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Elektrisch ableitfähige Kunststoffe

Allgemeine Informationen

Projektnummer 61805202
Projekttitel laut Förderbescheid Kunststoffformteile mit permanent elektrisch ableitfähiger Oberflächenschicht
Akronym Ableitfähige Kunststoffe
Projektlaufzeit 01.04.2014 - 31.07.2016
Forschungsschwerpunkt Werkstoffe - Struktur - Oberflächen
Projektkategorie Forschung
Grundeinheit Institut für Oberflächentechnik

Inhaltliche Projektbeschreibung

Kunststoffe (z.B. Polycarbonat PC, Polyamid PA6) sind Nichtleiter und deshalb einigen Oberflächenveredlungsverfahren (z.B. Pulverlackierung, Galvanisierung, Antistatikausrüstung) nicht zugänglich. Ziel des Projektes ist es, auf PC und PA6 permanent elektrisch ableitfähige Oberflächen zu erzeugen, die zumindest eine Pulverlackierung und Antistatikausrüstung ermöglichen.

Die Umsetzung des Vorhabens setzt auf zwei Verfahrensschritte. In einem ersten Schritt wird durch reaktives Spritzgießen eine Modifizierung der entstehenden Werkstoffoberfläche erreicht. Dabei wird vor dem Spritzguss ein Modifikator (PEI bei PC, MSA bei PA6 in das Werkzeug eingespritzt. Die hohen Temperaturen des geschmolzenen Kunststoffs beim Spritzgießen führen zu einer haftfesten chemischen Anbindung der Modifikatormoleküle an die Kunststoffoberfläche. Dieser Schritt kann in KMU durch Abwandlung ihrer bisherigen Verfahrens adaptiert werden.

In einem zweiten Schritt wird die modifizierte Oberfläche durch chemische Reaktion bzw. Adsorption einer Funktionschemikalie aus wässriger Lösung zielgerichtet funktionalisiert (PEDOT/PSS bei PC, PEI und PEDOT/PSS bei PA6). Durch die Funktionalisierung soll eine permanente Oberflächenableitfähigkeit erreicht werden.

Der Erfolg des zweistufigen Verfahrens wird an der erfolgreichen Pulverbeschichtung von PC bzw. PA6 gemessen.

Vorteile des Verfahrens sind:

- Nutzung der thermischen Energie beim Spritzgießen zur reaktiven Anbindung der Modifikatormoleküle

- Der bisher übliche Auftrag eines typischerweise rußgefüllten und schwarzen Leitprimers entfällt. Damit sind transparente Lackierungen möglich, bei denen entweder das gesamte lackierte Formteil transparent ist oder bei dem die Färbung des (eingefärbten) Formteils zur Geltung kommt. Dies eröffnet neue Gestaltungsspielräume.

Ergebnisse

Am IPF Dresden wurden PC bzw. PA6 während des Spritzgießens erfolgreich mit PEI (PC) bzw. MSA-alt-PE-Copolymeren (PA6) modifiziert (Abb. 1). Am IOT der HSZG wurden elektrisch ableitfähige Oberflächen durch Funktionalisierung hergestellt: a) PC Anbinden von PEDOT/PSS durch Dip-Coating in wässriger Suspension (Abb. 2) b) PA6 Anbinden von zunächst PEI an MSA und anschließend wiederum PEDOT/PSS an PEI durch Dip-Coating in wässriger Lösung bzw. Suspension (Abb. 3) Bei PC und PA6 konnten die Oberflächenwiderstände von > 10E14 Ohm durch den Zweistufenprozess auf < 10E9 Ohm gesenkt werden. Eine haftfeste Pulverlackierung war auf beiden Kunststoffen erfolgreich (Abb. 4, 5)

Weitere Daten

Zurück zur Übersicht25.05.2019 04:24:38

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