Hochgefüllte Compounds

„Hochgefüllte Compounds“ ist ein Begriff mit dem nicht jeder etwas anfangen kann, obwohl fast jeder damit zu tun hat. Ein bekanntes Beispiel dafür sind die Wood Plastic Compounds (WPC) die immer mehr Verwendung als Terrassendielen oder Zaunelemente finden.

Dabei handelt es sich um Kunststoffe, bei denen hohe Anteile an Holzfasern oder Holzmehl eingearbeitet und mit Kunststoffverarbeitungsmaschinen in die entsprechende Form gebracht werden.

Compounds sind also Kunststoffe, bei denen Füll- und Zuschlagstoffe eingebracht werden, um den Kunststoff gewünschte Eigenschaften zu verleihen. Das können Eigenschaften wie mechanische Verstärkung, Erhöhung der Schlagzähigkeit, bessere Abriebfestigkeit und vieles mehr sein. Oft sind es auch günstige Füllstoffe, um einfach den Preis zu senken. Diese Seite hier beschäftigt sich primär mit sehr hoch gefüllten Kohlenstoff-Compounds, um Funktionalitäten wie elektrische und thermische Leitfähigkeit z. B. für Bipolarplatten in Brennstoffzellen und Flow-Batterien zu erzielen. Der Hauptfüllstoff ist Graphit aber auch Ruße und Kohlenstofffasern finden häufig Verwendung. Damit die Kunststoffe möglichst gut leiten, muss möglichst viel Kohlenstoff eingearbeitet, also hochgefüllt werden. Dies stellt besondere Ansprüche an die Verarbeitungstechnologien und erfordert viel Wissen und Verständnis von dem Zusammenwirken zwischen Füll- und Kunststoff. Doch was genau bedeutet „hochgefüllt“?

Die Funktionalität im Compound wird durch das Volumen des Füllstoffes und nicht durch das Gewicht bestimmt. Eine etablierte Definition beschreibt daher ein Compound als hochgefüllt, wenn es mehr als 35 Volumenprozent mit Füllstoffen gefüllt ist. Dieser Aspekt ist ganz wichtig, da alle Menschen und auch die Verarbeiter in der Kunststoffindustrie in Gewichtsprozenten denken. Bei der Umrechnung von Gewichts- in Volumenprozenten spielt die Dichte der Komponenten eine Schlüsselrolle. So höher die Dichte des Kunststoffes und so geringer die Dichte der Füllstoffe, desto größer fällt der Unterschied zwischen Gewichts- und Volumenprozenten aus.

Dazu folgende Abbildung bei für den Kunststoff eine Dichte von Eins vorausgesetzt wurde und nur verschiedene Füllstoffe betrachtet werden:

Anhand des Beispiels, bei dem 80 Gewichtsprozent hervorgehoben sind, ist gut zu erkennen, dass 80 Gewichtsprozent an Eisen mit einer Dichte von fast 8 g/cm³ ca. 30 Vol % entspricht und nicht hochgefüllt ist.