EP3728944A1 - Vorrichtung zum ableiten von wärme von einer wärmequelle und verwendung dieser vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zum ableiten von wärme von einer wärmequelle und verwendung dieser vorrichtung

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EP3728944A1
EP3728944A1 EP18814630.2A EP18814630A EP3728944A1 EP 3728944 A1 EP3728944 A1 EP 3728944A1 EP 18814630 A EP18814630 A EP 18814630A EP 3728944 A1 EP3728944 A1 EP 3728944A1
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EP
European Patent Office
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heat
heat dissipation
acid
dissipation system
hydroxyphenyl
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18814630.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Grosser
Matthias KNAUPP
Thomas Grimm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Covestro Deutschland AG
Original Assignee
Covestro Deutschland AG
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the subject of the present invention is a device for dissipating heat from a heat source.
  • This device comprises a heat pipe, a heat input element, and a heat decoupling element, also called heat sink, the heat sink
  • the heat sink We sentlichen of a thermally conductive thermoplastic composition having a heat conductivity in plane of 1 to 50 W / (m * K), preferably 2 to 30 W / (m * K) is preferably 4 to 20 W / (m * K).
  • the quotient of the outside diameter to the wall thickness of the heat pipe is preferably from 10: 1 to 4: 1.
  • the subject matter of the present invention is also a luminaire which comprises the device according to the invention.
  • a heat pipe In a heat pipe is a heat exchanger that allows a high heat flux density using Ver evaporation heat of a working medium, d. H. On small cross-sectional area large amounts of heat can be transported.
  • heatpipes can be used only in a limited temperature range, for example in the range of 0 to 250 ° C for copper heatpipes with water as the working medium, in the sem, but they have a thermal resistance, which is significantly smaller than that of metals. The behavior of the heat pipes therefore comes very close to the isothermal state change. There is an almost constant temperature over the length of the heat pipe. For the same transmission capacity much lighter construction methods than conventional heat exchangers are possible under the same conditions of use.
  • Heatpipes contain a hermetically encapsulated volume in the form of a tube, each with a heat source facing the end and a heat sink facing the end.
  • the tube is filled with an Ar beitsmedium, such as water or ammonia, which fills the volume to egg nem small part in liquid, for the most part in the vapor state.
  • Ar beitsmedium such as water or ammonia
  • US20040252502A1 discloses an LED reflector in which the waste heat of the LEDs is dissipated by a heat pipe.
  • the reflector contains a thermally conductive plastic and serves simultaneously as a heat input element, wherein the heat pipe is encapsulated with the thermally conductive plastic, so as to ensure an improved heat transfer from the reflector to the heat pipe.
  • the device disclosed in US20040252502A1 finds use, for example, in vehicle headlights, vehicle rear lights, flashing lights or other lighting apparatuses which have LEDs.
  • thermally conductive plastic as Be constituent of a heat input element is not very effective, because due to the over the thermal conductivity of metals such as copper (240 to 401 W / (m * K), depending on the purity) or Also, aluminum (75 to 236 W / (m * K), depending on the purity) significantly lower thermal conductivity in planar of thermally conductive plastics (1 to 50 W / (m * K)) an effective transfer of heat given off by the heat source to the Heatpipe can not be guaranteed In this case, it is also not helpful to increase the surface of the thermally conductive plastic containing heat coupling element ßern.
  • US20040252502A1 does not disclose how the heat dissipated by the heat source can be utilized. It is therefore an object of the present invention to provide a device which overcomes the disadvantages of the prior art.
  • object of the present invention is therefore to provide a device comprehensive send a heat pipe for dissipating heat from a heat source available that dissipates heat from this heat source reliably and effectively.
  • the heat pipe should be suitable to be overmolded with a plastic, without collapse, sansplatzen, or even to be damaged so far, which is hindered an effective full heat dissipation.
  • the ability of the heat pipe for sauceablei device after encapsulation at least 80%, preferably at least 95%, more preferably at least 95%, in particular at least 98% of the ability to dissipate heat not overmolded heat pipe, so the heat pipe before encapsulation amount.
  • the device should have a heat input element that ensures an effective transfer of the heat emitted by the heat source to the heat pipe.
  • the device should have a heat input element containing a thermally conductive plastic capable.
  • the device should also be adapted to use the ask derived from the heat source heat at another point usefully.
  • a device having a heat pipe, a heat input pelelement, and a heat coupling element, wherein the thoughkkoppelement consists of at least 50 wt .-% of a thermally conductive thermoplastic composition, and wherein the heat pipe, in particular the heat coupling element te end the heat pipe, is overmolded with the thermally conductive thermoplastic composition of the choirauskoppelements.
  • the quotient of the outside diameter to wall thickness of the heat pipe from 10: 1 to 4: 1.
  • the heat decoupling element to at least 65 wt .-%, preferably at least 80 wt .-%, more preferably at least 95 wt .-% of a thermally conductive thermoplastic composition.
  • a functional element may be attached to the heat sink, for example a fastening element or a housing.
  • This functional element may also be a thermoplastic composition and be sprayed.
  • the thermoplastic composition of the functional element does not require thermally conductive thermoplastic composites. However, it can be setting for the purposes of the present invention. Also, this functional element is not considered as part of theharikör pers in the sense of the present invention.
  • This thermally conductive thermoplastic composition preferably has a heat conductivity in plane of 1 to 50 W / (m * K), preferably 2 to 30 W / (m * K), preferably 4 to 20 W / (m * K).
  • the quotient of the outside diameter to the wall thickness of the heat pipe is preferably from 10: 1 to 4: 1, preferably from 8: 1 to 4: 1, particularly preferably from 7: 1 to 5: 1.
  • Preferred working medium of the heat pipe is water, possibly water with additives.
  • the heatpipe is prevented from collapsing, bursting or otherwise being damaged during encapsulation with the thermally conductive thermoplastic composition of the thermal decoupling element, and, on the other hand, the ability to dissipate heat effectively is not reduced.
  • the ability of the heat pipe for heat dissipation after encapsulation is at least 80%, preferably at least 90%, particularly preferably at least 95%, in particular at least 98% of the ability to heat dissipate the heat pipe before encapsulation.
  • the heat dissipation system is formed as part of a lamp, preferably a headlamp, particularly preferably a vehicle headlamp or vehicle tail light, hereinafter referred to as summarized together vehicle headlight.
  • the heat extraction element is formed as part of the housing of a vehicle headlamp, in particular a vehicle headlight orffyheckscheinwer fers.
  • LEDs in these headlights namely the prob lem that the windows of these headlights are hardly heated by the heat of the LEDs he.
  • LEDs generate in operation while locally a waste heat with high temperature, which must be dissipated effectively, as already described above, but the total amount of heat emitted by an LED heat energy compared to beispielswei se halogen bulbs at the same light output for a much lower, on the other The resulting heat is released almost exclusively on the back and not in the form of heat radiation in the direction of the lens.
  • the heat decoupling element may be formed as a heat sink located inside or outside, preferably inside, more preferably down below, on the driving convincing headlight disc and this heated, in particular by convection, but also by heat conduction and heat radiation.
  • the heat sink is preferably designed as a body with a structured surface for enlarging the same.
  • it can be designed as a substantially flat body, for example as a disk, or as a body with planar projections, such as cooling ribs; other shapes that have an enlarged surface but are also possible according to the invention.
  • the heat sink can also be designed as a cuboid, cylinder, sphere, cone or any other shape that serves the purpose of the heat sink.
  • the vehicle headlamp disc is freed of fogging or frost after a short time in cold weather when the light is switched on.
  • LED Light Emitting Diode, in the majority of LEDs
  • the subject of the present invention is thus:
  • a heat dissipation system for a heat source wherein the heat dissipation system has a heat pipe, a heat input element, a heat coupling element (heat sink), wherein the heat coupling element to at least 65 wt .-%, more preferably at least 80 wt .-%, most preferably at least 95 wt .-% of a ischenr meleitschreiben thermoplastic composition having a thermal conductivity in plane of 1 to 50 W / (m * K), preferably 2 to 30 W / (m * K) preferably 4 to 20 W / (m * K) consists.
  • the quotient of the outside diameter to the wall thickness of the heat pipe is preferably from 10: 1 to 4: 1.
  • the quotient of the outside diameter to the wall thickness of the heat pipe is preferably from 8: 1 to 4: 1, particularly preferably from 7: 1 to 5: 1.
  • the heat pipe of the heat dissipation system is encapsulated with the thermally conductive thermoplastic composition of the heat extraction element.
  • the ability of the heat pipe for heat dissipation after encapsulation is preferably at least 80%, preferably at least 90%, particularly preferably at least 95%, in particular special at least 98% of the heat dissipation capability of the non-encapsulated heat pipe.
  • the thermally conductive thermoplastic composition is preferably a composition containing a polycarbonate.
  • the heat source is preferably a light source, preferably an LED.
  • the heat dissipation system is preferably a component of a luminaire, particularly preferably a headlamp, very particularly preferably a driving headlamp, in particular particularly preferably a vehicle front headlamp or rear vehicle headlamp.
  • the heat extraction element is designed as a heat sink, which is located on the inside of the vehicle headlamp and this heats.
  • the subject of the present invention is also:
  • a luminaire comprising the heat dissipation system according to the invention.
  • This lamp is preferably a headlight, particularly preferably a vehicle headlight.
  • thermoplastic composition can be selected, for example, from those described in WO 2015/135958 A1. These compositions contain:
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are independently Ci- to G-alkyl, each optionally halogenated and in each case branched or unbranched, and / or Cs to G cycloalkyl, G, - to C2o-aryl or C7- to Ci2-aralkyl, each optionally substituted by branched or unbranched alkyl, preferably Ci to C i-alkyl, and / or halogen, preferably chlorine and / or bromine, n independently 0 or 1, q is an integer value from 0 to 30 .
  • X is a mononuclear or polynuclear aromatic radical having 6 to 30 carbon atoms or a linear or branched aliphatic radical having 2 to 30 carbon atoms, which may be substituted or unsubstituted or bridged or unbridged depending Weil;
  • wel ches preferably has a melt flow index of at least 2.5 g / lO min, determined according to ASTM Dl 238 (at l90 ° C. and 2.16 kg),
  • At least one further polymer additive selected from the group of heat stabilizers, flame retardants other than component C, antistatics, colorants, pigments, mold release agents, UV absorbers, IR absorbers and / or fillers selected from the group consisting of chalk, quartz powder, Titanium dioxide, silicates, aluminosilicates, alumina, silica, magnesium hydroxide and / or Aluminiumhyd roxid, wherein the components A to E add up to 100 wt .-%.
  • thermoplastic compositions of the invention have a minimum thermal conductivity (in plane) of preferably> 9 W / (m * K), a heat resistance of> 100 ° C and a melt volume flow rate at 330 ° C and 2.16 kg load of> 10 cm 3/10 min.
  • Particularly preferred thermoplastic compositions according to the invention have a heat resistance of> 110 °
  • thermoplastic compositions are also characterized by a shrinkage of ⁇ 0.14% and an E-modulus of ⁇ 6500 N / mm 2 , whereby the thermoplastic compositions have sufficient resistance to externally supplied elastic deformation, without too rigid behavior to show.
  • component A polycarbonates are used.
  • polycarbonate according to the invention are meant homopolycarbonates as well as copolycarbonates and polyestercarbonates.
  • thermoplastic polycarbonates including the thermoplastic, aromatic polyester carbonates have average molecular weights M w (determined by measuring the relative viscosity at 25 ° C in CH 2 Cl 2 and a concentration of 0.5 g per 100 ml CH 2 Cl 2) from 20,000 g / mol to 32,000 g / mol, preferably from 23,000 g / mol to 31,000 g / mol, in particular special from 24,000 g / mol to 31,000 g / mol.
  • One part, up to 80 mol%, preferably from 20 mol% up to 50 mol%, of the carbonate groups in the polycarbonates used according to the invention may be replaced by aromatic dicarboxylic acid ester groups.
  • aromatic polyester carbonates Such polycarbonates containing both acid residues of carbonic acid and acid residues of aromatic dicarboxylic acids incorporated in the molecular chain are referred to as aromatic polyester carbonates. They are subsumed in the context of the present invention under the generic term of the thermoplastic, aromatic polycarbonates rule.
  • the preparation of the polycarbonates is carried out in a known manner from diphenols, carbonic acid derivatives, optionally chain terminators and optionally branching agents, wherein for the production of the polyester carbonates, a part of the carbonic acid derivatives by aromatic dicarboxylic acids or derivatives of dicarboxylic acids is replaced, depending on the specification in the aromatic polycarbonates to be replaced carbonate structural units by aromatic dicarboxylic ester structural units.
  • Dihydroxyaryl compounds suitable for the preparation of polycarbonates are those of the formula (2) HO-Z-OH (2), in which
  • Z is an aromatic radical having 6 to 30 carbon atoms, which may contain one or more aromatic nuclei, may be substituted and may contain aliphatic or cycloaliphatic radicals or alkylaryls or heteroatoms as bridge members.
  • Z in formula (2) preferably represents a radical of the formula (3)
  • R 6 and R 7 independently of one another are H, C 1 -C 10 -alkyl, C 1 -C 10 -alkoxy, halogens such as Cl or Br or each optionally substituted aryl or aralkyl, preferably H or C 1 to C 12 -alkyl, particularly preferably H or C 1 to C 8 -alkyl and very particularly preferably H or methyl, and
  • X is a single bond, -SO 2, -CO-, -O-, -S-, Ci- to G, -alkyl, C 2 - to C 5 -alkylidene or C 5 - to C 6 -cycloalkylidene, which is denoted by Ci- to C O - alkyl, preferably, methyl or ethyl, may be substituted, further for C ⁇ - to C 12-arylene, wel Ches may optionally be condensed with other heteroatom-containing aromatic rings is.
  • X is a single bond, C ⁇ to C 5 -alkylene, C 2 - to C 5 -alkylidene, C - to C 6 -cycloalkylidene, -O-, -SO-, -CO-, -S-, -SO 2 or for a radical of the formula (3a) or (3b)
  • R 8 and R 9 are individually selectable for each X 1 independently of one another and are hydrogen or C 1 -C 8 -alkyl, preferably hydrogen, methyl or ethyl, and X 1 is carbon and n is an integer from 4 to 7, preferably 4 or 5 with the proviso that on at least one atom X 1 , R 8 and R 9 are simultaneously alkyl.
  • dihydroxyaryl compounds diphenols
  • dihydroxybenzenes dihydroxy-diphenyls, bis (hydroxyphenyl) alkanes, bis (hydroxyphenyl) -cycloalkanes, bis (hydroxyphenyl) -aryls, bis (hydroxyphenyl) ethers, bis (hydroxyphenyl ) ketones, bis-
  • Diphenols suitable for the preparation of the polycarbonates to be used according to the invention are, for example, hydroquinone, resorcinol, dihydroxydiphenyl, bis-
  • Preferred diphenols are 4,4'-dihydroxydiphenyl, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1-phenyl-propane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -phenylethane, 2,2-bis (4 -hydroxyphenyl) propane, 2,4-bis (4-hydroxyphenyl) -2-methylbutane, 1, 3-bis [2- (4-hydroxyphenyl) -2-propyl] benzene (Bi sphenol M), 2,2 Bis- (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -propane, bis- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl-methane, 2,2-bis- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -propane, Bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) sulfone, 2,4-bis- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -2-methylbutane,
  • diphenols are 4,4'-dihydroxydiphenyl, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -phenyl-ethane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -propane, 2,2-bis (3,5 -dimethyl-4-hydroxyphenyl) propane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane and 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane (bisphenol TMC).
