Neue Polyamide für das thermische Management von elektronischen Geräten
Hohe Wärmeleitfähigkeit, sehr steif und zäh:
16.10.2013 / Lanxess. Elektronische Geräte und Baugruppen werden immer kleiner und leistungsfähiger. Dies hat zur Folge, dass sie im Betrieb immer mehr Wärme erzeugen, die abgeführt werden muss. In jüngster Zeit ist daher die Nachfrage nach wärmeleitenden Thermoplasten für Gehäuse stark gestiegen.
Ausbau der Polyamid-Produktreihe Durethan TC
LANXESS baut deshalb eine neue (thermally conductive) für das thermische Management von Geräten auf. Erste Vertreter dieser Reihe sind zwei leichtfließende Polyamid 6-Varianten, die künftig unter dem Namen Durethan BTC65 H3.0 EF und BTC75 H3.0 EF vermarktet werden. Ihre hohe Wärmeleitfähigkeit beruht auf einer Verstärkung mit 65 bzw. 75 Prozent eines speziellen Minerals. „Beide Materialien zeichnet eine sehr ausgewogene Balance aus hoher Wärmeleitfähigkeit, hochwertigen mechanischen Eigenschaften und gutem Verarbeitungsverhalten aus. Sie wurden inzwischen erfolgreich bei zwei international agierenden Automobilzulieferern abgemustert und stehen kurz vor dem Serieneinsatz“, erklärt Dr. Tobias Benighaus, Experte in der Produktentwicklung von Durethan.
Mineralgefüllte Alternative zu Compounds mit Bornitrid oder Aluminiumoxid
Die Wärmeleitfähigkeit beider Werkstoffe wurde mit dem Nanoflash-Verfahren bestimmt. Sie liegt im Falle des mit 65 Prozent Mineral gefüllten Polyamids bei 1,0 W/mK und ist damit mehr als dreimal so hoch wie bei dem u. a. im Automobilbau etablierten Polyamid 6 Durethan BKV 30 H2.0. Das Material mit 75 Prozent Mineralgehalt ist mit 1,5 W/mK sogar um den Faktor 4,7 leitfähiger. Beide Werkstoffe leiten Wärme ähnlich gut wie Polyamide mit Bornitrid oder Aluminiumoxid als Wärmeleitfüllstoff. „Aluminiumoxid-Systeme haben aber den Nachteil, dass sie sehr abrasiv sind, was schnell zu Schäden am Spritzgießwerkzeug führt. Im Vergleich zu Bornitrid-Systemen sind unsere Materialien deutlich preiswerter und haben bessere mechanische Eigenschaften. Außerdem ist ihre Wärmeleitfähigkeit nicht anisotrop, sondern in allen Richtungen annähernd gleich“, so Benighaus.
Auch gegenüber reinen Metallen ergibt sich Substitutionspotenzial. Im Vergleich zu Druckgussaluminium kann eine Fertigung von Gehäusen mit den beiden Thermoplasten besonders bei größeren Stückzahlen deutlich wirtschaftlicher sein und leichtere Bauteile ergeben. Voraussetzung für derartige Substitutionen ist, dass in diesen Anwendungen die Wärmeleitfähigkeit der Metalle nicht vollständig genutzt wird.
Hohe Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Schlagzähigkeit
Stärke der beiden Produktinnovationen sind die trotz des hohen Füllstoffgehaltes guten mechanischen Eigenschaften, die teilweise an diejenigen von Durethan BKV 30 H2.0 heranreichen. Zum Beispiel ist Durethan BTC65 H3.0 EF genauso steif und weist mit drei Prozent eine ähnliche Bruchdehnung auf. Seine Zugfestigkeit ist mit 90 MPa ebenfalls noch sehr hoch. „Die Izod-Schlagzähigkeit hat mit 35 kJ/m2 einen exzellenten Wert für ein wärmeleitfähiges Compound und ist mehr als doppelt so hoch wie im Falle vergleichbarer Polyamid-Compounds mit Aluminiumoxid-Füllung“, so Benighaus. Auch das mechanische Eigenschaftsprofil der mit 75 Prozent Mineral gefüllten Polyamid 6-Variante ist entsprechenden Aluminiumoxid-Compounds überlegen.
Breites Verarbeitungsfenster
Die neuen wärmeleitfähigen Polyamide können trotz des hohen Mineralgehaltes in einem breiten Verarbeitungsfenster und sicheren Prozess wirtschaftlich spritzgegossen werden. Durethan BTC65 H3.0 EF weist beispielsweise ähnliche Schmelzeviskositäten wie das etablierte Compound Durethan DP BKV60 H2.0 EF auf, welches bereits zur Fertigung vieler, auch dünnwandiger Bauteile eingesetzt wird.
