Leitfähige PP-Lösung (Polypropylen) für die Herstellung von Abschirmgeweben

In High-End-Fertigungsbereichen wie Vliesstoffen zur elektromagnetischen Abschirmung, leitfähigen Bändern, Kabelabschirmschichten und Schutzmaterialien für die 5G-Kommunikation spielt leitfähiges Polypropylen (PP) eine immer wichtigere Rolle. Im Gegensatz zu gewöhnlichen Spritzgießenteilen umfasst die Herstellung von Abschirmgeweben in der Regel mehrere Prozesse, darunter Schmelzblasen, Spinnvliesen, Extrusionsbeschichten und Kalandrieren, wodurch äußerst strenge Anforderungen an die Fließfähigkeit des Materials, die Gleichmäßigkeit der Leitfähigkeit und die thermische Bindungsleistung mit dem Grundgewebe gestellt werden. Im Jahr 2025 erreichte der globale Markt für thermoplastische leitfähige Polymere einen Umsatz von 5,105 Milliarden US-Dollar und soll bis 2032 auf 7,149 Milliarden US-Dollar wachsen. Der weltweite Markt für leitfähige Kunststoff-Compounds wird voraussichtlich von 13,67 Milliarden US-Dollar im Jahr 2025 auf 15,34 Milliarden US-Dollar im Jahr 2026 wachsen, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 12,3 %, angetrieben durch die Ausweitung der Elektronikfertigung und die wachsende Nachfrage nach Elektrostatik Entladungsschutz.

Als Hauptlieferant von Materialien auf Polypropylenbasis beschäftigt sich Yuyao Deyu Plastic Technology Co., Ltd. seit vielen Jahren intensiv mit der Leitfähigkeitsmodifizierungstechnologie. Die leitfähigen Materialien der DGK-PP -Serie von Deyu bewältigen die doppelte Herausforderung in der Abschirmstoffindustrie – „sowohl leitfähige Gleichmäßigkeit als auch Dünnwandbildung“ – und haben eine differenzierte technische Wettbewerbsfähigkeit auf dem Markt geschaffen, die sich durch hohe Fließfähigkeit, kontrollierbaren Oberflächenwiderstand und hervorragende Folienextrusionsstabilität auszeichnet.

I. Technische Anforderungen für Leitfähig PP🔍 Materialien in der Abschirmstoffproduktion

Die Herstellung von Abschirmgeweben (auch leitfähige Vliesstoffe genannt) erfolgt nach zwei Hauptprozessen. Das erste ist das direkte Meltblown-Verfahren, bei dem PP-Chips mit leitfähigem Masterbatch gemischt und über Meltblown-Geräte direkt in leitfähige Faserbahnen eingeblasen und dann thermisch kalandriert werden, um leitfähige Vliesstoffe zu bilden. Studien zeigen, dass die Verwendung von Nadelstanz- und Heißpresstechniken mit PP-Fasern und PET-Fasern mit niedrigem Schmelzpunkt, die im Verhältnis 60 / 40 gemischt werden, in Kombination mit oberen / unteren PP / ABS / kurzen Kohlenstofffaser-Verbundplatten (Kohlenstofffasergehalt 9 Gew.-%) die beste Gesamtleistung für elektromagnetisch abschirmende Vliesstoffverbundstoffe ergibt. Der zweite Prozess ist die Extrusionsbeschichtungsmethode, bei der leitfähige PP-Pellets durch eine T-Düse zu ultradünnen leitfähigen Filmen (Dicke 0,02–0,1 mm) extrudiert und direkt auf gewöhnliche Vlies- oder PET-Grundstoffe wärmelaminiert werden.

Unabhängig vom Verfahren werden an das leitfähige PP-Material vier zwingende Anforderungen gestellt: geringer elektrischer Widerstand für eine effektive Reflexion und Absorption elektromagnetischer Wellen; hoher Schmelzindex, um eine gleichmäßige Extrusion von Folien mit einer Dicke von 0,02–0,1 mm zu gewährleisten; ein stabiles leitfähiges Netzwerk, um Brüche beim Kalandrieren und Strecken zu verhindern; und gute thermische Haftung, um die Bindungsfestigkeit mit dem Grundgewebe sicherzustellen. Das leitfähige PP behält die Vorteile von Thermoplasten – Wiederverarbeitbarkeit – bei und erreicht gleichzeitig kontrollierbare Leitfähigkeit, statische Ableitung oder elektromagnetische Abschirmungsfunktionen.

