DE19918950A1 - Leitfähiger Kunststoff - Google Patents

Abstract

Um ein Kunststoffmaterial herzustellen, das hohen mechanischen Belastungen standhält und zusätzlich elektrisch dauerleitfähig ist, wird vorgeschlagen, daß der leitfähige Kunststoff aus einem Plattenmaterial besteht, das aus einem Grundwerkstoff 1 und mindestens einer leitfähigen Schicht 2 aus Kunststoff vorzugsweise aus hochdichtem Polyethylen (HD-PE) besteht. Die leitfähige Schicht befindet sich außenseitig am Grundmaterial und wird gemeinsam mit dem Grundmaterial durch Coextrusion hergestellt. Die Leitfähigkeit der Schicht 2 wird durch Zumischung von Ruß in der vergleichweisen dünnwandigen hochdichten Polyethylenschicht (HD-PE) erzeugt. DOLLAR A Derartige Schichten eignen sich besonders als Plattenmaterial für Verpackungen, Unterlagen, Einlagen oder Umformstücke, die mechanisch hoch belastbar und zur Vermeidung von statischen Aufladungen elektrisch dauerleitfähig sein müssen.

Description

Die Erfindung betrifft einen leitfähigen Kunststoff.

Kunststoffmaterialien werden häufig für Verpackungen, Unterlagen, Einlagen, Umformteile oder ähnliches hergestellt und müssen dabei nicht nur hohen Belastungen standhalten, sondern sollen außerdem elektrisch dauerleitfähig sein. Werden beispielsweise elektrisch empfindliche Bauteile oder Baugruppen oder Munition in Transportmitteln aus Kunststoff transportiert so besteht die Gefahr, daß sich beispielsweise die Transportmittel z. B. durch Reibung statisch aufladen und das zu transportierende Gut dadurch beschädigt wird, oder wie bei einer Munition mit elektrischer Anzündung, diese zur Detonation gebracht werden kann. Da nahezu alle Kunststoffe mehr oder weniger starke Isolatoren sind, läßt sich die statische Aufladung nur durch hohen Zusatzaufwand oder in den meisten Fällen überhaupt nicht verhindern. Somit besteht stets ein erhebliches Risiko beim Einsatz von Kunststofftransportmitteln in elektrostatisch (ESD)-geschützten Bereichen.

Es ist bekannt, zur Erhöhung der Leitfähigkeit dem Kunststoff Rußpartikel beizumischen, welche durch Berührung untereinander eine Leitfähigkeitsbrücke bilden.

Alternativ können den Kunststoffen auch sogenannte antistatische Beimischungen (Antistatik- Batches) zugemischt werden. Diese Substanzen wandern mit der Zeit an die Oberflächen der Formteile und bilden zusammen mit der Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft eine quasi leitende "Schmierschicht".

Durch den Zusatz von Rußpartikeln verändern sich die mechanischen Eigenschaften der Kunststoffe gravierend. Da die Rußpartikel nicht in die Molekülketten eingebaut werden können, wirken sie hemmend auf die Stabilität des Molekülverbandes. Ein derartig mit Rußpartikeln versehendes Kunststoffmaterial wird vor allem in der Kälte spröde und bricht sehr viel schneller als das nichtleitende vergleichbare Grundmaterial ohne Rußpartikel. Insbesondere bei einem eine hohen Dichte aufweisende Kunststoff aus Polyethylen (HD-PE) verschlechtern sich die mechanischen Eigenschaften und die Tiefziehfähigkeit drastisch, sobald Fremdpartikel wie Ruß zugesetzt werden. In der 2 Plattentechnik (Twinsheet-Technik) läßt sich das Material zudem schlecht verschweißen, da Rußpartikel einer einwandfreien Verbindung im Wege stehen. Diese Probleme treten beispielsweise auch bei dem aus der DE 297 17 574 U1 bekannten Koffer aus Kunststoff für Munition auf, wenn keine leitende Schicht vorhanden ist.

