Nach dem aktuellen Stand der Technik werden wärmeleitfähige thermoplastische Compounds vermehrt für Bauteile mit Entwärmungsaufgaben eingesetzt und haben somit metallische Bauteile zum Teil verdrängt. Einsatzbereiche finden sich in der Elektronik, Mechatronik aber auch in technischen Teilen in der Automobilindustrie, da bspw. die Verarbeitbarkeit im Spritzgießverfahren mehr Freiheiten bei der Formgebung ermöglicht. Weiterhin besitzen wärmeleitfähige Kunststoff-Compounds gegenüber metallischen Materialien eine wesentlich geringere Dichte und sie erlauben eine gezielte Einstellung der Materialeigenschaften durch die Variation der Füllstoffe und des Füllstoffanteils. Als Füllstoffe für wärmeleitfähige Kunststoffe haben sich organische Füllstoffe (z.B. Graphit), metallische Füllstoffe (z.B. Kupfer) und keramische Füllstoffe (z.B. Bornitrid) durchgesetzt. Die Wärmeleitfähigkeitswerte von kommerziell erhältlichen Compounds liegen laut den Herstellerangaben zwischen 1 W/mK und 20 W/mK und somit um den Faktor 10 bis 100 über dem von ungefüllten Polymeren.
Diese Werte konnten im Rahmen der aktueller Untersuchungen am ZBT auf bis zu 30 W/mK gesteigert werden. Zum Erreichen solch hoher thermischen Leitfähigkeiten wurden bis zu 80 Gew.% an Füllstoffen in verschiedene Polymere eingebracht. Mittels einer Vielzahl an Versuchsreihen wurden neben der Wärmeleitfähigkeit auch der Einfluss auf die mechanischen Kennwerte sowie die Verarbeitbarkeit der Materialien im Extrusions- und Spritzgießprozess betrachtet.
Die nun auf der Konferenz "1.Niedersächsisches Symposium Materialtechnik am 12./13. Februar 2015 in Clausthal-Zellerfeld" vorgestellten Untersuchungen zeigen das große Potential dieser neuen Materialklasse "hochwärmeleitfähige Polymer-Compounds" auf. Zur Erzielung einer hohen termischen Leitfähigkeit innerhalb eines Polymers, müssen dazu große Mengen an Füllstoffen in das Polymer eingebracht werden. Es lassen sich somit Wärmeleitfähigkeitswerte von bis zu 30 W/mK in PP bzw. PA6 realisieren, was deutlich über den Werten aktuell kommerziell erhältlicher Compounds liegt. Bedingt durch die hohen
Füllstoffanteile kommt es zu einer strömungsinduzierte Ausrichtung der Füllstoffpartikel durch die Verarbeitung im Spritzgießverfahren, was bei der Charakterisierung von Bauteilen besonders beachtet werden muss.
