Met de opkomst van elektrisch aangedreven voertuigen en heel veel nieuwe elektronicatoepassingen stijgt ook de vraag naar specifieke oplossingen waarbij gebruik wordt gemaakt van elektrisch geleidende kunststoffen. Dit artikel gaat over die materialen.
Door Antoine Sonnega en Tim Harmsma, Korrels BV
Kunststoffen zijn normaal gesproken niet elektrisch en/of thermisch geleidend. Heel vaak zijn die isolerende eigenschappen een voordeel, maar er zijn steeds vaker toepassingen waarbij elektrische geleiding juist wel wenselijk is. Geleidende verbindingen zorgen voor een elektrisch en/of thermisch geleidend pad tussen componenten. Elektrisch geleidende materialen bieden een lage weerstand en worden gebruikt om elektrostatische ontlading (ESD), elektromagnetische interferentie (EMI) en radiofrequentie-interferentie (RFI) te voorkomen.
Over het algemeen hangt de elektrische weerstand van kunststoffen af van de chemische samenstelling, vulstoffen, temperatuur en vochtigheid. Vocht veroorzaakt een afname van de elektrische weerstand in polaire kunststoffen.
Standaard kunststoffen zijn dus elektrisch isolerend: ze hebben een oppervlakteweerstand groter dan 1012 Ohm. Door er additieven aan toe te voegen worden ze statisch dissipatief (tussen 106 en 1012 Ohm) of zelfs elektrisch geleidend (oppervlakteweerstand kleiner dan 106 Ohm).
Schade door statische elektriciteit
Ondanks dat kunststoffen isolatoren zijn, vormen ze statische elektriciteit wanneer ze worden blootgesteld aan hoge wrijving. Elektrische golven worden dan op het oppervlak opgeslagen. Omdat kunststoffen isolatoren zijn, kunnen ze de elektrische lading niet meteen ontladen en kunnen deze zich binnenin ophopen. Wanneer de opgehoopte elektrische lading een geschikte omgeving vindt zal explosieve ontlading plaatsvinden. Dat kan allerlei onwenselijke gevolgen hebben, niet in de laatste plaats tijdens de productiefase van producten die elektronische componenten bevatten.
Elektrische geleiding
De geleidingswaarde van elektrisch geleidende verbindingen worden toegekend op basis van de oppervlaktegeleidbaarheids-meting. De waarde van de geleidbaarheid van het oppervlak is de verhouding tussen spanning en stroom die aan het materiaal wordt gegeven.
De geleidbaarheid van het oppervlak wordt uitgedrukt in Ohm: de afgeleide SI-eenheid voor elektrische weerstand. Internationale normen om dit te meten zijn IEC 60093 en ASTM D257.
Voorbeelden van geleidingswaarde van verschillende materialen en hun toepassingsgebied.
Elektrisch geleidende additieven
Voor het compounderen van ESD-materialen wordt gebruik gemaakt van verschillende additieven: hieronder de meest voorkomende oplossingen.
Koolstofvezelpoeder
- Isotropische krimp
- Goede sterkte/stijfheid
- Matige elongation
Koolstofvezel
- Hoge sterkte/stijfheid
- Geschikt voor donkere kleuren
- Lage gas-output
Carbon Nanotube
- Nano-formaat
- Hoge waardes bij lage dosering
- Lage densiteit
- Hoge zuiverheid en lage mate van -agglomeratie.
Toepassingsgebieden
Elektrisch geleidende compounds komen we tegen in tal van toepassingsgebieden: bij elektronica-onderdelen, sheets en bakken, pallets, rollen en riemen, in automobielen, in panelen, in ESD-tassen en ESD-garens, enzovoort.
Korrels heeft een sterke reputatie opgebouwd als materiaalspecialist en beschikt over veel kennis van materialen. Deze kennis wordt vertaald in slimme materiaaloplossingen. U kunt bij Korrels terecht voor elastomeren, technische polymeren en gerecyclede materialen. Naast klantspecifieke oplossingen bevat het veelzijdige portfolio ook standaard compounds en polymeren.
