Wärmeleitend, flammwidrig und hohe Lichtreflexion
Temperaturverteilung an einem kugelförmigen, von innen mit einer Lampe beheizten Prüf-Hohlkörper aus Polyamid („Kokosnuss“-Demonstrator) Foto: LANXESS AG
Neues Polyamid für Thermomanagement von LEDs und Elektrogeräten
14.03.2016 / Lanxess. LANXESS baut sein Sortiment an Polyamiden für Bauteile im Wärmemanagement von LEDs und Elektrogeräten weiter aus. Neuester Vertreter der Produktfamilie ist das mit einem hohen Mineralgehalt gefüllte Durethan TP 723-620. „Clou des Polyamid 6 ist seine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit bei zugleich hoher Lichtreflexion und exzellenter Flammwidrigkeit. Mit seiner hochwertigen Eigenschaftskombination ist es unserer Kenntnis nach eine absolute Rarität in dieser Materialklasse“, erklärt Thomas Malek, New Business Development Manager für Lichttechnik im Geschäftsbereich High Performance Materials von LANXESS. Große Einsatzchancen bestehen vor allem in der Licht- und Elektrotechnik sowie der Elektronik
Die Wärmeleitfähigkeit des neuen Compounds ist wegen der Form der Füllstoffpartikel richtungsabhängig und erreicht in Fließrichtung 2,5 W/mK (bestimmt im Nanoflash-Verfahren). Sie ist ca. zehnmal höher als im Falle des mit 30 Prozent Glasfasern verstärkten Standard-Polyamid 6 Durethan BKV 30 H2.0. „Wir verfügen über Berechnungstools, mit denen wir die lokale Orientierung der Partikel im spritzgegossenen Bauteil ermitteln können. Dies ist eine wichtige Voraussetzung, um die Richtungsabhängigkeit der Wärmeleitung zu berücksichtigen und damit möglichst realistische Voraussagen zu treffen“, ergänzt Malek.
Hervorragende Resultate in Flammschutztests nach UL 94
Die hohe Flammwidrigkeit beruht auf einem halogenfreien Flammschutzpaket. Das Compound besteht die Flammschutzprüfung nach der strengen US-Norm UL 94 (Underwriters Laboratories) mit der besten Klassifizierung V-0 bei einer Prüfkörperdicke von 0,75 Millimetern. Die gute Feuerfestigkeit zeigt sich außerdem in den Glühdrahtprüfungen nach IEC 60695-2-12/13 (Haushaltsgerätenorm IEC 60335-1): Im GWFI-Test (Glow Wire Flammability Index) wird bei einer Wanddicke von 0,75 Millimetern mit 960 °C der für Kunststoffe bestmögliche Wert erreicht. Die GWIT-Prüfung (Glow Wire Ignitability Temperature) wird bei gleicher Wanddicke mit 775 °C erfüllt.
Hohe Kriechstromfestigkeit, geringe Dichte
Ein anderer Vorzug des Werkstoffs ist seine hohe Kriechstromfestigkeit. Sie zeigt sich in einem CTI A-Wert (Comparative Tracking Index, IEC 60112) von 600 Volt. Malek: „Elektrische Baugruppen können daher enger zusammengelegt werden, ohne dass es zu Kurzschlüssen und Gerätedefekten durch Kriechströme kommt.“ Trotz des hohen Mineralgehalts ist die Dichte des Polyamid 6 mit rund 1,7 g/cm3 vergleichsweise gering, so dass wirtschaftliche Bauteillösungen bei geringem Gewicht möglich sind.
Vielseitig einsetzbar
Potenzielle Anwendungen sind unter anderem Kühlkörper und Träger von LEDs (lichtemittierende Dioden) sowie elektronische Geräte, die wegen ihrer hohen Leistung mit wärmeleitenden Gehäusen und Abdeckungen ausgestattet sein müssen. Bei Kühlkörpern bietet sich der neue Werkstoff insbesondere dann zur Substitution von Druckgussaluminium an, wenn dessen sehr hohe Wärmeleitfähigkeit nicht benötigt wird. „Unser Thermoplast kann dann seine großen Freiheiten in der Formgebung ausspielen. Bei höheren Stückzahlen ergeben sich im Spritzguss zudem Kostenersparnisse“, so Malek.
Das neue Compound ergänzt die bereits in den Markt eingeführten Polyamide Durethan BTC 65 H3.0 EF und BTC 75 H3.0 EF. Sie sind ebenfalls mit hohen Mineralgehalten verstärkt. Ihre Wärmeleitfähigkeiten liegen mit 1,0 bzw. 1,4 W/mK in Dickenrichtung auf einem ähnlich hohen Niveau wie bei Polyamiden mit Bornitrid und Aluminiumoxid als wärmeleitendem Füllstoff. Im Vergleich zu den Bornitrid-Systemen besitzen sie bessere mechanische Eigenschaften und sind wirtschaftlicher. Hinzu kommt, dass sie die Wärme annähernd isotrop – also in alle Richtungen fast gleich – leiten.