  • the monofunctional chain terminators required to control the molecular weight such as phenols or alkylphenols, in particular phenol, p-tert. Butylphenol, iso-octylphenol, cumylphenol, their chlorocarbonic acid esters or acid chlorides of monocarboxylic acids or mixtures of these chain terminators are either added to the bisphenolate or the bisphenolates of the reaction or added at any time during the synthesis, as long as phosgene or Chlorkohlenquipreend phenomenon in the reaction mixture are present, or in the case of acid chlorides and chloroformate as Kettenab crusher, as long as enough phenolic end groups of the polymer forming are available avail.
  • the chain terminator (s) are added after phosgenation at one place or at a time when phosgene is no longer present but the catalyst has not yet been metered, or before the catalyst, with the catalyst together or in parallel.
  • any branching or branching mixtures to be used are added to the synthesis, but usually before the chain terminators.
  • trisphenols, quarterphenols or acid chlorides of tri- or tetracarboxylic acids are used, or mixtures of polyphenols or acid chlorides.
  • Some of the compounds which can be used as branching agents having three or more than three phenolic hydroxyl groups are, for example, phloroglucinol, 4,6-dimethyl-2,4,6-tri (4-hydroxyphenyl) -heptene-2, 4,6-dimethyl- 2,4,6-tris (4-hydroxyphenyl) heptane, 1,3,5-tris (4-hydroxyphenyl) benzene, 1,1,1-tris (4-hydroxyphenyl) ethane, tris (4-hydroxyphenyl) phenylmethane, 2,2-bis [4,4-bis (4-hydroxyphenyl) -cyclohexyl] -propane, 2,4-bis (4-hydroxyphenyl-isopropyl) -phenol, tetra- (4-hydroxyphenyl) methane.
  • trifunctional compounds are 2,4-dihydroxybenzoic acid, trimeric acid, cyanuric chloride and 3,3-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -2-oxo-2,3-dihydroindole.
  • Preferred branching agents are 3,3-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -2-oxo-2,3-dihydroindole and 1,1,1-tri (4-hydroxyphenyl) -ethane.
  • the amount of optionally used branching agent is 0.05 mol% to 2 mol%, based in turn on moles of diphenols used in each case.
  • the branching agents may either be initially charged with the diphenols and the chain terminators in the aqueous alkaline phase or may be added dissolved in an organic solvent prior to phosgenation.
  • Suitable aromatic dicarboxylic acids for the preparation of the polyester carbonates are, for example, orthophthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, tert-butylisophthalic acid, 3,3'-diphenyldicarboxylic acid, 4,4'-diphenyldicarboxylic acid, 4,4-benzophenonedicarboxylic acid, 3,4'-benzophenonedicarboxylic acid, 4 4'-diphenyl ether dicarboxylic acid, 4,4'-
  • Diphenylsulfonedicarboxylic acid 2,2-bis- (4-carboxyphenyl) -propane, trimethyl-3-phenylindane-4,5'-dicarboxylic acid.
  • aromatic dicarboxylic acids terephthalic acid and / or isophthalic acid are particularly preferably used.
  • dicarboxylic acids are the dicarboxylic acid dihalides and the dicarboxylic acid diesters, in particular the dicarboxylic acid dichlorides and the dimethyl dicarboxylates.
  • Substitution of the carbonate groups by the aromatic dicarboxylic ester groups is essentially stoichiometric and also quantitative, so that the molar ratio of the reactants is also found in the finished polyester carbonate.
  • the incorporation of the aromatic dicarboxylic acid ester groups can be carried out both statistically and in blocks.
  • Preferred methods of preparation of the polycarbonates to be used according to the invention, including the polyester carbonates are the known interfacial method and the known melt transesterification method (cf., for example, WO 2004/063249 A1, WO 2001/05866 A1, WO 2000/105867, US Pat. No. 5,340,905 A, US 5,097,002 A, US-A 5,717,057 A).
  • the preferred acid derivatives are phosgene and optionally dicarboxylic acid dichlorides, in the latter case preferably diphenyl carbonate and optionally dicarboxylic acid diester.
  • Catalysts, solvents, workup, reaction conditions, etc. for the production of polycarbonate or Polyestercarbonather too are described suffi accordingly in both cases and known.
  • polycarbonates, polyester carbonates and polyesters can be processed in a known manner and processed into any molded articles, for example by extrusion or injection molding.
  • the individual basal planes of the graphite are driven apart by a special treatment, whereby an increase in volume of Gra, preferably by a factor of 200 to 400, results.
  • the production of expanded graphites is described, inter alia, in the documents US Pat. No. 1,137,373 A, US Pat. No. 1,191,383 A and US Pat. No. 3,404,061 A.
  • Graphites are used in the form of fibers, rods, spheres, hollow spheres, platelets, in powder form, in each case both in aggregated and in agglomerated form, preferably in platelet form.
  • a particle having a flat geometry is understood.
  • the height of the particles is usually significantly Lich Lich compared to the width or length of the particles.
  • Such flat particles may in turn be agglomerated or aggregated into entities.
  • the height of the platelet-shaped primary particles is less than 500 nm, preferably LESS than 200 nm and more preferably less than 100 nm. Due to the small size of these primary particles, the shape of the particles may be bent, curved, wavy or andersar tig deformed.
  • the length dimensions of the particles can be determined by standard methods, for example electron microscopy.
  • Graphite is in the inventive thermoplastic compositions in amounts of from 15.0 to 60.0 wt .-%, preferably 20.0 to 45.0 wt .-%, particularly preferably 20.0 to 35.0 wt .-%, all particularly preferably 30.0 to 35 wt .-% used to obtain a good ther mix conductivity of the thermoplastic compositions while ensuring a high processing width.
  • a graphite with a relatively high specific surface area determined as the BET surface area by means of nitrogen adsorption according to ASTM D3037.
  • the D (0.5) of the graphite determined by sieve analysis according to DIN 51938, is ⁇ 1.2 mm.
  • the graphites have a particle size distribution which is characterized by the D (0,9) character of at least 1 mm, preferably at least 1.2 mm, more preferably at least 1.4 mm and even more preferably at least 1.5 mm.
  • the graphites have a particle size distribution characterized by the D (0.5) of at least 400mih, preferably of at least 600mip, more preferably of at least 750mhi and even more preferably of at least 850mhi.
  • the graphites preferably have a particle size distribution which is characterized by the D (0,1) character of at least 100 ⁇ m, preferably of at least 150 ⁇ m, more preferably of at least 200 ⁇ m and even more preferably of at least 250 ⁇ m.
  • the graphites used have a density, determined with xylene, in the range from 2.0 g / cm 3 to 2.4 g / cm 3 , preferably from 2.1 g / cm 3 to 2.3 g / cm 3, and more preferably from 2.2 g / cm 3 to 2.27 g / cm 3 .
  • the carbon content of the graphites used according to the invention is preferably> 90%, more preferably> 95% and even more preferably> 98%.
  • the residual moisture content of the graphites used according to the invention, determined according to DIN 38414 at 110 ° C. for 8 hours, is preferably ⁇ 5%, more preferably ⁇ 3% and even more preferably ⁇ 2%.
  • the thermal conductivity of the graphites used according to the invention before processing is parallel to the basal planes between 250 and 400 W / (m * K) and perpendicular to the basal planes between 6 to 8 W (m * K).
  • the electrical resistance of the graphite used according to the invention before processing parallel to the basal planes is about 0.001 Q * cm and is perpendicular to the basal plane less than 0.1 Q * cm.
  • the bulk density of the graphites is usually between 50 g / l and 250 g / l, preferably between 65 g / l and 220 g / l and more preferably between 100 g / l and 200 g / l.
  • thermoplastic compositions which have a leachable chlorine ion content of less than 100 ppm.
  • thermoplastic compositions which have a content of nitrates and nitrites less than 50 ppm.
  • graphites which satisfy all these limits, i. for the sulfur, the chloride ion, the nitrate and the nitrite content.
  • Components C in the sense of the invention are selected from the group of mono- and oligomeric phosphoric and phosphonic acid esters, it also being possible for mixtures of a plurality of components, selected from one or more of these groups, to be used as component C.
  • Mono- and oligomeric phosphoric or phosphonic acid esters used according to the invention are phosphorus compounds of the general formula (V)
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are independently Ci- to Cx-alkyl, each optionally halogenated and each branched or unbranched, and / or Cs to C 6 -cycloalkyl, C ⁇ - bis C20- aryl or C7- to Ci2-aralkyl, each optionally substituted by branched or unbranched alkyl, and / or halogen, preferably chlorine and / or bromine, n is independently 0 or 1, q is an integer value from 0 to 30 and
  • X is a mono- or polynuclear aromatic radical having 6 to 30 carbon atoms, or a linear or branched aliphatic radical having 2 to 30 carbon atoms, which in each case may be substituted or unsubstituted, bridged or unbridged.
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are independently branched or unbranched C i to C i-alkyl, phenyl, naphthyl or C 1 to C 1 alkyl-substituted phenyl.
  • aromatic groups R 1 , R 2 , R 3 and / or R 4 these in turn may be substituted by halogen and / or alkyl groups, preferably chlorine, bromine and / or Ci to C i-alkyl, branched or unbranched.
  • Particularly preferred aryl radicals are cresyl, phenyl, xylenyl, propylphenyl or butylphenyl and the corresponding brominated and chlorinated derivatives thereof.
  • X in the formula (V) is preferably derived from diphenols.
  • n in the formula (V) is preferably equal to 1.
  • q is preferably 0 to 20, particularly preferably 0 to 10, in the case of mixtures averages of 0.8 to 5.0, preferably 1.0 to 3.0, more preferably 1.05 to 2.00, and more preferably from 1.08 to 1.60.
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently linear or branched C to C alkyl and / or optionally linear or branched alkyl-substituted C to C 6 cycloalkyl, G to C 10 aryl or C7 - to Ci2-aralkyl, n are independently 0 or 1, q is independently 0, 1, 2, 3 or 4,
  • N is a number between 1 and 30.
  • R 5 and R E are independently linear or branched Ci to C 4 - alkyl, preferably methyl before, and
  • Ci to G Alkylidcn linear or branched Ci to G Alkylidcn, linear or branched Ci to Cv-alkylene, C 5 - to C 12 -cycloalkylene, C5 to Ci2-Cycloalkyliden, -O-, -S-, - SO-, SO2 or -CO- is included.
  • X (with the angren Zenden oxygen atoms) derived from hydroquinone, bisphenol A or diphenylphenol.
  • X is derived from resorcinol.
  • X is particularly preferably derived from biphenol A.
  • Phosphorus compounds of the formula (V) are, in particular, tributyl phosphate, triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, diphenyl cresyl phosphate, diphenyl octyl phosphate, diphenyl 2-ethyl cresyl phosphate, tri (isopropylphenyl) phosphate, resorcinol bridged oligophosphate and bisphenol A bridged oligophosphate.
  • oligomeric Phosphor Acidestem of formula (V) which are derived from bisphenol A, is particularly preferred.
  • component C is bisphenol A-based oligophosphate according to formula (Va).
  • oligophosphates analogous to the formula (Va), in which q is between 1, 0 and 1, 2.
  • the phosphorus compounds according to component C are known (cf., for example, EP 0 363 608 A1, EP 0 640 655 A2) or can be prepared by known methods in an analogous manner (eg Ullmanns Enzyklopadie der ischen Chemie, Vol. 18, pp. 301 ff, 1979; Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Vol. 12/1, p. 43; Beilstein Vol. 6, p. 177).
  • the mean q value is determined by determining the composition of the phosphorus compound mixture (molecular weight distribution) by means of high pressure liquid chromatography (HPLC) at 40 ° C. in a mixture of acetonitrile and water (50:50) and calculating therefrom the mean values for q become.
  • compositions according to the invention contain 4.5 to 10% by weight, preferably 6.0 to 10.0% by weight, particularly preferably 6.0 to 9.0% by weight of component C.
  • compositions according to the invention contain from 5.0 to 7.0% by weight of component C.
  • Component D in the context of the present invention is an ethylene / alkyl (meth) acrylate copolymer of the formula (VI)
  • Ri is methyl or hydrogen
  • R 2 is hydrogen or a C 1 -C 12 -alkyl radical, preferably methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, sec-butyl, tert-butyl, isobutyl, hexyl, isoamyl or tert-amyl, x and y are each an independent degree of polymerization (whole Number) and n is an integer> 1.
  • the ethylene / alkyl (meth) acrylate copolymer may be a random, block or multiblock copolymer or mixtures of these structures.
  • branched and unbranched ethylene / alkyl (meth) acrylate copolymers particularly preferably linear ethylene / alkyl (meth) acrylate copolymers, are used.
  • the melt flow index (MFR) of the ethylene / alkyl (meth) acrylate copolymer is preferably in the range of 2.5-40.0 g / (10 min), more preferably in the range from 3.0 to 10.0 g / (l 0 min), most preferably in the range of 3.0-8.0 g / (l 0 min).
  • Elvaloy ® AC 1820 (DuPont) is preferably used. This is an ethylene / methyl acrylate copolymer having a methyl acrylate content of 20% and a melt flow index of 8 g / (l 0 min), determined at 190 ° C and 2.16 kg according to ASTM Dl 238.
  • compositions according to the invention contain from 0.01 to 5% by weight, preferably from 2 to 4.5% by weight, very particularly preferably from 3 to 4% by weight of component D.
  • the polycarbonate compositions can also be added to the conventional thermoplastics additives such as flame retardants, fillers, heat stabilizers, antistatic agents, colorants and pigments, mold release agents, UV absorbers and IR absorber in the usual amounts.
  • thermoplastics additives such as flame retardants, fillers, heat stabilizers, antistatic agents, colorants and pigments, mold release agents, UV absorbers and IR absorber in the usual amounts.
  • compositions according to the invention preferably contain no further flame retardants in addition to component C.
  • the compositions according to the invention are also free of fluorine-containing antidripping agents, for example of PTFE (polytetrafluoroethylene).
  • the amount of further additives is preferably up to 5 wt .-%, particularly preferably 0.01 to 3 wt .-%, based on the total composition.
  • Suitable additives are described, for example, in “Additives for Plastics Handbook, John Murphy, Elsevier, Oxford 1999", in the “Plastics Additives Handbook, Hans Zweifel, Hanser, Kunststoff 2001”.
  • Suitable antioxidants or thermal stabilizers are, for example alkylated monophenols, alkylthiomethylphenols, hydroquinones and alkylated hydroxides, tocopherols, hydroxylated thiodiphenyl ethers, alkylidenebisphenols, O-, N- and S-benzyl compounds, hydroxybenzylated malonates, aromatic hydroxybenzyl compounds, triazine compounds, acylaminophenols, esters of ⁇ - (3,5-di tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionic acid, esters of ⁇ - (5-tert-butyl-4-hydroxy-3-methylphenyl) propionic acid, esters of ⁇ - (3,5-dicyclohexyl-4-hydroxyphenyl) propionic acid, esters of 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenylacetic acid, amides of ⁇ - (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxypheny
  • organic phosphites such as triphenylphosphine, tritoluylphosphine or (2,4,6-tri-t-butylphenyl) - (2-butyl-2-ethyl-propane-1,3-diyl) phosphite, phosphonates and phosphanes, usually those in which the organic radicals consist entirely or partially of optionally substituted aromatic radicals.
  • IRGANOX ® 1076 octadecyl-3,5-di (tert) -butyl-4- hydroxyhydrozimt yarnreester, CAS No. 2082-79-3) and triphenylphosphine (TPP).
  • Suitable mold release agents are, for example, the esters or partial esters of monohydric to hexahydric alcohols, in particular of glycerol, of pentaerythritol or of Guerbet alcohols.
