专利名称：具有碳纳米管组合件的盒子的制作方法
技术领域：
本发明涉及将碳纳米管技术用于对静电放电敏感的电子装置的保护性纤维板包装的领域。具体地说，本发明涉及一种制作ESD保护得以改进且环保的纤维板容器的具成本效益的方法，所述容器并入有碳纳米管材料作为用于此包装的静电放电保护组成成分。
背景技术：
静电屏蔽纤维板盒是在将电子组件运输到不同位置或地理区域时且甚至在储存期间为电子组件提供静电保护的关键技术。图la、图lb、图Ic中展示硬纸盒的单个纤维板的典型构造。纤维板包括波状(波纹状)牛皮纸薄片介质30，其具有呈现交替凹槽顶点的相对的第一和第二侧。接着分别将第一 31和第二 32平牛皮纸衬板覆盖并粘附到第一和第二相对侧上的凹槽顶点。通常通过将导电纤维板材料切割成单片坯件且接着沿预定的折叠线折叠所述单片坯件以制作盒子来从单个纤维板制造静电放电(ESD)纤维板盒。包装的一片式构造导致导电材料在对静电敏感的电子装置周围的连续包裹。现如今，电子组件的小型化已使得它们对静电和电压场更敏感，从而更加注重静电屏蔽纤维盒板的可靠和有效应用。然而，现有技术当前面临某些缺点。第一个缺点是来自这些静电耗散或导电材料的可能污染。静电耗散或导电材料通常也称为静电放电(ESD)材料。静电放电(ESD)纤维板主要是通过向纤维纸浆注入导电碳粉来制造的，将从所述纤维纸浆制造波纹状薄片和衬板薄片，如第US5736009号、第 W0/1999/29503号和第US4711702号专利中所主张。为了提供足够的ESD特性，通常需要相对较大量的到5%注入，如第US5736009号专利中所陈述。虽然此举提供足够的静电荷耗散，但碳粒子可能因磨损而擦掉且污染所储存的产品。此类导电碳粒子可桥接包装中的电子装置或电路板上非常接近的导体，且在装置投入使用时导致破坏性的短路。导电碳擦掉的问题主要是因为其粉末状粒子性质，该性质使得其不能牢固地粘附到木纤维并发生脱落。类似地，如果将图lb、图Ic中的碳粉33印刷在纤维板的表面上而不是注入，那么也将发生此类擦掉，例如第US520M06号和第US5407714号中发现的情况。为了克服上述问题，所属领域的技术人员将把较好的粘结剂或粘结剂组合并入纸浆或涂覆系统中，以减少或最小化脱落情况的发生。然而，此类探索粘结剂使用的技术将以某种方式降低系统的导电性。因此，增加导电碳粉的剂量(以补偿所要电特性的丧失)和在系统中使用额外的粘结剂用树脂均会招致额外的成本。此类技术缺乏商业可行性和吸引性。第二个缺点是现有技术对纤维板的回收的影响。通常，纤维板一旦被用旧或废弃， 就被回收并化成纸浆。然而，典型的ESD耗散纤维板中高含量的导电碳粉使回收过程变得复杂，因为现在需要更多的成本和精力来去除这些涂覆或注入的黑色碳粉。第JP2005081766号日本专利突出展示了一种用于涂覆在衬底上的导电聚合物与碳纳米管分散组合物的掺合物。所揭示的这种现有技术是为基于透明聚合物的具有至少 80%的光透射的产品而设计的，所述产品例如为可密封袋、真空吸塑盘、载带和盖带。所引用的发明未能揭示在纸基产品中的使用领域中的任何发明性元素。也未能揭示在波纹状纸纤维板盒中的新颖用途。第JP200^88189号日本专利突出展示了一种可用于涂覆在纸上的碳纳米管分散组合物。然而，所述现有技术主要集中在CNT分散技术。所述现有技术未能揭示在波纹状纸纤维板盒上的任何新颖用途。类似地，第US7588699号突出展示了一种用于在多种物品中使用的碳纳米管分散组合物，例如涂覆在多种衬底、膜、泡沫、纤维、线、粘合剂和涂有纤维的预注入体等，但第 US7588699号未能揭示在波纹状纸纤维板盒上的任何新颖用途。考虑到令人担忧的全球变暖威胁的问题，迫切需要以简单且经济上实用的方式来解决所有这些问题。这是本发明的目标，且将由本发明来解决。
