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Elektrisch leitfähige Kunststoffe

09.11.1999 - (idw) Fraunhofer-Gesellschaft

Um elektronische Geräte gegen elektromagnetische Strahlung abzuschirmen, werden die Kunststoffgehäuse beispielsweise mit Metallfasern versehen. Mit hilfe von Magnetfeldern lassen sich diese materialsparend ausrichten.


© Fraunhofer ICT - Metallfasern in Harzen. Bild 1: ungeordnete Verteilung der Fasern. Bild 2: teilweise Ausrichtung (während der Bearbeitung). Bild 3: Metallfasern sind mithilfe von Magnetfeldern ausgerichtet und bilden durchgängige Leiterbahnen. Zahlreiche elektronische Geräte senden ektromagnetische Strahlung aus. Damit andere Geräte dadurch nicht in ihrer Funktion gestört werden, sind die meisten Kunststoffgehäuse mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen. Dafür werden auf die Gehäuse beispielsweise spezielle Schichten aufgedampft oder sie werden mit Metallfasern verstärkt. Das führt dazu, daß sie zum einen gegen EMV-Strahlen abgeschirmt und vor elektrostatischen Entladungen geschützt werden, und zum anderen reduziert sich damit auch die eigene Abstrahlung. Gemeinsam mit dem Institut für Kunststoffprüfung und Kunststoffkunde IKP der Universität Stuttgart entwickelten Forscher am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT in Pfinztal ein Verfahren, mit dem sich leitfähige Kunststoffgehäuse einfacher herstellen lassen. Die Idee ist so simpel wie effektiv: Mit Hilfe von Magnetfeldern werden metallische Fasern in Kunststoffen gezielt ausgerichtet.

"Das Problem liegt bei den Metallfasern", beschreibt Axel Kauffmann aus dem ICT. "Bisher verteilen sich die Fasern zufällig und ungeordnet. Damit sich nun durchgängige Ketten bilden, die den Kunststoff leitfähig machen, ist deshalb eine relativ große Menge dieser Füllstoffe notwendig". Aber je mehr Füllstoff, desto schwieriger die Verarbeitung des Materials. Zudem erhöht sich das Gewicht des Bauteils. Der Trick der ICT-Forscher: Sie lenken die Metallfasern mit Magnetfeldern: "Wir haben Metallfasern mit einem Gießharz gemischt und in ein Magnetfeld gebracht", berichtet Axel Kauffmann. "Die Fasern richten sich schnell in Richtung der Magnetfeldlinien aus, und obwohl wir nur eine geringe Anzahl verwendeten, haben sich Leitpfade gebildet." Derartige Dauermagneten lassen sich direkt in die Spritzgußwerkzeuge für die Herstellung von Gehäusen integrieren. Damit werden zusätzliche Arbeitsschritte für die EMV-Abschirmung überflüssig.

Eine andere Möglichkeit Kunststoffe leitfähig zu machen, sind "Immiscible Blends" - physikalisch unmischbare Kunststoffe. Bei einem aus zwei Polymeren bestehendem Immiscible Blend bildet ein Polymer die Matrix, in der sich die zweite Komponente abscheidet - wie bei Öl in Wasser. In diesem Verbund kann ein leitfähiger Füllstoff in Form von Ruß- oder Metallpartikeln konzentriert werden. Effekt: verbesserte elektrische Eigenschaften bei wesentlich geringerem Füllstoffanteil.

Ansprechpartner:
Axel Kauffmann
Telefon 07 21/46 40-425
Telefax 07 21/46 40-111
email: kauf@ict.fhg.de

Fraunhofer-Institut für
Chemische Technologie ICT
Josef-von-Fraunhofer-Straße 7
D-76318 Pfinztal/Berghausen
Pressekontakt:
Dr.-Ing. Karl-Friedrich Ziegahn
Telefon 07 21/46 40-388
Telefax 07 21/46 40-111
email: kfz@ict.fhg.de
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