  • Monohydric alcohols include stearyl alcohol, palmityl alcohol and Guerbet alcohols.
  • a dihydric alcohol is, for example, glycol; a trihydric alcohol is, for example, glycerol; tetrahydric alcohols are, for example, pentaerythritol and meso erythritol; pentahydric alcohols are, for example, arabitol, ribitol and xylitol; Hexahydric alcohols are, for example, mannitol, glucitol (sorbitol) and dulcitol.
  • the esters are preferably the monoesters, diesters, triesters, tetraesters, pentaesters and hexaesters or mixtures thereof, in particular random mixtures, of saturated aliphatic C 1 to C 36 monocarboxylic acids and optionally hydroxymonocarboxylic acids, preferably with saturated, aliphatic C 14- to C32 monocarboxylic acids and optionally hydroxymonocarboxylic acids.
  • the commercially available fatty acid esters may contain ⁇ 60% of different partial esters as a result of the preparation.
  • Saturated, aliphatic monocarboxylic acids having 10 to 36 carbon atoms are, for example, capric, lauric, myristic, palmitic, stearic, hydroxystearic, arachidic, behenic, lignoceric, cerotic and montan acids.
  • Suitable IR absorbers are disclosed, for example, in EP 1 559 743 A1, EP 1 865 027 A1, DE 10022037 A1, DE 10006208 A1 and also in Italian patent applications RM2010A000225, RM2010A000227 and RM2010A000228.
  • those based on boride and tungstate, in particular cesium tungstate or zinc-doped cesium tungstate, as well as on ITO and ATO-based absorbers and combinations thereof are preferred.
  • Suitable UV absorbers from the class of benzotriazoles are e.g. Tinuvin® 171 (2- [2-hydroxy-3-dodecyl-5-methylbenzyl) phenyl] -2H-benzotriazole (CAS # 125304-04-3)), Tinuvin® 234 (2- [2-hydroxy] 3,5-di (1,1-dimethylbenzyl) phenyl] -2H-benzotriazole (CAS No. 70321-86-7)), Tinuvin® 328 (2-2) [hydroxy-3,5-di-tert-amyl -phenyl] -2H-benzotriazole (CAS No. 25973-55-1)).
  • Suitable UV absorbers from the class of oxalanilides are e.g. Sanduvor® 3206 (N- (2-ethoxyphenyl) -ethanediamide (CAS No. 82493-14-9)) of Clariant or N- (2-ethoxyphenyl) -N '- (4-dodecylphenyl) oxamide (CAS-No. 79102-63-9).
  • Suitable UV absorbers from the class of hydroxybenzophenones are e.g. Chimasorb® 81 (2-benzoyl-5-octyloxyphenol (CAS No. 1843-05-6)) from BASF SE, 2,4-dihydroxybenzophenone (CAS No. 131-56-6), 2-hydroxy-4 - (n-octyloxy) benzophenone (CAS No. 1843-05-6), 2-hydroxy-4-dodecyloxybenzophenone (CAS No. 2985-59-3).
  • Suitable UV absorbers from the class of the triazines are, for example, 2- [2-hydroxy-4- [3- (2-ethylhexyl-1-oxy) -2-hydroxypropyloxy] phenyl] -4,6-bis (2,4-bis) dimethylphenyl) -l, 3,5-triazine (CAS No. 137658-79-8). also known as Tinuvin ® (405 BASF SE), and 2,4-diphenyl-6- [2- hydroxy-4- (hexyloxy) phenyl] -l, 3,5-triazine (CAS-No. 147315-50-2) available as Tinuvin ® 1577 (BASF SE).
  • the compound 2- [2-hydroxy-4 - [(octyloxycarbonyl) ethylidenoxy] phenyl] -4,6-di (4-phenyl) phenyl-1,3,5-triazine has the CAS no. 204848-45-3 and is available from BASF SE under the name Tinuvin ® 479th
  • the compound 2- [2-hydroxy-4 - [(2-ethylhexyl) oxy] phenyl] -4,6-di (4-phenyl) phenyl-l, 3,5-triazine has the CAS no. 204583-39-1 and is available from BASF SE under the name CGX-UVA006 or Tinuvin ® 1600th UV absorbers are generally in an amount of 0.01 to 5 wt .-%, preferably 0.01 to 2 wt .-%, particularly preferably 0.01 to 0.05 wt .-%, based on the Automatzu composition, used.
  • the polycarbonate composition can be added to organic and inorganic fillers in üx chen quantities.
  • organic and inorganic materials are suitable for this purpose. These may e.g. have particulate, flaky or fibrous character.
  • Preferred inorganic fillers are feinstteilige (nanoscale) inorganic connec tions of one or more metals of the 1st to 5th main group and 1st to 8th subgroup of the Periodic Table, preferably from the 2nd to 5th main group, particularly preferably on the 3rd to 5th main group, or on the 4th to 8th subgroup, with the elements oxygen, sulfur, boron, phosphorus, carbon, nitrogen, hydrogen and / or silicon.
  • Examples of preferred compounds are oxides, hydroxides, hydrous / basic oxides, sulfates, sulfites, sulfides, carbonates, carbides, nitrates, nitrites, nitrides, borates, silicates, phosphates and hydrides.
  • colorants or pigments for example, organic or inorganic pigments or organic dyes or the like can be used.
  • Colorants or pigments in the context of the present invention are sulfur-containing pigments such as cadmium red or cadmium yellow, iron cyanide-based pigments such as Berlin Blue, oxide pigments such as titanium dioxide, zinc oxide, red iron oxide, black iron oxide, chromium oxide, titanium yellow, zinc iron-based Brown, titanium-cobalt-based green, cobalt blue, copper-chromium-based black and copper-iron-based black or chromium-based pigments such as chrome yellow, phthalocyanine-derived dyes such as copper phthalocyanine blue or copper phthalocyanine green condensed polycyclic dyes and pigments such as azo-based (eg, nickel-azo yellow), sulfur indigo dyes, perinone-based, perylene-based, quinacridone-derived, dioxazine-based, isoindolinone-based, and quinophthalone-derived derivatives , Anthraquinone-based, heterocyclic systems.
  • oxide pigments such as titanium dioxide,
  • MACROLEX® Blue RR MACROLEX® Violet 3R
  • MACROLEX® Violet B Lixess AG, Germany
  • Sumiplast® Violet RR Sumiplast® Violet B
  • Sumiplast® Blue OR (Sumitomo Chemical Co., Ltd.)
  • Diaresin® Violet D Diaresin® Blue G, Diaresin® Blue N (Mitsubishi Chemical Corporation), Heliogen® Blue or Heliogen® Green (BASF AG, Germany).
  • cyanine derivatives quinoline derivatives, anthraquinone derivatives, phthalocyanine derivatives are preferred.
  • a preferred composition according to the invention comprises A) 20.0 to 77.0% by weight polycarbonate, B) 15.0 to 60.0% by weight expanded graphite, the D (0.5) of the graphite being determined by Sieve analysis according to D1N 51938, ⁇ 1.2 mm,
  • q is between 1.0 and 1.2, preferably 1.1, D) 3.0 to 4.0 wt.% of at least one ethylene / alkyl (meth) acrylate copolymer
  • the composition according to the invention contains at least one further polymer additive selected from the group of heat stabilizers, different from component C flame retardants, antistatic agents, colorants, pigments, mold release agents, UV absorbers, IR absorber and / or the fillers selected from the group chalk, quartz powder , Titandi- oxide, silicates, aluminosilicates, alumina, silica, magnesium hydroxide and / or aluminum hydroxide, wherein the components A) to E) add up to 100 wt .-%.
  • the composition according to the invention contains
  • component (C) optionally at least one further polymer additive selected from the group of heat stabilizers, of component (C) different Flammschutzmit tel, antistatic agents, colorants, pigments, mold release agents, UV absorbers, 1R absorber and / or the fillers selected from the group Chalk, quartz powder, titanium dioxide, silicates, aluminosilicates, alumina, silica, magnesium hydroxide and / or aluminum hydroxide, wherein the components A) to E) add up to 100 wt .-%.
  • component (C) different Flammschutzmit tel antistatic agents, colorants, pigments, mold release agents, UV absorbers, 1R absorber and / or the fillers selected from the group Chalk, quartz powder, titanium dioxide, silicates, aluminosilicates, alumina, silica, magnesium hydroxide and / or aluminum hydroxide, wherein the components A) to E) add up to 100 wt .-%.
  • melt flow index of component D is particularly preferably at least 2.5 g / 10 min, determined in accordance with ASTM D1238 (at 190 ° C. and 2.16 kg).
  • Another particularly preferred composition according to the invention contains
  • q is between 1.0 and 1.2, preferably 1.1
  • component (C) optionally at least one further polymer additive selected from the group of heat stabilizers, of component (C) different Flammschutzmit tel, antistatic agents, colorants, pigments, mold release agents, UV absorbers, IR absorbers and / or the fillers selected from the group Chalk, quartz powder, titanium dioxide, silicates, aluminosilicates, alumina, silica, magnesium hydroxide and / or aluminum hydroxide, wherein components A) to E) add up to 100% by weight and wherein the composition is free of fluorine-containing antidrug agent.
  • component (C) different Flammschutzmit tel antistatic agents, colorants, pigments, mold release agents, UV absorbers, IR absorbers and / or the fillers selected from the group Chalk, quartz powder, titanium dioxide, silicates, aluminosilicates, alumina, silica, magnesium hydroxide and / or aluminum hydroxide, wherein components A) to E) add up to 100% by weight and wherein the composition is free
  • the preparation of the polymer compositions according to the invention containing the abovementioned components is carried out by conventional incorporation methods by Swiss-tunnel, mixing and homogenizing the individual components, in particular, the homogenization preferably takes place in the melt under the action of shear forces.
  • the merging and mixing takes place before Schmelzehomogeni tion using powder premixes.
  • premixes of granules or granules and powders with the additives according to the invention. It is also possible to use premixes which have been prepared from solutions of the components of the mixture in suitable solvents, optionally homogenizing in solution and subsequently removing the solvent.
  • the components and aforementioned additives of the inventive compositions can be introduced by known methods or as a masterbatch.
  • masterbatches are particularly preferred for the introduction of the additives, in particular masterbatches based on the respective polymer matrix being used.
  • the composition can be combined, mixed, homogenized and then extruded in conventional equipment such as screw extruders (for example twin-screw extruder, ZSK), kneaders, Brabender or Banbury mills. After extrusion, the extrudate can be cooled and comminuted. It is also possible to premix individual components and then to add the remaining starting materials individually and / or likewise mixed.
  • thermally conductive thermoplastic compositions which are also useful for the present invention are disclosed, for example, in WO2012 / 174574A2, WO2017 / 005735A1, WO2017 / 005738A1 and WO2017005736A1, the thermally conductive thermoplastic compositions according to the invention disclosed in WO2017 / 005735A1 being particularly suitable in particular the diglycerol esters disclosed in WO2017 / 005735A1 are particularly suitable as flow improvers in connection with the thermally conductive thermoplastic compositions according to the invention.
  • the diglycerol esters used as flow improvers are esters of carboxylic acids with diglycerol. In this case, esters based on various carboxylic acids are suitable. Also, different isomers of diglycerol can form base for the esters. In addition to monoesters, it is also possible to use multiple esters of diglycerol. Instead of pure compounds and mixtures can be used.
  • the isomers of diglycerol, which form the basis of the diglycerol esters used according to the invention, are the following: a, a-diglycerol a, b-diglycerol .beta., .beta.-diglycerol
  • diglycerol esters used according to the invention it is possible to use those isomers of these formulas which have been singly or multiply esterified.
  • Mixtures which can be used as flow aids consist of the diglycerol educts and ester end products derived therefrom, for example with the molecular weights 348 g / mol (monolauryl ester) or 530 g / mol (dilauryl ester).
  • the diglycerol esters according to the invention contained in the composition are derived preferably before from saturated or unsaturated monocarboxylic acids having a chain length of 6 to 30 carbon atoms.
  • Suitable monocarboxylic acids are, for example, caprylic acid (C 7 H 15 COOH, octanoic acid), capric acid (C 9 H 19 COOH, decanoic acid), lauric acid (C 11 H 23 COOH, dodecanoic acid), myristic acid (C 13 H 27 COOH, tetradecanoic acid), palmitic acid (C 15 H 31 COOH, hexadecanoic acid), margaric acid (C 16 H 33 COOH, heptadecanoic acid), stearic acid (C 17 H 35 COOH, octadecanoic acid), arachic acid (C 19 H 39 COOH, eicosanoic acid), behenic acid (C 21 H 43 COOH , Docosanoic acid), lignoc
  • Alkyl radical is included.
  • the aforementioned ester groups are according to the invention preferably also in the other isomers of diglycerol before. It may therefore also be a mixture of different diglycerol esters.
  • Preferred diglycerol esters have an HLB value of at least 6, particularly preferably 6 to 12, the HLB value being understood as meaning the so-called “hydrophilic-lipophilic balance", which is calculated according to the Griffin method as follows:
  • HLB 20 x (1 - Mi ipophii / M), where Mk RoR wi is the molecular weight of the lipophilic portion of the diglycerol ester and M is the molar mass of the diglycerol ester .
  • Table 1 shows an example of various heat pipes from different Materi alien and with different outer diameters and wall thicknesses that the ratio of outside diameter to wall thickness of the heat pipe is crucial so that the heat pipe withstand the encapsulation occurring loads without the invention should be limited to these examples , In each case, an injection pressure of about 1000 bar was applied during injection molding with a holding pressure of 600 bar.
  • FIG. 1 shows the heat dissipation system according to the invention for a heat source; are:

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Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Ableiten von Wärme von einer Wärmequelle. Diese Vorrichtung umfasst eine Heatpipe, ein Wärmeeinkoppelelement und ein Wärmeauskoppelelement, auch Kühlkörper genannt, wobei der Kühlkörper im Wesentlichen aus einer wärmeleitfähigen thermoplastische Zusammensetzung mit einer Wärmeleitfähigkeit in plane von 1 bis 50 W/(m*K), bevorzugt 2 bis 30 W/(m*K) bevorzugt 4 bis 20 W/(m*K) besteht. Dabei beträgt vorzugsweise der Quotient von Außendurchmesser zu Wandstärke der Heatpipe von 10:1 bis 4:1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Leuchte, die die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst.

Description

Vorrichtung zum Ableiten von Wärme von einer Wärmequelle und Verwendung dieser Vorrichtung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Ab leiten von Wärme von einer Wärmequelle. Diese Vorrichtung umfasst eine Heatpipe, ein Wärmeeinkoppelelement, und ein Wärmeauskoppelelement, auch Kühlkörper genannt, wobei der Kühlkörper im We sentlichen aus einer wärmeleitfähigen thermoplastische Zusammensetzung mit einer Wärme leitfähigkeit in plane von 1 bis 50 W/(m*K), bevorzugt 2 bis 30 W/(m*K) bevorzugt 4 bis 20 W/(m*K) besteht. Dabei beträgt vorzugsweise der Quotient von Außendurchmesser zu Wandstärke der Heatpipe von 10:1 bis 4:1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Leuchte, die die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst.
Bei allen Umwandlungen von einer Energieform zu einer anderen kommt es zu Energiever lusten. Dieser Energieverlust macht sich in aller Regel durch die Abstrahlung von Wärme bemerkbar. Das führt dazu, dass sich mechanische, elektrische und elektronische und sonsti ge Apparate, Geräte und Instrumente, nachfolgend zusammenfassend Apparate genannt, im Betrieb erwärmen. Diese Erwärmung wiederum kann dazu führen, dass die Apparate oder Teile dieser Apparate oder Teile der Umgebung dieser Apparate beschädigt werden, was selbstredend unerwünscht ist.
