Leitfähige Kunststoffe: Leicht, zäh und elektrisch effiziente Lösungen

Metalle waren traditionell die Materialwahl für viele Anwendungen aufgrund ihrer leitfähigen Eigenschaften. Konstruierte Kunststoffe haben sich jedoch rasant weiterentwickelt und umfassen nun Materialien, die leichter und zäher als Metalle sein können und auch elektrisch leitfähig gemacht werden können. Daher überdenken Produktdesigner ihre Materialwahl, um Produktleistung zu verbessern und mehr Designfreiheit zu gewinnen. In diesem Beitrag erkunden wir leitfähige Kunststoffe und ihre Vorteile im Vergleich zu Metallen.

Was sind leitfähige Kunststoffe?

Leitfähige Kunststoffe sind konstruierte Materialien, die mit leitfähigen Additiven gefüllt sind, um ein spezifisches Elektrizitätslevel zu erreichen. Traditionell wird dies durch Kohlenstofffüller wie Ruß, Graphit und andere leitfähige Elemente erreicht. Leitfähige Kunststoffe reichen typischerweise zwischen E4 bis E12, was sie nur halbleitfähig macht.

Warum leitfähige Kunststoffe nutzen?

Leitfähige Kunststoffe eignen sich ideal zur Ableitung statischer Aufladung oder Übertragung elektrischer Ladungen. Wenn nicht ordnungsgemäß kontrolliert, kann statische Aufladung (Elektrostatische Entladung/ESD) zu schweren mechanischen Ausfällen oder elektrischen Schocks führen. Um diese Risiken zu vermeiden, kann die Integration leitfähiger oder halbleitfähiger Materialien in Ihr Produktdesign die Produktleistung erheblich verbessern. Je nach Designanforderungen gibt es viele leitfähige Materialien für Ihre exakten Designanforderungen. Beispielsweise ist Thermoplastisches Polyurethan ein Kunststofftyp, der so stark und starr wie Metall oder so weich und flexibel wie ein Schaumkissen gemacht werden kann. Aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung können Thermoplastische Polyurethane anspruchsvollste Spezifikationen erfüllen, während sie ein spezifisches Leitfähigkeitslevel erreichen. Mehr zu Polyurethan und Leitfähigkeit erfahren Sie hier. Zwar können verschiedene Metalllegierungen natürlich höhere Leitfähigkeitslevel bieten, doch dies ist nicht immer vorteilhaft für Ihr Produktdesign. Je nach Designanforderungen können die meisten Kunststoffe modifizierte Eigenschaften haben, die Ihrer Produktleistung nicht schaden.

Wann leitfähige Kunststoffe einsetzen

Leitfähige Kunststoffe haben zwei Grundanwendungen im Produktdesign: Erstens, eine leitende Rolle in elektromechanischen Mechanismen zu spielen, und zweitens, unerwünschte Statik von einer Maschine abzuleiten. Bei Materialentscheidungen ist es wichtig, die für erfolgreichen Betrieb erforderlichen Eigenschaften zu berücksichtigen. Beispiel: Die meisten Papier-Medienhandhabungsanwendungen erfordern ein Schlüsselset an Eigenschaften in ihren Komponenten – wie Reißfestigkeit, Reibungskoeffizient (COF) und Härte. Zwar können Metalle hohe Leitfähigkeit bieten, doch dieses Material wird höchstwahrscheinlich nicht genug COF für ordnungsgemäße Leistung bieten. Daher werden leitfähige Kunststoffe oft in vielen Anwendungen genutzt: Medizinprodukte, Lebensmittelverarbeitungssysteme, Militär & Verteidigung, Industrieanwendungen u. v. m. Diese Flexibilität gibt Designern die Freiheit, ihre Vision basierend auf Materialanforderungen, Teilekomplexität und Volumennachfrage zu designen.

Nicht alle Leitfähigkeit ist gleich

Es gibt viele Wege, Kunststoffe leitfähig zu machen. Im Fall unserer Durethane® C leitfähigen Formulierungen nutzen wir unsere patentierte Metallsalz-Technologie zur Erreichung von Leitfähigkeit. Im Gegensatz zu Ruß bietet Durethane® C Produkten und Komponenten gleichmäßige Leitfähigkeit und hinterlässt keine Streifen. Mehr zu Polyurethan-Leitfähigkeit erfahren Sie in unserem leitfähigen Überblick oder klicken Sie auf den Banner unten, um unser Materialdatenblatt herunterzuladen.