Een inleiding tot antistatische, dissipatieve en geleidende kunststoffen

Wachten! Zijn niet alle kunststoffen geleidend? Zijn kunststoffen niet de ultieme isolatoren? Je hebt gelijk:plastic wordt op grote schaal gebruikt in veel industrieën, waaronder elektronica, als isolatoren. Maar kunststoffen zijn niet alleen van nature dissipatief; de meeste zijn op die manier gemaakt met behulp van additieven. Laten we eens kijken hoe antistatische, geleidende en dissipatieve kunststoffen worden geproduceerd en geclassificeerd.

Laten we, om te begrijpen hoe dit werkt, even de tijd nemen om het fenomeen elektrostatische lading en geleidbaarheid te onderzoeken. Een elektrostatische lading is een lading die optreedt wanneer twee objecten elkaar raken. Het ene object wordt positief geladen en het andere wordt negatief geladen. Elektrostatische dissipatie (ESD) kan gevoelige elektronische componenten vernietigen, magnetische media wissen of wijzigen en zelfs brand of explosies veroorzaken. Om dit risico te minimaliseren worden geleidende, antistatische en dissipatieve kunststoffen gebruikt.

De geleidbaarheid van kunststoffen kan worden verbeterd door de toevoeging van zeer fijne staaldraad, aluminiumvlokken, vernikkeld grafiet, koolstofvezel, koolstofpoeder, koolstofnanobuizen of roestvrijstalen vezels, om enkele van de meest voorkomende additieven te noemen. Veel koolstof- en grafietvulstoffen hebben een veel hogere elektrische geleidbaarheid dan de meeste kunststoffen. Het maken van geleidende plastic materialen is echter niet alleen een eenvoudige taak van het mengen van de vulstoffen in de hars. Het is een kwestie van "dispersie" of "baanontwikkeling" die de geleider gebruikt als een energiepad door het polymeer. Anders is het mogelijk dat als de geleider wordt gedispergeerd door een niet-geleidend medium, de composiet niet geleidend is, maar eerder een composiet van geleidende deeltjes bedekt met een isolerend polymeer.

Geleidende thermoplastische verbindingen zijn onderverdeeld in verschillende categorieën op basis van hun elektrische eigenschappen en vervalsnelheden. De categorieën worden bepaald door hun oppervlakteweerstand, wat een maat is voor hoe gemakkelijk een elektrische lading door een stof kan reizen. Geleidende materialen hebben een oppervlakteweerstand van <1 x 10 ⁶ ohm/kwadraat en hebben vervalsnelheden gemeten in nanoseconden. Materialen die als statisch dissipatief worden beschouwd, hebben een oppervlakteweerstand van  >1 x 10 ⁵ ohm/vierkant <1 x 10 ¹² ohm/kwadraat en zorgen voor een dissipatie van elektrische ladingen in het algemeen binnen milliseconden. Antistatische materialen hebben een soortelijke weerstand van 10 ¹⁰  tot 10 ¹²  en zijn degenen die tribo-elektrisch opladen remmen. Turbo-elektrisch opladen is de opbouw van een elektrische lading door het ene materiaal met een ander materiaal te wrijven. Deze materialen zorgen voor een zeer langzame verval van statische lading van een honderdste tot enkele seconden. Isolatiematerialen zijn materialen met een oppervlakteweerstand van>1 x  10 ¹² . Materialen met ideale ESD-bescherming (10 ⁶ tot 10 ⁹ ) bevinden zich aan de onderkant van het statische dissipatieve bereik.

Geleidende kunststoffen  worden gebruikt in de opslag- en verpakkingsindustrie, de lucht- en ruimtevaart, medische apparaten, de auto-industrie, elektronica, computers en apparaten. Specifieke toepassingen zijn onder meer elektronicaverpakkingen, brandstofsystemen voor auto's en geleidende opslagcontainers voor inkten en gevaarlijke vloeistoffen. Geleidende kunststoffen worden ook gebruikt in medische hulpmiddelen zoals pillendoosjes en spuitbussen. Deze kunststoffen zorgen ervoor dat een spuitbus een volledige dosis van een poeder of vloeistof aan een patiënt afgeeft in plaats van dat de stoffen aan het apparaat zelf hechten.

Heeft u nog vragen over ESD en geleidbaarheid in kunststoffen? Stel ze in de comments hieronder!

Heb je specifieke materiaaleigenschappen nodig voor technische kunststoffen? Download onze gratis gids.