Um eine solche Schädigung zu vermeiden oder doch zumindest zu verringern, wurden be reits früh in der Geschichte der Technik Einrichtungen bereit gestellt, mit der überschüssige Wärme von einer Wärmequelle abgeleitet werden kann. Im einfachsten Fall kann dies durch eine Kühlung durch fließendes Wasser oder einen Luftstrom geschehen, Wasser oder Luft also als Wärmeleitmedium dienen. Insbesondere im letztgenannten Fall wird die Kühlung häufig durch eine sogenannten Kühlkörper unterstützt, der eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt und meist so ausgestaltet ist, dass er eine große Oberfläche aufweist, über die die Wärme abgeleitet werden kann.
Einleuchtenderweise ist das Ableiten von Wärme aus einem Apparat oder von der Wärme quelle eines Apparates umso schwieriger, je beengter die räumlichen Verhältnisse in dem Apparat sind. Dies gilt insbesondere, wenn die räumlichen Verhältnisse in der unmittelbaren Umgebung der Wärmequelle sehr beengt sind und/oder sich in der Nähe der Wärmequelle ein wärmeempfindliches Material befindet. Diese Schwierigkeit tritt mit der zunehmenden Verkleinerung von Apparaten einerseits und mit dem zunehmenden Einsatz von Kunststof fen, insbesondere mit dem zunehmenden Einsatz von Thermoplasten, andererseits immer stärker in den Vordergrund. Ein Lösungsansatz zum Überwinden dieser Schwierigkeit ist der Einsatz einer Heatpipe, auch Wärmerohr genannt. Diese sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt.
Bei einer Heatpipe handelt es sich um einen Wärmeübertrager, der unter Nutzung von Ver dampfungswärme eines Arbeitsmediums eine hohe Wärmestromdichte erlaubt, d. h. auf kleiner Querschnittsfläche können große Wärmemengen transportiert werden. Zwar können Heatpipes nur in einem begrenzten Temperaturbereich, beispielsweise im Bereich von 0 bis 250 °C für Heatpipes aus Kupfer mit Wasser als Arbeitsmedium, eingesetzt werden, in die sem besitzen sie aber einen Wärmewiderstand, der deutlich kleiner ist als der von Metallen. Das Verhalten der Wärmerohre kommt daher der isothermen Zustandsänderung sehr nah. Es herrscht eine beinah konstante Temperatur über die Länge des Wärmerohrs. Bei gleicher Übertragungsleistung sind deswegen wesentlich leichtere Bauweisen als bei herkömmlichen Wärmeübertragern unter gleichen Einsatzbedingungen möglich. Heatpipes enthalten ein hermetisch gekapseltes Volumen in Form eines Rohres mit je einem der Wärmequelle zuge wandten Ende und einem dem Kühlkörper zugewandten Ende. Das Rohr ist mit einem Ar beitsmedium, beispielsweise Wasser oder Ammoniak, gefüllt, welches das Volumen zu ei nem kleinen Teil in flüssigem, zum größeren Teil in dampfförmigem Zustand ausfüllt. Bei Wärmeeintrag beginnt das Arbeitsmedium zu verdampfen und zwar am der Wärmequelle zugewandten Ende. Dadurch wird über dem Flüssigkeitsspiegel der Druck im Dampfraum lokal erhöht, was zu einem geringen Druckgefälle innerhalb des Wärmerohrs führt. Der ent standene Dampf strömt deswegen zu einer Stelle mit niedrigerer Temperatur, also dem der Wärmesenke zugewandten Ende, wo er kondensiert. An dieser Stelle erhöht sich die Tempe ratur durch die frei werdende Kondensationswärme. Die zuvor aufgenommene latente Wär me wird an die Umgebung abgegeben. Das nun flüssige Arbeitsmedium kehrt durch Kapil larkräfte wieder zurück zu der Stelle, an der die Wärme eingeleitet wird. (Quelle: Wikipe- dia).
Da Heatpipes sehr dünn ausgelegt werden können, sind sie mit diesen Eigenschaften gut geeignet, in räumlich beengten Verhältnissen die Wärme einer Wärmequelle von dieser ab zuleiten. So offenbart US20040252502A1 einen LED-Reflektor, bei dem die Abwärme der LEDs durch eine Heatpipe abgeleitet wird. Der Reflektor enthält einen thermisch leitfähigen Kunststoff und dient dabei gleichzeitig als Wärmeeinkoppelelement, wobei die Heatpipe mit dem thermisch leitfähigen Kunststoff umspritzt ist, um so einen verbesserten Wärmeüber gang von dem Reflektor auf die Heatpipe zu gewährleisten. Verwendung findet die in der US20040252502A1 offenbarte Einrichtung beispielsweise in Fahrzeugfrontscheinwerfem, Fahrzeugrücklichtem, Blinklichtern oder anderen Beleuchtungsapparaten, die LEDs aufwei- sen. Es wurde jedoch gefunden, dass das Umspritzen von Heatpipes mit Kunststoff schwierig ist, da die Heatpipes bei den beim Umspritzen auftretenden Drücken häufig kollabieren, aufplat zen oder auf andere Weise zumindest soweit beschädigt werden, das eine wirkungsvolle Wärmeableitung behindert wird, beispielsweise durch stellenweises Eindellen der Heatpipe, wodurch an dieser Stelle die innere Struktur der Heatpipe beschädigt wird. Da solche Be schädigungen in der Regel innerhalb des umspritzten Bereichs der Heatpipe liegen, sind sie wegen der Umspritzung nicht einfach sichtbar. Dies kann dazu führen, dass eine so beschä digte umspritzte Heatpipe weiterverarbeitet wird und der Schaden erst bei einer späteren Qualitätskontrolle oder gar erst bei Versagen einer die Heatpipe aufweisenden Gesamtvor richtung auffällt. Zu diesem Zeitpunkt ist aber die Behebung des Schadens aufwändig und teuer. Dieses Problem wurde sowohl bei den sehr häufig verwendeten Heatpipes mit Kup fermantel als auch beispielsweise bei Heatpipes mit Edelstahlmantel festgestellt.
Auch wurde gefunden, dass die Verwendung von thermisch leitfähigem Kunststoff als Be standteil eines Wärmeeinkoppelelements wenig wirkungsvoll ist, da auf Grund der gegen über der Wärmeleitfähigkeit von Metallen wie Kupfer (240 bis 401 W/(m*K), je nach Rein heit) oder auch Aluminium (75 bis 236 W/(m*K), je nach Reinheit) wesentlich geringeren Wärmeleitfähigkeit in plane von thermisch leitfähigen Kunststoffen (1 bis 50 W/(m*K)) eine wirkungsvolle Übertragung der von der Wärmequelle abgegebenen Wärme an die Heatpipe nicht gewährleistet werden kann ln diesem Fall ist es auch wenig hilfreich, die Fläche des einen thermisch leitfähigen Kunststoff enthaltenden Wärmeeinkoppelelements zu vergrö ßern. Dadurch wird zwar die von der Wärmequelle abgegebene Wärme besser aufgenom men, was aber nicht zwangsläufig dazu führt, dass diese Wärme auch der Heatpipe quantita tiv zugeführt wird lm Gegenteil führt eine vergrößerte Fläche des Wärmeeinkoppelelements dazu, dass mehr Wärme an die Umgebung der Wärmequelle abgegeben wird, somit diese Wärme nicht die Wärmeübertragungsfläche des der Wärmequelle zugewandten Endes der Heatpipe erreicht und daher auch nicht eine wirkungsvolle Ableitung der Wärme über die Heatpipe erfolgen kann. Dies wiederum kann beispielsweise in einem Fahrzeugfrontschein- werfer, in dem beispielsweise durch LEDs als Leuchtmittel eine Wärmequelle besteht, die lokal eine Abwärme mit hoher Temperatur abgibt, die abgeführt werden muss, zu Problemen führen. So können beispielsweise elektrische Bauteile oder wärmeempfindliche Materialien des Scheinwerfers in der Nähe einer LED oder die LED selbst beschädigt werden. Solche Probleme stellen sich natürlich auch bei anderen Leuchtmitteln, beispielsweise Halogenlam pen.
Darüber hinaus offenbart US20040252502A1 nicht, wie die von der Wärmequelle abgeführ te Wärme genutzt werden kann. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stel len, die die Nachteile des Stands der Technik überwindet.
Insbesondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung umfas send eine Heatpipe zur Ableitung von Wärme von einer Wärmequelle zur Verfügung zu stellen, die Abwärme von dieser Wärmequelle zuverlässig und wirkungsvoll ableitet.
Dabei soll die Heatpipe dazu geeignet sein, mit einem Kunststoff umspritzt zu werden, ohne zu kollabieren, aufzuplatzen, oder auch nur soweit beschädigt zu werden, das eine wirkungs volle Wärmeableitung behindert wird. So soll die Fähigkeit der Heatpipe zur Wärmeablei tung nach dem Umspritzen mindestens 80 %, bevorzugt mindestens 90 %, besonders bevor zugt mindestens 95 %, insbesondere mindestens 98 % der Fähigkeit zur Wärmeableitung der nicht umspritzten Heatpipe, also der Heatpipe vor dem Umspritzen, betragen.
Auch soll die Vorrichtung ein Wärmeeinkoppelelement aufweisen, dass eine wirkungsvolle Übertragung der von der Wärmequelle abgegebenen Wärme an die Heatpipe gewährleistet.
Auch soll die Vorrichtung ein Wärmeeinkoppelelement aufweisen, das einen thermisch leit fähigen Kunststoff enthält.
Vorzugsweise soll die Vorrichtung auch dazu geeignet sein, die von der Wärmequelle abge leitete Wärme an einer anderen Stelle nutzbringend einzusetzen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung, die eine Heatpipe, ein Wärmeeinkop pelelement, und ein Wärmeauskoppelelement aufweist, wobei das Wärmeauskoppelement zu mindestens 50 Gew.-% aus einer wärmeleitfähigen thermoplastischen Zusammensetzung besteht, und wobei die Heatpipe, insbesondere die dem Wärmeauskoppelelement zugewand te Ende der Heatpipe, mit der wärmeleitfähigen thermoplastischen Zusammensetzung des Wärmeauskoppelements umspritzt ist. Dabei beträgt vorzugsweise der Quotient von Außen durchmesser zu Wandstärke der Heatpipe von 10:1 bis 4:1.
Vorzugsweise besteht das Wärmeauskoppelelement zu mindestens 65 Gew.-%, bevorzugt zu mindestens 80 Gew.-%, besonders bevorzugt zu mindestens 95 Gew.-% aus einer wärmeleit fähigen thermoplastischen Zusammensetzung.
An den Kühlkörper kann zusätzlich ein Funktionselement angebracht sein, beispielsweise ein Befestigungselement oder ein Gehäuse. Dieses Funktionselement kann ebenfalls ein thermo plastische Zusammensetzung sein und angespritzt sein. Die thermoplastische Zusammenset zung des Funktionselement braucht keine wärmeleitfähigen thermoplastischen Zusammen- Setzung im Sinne der vorliegenden Erfindung zu sein, kann es aber sein. Auch wird dieses Funktionselement im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht als Bestandteil des Kühlkör pers betrachtet.
Diese wärmeleitfähige thermoplastischen Zusammensetzung weist bevorzugt eine Wärme leitfähigkeit in plane von 1 bis 50 W/(m*K), bevorzugt 2 bis 30 W/(m*K) bevorzugt 4 bis 20 W/(m*K) auf. Wenn in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung von Wärmeleitfä higkeit in plane die Rede ist, ist damit die nach ASTM E 1461-01 bei 23°C bestimmte Wär meleitfähigkeit gemeint. Vorzugsweise beträgt der Quotient von Außendurchmesser zu Wandstärke der Heatpipe von 10:1 bis 4:1, bevorzugt 8:1 bis 4:1, besonders bevorzugt 7: 1 bis 5:1.
Bevorzugtes Arbeitsmedium der Heatpipe ist Wasser, ggf. Wasser mit Zusatzstoffen.
Im Bereich der angegebenen Quotienten wird zum einen verhindert, dass die Heatpipe beim Umspritzen mit der wärmeleitfähigen thermoplastischen Zusammensetzung des Wärmeaus- koppelelements kollabiert, aufplatzt oder in sonstiger Weise beschädigt wird, zum anderen wird die Fähigkeit zur wirkungsvollen Ableitung von Wärme nicht vermindert. So beträgt die Fähigkeit der Heatpipe zur Wärmeableitung nach dem Umspritzen mindestens 80 %, bevorzugt mindestens 90 %, besonders bevorzugt mindestens 95 %, insbesondere mindes tens 98 % der Fähigkeit zur Wärmeableitung der Heatpipe vor dem Umspritzen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Wärmeableitungssystem als Bestandteil einer Leuchte ausgebildet, bevorzugt eines Scheinwerfers, besonders bevorzugt eines Fahrzeugfrontscheinwerfers oder Fahrzeugheckscheinwerfers, nachfolgend als zusam menfassend Fahrzeugscheinwerfer genannt.
Bevorzugt ist dabei das Wärmeauskoppelelement als Teil des Gehäuses eines Fahrzeug scheinwerfers, insbesondere eines Fahrzeugfrontscheinwerfers oder Fahrzeugheckscheinwer fers ausgebildet. Bei Einsatz von LEDs in diesen Scheinwerfern besteht nämlich das Prob lem, dass die Scheiben dieser Scheinwerfer kaum noch durch die Abwärme der LEDs er wärmt werden. LEDs erzeugen in Betrieb zwar lokal eine Abwärme mit hoher Temperatur, die wirkungsvoll abgeleitet werden muss, wie bereits weiter oben beschrieben, jedoch ist die Gesamtmenge der von einer LED abgegebenen Wärmeenergie im Vergleich zu beispielswei se Halogenleuchtmitteln bei gleicher Lichtausbeute zum einen wesentlich geringer, zum anderen wird die entstehende Wärme fast ausschließlich rückseitig und nicht in Form von Wärmestrahlung in Richtung der Streuscheibe abgegeben. Geschieht es nun, dass bei kalter Witterung Scheiben der Scheinwerfer beschlagen oder zufrieren, so ist bei herkömmlichen Fahrzeugscheinwerfem die Abwärme der LEDs nicht ausreichend, um die Scheinwerfer scheiben von Beschlag oder Frost zu befreien. Dies kann dazu führen, dass die von solchen Scheinwerfern abgestrahlte Lichtmenge nicht mehr für eine sichere Teilnahme am Straßen verkehr ausreicht.
Erfindungsgemäß kann dabei das Wärmeauskoppelelement als Kühlkörper ausgebildet sein, der sich innen oder außen, bevorzugt innen, besonders bevorzugt innen unten, an der Fahr zeugscheinwerferscheibe befindet und diese erwärmt, insbesondere durch Konvektion, aber auch durch Wärmeleitung und Wärmestrahlung.
Der Kühlkörper ist vorzugsweise als Körper mit strukturierter Oberfläche zur Vergrößerung derselben ausgebildet. So kann er beispielsweise als im Wesentlichen flacher Körper, bei spielsweise als Scheibe, oder als Körper mit flächigen Vorsprüngen, wie beispielsweise Kühlrippen, ausgebildet sein; andere Formen, die eine vergrößerte Oberfläche aufweisen sind aber erfindungsgemäß auch möglich.
Erfindungsgemäß alternativ kann der Kühlkörper auch als Quader, Zylinder, Kugel, Kegel oder jeder anderen Form ausgebildet sein, die dem Zweck des Kühlkörpers dient.
Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass auch bei einem mit LEDs ausgerüsteten Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere nur mit LEDs ausgerüstetem Fahrzeugscheinwerfer, bei kalter Witterung die Fahrzeugscheinwerferscheibe nach kurzer Zeit von Beschlag oder Frost befreit ist, wenn das Licht eingeschaltet wird.
Wenn hier von LED (Light Emitting Diode; in der Mehrzahl LEDs) die Rede ist, ist damit ist ein lichtemittierendes Halbleiter-Bauelement gemeint, dessen elektrische Eigenschaften ei ner Diode entsprechen, sowie auch Laserdioden, also Halbleiterbauteile, die Laserstrahlung erzeugen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit:
Ein Wärmeableitungssystem für eine Wärmequelle, wobei das Wärmeableitungssystem eine Heatpipe, ein Wärmeeinkoppelelement, ein Wärmeauskoppelelement (Kühlkörper) aufweist, wobei das Wärmeauskoppelelement zu mindestens 65 Gew.-%, besonders bevorzugt zu mindestens 80 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt zu mindestens 95 Gew.-% aus einer wär meleitfähigen thermoplastischen Zusammensetzung mit einer Wärmeleitfähigkeit in plane von 1 bis 50 W/(m*K), bevorzugt 2 bis 30 W/(m*K) bevorzugt 4 bis 20 W/(m*K) besteht. Dabei beträgt vorzugsweise der Quotient von Außendurchmesser zu Wandstärke der Heat pipe von 10:1 bis 4:1. Bevorzugt beträgt der Quotient von Außendurchmesser zu Wandstärke der Heatpipe von 8:1 bis 4:1, besonders bevorzugt 7:1 bis 5:1.
Bevorzugt ist dabei die Heatpipe des Wärmeableitungssystem mit der wärmeleitfähigen thermoplastischen Zusammensetzung des Wärmeauskoppelements umspritzt.
Dabei ist bevorzugt die Fähigkeit der Heatpipe zur Wärmeableitung nach dem Umspritzen mindestens 80 %, bevorzugt mindestens 90 %, besonders bevorzugt mindestens 95 %, insbe sondere mindestens 98 % der Fähigkeit zur Wärmeableitung der nicht umspritzten Heatpipe.
Bei der wärmeleitfähigen thermoplastischen Zusammensetzung handelt es sich bevorzugt um eine Zusammensetzung enthaltend ein Polycarbonat.
Bei der Wärmequelle handelt es sich bevorzugt um ein Leuchtmittel, bevorzugt um eine LED.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Wärmeableitungssystem um einen Bestandteil einer Leuchte, besonders bevorzugt eines Scheinwerfers, ganz besonders bevorzugt eines Fahr zeugscheinwerfers, insbesondere besonders bevorzugt eines Fahrzeugfrontscheinwerfers oder Fahrzeugheckscheinwerfers.
Bevorzugt handelt es sich um ein Bestandteil des Gehäuses eines Fahrzeugscheinwerfers.
Alternativ bevorzugt ist das Wärmeauskoppelelement als Kühlkörper ausgebildet, der sich innen an der Fahrzeugscheinwerferscheibe befindet und diese erwärmt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch:
Eine Leuchte, umfassend das erfindungsgemäße Wärmeableitungssystem.
Bevorzugt handelt es sich bei dieser Leuchte um einen Scheinwerfer, besonders bevorzugt um einen Fahrzeugscheinwerfer.
Die wärmeleitfähige thermoplastische Zusammensetzung kann beispielsweise aus denen in der WO 2015/135958 Al beschriebenen ausgewählt werden. Diese Zusammensetzungen enthalten:
A) 20,0 bis 80,49 Gew.-% Polycarbonat,
B) 15,0 bis 60,0 Gew.-% expandierten Graphit, wobei der D(0,5) des Graphits, bestimmt durch Siebanalyse gemäß D1N 51938, < 1,2 mm ist, C) 4,5 bis 10 Gew.-% mindestens einer Phosphorverbindung der allgemeinen Formel (V)
wonn
R1, R2, R3 und R4 unabhängig voneinander Ci- bis G-Alkyl, jeweils gegebenenfalls halogeniert und jeweils verzweigt oder unverzweigt, und/oder Cs- bis G- Cycloalkyl, G,- bis C2o-Aryl oder C7- bis Ci2-Aralkyl, jeweils gegebenenfalls durch verzweigtes oder unverzweigtes Alkyl, vorzugsweise Ci- bis C i-Alkyl, und/oder Halogen, vorzugsweise Chlor und/oder Brom, substituiert, n unabhängig voneinander 0 oder 1 , q einen ganzzahligen Wert von 0 bis 30,
X einen ein- oder mehrkernigen aromatischen Rest mit 6 bis 30 C-Atomen oder ei nen linearen oder verzweigten aliphatischen Rest mit 2 bis 30 C-Atomen, der je weils substituiert oder unsubstituiert, verbrückt oder unverbrückt sein kann, bedeu ten;
D) 0,01 bis 5,0 Gew.-% mindestens eines Ethylen/Alkyl(meth)acrylat-Copolymers, wel ches bevorzugt einen Schmelzflussindex von mindestens 2,5 g/lO min, ermittelt nach ASTM Dl 238 (bei l90°C und 2,16 kg), aufweist,
E) gegebenenfalls mindestens ein weiteres Polymeradditiv, ausgewählt aus der Gruppe der Thermostabilisatoren, von Komponente C verschiedene Flammschutzmittel, Antistatika, Farbmittel, Pigmente, Entformungsmittel, UV-Absorber, IR-Absorber und/oder der Füllstoffe, ausgewählt aus der Gruppe Kreide, Quarzpulver, Titandioxid, Silikate, Alumosilikate, Aluminiumoxid, Silica, Magnesiumhydroxid und/oder Aluminiumhyd roxid, wobei die Komponenten A bis E sich zu 100 Gew.-% ergänzen.
Die erfindungsgemäßen thermoplastischen Zusammensetzungen weisen eine Mindestwärme leitfähigkeit (in plane) von bevorzugt > 9 W/(m*K) auf, eine Wärmeformbeständigkeit von > 100 °C sowie eine Schmelzevolumenflussrate bei 330 °C und 2,16 kg Belastung von > 10 cm3 / 10 min. Besonders bevorzugte erfindungsgemäße thermoplastische Zusammensetzun gen weisen eine Wärmeformbeständigkeit > 110° auf
Erfindungsmäße thermoplastische Zusammensetzungen zeichnen sich außerdem durch eine Längenschwindung von < 0,14 % sowie ein E-Modul von < 6500 N/mm2 aus, wodurch die thermoplastischen Zusammensetzungen einen ausreichenden Widerstand gegen eine von außen zugeführte elastische Verformung aufweisen, ohne ein zu starres Verhalten zu zeigen.
Komponente A
Als Komponente A werden Polycarbonate eingesetzt.
Unter„Polycarbonat“ werden erfindungsgemäß sowohl Homopolycarbonate als auch Copo- lycarbonate sowie Polyestercarbonate verstanden.
Die thermoplastischen Polycarbonate einschließlich der thermoplastischen, aromatischen Polyestercarbonate haben mittlere Molekulargewichte Mw (ermittelt durch Messung der rela tiven Viskosität bei 25°C in CH2CI2 und einer Konzentration von 0,5 g pro 100 ml CH2CI2) von 20.000 g/mol bis 32.000 g/mol, vorzugsweise von 23.000 g/mol bis 31.000 g/mol, insbe sondere von 24.000 g/mol bis 31.000 g/mol.
Ein Teil, bis zu 80 Mol-%, vorzugsweise von 20 Mol-% bis zu 50 Mol-%, der Carbonat- Gruppen in den erfindungsgemäß eingesetzten Polycarbonaten können durch aromatische Dicarbonsäureester-Gruppen ersetzt sein. Derartige Polycarbonate, die sowohl Säurereste der Kohlensäure als auch Säurereste von aromatischen Dicarbonsäuren in die Molekülkette ein gebaut enthalten, werden als aromatische Polyestercarbonate bezeichnet. Sie werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Oberbegriff der thermoplastischen, aromati schen Polycarbonate subsumiert.
Die Herstellung der Polycarbonate erfolgt in bekannter Weise aus Diphenolen, Kohlensäure derivaten, gegebenenfalls Kettenabbrechern und gegebenenfalls Verzweigern, wobei zur Herstellung der Polyestercarbonate ein Teil der Kohlensäurederivate durch aromatische Di carbonsäuren oder Derivate der Dicarbonsäuren ersetzt wird, und zwar je nach Maßgabe der in den aromatischen Polycarbonaten zu ersetzenden Carbonatstruktureinheiten durch aroma tische Dicarbonsäureesterstruktureinheiten.
Für die Herstellung von Polycarbonaten geeignete Dihydroxyarylverbindungen sind solche der Formel (2) HO-Z-OH (2), in welcher
Z ein aromatischer Rest mit 6 bis 30 C- Atomen ist, der einen oder mehrere aromatische Kerne enthalten kann, substituiert sein kann und aliphatische oder cycloaliphatische Reste bzw. Alkylaryle oder Heteroatome als Brückenglieder enthalten kann.
Bevorzugt steht Z in Formel (2) für einen Rest der Formel (3)
in der
R6 und R7 unabhängig voneinander für H, Ci- bis Cix- Alkyl-, Ci- bis Cix-Alkoxy, Ha- logen wie CI oder Br oder für jeweils gegebenenfalls substituiertes Aryl- o- der Aralkyl, bevorzugt für H oder Ci- bis C12- Alkyl, besonders bevorzugt für H oder Ci- bis Cx- Alkyl und ganz besonders bevorzugt für H oder Methyl stehen, und
X für eine Einfachbindung, -SO2-, -CO-, -O-, -S-, Ci- bis G,-Alkylcn, C2- bis C5- Alkyliden oder C5- bis C6-Cycloalkyliden, welches mit Ci- bis CÖ- Alkyl, vorzugs weise Methyl oder Ethyl, substituiert sein kann, ferner für CÖ- bis C 12- Arylen, wel ches gegebenenfalls mit weiteren Heteroatome enthaltenden aromatischen Ringen kondensiert sein kann, steht.
Bevorzugt steht X für eine Einfachbindung, C^ bis C5-Alkylen, C2- bis C5-Alkyliden, C - bis C6-Cycloalkyliden, -O-, -SO-, -CO-, -S-, -SO2- oder für einen Rest der Formel (3 a) oder (3b)
wobei
R8 und R9 für jedes X1 individuell wählbar, unabhängig voneinander Wasserstoff oder C^ bis C8- Alkyl, vorzugsweise Wasserstoff, Methyl oder Ethyl, bedeuten und X1 Kohlenstoff und n eine ganze Zahl von 4 bis 7, bevorzugt 4 oder 5 bedeuten, mit der Maßgabe, dass an mindestens einem Atom X1, R8 und R9 gleichzeitig Alkyl sind.
Beispiele für Dihydroxyarylverbindungen (Diphenole) sind: Dihydroxybenzole, Dihydroxy- diphenyle, Bis-(hydroxyphenyl)-alkane, Bis-(hydroxyphenyl)-cycloalkane, Bis- (hydroxyphenyl)-aryle, Bis-(hydroxyphenyl)-ether, Bis-(hydroxyphenyl)-ketone, Bis-
(hydroxyphenyl)-sulfide, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfone, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfoxide, 1,1’- Bis-(hydroxyphenyl)-diisopropylbenzole sowie deren kernalkylierte und kernhalogenierte Verbindungen.
Für die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Polycarbonate geeignete Diphenole sind beispielsweise Hydrochinon, Resorcin, Dihydroxydiphenyl, Bis-
(hydroxyphenyl)-alkane, Bis(hydroxyphenyl)-cycloalkane, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfide, Bis-(hydroxyphenyl)-ether, Bis-(hydroxyphenyl)-ketone, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfone, Bis- (hydroxyphenyl)-sulfoxide, a,ot'-Bis-(hydroxyphenyl)-diisopropylbenzole sowie deren alky- lierte, kernalkylierte und kemhalogenierte Verbindungen. Bevorzugte Diphenole sind 4,4'-Dihydroxydiphenyl, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-l-phenyl- propan, 1 , 1 -Bis-(4-hydroxyphenyl)-phenylethan, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)propan, 2,4-Bis- (4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan, 1 ,3-Bis-[2-(4-hydroxyphenyl)-2-propyl]benzol (Bi sphenol M), 2,2-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-propan, Bis-(3,5-dimethyl-4- hydroxyphenylj-methan, 2,2-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-propan, Bis-(3,5- dimethyl-4-hydroxyphenyl)-sulfon, 2,4-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan,
1 ,3-Bis-[2-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-2-propyl]-benzol und 1 , 1 -Bis-(4- hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan (Bisphenol TMC). Besonders bevorzugte Diphenole sind 4,4'-Dihydroxydiphenyl, l,l-Bis-(4-hydroxyphenyl)- phenyl-ethan, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan, 2,2-Bis(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)- propan, 1 , 1 -Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan und l,l-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5- trimethylcyclohexan (Bisphenol TMC).
Diese und weitere geeignete Diphenole sind z.B. in US 2 999 835 A, 3 148 172 A, 2 991 273 A, 3 271 367 A, 4 982 014 A und 2 999 846 A, in den deutschen Offenlegungsschriften 1 570 703 A, 2 063 050 A, 2 036 052 A, 2 211 956 A und 3 832 396 A, der französischen Pa tentschrift 1 561 518 Al, in der Monographie„H. Schnell, Chemistry and Physics of Poly- carbonates, Interscience Publishers, New York 1964, S. 28ff; S.l02ff“, und in„D.G. Legrand, J.T. Bendler, Handbook of Polycarbonate Science and Technology, Marcel Dekker New York 2000, S. 72ff.“ beschrieben.
Im Falle der Homopolycarbonate wird nur ein Diphenol eingesetzt, im Falle von Copolycar- bonaten werden zwei oder mehr Diphenole eingesetzt. Die verwendeten Diphenole, wie auch alle anderen der Synthese zugesetzten Chemikalien und Hilfsstoffe, können mit den aus ihrer eigenen Synthese, Handhabung und Lagerung stammenden Verunreinigungen kontaminiert sein. Es ist jedoch wünschenswert, mit möglichst reinen Rohstoffen zu arbeiten.
Die zur Regelung des Molekulargewichtes benötigten monofunktionellen Kettenabbrecher, wie Phenole oder Alkylphenole, insbesondere Phenol, p-tert. Butylphenol, iso-Octylphenol, Cumylphenol, deren Chlorkohlensäureester oder Säurechloride von Monocarbonsäuren bzw. Gemische aus diesen Kettenabbrechern, werden entweder mit dem Bisphenolat bzw. den Bisphenolaten der Reaktion zugeführt oder aber zu jedem beliebigen Zeitpunkt der Synthese zugesetzt, solange im Reaktionsgemisch noch Phosgen oder Chlorkohlensäureendgruppen vorhanden sind, bzw. im Falle der Säurechloride und Chlorkohlensäureester als Kettenab brecher, solange genügend phenolische Endgruppen des sich bildenden Polymers zur Verfü gung stehen. Vorzugsweise werden der oder die Kettenabbrecher jedoch nach der Phosgenie rung an einem Ort oder zu einem Zeitpunkt zugegeben, wenn kein Phosgen mehr vorliegt, aber der Katalysator noch nicht dosiert wurde, bzw. sie werden vor dem Katalysator, mit dem Katalysator zusammen oder parallel zudosiert.
