Bobot yang ringan, biaya rendah, kekuatan benturan tinggi, kemampuan dibentuk, dan penyesuaian dengan cepat mendorong permintaan akan termoplastik, yang membantu menjaga perangkat elektronik, penerangan, dan mesin mobil tetap dingin.#Poliolefin
Senyawa konduktif termal PolyOne digunakan dalam aplikasi otomotif dan E/E, seperti pencahayaan LED, unit pendingin, dan penutup elektronik.
Produk PC termal Makrolon Covestro mencakup kelas untuk lampu LED dan unit pendingin.
Senyawa konduktif termal RTP dapat digunakan pada wadah seperti kotak baterai, serta radiator dan komponen pembuangan panas yang lebih terintegrasi.
OEM di industri kelistrikan/elektronik, otomotif, penerangan, peralatan medis, dan mesin industri telah tertarik pada termoplastik konduktif termal selama bertahun-tahun karena mereka mencari solusi baru untuk aplikasi termasuk radiator dan perangkat pembuangan panas lainnya, LED.Casing dan wadah baterai.
Riset industri menunjukkan bahwa bahan-bahan ini tumbuh pada tingkat dua digit, didorong oleh aplikasi baru seperti kendaraan listrik, mobil kompleks, dan komponen lampu LED komersial besar.Plastik yang bersifat konduktif termal menantang bahan-bahan yang lebih tradisional, seperti logam (terutama aluminium) dan keramik, karena mereka memiliki banyak keunggulan: senyawa plastik lebih ringan, biaya lebih rendah, mudah dibentuk, dapat disesuaikan, dan dapat memberikan lebih banyak keuntungan dalam stabilitas termal. , Kekuatan benturan dan ketahanan gores serta ketahanan abrasi.
Aditif yang meningkatkan konduktivitas termal termasuk grafit, graphene, dan pengisi keramik seperti boron nitrida dan alumina.Teknologi untuk menggunakannya juga semakin maju dan menjadi lebih hemat biaya.Tren lainnya adalah diperkenalkannya resin rekayasa berbiaya rendah (seperti nilon 6 dan 66 dan PC) ke dalam senyawa konduktif termal, yang menempatkan bahan-bahan berharga mahal yang lebih umum digunakan seperti PPS, PSU, dan PEI ke dalam persaingan.
Apa yang diributkan?Sumber di RTP mengatakan: “Kemampuan untuk membentuk komponen bersih, mengurangi jumlah komponen dan langkah perakitan, serta mengurangi berat dan biaya merupakan kekuatan pendorong penerapan material ini.”“Untuk aplikasi tertentu, seperti penutup listrik dan overmolding komponen, kemampuan mentransfer panas saat menjadi isolator listrik menjadi fokus perhatian.”
Dalia Naamani-Goldman, Manajer Pemasaran Transportasi Elektronik dan Listrik dari Bisnis Material Fungsional BASF, menambahkan: “Konduktivitas termal dengan cepat menjadi isu yang semakin mengkhawatirkan bagi produsen komponen elektronik dan OEM otomotif.Karena kemajuan teknologi dan keterbatasan ruang, penerapannya menjadi lebih kecil dan oleh karena itu akumulasi dan penyebaran daya termal telah menjadi fokus perhatian.Jika tapak komponen terbatas, sulit untuk menambahkan heat sink logam atau memasukkan komponen logam.”
Naamani-Goldman menjelaskan bahwa aplikasi tegangan tinggi mulai merambah ke mobil, dan permintaan akan daya pemrosesan juga meningkat.Pada kemasan baterai kendaraan listrik, penggunaan logam untuk menyebarkan dan menghilangkan panas akan menambah bobot, yang merupakan pilihan yang tidak populer.Selain itu, komponen logam yang beroperasi dengan daya tinggi dapat menyebabkan sengatan listrik yang berbahaya.Resin plastik yang bersifat konduktif termal namun non-konduktif memungkinkan tegangan lebih tinggi dengan tetap menjaga keamanan listrik.
