ESD-fähige Vollpappe aus recyceltem Altpapier für nachhaltige Transportmittel und Ladungsträger

Abstract

Elektrostatisch empfindliche Bauteile erfordern entlang logistischer Prozesse geeignete Schutzmaßnahmen gegen elektrostatische Entladungen. F¨ür Transport-, Bereitstellungs- und Montageaufgaben werden hierzu häufig Ladungsträger aus leitfähig modifizierten Kunststoffen oder entsprechend funktionalisierte, faserbasierte Verpackungen eingesetzt. Im vorgestellten Forschungsprojekt wurde ein alternativer Werkstoffansatz untersucht, bei dem eine aus 100% recyceltem Altpapier hergestellte Vollpappe bereits während der Halbzeugherstellung mit elektrisch leitfähigen Additiven versehen wird. Auf diese Weise wird die ESD-Funktion unmittelbar in den Werkstoff integriert, ohne dass hierf¨ür eine nachträgliche leitfähige Beschichtung erforderlich ist. Im Mittelpunkt der Untersuchungen standen die Auswahl eines geeigneten Additivs, die Überf¨ührung der Materialrezeptur in einen industriellen Herstellprozess, die elektrische, physikalische und mechanische Charakterisierung sowie die Verarbeitung zu logistischen Funktionselementen. Carbonfasern erwiesen sich als geeignete Vorzugsvariante.
Eine industrielle Vollpappe mit einer Dicke von 3 mm, einer Grammatur von 2.100 g/m2 und einem Carbonfaseranteil von 2,5% konnte auf vorhandener Wickelpappentechnik hergestellt werden. Die Untersuchungen zeigten eine gezielte Beeinflussbarkeit der elektrischen Eigenschaften ¨über den Additivanteil. An gefertigten Behälterprototypen lagen sowohl Oberflächen- als auch Volumenwiderstände im projektseitig definierten ESD-Zielbereich. Die konventionelle Verarbeitung durch z.B. Schneiden oder Stanzen war ohne grundlegende Verfahrensanpassungen möglich. F¨ür dreidimensionale Geometrien zeigte insbesondere das Vakuumformen im nassen Zustand ein hohes Potenzial. Die Fertigung von stapelbaren Faltschachteln und formangepassten Transporttrays demonstriert die technische Übertragbarkeit des entwickelten Werkstoff- und Prozessansatzes auf ESD-gerechte logistische Anwendungen.