Basisharz für leitfähige Kunststoffe wählen: PP, ABS, PA und PE

Bei leitfähigen Kunststoffteilen lautet die erste Frage oft nicht "welchen Widerstand erreichen", sondern "welches Basisharz verwenden".

PP ist günstig und leicht zu formen, aber begrenzt temperaturbeständig. ABS bietet ausgewogene Eigenschaften und schöne Oberfläche, aber mittlere Chemikalienbeständigkeit. PA ist fest und verschleißfest, aber teuer, und Feuchte beeinflusst die Maße. PE ist chemisch sehr beständig, aber wenig steif.

Dieser Artikel erklärt aus technischer Sicht die Unterschiede zwischen diesen wichtigen Basisharzen.

1. Zuerst klären, was benötigt wird

Vor der Harzauswahl beantworten Sie vier Fragen:

1. Wie hoch ist die Einsatztemperatur: Raumtemperatur, 80 C, 120 C oder höher?

2. Welche Belastung liegt vor: statische Last, dynamischer Schlag oder praktisch keine Last?

3. Welche Medien berührt das Teil: Wasser, Öl, Lösemittel, Säuren oder Laugen?

4. Wie hoch sind die Oberflächenanforderungen: Glanz, Farbe oder Transparenz?

Je nach Antwort ergeben sich völlig andere Basisharze.

2. PP (Polypropylen): Kosten-Leistungs-König für Großserien

Für kostensensible leitfähige Teile bei Raumtemperatur und hohem Volumen ist PP meist erste Wahl. Dichte 0.90-0.92 g/cm3; reines PP 10^15-10^16 Ohm-cm; leitfähiges PP nach Modifikation etwa 10^3-10^9 Ohm-cm.

Vorteile: niedrigste Kosten, gute Chemikalienbeständigkeit, geringe Dichte und gute Verarbeitung bei 190-230 C für große Dünnwandteile.

Grenzen: Dauergebrauch -30 C bis +100 C, geringe Steifigkeit ohne Faserverstärkung, geringerer Glanz und schlechtere Lackhaftung als ABS.

Anwendungen: Elektrogehäuse, Elektronik, Automobilinnenraum, leitfähige Trays, Umlaufboxen, ESD-Verpackung und EMI. DEYU umfasst DGK-PP-DD36 und DGK-PP DD2-3A für superleitfähiges PP um 10^2-10^4 Ohm.

In der Großserie beeinflusst PP-Kosten nicht nur den Kilopreis, sondern auch Zykluszeit, Energie und Werkzeugauslastung.

Die Chemikalienbeständigkeit von PP ist nützlich für Verpackung, Umlaufbehälter und Teile mit Kontakt zu Reinigern, Ölen oder schwach sauren bzw. alkalischen Medien.

Die geringe Dichte reduziert das Gewicht von Trays, Boxen und großen Gehäusen und erleichtert Transport sowie Handhabung.

PP lässt sich meist einfacher verarbeiten als PA: dünne Wände, lange Fließwege und große Flächen sind leichter beherrschbar.

Die Temperaturgrenze von PP muss früh geprüft werden. Neben Motoren, Heizern oder in geschlossenen Gehäusen mit Wärmestau kann die Reserve fehlen.

Wenn Steifigkeit nötig ist, wird PP mit Glas- oder Kohlefaser verstärkt, doch das verändert Schwindung, Verzug und Oberfläche; der Modul allein reicht nicht.

3. ABS: ausgewogene Leistung bei Oberflächenanforderungen

Braucht ein leitfähiges Teil gute Optik, mittlere Festigkeit und Raumtemperatureinsatz, ist ABS oft die stabilste Wahl. Es kombiniert Acrylnitril, Butadien und Styrol für Steifigkeit, Schlag, Verarbeitung und Glanz.

Reines ABS liegt über 10^15 Ohm; leitfähiges ABS wird auf 10^3-10^9 Ohm-cm eingestellt.

Vorteile: glänzende Oberfläche, Lackierung und Galvanik, Schlag über 15 kJ/m2, geringe Wasseraufnahme 0.2-0.45% und komplexes Formen bei 200-240 C.