Insinyur pengembangan lapangan Celanese, James Miller (pendahulu Cool Polymers yang diakuisisi oleh Celanese pada tahun 2014) mengatakan bahwa komponen kelistrikan dan elektronik, terutama komponen kelistrikan dan elektronik pada kendaraan listrik, telah berkembang seiring dengan semakin padatnya ruang komponen dan terus menyusut.“Salah satu faktor yang membatasi pengurangan ukuran komponen ini adalah kemampuan manajemen termalnya.Peningkatan dalam pilihan kemasan konduktif termal menjadikan perangkat lebih kecil dan lebih efisien.”
Miller menunjukkan bahwa dalam peralatan elektronika daya, plastik konduktif termal dapat dicetak atau dikemas secara berlebihan, yang merupakan pilihan desain yang tidak tersedia pada logam atau keramik.Untuk perangkat medis yang menghasilkan panas (seperti perangkat medis dengan kamera atau komponen kauterisasi), fleksibilitas desain plastik konduktif termal memungkinkan kemasan fungsional berbobot lebih ringan.
Jean-Paul Scheepens, manajer umum bisnis bahan teknik khusus PolyOne, menyatakan bahwa industri otomotif dan E/E memiliki permintaan terbesar terhadap senyawa konduktif termal.Dia mengatakan bahwa produk-produk ini dapat memenuhi berbagai kebutuhan pelanggan dan industri, termasuk kebebasan desain yang diperluas, memungkinkan desain. Peningkatan luas permukaan dapat meningkatkan stabilitas termal.Polimer konduktif termal juga memberikan pilihan yang lebih ringan dan konsolidasi bagian, seperti mengintegrasikan heat sink dan housing ke dalam komponen yang sama, dan kemampuan untuk menciptakan sistem manajemen termal yang lebih terpadu.Efisiensi ekonomi yang baik dari proses pencetakan injeksi merupakan faktor positif lainnya.”
Joel Matsco, manajer pemasaran senior polikarbonat di Covestro, percaya bahwa plastik konduktif termal terutama difokuskan pada aplikasi otomotif.“Dengan keunggulan kepadatan sekitar 50%, mereka dapat mengurangi bobot secara signifikan.Hal ini juga dapat diperluas ke kendaraan listrik.Banyak modul baterai yang masih menggunakan logam untuk manajemen termal, dan karena sebagian besar modul menggunakan banyak struktur berulang di dalamnya, modul baterai menggunakan konduktivitas termal. Berat yang dihemat dengan mengganti logam dengan polimer meningkat dengan cepat.”
Covestro juga melihat tren pengurangan bobot komponen pencahayaan komersial berukuran besar.Matsco menyatakan: “Lampu high bay seberat 35 pon, bukan 70 pon, memerlukan lebih sedikit struktur dan lebih mudah bagi pemasang untuk melakukan perancah.”Covestro juga memiliki proyek penutup elektronik seperti router, di mana komponen plastik berfungsi sebagai Wadah dan menyediakan manajemen panas.Matsco berkata: “Di semua pasar, bergantung pada desainnya, kami juga dapat mengurangi biaya hingga 20%.”
Sheepens's dari PolyOne menyatakan bahwa aplikasi utama teknologi konduktivitas termalnya di bidang otomotif dan E/E mencakup pencahayaan LED, unit pendingin, dan sasis elektronik, seperti motherboard, kotak inverter, dan aplikasi manajemen/keamanan daya.Demikian pula, sumber RTP melihat senyawa konduktif termal digunakan di rumah dan unit pendingin, serta komponen pembuangan panas yang lebih terintegrasi dalam peralatan industri, medis, atau elektronik.
