Graphen genießt in der Materialwissenschaft einen herausragenden Ruf. An einer einzelnen perfekten Schicht gemessen, ist es eines der festesten bekannten Materialien (Lee et al., Science, 2008). Die Herausforderung für einen Compoundeur besteht darin, auch nur einen Bruchteil davon in ein echtes Kunststoffteil zu bringen. Dieser Artikel behandelt, wie Graphen Kunststoffen zugesetzt wird, warum die Dispergierung der schwierige Teil ist, wie unser Graphen-Kunststoffadditiv (Graphene Plastic Additive) geliefert wird und wie man einen Versuch plant.
Warum Graphen in Kunststoffen
Kunststoffingenieure betrachten Graphen meist aus einem oder mehreren dieser Gründe:
- Steifigkeit und Festigkeit: dünne Plättchen mit hohem Aspektverhältnis können helfen, Last in einer Polymermatrix zu tragen.
- Barriere: flache Plättchen können den Durchtritt von Gasen und Feuchtigkeit verlangsamen, was bei Verpackungen, Tanks und Teilen von Kraftstoffsystemen wichtig ist.
- Wärmeleitfähigkeit: Graphen kann einem Kunststoff helfen, Wärme zu verteilen, interessant für Gehäuse und Beleuchtung.
- Elektrische Leitfähigkeit: für antistatische oder ableitfähige Teile, meist bei höheren Füllgraden.
Jeder dieser Punkte ist etwas, wobei Graphen helfen soll. Wie viel davon ankommt, hängt vom Polymer, vom Füllgrad, von der Dispergierung und von der Verarbeitung des Teils ab. Wir veröffentlichen keine Leistungswerte für Kunststoffe; jeder Versuch wird gegen das aktuelle Compound des Kunden gemessen.
Die Dispergierung ist der schwierige Teil
Trockene Graphenplättchen neigen dazu, sich wieder zu stapeln. In einer Polymerschmelze verhält sich gestapeltes oder verklumptes Graphen wie ein grober Füllstoff und kann sogar als Fehlstelle wirken. Gut dispergiertes Graphen verteilt dünne Plättchen in der Matrix, und genau daher kommen die Vorteile. Compoundeure, die trockene Nanomaterialien ausprobiert haben, wissen, wie schwer das reproduzierbar zu erreichen ist und wie unangenehm der Staub in der Handhabung ist.
Deshalb liefern wir das Graphene Plastic Additive vordispergiert in einem auf Ihr Polymer abgestimmten Harz. Das Graphen kommt bereits in einem verträglichen Träger verteilt an, sodass Ihr Compoundierschritt im Einmischen eines flüssigen oder Harzkonzentrats besteht und nicht im Aufbrechen trockener Agglomerate. Eine Einführung dazu finden Sie unter Was ist eine Graphen-Dispersion.
Was das Additiv ist
- Träger: Harzdispersion, abgestimmt auf Ihr Polymer.
- Verfahren: Spritzgießen, Extrusion, Compoundierung und Laminieren von Verbundwerkstoffen.
- Dosierung: 1 % bis 7 % nach Gewicht, je nach Anwendung, mit einer empfohlenen Startdosierung für jedes Polymer und Verfahren.
- Status: zum Patent angemeldet (patent pending), hergestellt in den USA in Charlotte, NC, ohne Ruß, nie als Pulver verkauft.
Thermoplaste versus Duroplaste
Thermoplaste
Bei Polymeren wie Polypropylen, Polyethylen, Nylon, ABS oder PET wird das Additiv typischerweise während der Compoundierung zugegeben, sodass das Graphen verteilt ist, bevor Granulat hergestellt wird. Nennen Sie uns Ihre Polymertype und Ihren Compoundieraufbau, zum Beispiel einen Doppelschneckenextruder mit Seitenbeschickung, damit wir den Träger abstimmen und die Zugabestelle vorschlagen können.
Duroplaste
Bei Epoxiden, Polyestern, Vinylestern und Polyurethanen wird das Additiv vor dem Härter oder Katalysator in das Harz gemischt. Prüfen Sie nach der Zugabe Viskosität und Topfzeit, da jedes Additiv beides verändern kann.