In der gleichen Weise werden eventuell zu verwendende Verzweiger oder Verzweigermi schungen der Synthese zugesetzt, üblicherweise jedoch vor den Kettenabbrechern. Übli cherweise werden Trisphenole, Quarterphenole oder Säurechloride von Tri- oder Tetracar bonsäuren verwendet, oder auch Gemische der Polyphenole oder der Säurechloride. Einige der als Verzweiger verwendbaren Verbindungen mit drei oder mehr als drei phenoli- schen Hydroxylgruppen sind beispielsweise Phloroglucin, 4,6-Dimethyl-2,4,6-tri-(4- hydroxyphenyl)-hepten-2, 4,6-Dimethyl-2,4,6-tri-(4-hydroxyphenyl)-heptan, 1 ,3,5-Tris-(4- hydroxyphenyl)-benzol, 1,1,1 -Tri-(4-hydroxyphenyl)-ethan, Tris-(4-hydroxyphenyl)- phenylmethan, 2,2-Bis-[4,4-bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexyl]-propan, 2,4-Bis-(4- hydroxyphenyl-isopropyl)-phenol, Tetra-(4-hydroxyphenyl)-methan.
Einige der sonstigen trifunktionellen Verbindungen sind 2,4-Dihydroxybenzoesäure, Trime- sinsäure, Cyanurchlorid und 3,3-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-2-oxo-2,3-dihydroindol.
Bevorzugte Verzweiger sind 3,3-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-2-oxo-2,3-dihydroindol und 1,1,1 -Tri-(4-hydroxyphenyl)-ethan.
Die Menge der gegebenenfalls einzusetzenden Verzweiger beträgt 0,05 Mol-% bis 2 Mol-%, bezogen wiederum auf Mole an jeweils eingesetzten Diphenolen.
Die Verzweiger können entweder mit den Diphenolen und den Kettenabbrechern in der wässrigen alkalischen Phase vorgelegt werden oder in einem organischen Lösungsmittel gelöst vor der Phosgenierung zugegeben werden.
Alle diese Maßnahmen zur Herstellung der Polycarbonate sind dem Fachmann geläufig.
Für die Herstellung der Polyestercarbonate geeignete aromatische Dicarbonsäuren sind bei spielsweise Orthophthalsäure, Terephthalsäure, Isophthalsäure, tert-Butylisophthalsäure, 3,3'-Diphenyldicarbonsäure, 4,4'-Diphenyldicarbonsäure, 4,4-Benzophenondicarbonsäure, 3,4'-Benzophenondicarbonsäure, 4,4'-Diphenyletherdicarbonsäure, 4,4'-
Diphenylsulfondicarbonsäure, 2,2-Bis-(4-carboxyphenyl)-propan, Trimethyl-3-phenylindan- 4,5'-dicarbonsäure.
Von den aromatischen Dicarbonsäuren werden besonders bevorzugt die Terephthalsäure und/oder Isophthalsäure eingesetzt.
Derivate der Dicarbonsäuren sind die Dicarbonsäuredihalogenide und die Dicarbonsäuredi- alkylester, insbesondere die Dicarbonsäuredichloride und die Dicarbonsäuredimethylester.
Der Ersatz der Carbonatgruppen durch die aromatischen Dicarbonsäureestergruppen erfolgt im Wesentlichen stöchiometrisch und auch quantitativ, so dass das molare Verhältnis der Reaktionspartner sich auch im fertigen Polyestercarbonat wiederfindet. Der Einbau der aro matischen Dicarbonsäureestergruppen kann sowohl statistisch als auch blockweise erfolgen. Bevorzugte Herstellungsweisen der erfindungsgemäß zu verwendenden Polycarbonate, ein schließlich der Polyestercarbonate, sind das bekannte Grenzflächenverfahren und das be kannte Schmelzeumesterungsverfahren (vgl. z. B. WO 2004/063249 Al, WO 2001/05866 Al, WO 2000/105867, US 5,340,905 A, US 5,097,002 A, US-A 5,717,057 A).
Im ersten Fall dienen als Säurederivate vorzugsweise Phosgen und gegebenenfalls Dicarbon- säuredichloride, im letzteren Fall vorzugsweise Diphenylcarbonat und gegebenenfalls Dicar- bonsäurediester. Katalysatoren, Lösungsmittel, Aufarbeitung, Reaktionsbedingungen etc. für die Polycarbonatherstellung bzw. Polyestercarbonatherstellung sind in beiden Fällen hinrei chend beschrieben und bekannt.
Die Polycarbonate, Polyestercarbonate und Polyester können in bekannter Weise aufgearbei tet und zu beliebigen Formkörpem verarbeitet werden, beispielsweise durch Extrusion oder Spritzguss.
Komponente B
Als Komponente B wird expandierter Graphit verwendet.
Bei den expandierten Graphiten sind die einzelnen Basalebenen des Graphits durch eine spezielle Behandlung auseinandergetrieben, wodurch eine Volumenvergrößerung des Gra phits, bevorzugt um den Faktor 200 bis 400, resultiert. Die Herstellung von expandierten Graphiten ist unter anderem in den Schriften US 1,137,373 A, US 1,191,383 A sowie US 3,404,061 A beschrieben.
Graphite werden in Form von Fasern, Stäbchen, Kugeln, Hohlkugeln, Plättchen, in Pulver form, jeweils sowohl in aggregierter als auch in agglomerierter Form, bevorzugt in Plätt chenform, in den Zusammensetzungen verwendet.
Unter der plättchenförmigen Struktur wird in der vorliegenden Erfindung ein Partikel ver standen, der eine flache Geometrie aufweist. So ist die Höhe der Partikel üblicherweise deut lich geringer im Vergleich zu der Breite oder Länge der Partikel. Derartige flache Partikel können wiederum zu Gebilden agglomeriert oder aggregiert sein.
Die Höhe der plättchenfÖrmigen Primärpartikel beträgt weniger als 500 nm, bevorzugt weni ger als 200 nm und besonders bevorzugt weniger als 100 nm. Durch die kleinen Größen dieser Primärpartikel kann die Form der Partikel gebogen, gekrümmt, gewellt oder andersar tig deformiert sein. Die Längendimensionen der Partikel können durch Standardmethoden, zum Beispiel die Elektronenmikroskopie, ermittelt werden.
Graphit wird in den erfindungsmäßen thermoplastischen Zusammensetzungen in Mengen von 15,0 bis 60,0 Gew.-%, bevorzugt 20,0 bis 45,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 20,0 bis 35,0 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 30,0 bis 35 Gew.-% eingesetzt, um eine gute ther mische Leitfähigkeit der thermoplastischen Zusammensetzungen zu erhalten und gleichzeitig eine hohe Verarbeitungsbreite zu gewährleisten.
Erfindungsgemäß bevorzugt wird ein Graphit mit einer relativ hohen spezifischen Oberflä che, ermittelt als BET-Oberfläche mittels Stickstoffadsorption nach ASTM D3037, verwen det. Bevorzugt werden Graphite mit einer BET-Oberfläche von > 5 m2/g, besonders bevor zugt > 10 m2/g und ganz besonders bevorzugt > 18 m2/g in den thermoplastischen Zusam mensetzungen eingesetzt.
Der D(0,5) des Graphits, bestimmt durch Siebanalyse gemäß DIN 51938, ist < 1,2 mm.
Bevorzugt haben die Graphite eine Partikelgrößenverteilung, welche durch den D(0,9) cha rakterisiert wird, von mindestens 1 mm, bevorzugt von mindestens 1 ,2 mm, weiter bevorzugt von mindestens 1,4 mm und noch weiter bevorzugt von mindestens 1,5 mm.
Ebenfalls bevorzugt haben die Graphite eine Partikelgrößenverteilung, welche durch den D(0,5) charakterisiert wird, von mindestens 400 mih, bevorzugt von mindestens 600 mip, weiter bevorzugt von mindestens 750 mhi und noch weiter bevorzugt von mindestens 850 mhi.
Bevorzugt weisen die Graphite eine Partikelgrößenverteilung, welche durch den D(0,1) cha rakterisiert wird, von mindestens 100 pm, bevorzugt von mindestens 150 mih, weiter bevor zugt von mindestens 200 pm und noch weiter bevorzugt von mindestens 250 pm auf.
Die Kennzahlen D(0,1), D(0,5) und D(0,9) werden durch Siebanalyse in Anlehnung an DIN 51938 ermittelt.
Die verwendeten Graphite haben eine Dichte, ermittelt mit Xylol, im Bereich von 2,0 g/cm3 bis 2,4 g/cm3, bevorzugt von 2,1 g/cm3 bis 2,3 g/cm3 sowie weiter bevorzugt von 2,2 g/cm3 bis 2,27 g/cm3.
Der Kohlenstoffgehalt der erfindungsgemäß verwendeten Graphite, ermitelt nach DIN 51903 bei 800 °C für 20 Stunden, beträgt vorzugsweise > 90 %, weiter bevorzugt > 95 % und noch weiter bevorzugt > 98%. Der Restfeuchtigkeitsgehalt der erfindungsgemäß verwendeten Graphite, ermittelt nach DIN 38414 bei 110 °C für 8 Stunden, beträgt vorzugsweise < 5 %, weiter bevorzugt < 3 % und noch weiter bevorzugt < 2 %.
Die thermische Leitfähigkeit der erfindungsgemäß verwendeten Graphite beträgt vor der Verarbeitung parallel zu den Basalebenen zwischen 250 und 400 W/(m*K) sowie senkrecht zu den Basalebenen zwischen 6 bis 8 W(m*K).
Der elektrische Wiederstand der erfindungsgemäß verwendeten Graphite beträgt vor der Verarbeitung parallel zu den Basalebenen ca. 0,001 Q*cm und ist senkrecht zu den Basal ebenen kleiner 0,1 Q*cm.
Die Schüttdichte der Graphite, ermittelt nach DIN 51705, beträgt üblicherweise zwischen 50 g/1 und 250 g/1, bevorzugt zwischen 65 g/1 und 220 g/1 und weiter bevorzugt zwischen 100 g/1 und 200 g/1.
Bevorzugt werden Graphite in den thermoplastischen Zusammensetzungen eingesetzt, wel che einen Schwefelgehalt kleiner 200 ppm aufweisen.
Bevorzugt werden außerdem Graphite in den thermoplastischen Zusammensetzungen einge setzt, welche einen auslaugfähigen Chlorionengehalt kleiner 100 ppm aufweisen.
Ebenfalls bevorzugt werden Graphite in den thermoplastischen Zusammensetzungen einge setzt, welche einen Gehalt an Nitraten und Nitriten kleiner 50 ppm aufweisen.
Besonders bevorzugt werden Graphite eingesetzt, welche alle diese Grenzwerte, d.h. für den Schwefel-, den Chlorionen-, den Nitrat- und den Nitritgehalt aufweisen.
Kommerziell verfügbare Graphite sind unter anderem Ecophit® GFG 5, Ecophit® GFG 50, Ecophit® GFG 200, Ecophit® GFG 350, Ecophit® GFG 500, Ecophit® GFG 900, Ecophit® GFG 1200 von der Firma SGL Carbon GmbH, TIMREX® BNB90, TIMREX® KS5-44, TIMREX® KS6, TIMREX® KS150, TIMREX® SFG44, TIMREX® SFG150, TIMREX® C-THERM™ 001 und TIMREX® C-THERM™ 011 von der Firma TIMCAL Ltd., SC 20 O, SC 4000 O/SM und SC 8000 O/SM von der Graphit Kropfmühl AG, Mechano-Cond 1, Mechano-Lube 2 und Mechano-Lube 4G von der Firma H.C. Carbon GmbH, Nord-Min 251 und Nord-Min 560T von der Firma Nordmann Rassmann GmbH und ASBURY A99, Asbu- ry 230U und Asbury 3806 von der Firma Asbury Carbons. Komponente C
Komponenten C im erfindungsgemäßen Sinne sind ausgewählt aus der Gruppe der Mono- und oligomeren Phosphor- und Phosphonsäureester, wobei auch Mischungen von mehreren Komponenten, ausgewählt aus einer oder verschiedenen dieser Gruppen, als Komponente C zum Einsatz kommen können.
Erfindungsgemäß eingesetzte Mono- und oligomere Phosphor- bzw. Phosphonsäureester sind Phosphorverbindungen der allgemeinen Formel (V)
(V), wonn R1, R2, R3 und R4 unabhängig voneinander Ci- bis Cx-Alkyl, jeweils gegebenenfalls haloge niert und jeweils verzweigt oder unverzweigt, und/oder Cs- bis C6-Cycloalkyl, CÖ- bis C20- Aryl oder C7- bis Ci2-Aralkyl, jeweils gegebenenfalls durch verzweigtes oder unverzweigtes Alkyl, und/oder Halogen, vorzugsweise Chlor und/oder Brom, substituiert, n unabhängig voneinander 0 oder 1 , q einen ganzzahligen Wert von 0 bis 30 und
X einen ein- oder mehrkemigen aromatischen Rest mit 6 bis 30 C-Atomen, oder einen linearen oder verzweigten aliphatischen Rest mit 2 bis 30 C-Atomen, der jeweils substituiert oder unsubstituiert, verbrückt oder unverbrückt sein kann, bedeuten.
Bevorzugt stehen R1, R2, R3 und R4 unabhängig voneinander für verzweigtes oder unver- zweigtes Ci- bis C i-Alkyl, Phenyl, Naphthyl oder mit Ci- bis C i-Alkyl substituiertes Phenyl.
Im Falle aromatischer Gruppen R1, R2, R3 und/oder R4 können diese ihrerseits mit Halogen- und/oder Alkylgruppen, vorzugsweise Chlor, Brom und/oder Ci- bis C i-Alkyl, verzweigt oder unverzweigt, substituiert sein. Besonders bevorzugte Aryl-Reste sind Kresyl, Phenyl, Xylenyl, Propylphenyl oder Butylphenyl sowie die entsprechenden bromierten und chlorier- ten Derivate davon.
X in der Formel (V) leitet sich bevorzugt von Diphenolen ab. n in der Formel (V) ist vorzugsweise gleich 1. q steht bevorzugt für 0 bis 20, besonders bevorzugt 0 bis 10, im Falle von Mischungen für Durchschnittswerte von 0,8 bis 5,0, bevorzugt 1,0 bis 3,0, weiter bevorzugt 1,05 bis 2,00 und besonders bevorzugt von 1,08 bis 1,60.
Als Phosphorverbindung der allgemeinen Formel V ist eine Verbindung der Formel 1 bevor zugt:
wonn
R1, R2, R3 und R4 jeweils unabhängig voneinander lineares oder verzweigtes Ci- bis Cs- Alkyl und/oder gegebenenfalls durch lineares oder verzweigtes Alkyl substituiertes Cs- bis C6-Cycloalkyl, G- bis C 10- Aryl oder C7- bis Ci2-Aralkyl, n unabhängig voneinander 0 oder 1 , q unabhängig voneinander 0, 1 , 2, 3 oder 4,
N eine Zahl zwischen 1 und 30, R5 und RÖ unabhängig voneinander lineares oder verzweigtes Ci- bis C4- Alkyl, vor zugsweise Methyl, und
Y lineares oder verzweigtes Ci- bis G-Alkylidcn, lineares oder verzweigtes Ci- bis Cv-Alkylen, C5- bis C 12-Cycloalkylen, C5- bis Ci2-Cycloalkyliden, -O-, -S-, - SO-, SO2 oder -CO- bedeuten, enthalten ist.
X in Formel V steht besonders bevorzugt für
oder deren chlorierte und/oder bromierte Derivate. Bevorzugt leitet sich X (mit den angren zenden Sauerstoffatomen) von Hydrochinon, Bisphenol A oder Diphenylphenol ab. Eben falls bevorzugt leitet sich X von Resorcin ab. Besonders bevorzugt leitet sich X von Bi- sphenol A ab.