Matsco dari Covestro mengatakan aplikasi utama penerangan komersial adalah penggantian radiator logam.Demikian pula, manajemen termal pada aplikasi jaringan kelas atas juga berkembang di router dan stasiun pangkalan.Naamani-Goldman dari BASF secara khusus menunjukkan bahwa komponen elektronik tersebut meliputi bus bar, kotak sambungan dan konektor tegangan tinggi, isolator motor, serta kamera tampak depan dan belakang.
Miller dari Celanese mengatakan bahwa plastik konduktif termal telah membuat kemajuan besar dalam menyediakan fleksibilitas desain 3D guna memenuhi persyaratan manajemen termal yang lebih tinggi untuk pencahayaan LED.Dia menambahkan: “Dalam pencahayaan otomotif, CoolPoly Thermally Conductive Polymer (TCP) kami memungkinkan penggunaan rumah lampu overhead berprofil tipis dan radiator pengganti aluminium untuk lampu depan eksternal.”
Miller dari Celanese mengatakan CoolPoly TCP memberikan solusi untuk head-up display (HUD) otomotif yang berkembang - karena terbatasnya ruang dasbor, aliran udara, dan panas, aplikasi ini memerlukan pembuangan panas yang lebih tinggi daripada pencahayaan seragam.Sinar matahari menyinari posisi mobil ini.“Bobot plastik konduktif termal lebih ringan dibandingkan aluminium, sehingga dapat mengurangi dampak guncangan dan getaran pada bagian kendaraan yang dapat menyebabkan distorsi gambar.”
Dalam hal baterai, Celanese telah menemukan solusi inovatif melalui seri CoolPoly TCP D, yang dapat memberikan konduktivitas termal tanpa konduktivitas listrik, sehingga memenuhi persyaratan kualitas aplikasi yang relatif ketat.Kadang-kadang, bahan penguat dalam plastik konduktif termal membatasi perpanjangannya, sehingga para ahli bahan Celanese telah mengembangkan CoolPoly TCP kelas berbasis nilon, yang lebih tangguh daripada kelas biasa (kekuatan lentur 100 MPa, modulus lentur 14 GPa, 9 kJ / m2 Dampak Charpy notch) tanpa mengorbankan konduktivitas atau kepadatan termal.
CoolPoly TCP memberikan fleksibilitas dalam desain konveksi dan dapat memenuhi persyaratan perpindahan panas dari banyak aplikasi yang secara historis menggunakan aluminium.Keuntungan dari cetakan injeksinya adalah die casting aluminium mengkonsumsi sepertiga energi aluminium, dan masa pakainya diperpanjang enam kali lipat.
Menurut Matsco dari Covestro, di bidang otomotif, aplikasi utamanya adalah untuk menggantikan radiator pada modul headlamp, modul fog lamp, dan modul lampu belakang.Unit pendingin untuk fungsi sinar tinggi dan sinar rendah LED, pipa lampu LED dan pemandu lampu, lampu berjalan siang hari (DRL) dan lampu sein merupakan aplikasi potensial.
Matsco menunjukkan: “Salah satu kekuatan pendorong utama PC termal Makrolon adalah kemampuan untuk secara langsung mengintegrasikan fungsi heat sink ke dalam komponen pencahayaan (seperti reflektor, bezel, dan housing), yang dicapai dengan beberapa cetakan injeksi atau dua- metode komponen.“Melalui reflektor dan rangka yang biasanya terbuat dari PC, peningkatan daya rekat dapat terlihat ketika PC yang konduktif termal dicetak ulang di atasnya untuk mengontrol panas, sehingga mengurangi kebutuhan untuk memasang sekrup atau perekat.Tuntutan.Hal ini mengurangi jumlah suku cadang, operasi tambahan, dan biaya tingkat sistem secara keseluruhan.Selain itu, di bidang kendaraan listrik, kami melihat peluang dalam manajemen termal dan struktur pendukung modul baterai.”
Naamani-Goldman (Naamani-Goldman) dari BASF juga menyatakan pada kendaraan listrik bahwa komponen paket baterai seperti pemisah baterai sangat menjanjikan.“Baterai litium-ion menghasilkan banyak panas, tetapi baterai harus berada di lingkungan yang konstan dengan suhu sekitar 65°C, jika tidak maka baterai akan rusak atau rusak.”
