Lett vekt, lav pris, høy slagstyrke, formbarhet og tilpasning driver raskt etterspørselen etter termoplast, som bidrar til å holde elektronikk, belysning og bilmotorer kjølige.#Polyolefin
PolyOnes termisk ledende forbindelser brukes i bil- og E/E-applikasjoner, som LED-belysning, kjøleribber og elektroniske kabinetter.
Covestros Makrolon termiske PC-produkter inkluderer karakterer for LED-lamper og kjøleribber.
RTPs termisk ledende forbindelser kan brukes i hus som batteribokser, samt radiatorer og mer integrerte varmeavledningskomponenter.
OEM-er innen elektrisk/elektronikk, bilindustri, belysning, medisinsk utstyr og industrimaskiner har vært opptatt av termisk ledende termoplast i mange år fordi de søker nye løsninger for applikasjoner inkludert radiatorer og andre varmeavledningsenheter, LED.Koffert og batterikoffert.
Bransjeforskning viser at disse materialene vokser i en tosifret hastighet, drevet av nye applikasjoner som helelektriske kjøretøy, komplekse biler og store kommersielle LED-lyskomponenter.Termisk ledende plast utfordrer mer tradisjonelle materialer, som metaller (spesielt aluminium) og keramikk, fordi de har mange fordeler: plastblandinger er lettere i vekt, lavere i pris, enkle å forme, tilpasses og kan gi flere fordeler i termisk stabilitet , Slagstyrke og ripebestandighet og slitestyrke.
Tilsetningsstoffer som forbedrer termisk ledningsevne inkluderer grafitt, grafen og keramiske fyllstoffer som bornitrid og alumina.Teknologien for å bruke dem går også fremover og blir mer kostnadseffektiv.En annen trend er introduksjonen av rimelige ingeniørharpikser (som nylon 6 og 66 og PC) i termisk ledende forbindelser, noe som setter mer vanlige høyprismaterialer som PPS, PSU og PEI i konkurranse.
Hva er alt oppstyret om?En kilde ved RTP sa: "Evnen til å danne nettdeler, redusere antall deler og monteringstrinn, og redusere vekt og kostnader er alle drivkrefter for å ta i bruk disse materialene.""For visse bruksområder, for eksempel elektriske kabinetter og komponentoverstøping, er evnen til å overføre varme når du blir en elektrisk isolator fokus for oppmerksomhet."
Dalia Naamani-Goldman, sjef for elektronisk og elektrisk transportmarkedsføring i BASFs funksjonelle materialvirksomhet, la til: "Vermeledningsevne blir raskt et problem for økende bekymring for produsenter av elektroniske komponenter og OEM-er for biler.På grunn av teknologiske fremskritt og plassbegrensninger, er applikasjoner miniatyrisert og derfor termisk. Akkumulering og spredning av kraft har blitt fokus for oppmerksomhet.Hvis fotavtrykket til komponenten er begrenset, er det vanskelig å legge til en kjøleribbe av metall eller sette inn en metallkomponent."
Naamani-Goldman forklarte at applikasjoner med høyere spenning trenger inn i biler, og etterspørselen etter prosessorkraft vokser også.I batteripakker til elektriske kjøretøy øker vekten ved bruk av metall for å spre og spre varme, noe som er et upopulært valg.I tillegg kan metalldeler som opererer med høy effekt forårsake farlige elektriske støt.Termisk ledende, men ikke-ledende plastharpiks tillater høyere spenninger samtidig som den elektriske sikkerheten opprettholdes.
Celaneses feltutviklingsingeniør James Miller (forgjengeren til Cool Polymers kjøpt opp av Celanese i 2014) sa at elektriske og elektroniske komponenter, spesielt elektriske og elektroniske komponenter i elektriske kjøretøy, har vokst med komponentplassen Den blir mer og mer overfylt og fortsetter å krympe."En faktor som begrenser størrelsesreduksjonen til disse komponentene er deres termiske styringsevner.Forbedringer i termisk ledende emballasjealternativer gjør enhetene mindre og mer effektive."
Miller påpekte at i kraftelektronisk utstyr kan termisk ledende plast overstøpes eller pakkes, som er et designvalg som ikke er tilgjengelig i metaller eller keramikk.For varmegenererende medisinsk utstyr (som medisinsk utstyr med kameraer eller kauteriseringskomponenter), tillater designfleksibiliteten til termisk ledende plast for lettere funksjonell emballasje.
