DE102020108932A1

DE102020108932A1 - Folienbauteil sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102020108932A1
Application number: DE102020108932.5A
Authority: DE
Inventors: Franz Koppe; Volker Landes
Original assignee: Kerafol Holding GmbH
Current assignee: Kerafol Holding GmbH
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2021-09-30

Abstract

Folienbauteil (1), umfassend wenigstens ein aus einem Graphitmaterial gebildetes oder ein solches umfassendes erstes Folienelement (2) und wenigstens ein aus einem Polyimidmaterial gebildetes oder ein solches umfassendes zweites Folienelement (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Folienbauteil, insbesondere ein solches mit besonderen temperaturstabilen sowie thermisch leitenden und elektrisch isolierenden Eigenschaften.
Folienbauteile sind aus dem Stand der Technik in einer Vielzahl an unterschiedlichen Ausführungsformen für unterschiedliche Anwendungs- bzw. Einsatzgebiete dem Grunde nach bekannt.
Insbesondere sind, bisweilen auch als Folienanordnungen bezeichnete, mehrlagige Folienbauteile, d. h. Folienbauteile, welche aus mehreren lagenartig bzw. -förmig miteinander verbundenen einzelnen Folienelementen bestehen, bekannt. Durch den mehrlagigen Aufbau eines entsprechenden Folienbauteils, welcher typischerweise mehrere chemisch und/oder physikalisch unterschiedliche Folienelemente aufweist, kann das Eigenschaftsprofil jeweiliger Folienbauteile, insbesondere im Hinblick auf ein bestimmtes Anwendungs- bzw. Einsatzgebiet, individualisiert werden.
Es besteht ein steter Bedarf an der Weiterentwicklung entsprechender Folienbauteile; dies gilt insbesondere für Folienbauteile mit besonderen thermischen sowie elektrischen isolierenden Eigenschaften. Konkret sind für eine Vielzahl an Anwendungs- bzw. Einsatzgebieten Folienbauteile erwünscht, welche einerseits eine besondere thermische Stabilität - insbesondere bei vergleichsweise hohen Temperaturen, d. h. typischerweise Temperaturen oberhalb 300°C - und andererseits, insbesondere auch bei entsprechend hohen Temperaturen, gute elektrischen isolierende Eigenschaften aufweisen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Folienbauteil, insbesondere ein solches mit besonderen temperaturstabilen sowie thermisch leitenden und elektrisch isolierenden Eigenschaften, anzugeben.
Die Aufgabe wird durch ein Folienbauteil gemäß Anspruch 1 gelöst. Die hierzu abhängigen Ansprüche betreffen mögliche Ausführungsformen des Folienbauteils.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Folienbauteil. Wie sich im Weiteren ergibt, kann das Folienbauteil auch als Folienanordnung bezeichnet bzw. erachtet werden.
Das Folienbauteil zeichnet sich durch besondere Eigenschaften, d. h. insbesondere besondere temperaturstabile wie auch thermische und elektrische Eigenschaften, aus. Die besonderen Eigenschaften des Folienbauteils resultieren aus dessen Aufbau aus wenigstens zwei sich in den jeweiligen chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften unterscheidenden Folienelementen. Die jeweiligen chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften der Folienelemente definieren die chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften des gesamten Folienbauteils. Das Folienbauteil kann aufgrund der sich in ihren chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften unterscheidenden Folienelemente auch als Hybrid-Folie bezeichnet bzw. erachtet werden.
Das Folienbauteil ist in seinem Anwendungs- bzw. Einsatzgebiet grundsätzlich nicht beschränkt; das Folienbauteil kann sonach in unterschiedlichen Anwendungs- bzw. Einsatzgebieten verwendet werden. Insbesondere kommen Anwendungs- bzw. Einsatzgebiete in Betracht, in welchen hohe thermische Stabilität bei gleichzeitiger elektrischer Isolation gefordert bzw. gewünscht sind.
Konkret umfasst das Folienbauteil wenigstens ein aus einem Graphitmaterial gebildetes oder ein solches umfassendes erstes Folienelement und wenigstens ein aus einem Polyimidmaterial gebildetes oder ein solches umfassendes zweites Folienelement.
