ZBT-Forscherin Elisabeth Verweyen präsentiert Fortschritte bei der Entwicklung leitfähiger Polymercompounds

Im Rahmen des IGF-Projekts TheBiPo wurden kontinuierliche Herstellungsverfahren für dünne leitfähige Bipolarfolien entwickelt. Ein Schwerpunkt lag dabei auf der Verarbeitung der Compounds in einem aufklappbaren Doppelschneckenextruder, der eine direkte Probenahme während des laufenden Prozesses ermöglicht. Dadurch lassen sich die Compoundierungsmechanismen besser analysieren und Prozessparameter gezielt optimieren. Die Arbeiten werden im BMWK-geförderten Folgeprojekt ProBiMa gemeinsam mit einem erweiterten Industriekonsortium in Richtung industrieller Fertigung weiterentwickelt.

Ein Schwerpunkt der Arbeiten liegt auf der Analyse der Compoundierung hochgefüllter Polymere in einem gleichläufigen Doppelschneckenextruder mit aufklappbarem (Clamshell-)Zylinder. Diese Versuchsanlage ermöglicht es, während des laufenden Extrusionsprozesses Proben an definierten Positionen entlang der Schneckenlänge zu entnehmen. Dadurch können die lokalen Compoundierungsmechanismen sowie der Einfluss einzelner Prozessschritte auf die späteren Materialeigenschaften detailliert untersucht werden.

Im Projekt GRETE analysierten Elisabeth Verweyen, Tim Sulewski (FH Aachen) und Dr. Marco Grundler (ZBT) hochgefüllte Polypropylen-Compounds mit einem Füllstoffanteil von 54 Vol.-%, deren Verhältnis von Graphit und Ruß systematisch variiert wurde. Umfangreiche thermoanalytische, rheologische, elektrische und mechanische Untersuchungen zeigen, dass ein höherer Rußanteil zwar die elektrische Leitfähigkeit verbessert, gleichzeitig aber die Viskosität sowie die Anforderungen an den Extrusionsprozess erhöht. Die Ergebnisse tragen dazu bei, geeignete Materialrezepturen und stabile Prozessfenster für die Herstellung leitfähiger Compounds zu identifizieren.