Jean-Paul Scheepens, daglig leder for PolyOnes spesialitetstekniske materialvirksomhet, påpekte at bilindustrien og E/E-industrien har størst etterspørsel etter termisk ledende forbindelser.Han sa at disse produktene kan møte en rekke kunde- og industribehov, inkludert utvidet designfrihet, som muliggjør design. Det økte overflatearealet kan forbedre termisk stabilitet.Termisk ledende polymerer gir også lettere alternativer og delkonsolidering, for eksempel å integrere kjøleribber og hus i samme komponent, og muligheten til å skape et mer enhetlig termisk styringssystem.Den gode økonomiske effektiviteten til sprøytestøpeprosessen er en annen positiv faktor.”
Joel Matsco, senior markedssjef for polykarbonat i Covestro, mener at termisk ledende plast hovedsakelig er fokusert på bilapplikasjoner."Med en tetthetsfordel på omtrent 50 % kan de redusere vekten betydelig.Dette kan også utvides til elbiler.Mange batterimoduler bruker fortsatt metall for termisk styring, og fordi de fleste moduler bruker mange repeterende strukturer inni, bruker de termisk ledningsevne. Vekten som ble spart ved å erstatte metaller med polymerer økte raskt."
Covestro ser også en trend mot lettvekting av store kommersielle belysningskomponenter.Matsco påpeker: "35-pund i stedet for 70-pund høye lys krever mindre struktur og er lettere for installatører å bære på stillas."Covestro har også elektroniske kabinettprosjekter som rutere, der plastdeler fungerer som beholder og sørger for varmestyring.Matsco sa: "I alle markeder, avhengig av designet, kan vi også redusere kostnadene med opptil 20 %."
PolyOne's Sheepens's uttalte at nøkkelanvendelser av dens termiske ledningsevneteknologi i bilindustrien og E/E inkluderer LED-belysning, kjøleribber og elektronisk chassis, som hovedkort, inverterbokser og strømstyrings-/sikkerhetsapplikasjoner.På samme måte ser RTP-kilder sine termisk ledende forbindelser brukt i hus og varmeavledere, samt mer integrerte varmeavledningskomponenter i industrielt, medisinsk eller elektronisk utstyr.
Matsco fra Covestro sa at hovedanvendelsen av kommersiell belysning er utskifting av metallradiatorer.På samme måte vokser termisk styring av avanserte nettverksapplikasjoner også i rutere og basestasjoner.BASFs Naamani-Goldman påpekte spesifikt at de elektroniske komponentene inkluderer samleskinner, høyspentkoblingsbokser og kontakter, motorisolatorer og front- og ryggekameraer.
Celaneses Miller sa at termisk ledende plast har gjort store fremskritt i å gi 3D-designfleksibilitet for å møte høyere termisk styringskrav for LED-belysning.Han la til: "I bilbelysning muliggjør vår CoolPoly Thermally Conductive Polymer (TCP) bruk av overheadbelysningshus med tynn profil og erstatningsradiatorer i aluminium for eksterne frontlykter."
Celaneses Miller sa at CoolPoly TCP gir en løsning for den voksende automotive head-up display (HUD) - på grunn av begrenset plass på dashbord, luftstrøm og varme, krever denne applikasjonen høyere varmespredning enn jevn belysning.Sollys skinner på denne posisjonen til bilen."Vekten av termisk ledende plast er lettere enn aluminium, noe som kan redusere virkningen av støt og vibrasjoner på denne delen av kjøretøyet, noe som kan forårsake bildeforvrengning."
I batterikassen har Celanese funnet en innovativ løsning gjennom CoolPoly TCP D-serien, som kan gi termisk ledningsevne uten elektrisk ledningsevne, og dermed oppfylle relativt strenge kvalitetskrav til applikasjonen.Noen ganger begrenser det forsterkende materialet i den termisk ledende plasten forlengelsen, så Celanese-materialeeksperter har utviklet en nylonbasert CoolPoly TCP, som er tøffere enn den typiske kvaliteten (100 MPa bøyestyrke, 14 GPa bøyemodul, 9 kJ/m2 Charpy notch impact) uten å ofre termisk ledningsevne eller tetthet.
