Właściwe zarządzanie ciepłem

Zapotrzebowanie na termoprzewodzące tworzywa termoplastyczne rośnie w wielu branżach. Szczególnie dotyczy to przemysłu motoryzacyjnego, branży elektrycznej i elektronicznej oraz technologii oświetleniowej. Jednym z powodów tego popytu jest miniaturyzacja komponentów elektrycznych i elektronicznych skutkująca zwiększonym wydzielaniem ciepła wewnątrz urządzeń. Ponadto wielu producentów chce cieszyć się znaczną swobodą projektowania i korzyściami, jakie tworzywa termoplastyczne oferują często w porównaniu z metalami w zakresie obróbki i kosztów. Z tego powodu koncern LANXESS poszerza swoją linię produktów poliamidowych Durethan TC (thermally conductive) z myślą o zarządzaniu ciepłem w urządzeniach elektrycznych i elektronicznych.

- Związki te celowo zaprojektowano w taki sposób, by zależnie od obszaru zastosowania miały dodatkowe właściwości, korzystne z punktu widzenia danej aplikacji. Obejmuje to na przykład wysoką retardancję palenia, doskonałe właściwości mechaniczne, wybitną odporność na starzenie termiczne czy wysoką odbijalność - wyjaśnia ekspert, Christof Boden, który w koncernie LANXESS zajmuje się rozwojem zastosowań. Christof uważa również, że materiały strukturalne mają jeszcze inną zaletę.

- Ze względu na wysoką zawartość cząsteczek termoprzewodzących, związki te mają stosunkowo wysoką gęstość – wyjaśnia - co z kolei oznacza, że są przyjemne w dotyku i mogą być wykorzystywane do produkcji komponentów, w przypadku których wrażenie jakości będzie zbliżone do elementów z metalu.

Wysoka odbijalność i retardancja palenia

Jednym z najciekawszych produktów linii TC nowy poliamid 6, który łączy doskonałe przewodnictwo cieplne z wysoką odbijalnością, retardancją palenia i odpornością na przebicia. Jego przewodnictwo cieplne zależy od kierunku dzięki cząsteczkom wypełniacza mineralnego i wynosi 2,5 W na metr-kelwin w kierunku płynięcia (metoda Nanoflash).

Testowany produkt jest bezhalogenowym opóźniaczem palenia i osiąga najlepszą klasyfikację V-0 (0,75 mm) w testach zgodnych z amerykańską normą UL 94 (Underwriter Laboratories Inc.) bezpieczeństwa palności tworzyw sztucznych. Wyniki testów rozżarzonego drutu zgodnie z IEC 60695-2-12/13 również są imponujące: materiał ten uzyskał najlepszą możliwą klasyfikację (0,75 mm) w teście GWFI (Glow Wire Flammability Index) w temperaturze 960 °C.

Przy wartości porównawczego współczynnika przebicia CTI (Comparative Tracking Index, IEC 60112) na poziomie 600 V, tworzywo to wykazuje również szczególnie wysoką odporność na przebicia. Pomimo znacznej zawartości cząsteczek termoprzewodzących, materiał ten poddaje się obróbce równie dobrze co poliamidy 6 z wysoką zawartością włókna szklanego, cechując się jednocześnie podobnie niskim poziomem ścierania narzędzi. Znajduje zastosowanie w obszarach takich jak radiatory i profile podtrzymujące światła LED, żebra chłodzące świateł LED w reflektorach samochodowych czy obudowy i uchwyty ogniw w systemach akumulatorowych.

Alternatywa dla tworzyw wypełnianych azotkiem boru lub tlenkiem glinu

Linia produktów TC obejmuje również dwa łatwopłynące poliamidy 6 wypełnione specjalnym termoprzewodzącym minerałem stanowiącym odpowiednio 65% i 75% masy tych tworzyw. Durethan BTC65H3.0EF i BTC75H3.0EF cechują się przewodnością cieplną na poziomie odpowiednio 1,3 i 1,7 W na metr-kelwin w kierunku płynięcia. Ich przewodnictwo cieplne jest również całkowicie izotropowe, co oznacza, że oddają one ciepło niemal tak samo we wszystkich kierunkach. Oba tworzywa oferują doskonałą relację ceny do jakości.

- Traktujemy je jako alternatywę dla poliamidów 6 zawierających azotek boru lub tlenek glinu w charakterze wypełniacza termoprzewodzącego, ponieważ oddają one ciepło podobne jak na przykład układy z tlenkiem glinu - mówi Boden. Tworzywa te mają również lepsze własności mechaniczne niż poliamidy z domieszką azotku boru.

Świetna retardancja palenia według DIN EN 45545

Ponadto, linia produktów TC obejmuje również łatwopłynący, bezhalogenowy opóźniacz palenia Durethan DPBM65XFM30. To wypełniane włóknem szklanym i minerałami tworzywo stworzono z myślą o aplikacjach wymagających umiarkowanej przewodności cieplnej. Jedną z jego zalet jest doskonała retardacja palenia. Osiąga ono klasyfikację V-0 (0,75 mm) według UL 94.

- Dodatkowo osiąga ono najwyższą klasyfikację «Hazard Level 3» w testach zgodnych z europejską normą DIN EN 45545 ochrony przeciwpożarowej pojazdów kolejowych dla specyficznych zastosowań, takich jak dławiki, transformatory, cewki, styczniki i przełączniki - uzupełnia Christof Boden. Inne potencjalne zastosowania obejmują między innymi izolatory średniego napięcia, zawory elektromagnetyczne i wyłączniki nadmiarowo-prądowe.

"HiAnt" - obsługa klienta na miarę

Koncern LANXESS wspiera klientów opracowujących komponenty z termoprzewodzących tworzyw termoplastycznych szeroką gamą usług pod marką "HiAnt".

- Na przykład analizujemy, w których miejscach układów pojawia się najwięcej ciepła - miejsca te zwiemy «hotspotami» – i doradzamy, które komponenty będą najlepiej odprowadzać ciepło - wyjaśnia Boden.

- Ponadto doradzamy klientom w zakresie wyboru najwłaściwszych materiałów, podpowiadamy rozwiązania projektowe i symulujemy zachowania w zakresie przewodności cieplnej. W ten sposób specjaliści z firmy produkującej specjalistyczne tworzywa pomagają optymalizować projekty komponentów tak, by obszary narażone na działanie ciepła umiejscowione były jak najdalej na zewnątrz i lepiej odprowadzały ciepło, na przykład dzięki żebrom chłodzącym. Koncern opracowuje również wytyczne projektowania komponentów uwzględniające szczególną charakterystykę wysoce wypełnionych tworzyw w zakresie ich własności mechanicznych i obróbki.

Źródło: LANXESS