Phosphorverbindungen der Formel (V) sind insbesondere Tributylphosphat, Triphenylphos- phat, Trikresylphosphat, Diphenylkresylphosphat, Diphenyloctylphosphat, Diphenyl-2-ethyl- kresylphosphat, Tri-(isopropylphenyl)-phosphat, Resorcin verbrücktes Oligophosphat und Bisphenol A verbrücktes Oligophosphat. Der Einsatz von oligomeren Phosphorsäureestem der Formel (V), die sich vom Bisphenol A ableiten, ist insbesondere bevorzugt.
Höchst bevorzugt als Komponente C ist Bisphenol-A basierendes Oligophosphat gemäß Formel (Va).
Besonders bevorzugt sind außerdem Oligophosphate analog der Formel (Va), bei denen q zwischen 1 ,0 und 1 ,2 liegt.
Die Phosphorverbindungen gemäß Komponente C sind bekannt (vgl. z.B. EP 0 363 608 Al, EP 0 640 655 A2) oder lassen sich nach bekannten Methoden in analoger Weise hersteilen (z.B. Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, Bd. 18, S. 301 ff, 1979; Houben- Weyl, Methoden der organischen Chemie, Bd. 12/1, S. 43; Beilstein Bd. 6, S. 177).
Vorzugsweise werden Mischungen mit gleicher Struktur und unterschiedlicher Kettenlänge verwendet, wobei es sich bei dem angegebenen q-Wert um den mittleren q-Wert handelt. Der mittlere q-Wert wird bestimmt, indem mittels High Pressure Liquid Chromatography (HPLC) bei 40°C in einem Gemisch aus Acetonitril und Wasser (50:50) die Zusammenset zung des Phosphorverbindungsgemisches (Molekulargewichtsverteilung) bestimmt wird und daraus die Mittelwerte für q berechnet werden.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten 4,5 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 6,0 bis 10,0 Gew. -%, besonders bevorzugt 6,0 bis 9,0 Gew. -% an Komponente C.
Alternativ besonders bevorzugte erfindungsgemäße Zusammensetzungen enthalten 5,0 bis 7,0 Gew.-% an Komponente C.
Komponente D
Die Komponente D im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Ethylen/Alkyl(meth)acrylat- Copolymer der Formel (VI),
wobei
Ri Methyl oder Wasserstoff,
R2 Wasserstoff oder ein Ci- bis C 12- Alkylrest, bevorzugt Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, sec-Butyl, tert-Butyl, Isobutyl, Hexyl, Isoamyl oder tert-Amyl, x und y je ein eigenständiger Polymerisationsgrad (ganze Zahl) und n eine ganze Zahl > 1 ist.
Die Verhältnisse der Polymerisationsgrade x und y liegen bevorzugt im Bereich von x:y = 1 :300 bis 90:10. Das Ethylen/Alkyl(meth)acrylat-Copolymer kann ein Random-, Block- oder Multiblock- Copolymer sein oder Mischungen aus diesen Strukturen. In einer bevorzugten Ausführungs- form finden verzweigte und unverzweigte Ethylen/Alkyl(meth)acrylat-Copolymere, beson ders bevorzugt lineare Ethylen/Alkyl(meth)acrylat-Copolymere, Verwendung.
Der Schmelzflussindex (MFR) des Ethylen/Alkyl(meth)acrylat-Copolymers (gemessen bei l90°C bei 2,16 kg Belastung, ASTM D1238) liegt bevorzugt im Bereich von 2.5 - 40.0 g/(l0 min), besonders bevorzugt im Bereich von 3.0 - 10.0 g/(l 0 min), ganz besonders bevorzugt im Bereich von 3.0 - 8.0 g/(l 0 min).
Bevorzugt wird in erfindungsgemäßen Zusammensetzungen Elvaloy® 1820 AC (DuPont) eingesetzt. Es handelt sich hierbei um ein Ethylen/Methylacrylat-Copolymer mit einem Me- thylacrylat-Gehalt von 20 % und einem Schmelzflussindex von 8 g/(l 0 min), ermittelt bei 190 °C und 2,16 kg nach ASTM Dl 238.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten 0,01 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 4,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 3 bis 4 Gew.-% an Komponente D.
Komponente E
Den Polycarbonatzusammensetzungen können noch die für die genannten Thermoplasten üblichen Additive wie von Komponente C verschiedene Flammschutzmittel, Füllstoffe, Thermostabilisatoren, Antistatika, Farbmittel und Pigmente, Entformungsmittel, UV- Absorber und IR- Absorber in den üblichen Mengen zugesetzt werden.
Bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen keine weiteren Flamm schutzmittel neben Komponente C. Vorzugsweise sind die erfindungsgemäßen Zusammen setzungen auch frei von Fluor enthaltenden Antitropfmitteln, etwa von PTFE (Polytetrafluo rethylen).
Die Menge an weiteren Additiven beträgt bevorzugt bis zu 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,01 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
Geeignete Additive sind beispielsweise beschrieben in„Additives for Plastics Handbook, John Murphy, Elsevier, Oxford 1999“, im„Plastics Additives Handbook, Hans Zweifel, Hanser, München 2001“.
Geeignete Antioxidantien bzw. Thermostabilisatoren sind beispielsweise alkylierte Monophenole, Alkylthiomethylphenole, Hydrochinone und alkylierte Hydrochi none, Tocopherole, hydroxylierte Thiodiphenylether, Alkylidenbisphenole, O-, N- und S- Benzylverbindungen, hydroxybenzylierte Malonate, aromatische Hydroxybenzylverbindun- gen, Triazinverbindungen, Acylaminophenole, Ester von ß-(3,5-Di-tert-butyl-4- hydroxyphenyl)propionsäure, Ester von ß-(5-tert-Butyl-4-hydroxy-3- methylphenyl)propionsäure, Ester von ß-(3,5-Dicyclohexyl-4-hydroxyphenyl)propionsäure, Ester von 3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxyphenylessigsäure, Amide von ß-(3,5-Di-tert-butyl-4- hydroxyphenyl)propionsäure, geeignete Thiosynergisten, sekundäre Antioxidantien, Phos- phite und Phosphonite, Benzofuranone und Indolinone.
Bevorzugt sind organische Phosphite wie Triphenylphosphin, Tritoluylphosphin oder (2,4,6- Tri-t-butylphenyl)-(2-butyl-2-ethyl-propan-l,3-diyl)-phosphit, Phosphonate und Phosphane, meist solche, bei denen die organischen Reste völlig oder teilweise aus gegebenenfalls sub stituierten aromatischen Resten bestehen.
Ganz besonders geeignete Additive sind IRGANOX® 1076 (Octadecyl-3,5-di(tert)-butyl-4- hydroxyhydrozimtsäureester, CAS No. 2082-79-3) sowie Triphenylphosphin (TPP).
Geeignete Entformungsmittel sind beispielsweise die Ester oder Teilester von ein- bis sechswertigen Alkoholen, insbesondere des Glycerins, des Pentaerythrits oder von Guerbet- Alkoholen.
Einwertige Alkohole sind beispielsweise Stearylalkohol, Palmitylalkohol und Guerbet- Alkohole. Ein zweiwertiger Alkohol ist beispielsweise Glycol; ein dreiwertiger Alkohol ist beispielsweise Glycerin; vierwertige Alkohole sind beispielsweise Pentaerythrit und Meso- erythrit; fünfwertige Alkohole sind beispielsweise Arabit, Ribit und Xylit; sechswertige Al kohole sind beispielsweise Mannit, Glucit (Sorbit) und Dulcit.
Die Ester sind bevorzugt die Monoester, Diester, Triester, Tetraester, Pentaester und Hexaes- ter oder deren Mischungen, insbesondere statistische Mischungen, aus gesättigten, aliphati schen Cio- bis C36-Monocarbonsäuren und gegebenenfalls Hydroxymonocarbonsäuren, vor zugsweise mit gesättigten, aliphatischen C 14- bis C32-Monocarbonsäuren und gegebenenfalls Hydroxymonocarbonsäuren.
Die kommerziell erhältlichen Fettsäureester, insbesondere des Pentaerythrits und des Glyce rins, können herstellungsbedingt < 60% unterschiedlicher Teilester enthalten. Gesättigte, aliphatische Monocarbonsäuren mit 10 bis 36 C-Atomen sind beispielsweise Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Hydroxystearinsäure, Arachinsäure, Behensäure, Lignocerinsäure, Cerotinsäure und Montansäuren.
Geeignete IR- Absorber sind beispielsweise in EP 1 559 743 Al, EP 1 865 027 Al, DE 10022037 Al, DE 10006208 Al sowie in den italienischen Patentanmeldungen RM2010A000225, RM2010A000227 sowie RM2010A000228 offenbart. Von den in der zitierten Literatur genannten IR- Absorbern sind solche auf Borid- und Wolframatbasis, ins besondere Cäsiumwolframat oder Zink-dotiertes Cäsiumwolframat, sowie auf ITO und ATO basierende Absorber sowie Kombinationen daraus bevorzugt.
Geeignete UV-Absorber aus der Klasse der Benzotriazole sind z.B. Tinuvin® 171 (2-[2- Hydroxy-3-dodecyl-5-methylbenzyl)phenyl]-2H-benztriazol (CAS-Nr. 125304-04-3)), Tinu vin® 234 (2-[2-Hydroxy-3,5-di(l,l-dimethylbenzyl)phenyl]-2H-benztriazol (CAS-Nr. 70321-86-7)), Tinuvin® 328 (2-2[Hydroxy-3,5-di-tert.amyl-phenyl]-2H-benztriazol (CAS- Nr. 25973-55-1)).
Geeignete UV-Absorber aus der Klasse der Oxalanilide sind z.B. Sanduvor® 3206 (N-(2- Ethoxyphenyl)-ethandiamid (CAS-Nr. 82493-14-9)) von Clariant oder N-(2-Ethoxyphenyl)- N'-(4-dodecylphenyl)oxamid (CAS-Nr. 79102-63-9).
Geeignete UV-Absorber aus der Klasse der Hydroxybenzophenone sind z.B. Chimasorb® 81 (2-Benzoyl-5-octyloxyphenol (CAS-Nr. 1843-05-6)) der Firma BASF SE, 2,4- Dihydroxybenzophenon (CAS-Nr. 131-56-6), 2-Hydroxy-4-(n-octyloxy)benzophenon (CAS- Nr. 1843-05-6), 2-Hydroxy-4-dodecyloxybenzophenon (CAS-Nr. 2985-59-3).
Geeignete UV-Absorber aus der Klasse der Triazine sind beispielsweise 2-[2-Hydroxy-4-[3- (2-ethylhexyl-l-oxy)-2-hydroxypropyloxy]phenyl]-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-l,3,5-triazin (CAS-Nr. 137658-79-8) auch bekannt als Tinuvin® 405 (BASF SE) und 2,4-Diphenyl-6-[2- hydroxy-4-(hexyloxy)phenyl]-l,3,5-triazin (CAS-Nr. 147315-50-2), erhältlich als Tinuvin® 1577 (BASF SE).
Die Verbindung 2-[2-Hydroxy-4-[(octyloxycarbonyl)ethylidenoxy]phenyl]-4,6-di(4- phenyl)phenyl-l,3,5-triazin hat die CAS-Nr. 204848-45-3 und ist erhältlich von BASF SE unter dem Namen Tinuvin® 479.
Die Verbindung 2-[2-Hydroxy-4-[(2-ethylhexyl)oxy]phenyl]-4,6-di(4-phenyl)phenyl-l,3,5- triazin hat die CAS-Nr. 204583-39-1 und ist erhältlich von BASF SE unter dem Namen CGX-UVA006 bzw. Tinuvin® 1600. UV Absorber werden im Allgemeinen in einer Menge von 0,01 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 2 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,01 bis 0,05 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzu sammensetzung, eingesetzt.
Der Polycarbonat-Zusammensetzung können organische und anorganische Füllstoffe in übli chen Mengen zugesetzt werden. In Frage kommen hierfür prinzipiell alle feinvermahlenen organischen und anorganischen Materialien. Diese können z.B. partikel-, schuppenförmigen oder faserförmigen Charakter haben. Beispielhaft seien an dieser Stelle Kreide, Quarzpulver, Titandioxid, Silikate/Aluminosilikate wie z.B. Talk, Wollastonit, Glim mer/Tonschichtmineralien, Montmorillonit, insbesondere auch in einer durch lonenaustausch modifizierten, organophilen Form, Kaolin, Zeolithe, Vermiculit sowie Aluminiumoxid, Sili- ca, Magnesiumhydroxid und Aluminiumhydroxid genannt. Es können auch Mischungen verschiedener anorganischer Materialien zum Einsatz kommen.
Bevorzugte anorganische Füllstoffe sind feinstteilige (nanoskalige) anorganische Verbin dungen aus einem oder mehreren Metallen der 1. bis 5. Hauptgruppe und 1. bis 8. Neben gruppe des Periodensystems, bevorzugt aus der 2. bis 5. Hauptgruppe, besonders bevorzugt auf der 3. bis 5. Hauptgruppe, bzw. auf der 4. bis 8. Nebengruppe, mit den Elementen Sauer stoff, Schwefel, Bor, Phosphor, Kohlenstoff, Stickstoff, Wasserstoff und/oder Silizium.
Bevorzugte Verbindungen sind beispielsweise Oxide, Hydroxide, wasserhaltige/basische Oxide, Sulfate, Sulfite, Sulfide, Carbonate, Carbide, Nitrate, Nitrite, Nitride, Borate, Silikate, Phosphate und Hydride.
Als Farbmittel oder Pigmente können beispielsweise organische oder anorganische Pigmente oder organische Farbstoffe oder dergleichen eingesetzt werden.
Farbmittel oder Pigmente im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Schwefel-haltige Pig mente wie Cadmiumrot oder Cadmiumgelb, Eisencyanid-basierte Pigmente wie Berliner Blau, Oxid-Pigmente wie Titandioxid, Zinkoxid, rotes Eisenoxid, schwarzes Eisenoxid, Chromoxid, Titangelb, Zink-Eisen-basiertes Braun, Titan-Cobalt-basiertes Grün, Cobaltblau, Kupfer-Chrom-basiertes Schwarz und Kupfer-Eisen-basiertes Schwarz oder Chrom-basierte Pigmente wie Chromgelb, Phthalocyanin-abgeleitete Farbstoffe wie Kupfer-Phthalocyanin- Blau oder Kupfer-Phthalocyanin-Grün, kondensierte polycyclische Farbstoffe und Pigmente wie Azo-basierende (z. B. Nickel- Azogelb), Schwefel-lndigo-Farbstoffe, Perinon-basierte, Perylen-basierte, Chinacridon-abgeleitete, Dioxazin-basierte, lsoindolinon-basierte und Chi- nophthalon-abgeleitete Derivate, Anthrachinon-basierte, heterocyclische Systeme. Konkrete Beispiele für Handelsprodukte sind z. B. MACROLEX® Blau RR, MACROLEX® Violett 3R, MACROLEX® Violett B (Lanxess AG, Deutschland), Sumiplast® Violett RR, Sumiplast® Violett B, Sumiplast® Blau OR, (Sumitomo Chemical Co., Ltd.), Diaresin® Violett D, Diaresin® Blau G, Diaresin® Blau N (Mitsubishi Chemical Corporation), Heliogen® Blau oder Heliogen® Grün (BASF AG, Deutschland).
Von diesen sind Cyaninderivate, Chinolinderivate, Anthrachinonderivate, Phthalocyaninde- rivate bevorzugt.