发明内容本发明揭示一种独特的方法来制造具有有效的静电耗散或导电保护且具有环保回收能力的波纹状纤维板容器。本发明一种具有碳纳米管组合件的盒子，其特征在于，包括波状介质13，其呈交替凹槽顶点14a、14b的形式且具有相对的第一 13a和第二 Hb侧，其中所述第一侧13a面向所述包装盒10的容纳区域；以及第一和第二衬板薄片16a、16b，其附接在所述波状介质13的所述相对侧上，所述第一衬板薄片16a以全部涂覆或网格状图案涂覆有静电耗散或导电碳纳米管CNT材料层 17，或注入有所述静电耗散或导电CNT材料17a，以使所述纤维板薄片12具备静电耗散或导电特性，其中电阻优选为IO4到IO8欧姆/平方
当参看附图来阅读时，将从以下描述明白本发明的其它目标、特征和优点。在图式中，其中相同参考标号在若干视图中始终表示对应的部分图la、图lb、图Ic为展示不同现有技术的说明图；图2为描绘根据本发明的包装盒以及形成所述包装盒的纤维板薄片的详细结构的透视图；图3a、图北中的CNT层的应用图。
具体实施方式
在以下详细描述中，陈述大量的具体细节，以便提供对本发明的全面理解。然而， 所属领域的技术人员将理解，可在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在其它例子中， 未详细描述众所周知的方法、程序和/或组件，以免使本发明模糊。现在将详细参考本发明的优选实施例，其实例在附图中说明。关于CNT分散的许多现有技术如今可在因特网和全球专利数据库上找到并不断地更新。根据第 US7588699 号、第 JP2005081766 号、第 JP200^88189 号、第 JP200^85368 号等现有技术中的一者，使用超声波产生器来制备适当预分散的水基CNT溶液。参看图式，图2展示根据示范性实施例的包装盒10。包装盒10用于装运和储存电子模块11。电子模块11仅代表可储存在本发明的包装盒10内的内容物类型的一个实例。 图2还展示包装盒10的壁薄片部分的详细结构，其大体上由标号12表示。所述壁薄片是纤维板薄片12。纤维板薄片12具有内部表面1 和相对的外部表面12b。纤维板薄片12 还具有两个相对的纵向边缘12c以及两个横向边缘12d。纤维板薄片12包含波状(波纹状)介质13，其由牛皮纸组成，且具有分别呈现交替凹槽顶点14a、14b的相对的第一 13a和第一 13b侧。如图2所示，所述凹槽顶点垂直于横向边缘12d且平行于纵向边缘12c而延伸。纤维板薄片12在介质13的相对侧上覆盖有第一和第二牛皮纸衬板薄片16a、16b。 第一牛皮纸衬板薄片16a附接到波状介质13的一侧上的顶点14a，且第二牛皮纸衬板薄片 16b附接到波状介质13的相对侧上的顶点14b。通过完全湿式涂覆或以精细网格状图案湿式涂覆，用静电耗散碳纳米管(CNT)涂层17来涂覆第一牛皮纸衬板薄片16a，以提供静电耗散保护，其也在图3a中展示。为了提供纤维板薄片12上的静电耗散特性，将仅需要非常低剂量的适当分散的静电耗散CNT涂层17。静电耗散CNT涂层17向介质13提供近似IO5到IO11欧姆/平方 (按照ANSI/ESD STM 11.11 USA而测量)的电阻率，但CNT静电耗散涂层的典型所要电阻为1 X IO5到1 X IO9欧姆/平方。在与带电金属物体或人体接触时，此静电耗散值将防止微火花的发生。由于CNT涂层17的独特特性，与常规导电碳粉中的常规到5% (即，IOg 到50g/1000cc溶液)相比，这将仅需要约0. 05 %到0. 5 % (即，0. 5g到5g/1000) cc溶液)。 