Thermische & elektrische geleidende vezels en kunststofmaterialen (Tecmat)

Het doel van het project TECMAT is de ontwikkeling van innovatieve thermisch en elektrisch geleidende formulaties en hun verwerking tot textiel- en kunststofproducten. Dit houdt in dat er twee belangrijke doelsectoren zijn langsheen de volledige waardeketen: de textielsector (extrusie van filamenten, producenten diverse textielmaterialen inclusief technisch, interieur en kledi j) en de kunststofsector (aanmaak kunststofproducten, o.a. via spuitgieten en 3D printen).

Algemene doelstelling

De basisdoelstelling van het project is innovatieve thermoplastische polymeerformulaties te ontwikkelen met verbeterde geleiding (elektrisch en thermische), die vlot inzetbaar zijn op bestaande productie apparatuur, zowel voor dunwandige kunststoftoepassingen, in fijne filamenttoepassingen als voor 3D-print toepassingen. Aan dergelijke materialen en toepassingen is er een stijgende nood ondermeer voor het ontwikkelen van oa elektronica behuizing,  anti-statische en geleidende textielen, textielen met verbeterd thermisch comfort, 3D-geprinte componenten met geleidende kanalen voor “smart materials” en dergelijke.

Concrete doelen

Hoewel de focus volledig wordt gelegd op geleidende systemen, is er toch een breed en divers applicatiegebied, gezien enerzijds gemikt wordt naar:

Type geleiding:

• Elektrisch hoog geleidende thermoplastische formulaties: weerstand  < 104 Ohm/cm
• Elektrische geleidende garens met laag  geleidingsniveau (< 108 Ohm/cm met een kostreductie van > 30%)
• Thermisch geleidende thermoplast formulaties: geleiding > 1W/m K (faktor 3 betere dissipatie)

Applicatiedomein:

• Formuleringen/ additieven/ machineaanpassingen en meetapparatuur,
• Kunststoftoepassingen (vooral spuitgiettoepassingen), dunne plaatapplicaties,
• Textiel : extrusie multifilament, monofilament en verdere processing,
• 3D print formulaties (vanuit monofilament of vanuit pellets).

Het project Tecmat had als doel om geleidende compounds (bestaande uit een 2-fasesysteem met PP als matrix en PA6 als gedispergeerde fase, gevuld met geleidende additieven), waarbij een hoge geleidbaarheid en een goede verwerkbaarheid gecombineerd kon worden, te produceren. Bovendien werden deze compounds via verschillende verwerkingstechnieken (filament- en folie-extrusie en daaropvolgend thermovormen) verwerkt, waarbij een goede verwerkbaarheid, een hoge conductiviteit en goede mechanische eigenschappen gegarandeerd werden. Verschillende geleidende vulstoffen, de invloed van compounderen (in 1 of 2 stappen) of dry blenden en het verdunnen van de gedispergeerde fase werden onderzocht. Hoge geleidingsniveaus (of m.a.w. lage resistiviteiten van 103-104 Ohm.cm) gecombineerd met gewenste mechanische eigenschappen werden bereikt na compounderen en folie-extrusie van een PP/PA6-blend met een ratio van 70/30, gevuld met 3% Ketjenblack (type carbon black). Verstrekking van de producten (tijdens filamentextrusie of thermovormen) leidde tot een verhoging van de resistiviteit (±10³ Ohm.cm of m.a.w. een daling van de geleidbaarheid). Het innovatiedoel (resistiviteit < 108 Ohm.cm) werd zodoende ook bereikt voor de verstrekte producten.