Grenzen: Dauergebrauch -40 C bis +70 C, schlechte UV-Beständigkeit ohne Additive und Empfindlichkeit gegen Ketone und Ester.

Anwendungen: Haushaltsgeräte, Consumer Electronics, Automobilinnenraum, Medizingehäuse, Radar, ESD-Verpackung und EMI. DEYU umfasst DGK-ABS-DD46 und DGK-ABS DD3C.

Der Hauptvorteil von ABS ist die Oberfläche. Wenn Gehäuse, Deckel oder Dekorteile sichtbar sind, zählen Glanz und stabile Farbe ebenso wie elektrischer Widerstand.

ABS lässt sich leichter lackieren und metallisieren, daher eignet es sich für Elektronik- und Medizingehäuse mit Leitfähigkeit und guter Optik.

Die Schlagzähigkeit von ABS liegt oft über PP und hilft bei Clips, Abdeckungen, Transport und zufälligen Stürzen bei Normaltemperatur.

Die geringe Wasseraufnahme unterstützt Maßhaltigkeit bei Gehäusen mit Passungen, Schraubdomen und montierten Deckeln.

Die Temperaturgrenze muss bei geschlossenen Elektrogehäusen geprüft werden: Liegt innen lange über 70 C an, sind PA, PC/ABS oder andere Systeme zu bewerten.

Für Außeneinsatz braucht ABS UV-Stabilisierung. UV verursacht Vergilbung, Glanzverlust und sinkende Schlagzähigkeit.

4. PA (Polyamid / Nylon): Festigkeit, Temperatur und Verschleiß für belastete Teile

Wenn leitfähige Teile Last, Verschleiß und Temperatur aushalten müssen, führt kaum ein Weg an PA vorbei. PA6 kann über 60 MPa erreichen; leitfähiges PA behält Festigkeit und Selbstschmierung.

Reines PA liegt bei etwa 10^14-10^15 Ohm; leitfähiges PA deckt etwa 10^1-10^8 Ohm-cm ab.

Vorteile: Zugfestigkeit mindestens 60 MPa, Dauergebrauch -40 C bis +140 C, Verschleiß, Selbstschmierung und Kraftstoff-/Ölbeständigkeit.

Grenzen: Wasseraufnahme PA6 2-3%, strenge Trocknung, Kosten 2-3 mal PP, Spritzguss 240-280 C und Werkzeug 60-80 C.

Anwendungen: Motorbereich, Sensoren, Kraftstoff, Elektrowerkzeuge, leitfähige Rollen und elektrische Strukturteile. DEYU umfasst DGK-PA6-DD18, PA6 DD3-5A und DGK-PA66 CF15L-CF40L.

PA wird gewählt, wenn das Teil nicht nur statische Ladung ableitet, sondern mechanisch arbeitet: Rolle, Zahnrad, Führung, Clip oder belastetes Gehäuse.

Die hohe Festigkeit erlaubt dünne Wände und präzise Passungen, wo PP oder ABS sich verformen könnten.

Die Wärmebeständigkeit passt zu Motorraum, Kraftstoffsystemen und Anlagen mit Temperaturen über Raumtemperatur.

Verschleißfestigkeit und Selbstschmierung sind in bewegten Reibpaarungen wichtig; Leitfähigkeit muss zusammen mit Verschleiß und Geräusch geprüft werden.

Wasseraufnahme darf nicht ignoriert werden: Nach Feuchte ändern sich Maße und Mechanik, deshalb zählt die Prüfung bei realer Luftfeuchte.

Der höhere Preis von PA ist nur gerechtfertigt, wenn Last, Temperatur, Verschleiß oder Kraftstoff diesen Materiallevel verlangen.

5. PE (Polyethylen): hervorragende Chemikalienbeständigkeit, geringe Steifigkeit

Wenn ein Teil korrosive Medien berührt und leitfähig sein muss, ist PE eine Spezialoption. LDPE, HDPE und UHMWPE sind rein isolierend, können aber mit Füllstoffen leitfähig werden.

