Das hydrolysestabilisierte Material hat aufgrund seiner kaum temperatur- und feuchteabhängigen elektrischen Eigenschaften großes Einsatzpotenzial in der Elektromobilität, bspw. für Hochvolt-Stecker.
Im Antriebsstrang und in der Batterie von Elektrofahrzeugen, aber auch in der Ladeinfrastruktur der Elektromobilität sind Kunststoffbauteile oft erhöhten Temperaturen und zugleich sehr starken Strömen und Spannungen ausgesetzt. Kunststoffstecker zum Beispiel müssen unter diesen Bedingungen elektrisch isolierend bleiben und dürfen keine Kriechstrombildung zulassen. Für diese Hochvolt-Stecker hat Lanxess, Köln, ein neues halogenfrei flammgeschütztes und hydrolysestabilisiertes PBT-Compound maßgeschneidert. „Die Stärke des Konstruktionswerkstoffs ist, dass seine exzellenten elektrischen Eigenschaften unter den typischen Einsatzbedingungen von Hochvolt-Steckern kaum temperatur- und feuchteabhängig sind. Er kann bei Temperaturen bis 150 °C eingesetzt werden“, erklärt Dr. Bernhard Helbich, Technical Marketing Manager Key Accounts im Geschäftsbereich High Performance Materials bei Lanxess.
Eine potenzielle Anwendung des neuen PBT-Compounds sind Hochvolt-Stecker. (Foto: Lanxess)
Das Compound ist ein erster Vertreter der neuen Produktreihe Pocan BFN HR und bringt einen hohen Durchgangswiderstand und eine hohe Durchschlagfestigkeit mit. Letztere liegt zum Beispiel bei Temperaturen bis 140 °C deutlich über 30 kV/mm (IEC 62431-1). In der CTI-Prüfung (IEC 60112) erreicht das Material mit CTI A 600 die höchste nach Norm erreichbare Klasse. Es ist damit sehr kriechstromfest, was das Risiko von Kurzschlüssen und Gerätedefekten durch Kriechströme verringert und dem wachsenden Bedarf an miniaturisierten Steckern gerecht wird. „Es kann aber auch bei höheren Spannungen als 600 V zum Einsatz kommen. Das Steckerdesign für Gleichstromsysteme kann dabei gemäß den Konstruktionsrichtlinien der Norm IEC 60664 / VDE 0110-1 bis 1500 V optimiert werden“, so Helbich. Die Kriechstromfestigkeit des Compounds lässt auch nach thermischer Langzeitalterung bei 120 °C oder nach Klimalagerung kaum nach.
Hydrolysebeständig und flammwidrig
Der mit 25 Gewichtsprozent Kurzglasfasern verstärkte Werkstoff ist hydrolysestabil. Er erreicht in Probekörperprüfungen, die an die strengen Langzeithydrolysetests SAE/USCAR-2 Rev. 6 der amerikanischen „Society of Automotive Engineers“ (SAE) angelehnt sind, die gute Einstufung Class 3. Seine hohe Flammwidrigkeit zeigt sich darin, dass er den Brandtest UL 94 des US-amerikanischen Prüfunternehmens Underwriters Laboratories Inc. mit der Klassifizierung V-0 bei 0,75 mm Prüfkörperdicke besteht. Mit seinen mechanischen Eigenschaften erfüllt der Konstruktionswerkstoff gängige Anforderungen, die an Hochvolt-Stecker gestellt werden.
Das PBT Pocan BFN HR weist eine gute Hydrolysebeständigkeit auf. (Abb.: Lanxess)
Hell einfärbbar und dauerhaft farbstabil
Das Compound kann auch hell – zum Beispiel orange – eingefärbt werden. Diese Farbe dient in Elektrofahrzeugen zunehmend dazu, stromführende, mit Kunststoff ummantelte Komponenten zu kennzeichnen, die unter höheren Spannungen stehen. „Unser Material und die verwendeten Farbstoffe bleiben bei hohen Einsatztemperaturen dauerhaft farbstabil, so dass die Kennzeichnung nicht verloren geht“, erläutert Helbich. Lanxess will den Thermoplasten bei UL auf der Yellow Card in „All Colors“ listen lassen. „Damit ersparen wir dem Verarbeiter die aufwändige UL-Zertifizierung bei eigener Einfärbung. Er kann das von uns eingefärbte Compound direkt einsetzen und dadurch seine Kosten senken“, erklärt Helbich.
Helbich sieht für die neue Pocan BFN HR-Produktreihe neben Hochvolt-Steckern noch weitere Anwendungsmöglichkeiten in der Elektromobilität und in der Herstellung von miniaturisierten elektrischen und elektronischen Baugruppen: „Wir denken beispielsweise an Miniaturstecker, Leitungsschutzschalter, Reihenklemmen und ähnliche Anwendungen.“
Lanxess unterstützt Hersteller von Bauteilen für die Elektromobilität mit umfangreichen HiAnt-Serviceleistungen. Dazu zählen zum Beispiel die kundenspezifische Materialoptimierung und die gemeinsame Konzeptentwicklung zur Konstruktion von Bauteilen. Experten des Spezialchemie-Konzerns berechnen mit neuesten CAE-Methoden die mechanischen und thermischen Eigenschaften von Bauteilen. Im Prüftechnikum des Unternehmens können Tests am Fertigteil durchgeführt werden. Auch beim Start der Serienproduktion stehen Spezialisten von Lanxess mit Rat und Tat zur Seite.