Ein erstes Folienelement des Folienbauteils ist sonach aus einem Graphitmaterial gebildet oder umfasst ein solches. Das Eigenschaftsprofil des ersten Folienelements trägt, insbesondere materialbedingt, zu den besonderen thermischen und/oder elektrischen Eigenschaften des Folienbauteils bei. Insbesondere trägt das erste Folienelement zu den besonderen thermischen Eigenschaften des Folienbauteils, d. h. insbesondere zu einer besonderen thermischen Stabilität des Folienbauteils bei Temperaturen oberhalb 300°C, insbesondere oberhalb 400°C, weiter insbesondere oberhalb 500°C, weiter insbesondere oberhalb 550°C, bei. Das Graphitmaterial kann z. B. aus reinem Graphit oder aus einem Graphitpartikel, insbesondere in einer Matrix verteilte Graphitpartikel, enthaltenden Kompositmaterial gebildet sein oder ein solches umfassen.
Ein zweites Folienelement des Folienbauteils ist sonach aus einem Polyimidmaterial gebildet oder umfasst ein solches. Das Eigenschaftsprofil des zweiten Folienelements trägt, insbesondere materialbedingt, zu den besonderen thermischen und dielektrischen Eigenschaften des Folienbauteils bei. Insbesondere trägt das zweite Folienelement zu den besonderen elektrischen Eigenschaften des Folienbauteils, d. h. insbesondere zu besonderen elektrisch isolierenden Eigenschaften des Folienbauteils bei. Das zweite Folienelement kann aufgrund seiner elektrisch isolierenden Eigenschaften auch als Isolationselement bezeichnet bzw. erachtet werden. Das Polyimidmaterial kann z. B. aus reinem Polyimid, d. h. typischerweise aus einer Polyaminsäureprecursorlösung, oder einer auf Polyimid-basierenden Verbindung oder aus einem Polyimid sowie weitere Partikel, insbesondere in einer Matrix aus Polyimid verteilte weitere Partikel, enthaltenden Kompositmaterial gebildet sein oder ein solches umfassen. Insbesondere kann das Polyimidmaterial aus reinem Polyimid oder einer auf Polyimid-basierenden Verbindung oder aus einem Polyimid sowie weitere Partikel, insbesondere in einer Matrix aus Polyimid verteilte weitere Partikel, enthaltenden Kompositmaterial gebildet sein oder ein solches umfassen. Die Füllgrade eines entsprechenden Kompositmaterials mit entsprechenden Partikeln können in einem Bereich zwischen 2 µm und 200 µm liegen. Selbstverständlich kann das Folienbauteil gegebenenfalls mehrere entsprechende zweite Folienelemente umfassen.
Unter dem Begriff „Polyimid“ sind sonach auch Polyimid-Verbindungen zu verstehen; das zweite Folienelement kann z. B. aus einem Polyimid bzw. einer Polyimid-Verbindung gebildet sein oder ein(e) solche(s) umfassen.
Das wenigstens eine zweite Folienelement kann wenigstens einen keramischen und/oder metallischen Füllstoff aufweisen.
Sofern es sich bei dem Polyimidmaterial um ein Kompositmaterial handelt, welches durch eine aus Polyimid gebildete, insbesondere, z. B. thermisch, vernetzbare oder vernetzte, Matrix mit darin verteilten weiteren Partikeln bzw. Füllstoffen gebildet ist, kann das Polyimidmaterial sonach mit weiteren Partikeln bzw. Füllstoffen, gefüllt sein. Als entsprechende weitere Partikel bzw. Füllstoffe kommen insbesondere keramische und/oder metallische Partikel in Betracht. Als keramische Partikel kommen insbesondere oxidkeramische sowie nichtoxidkeramische Partikel in Betracht; beispielsweise ist Partikeln auf Basis metalloxidischer Keramiken, wie z. B. Aluminiumoxid, Zinkoxid, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, etc., oder auf Basis nitridoxidischer Keramiken, wie z. B. Bornitrid, Aluminiumnitrid, etc., in Betracht. Als metallische Partikel kommen insbesondere Aluminium, Molybdän, Wolfram, Silber, Gold, etc. und nicht metallische Partikel wie Diamant, Kohlenstoff als Partikel und Fasern, etc. in Betracht.
Die Füllgrade eines entsprechenden Kompositmaterials mit entsprechenden Partikeln bzw. Füllstoffen können in einem Bereich zwischen 2 und 95 Masseprozent liegen.