Vorteile: sehr gute Beständigkeit gegen Säuren, Laugen, Salze und Lösemittel, niedrige Kosten, gute Zähigkeit bei HDPE/UHMWPE und Dichte 0.94-0.96 g/cm3.

Grenzen: geringe Steifigkeit, Dauergebrauch meist unter 80 C, Lackieren und Kleben schwierig, hohe Schwindung und geringere Maßstabilität als ABS und PA.

Anwendungen: Chemietanks, Rohre, leitfähige Folien und Platten, antistatische Verpackung und Bergbaurohre. Bestehende PE-Seite: DGK-LDPE DD4-5.

PE wird wegen Chemikalienbeständigkeit gewählt, nicht wegen Steifigkeit. In Tanks, Rohren, Auskleidungen und Folien ist das oft entscheidend.

HDPE und UHMWPE bieten gute Schlag- und Rissbeständigkeit für Transport, Auskleidung und Schutzteile.

Die geringe Dichte reduziert das Gewicht großer Platten, Folien und Rohrprodukte.

PE ist weniger steif als PP und ABS; muss das Teil unter Last Form halten, braucht es mehr Wanddicke oder ein anderes Basisharz.

PE ist meist auf etwa 80 C begrenzt und eignet sich daher nicht für heiße Gehäuse oder Bereiche nahe Wärmequellen.

PE-Oberflächen lassen sich schwer lackieren und kleben. Wird eine dekorative Oberfläche benötigt, muss dieses Risiko vorab bewertet werden.

Hohe Schwindung erschwert präzise Formteile; bei engen Toleranzen sind Werkzeugversuch oder reale Schwindungsprüfung nötig.

6. Eine Tabelle zur schnellen Auswahl

Die folgende Übersicht fasst die Auswahl zwischen PP, ABS, PA und PE zusammen.

Datenquelle: DEYU plastics Auswahlleitfaden für leitfähige Kunststoffe.

7. Schritt 1: Temperatur. Über 100 C fallen PP und ABS heraus; PA prüfen. Über 140 C PPS oder PEEK.,Schritt 2: Belastung. Bei Last oder Schlag PA zuerst; bei kaum Last reichen PP oder ABS oft aus.,Schritt 3: Medien. Bei Säuren, Laugen oder Lösemitteln PE oder PP zuerst. Bei Kraftstoff PA zuerst.,Schritt 4: Oberfläche. Für Glanz, Lackierung oder Galvanik ist ABS die praktische Wahl.,Schritt 5: Kosten. Bei engem Budget und großem Volumen PP zuerst; bei hoher Leistung PA zuerst.

Schritt 1: Temperatur. Über 100 C fallen PP und ABS heraus; PA prüfen. Über 140 C PPS oder PEEK.

Schritt 2: Belastung. Bei Last oder Schlag PA zuerst; bei kaum Last reichen PP oder ABS oft aus.

Schritt 3: Medien. Bei Säuren, Laugen oder Lösemitteln PE oder PP zuerst. Bei Kraftstoff PA zuerst.

Schritt 4: Oberfläche. Für Glanz, Lackierung oder Galvanik ist ABS die praktische Wahl.

Schritt 5: Kosten. Bei engem Budget und großem Volumen PP zuerst; bei hoher Leistung PA zuerst.

8. Der Preis leitfähiger Füllstoffe für das Basisharz

Leitfähige Füllstoffe kosten immer Materialleistung.

Bei Carbon Black werden oft 15-25% benötigt; die Schlagzähigkeit kann 40-60% sinken.

CNT erreicht ein ähnliches Niveau mit 5-10% und beschädigt das Harz weniger. Deshalb muss bewertet werden, wie viel Leistung nach der leitfähigen Modifikation übrig bleibt.

9. DEYU plastics Abdeckung

DEYU plastics deckt ABS, PP, PE, PC, PA, POM, PBT und PPS, PEI, PEEK ab. Der Widerstand ist ungefähr von 10^0 bis 10^9 Ohm-cm anpassbar.

Muster für Standardgrade können in 3-5 Arbeitstagen versendet werden, mit technischer Hilfe bei Prozess und Validierung.