这实际上将因为使用这种非常低的剂量水平而降低制造成本。静电耗散范围内充分分散的 CNT涂层17导致带色彩的(淡灰色)半透明到透明涂层。精细网格涂层展现出更加淡的色彩。按照ANSI/ESD STM Sll. Il(USA)进行的测试针对全涂覆和精细网格涂覆图案两者得出类似的电阻，读数分别为IO6到IO8欧姆。CNT涂层17在静电耗散范围内的此独特性将允许可能原先印刷在纤维板薄片12上的印刷字、图形或其它视觉材料的清晰能见度。任选的是，如图北所示，可在纸浆制造工艺期间用CNT注入包装盒10的衬板薄片 16a的此静电耗散特性。将CNT注入17a到木纸浆中在经济上是可行的，以代替CNT工艺的表面涂覆而大量生产输出。CNT涂覆17或注入17a将在最终的包装盒10的内部表面上提供静电耗散特性，同时防止此内部表面上产生火花。经过注入的衬板薄片适用于内表面衬板的板构造或CNT注入的所有其它配置。在本发明的第二实施例中，纤维板薄片12形成有第一牛皮纸衬板薄片16a，所述第一牛皮纸衬板薄片16a涂覆有导电碳纳米管涂层19，将具有IO2到IO5欧姆/平方(按照 ANSI/ESD STM 11. Il(USA)而测量)且更优选地IO4到IO5欧姆/平方的电阻应用于衬板薄片的向内面向盒子的容纳区域的表面上。同样令人惊讶的是，在IO4到IO5欧姆/平方的导电范围内，与处于IO6到IO8欧姆/平方下的静电耗散涂层相比，所述涂层仍展现出良好的透明度，但具有色彩较重的灰色。精细网格涂层展现出更加淡的色彩。按照ANSI/ESDSTM Sll. Il(USA)进行的测试针对全涂覆和精细网格涂覆图案两者得出类似的电阻，读数分别为IO4到IO5欧姆/平方。任选的是，可在纸浆制造工艺期间用CNT注入此衬板薄片，以实现与不要求透明度特性的情况相同的电阻范围。此涂覆或注入将在最终的包装盒的内部表面上提供导电特性，以屏蔽掉来自盒子外部的任何静电场。这是为了防止盒子内部的对ESD 敏感的内容物因外部静电场而带电。[0026] 所属领域的技术人员将明白，可在不脱离本发明的范围或精神的情况下对本发明的结构做出各种修改和变化。鉴于前述内容，希望本发明涵盖本发明的修改和变化，只要所述修改和变化属于所附权利要求书及其均等物的范围内。
权利要求1. 一种具有碳纳米管组合件的盒子，其特征在于，包括波状介质(13)，其呈交替凹槽顶点(14a、14b)的形式且具有相对的第一(13a)和第二 (13b)侧，其中所述第一侧(13a)面向所述包装盒(10)的容纳区域；以及第一和第二衬板薄片(16a、16b)，其附接在所述波状介质(1 的所述相对侧上，所述第一衬板薄片(16a)以全部涂覆或网格状图案涂覆有静电耗散或导电碳纳米管(CNT)材料层(17)，或注入有所述静电耗散或导电CNT材料(17a)，以使所述纤维板薄片(12)具备静电耗散或导电特性，其中电阻优选为IO4到IO8欧姆/平方。
专利摘要一种具有碳纳米管组合件的盒子，其包括波状介质13，所述波状介质13呈交替凹槽顶点14a、14b的形式且具有相对的第一13a和第二13b侧，其中所述第一侧13a面向所述包装盒10的容纳区域。第一和第二衬板薄片16a、16b附接在所述波状介质13的所述相对侧上。所述第一衬板薄片16a以全部涂覆或网格状图案涂覆有静电耗散或导电碳纳米管CNT材料层17，或注入有所述静电耗散或导电CNT材料17a，以使所述纤维板薄片12具备静电耗散或导电特性。
文档编号B65D25/14GK202072162SQ20102068764
公开日2011年12月14日 申请日期2010年12月29日 优先权日2009年12月30日
发明者高国兴 申请人:大科防静电技术咨询(深圳)有限公司