Wie sich im Weiteren ergibt, sind das oder die jeweiligen ersten Folienelement(e) mit dem oder den jeweiligen zweiten Folienelement(en) verbunden. Die Verbindung zwischen dem oder den jeweiligen ersten Folienelement(e) mit dem oder den jeweiligen zweiten Folienelement(en) kann grundsätzlich über form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindungsarten erfolgen. Eine beispielhafte und sowohl unter produktspezifischen als auch fertigungsspezifischen Aspekten vorteilhafte Verbindung zwischen dem oder den jeweiligen ersten Folienelement(en) und dem oder den jeweiligen zweiten Folienelement(en) kann z. B. durch Auflaminieren bzw. Laminieren realisiert sein; mithin kann das wenigstens eine zweite Folienelement z. B. durch Auflaminieren, Aufgießen, Aufsprühen, Auftragen durch Tauchverfahren, Spincoating und oder Extrusion, gegebenenfalls mit anschließender Lamination, auf dem wenigstens einen ersten Folienelement angeordnet oder ausgebildet sein.
In jedem Fall ist eine stabile, d. h. insbesondere auch unter besonderen thermischen und/oder elektrischen Bedingungen strukturfeste Verbindung zwischen dem oder den jeweiligen ersten Folienelement(e) und dem oder den jeweiligen zweiten Folienelement(en) gegeben.
Das Folienbauteil kann sonach einen mehrlagigen Aufbau aufweisen. Dabei kann das wenigstens eine zweite Folienelement auf dem wenigstens einen ersten Folienelement, insbesondere auf einer eine Ober- oder Unterseite des wenigstens einen ersten Folienelement bildenden Fläche des wenigstens einen ersten Folienelements, angeordnet oder ausgebildet sein. Selbstverständlich ist eine umgekehrte Konfiguration ebenso denkbar.
Insgesamt liegt damit aufgrund der besonderen temperaturstabilen sowie thermisch leitenden und elektrischen isolierenden Eigenschaften des Folienbauteils ein verbessertes Folienbauteil vor.
Das wenigstens eine zweite Folienelement kann wenigstens einen keramischen und/oder metallischen Füllstoff aufweisen.
Das wenigstens eine zweite Folienelement kann, insbesondere unter Druck, kompressible Eigenschaften aufweisen. Derart ist es möglich, das Folienbauteil unter Beibehaltung seiner besonderen Eigenschaften auch in Anwendungs- bzw. Einsatzgebieten, in welchen es, z. B. durch Anordnen in einem stapelartigen Aufbau, Druck ausgesetzt wird, einzusetzen. Die besonderen Eigenschaften des Folienbauteils ändern sich auch in einem Druckbereich zwischen 0,5 MPa und 3 MPa nicht oder nur unwesentlich.
Insbesondere ist eine Kompressibilität in einem Bereich zwischen 5 und 25%, bezogen auf einen nicht komprimierten Referenzzustand, möglich; das Folienbauteil kann bezogen auf einen nicht komprimierten Referenzzustand um 5 bis 25% komprimiert werden. Das Folienbauteil ist sonach geeignet, in Anwendungs- bzw. Einsatzgebieten mit elektrischen Bauelementen oder anderen Funktionskomponenten, wie z. B. zu kühlenden Komponenten wie Kühlkörpern, Kühlschienen, Gehäusebauteilen, etc. etwaige Unebenheiten, Toleranzen, etc. auszugleichen.
Die Dicken der Folienelemente und somit auch die sich aus der Summe der Dicken der Folienelemente ergebende Dicke des Folienbauteils sind grundsätzlich frei wählbar und können je nach Anwendungs- bzw. Einsatzgebiet des Folienbauteils gewählt werden.
Als für die thermischen sowie elektrischen Eigenschaften des Folienbauteils zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn das wenigstens eine erste Folienelement eine Dicke in einem Bereich zwischen 50 und 700 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen 100 und 500 µm, bevorzugt in einem Bereich zwischen 150 µm und 300 µm, aufweist. Das wenigstens eine erste Folienelement weist sonach zweckmäßig eine Dicke in einem Bereich zwischen 50 und 700 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen 100 und 500 µm, bevorzugt in einem Bereich zwischen 150 µm und 300 µm, auf.
Gleichermaßen hat es sich als für die thermischen sowie elektrischen Eigenschaften des Folienbauteils zweckmäßig erwiesen, wenn das wenigstens eine zweite Folienelement eine Dicke in einem Bereich zwischen 25 und 200 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen 50 und 175 µm, bevorzugt in einem Bereich zwischen 75 µm und 125 µm, aufweist. Das wenigstens eine zweite Folienelement weist sonach zweckmäßig eine Dicke in einem Bereich zwischen 25 und 200 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen 50 und 175 µm, bevorzugt in einem Bereich zwischen 75 µm und 125 µm, auf.
