Kevyt paino, alhaiset kustannukset, suuri iskulujuus, muovattavuus ja muokattavuus lisäävät nopeasti kestomuovien kysyntää, mikä auttaa pitämään elektroniikan, valaistuksen ja autojen moottorit viileinä.#Polyolefiini
PolyOnen lämpöä johtavia yhdisteitä käytetään auto- ja sähkö- ja sähkösovelluksissa, kuten LED-valaisimissa, jäähdytyslevyissä ja elektroniikkakoteloissa.
Covestron Makrolon-lämpö-PC-tuotteet sisältävät laatuja LED-lamppuihin ja jäähdytyslevyihin.
RTP:n lämpöä johtavia yhdisteitä voidaan käyttää koteloissa, kuten akkukoteloissa, sekä lämpöpattereissa ja integroiduissa lämmönpoistokomponenteissa.
Sähkö-/elektroniikka-, auto-, valaistus-, lääketieteellisten laitteiden ja teollisuuskoneteollisuuden OEM-valmistajat ovat olleet innokkaita lämpöä johtavista kestomuoveista useiden vuosien ajan, koska he etsivät uusia ratkaisuja sovelluksiin, kuten lämpöpatterit ja muut lämmönpoistolaitteet, LEDit.Kotelo ja akkukotelo.
Alan tutkimukset osoittavat, että nämä materiaalit kasvavat kaksinumeroisella nopeudella uusien sovellusten, kuten täyssähköajoneuvojen, monimutkaisten autojen ja suurten kaupallisten LED-valaistuskomponenttien, myötä.Lämpöä johtavat muovit haastavat perinteisempiä materiaaleja, kuten metalleja (erityisesti alumiinia) ja keramiikkaa, koska niillä on monia etuja: muoviyhdisteet ovat kevyempiä, edullisempia, helppo muotoilla, mukautettavissa ja voivat tarjota enemmän etuja lämmönkestävyydessä. , Iskunkestävyys ja naarmuuntumiskestävyys ja kulutuskestävyys.
Lämmönjohtavuutta parantavia lisäaineita ovat grafiitti, grafeeni ja keraamiset täyteaineet, kuten boorinitridi ja alumiinioksidi.Myös niiden käyttötekniikka kehittyy ja tulee kustannustehokkaammaksi.Toinen suuntaus on halpojen teknisten hartsien (kuten nylon 6 ja 66 ja PC) käyttöönotto lämpöä johtavissa yhdisteissä, mikä asettaa yleisemmin käytetyt kalliit materiaalit, kuten PPS, PSU ja PEI, kilpailuun.
Mistä meteli johtuu?RTP:n lähde sanoi: "Mahdollisuus muodostaa verkkoosia, vähentää osien lukumäärää ja kokoonpanovaiheita sekä alentaa painoa ja kustannuksia ovat kaikki näiden materiaalien käyttöönoton liikkeellepaneva voima.""Tietyissä sovelluksissa, kuten sähkökoteloissa ja komponenttien ylimuovauksessa, huomion keskipisteenä on kyky siirtää lämpöä, kun siitä tulee sähköeristin."
Dalia Naamani-Goldman, BASF:n funktionaalisten materiaalien liiketoiminnan elektroniikka- ja sähkökuljetusmarkkinoinnin johtaja, lisäsi: "Lämmönjohtavuudesta on tulossa nopeasti kasvava huolenaihe elektroniikkakomponenttien valmistajille ja autojen OEM-valmistajille.Teknologisen kehityksen ja tilanrajoitusten vuoksi sovellukset ovat miniatyrisoituja ja siksi lämpötehoa.Jos komponentin jalanjälki on rajallinen, metallisen jäähdytyselementin lisääminen tai metallikomponentin asentaminen on vaikeaa.
Naamani-Goldman selitti, että korkeajännitesovellukset tunkeutuvat autoihin ja myös prosessointitehon kysyntä on kasvussa.Sähköajoneuvojen akuissa metallin käyttö lämmön hajottamiseen ja hajauttamiseen lisää painoa, mikä on epäsuosittu valinta.Lisäksi suurella teholla toimivat metalliosat voivat aiheuttaa vaarallisia sähköiskuja.Lämpöä johtava, mutta johtamaton muovihartsi mahdollistaa korkeammat jännitteet säilyttäen samalla sähköturvallisuuden.
