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Thermisch leitfähig modifizierte Funktionskunststoffe

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Published/Copyright: February 5, 2022
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International Journal of Materials Research
From the journal International Journal of Materials Research Volume 94 Issue 5

Abstract

Der Beitrag beschreibt das Potential und wesentliche Einflussgrößen von thermisch leitfähig modifizierten Thermoplasten, die als Funktionskunststoffe zur direkten Wärmezu- und -abfuhr beispielsweise im Spritzgießverfahren zu komplexen Bauteilen geformt bzw. darin lokal integriert werden können. Durch eine gezielte Zugabe sehr gut wärmeleitender metallischer bzw. keramischer Füllstoffe kann die Wärmeleitfähigkeit solcher gefüllter Kunststoffe deutlich verbessert werden. Um Wärmeleitfähigkeiten im technisch interessanten Maßstab zur erreichen, sind Füllstoffanteile von bis zu 60 Vol.-% notwendig. Entscheidende Einflussgrößen neben dem Füllgrad sind die Eigenleitfähigkeit und die Geometrie der Füllstoffpartikel. Durch anisotrope Partikel, wie z. B. plättchenförmiges Kupferpulver mit einem hohen Länge/Durchmesser-Verhältnis, lässt sich die Wärmeleitfähigkeit gegenüber kugeligen Partikeln deutlich verbessern. Verarbeitungsbedingte Orientierungen führen bei anisotroper Füllstoffgeometrie zu einer auch für die Praxis relevanten Vorzugsrichtung beim Transport der Wärme.

Abstract

The potential and significant influences of thermal conductive optimised thermoplastic polymers have been investigated. Using new polymer compounds with a high content of metal or ceramic filler, besides of several mechanical features of a part, it is also possible to integrate additional electric, magnetic or thermal functionalities. The increase of the thermal conductivity by controlled addition of metal or ceramic fillers is an innovative approach for direct adjustment of a plastic part's heat transport performance. To achieve a thermal conductivity that is of technical interest, a filler content of at least 60 vol.% is necessary. Besides of the filler content, important factors of influence are the thermal conductivity of the filler itself and the shape of the filler particles. When compared with globular copper particles, using filler particles with anisotropic shape, e. g. copper flakes with a high aspect ratio, it is possible to increase the thermal conductivity significantly. In the case of anisotropic fillers, orientations that result form the injections molding process lead to a higher thermal conductivity in the direction of the orientation, where the differences are of serious practical concern.

Keywords: High filled polymers; Polymer compounds; Thermal conductivity; Injection molding; Measurements

Herrn Professor Dr. Otmar Vöhringer zum 65. Geburtstag gewidmet

Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. G. W. Ehrenstein Lehrstuhl für Kunststofftechnik Universität Erlangen-Nürnberg Am Weichselgarten 9, D-91058 Erlangen Tennenlohe, Germany Tel.: +49 9131 8529 700 Fax: +49 9131 8529 709

  1. Für die finanzielle Unterstützung dieser Arbeiten im Rahmen des Verbundprojektes ,,Ganzheitliche Materialkonzepte und Systemlösungen für Mechatronic-Anwendungen“ und des Förderprogramms ,,Neue Werkstoffe in Bayern“ bedanken wir uns beim Bundesministerium für Bildung und Forschung und dem Freistaat Bayern. Der Fa. Netzsch Gerätebau, Selb, danken wir für die durchgeführten Messungen.

Literatur

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[8] BMBF-Projekt ,,Ganzheitliche Materialkonzepte und Systemlösungen für Mechatronic-Anwendungen“, www.mechatronic.info.Search in Google Scholar
Received: 2002-10-11
Published Online: 2022-02-05

© 2003 Carl Hanser Verlag, München

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  29. Prediction of the critical conditions for dynamic recrystallization in metals
  30. Notifications/Mitteilungen
  31. Personal/Personelles
  32. Conferences/Konferenzen
https://doi.org/10.1515/ijmr-2003-0105
Keywords for this article
High filled polymers; Polymer compounds; Thermal conductivity; Injection molding; Measurements

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