Materiali termicamente conduttivi

I LATICONTHER sono materiali termoplastici per stampaggio a iniezione, costituiti da polimeri tecnici caricati con grandi quantità di filler termicamente conduttivi. Tutti i LATICONTHER sono progettati per trasportare il calore molto più efficacemente dei polimeri tal quali, comprese le resine da colata.

Esistono due tipologie principali di compound termoconduttivi: quelli caricati con grafite (GR) e quelli che invece contengono ceramiche di vario tipo (CP). I materiali caricati con grafite offrono valori molto elevati di conduttività termica ma sono anche elettricamente conduttivi e per tale ragione vanno adottati con attenzione in ambito elettrico/elettronico

Ovunque sia necessario raffreddare o riscaldare rapidamente: elettronica, illuminotecnica a LED anche di elevata potenza, sensoristica, scambiatori di calore, alloggiamenti e supporti di vario genere per applicazioni elettriche, supporti per barre di potenza, batterie per e-mobility ecc.

Le prestazioni termica dei LATICONTHER possono essere influenzate dallo spessore delle pareti del manufatto. Mediamente si può comunque contare su una conduttività termica media di circa 10-15 W/mK per i compound caricati con grafite e 1-4 W/mK per i caricati con ceramica. I valori locali reali possono essere molto più alti. LATI misura la conduttività termica nelle tre direzioni dello spazio con il metodo LASER-Flash (ASTM E1530, E1461-92).

La conduttività dei compound è inferiore rispetto a rame e alluminio ma se il dissipatore si trova a funzionare in regime di convezione naturale (ossia senza ventilazione forzata) è verificabile che l’impiego di materiali con conduttività termica superiore a 10 W/mK influenza in misura minore le prestazioni termiche complessive dell’assieme. Corretto quindi scegliere LATICONTHER dove il trasporto di calore avvenga per convezione naturale e irraggiamento.

Il limite principale è la temperatura d’impiego che non deve superare quella di sicurezza per il polimero (indicativamente al di sotto dei 150-200°C). Altro limite è la densità di potenza termica: sono da evitare fonti di calore concentrate e/o potenze molto elevate. Infine, è necessario ricordare che l’elevata quantità di carica termoconduttiva compromette la resistenza meccanica che deve trovare il giusto compromesso con le esigenze di progetto.

LATI non propone formulazioni particolarmente abrasive o corrosive per le attrezzature. Si tenga comunque conto che la quantità di cariche presente può superare l’80% e quindi è meglio impiegare acciai anti-abrasione ad alto tenore di cromo e manganese.

I materiali plastici hanno una densità media di 1.5, circa la metà dell’alluminio. Sono leggerissimi, richiedono poca energia per la trasformazione, sono completamente riciclabili. I manufatti stampati in LATICONTHER non necessitano di nessuna post-lavorazione (smaterozzatura, sbavatura, lavaggio, verniciatura ecc.). Ovviamente anche l’impronta ambientale beneficia di questi aspetti considerato il vantaggioso GWP dei compound termoconduttivi.

Scegliendo opportunamente la resina di base è possibile adottare soluzioni termicamente conduttive anche in presenza di attacco chimico, di umidità ambientale, di radiazioni UV ecc.

Esistono anche diverse formulazioni LATICONTHER autoestinguenti certificate.

Anche se il prezzo per kg di materiale può essere superiore al metallo, è necessario valutare il costo complessivo del manufatto finale per apprezzare tutte le voci di risparmio consentite dai LATICONTHER. La bassa densità, il minor consumo energetico, la riciclabilità, l’assenza di post-lavorazioni, i minori costi di trasporto, la longevità dell’attrezzatura e la versatilità dei materiali si traducono spesso in costi complessivamente competitivi.

Certo, LATI fornisce verifiche di fattibilità utilizzando calcoli FEM in cui si analizzano le prestazioni dell’oggetto in esame nelle reali condizioni d’impiego. Fondamentale sottolineare come nelle simulazioni numeriche si tenga conto delle prestazioni termiche locali del materiale influenzate dall’orientamento delle cariche conduttive.