Celanesen kenttäkehitysinsinööri James Miller (Celanesen vuonna 2014 ostaman Cool Polymersin edeltäjä) sanoi, että sähkö- ja elektroniikkakomponentit, erityisesti sähköajoneuvojen sähkö- ja elektroniikkakomponentit, ovat kasvaneet komponenttitilan mukana. Se tulee yhä ahtaammaksi ja kutistuu edelleen.”Yksi tekijä, joka rajoittaa näiden komponenttien koon pienentämistä, on niiden lämmönhallintaominaisuudet.Lämmönjohtavien pakkausvaihtoehtojen parannukset tekevät laitteista pienempiä ja tehokkaampia."
Miller huomautti, että tehoelektroniikkalaitteissa lämpöä johtavat muovit voidaan ylimuovata tai pakata, mikä on suunnitteluvaihtoehto, jota ei ole saatavilla metalleissa tai keramiikassa.Lämpöä tuottaville lääkinnällisille laitteille (kuten lääketieteellisille laitteille, joissa on kamerat tai kauterointikomponentit) lämpöä johtavien muovien suunnittelun joustavuus mahdollistaa kevyemmän toiminnallisen pakkauksen.
Jean-Paul Scheepens, PolyOnen erikoismateriaaliliiketoiminnan johtaja, huomautti, että auto- ja sähkö- ja elektroniikkateollisuudella on suurin kysyntä lämpöä johtaville yhdisteille.Hän sanoi, että nämä tuotteet voivat vastata monenlaisiin asiakkaiden ja teollisuuden tarpeisiin, mukaan lukien laajennettu suunnitteluvapaus, mikä mahdollistaa suunnittelun. Suurentunut pinta-ala voi parantaa lämpöstabiilisuutta.Lämpöä johtavat polymeerit tarjoavat myös kevyempiä vaihtoehtoja ja osien yhdistämistä, kuten jäähdytyselementtien ja koteloiden yhdistämisen samaan komponenttiin ja mahdollisuuden luoda yhtenäisempi lämmönhallintajärjestelmä.Ruiskuvaluprosessin hyvä taloudellinen tehokkuus on toinen myönteinen tekijä.”
Joel Matsco, Covestron polykarbonaatin vanhempi markkinointipäällikkö, uskoo, että lämpöä johtavat muovit keskittyvät pääasiassa autoteollisuuden sovelluksiin.”Noin 50 %:n tiheysedulla ne voivat vähentää painoa merkittävästi.Tämä voidaan laajentaa myös sähköautoihin.Monissa akkumoduuleissa käytetään edelleen metallia lämmönhallintaan, ja koska useimmat moduulit käyttävät sisällään monia toistuvia rakenteita, ne käyttävät lämmönjohtavuutta. Painoa säästyi korvaamalla metallit polymeereillä nopeasti.”
Covestro näkee myös trendin keventää suuria kaupallisia valaistuskomponentteja.Matsco huomauttaa: "35 kiloa painavat 70 kiloa painavat korkeat valot vaativat vähemmän rakennetta ja asentajien on helpompi kantaa niitä telineissä."Covestrolla on myös elektroniikkakoteloprojekteja, kuten reitittimiä, joissa muoviosat toimivat konteina ja tarjoavat lämmön hallintaa.Matsco sanoi: "Kaikilla markkinoilla, suunnittelusta riippuen, voimme myös vähentää kustannuksia jopa 20 %."
PolyOne's Sheepens totesi, että sen lämmönjohtavuusteknologian tärkeimpiä sovelluksia autoteollisuudessa ja sähkö- ja elektroniikkateollisuudessa ovat LED-valaistus, jäähdytyslevyt ja elektroniset kotelot, kuten emolevyt, invertterikotelot ja virranhallinta-/turvasovellukset.Vastaavasti RTP-lähteet näkevät sen lämpöä johtavia yhdisteitä käytettävän koteloissa ja jäähdytyselementeissä sekä integroidumpia lämmönpoistokomponentteja teollisissa, lääketieteellisissä tai elektronisissa laitteissa.