CoolPoly TCP gir fleksibilitet i konveksjonsdesign og kan møte varmeoverføringskravene til mange applikasjoner som historisk har brukt aluminium.Fordelen med sprøytestøpingen er at aluminiumspressstøpte bruker en tredjedel av energien til aluminium, og levetiden forlenges med seks ganger.
I følge Matsco fra Covestro, i bilsektoren, er hovedapplikasjonen å erstatte radiatorer i frontlyktmoduler, tåkelysmoduler og baklysmoduler.Varmeavledere for LED fjernlys og nærlys funksjoner, LED lysrør og lysledere, kjørelys (DRL) og blinklys er alle potensielle bruksområder.
Matsco påpekte: "En av hoveddrivkreftene til Makrolon termisk PC er evnen til å integrere kjøleribbefunksjonen direkte i belysningskomponentene (som reflektorer, rammer og hus), som oppnås ved flere sprøytestøping eller to- komponentmetoder."Gjennom reflektoren og rammen som vanligvis er laget av PC, kan den forbedrede adhesjonen sees når den termisk ledende PC-en støpes på nytt på den for å kontrollere varmen, og dermed redusere behovet for festeskruer eller lim.Kreve.Dette reduserer antall deler, hjelpeoperasjoner og totale kostnader på systemnivå.I tillegg, innen elektriske kjøretøy, ser vi muligheter i termisk styring og støttestruktur for batterimoduler."
BASFs Naamani-Goldman (Naamani-Goldman) uttalte også i elektriske kjøretøy at batteripakkekomponenter som batteriseparatorer er veldig lovende."Lithium-ion-batterier genererer mye varme, men de må være i et konstant miljø på rundt 65 °C, ellers vil de brytes ned eller svikte."
Opprinnelig var termisk ledende plastforbindelser basert på avanserte ingeniørharpikser.Men de siste årene har batch engineering harpikser som nylon 6 og 66, PC og PBT spilt en stor rolle.Covestros Matsco sa: "Alt dette har blitt funnet i naturen.På grunn av kostnadsgrunner ser det imidlertid ut til at markedet hovedsakelig er konsentrert om nylon og polykarbonat.
Scheepens sa at selv om PPS fortsatt brukes veldig ofte, har PolyOnes nylon 6 og 66 og PBT økt.
RTP uttalte at nylon, PPS, PBT, PC og PP er de mest populære harpiksene, men avhengig av applikasjonsutfordringen kan mange termoplaster med høyere ytelse som PEI, PEEK og PPSU brukes.En RTP-kilde sa: «For eksempel kan kjøleribben til en LED-lampe være laget av nylon 66-komposittmateriale for å gi en termisk ledningsevne på opptil 35 W/mK.For kirurgiske batterier som må tåle hyppig sterilisering, kreves PPSU.Elektriske isolasjonsegenskaper og reduserer fuktakkumulering."
Naamani-Goldman sa at BASF har flere kommersielle termisk ledende forbindelser, inkludert nylon 6 og 66 kvaliteter."Bruken av materialene våre har blitt satt i produksjon i en rekke bruksområder som motorhus og elektrisk infrastruktur.Ettersom vi fortsetter å bestemme kundenes behov for termisk ledningsevne, er dette et aktivt utviklingsområde.Mange kunder vet ikke hvilket nivå de trenger ledningsevne, så materialer må skreddersys for spesifikke bruksområder for å være effektive."
DSM Engineering Plastics lanserte nylig Xytron G4080HR, en 40 % glassfiberforsterket PPS som optimerer ytelsen til varmestyringssystemer for elektriske kjøretøy.Den er designet med termiske aldringsegenskaper, hydrolysemotstand, dimensjonsstabilitet, kjemisk motstandsdyktighet ved høye temperaturer og iboende flammehemming.
Ifølge rapporter kan dette materialet opprettholde en styrke på 6000 til 10.000 timer ved en kontinuerlig arbeidstemperatur på over 130°C.I den siste 3000-timers 135°C vann/glykolvæsketesten økte strekkstyrken til Xytron G4080HR med 114 % og bruddforlengelsen økte med 63 % sammenlignet med tilsvarende produkt.