Die alternativ zugesetzten Antistatiker diffundieren mit der Zeit aus dem Kunststoffmaterial aus, wodurch die Leitfähigkeit dann komplett verloren geht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kunststoffmaterial herzustellen, das hohen mechanischen Belastungen standhält und zusätzlich elektrisch dauerleitfähig ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Merkmalen der Unteransprüche hervor.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, ein Plattenmaterial zu schaffen, das aus einem Grundwerkstoff und mindestens einer leitfähigen Schicht aus Kunststoff vorzugsweise aus hochdichtem Polyethylen (HD-PE) besteht. Dieses Sondermaterial besitzt bei einer sehr guten elektrischen Leitfähigkeit die erforderlichen physikalischen und mechanischen Eigenschaften, um in der 2 Plattentechnik (Twinsheet-), in Tief oder Vakuumwerkzeugen verarbeitet werden zu können. Dieses auf der Basis von HD-PE hergestellte Sondermaterial unterscheidet sich in den mechanischen Eigenschaften wenig vom HD-PE Grundmaterial und weist dabei dennoch sehr gute Dauerleitfähigkeitswerte über die gesamte Nutzungsdauer auf. Ein derartiges coextrudiertes Plattenmaterial kann in vorteilhafter Weise vielfältig eingesetzt werden, beispielsweise können Verpackungen, Unterlagen, Einlagen, Umformteile oder ähnliche Anwendungsteile hergestellt werden, die hohen mechanischen Belastungen standhalten und trotzdem elektrisch dauerleitfähig sein müssen.

Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn das Verpackungsmaterial für Munition oder das Transportmittel dieser Munition selbst, beispielsweise ein Koffer aus dem erfindungsgemäßen Material hergestellt sind. Durch das in Verbindung mit der Twinsheet-Technik hergestellte Sondermaterial läßt sich in vorteilhafter Weise ein Hohlkörper herstellen, der an all seinen Außenseiten komplett dauerleitfähig ist, sich sehr gut beim Fertigungsprozeß verschweißen läßt und eine Belastbarkeit aufweist, welche sich vom Basismaterial (HD-PE) unwesentlich unterscheidet. Desweiteren läßt sich dieses Bauteil kostengünstiger herstellen als Bauteile aus durchgehend leitfähigem Material.

In vereinfachender Weise kann die Dauerleitfähigkeit beim Herstellen dieser Platten bestimmt werden.

Durch die Herstellmöglichkeit in Tiefzieh- oder Vakuumwerkzeugen lassen sich weiter vorteilhaft eine leitfähige Innen- und wenn gewünscht, eine leitfähige Außenform herstellen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Zeichnung verdeutlicht eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Plattenmaterials.

Das dargestellte zweischichtige Plattenmaterial aus Kunststoff wird mittels eines bekannten Verfahrens der Coextrusion zur Herstellung zweischichtiger Kunststoffplatten erzeugt. Dabei wird auf eine stabile Trägerschicht 1 aus reinem hochdichtem Polyethylen (HD-PE) eine zweite Schicht 2 aus rußhaltigem und somit leitfähigem HD-PE aufextrudiert.

Dadurch daß die leitfähige Schicht auf einer Trägerschicht aus reinem HD-PE aufextrudiert ist, verleiht das Grundmaterial der leitenden Schicht eine ausreichende Festigkeit und garantiert dadurch auch eine sichere Umformung. Die Dicke der leitfähigen Schicht wird durch zwei Parameter bestimmt, einerseits durch den erforderlichen gemeinsamen Umformungsgrad der Grundschicht 1 und der leitenden Schicht 2 und andererseits, daß gerade noch durch die Rußanteile eine ganzflächig elektrisch leitende Schicht 2 vorhanden ist.

Ausgehend von den vorgenannten Parametern kann die leitende Schicht 2 eine Dicke in Folienstärke, also einige wenige zehntel Millimeter, vorzugsweise 0,5 Millimeter, aber auch je nach Verwendungszweck eine dickere Wandstärke aufweisen.

Die Leitfähigkeit der Schicht 2 ist durch die Rußanteile einstellbar und wird durch den Oberflächenwiderstand bestimmt, der im Bereich zwischen 10¹² Ohm und 10² Ohm liegen kann, wobei diese Leitfähigkeit über die gesamte Nutzungsdauer vorhanden ist. Durch die Variationsmöglichkeit einerseits in der Gesamtdicke des Plattenmaterials beider Schichten und andererseits in dem Bereich der erforderlichen elektrischen Leitfähigkeit eignet sich dieses Plattenmaterials vorzüglich für Verpackungen, für Unterlagen, für Einlagen oder für Umformteile, die durch den gemeinsamen Verbund hohen mechanischen Belastungen standhalten und trotzdem elektrisch leitfähig sein müssen.

