Hafiflik, düşük maliyet, yüksek darbe dayanımı, şekillendirilebilirlik ve kişiselleştirme, elektronikleri, aydınlatmayı ve araba motorlarını serin tutmaya yardımcı olan termoplastiklere olan talebi hızla artırıyor.#Poliolefin
PolyOne'ın termal olarak iletken bileşikleri, LED aydınlatma, soğutucular ve elektronik muhafazalar gibi otomotiv ve E/E uygulamalarında kullanılır.
Covestro'nun Makrolon termal PC ürünleri, LED lambalar ve ısı emicilere yönelik kaliteleri içerir.
RTP'nin termal olarak iletken bileşikleri, pil kutuları gibi muhafazaların yanı sıra radyatörlerde ve daha entegre ısı dağıtma bileşenlerinde de kullanılabilir.
Elektrik/elektronik, otomotiv, aydınlatma, tıbbi ekipman ve endüstriyel makine endüstrilerindeki OEM'ler, radyatörler ve diğer ısı dağıtma cihazları, LED'ler gibi uygulamalar için yeni çözümler aradıkları için uzun yıllardan beri termal olarak iletken termoplastiklere ilgi duymaktadırlar.Kutu ve pil kutusu.
Sektör araştırmaları, tamamen elektrikli araçlar, karmaşık arabalar ve büyük ticari LED aydınlatma bileşenleri gibi yeni uygulamaların etkisiyle bu malzemelerin çift haneli bir oranda büyüdüğünü gösteriyor.Termal olarak iletken plastikler, metaller (özellikle alüminyum) ve seramikler gibi daha geleneksel malzemelere meydan okuyor çünkü birçok avantaja sahipler: plastik bileşiklerin ağırlığı daha hafiftir, maliyeti daha düşüktür, şekillendirilmesi kolaydır, özelleştirilebilir ve termal kararlılık açısından daha fazla avantaj sağlayabilir. , Darbe dayanımı ve çizilme direnci ve aşınma direnci.
Isı iletkenliğini artıran katkı maddeleri arasında grafit, grafen ve bor nitrür ve alümina gibi seramik dolgu maddeleri bulunur.Bunları kullanacak teknoloji de gelişiyor ve daha uygun maliyetli hale geliyor.Diğer bir trend ise düşük maliyetli mühendislik reçinelerinin (naylon 6 ve 66 ve PC gibi) termal olarak iletken bileşiklere dahil edilmesidir; bu da PPS, PSU ve PEI gibi daha yaygın olarak kullanılan yüksek fiyatlı malzemeleri rekabete sokar.
Bütün bu yaygara neden?RTP'den bir kaynak şunları söyledi: "Net parçalar oluşturma, parça sayısını ve montaj adımlarını azaltma, ağırlık ve maliyeti azaltma yeteneğinin tümü bu malzemelerin benimsenmesindeki itici güçlerdir.""Elektrik muhafazaları ve bileşen kalıplama gibi belirli uygulamalar için, elektrik yalıtkanı haline geldiğinde ısıyı aktarma yeteneği ilgi odağıdır."
BASF'nin Fonksiyonel Malzemeler İş Birimi Elektronik ve Elektrikli Taşımacılık Pazarlama Müdürü Dalia Naamani-Goldman şunları ekledi: “Termal iletkenlik, elektronik bileşen üreticileri ve otomotiv OEM'leri için hızla artan bir endişe konusu haline geliyor.Teknolojik gelişmeler ve alan kısıtlamaları nedeniyle uygulamalar küçültülmüş ve dolayısıyla termal hale gelmiştir. Gücün birikmesi ve yayılması ilgi odağı haline gelmiştir.Bileşenin kapladığı alan sınırlıysa metal bir ısı emici eklemek veya metal bir bileşen eklemek zor olur."
Naamani-Goldman, yüksek voltaj uygulamalarının otomobillere nüfuz ettiğini ve işlem gücüne olan talebin de arttığını açıkladı.Elektrikli araç akü paketlerinde ısıyı dağıtmak ve dağıtmak için metal kullanılması ağırlığı artırıyor ve bu da pek sevilmeyen bir seçim.Ayrıca yüksek güçte çalışan metal parçalar tehlikeli elektrik çarpmalarına neden olabilir.Termal olarak iletken ancak iletken olmayan plastik reçine, elektrik güvenliğini korurken daha yüksek voltajlara izin verir.