RTP uttalte at i henhold til applikasjonskravene kan en rekke tilsetningsstoffer brukes for å forbedre termisk ledningsevne, og påpekte: "De mest populære tilsetningsstoffene fortsetter å være tilsetningsstoffer som grafitt, men vi har utforsket nye alternativer som grafen eller nye keramiske tilsetningsstoffer..system."
Et eksempel på sistnevnte ble initiert i fjor av Martinswerk Div​ fra Huber Engineered Polymers.Ifølge rapporter, basert på alumina, og for nye migrasjonstrender (som elektrifisering), er ytelsen til Martoxid-seriens tilsetningsstoffer bedre enn andre alumina og andre ledende fyllstoffer.Martoxid forbedres ved å kontrollere partikkelstørrelsesfordeling og morfologi for å gi forbedret pakking og tetthet og unik overflatebehandling.Ifølge rapporter kan den brukes med en fyllmengde på over 60 % uten å påvirke mekaniske eller reologiske egenskaper.Den viser utmerket potensial i PP, TPO, nylon 6 og 66, ABS, PC og LSR.
Covestros Matsco sa at både grafitt og grafen har vært mye brukt, og påpekte at grafitt har en relativt lav kostnad og moderat termisk ledningsevne, mens grafen vanligvis koster mer, men har åpenbare fordeler med termisk ledningsevne.Han la til: "Det er ofte behov for termisk ledende, elektrisk isolerende (TC/EI) materialer, og det er her tilsetningsstoffer som bornitrid er vanlige.Dessverre får du ingenting.I dette tilfellet gir bornitrid Den elektriske isolasjonen er forbedret, men den termiske ledningsevnen reduseres.Dessuten kan kostnadene for bornitrid være svært høye, så TC/EI må bli en materialytelse som snarest må bevise kostnadsøkning.
BASFs Naamani-Goldman sier det slik: «Utfordringen er å finne en balanse mellom termisk ledningsevne og andre krav;for å sikre at materialer kan bearbeides effektivt i store mengder og at de mekaniske egenskapene ikke synker for mye.En annen utfordring er å lage et system som kan tas i bruk bredt.Kostnadseffektiv løsning."
PolyOnes Scheepens mener at både karbonbaserte fyllstoffer (grafitt) og keramiske fyllstoffer er lovende tilsetningsstoffer som forventes å oppnå den nødvendige varmeledningsevnen og balansere andre elektriske og mekaniske egenskaper.
Celaneses Miller sa at selskapet har utforsket en rekke tilsetningsstoffer som kombinerer bransjens bredeste utvalg av vertikalt integrerte basisharpikser for å gi proprietære ingredienser som gjør termisk ledningsevne. Området er 0,4-40 W/mK.
Etterspørselen etter multifunksjonelle ledende forbindelser som termisk og elektrisk ledningsevne eller termisk og flammehemmende middel ser også ut til å øke.
Covestros Matsco påpekte at da selskapet lanserte sin termisk ledende Makrolon TC8030 og TC8060 PC, begynte kundene umiddelbart å spørre om de kunne lages til elektriske isolasjonsmaterialer.– Løsningen er ikke så enkel.Alt vi gjør for å forbedre EI vil ha en negativ innvirkning på TC.Nå tilbyr vi Makrolon TC110 polykarbonat og utvikler andre løsninger for å møte disse kravene."
BASFs Naamani-Goldman sa at forskjellige applikasjoner krever termisk ledningsevne og andre egenskaper, som batteripakker og høyspenningskontakter, som alle trenger varmeavledning og må oppfylle strenge flammehemmende standarder ved bruk av litium-ion-batterier.
PolyOne, RTP og Celanese har alle sett stor etterspørsel etter multifunksjonelle forbindelser fra alle markedssegmenter, og gir termisk ledningsevne og EMI-skjerming, høyere slagkraft, flammehemming, elektrisk isolasjon og forbindelser med funksjoner som UV-motstand og termisk stabilitet.
Tradisjonelle støpeteknikker er ikke effektive for materialer med høy temperatur.Molders må forstå visse forhold og parametere for å løse problemene noen ganger forårsaket av høytemperatursprøytestøping.
En ny studie viser hvordan type og mengde LDPE blandet med LLDPE påvirker bearbeidbarheten og styrken/seigheten til blåst film.Data er vist for LDPE-rike og LLDPE-rike blandinger.