Matsco of Covestro sanoi, että kaupallisen valaistuksen pääsovellus on metallisten patterien vaihtaminen.Vastaavasti huippuluokan verkkosovellusten lämmönhallinta kasvaa myös reitittimissä ja tukiasemissa.BASF:n Naamani-Goldman huomautti erityisesti, että elektroniikkakomponentteihin kuuluvat kiskot, suurjänniteliitäntärasiat ja -liittimet, moottorin eristeet sekä etu- ja takakamerat.
Celanesen Miller sanoi, että lämpöä johtavat muovit ovat ottaneet suuria harppauksia 3D-suunnittelun joustavuuden tarjoamisessa LED-valaistuksen korkeampien lämmönhallintavaatimusten täyttämiseksi.Hän lisäsi: "Ajoneuvojen valaistuksessa CoolPoly Therally Conductive Polymer (TCP) -polymeerimme mahdollistaa ohuiden kattovalaisimien koteloiden ja alumiinisten vaihtojäähdyttimien käytön ulkoisissa ajovaloissa."
Celanesen Miller sanoi, että CoolPoly TCP tarjoaa ratkaisun kasvavaan autoteollisuuden head-up-näyttöön (HUD) - rajoitetun kojelautatilan, ilmavirran ja lämmön vuoksi tämä sovellus vaatii suurempaa lämmönpoistoa kuin tasainen valaistus.Auringonvalo paistaa tähän auton asentoon."Lämpöä johtavan muovin paino on alumiinia kevyempi, mikä voi vähentää iskun ja tärinän vaikutusta tähän ajoneuvon osaan, mikä voi aiheuttaa kuvan vääristymiä."
Akkukoteloon Celanese on löytänyt innovatiivisen ratkaisun CoolPoly TCP D -sarjan kautta, joka voi tarjota lämmönjohtavuuden ilman sähkönjohtavuutta ja täyttää siten suhteellisen tiukat sovelluksen laatuvaatimukset.Joskus lämpöä johtavan muovin lujitemateriaali rajoittaa sen venymistä, joten Celanesen materiaaliasiantuntijat ovat kehittäneet nailonpohjaisen CoolPoly TCP -laadun, joka on tyypillistä laatua sitkeämpi (100 MPa taivutuslujuus, 14 GPa taivutuskerroin, 9 kJ / m2 Charpy-lovinen isku) lämmönjohtavuudesta tai tiheydestä tinkimättä.
CoolPoly TCP tarjoaa joustavuutta konvektiosuunnittelussa ja voi täyttää useiden sovellusten lämmönsiirtovaatimukset, jotka ovat aiemmin käyttäneet alumiinia.Sen ruiskuvalun etuna on, että alumiinipuristusvalut kuluttavat kolmanneksen alumiinin energiasta ja käyttöikä pidentää kuusi kertaa.
Matscon of Covestro mukaan autoteollisuudessa pääasiallinen sovellus on ajovalomoduulien, sumuvalomoduulien ja takavalomoduulien jäähdyttimien vaihtaminen.Jäähdytyslevyt LED-kauko- ja lähivalotoimintoihin, LED-valoputket ja valonohjaimet, päiväajovalot (DRL) ja suuntavilkut ovat kaikki mahdollisia sovelluksia.
Matsco huomautti: "Yksi Makrolon Thermo PC:n tärkeimmistä liikkeellepanevista voimista on kyky integroida jäähdytyselementtitoiminto suoraan valaistuskomponentteihin (kuten heijastimiin, kehyksiin ja koteloihin), mikä saavutetaan useilla ruiskuvalulla tai kahdella komponenttimenetelmiä.”Yleensä PC:stä valmistetun heijastimen ja kehyksen kautta parantunut tarttuvuus näkyy, kun lämpöä johtava PC muovataan siihen uudelleen säätelemään lämpöä, mikä vähentää kiinnitysruuvien tai liimojen tarvetta.Kysyntä.Tämä vähentää osien määrää, aputoimintoja ja järjestelmätason kokonaiskustannuksia.Lisäksi sähköajoneuvojen alalla näemme mahdollisuuksia akkumoduulien lämmönhallinnassa ja tukirakenteessa.
BASF:n Naamani-Goldman (Naamani-Goldman) totesi myös sähköajoneuvoissa, että akkupakkausten komponentit, kuten akkuerottimet, ovat erittäin lupaavia."Litiumioniakut tuottavat paljon lämpöä, mutta niiden on oltava jatkuvasti noin 65 °C:n lämpötilassa, muuten ne hajoavat tai hajoavat."