Celanese'nin saha geliştirme mühendisi James Miller (2014 yılında Celanese tarafından satın alınan Cool Polymers'ın öncüsü), elektrikli ve elektronik bileşenlerin, özellikle elektrikli araçlardaki elektrikli ve elektronik bileşenlerin, bileşen alanıyla birlikte büyüdüğünü ve giderek daha kalabalık hale geldiğini ve daralmaya devam ettiğini söyledi."Bu bileşenlerin boyutunun küçültülmesini sınırlayan faktörlerden biri termal yönetim yetenekleridir.Termal olarak iletken paketleme seçeneklerindeki gelişmeler, cihazları daha küçük ve daha verimli hale getiriyor."
Miller, güç elektroniği ekipmanlarında termal olarak iletken plastiklerin üst kalıplanabileceğini veya paketlenebileceğini, bunun da metal veya seramikte mevcut olmayan bir tasarım seçeneği olduğuna dikkat çekti.Isı üreten tıbbi cihazlar için (kamera veya koterizasyon bileşenlerine sahip tıbbi cihazlar gibi), termal olarak iletken plastiklerin tasarım esnekliği, daha hafif fonksiyonel ambalajlamaya olanak tanır.
PolyOne'ın özel mühendislik malzemeleri işletmesinin genel müdürü Jean-Paul Scheepens, otomotiv ve E/E endüstrilerinin termal olarak iletken bileşiklere yönelik en büyük talebe sahip olduğuna dikkat çekti.Bu ürünlerin, genişletilmiş tasarım özgürlüğü, tasarıma olanak tanıma dahil olmak üzere çeşitli müşteri ve endüstri ihtiyaçlarını karşılayabileceğini söyledi. Artan yüzey alanı termal stabiliteyi geliştirebilir.Termal olarak iletken polimerler ayrıca daha hafif seçenekler ve ısı alıcıları ve muhafazaları aynı bileşene entegre etme ve daha birleşik bir termal yönetim sistemi oluşturma yeteneği gibi parça birleştirme olanağı da sağlar.Enjeksiyon kalıplama prosesinin iyi ekonomik verimliliği bir başka olumlu faktördür.”
Covestro'da polikarbonat kıdemli pazarlama müdürü Joel Matsco, termal olarak iletken plastiklerin esas olarak otomotiv uygulamalarına odaklandığına inanıyor."Yaklaşık %50'lik yoğunluk avantajıyla ağırlığı önemli ölçüde azaltabilirler.Bu aynı zamanda elektrikli araçlara da genişletilebilir.Pek çok akü modülü termal yönetim için hâlâ metal kullanıyor ve çoğu modülün içinde birçok tekrarlayan yapı kullanıldığı için termal iletkenlik kullanılıyor. Metallerin polimerlerle değiştirilmesiyle tasarruf edilen ağırlık hızla arttı.”
Covestro ayrıca büyük ticari aydınlatma bileşenlerinin hafifletilmesine yönelik bir trend de görüyor.Matsco şunu belirtiyor: "70 kiloluk yüksek tavan lambaları yerine 35 kiloluk yüksek tavan lambaları daha az yapı gerektirir ve montajcıların iskeleyi taşıması daha kolaydır."Covestro'nun ayrıca plastik parçaların Konteyner görevi görerek ısı yönetimi sağladığı yönlendiriciler gibi elektronik muhafaza projeleri de bulunuyor.Matsco şunları söyledi: "Tüm pazarlarda tasarıma bağlı olarak maliyetleri de %20'ye kadar azaltabiliriz."
PolyOne'dan Sheepens, otomotiv ve E/E'deki termal iletkenlik teknolojisinin temel uygulamalarının LED aydınlatma, soğutucular ve anakartlar, invertör kutuları gibi elektronik şasiler ve güç yönetimi/güvenlik uygulamalarını içerdiğini belirtti.Benzer şekilde, RTP kaynakları, termal olarak iletken bileşiklerin muhafazalarda ve soğutucularda kullanıldığının yanı sıra endüstriyel, tıbbi veya elektronik ekipmanlarda daha entegre ısı dağıtma bileşenlerinin kullanıldığını görüyor.
