Elastische Kleb- und Vergusssysteme zur Ableitung elektrostatischer Ladungen

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SKZ - Das Kunststoff-Zentrum

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Um elektronische Baugruppen vor Schäden durch elektrostatische Entladungen (engl. electrostatic discharge, ESD) zu schützen, sind Materialen mit einer definierten elektrischen Leitfähigkeit notwendig. Da technische Polymerwerkstoffe üblicherweise elektrische Isolatoren sind, müssen diese durch elektrisch leitfähige Additive für ESD-Anwendungen modifiziert werden. Die aktuell üblichen Lösungen sind aufgrund der hohen Füllgrade (bspw. mit Silberpartikeln) oder chemischen Basis (bspw. Epoxide) häufig starr und spröde, wodurch die Einsatzgebiete dieser Systeme eingeschränkt sind. Die im Forschungsvorhaben ESDBond untersuchte Kombination von elastischen Silikonen und Polyurethanen mit Carbon Nanotubes (CNTs) ermöglicht die Herstellung elektrisch leitfähiger Polymerkomposite mit Füllgraden unter 0,5 Gew.%. Der spezifische elektrische Durchgangswiderstand konnte um bis zu 16 Größenordnungen gesenkt werden und war in Klimawechselversuchen über 1.000 Stunden stabil. Das Dispergierverfahren für die CNTs nimmt dabei über die Dispergiergüte einen entscheidenden Einfluss auf die Kompositeigenschaften. Dies hatte sich bereits in den elektrischen Eigenschaften angedeutet, wirkt sich bei der Bruchdehnung und -spannung wesentlich stärker aus. So wurden je nach System die genannten mechanischen Eigenschaften nur geringfügig bis stark beeinflusst. In der Regel wurde mittels Dreiwalzwerk eine höhere Dispergiergüte erreicht als mittels Dual-Asymmetrischer Zentrifuge. Auf die Adhäsion der Systeme konnte durch Zusatz der leitfähigen Füllstoffe im betrachteten Bereich kein systematischer Einfluss festgestellt werden. Der Einfluss auf die Oberflächenenergie war gering und hing von der chemischen Basis des Systems ab.