Funktionale Kunststoffe

Meinolf Droege,

Thermisch und elektrisch hochleitfähige Compounds

In einem Kooperationsprojekt wird ein neuer Ansatz entwickelt, um hohe thermisch und elektrische Leitfähigkeit auch in dünnwandigen Bauteilen und Textilien einfacher realisieren zu können.

Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung thermisch und elektrisch hochleitfähiger Polymercompounds für neue Einsatzbereiche © SKZ

Die Produktion dünnwandiger, hochleitfähiger Kunststoffkomponenten für Leichtbauanwendungen ist aufgrund der benötigten Füllstoffgehalte ebenso anspruchsvoll wie die Entwicklung sehr gut leitfähiger Textilien. Dies soll sich nun ändern. Gemeinsam mit dem Fraunhofer ICT in Pfinztal bei Karlsruhe und dem Belgischen Institut für Textilforschung Centexbel hat das Kunststoff-Zentrum SKZ im Juni 2020 ein zweijähriges Forschungsprojekt gestartet. Ziel der deutsch-belgischen Kooperation im Forschungsprojekt „Thermally and electrically conductive fibre and plastic materials“ (Tecmat) ist es, thermisch und elektrisch hochleitfähige Polymercompounds für neue Einsatzbereiche zu entwickeln.

Traditionell werden Kunststoffen hohe Anteile an funktionellen Füllstoffen beigemischt, um deren elektrische und thermische Leitfähigkeit zu verbessern. Die hohe Additivierung wirkt sich allerdings negativ auf die Fließ- und Verarbeitungseigenschaften dieser Materialien aus. Dadurch lassen sich nur bedingt dünnwandige Leichtbauteile sowie textile Produkte aus leitfähigen Kunststoffen herstellen. Über die Europäische Plattform „Cornet“ unterstützt das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie daher die gemeinsamen Forschungsaktivitäten, um neuartige leitfähige Thermoplast-Compounds mit geringem Füllstoffgehalt und angepassten Fließeigenschaften zu entwickeln, die in neuen Einsatzbereichen Anwendung finden.

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Die Grundidee des Projekts beruht auf der Tatsache, dass bestimmte Kunststoffe nicht miteinander mischbar sind, was in diesem Falle zur Steigerung der Leitfähigkeiten genutzt wird. Dabei werden nicht-mischbare Polymerblends hergestellt, so dass inselartige Bereiche eines leitfähigen Materials in einer niedrigviskosen Matrix verteilt sind. Während der weiteren Verarbeitung des Blends zu Bauteilen und Fasern werden diese Bereiche innerhalb der Matrix idealerweise so verformt, dass ein leitfähiges Netzwerk entsteht. Nach diesem „Koaleszenz-Ansatz“ sollen leicht fließende Compounds entwickelt werden, mit denen Faserspinnen, dünnwandiges Spritzgießen und Thermoformen mit hohen Umformgraden unter Beibehaltung der leitfähigen Strukturen möglich wird.

Die Ergebnisse des Projekts sollen der Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden. Dies geschieht unter anderem in einem breit gefächerten projektbegleitenden Ausschuss aus allen Bereichen der Kunststoffindustrie.

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