Kohlenstoff-Nanotubes machen’s möglich

Hans Jürgen Jüngling

Kohlenstoff-Nanoröhren oder – englisch – Carbon Nanotubes (CNT) sind mikroskopisch kleine, röhrenförmige Gebilde (molekulare Nanoröhren) aus Kohlenstoff, die sich erst seit Kurzem im industriellen Maßstab fertigen lassen. Dies führt dazu, dass die winzigen Multitalente als Additiv zu Kunststoffen und anderen Materialien immer mehr Einsatzgebiete erobern. Auch Ensinger nutzt die maximal 50 nm dicken, mehrwandigen Graphitzylinder der Multiwall Nanotubes zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit von technischen Kunststoffen. Das Unternehmen präsentiert auf der K 2007 mit Tecapeek ELS nano einen mit CNT-Zusatz modifizierten Hochleistungsthermoplast auf Basis von Polyaryletherketon (PEEK).

Der Hybridwerkstoff entstand in fast dreijähriger Entwicklungsarbeit am Ensinger Stammsitz in Nufringen. Dort wird Tecapeel ELS nano seit einigen Wochen auch produziert. Die dazu erforderliche Prozesstechnologie basiert auf der breiten Engineering- und Fertigungskompetenz der vor 41 Jahren gegründeten Firma. Dieses Know-how umfasst die gesamte Palette der thermoplastischen Kunststoffe. „Wir zählten schon immer zu den Pionieren, die sich auf technologisches Neuland vorwagten“, erklärt Jürg W. Wiedler, der als Global Business Development Manager bei Ensinger die weltweite Applikationsentwicklung leitet. Seinen Angaben zufolge stellte die Entwicklung von Tecapeek ELS nano vor allem die hauseigenen Fertigungsspezialisten vor eine knifflige Aufgabe: „Sie mussten sicherstellen, dass die per Compounding in das PEEK-Basismaterial eingemischten Carbon Nanotubes dort absolut homogen verteilt werden. Diese Herausforderung haben sie mit Bravour gemeistert.“

Trotz CNT-Additiv – so Christoph Lutz von der Ensinger Anwendungsberatung – besitzt Tecapeek ELS nano weiterhin die typischen Eigenschaften der seit Jahren in zahlreichen Applikationen bewährten Polyaryletherketone. Dazu zählen die hohe Zähigkeit und Festigkeit sowie eine sehr gute chemische und thermische Beständigkeit. Außerdem neige PEEK nur zu geringem Verzug. Es lasse sich daher gut weiterverarbeiten.

In dem als funktionellem Füllstoff beigegebenen Kohlenstoff-Nanoröhren sieht Lutz quasi ein Sahnehäubchen, das die positiven Ureigenschaften des Basispolymers in einem ganz entscheidenden Punkt erweitert: „Carbon Nanotubes leiten dank ihrer graphitischen Oberflächenstruktur Strom beinahe genauso gut wie Metalle. Außerdem besitzen sie eine hohe spezifische Oberfläche. Deshalb benötigen wir nur einen geringen Füllgrad, um die von uns gewünschte hohe elektrische Leitfähigkeit für die neue Tecapeek-Generation zu erzielen.“ Weiterer Nebeneffekt: Verglichen mit herkömmlichen, durch Kohlefaserverstärkung elektrisch leitfähigen Kunststoffen bietet Tecapeek ELS nano eine höhere Zähigkeit, eine bessere Zerspanbarkeit und eine geringere Dichte. Letztere wirkt sich vorteilhaft auf das Bauteilgewicht aus.

Als wesentliche Anwendungsfelder des neuen Werkstoffs nennt Lutz Branchen wie den Maschinen- und Anlagenbau, die Sicherheitstechnik, die Halbleiterproduktion, die Chemieindustrie oder die Prozesstechnik. Die Ensinger-Innovation lasse sich überall dort als Bauteil einsetzen, wo elektrische Leitfähigkeit und elektrostatische Ableitung erforderlich seien. Dies gelte zum Beispiel für Pumpengehäuse, die Abdeckung und Auskleidung von explosionsgeschützten Anlagen oder die Greifersysteme zum Chip- und Wafer-Handling. Wiedler bezeichnet das neu entwickelte Material als Startpunkt für eine völlig neue Generation von Ensinger-Kunststoffen: „Wir arbeiten daran, unsere gesamte Produktlinie im Bereich Explosionsschutz und Antistatik mit Hilfe der Nanotechnologie zu optimieren und umzustellen.“

Halle 5, Stand G39

cav 417

Mehr Informationen über Kohlenstoffnanoröhren

Kompetenzzentrum cc-NanoChem e V.:Chemische Nanotechnologie für Neue Werkstoffe

6th International Nanotechnology Symposium , 11 – 12 March 2008, Dresden