專利名稱：設備和生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明主要涉及可變電阻器，更特別地，涉及電位測定設備中使用的導電塑料電阻元件，以及其生產(chǎn)方法。
在電位計和其它類型可變電阻器中，整個設備使用期限中所謂的接觸電刷接觸器和電阻元件之間的摩擦作用可能改變電阻元件的外形或表面外形。該改變導致接觸器和電阻元件之間電阻的變化，而該變化可能導致干擾使用該電位計的傳感器和其它儀器并且讀數(shù)錯誤。
至于導電塑料電阻元件，元件上磨損相對較小，但是接觸電刷接觸的區(qū)域存在輕微的平滑或磨光。這除去了表面突出部并降低了有效接觸壓力，導致電阻元件和接觸電刷接觸器之間的電阻或噪音增加。此外，由于元件中存在潤滑劑和塑性材料，可能在元件表面上形成絕緣材料薄膜。
迄今為止，最廣泛使用的降低導電塑料電阻元件接觸電阻變化的技術是增加接觸壓力和在接觸電刷和電阻元件之間使用硅氧烷潤滑劑。
至于其它類型的電阻元件，通過在與接觸電刷接觸器銜接的電阻元件表面中嵌入導電材料顆粒已經(jīng)降低接觸電阻的變化。例如，美國專利4,278,725和4,824,694指出在金屬陶瓷電阻元件(即包含陶瓷和金屬材料混合物的元件)中使用導電顆粒。然而，迄今為止該技術沒有用于導電塑料電阻元件。
概括地說，本發(fā)明的一個目的是提供一種在電位測定設備中使用的新型改進電阻元件，以及其生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的別一個目的是提供一種克服先有技術導電塑料電阻元件的缺點和局限性、具有上述特性的電阻元件和方法。
實現(xiàn)本發(fā)明目的通過提供一種導電塑料電阻元件，其具有嵌入其中的導電性材料顆粒并將其突出以用于接觸其中采用該電阻元件的電位測定設備的接觸電刷。生產(chǎn)該電阻元件通過處理碳粉末、樹脂、溶劑和導電相以形成糊劑，施加糊劑至基底，固化糊劑以除去溶劑并形成薄膜，使導電相上升至薄膜表面并嵌入其中。
通過結合碳粉末和樹脂和溶劑混合物、與其它填料、潤濕劑和其它組分生產(chǎn)導電塑料電阻元件。在高剪切混合機中混合這些材料形成粘性糊劑，然后絲網(wǎng)印刷到基材并在200℃數(shù)量級(on the order of 200℃)固化。固化操作除掉溶劑并交聯(lián)塑料基體形成堅硬、耐磨的薄膜。碳為載流相，碳的百分比越高，生產(chǎn)的固化層電阻越低。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以通過在碳/塑料基體中包含導電相顯著降低接觸電阻中的電噪聲或變化。目前用于該目的優(yōu)選的一種導體是銀，特別是粒徑約6.0μm或更小的解聚集球形銀粉末。
優(yōu)選這種銀因為它具有平滑的、通常為球形的顆粒，不會過量吸收導電塑料電阻器材料用混合物中的溶劑。此外，球形促進良好的電接觸，不過分降低材料的阻抗值。這與在該材料基質(zhì)中易于連接的薄片材料相反，并顯著地降低阻抗值。此外該銀具有比其它材料例如鈀、金或鉑更便宜的優(yōu)點。
據(jù)信，除了銀之外可使用其它金屬例如鈀、金、鉑和銅，或使用這些其它金屬如鈀、金、鉑和銅來代替銀。此外據(jù)相信也可以使用其它金屬和其它導電材料例如碳的高度導電形式。如上所述，然而，優(yōu)選材料是銀，因為銀顆粒增強接觸電刷和電阻元件之間的導電率，不降低元件的耐磨性并且不產(chǎn)生阻抗值的明顯改變。
已經(jīng)很有成效使用的材料另一實例銀和鈀的混合物，為高純度、球形、解聚共沉淀粉末，包含約70％銀和30％鈀。該粉末可從Degussa Corporation、South Plainfield、New Jersey，以產(chǎn)品碼K7030-10獲得。該粉末具有類似于銀的降低接觸電阻變化的性能，但是它對電阻有影響，并對電阻元件的耐磨性有微小的影響。
