제3장 플라스틱, 고무를 이용한 제품의 최신 동향 (6) - 방열, 열전도 재료에 관련하는 개발

[YDfamily]

2.2 방열, 열전도 재료에 관련하는 개발

① Mitsubishi Engineering Plastics의 열전도 수지

Polycarbonate(PC), polybutylene terephthalate(PBT), polyimide(상표명 Reny)를 베이스로 하는 비교적 비중이 작은 열전도 수지 그레이드를 개발(도41). 이들의 열전도 수지의 사용에 의해 ①기기의 국부 온도 상승을 방출, 동작 부적합을 방지, ②금속에 비해 부품을 경량화 가능, ③금속 diecast에 비해 디자인의 자유도가 큼, ④방열 부품과 주변의 부품을 통합하는 것에 의해, 부품 개수의 삭감, 코스트 삭감 가능 등의 장점이 있다고 한다.

도41 Mitsubishi Engineering Plastics의 열전도재 그레이드

② Unitika

Nylon 수지의 분자 구조나 배합 성분을 특수 설계하고, Unitika 독자 개발의 compound 기술을 응용하여. 열전도성 filler를 대량으로 배합하여도 용융 유동성이 우수하고, 또한 기계 물성이 우수한 나일론 수지 재료를 얻었다고 공표하고 있다. 이 개발품의 특징으로 이하와 같은 설명을 행하고 있다. ①도전계 그레이드를 적용한 경우, 면 방향의 열전도율이 50W/mK 수준, ②절연계 filler를 적용한 경우, 면방향의 열전도율이 5W/mK 수준, ③사출 성형에 의한 부형(賦形, 소재를 깎지 않고 변형시켜 제품을 성형하는 방법)이 가능: 용융 시의 유동성은 표준적인 glass 강화 나일론(GF60%) 그레이드와 동등 레벨, ④성형 후의 성형품에 특수 처리를 실시하는 것으로 추가로 성형품의 강도 up 가능, ⑤부재에 고열전도성 수지를 이용하는 것으로 방열 unit이 간략화 가능하기 때문에, unit 설계에 있어서 total cost의 저감, 경량화가 가능, 이 개발품의 열전도성을 thermography에 의해 비교 실험한 결과를 도42에 나타내었다.

열원에 시료(사출 성형편)을 접촉 후, 경시 변화를 관찰

도42 Unitika의 열전도성 나일론 수지

③ Toray의 열전도성 PPS 그레이드

Polyphenylene sulfide(PPS) 수지의 첨가 강화재의 재질, 종류나 첨가량의 최적화에 의해, 고열전도성 PPS의 그레이드 설계를 행하고 있다. LED 조명을 시작으로 하는 전기, 전자부품의 장수명화나 자동차의 모터에 사용되는 권선의 에너지 손실 저감 등에 행해지는 방열 설계에 대하여 고열전도성 PPS가 적용되고 있다고 한다. 종래의 PPS보다도 비약적으로 열전도율을 향상시킨 도전 타입의 Torelina H501B와 절연성을 유지한 H718LB를 line up 하고 있다(도43의 그레이드 표).

항목	측정 방향	단위	유리 섬유 강화	High filler	고 열전도성 PPS
					절연 타입	도선 타입
			A504X90	A310MX04	H718LB	H501B
열전도율	면 방향	W/m·K	0.4	0.7	1.0	10.0
체적 교유 저항	-	Ω·m	2*1014	1*1014	5*1013	5*100

고 열전도성 PPS의 온도분포 (Thermography) 도43 Toray PPS 그레이드의 열전도성