II. Vergleich technischer Wege für leitfähige PP-Materialien

Im Bereich der Abschirmgewebeproduktion werden die technischen Wege für leitfähige PP hauptsächlich in drei Kategorien unterteilt:

1. Mit leitfähigem Ruß gefüllter Typ: Dies ist der traditionellste Weg, bei dem ein leitfähiges Netzwerk durch Zugabe von 15–25 Gew.-% leitfähigem Ruß mit hoher Struktur aufgebaut wird. Vorteile sind niedrige Kosten und ein breites Verarbeitungsfenster; Nachteile sind ein erheblicher Abfall des Schmelzindex bei höheren Beladungen, der die Bildung ultradünner Filme beeinträchtigt, und die Möglichkeit von „Rußflecken“ auf der Oberfläche, die das Erscheinungsbild beeinträchtigen. PRE-ELEC® PP 1396 von Premix ist ein typisches Produkt auf Basis von speziellem leitfähigem Ruß, das einen niedrigen spezifischen Widerstand und hervorragende mechanische Eigenschaften bietet, leicht zu extrudieren ist und für die Extrusion von leitfähigen PP-Bändern geeignet ist. Die weitere Sorte von Premix, PRE-ELEC® PP 18220, ist ein flexibler, leitfähiger PP mit guter Leistung bei niedrigen Temperaturen und einfacher Extrudierbarkeit, der für halbleitende Abschirmschichten in Mittel- und Hochspannungskabeln sowie für leitfähige Rohre und Platten empfohlen wird.

2. Mit Kohlenstoffnanoröhren gefüllter Typ: Durch die Nutzung des hohen Aspektverhältnisses (>1000) von Kohlenstoffnanoröhren kann ein leitfähiges Netzwerk bei geringen Beladungen von 3–8 Gew.-% aufgebaut werden, ohne dass die Fließfähigkeit und die mechanischen Eigenschaften der PP-Matrix beeinträchtigt werden, wodurch es sich hervorragend für die Folienextrusion eignet. CAISHENGXIAN® EP N01 von Kumho Sunny ist ein leitfähiger PP auf Kohlenstoffnanoröhrenbasis mit hervorragender Balance aus Steifigkeit und Zähigkeit, einer glatten Oberfläche und hervorragender Leitfähigkeit.

3. Hybridmodifikationstyp: Kombination von Ruß mit Kohlenstoffnanoröhren, Graphen oder Metallfasern, um deren Perkolationsverhalten zu synergieren und so das beste Gleichgewicht zwischen Leitfähigkeit und Verarbeitbarkeit zu erreichen. Dies gilt derzeit als Hochleistungsrichtung für leitfähiges PP.

III. Leitfähige Materialien der DGK-PP Serie von Yuyao Deyu Plastic: Speziell für die Extrusion von Abschirmgeweben entwickelt

Um den hohen Anforderungen an Abschirmstoffe und leitfähige Folien gerecht zu werden, hat Deyu Plastic die leitfähigen PP-Materialien der DGK-PP -Serie auf den Markt gebracht, die mehrere Unterqualitäten für Extrusions-, Beschichtungs- und Folienanwendungen abdecken.

Produktserie	Typische Note	Leitfähiges System	Oberflächenwiderstand (Ω / Quadrat)	Schmelzflussindex (g / 10min)	Verarbeitungsmethoden	Typische Anwendungen
Allgemeiner Extrusionsgrad	DGK-PP DD56JC	Leitfähiger Ruß	10⁵–10⁶	3–6	Extrusion, Injektion	Leitfähige Bleche, Profile
Folienqualität mit hoher Fließfähigkeit	DGK-PP DD35A	Carbon Black / CNT-Hybrid	10³–10⁵	12–18	Kalandrieren, T-Düsen-Extrusion	EMI Abschirmfolien, leitfähige Bandbasisfolien
Ultraleitfähige Sorte	DGK-PP DD23A1	CNT / Graphen-Hybrid	<10³	8–12	Extrusion, Kalandrierung	Hochleistungsabschirmstoffe, militärische Strahlenschutzmaterialien

