Mit einer Abdeckung für ein Onboard-Batterieladegerät zeigt der Rohstoffhersteller auf der K 2022 eine PA-6-Anwendung, die ohne spezielle Hydrostabilisierung beständig gegenüber Wasser-Glykol-Kühlflüssigkeit ist.
Die technischen Kunststoffe PA 6 und PA 66 sind zwar Materialien mit sehr ähnlichen Eigenschaften, dennoch stehen sie häufig in Konkurrenz zueinander. Zuletzt haben die angespannte Preissituation bei PA 66 und seine zeitweilig eingeschränkte Verfügbarkeit dazu geführt, dass es selbst in seinen klassischen Anwendungen häufig durch PA 6 substituiert wird. Aber auch Neuentwicklungen von Komponenten, die traditionell aus PA 66 hergestellt worden sind, werden heute immer häufiger direkt in PA 6 umgesetzt.
Die schwarze Abdeckung des Onboard-Batterieladegeräts besteht aus einem mit 50 Gew.-% Kurzglasfasern hochverstärkten PA 6. (Foto: Lanxess)
Ein aktuelles Beispiel dafür ist die Abdeckung eines Onboard-Batterieladegeräts, das in einem rein elektrisch angetriebenen Kompaktwagen eines deutschen Automobilproduzenten zum Einsatz kommt. Sie besteht aus dem mit 50 Gewichtsprozent Kurzglasfasern hochverstärkten Durethan BKV50H3.0 von Lanxess, Köln. Hersteller des Systems aus Abdeckung und Ladegerät ist die Leopold Kostal GmbH & Co. KG in Lüdenscheid, ein global agierender Systemlieferant von Automobil-, Industrie- und Solarelektrik sowie elektrischen Kontaktsystemen.
Diese Großserienanwendung unterstreicht, dass PA-6-Compounds nicht zwingend hydrolysestabilisiert sein müssen, um in Elektrofahrzeugen in Kühlanwendungen mit Glykol-Wasser-Kühlflüssigkeiten zum Einsatz zu kommen. „Wir gehen davon aus, dass Polyamid-6-Produkte dieser Art künftig vor allem in der Massenfertigung von Abdeckungen und anderen Bauteilen des Thermomanagements von Elektrofahrzeugen einen festen Platz haben werden. Das gilt insbesondere für Anwendungen wie Fluid-Stecker oder Steuergeräte zur Kühlmittelkontrolle“, erklärt Dr. Bernhard Helbich, technischer Key Account Manager im Geschäftsbereich High Performance Materials bei Lanxess.
Auf Dauer dicht und beständig
Die Abdeckung zeigt, dass PA-6-Compounds nicht zwingend hydrolysestabilisiert sein müssen, um in Elektrofahrzeugen in Kühlanwendungen mit Glykol-Wasser-Kühlflüssigkeiten zum Einsatz zu kommen. (Foto: Lanxess)
Kunststoffbauteile im Kühlkreislauf von Verbrennungsmotoren sind schon lange Zeit eine Domäne von PA 66, denn der Thermoplast ist sehr beständig gegen heiße Kühlflüssigkeiten aus Wasser-Glykol-Gemischen. Allerdings verschieben sich die Anforderungen im Thermomanagement von rein elektrischen Antriebssträngen hin zu niedrigeren Temperaturen. Für vollelektrische Fahrzeuge reicht die thermische Langzeitbeständigkeit von PA-6-Compounds gegenüber Wasser-Glykol-Gemischen trotz der teilweise deutlich längeren Beanspruchungszeiten zumeist völlig aus. So hält die Abdeckung im Fahrbetrieb problemlos Temperaturen von bis zu 85 °C dauerhaft stand, und Berstdrücke von bis zu 10 bar werden erreicht. Langzeittests an Probekörpern ergaben zudem, dass die mechanischen Eigenschaften des Compounds in Wasser-Glykol-Gemischen auch nach 1.500 Stunden Lagerung bei 110 °C und einem Druck von 1,5 bar kaum nachlassen. Damit erfüllt das Material die technische Vorschrift eines großen deutschen Autoherstellers für wassergekühlte Bauteile von Elektrofahrzeugen.
Hohe Steifigkeit und Festigkeit
Mit einer Länge und Breite von ca. 29 beziehungsweise 12 cm hat die Abdeckung eine beträchtliche Flanschlänge. Die Abdeckung wird zusammen mit einer Dichtung mit dem Aluminiumgehäuse des Ladegeräts verschraubt. Die hohe Steifigkeit und Festigkeit des PA-6-Compounds sorgen dafür, dass die Abdeckung den hohen Anforderungen an die Dichtigkeit gerecht wird. Helbich: „Wir haben dazu in enger Zusammenarbeit mit Kostal die mechanischen Bauteileigenschaften optimiert und mit Füllsimulationen ermittelt, wie sich in der Fertigung minimale Werte bei Schwindung und Verzug erreichen lassen. Diese Leistungen sind Teil unseres HiAnt-Servicepaketes, mit dem wir unsere Projektpartner in allen Stufen der Bauteilentwicklung unterstützen.“
Darüber hinaus zeigt die Abdeckung weitere Materialvorteile von Durethan BKV50H3.0. So ist es leicht zu verarbeiten und kann bei hohen Einspritzgeschwindigkeiten spritzgegossen werden, was kurzen und damit wirtschaftlichen Zykluszeiten zugutekommt. Außerdem führt seine kupferfreie H3.0-Thermostabilisierung nicht dazu, dass Elektrokorrosion an metallischen Komponenten des Kühlkreislaufs auftritt. Ein weiterer Vorzug des Compounds besteht darin, dass es beständig gegen typische Medien im Fahrbetrieb ist wie zum Beispiel Öle, Fette, Batterieelektrolyte und Streusalz.
