Projektnummer: IW070019
Fördermittelgeber: BMWi, INNOWATT
Laufzeit: 01.10.2006 - 31.09.2008

Gegenüberstellung derzeitiger und angestrebter Eigenschaften

Um wärmeleitfähige Kunststoff-Compounds herzustellen werden für gewöhnlich hohe Konzentrationen an geeigneten thermisch leitfähigen mikroskaligen Füllstoffen in eine Kunststoffmatrix eingearbeitet. Mit den notwendigen hohen Füllgraden sind Probleme bezüglich der Verarbeitbarkeit, wie auch der mechanischen Eigenschaften an Formteilen verbunden. Die Verwendung von geeigneten Füllstoffen mit hohem Aspektverhältnis sowie die Kombination von Mikro- und Nanopartikeln sollte als Lösungsansatz zur Überwindung derartiger Nachteile untersucht werden.

Umsetzung

Intrinsisch hochwärmeleitfähige Füllstoffe unterschiedlicher Partikelgröße und -form wurden eingesetzt und der Einfluss der Kombination verschiedener Partikelfraktionen untersucht. Als Polymermatrixmaterialien kamen sowohl HDPE als auch PA6 zum Einsatz. Durch Extrusion wurden Polymer-Mikro-Nano-Compounds hergestellt und anschließend zu Formkörpern verspritzt. Hieran wurde insbesondere die Wärmeleitfähigkeit der Composite-Materialien in Anbetracht der Füllstoffform und möglicher Orientierungseffekte eingehend untersucht.

Erreichung der Ziele

Durch den untersuchten Lösungsansatz ließen sich erhebliche Verbesserungen der Wärmeleitfähigkeit der Polymermatrixmaterialien bei niedrigerem Füllstoffgehalt - als bei spherischen Füllstoffen erforderlich - erzielen. Die Nanofüllstoffe allein zeigten im Vergleich zu der Kombination aus mikroskaligen Partikeln und geringen Volumenanteilen an Nanopartikeln nur einen geringen Effekt. Allerdings ist mit zunehmendem Volumenanteil an Nanopartikeln eine signifikant reduzierte Fließfähigkeit und Zähigkeit der Composite-Materialien als limitierende Größe zu beobachten.

Wärmeleitfähigkeit gespritzter Platten verschiedener HDPE-Composite-Materialien nach DIN 52612 (Wärmeleitung senkrecht zur Anspritzrichtung)