Covestro'dan Matsco, ticari aydınlatmanın ana uygulamasının metal radyatörlerin değiştirilmesi olduğunu söyledi.Benzer şekilde, üst düzey ağ uygulamalarının termal yönetimi de yönlendiricilerde ve baz istasyonlarında büyüyor.BASF'den Naamani-Goldman, elektronik bileşenlerin baralar, yüksek gerilim bağlantı kutuları ve konnektörleri, motor izolatörleri ve ön ve arka görüş kameralarını içerdiğini özellikle belirtti.
Celanese'den Miller, termal olarak iletken plastiklerin, LED aydınlatma için daha yüksek termal yönetim gereksinimlerini karşılamak üzere 3D tasarım esnekliği sağlamada büyük ilerleme kaydettiğini söyledi.Şöyle ekledi: "Otomotiv aydınlatmasında CoolPoly Termal İletken Polimerimiz (TCP), ince profilli tavan aydınlatma muhafazalarının ve harici farlar için alüminyum yedek radyatörlerin kullanılmasına olanak tanıyor."
Celanese'den Miller, CoolPoly TCP'nin, sınırlı gösterge paneli alanı, hava akışı ve ısı nedeniyle büyüyen otomotiv baş üstü ekranı (HUD) için bir çözüm sağladığını söyledi; bu uygulama, tekdüze aydınlatmaya göre daha yüksek ısı dağıtımı gerektiriyor.Güneş ışığı arabanın bu konumuna parlıyor."Termal olarak iletken plastiğin ağırlığı alüminyumdan daha hafiftir, bu da aracın bu kısmındaki şok ve titreşimin etkisini azaltabilir ve bu da görüntü bozulmasına neden olabilir."
Pil durumunda Celanese, CoolPoly TCP D serisi aracılığıyla, elektriksel iletkenlik olmadan termal iletkenlik sağlayabilen ve böylece nispeten sıkı uygulama kalitesi gereksinimlerini karşılayan yenilikçi bir çözüm buldu.Bazen termal iletken plastikteki takviye malzemesi uzamasını sınırlar, bu nedenle Celanese malzeme uzmanları tipik sınıftan daha sağlam olan (100 MPa bükülme mukavemeti, 14 GPa bükülme modülü, 9 kJ / m2) naylon bazlı bir CoolPoly TCP sınıfı geliştirdi. Charpy çentik etkisi) termal iletkenlik veya yoğunluktan ödün vermeden.
CoolPoly TCP, konveksiyon tasarımında esneklik sağlar ve geçmişte alüminyumun kullanıldığı birçok uygulamanın ısı transferi gereksinimlerini karşılayabilir.Enjeksiyon kalıplamanın avantajı, alüminyum dökümlerin alüminyum enerjisinin üçte birini tüketmesi ve servis ömrünün altı kat uzatılmasıdır.
Matsco of Covestro'ya göre otomotiv sektöründe ana uygulama, far modülleri, sis lambası modülleri ve arka lamba modüllerindeki radyatörlerin değiştirilmesidir.LED uzun huzme ve kısa huzme fonksiyonlarına yönelik ısı emiciler, LED ışık boruları ve ışık kılavuzları, gündüz yanan farlar (DRL) ve sinyal lambalarının tümü potansiyel uygulamalardır.
Matsco şunları belirtti: "Makrolon termal PC'nin ana itici güçlerinden biri, çoklu enjeksiyon kalıplama veya iki-baskılı kalıplama ile elde edilen ısı emici fonksiyonunu aydınlatma bileşenlerine (reflektörler, çerçeveler ve muhafazalar gibi) doğrudan entegre etme yeteneğidir. bileşen yöntemleri.“Genellikle PC'den yapılan reflektör ve çerçeve sayesinde, ısıyı kontrol etmek için termal olarak iletken PC yeniden kalıplandığında iyileştirilmiş yapışma görülebilir, böylece sabitleme vidaları veya yapıştırıcılara olan ihtiyaç azalır.Talep etmek.Bu, parça sayısını, yardımcı işlemleri ve genel sistem düzeyindeki maliyetleri azaltır.Ayrıca elektrikli araçlar alanında akü modüllerinin termal yönetimi ve destek yapısında da fırsatlar görüyoruz.”