Das Folienbauteil kann, insbesondere in einem Temperaturbereich zwischen 10 und 30°C, eine thermische Leitfähigkeit zwischen (deutlich) oberhalb 0,1 W/mK aufweisen. Das Folienbauteil weist sonach typischerweise eine thermische Leitfähigkeit auf, sodass es zur Übertragung von thermischer Energie zwischen Bauelementen geeignet ist; dies kann für bestimmte Anwendungs- bzw. Einsatzgebiete des Folienbauteils gefordert bzw. gewünscht sein.
Das Folienbauteil kann eine elektrische Durchschlagfestigkeit in einem Bereich zwischen 0,1 und 10 kV/mm, insbesondere oberhalb 1 kV/mm, aufweisen. Das Folienbauteil eignet sich sonach, insbesondere trotz seiner besonderen thermischen Eigenschaften, auch bei vergleichsweise hohen Temperaturen typischerweise als elektrischer Isolator.
Das Folienbauteil weist im Allgemeinen eine hohe thermische und/oder elektrische Stabilität an Luft bzw. in Sauerstoff-haltigen Umgebungen auf.
Das Folienbauteil kann eine Dauerbetriebstemperatur von oberhalb 300°C, insbesondere oberhalb 400°C, weiter insbesondere oberhalb 500°C, aufweisen. Die besonderen Eigenschaften des Folienbauteils ändern sich sonach auch bei einem Einsatz bei Temperaturen oberhalb 300°C, insbesondere oberhalb 400°C, weiter insbesondere oberhalb 500°C, nicht oder nur unwesentlich.
Das Folienbauteil kann z. B. auch nach mehr als 1500 Stunden, insbesondere nach mehr als 2500 Stunden, oberhalb 300°C, insbesondere oberhalb 400°C, weiter insbesondere oberhalb 500°C, eine elektrische Durchschlagfestigkeit in einem Bereich zwischen 0,1 und 10 kV/mm, insbesondere oberhalb 1 kV/mm, aufweisen.
Das Folienbauteil ist typischerweise nicht oder nur schwer entflammbar, was einen erheblichen Sicherheitsgewinn in Hochtemperaturanwendungen des Folienbauteils bedeutet, da keine Gefahr des Entzündens des Folienbauteils besteht. Konkret kann das Folienbauteil z. B. eine Entflammbarkeit gemäß UL 94 von V0 aufweisen.
Bei den Folienelementen - wie auch bei dem gesamten Folienbauteil - kann es sich in allen Ausführungsformen um folienartige bzw. -förmige flächige Körper handeln, welche, insbesondere im Hinblick auf ein konkretes Anwendungs- bzw. Einsatzgebiet, in unterschiedliche Abmessungen, d. h. insbesondere auch Formen, z. B. durch Stanzen, konfektionierbar bzw. konfektioniert sein können.
Ferner können das oder die jeweiligen ersten und zweiten Folienelemente und somit auch das Folienbauteil in allen Ausführungsformen verformbare Eigenschaften aufweisen, welche z. B. ein Aufrollen des Folienbauteils und somit ein Bereitstellen des Folienbauteils als Rollenware ermöglichen.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Folienbauteils, insbesondere eines Folienbauteils gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Das Verfahren umfasst insbesondere die folgenden Schritte:

- Ausbilden oder Bereitstellen wenigstens eines ein aus einem Graphitmaterial gebildeten oder ein solches umfassenden ersten Folienelements;
- Ausbilden oder Bereitstellen wenigstens eines aus einem Polyimidmaterial gebildeten oder ein solches umfassenden zweiten Folienelements; und
- Verbinden des wenigstens einen ersten Folienelements und des wenigstens einen zweiten Folienelements unter Ausbildung des Folienbauteils.

Das Verbinden des wenigstens einen ersten Folienelements mit dem wenigstens einen zweiten Folienelement kann z. B. durch Auflaminieren bzw. Laminieren erfolgen. Auch ein Aufgießen, Aufsprühen, Auftragen durch Tauchverfahren, Spincoating und oder Extrusion, gegebenenfalls mit anschließender Lamination, ist denkbar.
Sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit dem Folienbauteil gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung gelten analog für das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung und umgekehrt.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher dargestellt. Dabei zeigen:

1 - 3 je eine Prinzipdarstellung eines Folienbauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel.

1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Folienbauteils 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht.
Das auch als Folienanordnung bezeichenbare Folienbauteil 1 zeichnet sich insbesondere durch besondere thermische wie auch elektrische Eigenschaften aus, welche aus dessen Aufbau aus zwei sich in den jeweiligen chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften unterscheidenden Folienelementen 2, 3 resultieren. Das Folienbauteil 1 kann aufgrund der sich in ihren chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften unterscheidenden Folienelemente 2, 3 auch als Hybrid-Folie bezeichnet bzw. erachtet werden.
Das Folienbauteil 1 ist in seinem Anwendungs- bzw. Einsatzgebiet grundsätzlich nicht beschränkt; das Folienbauteil 1 kann sonach in unterschiedlichen Anwendungs- bzw. Einsatzgebieten verwendet werden. Insbesondere kommen Anwendungs- bzw. Einsatzgebiete in Betracht, in welchen eine hohe Temperaturstabilität bei gleichzeitiger elektrischer Isolation gefordert bzw. gewünscht ist. Mithin kommen insbesondere thermoelektrische Anwendungs- bzw. Einsatzgebiete in Betracht, da in diesen typischerweise besondere thermische und elektrische Eigenschaften gefordert bzw. gewünscht sind.
Das einen mehrlagigen Aufbau aufweisende Folienbauteil 1 umfasst in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ein aus einem Graphitmaterial gebildetes oder ein solches umfassendes erstes Folienelement 2 und ein aus einem Polyimidmaterial gebildetes oder ein solches umfassendes zweites Folienelement 3.
Das gegebenenfalls auch als Trägerschicht bezeichenbare erste Folienelement 2 ist sonach aus einem Graphitmaterial gebildet oder umfasst ein solches. Das Eigenschaftsprofil des ersten Folienelements 2 trägt, insbesondere materialbedingt, zu den besonderen thermischen und/oder elektrischen Eigenschaften des Folienbauteils 1 bei. Insbesondere trägt das erste Folienelement 2 zu den besonderen thermischen Eigenschaften des Folienbauteils 1, d. h. insbesondere zu einer besonderen thermischen Stabilität des Folienbauteils bei Temperaturen oberhalb 300°C, insbesondere oberhalb 400°C, weiter insbesondere oberhalb 500°C, weiter insbesondere oberhalb 550°C, bei. Das Graphitmaterial kann z. B. aus reinem Graphit oder aus einem Graphitpartikel, insbesondere in einer Matrix verteilte Graphitpartikel, enthaltenden Kompositmaterial gebildet sein oder ein solches umfassen.
Das gegebenenfalls auch als Deckschicht bezeichenbare zweite Folienelement 3 ist sonach aus einem Polyimidmaterial gebildet oder umfasst ein solches. Das Eigenschaftsprofil des zweiten Folienelements 3 trägt, insbesondere materialbedingt, ebenso zu den besonderen thermischen und/oder elektrischen Eigenschaften des Folienbauteils 1 bei. Insbesondere trägt das zweite Folienelement 3 zu den besonderen elektrischen Eigenschaften des Folienbauteils 1, d. h. insbesondere zu besonderen elektrisch isolierenden Eigenschaften des Folienbauteils 1 bei. Das zweite Folienelement 3 kann aufgrund seiner elektrisch isolierenden Eigenschaften auch als Isolationselement bezeichnet bzw. erachtet werden. Das Polyimidmaterial kann z. B. aus reinem Polyimid, d. h. typischerweise einem Polyimid aus einer Polyaminsäureprecursorlösung, oder einer auf Polyimid-basierenden Verbindung oder aus einem Polyimid sowie weitere Partikel, insbesondere in einer Matrix aus Polyimid verteilte weitere Partikel, enthaltenden Kompositmaterial gebildet sein oder ein solches umfassen. Die Füllgrade eines entsprechenden Kompositmaterials mit entsprechenden Partikeln können in einem Bereich zwischen 2 bis 95 Masseprozent liegen.
Unter dem Begriff „Polyimid“ sind sonach auch Polyimid-Verbindungen zu verstehen; das zweite Folienelement 3 kann z. B. aus einem Polyimid bzw. einer Polyimid-Verbindung gebildet sein oder ein(e) solche(s) umfassen.
