Neues antistatisches TPU: Ein Additiv für die Kunststoffindustrie
Neues antistatisches Additiv für die Kunststoffindustrie (Foto: BASF)
Keine Chance für den elektrischen Schlag
08.07.2013 /BASF. Das Knistern und die abstehenden Haare beim Überziehen eines Kunstfaserpullovers sind im Alltag nur ärgerlich. In der Industrie kann die elektrostatische Aufladung von Kunststoffen jedoch für Defekte an Elektronikbauteilen und Computerchips verantwortlich sein, sie kann sogar brennbare Gase, Dämpfe und Stäube entzünden. Auf der zunächst elektrisch neutralen Oberfläche eines Polymers können beim Kontakt zu einer anderen Oberfläche und der anschließenden schnellen Trennung Ladungen entstehen, die sich ohne entsprechende Ableitung unkontrolliert und schlagartig entladen können. Vor diesem Hintergrund hat die BASF erstmals ein antistatisches TPU-Granulat (TPU: thermoplastisches Polyurethan) entwickelt, das ab sofort unter dem Markennamen Elastostat® das TPU-Portfolio ergänzt. Angeboten und geliefert wird Elastostat als Masterbatch, also als fertige Granulatmischung. Das Material ist Teil der Elastollan®-Produktpalette, mit der die BASF Polyurethanes bereits seit über 30 Jahren TPU-Know-how anbietet.
Neue Anwendungsbereiche für TPU
Die meisten Polymere haben isolierende Eigenschaften und sind daher anfällig für elektrostatische Aufladung. Durch Zugabe von Elastostat können diese Materialien antistatisch eingestellt werden. Elastostat bietet entscheidende Vorteile gegenüber bereits bestehen- den Lösungen: Zum einen hält die antistatische Wirkung dauerhaft an, zum anderen müssen keine speziellen Randbedingungen wie eine bestimmte Luftfeuchtigkeit eingehalten werden. Darüber hinaus lässt sich das Produkt leicht verarbeiten. Das Material verträgt sich sehr gut mit Standardkunststoffen wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS) oder ABS. Durch einfaches Zumischen zu den Polymeren wird eine hohe Homogenität erzielt, so dass aufwändiges Compoundieren entfällt. Für die kunststoffverarbeitende Industrie ist das von großer Bedeutung, weil üblicherweise keine flüssigen Additive verarbeitet werden. Das antistatische TPU-Masterbatch wird in einem Volumenanteil von 7,5 bis 15 Prozent hinzugefügt. Die Eigenschaften der Matrixwerkstoffe verändern sich dabei kaum und durch die neutrale Farbe des Additivs kann der Werkstoff nach Belieben eingefärbt werden.
Sicheres Ableiten elektrostatischer Aufladungen
Kunststoffe mit definierten elektrischen Eigenschaften können elektrostatische Ladungen kontrolliert und dauerhaft ableiten. Als entscheidende Kenngröße zur Beurteilung der elektrostatischen Auf- oder Entladung eines Materials dient der spezifische Oberflächenwiderstand. Die TRBS 2153 (Technische Regel für Betriebssicherheit „Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen“) definiert die elektrostatischen Eigenschaften über die Begriffe leitfähig, ableitfähig und isolierend. Leitfähig ist ein Material mit einem spezifischen Oberflächenwiderstand unterhalb von 106 Ohm. Diese Materialien sind i der Lage, aufgebrachte Ladungen innerhalb kürzester Zeit abzuleiten, was zum Beispiel bei empfindlichen Elektronikbauteilen zu Schäden führen kann. Materialien mit einem spezifischen Oberflächenwiderstand oberhalb von 1012 Ohm sind isolierend. Die meisten Kunststoffe sind Isolatoren, die leicht durch Reibung elektrostatisch aufgeladen werden können. Aufgrund der sehr geringen Leitfähigkeit bleiben die aufgebrachten Ladungen lange auf der Oberfläche, so dass Aufladungen von mehreren tausend Volt (Beispiel: Kunstfaserpullover) möglich sind. Werkstoffe mit einem spezifischen Oberflächenwiderstand zwischen 106 und 1012 Ohm werden als elektrostatisch ableitend oder dissipativ bezeichnet, man nennt sie auch IDPs (Intrinsic Dissipative Polymers). Mit den neuen Antistatik-Additiven kann der Bereich der IDPs abgedeckt werden.