BASF'den Naamani-Goldman (Naamani-Goldman) da elektrikli araçlarda akü ayırıcılar gibi akü paketi bileşenlerinin oldukça umut verici olduğunu belirtti."Lityum-iyon piller çok fazla ısı üretiyor, ancak yaklaşık 65°C'lik sabit bir ortamda olmaları gerekiyor, aksi takdirde bozulur veya bozulurlar."
Başlangıçta, termal olarak iletken plastik bileşikler üst düzey mühendislik reçinelerine dayanıyordu.Ancak son yıllarda naylon 6 ve 66, PC ve PBT gibi toplu mühendislik reçineleri büyük bir rol oynadı.Covestro'dan Matsco şunları söyledi: “Bunların hepsi vahşi doğada bulundu.Ancak maliyet nedeniyle pazarın ağırlıklı olarak naylon ve polikarbonat üzerine yoğunlaşmış olduğu görülüyor.”
Scheepens, PPS'nin hâlâ çok sık kullanılmasına rağmen PolyOne'ın naylon 6 ve 66 ile PBT'sinin arttığını söyledi.
RTP, naylon, PPS, PBT, PC ve PP'nin en popüler reçineler olduğunu ancak uygulama zorluğuna bağlı olarak PEI, PEEK ve PPSU gibi birçok yüksek performanslı termoplastiklerin kullanılabileceğini belirtti.Bir RTP kaynağı şunları söyledi: "Örneğin, bir LED lambanın ısı emicisi, 35 W/mK'ye kadar termal iletkenlik sağlayacak şekilde naylon 66 kompozit malzemeden yapılabilir.Sık sterilizasyona dayanması gereken cerrahi piller için PPSU gereklidir.Elektrik yalıtım özellikleri ve nem birikimini azaltır.”
Naamani-Goldman, BASF'nin naylon 6 ve 66 kaliteleri de dahil olmak üzere birçok ticari termal iletken bileşiğe sahip olduğunu söyledi.“Malzemelerimizin kullanımı, motor gövdeleri ve elektrik altyapısı gibi çeşitli uygulamalarda üretime sunuldu.Isıl iletkenlik konusunda müşteri ihtiyaçlarını belirlemeye devam ettiğimiz için bu, aktif bir gelişim alanıdır.Birçok müşteri hangi seviyede İletkenliğe ihtiyaç duyduklarını bilmiyor, bu nedenle malzemelerin etkili olabilmesi için belirli uygulamalara göre uyarlanması gerekiyor."
DSM Engineering Plastics yakın zamanda elektrikli araç termal yönetim sistemlerinin performansını optimize eden %40 cam elyaf takviyeli PPS olan Xytron G4080HR'yi piyasaya sürdü.Termal yaşlanma özellikleri, hidroliz direnci, boyutsal stabilite, yüksek sıcaklıklarda kimyasal direnç ve doğal alev geciktirici özelliklerle tasarlanmıştır.
Raporlara göre bu malzeme, 130°C'yi aşan sürekli çalışma sıcaklığında 6000 ila 10.000 saat arası bir mukavemeti koruyabiliyor.En son 3000 saatlik 135°C su/glikol sıvı testinde, Xytron G4080HR'nin gerilme mukavemeti eşdeğer ürüne kıyasla %114, kopma uzaması ise %63 arttı.
RTP, uygulama gereksinimlerine göre ısıl iletkenliği artırmak için çeşitli katkı maddelerinden herhangi birinin kullanılabileceğini belirterek, şöyle konuştu: “En popüler katkı maddeleri grafit gibi katkı maddeleri olmaya devam ediyor ancak grafen veya grafen gibi yeni seçenekleri de araştırıyoruz. yeni seramik katkı maddeleri..sistem.”
İkincisinin bir örneği geçen yıl Huber Engineered Polymers'ın Martinswerk Bölümü tarafından başlatıldı.Alümina bazlı raporlara göre ve yeni göç eğilimleri (elektrifikasyon gibi) için Martoxid serisi katkı maddelerinin performansı diğer alümina ve diğer iletken dolgu maddelerinden daha iyidir.Martoksit, gelişmiş paketleme ve yoğunluk ve benzersiz yüzey işlemi sağlamak için parçacık boyutu dağılımı ve morfolojisi kontrol edilerek güçlendirilir.Raporlara göre mekanik veya reolojik özellikleri etkilemeden %60'ı aşan dolum miktarıyla kullanılabilmektedir.PP, TPO, naylon 6 ve 66, ABS, PC ve LSR'de mükemmel potansiyel gösterir.