Awalnya, senyawa plastik konduktif termal didasarkan pada resin rekayasa kelas atas.Namun dalam beberapa tahun terakhir, resin rekayasa batch seperti nilon 6 dan 66, PC dan PBT telah memainkan peran besar.Matsco dari Covestro berkata: “Semua ini ditemukan di alam liar.Namun, karena alasan biaya, pasar tampaknya sebagian besar terkonsentrasi pada nilon dan polikarbonat.”
Scheepens mengatakan meski PPS masih sangat sering digunakan, namun nilon 6 dan 66 serta PBT PolyOne mengalami peningkatan.
RTP menyatakan bahwa nilon, PPS, PBT, PC, dan PP adalah resin yang paling populer, namun bergantung pada tantangan penerapannya, banyak termoplastik berkinerja lebih tinggi seperti PEI, PEEK, dan PPSU dapat digunakan.Sumber RTP mengatakan: “Misalnya, heat sink lampu LED dapat dibuat dari material komposit nilon 66 untuk memberikan konduktivitas termal hingga 35 W/mK.Untuk baterai bedah yang harus tahan terhadap sterilisasi sering, diperlukan PPSU.Sifat isolasi listrik dan mengurangi akumulasi kelembaban.”
Naamani-Goldman mengatakan BASF memiliki beberapa senyawa konduktif termal komersial, termasuk nilon kelas 6 dan 66.“Penggunaan material kami telah digunakan dalam produksi dalam berbagai aplikasi seperti rumah motor dan infrastruktur kelistrikan.Saat kami terus menentukan kebutuhan pelanggan akan konduktivitas termal, ini adalah area pengembangan yang aktif.Banyak pelanggan tidak mengetahui tingkat Konduktivitas yang mereka perlukan, sehingga material harus disesuaikan untuk aplikasi spesifik agar efektif.”
DSM Engineering Plastics baru-baru ini meluncurkan Xytron G4080HR, PPS yang diperkuat serat kaca 40% yang mengoptimalkan kinerja sistem manajemen termal kendaraan listrik.Ini dirancang dengan sifat penuaan termal, ketahanan hidrolisis, stabilitas dimensi, ketahanan kimia pada suhu tinggi dan ketahanan api yang melekat.
Menurut laporan, bahan ini dapat mempertahankan kekuatan 6000 hingga 10,000 jam pada suhu kerja terus menerus melebihi 130°C.Dalam uji air/cairan glikol berdurasi 135°C selama 3000 jam terbaru, kekuatan tarik Xytron G4080HR meningkat sebesar 114% dan perpanjangan putus meningkat sebesar 63% dibandingkan dengan produk setara.
RTP menyatakan bahwa sesuai dengan persyaratan aplikasi, berbagai macam aditif dapat digunakan untuk meningkatkan konduktivitas termal, dan menyatakan: “aditif yang paling populer adalah aditif seperti grafit, namun kami telah menjajaki opsi baru seperti graphene atau aditif keramik baru..sistem."
Contoh yang terakhir ini dimulai tahun lalu oleh Martinswerk Div ​​​​dari Huber Engineered Polymers.Menurut laporan, berdasarkan alumina, dan untuk tren migrasi baru (seperti elektrifikasi), kinerja aditif seri Martoxid lebih baik daripada alumina lain dan pengisi konduktif lainnya.Martoxid ditingkatkan dengan mengontrol distribusi ukuran partikel dan morfologi untuk memberikan peningkatan pengepakan dan kepadatan serta perlakuan permukaan yang unik.Menurut laporan, ini dapat digunakan dengan jumlah pengisian melebihi 60% tanpa mempengaruhi sifat mekanik atau reologi.Ini menunjukkan potensi luar biasa dalam PP, TPO, nilon 6 dan 66, ABS, PC dan LSR.
