Wärmeleitfähiger Kunststoff

TCP ist ein technisches thermoplastisches Compound (PP-, PA-, PBT- oder PPS-Harz), das mit 30 – 70 Gew.-% keramischem oder Metalloxid-Füllstoff angereichert ist, der einen kontinuierlichen Wärmepfad durch den Kunststoff schafft. Die Leitfähigkeit liegt typischerweise bei 0,7 – 5 W/m·K – um Größenordnungen unter der von Aluminium (~200 W/m·K), aber ausreichend für viele Kühlkörperanwendungen im niedrigen bis mittleren Leistungsbereich. Der Vorteil liegt im Spritzgussverfahren: komplexe Formen (Kühlrippen, Hohlkanäle, Schnappverbindungen, integrierte Befestigungselemente), deren maschinelle Bearbeitung aus Aluminium teuer wäre, können in einem einzigen Teil geformt werden, mit integrierter dielektrischer Isolation (keine Eloxierung erforderlich).

Wählen Sie TCP100 (PP-Basis) für kostenoptimierte Konsumgüter – LED-Lampengehäuse, Netzteile mit geringer Leistung – bei denen die Betriebstemperatur unter 100 °C bleibt. Wählen Sie TCP200 (PA / PBT-Basis) für Industrie- und Automobilteile im Bereich von 100 – 150 °C; TCP200-50-02A bietet mit 5,0 W/m·K den höchsten λ-Wert im Katalog. Wählen Sie TCP300PS (PPS-Basis), wenn Sie einen Dauerbetrieb bei über 200 °C, Kraftstoff-/Ölbeständigkeit oder den Kontakt mit Chemikalien benötigen – der λ-Wert ist niedriger (~0,9 W/m·K), aber das Harz hält stand, wo PA und PP versagen.

Manchmal – es hängt von der Verlustleistung und dem verfügbaren Luftstrom ab. Als Faustregel gilt: Teile mit einer Verlustleistung von unter 10 W bei Konvektionskühlung können in der Regel von Aluminium auf TCP200 mit vergleichbarer Oberflächentemperatur umgestellt werden; Teile über 50 W benötigen typischerweise weiterhin Aluminium, es sei denn, ein erzwungener Luftstrom oder eine deutlich größere Oberfläche stehen zur Verfügung. Die Aufgabe bei der thermischen Auslegung besteht darin, den konvektiven Widerstand Rth = 1 / (h·A) zu berechnen und zu prüfen, ob der Wärmeleitungswiderstand (Rth) durch die TCP-Wand im Vergleich zum konvektiven Term klein ist. Unsere Technikabteilung kann eine einfache FEA-Analyse mit Ihren CAD-Daten durchführen, wenn Sie uns die Geometrie zur Verfügung stellen.

Ja – alle TCP-Typen sind elektrisch isolierend mit einem spezifischen Durchgangswiderstand von ≥ 10¹² Ω·cm und einer Durchschlagsfestigkeit von 15 – 30 kV/mm. Ein TCP-Gehäuse leitet gleichzeitig Wärme ab und sorgt für eine dielektrische Isolation zwischen spannungsführenden Bauteilen und dem Benutzer – wodurch der Eloxierungsschritt entfällt, der erforderlich ist, wenn ein Metallkühlkörper gleichzeitig als Gehäuse dient. Überprüfen Sie für Hochspannungsanwendungen über 1 kV im Dauerbetrieb das Datenblatt des jeweiligen Typs; einige Typen weisen bei geringen Wandstärken ein Derating auf.

Die Typen TCP200 und TCP300PS erreichen typischerweise UL 94 V-0 bei 1,5 mm oder mehr – bitte prüfen Sie dies im jeweiligen Datenblatt. TCP100 (PP-Basis) ist ohne eine erhebliche Zugabe von Flammschutzmitteln schwerer auf V-0 zu bringen; prüfen Sie den spezifischen TCP100-Typ, wenn Ihre Anwendung eine UL-Yellow-Card-Anforderung hat. Für eine UL-Listung des Endprodukts muss das spritzgegossene Teil in der Regel mit der tatsächlichen Wandstärke erneut geprüft werden, was unsere Technikabteilung über die Laborpartner von Ziitek arrangieren kann.

TCP-Typen werden auf Standard-Spritzgussmaschinen ohne spezielle Ausrüstung verarbeitet. Die empfohlenen Zylinder- und Werkzeugtemperaturen variieren je nach Harz (TCP100/PP wird bei 200 – 230 °C verarbeitet, TCP200/PA bei 270 – 290 °C, TCP300PS/PPS bei 320 – 340 °C). Die Formschwindung beträgt typischerweise 0,3 – 0,7 % – vergleichbar mit gefüllten technischen Kunststoffen. Der Werkzeugverschleiß bei mit Metalloxid gefüllten Compounds ist etwas höher als bei ungefüllten Typen; spezifizieren Sie für Werkzeuge mit hohem Produktionsvolumen eine Werkzeugstahlhärte von ≥ HRC 50.