Sofern es sich bei dem Polyimidmaterial um ein Kompositmaterial handelt, welches durch ein aus Polyimid gebildet, insbesondere, z. B. thermisch, vernetzbare oder vernetzte, Matrix mit darin verteilten weiteren Partikeln bzw. Füllstoffen gebildet ist, kann das Polyimidmaterial sonach mit weiteren Partikeln bzw. Füllstoffen, gefüllt sein. Als entsprechende weitere Partikel bzw. Füllstoffe kommen insbesondere keramische und/oder metallische Partikel in Betracht. Als keramische Partikel kommen insbesondere oxidkeramische sowie nichtoxidkeramische Partikel in Betracht; beispielsweise ist Partikeln auf Basis metalloxidischer Keramiken, wie z. B. Aluminiumoxid, Zinkoxid, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, etc. oder auf Basis nitridoxidischer Keramiken, wie z. B. Aluminiumnitrid, Bornitrid, etc. in Betracht. Als metallische Partikel kommen insbesondere Aluminium, Molybdän, Wolfram, Silber, Gold, etc. und als nichtmetallische Partikel z.B. Diamant, Kohlenstoff als Partikel oder Fasern, etc. in Betracht.
Die Füllgrade eines entsprechenden Kompositmaterials mit entsprechenden Partikeln bzw. Füllstoffen können in einem Bereich zwischen 2 bis 95 Masseprozent liegen.
Das erste Folienelement 2 ist stabil und typischerweise auch unter besonderen thermischen und/oder elektrischen Bedingungen unlösbar mit dem zweiten Folienelement 3 verbunden. Die Verbindung zwischen dem ersten Folienelement 2 und dem zweiten Folienelement 3 kann grundsätzlich über form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindungsarten erfolgen. In dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Verbindung zwischen dem ersten Folienelement 2 und dem oder den jeweiligen zweiten Folienelement 3 beispielhaft durch Auflaminieren bzw. Laminieren, Aufgießen, Aufsprühen, Auftragen durch Tauchverfahren, Spincoating und oder Extrusion, gegebenenfalls mit anschließender Lamination, realisiert.
Das zweite Folienelement 3 kann, insbesondere unter Druck, kompressible Eigenschaften aufweisen. Derart ist es möglich, das Folienbauteil 1 unter Beibehaltung seiner besonderen Eigenschaften auch in Anwendungs- bzw. Einsatzgebieten, in welchen es, z. B. durch Anordnen in einem stapelartigen Aufbau, Druck ausgesetzt wird, einzusetzen. Die besonderen Eigenschaften des Folienbauteils 1 ändern sich auch in einem Druckbereich zwischen 0,5 MPa und 3 MPa nicht oder nur unwesentlich.
Insbesondere ist eine Kompressibilität in einem Bereich zwischen 5 und 25%, bezogen auf einen nicht komprimierten Referenzzustand, möglich; das Folienbauteil 1 kann bezogen auf einen nicht komprimierten Referenzzustand um 5 bis 25% komprimiert werden und ist sonach geeignet, in Anwendungs- bzw. Einsatzgebieten mit anderen Bauelementen etwaige Unebenheiten, Toleranzen, etc. auszugleichen.
Die Dicken der Folienelemente 2, 3 und somit auch die sich aus der Summe der Dicken der Folienelemente 2, 3 ergebende Dicke des Folienbauteils 1 sind grundsätzlich frei wählbar und können je nach Anwendungs- bzw. Einsatzgebiet des Folienbauteils 1 gewählt werden.
Als für die thermischen sowie elektrischen Eigenschaften des Folienbauteils 1 zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn das erste Folienelement 1 eine Dicke in einem Bereich zwischen 50 und 700 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen 100 und 500 µm, bevorzugt in einem Bereich zwischen 150 µm und 300 µm, aufweist.
Gleichermaßen hat es sich als für die thermischen sowie elektrischen Eigenschaften des Folienbauteils 1 zweckmäßig erwiesen, wenn das zweite Folienelement 3 eine Dicke in einem Bereich zwischen 25 und 200 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen 50 und 175 µm, bevorzugt in einem Bereich zwischen 75 µm und 125 µm, aufweist.