Matsco dari Covestro mengatakan bahwa grafit dan graphene telah banyak digunakan, dan menunjukkan bahwa grafit memiliki biaya yang relatif rendah dan konduktivitas termal yang moderat, sedangkan graphene biasanya lebih mahal, tetapi memiliki keunggulan konduktivitas termal yang jelas.Dia menambahkan: “Seringkali terdapat kebutuhan akan bahan yang bersifat konduktif termal dan isolasi listrik (TC/EI), dan di sinilah bahan aditif seperti boron nitrida banyak digunakan.Sayangnya, Anda tidak mendapatkan apa pun.Dalam hal ini, boron nitrida menyediakan isolasi listrik yang ditingkatkan, namun konduktivitas termal berkurang.Selain itu, biaya boron nitrida mungkin sangat tinggi, sehingga TC/EI harus menjadi kinerja material yang perlu segera dibuktikan kenaikan biayanya.
Naamani-Goldman dari BASF menyatakannya sebagai berikut: “Tantangannya adalah mencapai keseimbangan antara konduktivitas termal dan persyaratan lainnya;untuk memastikan bahan dapat diproses secara efisien dalam jumlah besar dan sifat mekaniknya tidak turun terlalu banyak.Tantangan lainnya adalah menciptakan sistem yang dapat diadopsi secara luas.Solusi hemat biaya.”
Scheepens dari PolyOne percaya bahwa pengisi berbasis karbon (grafit) dan pengisi keramik merupakan aditif menjanjikan yang diharapkan dapat mencapai konduktivitas termal yang diperlukan dan menyeimbangkan sifat listrik dan mekanik lainnya.
Miller dari Celanese mengatakan perusahaannya telah mengeksplorasi berbagai aditif yang menggabungkan pilihan resin dasar terintegrasi vertikal terluas di industri untuk menyediakan bahan-bahan eksklusif yang membuat konduktivitas termal Kisarannya adalah 0,4-40 W/mK.
Permintaan akan senyawa konduktif multifungsi seperti konduktivitas termal dan listrik atau penghambat termal dan api juga tampaknya meningkat.
Matsco dari Covestro menunjukkan bahwa ketika perusahaan meluncurkan PC Makrolon TC8030 dan TC8060 yang konduktif termal, pelanggan segera bertanya apakah mereka dapat dibuat menjadi bahan isolasi listrik.“Solusinya tidak sesederhana itu.Segala sesuatu yang kami lakukan untuk meningkatkan EI akan berdampak negatif pada TC.Sekarang, kami menawarkan polikarbonat Makrolon TC110 dan sedang mengembangkan solusi lain untuk memenuhi persyaratan ini.”
Naamani-Goldman dari BASF mengatakan bahwa aplikasi yang berbeda memerlukan konduktivitas termal dan karakteristik lainnya, seperti paket baterai dan konektor tegangan tinggi, yang semuanya memerlukan pembuangan panas dan harus memenuhi standar tahan api yang ketat saat menggunakan baterai lithium-ion.
PolyOne, RTP, dan Celanese semuanya telah melihat permintaan yang besar untuk kompon multifungsi dari semua segmen pasar, dan memberikan konduktivitas termal dan pelindung EMI, dampak lebih tinggi, penghambat api, isolasi listrik, dan Senyawa dengan fungsi seperti ketahanan UV dan stabilitas termal.
Teknik pencetakan tradisional tidak efektif untuk bahan bersuhu tinggi.Pembuat cetakan perlu memahami kondisi dan parameter tertentu untuk mengatasi masalah yang terkadang disebabkan oleh cetakan injeksi suhu tinggi.
Sebuah studi baru menunjukkan bagaimana jenis dan jumlah LDPE yang dicampur dengan LLDPE mempengaruhi kemampuan proses dan kekuatan/ketangguhan film yang ditiup.Data ditampilkan untuk campuran kaya LDPE dan kaya LLDPE.