Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit an hochgefüllten Graphit-Polymer-Compounds mittels 3 verschiedener Messsysteme

Grundler, M.; Stannek, P.; Heinzel, A.

Die reproduzierbare Bestimmung von thermischen Materialkennwerten – primär der Wärmeleitfähigkeit [W/m*K] – ist in vielen Anwendungen von immenser Bedeutung. Nur mit Kenntnis der Wärmeleitfähigkeit des eingesetzten Materials kann eine sinn-volle Auslegung des Thermo-Managements eines Bauteils erfolgen. Wärmeleitfähige thermoplastische Compounds wurden in den letzten Jahren vermehrt für Bauteile mit Entwärmungsaufgaben eingesetzt und haben 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 besit-zen wärmeleitfähige Kunststoff-Compounds gegenüber metallischen Materialien eine wesentlich geringere Dichte und sie erlauben eine gezielte Einstellung der Materialei-genschaften durch die Variation der Füllstoffe und des Füllgrads. Als Füllstoffe für wärmeleitfähige Kunststoffe haben sich organische Füllstoffe (z.B. Graphit), metalli-sche Füllstoffe (z.B. Kupfer) und keramische Füllstoffe (z.B. Bornitrid) durchgesetzt. Auf dem Markt sind zum aktuellen Zeitpunkt drei verschiedene Messmethoden (Laser Flash, Hot-Disk und C-Therm TCi) zur Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit weit ver-breitet. Mittels einer Vielzahl an Versuchsreihen wurden die drei Messgeräte hinsicht-lich der ermittelten Wärmeleitfähigkeiten verglichen und Fragestellungen zum Ein-fluss der Probenpräparation und Messroutine untersucht. Es konnte ein großer Einfluss der verschiedenen Messverfahren auf die an gleichen Probekörpern ermittelten Wär-meleitfähigkeiten nachgewiesen werden. Gerade für die Endanwender stellen die in Datenblättern angegebenen Messwerte somit kein sicheres Auswahl- und Designkrite-rium für die Herstellung ihrer Bauteile dar.

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Grundler, M. / Stannek, P. / Heinzel, A.: Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit an hochgefüllten Graphit-Polymer-Compounds mittels 3 verschiedener Messsysteme. Aachen 2019. Shaker.

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