導電相的含量和形狀在某種程度上取決于所需的接觸電阻和電位測定設備中使用的接觸器類型，通常優(yōu)選導電材料的含量不會過大，以致于電阻元件的電學和機械性能產(chǎn)生不希望的變化。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)加入約10-20％銀或其它金屬(重量)將顯著降低接觸電阻或表面導電性的變化，不降低導電塑料材料的耐磨性和總電阻。然而，據(jù)相信加入的導電相有效范圍為約2％-約50％(重量)。
在一個優(yōu)選實施方式中，通過在高剪切混合機中處理碳粉末、樹脂、溶劑和導電相以形成糊劑，網(wǎng)目印刷糊劑到基材上，在200℃溫度左右固化糊劑以除去溶劑并形成薄膜，使導電相上升至薄膜表面并嵌入其中。
實施例混合20克粒徑約6.0μm或更小的解聚集球形銀粉末和80克電阻器油墨，包含在丁基卡必醇醋酸酯和丁基卡必醇的混合物中苯酚樹脂溶液中碳、氮化硼和聚四氟乙烯粉末的懸浮液。
在3輥式破碎機上使用150磅輥壓力和雙程處理混合物至充分在混合物中分布銀顆粒。然后印刷墨水到基材上并在200℃固化2小時。
測試電阻元件并與另一種由沒有銀顆粒的相同墨水制造的元件相比較。用接觸電刷劃750,000次后，與沒有銀的6000ohms相比，具有銀顆粒的元件接觸電阻變化僅1000ohms。1.5百萬次劃后得到相似的結果。
根據(jù)上述，顯而易見已經(jīng)提供了新型改進導電塑料電阻元件和其生產(chǎn)方法。雖然已經(jīng)詳細描寫僅一個優(yōu)選實施方式，在不脫離下列權利要求所定義的范圍情況下的變化和改變對于本領域技術人員來說是顯而易見的。
權利要求
1.一種導電塑料電阻元件，其具有嵌入其中的導電性材料顆粒并將其突出以用于接觸其中采用該電阻元件的電位測定設備的接觸電刷。
2.權利要求1的電阻元件，其中導電材料是銀。
3.權利要求1的電阻元件，其中導電材料是銀和鈀。
4.權利要求1的電阻元件，其中導電材料選自銀、鈀、金、鉑、銅、高度導電碳和其組合。
5.權利要求1的電阻元件，其中導電材料存在量為電阻元件的約10-20％。
6.權利要求1的電阻元件，其中導電材料存在量為電阻元件的約2-50％。
7.一種電阻元件，其用于具有銜接電阻元件的接觸電刷接觸器的電位測定設備，該電阻元件包含具有導電相的碳/塑料基體，以降低整個設備使用期限間接觸電刷接觸器和電阻元件之間的電阻變化。
8.權利要求7的電阻元件，其中導電相由銀組成。
9.權利要求7的電阻元件，其中導電相由銀和鈀組成。
10.權利要求7的電阻元件，其中導電相選自銀、鈀、金、鉑、銅、高度導電碳和其組合。
11.權利要求7的電阻元件，其中導電相存在量為電阻元件的約10-20％。
12.權利要求7的電阻元件，其中導電相存在量為電阻元件的約2-50％。
13.一種生產(chǎn)用于電位測定設備的導電電阻元件的方法，包含以下步驟處理碳粉末、樹脂、溶劑和導電相以形成糊劑，施加糊劑至基材上，固化糊劑以除去溶劑并形成薄膜，使導電相上升至薄膜表面并嵌入其中。
14.權利要求13的方法，其中在200℃溫度數(shù)量級下固化糊劑。
15.權利要求13的方法，其中絲網(wǎng)印刷糊劑到基材上。
16.權利要求13的方法，其中在高剪切混合機中處理碳粉末、樹脂、溶劑和導電相。
全文摘要
一種導電塑料電阻元件，其具有嵌入其中的導電性材料顆粒并將其突出以用于減少其中采用該電阻元件的電位測定設備中接觸電阻的變化。生產(chǎn)該元件通過處理碳粉末、樹脂、溶劑和導電相以形成糊劑，施加糊劑至基底上，固化糊劑以除去溶劑并形成薄膜，使導電相上升至薄膜表面并嵌入其中。
文檔編號H01C10/30GK1647594SQ03808871
公開日2005年7月27日 申請日期2003年2月21日 優(yōu)先權日2002年2月21日
發(fā)明者理查德·E·賴利 申請人:Bei技術公司