Das Folienbauteil 1 kann, insbesondere in einem Temperaturbereich zwischen 10 und 30°C, eine thermische Leitfähigkeit zwischen (deutlich) oberhalb 0,1 W/mK aufweisen, sodass es zur Übertragung von thermischer Energie zwischen Bauelementen geeignet ist; dies kann für bestimmte Anwendungs- bzw. Einsatzgebiete des Folienbauteils 1 gefordert bzw. gewünscht sein.
Das Folienbauteil 1 kann eine elektrische Durchschlagfestigkeit in einem Bereich zwischen 0,1 und 10 kV/mm, insbesondere oberhalb 1 kV/mm, aufweisen, weshalb es sich sonach, insbesondere trotz seiner besonderen thermischen Eigenschaften, auch bei vergleichsweise hohen Temperaturen als elektrischer Isolator eignet.
Das Folienbauteil 1 weist sonach im Allgemeinen eine hohe thermische und/oder elektrische Stabilität an Luft bzw. in Sauerstoff-haltigen Umgebungen auf.
Das Folienbauteil 1 kann eine Dauerbetriebstemperatur von oberhalb 300°C, insbesondere oberhalb 400°C, weiter insbesondere oberhalb 500°C, aufweisen. Die besonderen Eigenschaften des Folienbauteils 1 ändern sich sonach auch bei einem Einsatz bei Temperaturen oberhalb 300°C, insbesondere oberhalb 400°C, weiter insbesondere oberhalb 500°C, nicht oder nur unwesentlich.
Das Folienbauteil 1 kann z. B. auch nach mehr als 1500 Stunden, insbesondere nach mehr als 2500 Stunden, oberhalb 300°C, insbesondere oberhalb 400°C, weiter insbesondere oberhalb 500°C, eine elektrische Durchschlagfestigkeit in einem Bereich zwischen 0,1 und 10 kV/mm, insbesondere oberhalb 1 kV/mm, aufweisen.
Das gegebenenfalls auch als Laminationsaufbau zu bezeichnende Folienbauteil 1 ist nicht oder nur schwer entflammbar, was einen erheblichen Sicherheitsgewinn in Hochtemperaturanwendungen des Folienbauteils 1 bedeutet, da keine Gefahr des Entzündens des Folienbauteils 1 besteht. Konkret kann das Folienbauteil 1 z. B. eine Entflammbarkeit gemäß UL 94 von V0 aufweisen.
2 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Folienbauteils 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht.
Das Folienbauteil 1 gemäß dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Folienbauteil 1 gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der mehrlagige Aufbau des Folienbauteils 1 hier mehrere mit einem ersten Folienelement 2 verbundene zweite Folienelemente 3 umfasst. Konkret ist sowohl ober- als auch unterseitig wenigstens ein zweites Folienelement 3 auf dem ersten Folienelement 2 angeordnet oder ausgebildet. Das Folienbauteil 1 hat entsprechend einen sandwichartigen Aufbau. Der Stapelaufbau des Folienbauteils 1 ist grundsätzlich beliebig erweiterbar.
3 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Folienbauteils 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht.
Das Folienbauteil 1 gemäß dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Folienbauteil 1 gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der mehrlagige Aufbau des Folienbauteils 1 hier mehrere mit einem zweiten Folienelement 3 verbundene erste Folienelemente 2 umfasst. Konkret ist sowohl ober- als auch unterseitig wenigstens ein erstes Folienelement 2 auf dem zweiten Folienelement 3 angeordnet oder ausgebildet. Das Folienbauteil 1 hat entsprechend einen sandwichartigen Aufbau in einer zu der in 2 gezeigten umgekehrten Konfiguration. Der Stapelaufbau des Folienbauteils 1 ist grundsätzlich beliebig erweiterbar.
Für alle Ausführungsbeispiele gilt, dass es sich bei den Folienelementen 2, 3 - wie auch bei dem gesamten Folienbauteil 1 - um folienartige bzw. -förmige flächige Körper handelt, welche, insbesondere im Hinblick auf ein konkretes Anwendungs- bzw. Einsatzgebiet, in unterschiedliche Abmessungen, d. h. insbesondere auch Formen, z. B. durch Stanzen, konfektionierbar bzw. konfektioniert sein können.