So führen Sie einen Spritzgussversuch durch
- Wählen Sie ein Teil und ein Referenzcompound. Ideal ist ein Teil, das Sie bereits regelmäßig prüfen.
- Wählen Sie zwei oder drei Füllgrade. Innerhalb von 1 % bis 7 %, rund um die von uns empfohlene Startdosierung.
- Lassen Sie den Prozess unverändert. Beim ersten Lauf dieselben Temperaturen, Schneckendrehzahl und Zykluszeit wie bei der Referenz. Danach bei Bedarf anpassen.
- Prüfen Sie, was für das Teil zählt. Zug- und Biegeeigenschaften, Schlagzähigkeit, Wärmeformbeständigkeit, Barriere oder Leitfähigkeit, mit denselben Methoden und derselben Probekörperherstellung wie bei Ihren Referenzdaten.
- Betrachten Sie Oberfläche und Querschnitt. Schlieren, Stippen oder Agglomerate sind Zeichen schlechter Dispergierung und ein Gespräch wert, bevor weiter getestet wird.
Die Schlagzähigkeit verdient besondere Aufmerksamkeit. Füllstoffe, die die Steifigkeit erhöhen, können die Zähigkeit verringern, messen Sie also beides.
Was wir nicht behaupten
Wir veröffentlichen keine Festigkeits-, Barriere- oder Leitfähigkeitswerte für Kunststoffe und haben keine Kundenfallstudien, die wir teilen könnten. Wenn ein Labor oder ein Wettbewerber eine große prozentuale Verbesserung nennt, fragen Sie nach Polymer, Füllgrad und Prüfverfahren, denn die Antwort ändert alles.
„Compoundeure kennen ihre Harze besser als wir. Wir stimmen den Träger ab und lassen ihre Teile entscheiden.“ — Frans Alkemade
Handhabung und Lagerung
Halten Sie die Behälter geschlossen und rühren oder schütteln Sie vor Gebrauch, da ein weiches Absetzen bei der Lagerung bei vielen Dispersionen normal ist. Notieren Sie bei jedem Versuchslauf die Chargennummer sowohl des Additivs als auch des Basispolymers, damit sich Ergebnisse beim Hochskalieren zurückverfolgen lassen.
Weiterführende Artikel
Siehe So wählen Sie den Träger einer Graphen-Dispersion und für druckbare Polymere unseren Leitfaden zu Graphen in 3D-Druck-Filamenten.
Lesen Sie die Pressemitteilung zum Kunststoffadditiv, besuchen Sie die Seite Graphen-Polymerverbundwerkstoffe oder fordern Sie ein Angebot und Muster an.
Häufige Fragen
Wie wird Graphen Kunststoff zugesetzt?
Meist während der Compoundierung, als Dispersion in einem auf das Polymer abgestimmten Harz, sodass das Graphen in der Schmelze verteilt ist, bevor Granulat oder Teile hergestellt werden.
Wie viel Graphen-Kunststoffadditiv wird verwendet?
1 % bis 7 % nach Gewicht, je nach Anwendung. Für jedes Polymer und Verfahren schlagen wir eine Startdosierung vor.
Was kann Graphen in Kunststoffen verbessern?
Es soll bei Steifigkeit, Barriere sowie Wärme- oder elektrischer Leitfähigkeit helfen. Die Ergebnisse hängen von Polymer, Füllgrad und Dispergierung ab; wir veröffentlichen keine Werte für Kunststoffe.
Brauche ich neue Ausrüstung?
Nein. Das Additiv ist in einem verträglichen Harz vordispergiert und passt daher zu üblichen Compoundier-, Spritzgieß- und Extrusionsanlagen.
Angebot, Muster oder technisches Datenblatt anfordern
Nennen Sie uns Ihr Material, die Eigenschaft, die Sie verbessern möchten, den verwendeten Träger (Wasser, Lösungsmittel, Harz oder Öl) und Ihre Mengen. Preise und Muster erhalten Sie nur auf Anfrage. Rufen Sie an unter 704-659-3682 oder fordern Sie ein Angebot, Muster oder ein technisches Datenblatt / SDB an.
