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Kunststoffe gelten grundsätzlich als vergleichsweise schlechte Wärmeleiter und werden deshalb in vielen technischen Anwendungen gezielt als isolierende Werkstoffe eingesetzt. Trotzdem gibt es zwischen einzelnen Polymerarten deutliche Unterschiede, die bei Konstruktion, Spritzguss und Wärmemanagement berücksichtigt werden sollten. Die Wärmeleitfähigkeit wird mit dem Kennwert λ angegeben und beschreibt, wie schnell Wärme durch einen Werkstoff transportiert wird. Je höher dieser Wert ausfällt, desto schneller kann Wärme abgeführt werden. Bei ungefüllten Standardkunststoffen liegen die Werte typischerweise in einem Bereich von ungefähr 0,1 bis 0,5 W/m·K. Damit befinden sie sich deutlich unter klassischen Metallen wie Stahl oder Aluminium.

Für eine schnelle Orientierung ist eine Wärmeleitfähigkeit Kunststoffe Tabelle besonders hilfreich. Die Übersicht von Kunststoff-Profi nennt beispielsweise für Polypropylen rund 0,12 W/m·K, für Polystyrol etwa 0,13 W/m·K und für PLA ungefähr 0,16 W/m·K. Am anderen Ende der aufgeführten Standardtypen liegen POM mit etwa 0,31 W/m·K, PE-LD mit ungefähr 0,33 W/m·K und PE-HD mit rund 0,44 W/m·K. Die angegebenen Werte beziehen sich auf ungefüllte Standardtypen bei etwa 23 °C und sind ausdrücklich als Richtwerte zu verstehen.

Eine besonders niedrige Wärmeleitfähigkeit weisen in der Tabelle PP, PS und PLA auf. Diese Kunststoffe werden dort als gut isolierend eingeordnet. Im mittleren Bereich folgen Werkstoffe wie ABS, PVC, PMMA, PA12, PC, PET, PETG, PBT, PA6, PA66, PEEK, PTFE, PSU und TPU. Ihre Werte bewegen sich ungefähr zwischen 0,17 und 0,26 W/m·K. Bereits diese Spannweite zeigt, dass die Materialauswahl einen messbaren Einfluss darauf haben kann, wie schnell ein Bauteil Wärme aufnimmt oder wieder abgibt.

Interessant ist auch der Zusammenhang zwischen Werkstoffstruktur und Wärmeleitung. Laut der bereitgestellten Übersicht leiten teilkristalline Kunststoffe wie PE-HD oder POM tendenziell besser als amorphe Werkstoffe. Als Einflussgrößen werden unter anderem Kristallinität und Dichte genannt. Hinzu kommt, dass Füllstoffe die Wärmeleitfähigkeit deutlich verändern können. Glasfasern oder mineralische Bestandteile können den Wert erhöhen, während speziell entwickelte wärmeleitfähige Compounds sogar Bereiche von etwa 1 bis 20 W/m·K erreichen können.

Gerade im Spritzguss spielt die Wärmeleitfähigkeit eine wichtige Rolle. Nach dem Einspritzen muss die Kunststoffschmelze im Werkzeug ausreichend abkühlen, bevor das Bauteil entformt werden kann. Je schlechter ein Kunststoff Wärme leitet, desto langsamer kann die im Bauteil gespeicherte Wärme nach außen abgeführt werden. Eine geringe Wärmeleitfähigkeit kann deshalb zu längeren Kühl- und Zykluszeiten führen. Bei großen Stückzahlen wirkt sich dieser Zusammenhang direkt auf die Wirtschaftlichkeit der Produktion aus.

Für Konstrukteure ist der Kennwert auch außerhalb des Spritzgusses relevant. Bei Gehäusen elektronischer Geräte kann eine geringe Wärmeleitfähigkeit beispielsweise gewünscht sein, wenn Bauteile thermisch voneinander abgeschirmt werden sollen. In anderen Anwendungen ist dagegen eine möglichst schnelle Wärmeabfuhr erforderlich. Dann kann ein höher leitender Kunststoff oder ein speziell gefülltes Compound sinnvoller sein. Die Entscheidung sollte deshalb nicht nur anhand mechanischer Eigenschaften, Preis oder Verarbeitbarkeit getroffen werden.

Ein Vergleich mit Metallen verdeutlicht die Größenordnung besonders gut. In der Quelle werden für Stahl ungefähr 50 W/m·K und für Aluminium etwa 200 W/m·K genannt. Selbst PE-HD mit rund 0,44 W/m·K liegt damit weit unter metallischen Werkstoffen. Kunststoffe sind aus thermischer Sicht also überwiegend Isolatoren und keine klassischen Wärmeleiter. Genau diese Eigenschaft kann je nach Anwendung entweder ein Vorteil oder eine Herausforderung sein.

Bei der Nutzung tabellarischer Werte ist allerdings Vorsicht notwendig. Die tatsächliche Wärmeleitfähigkeit eines Bauteils hängt nicht nur vom Namen des Polymers ab. Materialtype, Füllstoffe, Kristallinität, Temperatur und konkrete Rezeptur können den Wert verändern. Ein PA66-Compound mit Glasfasern kann sich beispielsweise deutlich anders verhalten als ungefülltes PA66. Für eine erste Werkstoffauswahl sind Tabellenwerte sehr nützlich, für eine finale technische Auslegung sollten jedoch möglichst die Daten des konkreten Materialtyps verwendet werden.

Auch die Temperatur spielt eine Rolle. Die genannten Werte gelten laut Quelle für ungefähr 23 °C und stellen damit typische Vergleichswerte unter Standardbedingungen dar. Im realen Betrieb können jedoch deutlich höhere oder niedrigere Temperaturen auftreten. Wer ein Bauteil für thermisch anspruchsvolle Anwendungen entwickelt, sollte deshalb prüfen, ob der Materialhersteller temperaturabhängige Daten bereitstellt und wie stark sich die Eigenschaften über den vorgesehenen Einsatzbereich verändern.

Zusammenfassend zeigt sich, dass die Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen wesentlich stärker variiert, als es die allgemeine Bezeichnung „Wärmedämmer“ vermuten lässt. PP und PS gehören zu den stärker isolierenden Standardkunststoffen, während PE-HD, PE-LD und POM innerhalb dieser Werkstoffgruppe vergleichsweise mehr Wärme transportieren. Für Konstruktion und Verarbeitung ist der Kennwert deshalb ebenso relevant wie mechanische Festigkeit oder Dichte. Wer Tabellenwerte als Ausgangspunkt nutzt und anschließend die Daten des konkreten Compounds prüft, kann thermische Anforderungen deutlich gezielter in Materialauswahl und Prozessauslegung einbeziehen.