelle 2.

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Tabelle 2

ο
Drücke P* (kg/cm ) für die Teststücke des Beispiels 4-

Teststück	1	2	Bez. Beisp
Dickenrichtung	5,7	11,5	50
parallel zu den
Ebenen	6,5	10,2	50
Beispiel 3:

Zwanzig Volumenprozent Nickelteilchen (hergestellt von Sherritt Gordon Co.) mit einer Durchschnittsteilchengröße von 50/U , 80 Volumenprozent Silikongummi der Zusatzreaktionsart ("KE1 300RTV hergestellt von Shib-etsu-Chemical Industry Co.) und eine bestimmte Menge eines ^uerverkettungskatalysators wurden an einem Kneter 20 Minuten lange gemischt. Die Mischung wurde zu einer 0,5 mm dicken Platte zwischen 0,05 mm Dicke Polyesterfilme geschichtet. Die Schichtung erfolgte zwischen einem Paar Polschuhen nach Figur 1(1) und konntetitei 40⁰C zwei Stunden lang zum Querverketten stehen, während sie parallenlen Magnetfeldern von 2000 Gauß ausgesetzt war, die von Elektromagneten nach Figur 6 erzeugt worden sind.

Die so erhaltene Scheibe aus einem druckempfindlichem leitendem Elastomer hatte druckempfindliche Leiterteile und Isolierteile, die unterschiedlich von einander getrennt sind. Die Beziehung zwischen Druck und Widerstand der leitenden Teile wird durch die Kurve nach Figur 10 dargestellt. Der Widerstand des Isolatorteils ist höher als 10^JTj und sein Spannungswiderstand lag über 1500 Volt.

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Figur 11 zeigt ein Beispiel eines Elastomers mit sechs verschiedenen Anordnungen, die durch eine Fräsmaschine hergestellt ist, und Polschuhe entsprechender Anordnungen. Die druckempfindlichen Leiter sind als Striche oder Linien und die isolierende Fläche als leere Zwischenräume dargestellt.

Beispiel 4-:

Acht Volumenprozent Nickelpulver aus Nickelkarbonyl und im Bereich von Partikelgrößen von 0,1 bis 1 /um und 92 Volumenprozent einer besonders perparierten Silikongummiszugabe der Reaktionsart, die dem Shin-etsu Chemical Industry's Silikongummi "ΚΕΙ 300RTV" im IJolikulargewicht und anderen Eigenschaften gleichwertig ist, aber in der Lebensdauer um etwa eine Stunde kürzer war, wurden in einem motorbetriebenen Schleifer 5 Minuten lang gemischt· Die Mischung wurde in eine 1 mm dicke Platte geformt und eine Minute lang bei einer Viskosität nahe 10 ^* Poises Magnetfeldern ausgesetzt. Die Magnetfelder wurden von der Unterseite der Platte her durch Verwenden eines Magnetfutters bis zu 1000 Gauß angelegt, das wie Figur 7(HI) zeigt, so angeordnet war, das der Abstand zwischen den Mitten des S-und des N-PoIs 8 mm betrug und jeder Pol 5 mm breit war. Nach einminütigem Stehen unter dem Einfluß der Magneten wurden diese entfernt. Nach eintägigem Stehen wurde die Platte bei 120°C zwei Stunden lang behandelt und ein druckempfindlicher Leiter entstand.

Als Bezugsbeispiel wurde eine 1 mm dicke Platte durch dasselbe Verfahren wii beim Beispiel 4 mit Ausnahme, das

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sie keinen ieiagnetfeld ausgesetzt worden let, erhalten. Der Teil 1 der Platte des Beispiels 4 zwischen den llegneten und außer Kontakt mit diesen und das Teststück 3 des Bezugsbeispiels wurden auf die gedruckte Verdrahtung über die-selbe Polyeiitergrundlage gebracht, wie sie beim vorhergehenden Beispiel verwendet worden ist. Die Beziehungen zwischen dem Druck P und den Widerstondswerten (vTL) wurden geprüft. Hier ging der Strom parallel zur Fläche der Testplatte.

Die kompressiven Kräfte oder Drücke (kr/cm ), die das Teststück 1,2 und 3 einen Widerstand von 10 erreichen mußten, wurden einzeln bestimmt.
Die so erhaltenen Werte sind in Tabelle 3 zusammengestellt:

Tabelle 3

Teststück 1 2 3

Druck (kg/cm²) 2,3 12,7 über 50

Spannungswide r-

stand (V) 6,8 6,5

Stromwiderstand (A) 0,8 0,6

Das Teststück 3 wurde keinem Magnetfeld ausgesetzt und war ein Isolator. Mit der Spannungsänderung zwischen den Klemmen wurden jedes 1 mm dicke Teststück und ein fester Widerstand von 16,7 "^ in Serie geschaltet und die Spannung und der Strom wurden geändert. Die Strom- und Spannungswerte, bei denen die Spannung in jeder Strom- und Spannungskurve jedes Teststücks trotz wiederholtem Anlegen von Strom und Spannung bis zum Erreichen des Spitzenwertes dieselbe blieb.