Die Hauptvorteile der DGK-PP -Serie von Yuyao Deyu Plastic liegen in drei Aspekten:

Hohe Fließfähigkeit und Dünnwandbildung: Gewöhnliches leitfähiges PP mit hohem Rußanteil weist typischerweise einen Schmelzindex unter 5 g / 10 Min. auf, wodurch es schwierig ist, Folien unter 0,05 mm zu extrudieren. Durch die CNT-Hybridtechnologie erhöht Deyu den Schmelzflussindex auf 12–18 g / 10 Min. bei gleichzeitig niedrigem Widerstand und ermöglicht so eine stabile Produktion ultradünner leitfähiger Filme von 0,02–0,1 mm, die den leichten Anforderungen hochwertiger Abschirmstoffe gerecht werden.

Gleichmäßigkeit des leitfähigen Netzwerks: Die fortschrittliche Vordispersionstechnologie sorgt für eine gleichmäßige Verteilung der leitfähigen Füllstoffe im Submikrometerbereich in der PP-Matrix. Die Schwankung des Oberflächenwiderstands über die Folie wird innerhalb von ±10 % kontrolliert, wodurch „leitende Totzonen“ in Abschirmgeweben effektiv eliminiert werden.

Thermische Stabilität und Witterungsbeständigkeit: Nach 200 °C / 72 Stunden thermischer Alterung beträgt die Widerstandsänderung weniger als 20 %, was eine langfristige Leitfähigkeit der Abschirmstoffe gewährleistet.

IV. Häufige Probleme und Lösungen bei der Verwendung von leitfähigem PP bei der Herstellung von Abschirmgeweben

In der tatsächlichen Produktion stoßen Hersteller von Abschirmgeweben häufig auf Prozessschwierigkeiten, wenn sie leitfähiges PP verwenden. Die folgenden Analysen, die auf den technischen Servicefällen von Deyu Plastic basieren, befassen sich mit typischen Problemen.

F1: Während der Extrusionsbeschichtung weist die Folienoberfläche Rauheit, Flecken oder Längsstreifen auf – wie lässt sich das Problem lösen?

A: Oberflächenrauheit wird typischerweise durch drei Faktoren verursacht: (1) Schlechte Verteilung leitfähiger Füllstoffe – Rußagglomerate bilden während der Extrusion mikrometergroße Vorsprünge, die „Flecken“ erzeugen. (2) Eine zu hohe Schmelzetemperatur oder Verweilzeit führt zum Zerfall von PP, wobei Substanzen mit niedrigem Molekulargewicht entstehen, die austreten und an der Düse haften und Streifen bilden. (3) Eine unzureichende Maschenzahl des Filters kann große Agglomerate nicht einfangen.

F2: Nach dem Laminieren des Abschirmgewebes ist der Leitwiderstand ungleichmäßig, mit lokal isolierenden Bereichen – warum?

A: Eine ungleichmäßige Leitfähigkeit entsteht normalerweise durch eine ungleichmäßige Temperatur- oder Strömungsgeschwindigkeitsverteilung über die Düsenbreite, was zu Ausrichtungsunterschieden der leitfähigen Füllstoffe in der Folie führt. Darüber hinaus können inkonsistente Abkühlraten beim Kalandrieren das leitfähige Netzwerk während der Kristallisation stören.

Das technische Supportteam von Deyu geht dieses Problem an, indem es das Design des Düsenflusskanals optimiert und die Temperaturen der Kalanderwalzen anpasst. Sie bieten empfohlene Verarbeitungsparameter, einschließlich Zylindertemperaturen (empfohlen 200–220 °C), Düsentemperatur (220–230 °C) und Kalanderwalzentemperatur (60–80 °C). Darüber hinaus enthält die DGK-PP -Serie eine angemessene Menge an Keimbildner, um die Kristallisation von PP zu beschleunigen und die Füllstoffsegregation zu verhindern, wodurch ein gleichmäßiger Widerstand über die gesamte Folie gewährleistet wird.

F3: Der Widerstand von leitfähigen PP-Folien erhöht sich bei längerer Lagerung oder unter feuchten Hitzebedingungen – wie kann man das vermeiden?