Aluksi lämpöä johtavat muoviyhdisteet perustuivat huippuluokan teknisiin hartseihin.Mutta viime vuosina erävalmistushartseilla, kuten nylon 6 ja 66, PC ja PBT, on ollut suuri rooli.Covestro's Matsco sanoi: "Kaikki tämä on löydetty luonnosta.Kustannussyistä markkinat näyttävät kuitenkin keskittyneen pääasiassa nailoniin ja polykarbonaattiin.
Scheepens sanoi, että vaikka PPS:ää käytetään edelleen hyvin usein, PolyOnen nylon 6 ja 66 sekä PBT ovat lisääntyneet.
RTP totesi, että nylon, PPS, PBT, PC ja PP ovat suosituimpia hartseja, mutta sovelluksen haasteesta riippuen voidaan käyttää monia tehokkaampia kestomuoveja, kuten PEI, PEEK ja PPSU.RTP-lähde sanoi: "Esimerkiksi LED-lampun jäähdytyselementti voidaan valmistaa nylon 66 -komposiittimateriaalista, jolloin lämmönjohtavuus on jopa 35 W/mK.Kirurgisissa paristoissa, joiden on kestettävä toistuvaa sterilointia, tarvitaan PPSU.Sähköeristysominaisuudet ja vähentää kosteuden kertymistä."
Naamani-Goldman sanoi, että BASF:llä on useita kaupallisia lämpöä johtavia yhdisteitä, mukaan lukien nailon 6 ja 66 laatuja.”Materiaaliemme käyttö on otettu tuotantoon useissa sovelluksissa, kuten moottorikoteloissa ja sähköinfrastruktuurissa.Koska jatkamme asiakkaiden lämmönjohtavuustarpeiden määrittelyä, tämä on aktiivinen kehitysalue.Monet asiakkaat eivät tiedä mitä tasoa he tarvitsevat Johtavuutta, joten materiaalit on räätälöitävä tiettyihin sovelluksiin, jotta ne olisivat tehokkaita."
DSM Engineering Plastics toi äskettäin markkinoille Xytron G4080HR:n, 40 % lasikuituvahvisteisen PPS:n, joka optimoi sähköajoneuvojen lämmönhallintajärjestelmien suorituskyvyn.Se on suunniteltu lämpövanhenemisominaisuuksilla, hydrolyysin kestävyydellä, mittapysyvyydellä, kemikaalien kestävyydellä korkeissa lämpötiloissa ja luontaisella palonestokyvyllä.
Raporttien mukaan tämä materiaali voi säilyttää lujuuden 6 000 - 10 000 tuntia jatkuvassa yli 130 °C:n käyttölämpötilassa.Viimeisimmässä 3000 tunnin 135°C vesi/glykoli nestetestissä Xytron G4080HR:n vetolujuus kasvoi 114 % ja murtovenymä kasvoi 63 % vastaavaan tuotteeseen verrattuna.
RTP totesi, että sovellusvaatimusten mukaan mitä tahansa monista lisäaineista voidaan käyttää lämmönjohtavuuden parantamiseen, ja huomautti: "Suosituimpia lisäaineita ovat edelleen lisäaineet, kuten grafiitti, mutta olemme tutkineet uusia vaihtoehtoja, kuten grafeenia tai uusia keraamisia lisäaineita..järjestelmä."
Esimerkki jälkimmäisestä käynnisti viime vuonna Martinswerk Divin Huber Engineered Polymersin.Alumiinioksidiin perustuvien raporttien mukaan Martoxid-sarjan lisäaineiden suorituskyky on parempi kuin muiden alumiinioksidien ja muiden sähköä johtavien täyteaineiden osalta.Martoksidia tehostetaan säätelemällä hiukkaskokojakaumaa ja morfologiaa, mikä parantaa tiivistystä ja tiheyttä sekä ainutlaatuista pintakäsittelyä.Raporttien mukaan sitä voidaan käyttää yli 60 % täyttömäärällä vaikuttamatta mekaanisiin tai reologisiin ominaisuuksiin.Se osoittaa erinomaista potentiaalia PP:ssä, TPO:ssa, nailonissa 6 ja 66, ABS:ssä, PC:ssä ja LSR:ssä.