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Claims

Patentansprüche

( 1.)Druckempfindlicher Leiter gekennzeichnet durch ein isolierendes Elastomer von 3 bis 40 Volumenprozent elektrisch leitender Magnetteilchen, die im Elastomer so verteilt sind, daß hoch-druckempfindliche Leiterteile und Isolatorteile oder gering druckempfindliche Leiterteile vorhanden sind.

2. Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Magnetteilchen auf einer Leiterplatte (6) in Dickenrichtung verteilt sind die die Form von Streifen besitzen.

3. Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Magnetteilchen an einer Seite einer Leiterplatte (6) in der Form von Streifen verteilt sind,

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BORO MÖNCHEN: ST. ANNASTR. 11 arm monchen a TEL.: 089/22 35 44

TELEX: 1-86644 INVEN d

TELEGRAMM:

INVENTION

BERLIN

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BANKKONTO: BERLIN 31

BERLINER BANK AQ. 9896716000

POSTSCHECKKONTO: W. MEISSNER, BLN-W 122 83 -108

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die in halbrundem Querschnitt mit der flachen Seite mit der einen Seite der Platte fluchten.

A-. Leiter nach -»-nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Magnetteilchen an einer Seite einer Leiterplatte (6) in -t'orm von Flecken aufgetragen sind, die mit einer Seite fluchten.

5. Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Hagnetteilchen auf einer Leiterplatte (6) in Dickenrichtung verteilt sind und Flecken bilden.

6. Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Magnetteilchen mindestens ein aus der Gruppe aus Eisen, Nickel, Kobalt und deren Legierungen gewähltes Glied ist.

7. Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Teilchen Eisen, Nickel oder eine Legierung davon sind.

8. Leiter nach -"•nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengröße der leitenden Teilchen zwischen 0,1 und 100/Um liegen.

9. Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Elastomer mindestens ein solches ist, das aus der Gruppe aus Polybutadien, Natürgummi, Polyisopren, SBR, NBRm EPDM, EPM Urethangummi, Polyestergummi, Chlorogrengummi, Epichlorothydringummi und Silikongummi gewählt ist.

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10. Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Elastromer Silikongummi ist.

11. Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Elastomer bis zu 30 Volumenprozent einer Füllung enthält, die mindestens ein aus der Gruppe aus kolloider Kieselsäure, kieselsauerem Aerogel, Kaolin, Glimmer, Talkum, Kieselkalkspat, Kalziumsilikat, Aluminiumsilikat, Kreide, Kalziumkarbonat, Eisenoxid und Aluminiumoxid gewählt ist.

Verfahren zum Herstellen eines druckempfindlichen Leiters durch das Formen einer Flatte aus einer Mischung hauptsächlich aus isolierenden magnetischen Teilchen und einem isolierendem Elastomer nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, d'iß die Flatte (6) magnetischen Feldern vor dem oder während des Kreuzverkettens ausgesetzt wird, und das leitende magnetische Material in der Platte ungleichmäßig vorteilt wird.

13· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Magnet eine Polfläche von 1 bis 25 mm Breite besitzt.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Magnet eine quadratische und rechteckige Polfläche von 1 bis 25 mm Seitenlange oder Durchmesser besitzt.

15. Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete sich an einer Seite der Leiterplatte (6) befinden und daß der N-und der S-FoI

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abwechselnd in Kontakt mit dieser Seite steht.

16. Verfahren nach den -Ansprüchen 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete sich an einer Seite der Leiterplatte befinden und daß der N- und der S-PoI abwechselnd in Kontakt mit dieser Seite stehen und entsprechende Magnete sich an der anderen Seite der Platte befinden und der N- und der S-FoI abwechselnd in Kontakt mit der Seite und gegenüber den Polen an dieser einen Seite liegen.

17. Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete an einer Seite der Leiterplatte liegen, daß nur die N-PoIe in Kontakt mit dieser einen ^eite stehen und daß entsprechende Magnete an der anderen Seite angeordnet sind und nur die S-PoIe in Kontakt mit dieser anderen Seite stehen.

18. Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus einer Mischung hauptsächlich aus einem isolierendem Elastomer aus 3 bis 40 Volumenprozent elektrisch leitender magnetischer Teilchen besteht und parallelen Magnetfeldern über einen Polschuhe oder -Schuhe mit Vorsprüngen vor dem oder während des Querverkettens ausgesetzt werden und daß diese magnetischen Teilchen gleichmäßig über die Platte verteilt werden.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge der Polschuhe die Form mehrere. Kanten aufweisen, die parallel an einer Seite jedes Stücks angeordnet sind.

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20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge der Polschuhe die Form von Reihen und Vorsprüngen aufweisen, die in gegebenem Abstand voneinander an einer Seite jedes Schuhes verteilt
sind.

21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Schuhen größer als die Dicke der zu behandelnden Platte ist.

22. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Pol schuhe eine glatte flache Fläche aufweisen und daß der Einschnitt zwischen den Vorsprüngen mit einem nicht magnetischem Material ausgefüllt ist, das mit den Vorsprüngen fluchtet.

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