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Hilfsstoffe

Antistatika

Sehr hohe Durchgangs- und Oberflächenwiderstände wie die von Polystyrol bedingen, dass Ladungen nur sehr langsam abfließen können. Einmaliger Kontakt genügt, um die Oberfläche elektrostatisch aufzuladen. Bauteile aus Polystyrol sind auf diese Weise oft schon aufgeladen, wenn sie aus der formgebenden Maschine kommen. Durch antistatische Ausrüstung können Oberflächen- oder Durchgangswiderstand so weit vermindert werden, dass die Ladungen genügend schnell abfließen können.

Von ihrer Wirkungsweise her gibt es zwei Typen von Antistatika, die elektrisch leitfähigen und die nicht leitfähigen, die aber zusammen mit der Umgebungsfeuchtigkeit die Entstehung einer leitfähigen Schicht bewirken.

Nicht leitfähige Antistatika

Die nicht selbst leitfähigen Antistatika wiederum werden in zwei Gruppen eingeteilt:

  • Externe Antistatika werden auf die Oberfläche des Kunststoffes aufgetragen.
  • Interne Antistatika werden in die Kunststoffmasse eingearbeitet.

Als externe Antistatika werden Tenside benutzt. Meist werden wässrige Tensidlösungen durch Sprühen oder Tauchen aufgebracht und das Wasser anschließend verdunstet. Diese Art der Oberflächenbehandlung ist bei allen Kunststoffen möglich. Von Nachteil ist allerdings, dass die Wirkung bereits durch Reiben beeinträchtigt wird.

Interne Antistatika sind ebenfalls grenzflächenaktiv. Sie sind gewöhnlich Tenside oder wie ein Tensid aus einem hydrophoben unpolaren Molekülteil (z.B. einem langkettigen Alkylrest) und einem hydrophilen polaren Teil aufgebaut. In Polystyrol werden bevorzugt Alkylsulfonate oder quartäre Ammoniumverbindungen eingearbeitet.

Für die Wirkungsweise interner Antistatika existiert folgende Vorstellung. Die Substanzen wandern teilweise an die Oberfläche des Kunststoffes. Dort orientieren sich die grenzflächenaktiven Moleküle so, dass die hydrophilen Gruppen aus dem Polymer herausragen. Durch Aufnahme von Wasser aus der Luft baut sich dann eine leitfähige Schicht auf, wobei die polaren Gruppen des Antistatikums die Benetzbarkeit erhöhen und meist hygroskopisch wirken.

Interne Antistatika besitzen gegenüber externen den Vorteil, dass die Verringerung des Oberflächenwiderstandes meist dauerhaft ist. Bei normaler Luftfeuchtigkeit reicht die Leitfähigkeit aus, um z.B. das Verstauben durch elektrostatische Anziehung zu verhindern. Bei höheren Anforderungen wie

müssen Antistatika verwendet werden, die eine genügend hohe, von der Luftfeuchtigkeit unabhängige Eigenleitfähigkeit aufweisen.

Leitfähige Antistatika

Elektrisch leitfähige Antistatika können in die Kunststoffmasse eingearbeitet oder als Schicht auf den Kunststoff aufgetragen sein. Leitfähige Schichten können durch Aufdampfen von Metall oder Auftragen von leitfähigem Lack aufgebracht werden. Leitfähiger Lack kann z.B. Metallpulver enthalten oder auch intrinsisch leitfähige Polymere. Das sind Polymere, die ohne Zusatzstoffe eine hohe elektrische Leitfähigkeit besitzen. Ein Vertreter aus dieser Gruppe ist das Polyethylendioxythiophen (PEDOT). Es nimmt unter den hier vorgestellten leitfähigen Antistatika eine Sonderstellung ein, da es zu fast farblosen Lacken verarbeitet werden kann. Farblose und transparente Kunststoffteile, die mit PEDOT-haltigem Lack antistatisch beschichtet werden, bleiben farblos und transparent. Erst bei größeren Schichtdicken schimmert der PEDOT-Auftrag bläulich.

Abb.1
Baueinheit von Polyethylendioxythiophen (PEDOT)

Zur Einarbeitung in die Kunststoffmasse sind z.B. Leitruß oder Metallfäden geeignet. Durch feinste Stahlfäden von ca. 10 μm Durchmesser und ca. 3 mm Länge kann die Leitfähigkeit derart erhöht werden, dass das Kunststoffmaterial sogar zur elektromagnetischen Abschirmung geeignet ist. Alternativ kann der Kunststoff auch mit Metall bedampft werden.

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