Elektrisch leitfähige Materialien

Dies sind Materialien, die durch Dispergieren verschiedener elektrisch leitfähiger Füllstoffe in einer thermoplastischen Matrix hergestellt werden. Die Fähigkeit, elektrische Ladungen mehr oder weniger effektiv zu transportieren, entsteht durch den Kontakt zwischen den leitfähigen Partikeln. Typischerweise sind LATISTAT antistatische Materialien mit Ruß, LATIOHM enthält Kohlenstofffasern oder leitfähige Modifikatoren, die gefärbt werden können, LATISHIELD bietet elektromagnetische Abschirmeigenschaften dank Stahlfasern.

Mit geeigneten Formulierungen kann der spezifische Widerstand von Kunststoffen um über zehn Größenordnungen reduziert werden und typische Werte im Bereich von 10¹-10⁴ Ohm*cm erreichen. Mit Ausnahme von rein antistatischen Materialien (10^8-10^10 Ohm) erlaubt die konstitutive Natur dieser Produkte keine Garantie für präzise elektrische Widerstandswerte, sondern eher innerhalb eines angemessenen Bereichs oder unterhalb bestimmter Maximalwerte.

In allen Situationen, in denen die Ansammlung elektrostatischer Ladungen und Potenzialdifferenzen eine Gefahr darstellen oder das ordnungsgemäße Funktionieren des Teils behindern. Zum Beispiel in explosionsgefährdeten Bereichen, auf die sich die ATEX-Verordnung bezieht, oder zum Schutz elektronischer Geräte; aber auch in allen Situationen, in denen Sie die Ansammlung statischer Elektrizität vermeiden wollen, die beispielsweise Staub anziehen oder gefährliche Funken erzeugen kann.

Obwohl niedrig, ist der elektrische Widerstand von LATIOHM immer noch viel höher als der von Kupfer und Aluminium. Daher sind LATIOHM-Compounds nicht für den Transport hoher Ströme geeignet, funktionieren aber beispielsweise im Bereich der Sensoren einwandfrei.

Um eine ausgezeichnete Abschirmung zu gewährleisten, ist es besser, die Typen der LATISHIELD-Familie zu verwenden, die durch Dispergieren einer variablen Menge von Stahlfasern in der Kunststoffmatrix hergestellt werden, mit denen eine für die meisten empfindlichen Anwendungen ausreichend hohe Abschirmung erzielt werden kann.

Die Leitfähigkeit wird durch die Anzahl der Kontakte zwischen den leitfähigen Partikeln gewährleistet: Das Material beginnt erst oberhalb einer bestimmten Anzahl von Kontakten (Perkolationsschwelle) elektrische Eigenschaften zu zeigen. Es ist daher unerlässlich, die Integrität der Partikel, z. B. Stahl- oder Kohlenstofffasern, zu erhalten. Übermäßige mechanische Beanspruchung beim Spritzgießen sollte vermieden werden: hohe Geschwindigkeiten, Wände und Zuführungssysteme, die zu dünn sind.

Die natürliche Farbe von LATISTAT- und LATIOHM-Compounds ist aufgrund der verwendeten Füllstoffe, die aus Kohlenstoff in Form von Graphit, Ruß, Fasern oder Nanoröhren bestehen, schwarz. LATIOHM PD02 verfügt jedoch über leitfähige polymere Additive, Makromoleküle, die sowohl Antistatik als auch Färbbarkeit in jedem Farbton ermöglichen. Es gibt auch eine ganze Familie von LATIOHM mit Kohlenstofffasern (PD01, PD03, PD08), die mit einigen Einschränkungen immer noch färbbar sind.

Ein sehr geringer spezifischer Widerstand kann beispielsweise bei umspritzten Metalleinsätzen, an die eine elektrische Spannung angelegt wird, Probleme verursachen. In einem solchen Fall könnte es tatsächlich zu einer Ableitung zur Erde oder einem Kurzschluss kommen. Wenn sie für Gehäuse bestimmt sind, die Übertragungssysteme oder Antennen enthalten, kann eine zu hohe Leitfähigkeit auch in diesem Fall elektrische Probleme verursachen.

Mit einem intrinsisch leitfähigen Kunststoffmaterial ist es möglich, Teile, die der Ansammlung elektrostatischer Ladungen ausgesetzt sind, zu sichern, ohne auf komplexe und kostspielige Erdungsmaßnahmen zurückgreifen zu müssen. Gehäuse für ATEX-Umgebungen können durch den Austausch von Metall hergestellt werden. Produkte mit Stahlfasern machen aufwendige Metallisierungsbehandlungen an Kunststoffteilen unnötig. Alles zum Vorteil der Endkosten des Objekts und natürlich der Umwelt.

Der spezifische Widerstand hängt von der Geometrie des Artefakts, den Spritzgussparametern und der Art und Weise ab, wie er gemessen wird. Diese drei Variablen könnten dazu führen, dass auf dem geformten Teil andere Werte festgestellt werden als die, die auf dem technischen Datenblatt angegeben sind. Es wird jedoch immer empfohlen, die Messung mit Instrumenten und Methoden durchzuführen, die von der ATEX-Verordnung vorgeschrieben werden, mit geeigneten Kontaktflächen (die Verwendung von leitfähiger Farbe wird empfohlen) und geeigneten Prüfspannungen (100-500 V).

Obwohl die meisten der in diesen Produkten verwendeten Füllstoffe und Additive nicht für den Kontakt mit Lebensmitteln geeignet sind, wurden einige spezielle Formulierungen von PD02 (antistatisch auf PP-Basis) und PD10 entwickelt, die gemäß den europäischen Vorschriften für den Kontakt mit Lebensmitteln geeignet sind.