Eine bevorzugte erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält A) 20,0 bis 77,0 Gew.-% Polycarbonat, B) 15,0 bis 60,0 Gew.-% expandierten Graphit, wobei der D(0,5) des Graphits, be stimmt durch Siebanalyse gemäß D1N 51938, < 1,2 mm ist,
C) 5,0 bis 7,0 Gew.-% mindestens einer Phosphorverbindung der Formel
wobei q zwischen 1,0 und 1,2, bevorzugt bei 1,1, liegt, D) 3,0 bis 4,0 Gew.-% mindestens eines Ethylen/Alkyl(meth)acrylat-Copolymers,
E) gegebenenfalls mindestens ein weiteres Polymeradditiv, ausgewählt aus der Grup pe der Thermostabilisatoren, von Komponente C verschiedene Flammschutzmittel, Antistatika, Farbmittel, Pigmente, Entformungsmittel, UV-Absorber, lR-Absorber und/oder der Füllstoffe, ausgewählt aus der Gruppe Kreide, Quarzpulver, Titandi- oxid, Silikate, Alumosilikate, Aluminiumoxid, Silica, Magnesiumhydroxid und/oder Aluminiumhydroxid, wobei die Komponenten A) bis E) sich zu 100 Gew.-% ergänzen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Zu sammensetzung
A) 52,0 bis 72,0 Gew.-%, bevorzugt 52,0 bis 71,0 Gew.-% Polycarbonat,
B) 20,0 bis 35,0 Gew.-% expandierten Graphit, wobei der D(0,5) des Graphits, be stimmt durch Siebanalyse gemäß D1N 51938, < 1,2 mm ist,
C) 5,0 bis 10,0, bevorzugt 5,0 bis 7,0 Gew.-% mindestens einer Phosphorverbindung der Formel
D) 2,0 bis 4,0 Gew.-%, bevorzugt 3,0 bis 4,0 Gew.-% mindestens eines Ethyl- en/Alkyl(meth)acrylat-Copolymers,
E) gegebenenfalls mindestens ein weiteres Polymeradditiv, ausgewählt aus der Grup pe der Thermostabilisatoren, von Komponente (C) verschiedene Flammschutzmit tel, Antistatika, Farbmittel, Pigmente, Entformungsmittel, UV-Absorber, 1R- Absorber und/oder der Füllstoffe, ausgewählt aus der Gruppe Kreide, Quarzpulver, Titandioxid, Silikate, Alumosilikate, Aluminiumoxid, Silica, Magnesiumhydroxid und/oder Aluminiumhydroxid, wobei die Komponenten A) bis E) sich zu 100 Gew.-% ergänzen.
Besonders bevorzugt beträgt bei dieser Ausführungsform der Schmelzflussindex von Kom ponente D mindestens 2,5 g/lO min, ermittelt nach ASTM D1238 (bei l90°C und 2,16 kg). Eine weitere besonders bevorzugte erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält
A) 52,0 bis 60,0 Gew.-% Polycarbonat, B) 30,0 bis 35,0 Gew.-% expandierten Graphit, wobei der D(0,5) des Graphits, be stimmt durch Siebanalyse gemäß DIN 51938, < 1,2 mm ist,
C) 5,0 bis 10,0 Gew.-%, bevorzugt 5,0 bis 7,0 Gew.-% mindestens einer Phosphorver bindung der Formel
wobei q zwischen 1,0 und 1,2, bevorzugt bei 1,1, liegt,
D) 3,0 bis 4,0 Gew.-% mindestens eines Ethylen/Alkyl(meth)acrylat-Copolymers,
E) gegebenenfalls mindestens ein weiteres Polymeradditiv, ausgewählt aus der Grup pe der Thermostabilisatoren, von Komponente (C) verschiedene Flammschutzmit tel, Antistatika, Farbmitel, Pigmente, Entformungsmittel, UV-Absorber, IR- Absorber und/oder der Füllstoffe, ausgewählt aus der Gruppe Kreide, Quarzpulver, Titandioxid, Silikate, Alumosilikate, Aluminiumoxid, Silica, Magnesiumhydroxid und/oder Aluminiumhydroxid, wobei die Komponenten A) bis E) sich zu 100 Gew.-% ergänzen und wobei die Zusammensetzung frei von Fluor-haltigem Antitropfimittel ist.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Polymer-Zusammensetzungen, enthaltend die oben genannten Komponenten, erfolgt mit gängigen Einarbeitungsverfahren durch Zusammenfüh rung, Vermischen und Homogenisieren der einzelnen Bestandteile, wobei insbesondere die Homogenisierung bevorzugt in der Schmelze unter Einwirkung von Scherkräften stattfindet. Gegebenenfalls erfolgt das Zusammenführen und Vermischen vor der Schmelzehomogeni sierung unter Verwendung von Pulvervormischungen.
Es können auch Vormischungen aus Granulaten oder Granulaten und Pulvern mit den erfin dungsgemäßen Zusätzen verwendet werden. Es können auch Vormischungen verwendet werden, die aus Lösungen der Mischungskom ponenten in geeigneten Lösungsmitteln hergestellt worden sind, wobei gegebenenfalls in Lösung homogenisiert wird und das Lösungsmittel anschließend entfernt wird.
Insbesondere können hierbei die Komponenten und vorgenannten Additive der erfindungs gemäßen Zusammensetzungen durch bekannte Verfahren oder als Masterbatch eingebracht werden.
Die Verwendung von Masterbatchen ist insbesondere zum Einbringen der Additive bevor zugt, wobei insbesondere Masterbatche auf Basis der jeweiligen Polymermatrix verwendet werden.
In diesem Zusammenhang kann die Zusammensetzung in üblichen Vorrichtungen wie Schneckenextrudem (zum Beispiel Zweischneckenextruder, ZSK), Knetern, Brabender- oder Banbury-Mühlen zusammengeführt, vermischt, homogenisiert und anschließend extrudiert werden. Nach der Extrusion kann das Extrudat abgekühlt und zerkleinert werden. Es können auch einzelne Komponenten vorgemischt werden und dann die restlichen Ausgangsstoffe einzeln und/oder ebenfalls gemischt hinzugegeben werden.
Andere, ebenfalls für die vorliegende Erfindung brauchbare wärmeleitfähige thermoplasti sche Zusammensetzungen sind beispielsweise offenbart in der WO2012/174574A2, der W02017/005735A1, der W02017/005738A1 und der W02017005736A1, wobei die in der W02017/005735A1 offenbarten erfindungsgemäßen wärmeleitfähigen thermoplastischen Zusammensetzungen besonders geeignet sind lnsbesondere sind die in der W02017/005735A1 offenbarten Diglycerolester als Fließverbesserer im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen wärmeleitfähige thermoplastische Zusammensetzungen besonders geeignet.
Die als Fließverbesserer eingesetzten Diglycerolester sind Ester von Carbonsäuren mit Diglycerol. Dabei sind Ester auf Basis verschiedener Carbonsäuren geeignet. Auch können unterschiedliche lsomere von Diglycerol Basis für die Ester bilden. Neben Monoestem kön nen auch Mehrfachester von Diglycerol eingesetzt werden. Anstelle von Reinverbindungen können auch Gemische verwendet werden. lsomere von Diglycerol, welche die Basis für die erfindungsgemäß eingesetzten Diglycero lester bilden, sind die folgenden: a,a-Diglycerol a,b-Diglycerol ß,ß-Diglycerol
Für die erfindungsgemäß verwendeten Diglycerolester können solche Isomere dieser For meln eingesetzt werden, die einfach oder mehrfach verestert sind. Als Fließhilfsmittel ein- setzbare Gemische bestehen aus den Diglyceroledukten sowie daraus abgeleiteten Esterend produkten, beispielweise mit den Molekulargewichten 348 g/mol (Monolaurylester) oder 530 g/mol (Dilaurylester).
Die erfindungsgemäß in der Zusammensetzung enthaltenen Diglycerolester leiten sich vor zugsweise von gesättigten oder ungesättigten Monocarbonsäuren mit einer Kettenlänge von 6 bis 30 C-Atomen ab. Geeignete Monocarbonsäuren sind beispielsweise Caprylsäure (C7H15COOH, Octansäure), Caprinsäure (C9H19COOH, Decansäure), Laurinsäure (C11H23COOH, Dodecansäure), Myristinsäure (C13H27COOH, Tetradecansäure), Palmitin säure (C15H31COOH, Hexadecansäure), Margarinsäure (C16H33COOH, Heptadecansäure), Stearinsäure (C17H35COOH, Octadecansäure), Arachinsäure (C19H39COOH, Eicosansäure), Behensäure (C21H43COOH, Docosansäure), Lignocerinsäure (C23H47COOH, Tetracosansäu- re), Palmitoleinsäure (C15H29COOH, (9Z)-Hexadeca-9-ensäure), Petroselinsäure (C17H33COOH, (6Z)-Octadeca-6-ensäure), Elaidinsäure (C17H33COOH, (9E)-Octadeca-9- ensäure), Linolsäure (C17H31COOH, (9Z,l2Z)-Octadeca-9,l2-diensäure), alpha- oder gamma-Linolensäure (C17H29COOH, (9Z,l2Z,l5Z)-Octadeca-9,l2,l5-triensäure und (6Z,9Z,l2Z)-Octadeca-6,9,l2-triensäure), Arachidonsäure (C19H31COOH, (5Z,8Z,l lZ,l4Z)- Eicosa-5,8,l l,l4-tetraensäure), Timnodonsäure (C19H29COOH, (5Z,8Z,11Z,14Z,17Z)- Eicosa-5,8,l l,l4,l7-pentaensäure) und Cervonsäure (C21H31COOH,
(4Z,7Z,l0Z,l3Z,l6Z,l9Z)-Docosa-4,7,l0,l3,l6,l9-hexaensäure). Besonders bevorzugt sind Laurinsäure, Palmitinsäure und/oder Stearinsäure. Als Diglycerolester ist besonders bevorzugt mindestens ein Ester der Formel (I)
mit R = COCnFbn+i und/oder R = COR’, wobei n eine ganze Zahl ist und R’ ein verzweigter Alkylrest oder ein verzweigter oder unverzweigter Alkenylrest ist und CJEn+i ein aliphatischer, gesättigter linearer
Alkylrest ist, enthalten.
Dabei ist n bevorzugt eine ganze Zahl von 6-24, so dass CJEn+i beispielsweise n-Hexyl, n- Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl, n-Dodecyl, n-Tridecyl, n-Tetradecyl, n-Hexadecyl oder n-Octadecyl ist. Weiter bevorzugt ist n = 8 bis 18, besonders bevorzugt 10 bis 16, ganz besonders bevorzugt 12 (Diglycerolmonolaurat-Isomer mit dem Molekulargewicht 348 g/mol, welches als Hauptprodukt in einem Gemisch besonders bevorzugt ist). Die vorge nannten Estergruppierungen liegen erfindungsgemäß bevorzugt auch bei den anderen Isome ren des Diglycerols vor. Es kann sich demzufolge auch um ein Gemisch verschiedener Diglycerolester handeln.
Bevorzugt eingesetzte Diglycerolester weisen einen HLB-Wert von mindestens 6, besonders bevorzugt 6 bis 12 auf, wobei unter dem HLB-Wert die sog.„hydrophilic-lipophilic balance“ verstanden wird, die gemäß der Methode nach Griffin wie folgt berechnet wird:
HLB = 20 x (1 - Miipophii/M), wobei MkRoRwi die Molmasse des lipophilen Anteils des Diglycerolesters ist und M die Mol masse des Diglycerolesters. Tabelle 1 zeigt beispielhaft anhand verschiedener Wärmerohre aus unterschiedlichen Materi alien und mit unterschiedlichen Außendurchmessem und Wandstärken, dass der Quotient aus Außendurchmesser zu Wandstärke der Heatpipe entscheidend ist, damit die Heatpipe den beim Umspritzen auftretenden Belastungen standhält, ohne dass die Erfindung auf diese Beispiele eingeschränkt werden soll. Es wurde jeweils ein Spritzdruck von etwa 1000 bar beim Spritzgießen aufgebracht mit einem Nachdruck von 600 bar.
Tabelle 1
Werksto ndu Wands zgießprozess
adlos über
tanden?
Kupfer 4 0,2 nein
Kupfer 6 1 m ja
Kupfer 8 1 m ja
Edelstahl 1,5 0,25 ja
Edelstahl 3 0,25 nein
Edelstahl 3 0,5 ja
Kupfer 4 0,5 ja
Kupfer 4 0,75 ja
Kupfer 4 1 m ja
Kupfer 5 0,5 ja
Eine bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung wird durch die nachfolgenden Figur darge stellt, ohne dass die Erfindung dadurch auf diese Ausgestaltung beschränkt wird. Fig. 1 zeigt dabei das erfindungsgemäße Wärmeableitungssystem für eine Wärmequelle; dabei sind:
1 Wärmequelle,
2 Wärmeeinkoppelelement,
3 Heatpipe,
4 Kühlkörper.

Claims

Patentansprüche:
1. Ein Wärmeableitungssystem für eine Wärmequelle, wobei das Wärmeableitungssys tem eine Heatpipe, ein Wärmeeinkoppelelement, ein Wärmeauskoppelelement (Kühlkörper) aufweist, wobei das Wärmeauskoppelelement zu mindestens 50 Gew.- %, bevorzugt zu 65 Gew.-%, besonders bevorzugt zu mindestens 80 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt zu mindestens 95 Gew.-% aus einer wärmeleitfähigen thermo plastischen Zusammensetzung mit einer Wärmeleitfähigkeit in plane von 1 bis 50 W/(m*K), bevorzugt 2 bis 30 W/(m*K) bevorzugt 4 bis 20 W/(m*K) besteht.
2. Wärmeableitungssystem nach Anspruch 1 , wobei der Quotient von Außendurchmes ser zu Wandstärke der Heatpipe von 10:1 bis 4:1, bevorzugt von 8:1 bis 4:1, beson ders bevorzugt 7:1 bis 5:1 beträgt.
3. Wärmeableitungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Heatpipe mit der wär meleitfähigen thermoplastischen Zusammensetzung des Wärmeauskoppelements umspritzt ist. 4. Wärmeableitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Fähigkeit der
Heatpipe zur Wärmeableitung nach dem Umspritzen mindestens 80 %, bevorzugt mindestens 90 %, besonders bevorzugt mindestens 95 %, insbesondere mindestens 98 % der Fähigkeit zur Wärmeableitung der nicht umspritzten Heatpipe beträgt.
5. Wärmeableitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei es sich bei der wärmeleitfähigen thermoplastischen Zusammensetzung um eine Zusammensetzung enthaltend ein Polycarbonat handelt.
6. Wärmeableitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei es sich bei der Wärmequelle um ein Leuchtmittel handelt, bevorzugt um eine LED.
7. Wärmeableitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei es sich bei dem Wärmeableitungssystem um einen Bestandteil einer Leuchte, bevorzugt eines
Scheinwerfers, besonders bevorzugt eines Fahrzeugscheinwerfers, ganz besonders bevorzugt eines Fahrzeugfrontscheinwerfers oder Fahrzeugheckscheinwerfers han delt.
Wärmeableitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei es sich bei dem Wärmeableitungssystem um ein Bestandteil des Gehäuses eines Fahrzeugscheinwer fers handelt.
9. Wärmeableitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Wärmeaus- koppelelement als Kühlkörper ausgebildet, der sich innen oder außen, bevorzugt in nen, besonders bevorzugt innen unten, an der Fahrzeugscheinwerferscheibe befindet.
10. Leuchte, umfassend das Wärmeableitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9. 11. Leuchte nach Anspruch 10, wobei diese als Scheinwerfer, bevorzugt als Fahrzeug scheinwerfer, ausgebildet ist.
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