Wärmeleitfähige Kunststoffe

Gehäuse von LED-Leuchten aus wärmeleitfähigem Kunststoff - (Bild: Polyone).

Durch den Einsatz wärmeleitfähiger Kunststoffsysteme können immer wieder neue Anwendungsfelder erschlossen werden. So vereinen wärmeleitfähige Kunststoffe eine wirtschaftliche Verarbeitbarkeit mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit, die beispielsweise für die Umsetzung einer Wärmeabführung bei Elektronikgehäusen eingesetzt werden kann. Das Füllen von Kunststoffen mit wärmeleitfähigen Funktionszusatzstoffen birgt dabei aber auch verschiedene Herausforderungen für den Verarbeitungsprozess. Egal ob beim Compounding, der Extrusion, dem Spritzgießen oder dem Thermoformen – die Zugabe der wärmeleitenden Funktionszusatzstoffe macht bedeutende Anpassungen im Prozess erforderlich. Nur durch fundierte Kenntnisse über den Einfluss der Füllstoffsysteme auf die thermischen- und rheologischen Eigenschaften wird eine intelligente Prozess- und Bauteilauslegung möglich.

Im Bereich der Thermoformverarbeitung untersucht das IKT den Einfluss von Füllstoffen auf die Thermoformbarkeit der wärmeleitenden Kunststoffcompounds sowie auch umgekehrt den Einfluss des Thermoformprozesses auf die resultierende Füllstofforientierung und damit einhergehenden Wärmeleitfähigkeit. Zur Beurteilung der allgemeinen Thermoformbarkeit wird dazu ein am IKT entwickelter Versuchsaufbau zur Thermoform-Material-Charakterisierung (TMC) eingesetzt. Der Einfluss der Materialverstreckung auf die Wärmeleitfähigkeit kann über temperierte Zugversuche mit anschließenden Wärmeleitfähigkeitsmessungen im Laserblitzverfahren untersucht werden. Zudem werden am IKT die kombinierten Effekte (Änderung der Dehnrheologie durch Zugabe der Füllstoffe und Änderung der Wärmeleitfähigkeit in Folge der Thermoformung) an Thermoformversuchen untersucht.

Neben dem Thermoformen werden am IKT im Bereich des Spritzgießens weitere Potenziale von wärmeleitfähigen Kunststoffen erforscht. So wurden am IKT Werkstoffcompounds weiterentwickelt, die eine höhere Wärmeleitfähigkeit als konventionelle Typen aufzeigen. Zudem wurden die Möglichkeiten und Grenzen in der Spritzgießprozessführung ermittelt. Auf dieser Basis wurde ein Spritzgießsonderverfahren speziell für wärmeleitfähige Kunststoffe entwickelt, mit dem laut IKT Wärmeleitfähigkeitssteigungen über 70 Prozent möglich sind.

Neben den werkstoff- und prozessseitigen Einflüssen wird am IKT die Konstruktion von wärmeleitfähigen Kunststoffbauteilen untersucht. Anhand einer Demonstratorgeometrie werden praxisbezogene Erkenntnisse gesammelt. Diese und weitere aktuelle Forschungsaktivitäten und Erkenntnisse auf dem Gebiet der wärmeleitfähigen Kunststoffe werden im Rahmen des 25. Stuttgarter Kunststoff-Kolloquiums vorgestellt.

Weitere Informationen:
www.stuttgarter-kunststoffkolloquium.de, www.ikt.uni-stuttgart.de

25. Stuttgarter Kunststoffkolloquium, 22.-23. März 2017, Stuttgart

Universität Stuttgart, Institut für Kunststofftechnik (IKT), Stuttgart

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