Durch die Leitfähigkeit dieses im Herstellprozeß gut umformbaren und trotzdem hoch belastbaren Plattenmaterials eignet sich dieser Werkstoff insbesondere auch für den Einsatz von Transportmitteln für elektrisch empfindliche Bauteile, Baugruppen wie beispielsweise Munition, wenn es gilt, eine statische Aufladung zu vermeiden oder am Beispiel der Munition eine elektrische Anzündung zu verhindern.

Bei einer Verwendung des erfindungsgemäßen Plattenmaterials in Tiefzieh- oder Vakuumwerkzeugen entsteht eine leitfähige Innen- oder eine leitfähige Außenschicht. Dabei werden beispielsweise bei einer Transportverpackung für Munition mittels Twinsheet- Technik zwei aus den erfindungsgemäßen Schichten 1 und 2 bestehende Kunststoffplatten durch Wärmezufuhr in dem thermoplastischen Zustand gebracht, dann diese in zwei Werkzeugformhälften mittels Vakuum eingesaugt, angeformt und anschließend noch im thermoplastischen Zustand unter hohem Druck miteinander verschweißt. Dadurch entsteht beispielsweise ein für eine neue Innenverpackung erforderlicher Hohlkörper. Durch die elektrische Leitfähigkeit der zur Munition hinweisenden Schicht des die Munition tragenden Plattenmaterials, beispielsweise eines Koffers, wird eine statische Aufladung kofferinnenseitig verhindert und eine ungewollte elektrische Anzündung der Munition ausgeschlossen.

Claims (10)

1. Leitfähiger Kunststoff, gekennzeichnet durch ein Plattenmaterial, das aus einem Grundwerkstoff 1 und mindestens einer leitfähigen Schicht 2 aus Kunststoff, vorzugsweise aus hochdichtem Polyethylen (HD-PE) besteht.

2. Kunststoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht 2 sich außenseitig am Grundmaterial befindet.

3. Kunststoff nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmaterial 1 und die leitfähige Schicht 2 durch Coextrusion hergestellte Kunststoffplatten sind.

4. Kunststoff nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht 2 aus rußhaltigem hochdichtem Polyethylen (HD-PE) besteht.

5. Kunststoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht 2 auf einer Trägerschicht 1 aus reinem HD-PE aufextrudiert ist.

6. Kunststoff nach einem der Ansprüche 1 bis S. dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der leitfähigen Schicht 2 durch den erforderlichen Umformungsgrad derart bestimmt ist, daß gerade noch eine durchgängig leitende Schicht 2 vorhanden ist.

7. Kunststoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfähigkeit der leitfähigen Schicht 2 durch die Rußanteile einstellbar ist und durch einen Oberflächenwiderstand im Bereich zwischen 10¹² Ohm und 10² bestimmt ist.

8. Kunststoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Grundmaterial 1 und der leitfähigen Schicht 2 bestehende Plattenmaterial Werkstoff für eine Verpackung, eine Unterlage, eine Einlage, oder ein Umformstück ist, das hohen mechanischen Belastungen standhält und elektrisch dauerleitfähig ist.

9. Kunststoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Grundmaterial 1 und der leitfähigen Schicht 2 bestehende Plattenmaterial zur Vermeidung elektrostatischer Aufladung oder einer elektrischen Anzündung Werkstoff für Transportmittel von elektrisch empfindlichen Bauteilen oder Baugruppen wie Munition ist.

10. Kunststoff nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Innenverpackung bzw. Transportverpackung für Munition, deren Kunststoffplatten die leitfähige Schicht 2 aufweisen, die mittels Twinsheet-Technik durch Wärmezufuhr in den thermoplastischen Zustand gebracht, diese dann in zwei Werkzeugformhälften mittels Vakuum eingesaugt, angeformt und anschließend im thermoplastischen Zustand und unter hohem Druck einen Hohlkörper bildend miteinander verschweißt sind.