Herstellung eines Black-Compounds aus PE/Leitruß zur Anwendung für aufheizbare Fasern

摘要

Ziel der Studie ist es, den Zusammenhang zwischen Leitfähigkeit und Wärmeerzeugung eines Compounds aus 90% Polyethylen (PE) und 10% Leitruß (engl. Carbon Black: CB) zu untersuchen. Dieses Mischungsverhältnis gewährt, dass bei dieser Zusammensetzung im Compound die Perkola-tionsschwelle überschritten ist. Die hergestellten Stränge sind für Polymere gut leitend mit einer Leitfähigkeit von σ = 10 S/m bis σ = 50 S/m. Verglichen mit einem reinen Polymer, das meist ein Isolator ist (σ = 10~(-5) S/m bis σ = 10~(-12) S/m), ist dies ein guter Wert. Im Vergleich zu Eisen oder Kupfer mit Leitfähigkeiten in der Größenordnung von σ = 10~7 S/m wird deutlich, dass noch eine große Verbesserung notwendig ist, um ein ähnlich leitfähiges Polymer zu erhalten. Die Größenordnung der Leitfähigkeit des Compounds ist jedoch der Grund, weshalb es sich für die Herstellung aufheizbarer Fasern eignet. Die elektrischen Verluste am Widerstand der Faser werden in thermische Energie (joulesche Wärme) umgewandelt. Der Einfluss verschiedener Variablen auf die Leitfähigkeit wird analysiert, indem die Prozessparameter bei der Compoundherstellung variiert werden, um die gewünschten Eigenschaften zu optimieren. Die bisher hergestellten Compounds des ITA wiesen Leitfähigkeiten im einstelligen Bereich (S/m) auf. Eine Verbesserung um den Faktor 10 ist im Folgenden beschrieben.