Ferner können das oder die jeweiligen ersten und zweiten Folienelemente 2, 3 und somit auch das Folienbauteil in allen Ausführungsbeispielen verformbare Eigenschaften aufweisen, welche z. B. ein Aufrollen des Folienbauteils 1 und somit ein Bereitstellen des Folienbauteils 1 als Rollenware ermöglichen.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Folienbauteils 1 umfasst die folgenden Schritte:

- Ausbilden oder Bereitstellen wenigstens eines ein aus einem Graphitmaterial gebildeten oder ein solches umfassenden ersten Folienelements 2;
- Ausbilden oder Bereitstellen wenigstens eines aus einem Polyimidmaterial gebildeten oder ein solches umfassenden zweiten Folienelements 3; und
- Verbinden des wenigstens einen ersten Folienelements 2 und des wenigstens einen zweiten Folienelements 3 unter Ausbildung des Folienbauteils 1.

Das Verbinden des oder eines jeweiligen ersten Folienelements 2 mit dem oder einem jeweiligen zweiten Folienelement 3 kann z. B. durch Auflaminieren bzw. Laminieren erfolgen.

Claims

Folienbauteil (1), gekennzeichnet durch wenigstens ein aus einem Graphitmaterial gebildetes oder ein solches umfassendes erstes Folienelement (2) und wenigstens ein aus einem Polyimidmaterial gebildetes oder ein solches umfassendes zweites Folienelement (3).
Folienbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine zweite Folienelement (3) wenigstens einen keramischen und/oder metallischen Füllstoff aufweist.
Folienbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Graphitmaterial aus reinem Graphit oder aus einem Graphitpartikel, insbesondere in einer Matrix verteilte Graphitpartikel, enthaltenden Kompositmaterial gebildet ist oder ein solches umfasst.
Folienbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyimidmaterial aus reinem Polyimid oder einer reinen Polyimid-Verbindung oder aus einem, insbesondere in einer Matrix verteilte Polyimidpartikel enthaltenden, Kompositmaterial gebildet ist oder ein solches umfasst.
Folienbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen mehrlagigen Aufbau aufweist, wobei das wenigstens eine zweite Folienelement (3) auf dem wenigstens einen ersten Folienelement (2), insbesondere auf einer eine Ober- oder Unterseite des wenigstens einen ersten Folienelements (2) bildenden Fläche des wenigstens einen ersten Folienelements (2), angeordnet oder ausgebildet ist.
Folienbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine zweite Folienelement (3), insbesondere unter Druck, kompressible Eigenschaften aufweist.
Folienbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine zweite Folienelement (3) durch Auflaminieren auf dem wenigstens einen ersten Folienelement (2) angeordnet oder ausgebildet ist.
Folienbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Folienelement (2) eine Dicke in einem Bereich zwischen 50 und 700 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen 100 und 500 µm, bevorzugt in einem Bereich zwischen 150 µm und 300 µm, aufweist.
Folienbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine zweite Folienelement (3) eine Dicke in einem Bereich zwischen 25 und 200 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen 50 und 175 µm, bevorzugt in einem Bereich zwischen 75 µm und 125 µm, aufweist.
Folienbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es, insbesondere in einem Temperaturbereich zwischen 10 und 30°C, eine thermische Leitfähigkeit oberhalb 0,1 W/mK aufweist.
Folienbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine elektrische Durchschlagfestigkeit in einem Bereich zwischen 0,1 und 10 kV/mm, insbesondere oberhalb 1 kV/mm, aufweist.
Folienbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine thermische und/oder elektrische Stabilität an Luft aufweist.
Folienbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Dauerbetriebstemperatur von oberhalb 300°C, insbesondere oberhalb 400°C, weiter insbesondere oberhalb 500°C, weiter insbesondere oberhalb 550°C, aufweist.
Folienbauteil nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass es nach mehr als 1500 Stunden, insbesondere bei mehr als 2500 Stunden, oberhalb 500°C eine elektrische Durchschlagfestigkeit in einem Bereich zwischen 0,1 und 10 kV/mm, insbesondere oberhalb 1 kV/mm, aufweist.
Folienbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Entflammbarkeit gemäß UL 94 von V0 aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Folienbauteils (1), insbesondere eines Folienbauteils (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte: - Ausbilden oder Bereitstellen wenigstens eines ein aus einem Graphitmaterial gebildeten oder ein solches umfassenden ersten Folienelements (2); - Ausbilden oder Bereitstellen wenigstens eines aus einem Polyimidmaterial oder ein solches umfassenden zweiten Folienelements (3); - Verbinden des wenigstens einen ersten Folienelements (2) und des wenigstens einen zweiten Folienelements (3) unter Ausbildung des Folienbauteils (1).