A: Dies ist hauptsächlich auf Veränderungen in der kristallinen Morphologie der PP-Matrix oder auf Oxidation der leitfähigen Füllstoffoberfläche zurückzuführen. Bei Rußsystemen können sauerstoffhaltige Gruppen auf der Rußoberfläche bei hoher Temperatur und Luftfeuchtigkeit weiter oxidieren und so den Kontaktwiderstand erhöhen. Bei CNT-Systemen muss die thermische Stabilität des Dispergiermittels berücksichtigt werden.

Die ultraleitfähige Sorte DGK-PP DD23A1 utra von Deyu verwendet mit Antioxidantien behandelte Kohlenstoffnanoröhren und enthält 0,3–0,5 Gew.-% gehindertes phenolisches primäres Antioxidans (z. B. Irganox 1010) und sekundäres Phosphit-Antioxidans (z. B. Irgafos 168), wodurch der Widerstandsanstieg während der Alterung bei feuchter Hitze wirksam unterdrückt wird. Nach 500 Stunden Doppel-85-Alterung (85 °C / 85 % relative Luftfeuchtigkeit) beträgt die Widerstandsänderung weniger als 25 % und ist damit weitaus besser als bei gewöhnlichem leitfähigem PP, das häufig 50 % übersteigt.

F4: Bei schmelzgeblasenen leitfähigen Vliesstoffen treten „fliegende“ oder gebrochene Filamente auf der Oberfläche auf – hängt das mit dem Material zusammen?

A: Fliegende und gebrochene Filamente hängen normalerweise mit den Parametern des Schmelzblasverfahrens zusammen, aber auch der Schmelzindex und die Molekulargewichtsverteilung des Materials sind Schlüsselfaktoren. Wenn das leitfähige PP einen zu niedrigen MFI (<10 g / 10 Min.) aufweist, kommt es am Spinndüsenauslass zum Schmelzbruch, wodurch diskontinuierliche Fasersegmente entstehen; Wenn die Molekulargewichtsverteilung zu breit ist, trennen sich Komponenten mit unterschiedlichen Molekulargewichten bei einem Luftstrom mit hoher Geschwindigkeit, was zu einer ungleichmäßigen Faserdicke führt. Die bestehenden Kofferlösungen von Yuyao Deyu Plastic bieten eine gute Referenz.

V. Auswahlempfehlungen und Prozesstipps für Abschirmgewebe-spezifische PP

Bei der Auswahl leitfähiger PP-Materialien wird den Herstellern von Abschirmgeweben empfohlen, die folgenden Dimensionen zu berücksichtigen:

Basierend auf den Leitfähigkeitsanforderungen: Für allgemeine Anwendungen zur elektromagnetischen Abschirmung (Abschirmwirkung 30–40 dB) sind rußgefüllte Materialien mit einem Oberflächenwiderstand von 10⁵–10⁶ Ω / sq geeignet; Für High-End-Militär- und Kommunikationsbereiche, die einen spezifischen Widerstand von <10³ Ω / sq erfordern, werden Hybridsysteme oder CNT-Lösungen benötigt.

Basierend auf der Verarbeitungsmethode: Bei Melt-Blown-Verfahren gelten relativ geringere Anforderungen an die Fließfähigkeit, während bei Extrusionsbeschichtungsverfahren Qualitäten mit hohem MFI (empfohlen > 10 g / 10 Min.) verwendet werden müssen. Elektromagnetische Abschirmstoffe werden häufig in Schutzanwendungen für elektronische Geräte und Schutzkleidung gegen elektromagnetische Strahlung verwendet. Ihre Abschirmwirkung kann gemäß GB / T 30142-2013 „Messmethode für die Abschirmwirkung planarer elektromagnetischer Abschirmmaterialien“ getestet werden.

Yuyao Deyu Plastic Technology bietet Verifizierungsdienste für kleine Chargen ab einer Mindestbestellmenge von 5 kg an; Von der Formulierungsanpassung bis zur Musterlieferung kann die Bearbeitungszeit bis zu 72 Stunden betragen und Kunden bei der Prozessvalidierung vor der Serienproduktion unterstützen. Für technische Daten, Mustertests oder kundenspezifische Entwicklungen wenden Sie sich bitte an das technische Team von Yuyao Deyu Plastic Technology Co., Ltd., um Unterstützung zu erhalten.

Technische Prozessdarstellung