Antistatik-Ausrüstungen für industrielle Verpackungen und Transport
Das neue TPU-Masterbatch eröffnet große Anwendungsbereiche, besonders für industrielle Verpackungen, die aus Polyolefinen hergestellt werden. Eine antistatische Ausrüstung ist beispielsweise bei Behältern unverzichtbar, in denen brennbare Flüssigkeiten oder staubartige Güter transportiert werden. Zu den Verpackungen gehören unter anderen „Big Bags“ und Kunststofftonnen oder ‑kanister. Darüber hinaus erfolgen solche Transporte in so genannten IBC (Intermediate Bulk Container). IBC bestehen in ihrer gängigsten Ausführung aus einem Polyethylen-Innenbehälter, einem Metallrohr-Außengestell und einer Palette. In Zukunft können derartige Behälter, die für Chemikalien, Lebensmittel, Kosmetika und Pharmazeutika genutzt werden, einfacher und kosteneffektiver hergestellt werden. Auch in Rohrleitungen, Schläuchen und Transportbändern ist der Einsatz des TPU-Additivs denkbar, wo sich so eine elektrostatische Aufladung des Transportguts vermeiden lässt.
Antidust-Anwendungen in der Automobilindustrie
Ein weiterer Anwendungsbereich ist die Automobilindustrie, die zunehmend schmutzunempfindliche Werkstoffe verlangt. Auch Kunststoffoberflächen im Fahrzeug sind anfällig für elektrostatische Aufladung. Die erhöhte Oberflächenspannung kann dazu führen, dass die eingesetzten Materialien Staub- und Schmutzpartikel anziehen. Das Antistatik-Masterbatch kann sowohl in der Folienextrusion als auch im Spritzguss eingesetzt werden, um den Staubanziehungs-Effekt der Oberflächen deutlich herabzusetzen. Mögliche Anwendungen gibt es hier vor allem im Fahrzeuginnenraum, zum Beispiel bei Verkleidungen, Abdeckungen, Instrumententafeln, Dachhimmeln sowie bei Sonnenblenden und Sitzbezügen.
Elektronik-Verpackungen – Schutz vor elektromagnetischen Störungen
Ein drittes Einsatzfeld sind Verpackungen und Transportsysteme im Bereich Elektronik. Elektronische Bauteile müssen besonders gut geschützt werden, da einerseits auftretende Spannungsspitzen bei schneller Entladung zu Schäden führen können. Andererseits werden Elektronikbauteile auch durch elektrostatische Aufladung beschädigt. Verpackungen, die mit dem neuen Antistatik-Masterbatch ausgerüstet sind, bieten einen sehr hohen Schutz gegen beide Gefahren. Zu solchen Verpackungen gehören Transportkästen und ‑tabletts für elektronische Kleinteile wie Mikrochips, aber auch Luftpolsterbeutel oder Druckverschlussbeutel für Mobiltelefone, Platinen, Laufwerke oder andere elektronische Geräte.
Elastostat – Ein Ausblick
Mit Elastostat stellt die BASF Polyurethanes dem Markt ein hochspezialisiertes und dennoch einfach zu verarbeitendes Produkt mit einem sehr guten Preis-Leistungs-Verhältnis zur Verfügung. Die außergewöhnlichen Eigenschaften von Elastostat sind die dauerhafte antistatische Wirkung, die mechanischen Eigenschaften wie die Verbesserung der Schlagzähigkeit sowie die Verträglichkeit mit unpolaren Polymeren. In umfangreichen Prüfungen haben die Experten der BASF sowohl die antistatische Wirkung als auch die Kompatibilität erprobt. Die homogene Polymermatrix zeigt keine Delaminierungseffekte. Die Testergebnisse sind auch im Hinblick auf die mechanischen Eigenschaften vielversprechend. Die BASF passt das Eigenschaftsprofil des antistatischen TPUs entsprechend den Anwendungen und Anforderungen des Kunden weiter an und entwickelt so gemeinsam mit dem Kunden maßgeschneiderte Lösungen.