Covestro's Matsco sanoi, että sekä grafiittia että grafeenia on käytetty laajalti, ja huomautti, että grafiitilla on suhteellisen alhainen hinta ja kohtuullinen lämmönjohtavuus, kun taas grafeeni yleensä maksaa enemmän, mutta sillä on ilmeisiä lämmönjohtavuuden etuja.Hän lisäsi: "Usein tarvitaan lämpöä johtavia, sähköä eristäviä (TC/EI) materiaaleja, ja tässä yhteydessä lisäaineet, kuten boorinitridi, ovat yleisiä.Valitettavasti et saa mitään.Tässä tapauksessa boorinitridi tarjoaa Sähköeristys paranee, mutta lämmönjohtavuus pienenee.Lisäksi boorinitridin hinta voi olla erittäin korkea, joten TC/EI:stä on tultava materiaalisuorituskyky, jonka on kiireesti todistettava kustannusten nousu.
BASF:n Naamani-Goldman sanoo asian näin: ”Haasteena on löytää tasapaino lämmönjohtavuuden ja muiden vaatimusten välillä;varmistaa, että materiaaleja voidaan käsitellä tehokkaasti suuria määriä ja että mekaaniset ominaisuudet eivät heikkene liikaa.Toinen haaste on luoda järjestelmä, joka voidaan ottaa laajalti käyttöön.Kustannustehokas ratkaisu.”
PolyOne's Scheepens uskoo, että sekä hiilipohjaiset täyteaineet (grafiitti) että keraamiset täyteaineet ovat lupaavia lisäaineita, joiden odotetaan saavuttavan vaaditun lämmönjohtavuuden ja tasapainottavan muita sähköisiä ja mekaanisia ominaisuuksia.
Celanesen Miller sanoi, että yritys on tutkinut erilaisia ​​lisäaineita, jotka yhdistävät alan laajimman valikoiman vertikaalisesti integroituja perushartseja tarjotakseen patentoituja ainesosia, jotka tekevät lämmönjohtavuudesta. Alue on 0,4-40 W/mK.
Myös monitoimisten johtavien yhdisteiden, kuten lämmön- ja sähkönjohtavuuden tai lämpö- ja palonestoaineiden kysyntä näyttää kasvavan.
Covestron Matsco huomautti, että kun yritys lanseerasi lämpöä johtavat Makrolon TC8030 ja TC8060 PC:t, asiakkaat alkoivat heti kysyä, voitaisiinko niistä valmistaa sähköeristysmateriaaleja."Ratkaisu ei ole niin yksinkertainen.Kaikella, mitä teemme parantaaksemme EI:tä, on negatiivinen vaikutus TC:hen.Nyt tarjoamme Makrolon TC110 polykarbonaattia ja kehitämme muita ratkaisuja näiden vaatimusten täyttämiseksi.
BASF:n Naamani-Goldman sanoi, että erilaiset sovellukset vaativat lämmönjohtavuutta ja muita ominaisuuksia, kuten akkupakkauksia ja suurjänniteliittimiä, jotka kaikki tarvitsevat lämmönpoistoa ja joiden on täytettävä tiukat palonestostandardit käytettäessä litiumioniakkuja.
PolyOne, RTP ja Celanese ovat nähneet valtavan kysynnän monitoimiyhdisteille kaikilla markkinasegmenteillä, ja ne tarjoavat lämmönjohtavuuden ja EMI-suojauksen, paremman iskun, palonestokyvyn, sähköeristyksen ja yhdisteitä, joissa on toimintoja, kuten UV-kestävyys ja lämmönkestävyys.
Perinteiset muovaustekniikat eivät ole tehokkaita korkean lämpötilan materiaaleille.Valajien on ymmärrettävä tietyt olosuhteet ja parametrit ratkaistakseen korkean lämpötilan ruiskupuristuksen joskus aiheuttamat ongelmat.
Uusi tutkimus osoittaa, kuinka LLDPE:hen sekoitettu LDPE:n tyyppi ja määrä vaikuttavat puhalletun kalvon prosessoitavuuteen ja lujuuteen/sitkeyteen.Tiedot esitetään runsaasti LDPE:tä ja LLDPE:tä sisältäville seoksille.