Wärmeleitend, schlagzäh und leicht zu verarbeiten

Weltweit ist ein steigender Bedarf an Kunststoffen für das Wärmemanagement von Geräten zu beobachten. Gründe dafür sind unter anderem der Trend zur Elektromobilität, die zunehmende Digitalisierung des Alltags etwa durch Smart Home-Systeme und die Miniaturisierung von elektrischen und elektronischen Komponenten. Der Spezialchemie-Konzern LANXESS hat deshalb eine Palette an thermisch leitfähigen Polyamid-Compounds Durethan TC (thermally conductive) entwickelt, die in Kürze um zwei neue Produkte ergänzt wird. Die beiden Polyamid 6-Compounds werden unter den Namen Durethan BTC67ZH3.0EF (derzeit verfügbar als Durethan TP430-004) und Durethan BTC77ZH3.0EF (derzeit verfügbar als Durethan TP430-003) angeboten. Die Vorstellung der Compounds erfolgt anlässlich der internationalen Fachmesse für Kunststoff und Kautschuk, K 2019, die vom 16. bis 23. Oktober in Düsseldorf stattfindet. „Beide Kunststoffe zeichnen sich im Vergleich zu den anderen Materialien unserer TC-Produktreihe durch eine deutlich verbesserte Schlagzähigkeit und höhere Dehnungswerte im Zug- und Biegeversuch aus. Sie bieten sich daher für Bauteile an, die eine hohe Stoßfestigkeit zeigen müssen oder mit Befestigungselementen wie Schnapphaken ausgestattet sind“, erklärt Dr. Elisabeth Gau, Expertin in der Produktentwicklung für Durethan bei LANXESS. Potenzielle Anwendungen sind zum Beispiel Steckverbinder mit Schnapphaken, Kühlkörper, Wärmetauscher und Trägerplatten von Elektronikbauteilen.

Isotrop wärmeleitend

Die neuen Compounds sind mit 67 bzw. 77 Gewichtsprozent eines anorganischen, funktionalen Füllstoffs mit hoher Wärmeleitfähigkeit gefüllt. Ihre Wärmeleitfähigkeit ist annähernd isotrop, also in allen Richtungen nahezu gleich. Sie liegt in Fließrichtung bei 1,1 bzw. 1,8 Watt pro Meter und Kelvin (Nanoflash-Verfahren). Beide Materialien sind wegen ihres hohen Füllgrades leichtfließend ausgelegt (EasyFlow). So ist Durethan BTC77ZH3.0EF deutlich fließfähiger als das bereits in Serienanwendungen etablierte Durethan BTC75H3.0EF und Durethan BTC67ZH3.0EF leichtfließender als Durethan BTC65H3.0EF. „Mit ihnen können daher leichter dünnere Wanddicken und komplexere Bauteilgeometrien umgesetzt werden“, so Gau. Wie Technikumsversuche bei LANXESS ergaben, verhalten sie sich zudem deutlich weniger abrasiv und sind daher werkzeugschonender zu verarbeiten.

Hohe Bruchdehnung

Neben der hohen Zähigkeit – Durethan BTC67ZH3.0EF beispielsweise ist im konditionierten Zustand rund fünfmal schlagzäher als Durethan BTC65H3.0EF – ragen auch andere mechanische Eigenschaften heraus. Beispielsweise ist die Bruchdehnung von Durethan BTC77ZH3.0EF im konditionierten Zustand mehr als doppelt so hoch wie die von Durethan BTC75H3.0EF, das mit 75 Gewichtsprozenten Wärmeleitmineral gefüllt ist. „Das Material kann daher bei Verformung mehr Energie aufnehmen, so dass ein entsprechendes Bauteil im Belastungsfall nicht so schnell bricht“, erläutert Gau.

Weiterer Ausbau der Produktpalette

LANXESS baut sein Sortiment an thermisch leitfähigen Polyamid 6-Typen derzeit weiter aus. Kürzlich wurde dem Markt zum Beispiel Durethan BTC965FM30 vorgestellt. Das halogenfrei flammgeschützte Compound vereint eine hohe Flammwidrigkeit, Lichtreflexion und Kriechstromfestigkeit mit einer sehr guten Wärmeleitfähigkeit. Letztere liegt in Fließrichtung der Schmelze bei 2,5 W/m∙K. In Flammschutztests nach der US-Norm UL 94 (Underwriters Laboratories Inc.) erreicht der ebenfalls leichtfließend ausgelegte Werkstoff die beste Einstufung V-0 (0,75 Millimeter). Die hohe Kriechstromfestigkeit zeigt sich in einem CTI A-Wert von 600 Volt (Comparative Tracking Index, IEC 60112). Gau: „Großes Einsatzpotenzial besteht zum Beispiel bei Bauteilen für Batterien von Elektrofahrzeugen wie Steckern, Kühlkörpern, Wärmetauschern und Trägern von Leistungselektronik.“