Hochleitfähige Compounds

Kunststoffe haben gegenüber anderen Werkstoffen viele Vorteile. In gewissen Anwendungsfeldern können diese jedoch aufgrund der fehlenden Leitfähigkeit nicht ausgespielt werden. Speziell in explosionsgefährdeten Bereichen, bei der Verpackung und Handhabung von elektronischen Bauteilen oder auch bei der Übertragung von Funksignalen kann die fehlende Leitfähigkeit zum Versagen oder deutlichen Beeinträchtigung der Funktion führen. Es besteht die Gefahr einer elektrostatischen Aufladung.

Entladen sich derartig aufgeladene Werkstoffe durch Funkenbildung, können sie explosionsfähige Atmosphären, wie sie z. B. Lösungsmittel/Luft-Gemische, Staub/Luft-Gemische, zur Explosion bringen. In solchen Anwendungen können diese Art Kunststoffe nicht eingesetzt werden.

Highly conductive compounds minimize electrostatic charges for medical appartuses such as MRI.

Typische Anwendungen

Um die Vorteile der Kunststoffe dennoch zu nutzen, setzt man ihnen spezielle Leitfähigkeitsmittel zu. Hierdurch wird ihre Leitfähigkeit deutlich erhöht, bzw. ihr elektrischer Widerstand deutlich abgesenkt. Durch diese Maßnahme kann der elektrische Durchgangswiderstand von z. B. PE von 10¹⁶ Ohm auf < 10⁴ Ohm gesenkt werden. Die Kunststoffe werden elektrisch leitfähig. Werden sie geerdet, kann eine elektrostatische Aufladung sicher verhindert werden. In Brennstoffzellen werden z. B. hochleitfähige Compounds als Werkstoff für die Bipolarplatten eingesetzt.

Anforderungen an die Compoundierung hochleitfähiger Kunststoffe

Diese spezifischen Eigenschaftsprofile werden durch den Compoundierschritt erzielt. Die Anforderungen an den Aufbereitungsprozess sind sehr anspruchsvoll. Die Leitfähigkeitswerte müssen sowohl bei Raumtemperaturen wie auch erhöhten Betriebswerten gewährleistet sein. Die hochstrukturierten Russe, Graphite, Carbonanotubes und Carbonfasern müssen in ihrem Aufbau erhalten bleiben und äusserst homogen verteilt werden, um das leitende Netzwerk auszubilden. Die eingesetzten Polymere dürfen so wenig wie möglich abgebaut werden. Eine Vernetzbarkeit der Compounds kann zudem eine weitere Anforderung sein.

Diese zum Teil einander entgegenlaufenden Anforderungen werden durch ausgeklügelte Verfahren gut beherrscht. Der Buss Ko-Kneter bewährt sich seit langem bei der Compoundierung dieser besonders anspruchsvollen Werkstoffe. Die moderaten und uniformen, wenn notwendig auch spezifisch anpassbaren Schergeschwindigkeiten und damit präzise Temperaturführung des Buss Ko-Kneters spielen, dabei die zentrale Rolle: In der Aufschmelzzone wird nur so viel Energie wie nötig dissipiert, ohne dass die polymeren Anteile überstrapaziert werden. Die Leitfähigkeitsmittel werden durch die hohen Faltungswerte innerhalb kürzester Verfahrenslänge optimal verteilt. Am Ende des Prozesses werden gegebenenfalls noch die faserförmigen Leitfähigkeit-Stoffe dazugefügt, vereinzelt und umhüllt, um so die maximalen Faserlängen zu bewahren, und um die entsprechenden Eigenschaften im leitfähigen Netzwerk zu gewährleisten. So können auch bei engsten Verfahrensfenstern und höchsten Viskositäten optimale Eigenschaftsprofile erzielt werden.

Mit dem zweistufigen System des Buss Ko-Kneters werden das Compoundieren und der Druckaufbauschritt konsequent voneinander entkoppelt. So können die Verfahrensschritte unabhängig optimiert werden. Das aufklappbare Gehäuse des Buss Ko-Kneters sichert einen schnellen Zugang und hohe Verfügbarkeit des Systems. Der modulare und dadurch anpassbare Aufbau der Anlage und die breit abgestützte Buss Verfahrensexpertise machen den Buss Ko-Kneter zur sehr guten Wahl für das Compoundieren von anspruchsvollen hochleitfähigen Compounds und bieten höchste Investitionssicherheit.

Nanotube carbon structure of highly conductive compounds

Typisches Anlagenlayout für hochleitfähige Compounds

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BUSS Compoundiersysteme für hochleitfähige Compounds bieden folgende spezifische Vorteile

Compoundieren und Druckaufbau in zwei unabhängigen Schritten optimierbar
Das Mischen im Ko-Kneter erfolgt unabhängig vom Druckaufbau in der nachgeschalteten Austragseinheit, was ein individuelles Optimieren der beiden Prozess-Schritte erlaubt. Dies erlaubt ein Aufbereiten bei niedrigen Drücken und tiefen Temperaturen sowie eine optimale Granulierung, während die Temperaturkontrolle jederzeit gewährleistet bleibt.
Intensives distributives Mischen
Der BUSS Ko-Kneter gewährleistet ein intensives verteilendes Mischen, da die Überlagerung von Rotation und Axialbewegung der Misch- und Knetschnecke Dehnströmungen bewirkt sowie eine grosse Anzahl an Scheroberflächen und dabei ein kanalübergreifendes Mischen erzeugt.
Hohe Zahl an Mischzyklen
Auf den mehrflügeligen BUSS Ko-Knetern wird eine hohe Zahl an Mischzyklen erzielt. Die neuen, einzigartigen Schneckengeometrien ermöglichen eine maximale Teilung und Neufaltung der Compounds, mit zahllosen Umschichtungen und hervorragendem Mischen über eine sehr kurze Verfahrenslänge.
Geringere Beanspruchung von Polymer, Fasern und hochstrukturierten Füllstoffen
Die moderaten Scherraten des BUSS Ko-Kneters gewährleisten eine kontrollierbare Scherung und niedrige Temperaturprofile und beanspruchen die Struktur von Fasern und hochstrukturierten Füllstoffen wie Russ deutlich weniger als andere Systeme. Dies führt zu besseren mechanischen und elektrischen Eigenschaften, verbessertem Fließverhalten und einem niedrigeren Verbrauch an teuren Additiven.
Breites Rezepturspektrum mit einer einzigen Schneckenkonfiguration
Die Verarbeitung eines breiten Rezepturspektrums mit einer einzigen Schneckenkonfiguration kann eine Herausforderung darstellen. Die BUSS Ko-Knetertechnologie ist indessen bekannt für diese spezifische Fähigkeit. Dank einer Verfahrenslänge, die meist nur die Hälfte vergleichbarer Systeme beträgt, moderaten und anpassbaren Schergeschwindigkeiten und der großen Flexibilität bei der Gestaltung der Schneckenkonfiguration.

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