Covestro'dan Matsco, hem grafitin hem de grafenin yaygın olarak kullanıldığını söyledi ve grafitin nispeten düşük maliyetli ve orta düzeyde bir termal iletkenliğe sahip olduğunu, grafenin ise genellikle daha pahalı olduğunu ancak bariz termal iletkenlik avantajlarına sahip olduğunu belirtti.Şunları ekledi: "Genellikle termal olarak iletken, elektriksel olarak yalıtıcı (TC/EI) malzemelere ihtiyaç vardır ve bor nitrür gibi katkı maddelerinin yaygın olduğu yer burasıdır.Maalesef hiçbir şey alamıyorsunuz.Bu durumda bor nitrür elektrik yalıtımının iyileştirilmesini sağlar, ancak ısı iletkenliği azalır.Üstelik bor nitrürün maliyeti çok yüksek olabilir, bu nedenle TC/EI'nin acilen maliyet artışını kanıtlaması gereken bir malzeme performansı haline gelmesi gerekir.
BASF'den Naamani-Goldman bunu şu şekilde ifade ediyor: “Zor olan, termal iletkenlik ile diğer gereksinimler arasında bir denge kurmaktır;malzemelerin büyük miktarlarda verimli bir şekilde işlenebilmesini ve mekanik özelliklerin çok fazla düşmemesini sağlamak.Diğer bir zorluk ise geniş çapta benimsenebilecek bir sistem yaratmaktır.Uygun maliyetli çözüm."
PolyOne'dan Scheepens, hem karbon bazlı dolgu maddelerinin (grafit) hem de seramik dolgu maddelerinin gerekli termal iletkenliğe ulaşması ve diğer elektriksel ve mekanik özellikleri dengelemesi beklenen umut verici katkı maddeleri olduğuna inanmaktadır.
Celanese'den Miller, şirketin, termal iletkenlik aralığını 0,4-40 W/mK yapan özel bileşenler sağlamak üzere endüstrinin en geniş dikey entegre baz reçineleri seçimini birleştiren çeşitli katkı maddelerini araştırdığını söyledi.
Termal ve elektriksel iletkenlik veya termal ve alev geciktirici gibi çok işlevli iletken bileşiklere olan talebin de arttığı görülüyor.
Covestro'dan Matsco, şirketin termal olarak iletken Makrolon TC8030 ve TC8060 PC'yi piyasaya sürdüğünde müşterilerin hemen bunların elektriksel yalıtım malzemelerine dönüştürülüp dönüştürülemeyeceğini sormaya başladığını belirtti."Çözüm bu kadar basit değil.Duygusal zekayı geliştirmek için yaptığımız her şeyin TC üzerinde olumsuz bir etkisi olacaktır.Şimdi Makrolon TC110 polikarbonatı sunuyoruz ve bu gereksinimleri karşılayacak başka çözümler de geliştiriyoruz.”
BASF'den Naamani-Goldman, farklı uygulamaların termal iletkenlik ve pil paketleri ve yüksek voltaj konektörleri gibi diğer özellikleri gerektirdiğini, bunların hepsinin ısı dağıtımına ihtiyaç duyduğunu ve lityum iyon piller kullanıldığında katı alev geciktirici standartları karşılaması gerektiğini söyledi.
PolyOne, RTP ve Celanese, tüm pazar segmentlerinden çok işlevli bileşiklere büyük talep gördü ve termal iletkenlik ve EMI koruması, daha yüksek darbe, alev geciktirici, elektrik yalıtımı ve UV direnci ve termal stabilite gibi işlevlere sahip Bileşikler sağlıyor.
Geleneksel kalıplama teknikleri yüksek sıcaklıktaki malzemeler için etkili değildir.Bazen yüksek sıcaklıkta enjeksiyonlu kalıplamanın neden olduğu sorunları çözmek için kalıpçıların belirli koşulları ve parametreleri anlaması gerekir.
Yeni bir çalışma, LLDPE ile karıştırılan LDPE'nin türü ve miktarının şişirilmiş filmin işlenebilirliğini ve mukavemetini/tokluğunu nasıl etkilediğini gösteriyor.Veriler LDPE açısından zengin ve LLDPE açısından zengin karışımlar için gösterilmektedir.