Paradoxe Polymere Das IKT macht Kunststoffteile thermisch und elektrisch leitfähiger

Anbieter zum Thema

Universität Stuttgart Institut für Kunststoff- technologie

Fastems Systems GmbH

EPLAN GmbH

VEGA Austria GmbH

Das Institut für Kunststofftechnik (IKT) aus Stuttgart erforscht mit der Priomold GmbH, wie sich die thermische Leitfähigkeit gefüllter Kunststoffteile steigern lässt.

Im Mittelpunkt der Arbeiten steht die Entwicklung eines besonderen auswurfseitig integrierten Hubwerkzeuges, das die Füllstoffe im Produkt während des Spritzgießvorgangs optimal, das heißt senkrecht zur Fließrichtung der Schmelze, verteilen soll. Die meisten Polymere können bekanntlich aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung von Haus aus keinen elektrischen Strom leiten. Gleichwohl seien elektrisch leitfähige Kunststoffteile in vielen Bereichen der Technik aber sehr gefragt. Die Anwendungen sind vielfältig. So werden entsprechende spritzgegossene Polymerteile zum Beispiel im Automobilbau für leichte und elektromagnetisch abschirmende Gehäuseteile benötigt, die in der Sensorik eine wichtige Rolle spielen, wie die IKT-Forscher berichten. Elektrisch leitfähige Kunststoffe eignen sich auch für den Einsatz in implantierten Sensoren und Geräten in der Medizintechnik. Die nötige elektrische Leitfähigkeit kann man durch Beschichten, Bedampfen oder Hinterspritzen von metallischen Folien erreichen. Das sei jedoch sehr aufwändig. Günstiger soll der Spritzguss von Compounds sein, die mittels spezieller Additive leitfähig sind. Für diese Funktionalität sei es allerdings wichtig, dass die leitfähigen Partikel im Produkt möglichst senkrecht zur Gehäusewand ausgerichtet würden. Denn je höher die Ordnung derselben, desto besser ist später die Leitfähigkeit des Kunststoffteils.

Schieberbewegung richtet leitfähige Additive wunschgemäß aus

Um genau das sicherzustellen, ist es die Aufgabe des neuartigen Werkzeugs, elektrisch leitende Füllstoffe über das gesamte Bauteil hinweg senkrecht zur Fließrichtung der Kunststoffschmelze auszurichten, um dadurch die elektrische und auch zugleich die thermische Leitfähigkeit zu steigern. Das Vorgehen sei äußerst innovativ. Im Kern vergrößern die Experten das Volumen der Kavität des Spritzgießwerkzeugs durch eine Expansionsbewegung eines Schiebers. Daraus kommt es während der Formgebung (Einspritzphase) und der Nachdruckphase zu einer Dehnung der Makromoleküle, die rechtwinklig zu den einwirkenden Scherkräften in Fließrichtung stattfindet. Das soll die Partikel in der Schmelze ebenfalls rechtwinklig zur Schmelzefließrichtung ausrichten.

Auch magnetisch abschirmende Kunststoffe werden so möglich

Zur Optimierung der Leitfähigkeit wird das IKT an geeigneten Rezeptur-, Prozess- und Werkzeugparametern forschen, wie es heißt. Zusätzlich sollen, insbesondere zur Werkzeugauslegung, numerische Simulationen des Spritzgieß- und Hubprozesses durchgeführt werden, denn die enge Verzahnung von Werkstoffkunde und Verarbeitungstechnik ist eine der besonderen Stärken des Instituts. Die Ergebnisse dieser Forschungsarbeiten werden die Priomold GmbH befähigen, ein optimiertes Spritzgießwerkzeug für die Produktion eines möglichst leitfähigen Bauteils zu konstruieren und zu fertigen. Es ist abzusehen, dass sich das Verfahren auch zur Ausrichtung wärmeleitender oder magnetisch abschirmender Additive eignen wird. Die Zusammenarbeit zwischen dem IKT und der Priomold GmbH wurde durch das zentrale Innovationsprogramm für den Mittelstand („ZIM“) gefördert (FKZ:KK5015723KL3).

(ID:49963647)