Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit

Kunststoffe weisen von Natur aus eine geringe Wärmeleitfähigkeit von meist < 0,1 W/mK auf. Durch die Zugabe von geeigneten Füllstoffen kann die Wärmeleitfähigkeit der Probe um einen Faktor > 100 gesteigert werden.

Die Wärmeleitfähigkeit eines Materials, angegeben in W/mK, ist diejenige Wärmemenge, die im stationären Zustand in einer bestimmten Zeiteinheit durch einen Körper bestimmten Querschnittes hindurchgeht. Die Messung der Wärmeleitfähigkeit kann mit unterschiedlichen Verfahren erfolgen. Eine der verbreiteten Methoden ist die Messung mit der Laser-Flash Methode, die auch Prüflabor von BAHSYS Anwendung findet. Bei der Laser-Flash Methode wird auf der Prüfkörperunterseite ein Wärmepuls erzeugt, auf der Prüfkörperoberseite misst ein IR-Detektor den Temperaturanstieg.

Aufgrund des Fließverhaltens von Kunststoffen und der Ausrichtung von Füllstoffen in Abhängigkeit der Verarbeitungsparameter und Bauteilgeometrie, kann mit demselben Material an verschiedenen Bauteilen eine sehr unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit erzielt werden. Die Laser-Flash Methode ermöglicht die Messung der Wärmeleitfähigkeit in verschiedenen Probenrichtungen. So kann einerseits die Wärmeleitfähigkeit durch die Bauteilwandstärke hindurch, aber auch in Längsrichtung gemessen werden.

Diese Methode kann bereits während der Produktentwicklung wertvolle Hinweise zur Materialqualifizierung geben. So kann bereits vorab ermittelt werden, ob bei einem Material eine hohe Anisotropie der Wärmeleitfähigkeit besteht und dadurch in den verschiedenen Messrichtungen auch am Bauteil große Unterschiede erwartet werden müssen.