Neue Maschinen, Werkstoffe und Verfahren

Lanxess: PBT mit Resistenz gegen Hydrolyse und Temperaturschocks

Eine mögliche Anwendung von Pocan XHR sind Gehäuse für automatische Parkbremsen. (Foto: Lanxess)

Eine mögliche Anwendung von Pocan XHR sind Gehäuse für automatische Parkbremsen. (Foto: Lanxess)

Die neue Produktreihe Pocan XHR (Xtreme Hydrolysis-Resistant) von Lanxess, Köln, bietet eine hohe Beständigkeit gegen einen hydrolytischen Abbau in sehr heißer und feuchter Einsatzumgebung. In internen Probekörperprüfungen, die an den strengen Langzeit-Hydrolysetests SAE/USCAR-2 Rev. 6 der amerikanischen Society of Automotive Engineers (SAE) angelehnt sind, erreichen die Compounds mit Class 4 oder Class 5 die beiden besten Einstufungen. „Die Markteinführung von Pocan XHR zeigte, dass die weiteren Vorzüge des Materials für viele Anwender ebenfalls große Bedeutung haben. Sie nutzen häufig die hohe Thermoschock-, Heißluft- und chemische Beständigkeit oder die mechanischen Eigenschaften der Compounds auf Basis von Polybutylenterephthalat“, erklärt Ralf Heinen, Anwendungsentwickler im Geschäftsbereich High Performance Materials.

Beständig in trocken-heißer Umgebung

Viele elektrische und elektronische Geräte sind unter anderem wegen enger Bauräume oder höheren Betriebstemperaturen einer immer stärkeren Wärmebelastung ausgesetzt. In trockenem Einsatzmilieu müssen die Kunststoffe für diese Geräte eine hohe Dauerbeständigkeit in heißer Luft mitbringen. „Genau das ist eine weitere Stärke von Pocan XHR. Die Schlagzähigkeit der meisten Produkt-Typen der XHR-Serie bleibt nach 3.000 Stunden Heißluftlagerung bei 150 °C praktisch unverändert“, betont Heinen. Dies prädestiniert die Compounds für Bauteile unter der Motorhaube wie Stecker oder für Komponenten der Leistungselektronik.

Maßgeschneidert für das Umspritzen von Metallteilen

Selbst nach 3.000 Stunden Heißluftalterung bei 150 °C bleibt die Charpy-Schlagzähigkeit von Pocan B3233XHR praktisch unverändert (PBT GF30 = Standard-Compound, B3233HR = 2. Generation HR, B3233XHR = 3. Generation HR). (Abb.: Lanxess)

Selbst nach 3.000 Stunden Heißluftalterung bei 150 °C bleibt die Charpy-Schlagzähigkeit von Pocan B3233XHR praktisch unverändert (PBT GF30 = Standard-Compound, B3233HR = 2. Generation HR, B3233XHR = 3. Generation HR). (Abb.: Lanxess)

Schnelle und extreme Temperaturwechsel verursachen bei Bauteilen mit umspritzten Metallbereichen wegen der unterschiedlichen Wärmeausdehnung von Metall und Kunststoff oft Spannungsrisse. Lanxess hat deshalb die Reihe Pocan XHR mit Bruchdehnungen von bis zu 4,7 % (ISO 527-1,-2) ausgestattet, denn hohe Bruchdehnungen wirken der Ausbildung von Spannungsrissen entgegen. Zusätzlich verringern die verbesserte Dauertemperatur- und Hydrolysebeständ

igkeit die Neigung zu Spannungsrissen. Die Prüfung der Spannungsrissbeständigkeit erfolgt unter drastischen Bedingungen in sogenannten Heat-Shock-Tests. Die umspritzten Bauteile werden dabei in mehreren Hundert Zyklen abrupten Temperaturwechseln von -40 °C auf 125 °C und zurück ausgesetzt, wobei sie jeweils längere Zeit (zum Beispiel 30 Minuten) bei den jeweiligen Temperaturen gehalten werden. Heinen: „Bauteile mit einer Metallumspritzung aus Pocan XHR zeigen in Heat-Shock-Tests keine oder erst nach einem vielfachen Durchlaufen der üblichen Anzahl von Testzyklen erste Spannungsrisse.“ Daher sind die XHR-Produkte gut zum Überspritzen von Metallteilen wie Stromschienen, Konnektoren, Steckerleisten und tragenden Rahmenstrukturen (Main Frames) geeignet.

Gutes Verarbeitungsverhalten

Die Schmelzeviskosität aller Pocan-XHR-Typen bleibt bei den PBT-üblichen Spritzgießtemperaturen über einen längeren Zeitraum konstant. Die Materialien lassen sich daher in einem breiten Verarbeitungsfenster prozessstabil spritzgießen. Die gegenüber vergleichbaren Standard-PBT-Werkstoffen verbesserte Fließfähigkeit erlaubt die Umsetzung dünnwandiger Geometrien. Außerdem kann das Umspritzen von Metallteilen bei niedrigeren Fülldrücken erfolgen, so dass die Metall-Inserts nicht von der Schmelze verbogen oder aus ihrer Position im Werkzeug gedrückt werden.

Verbesserte Laugenstabilität

Die gute chemische Beständigkeit von Standard-PBT ist bei Pocan XHR noch einmal verbessert. Zum Beispiel besteht eine gute Beständigkeit selbst gegenüber sehr starken Laugen. So verringert sich die Bruchdehnung bei einer Lagerung über 100 Stunden bei 55 °C in 1-molarer Natronlauge nur um etwa 40 %. Das ist eine deutliche Verbesserung gegenüber einem Standard-PBT. Gerade im Unterboden von Fahrzeugen kann sich durch eine Kombination von Streusalz, Gusseisen und Feuchtigkeit ein leicht alkalisches Milieu aufbauen. „Unsere XHR-Compounds sind daher in diesem Anwendungsbereich Material der Wahl für elektrische und elektronische Bauteile wie Sensoren, Gehäuse und Stecker“, erläutert Heinen.

Flammgeschützte XHR-Compounds vor Markteinführung

Aktuell ergänzt Lanxess die XHR-Produktreihe auf Kundenwunsch um Compounds mit hoher Flammwidrigkeit. Sie eignen sich vor allem für stromführende Komponenten in heiß-feuchter Umgebung, die zugleich sehr hydrolysestabil und brandwidrig sein müssen. Die flammgeschützten Compounds sind glasfaserverstärkt (15, 25 bzw. 30 Gew.-%). Außerdem wird eine unverstärkte Produktvariante erhältlich sein. Alle Materialien sind mit einem halogenhaltigen Flammschutzpaket ausgerüstet und erreichen in Flammschutztests nach der US-Norm UL 94 (Underwriters Laboratories Inc.) die beste Einstufung V-0 bei geringen Probekörperdicken. „Diese Klassifizierung wird beispielsweise für viele Kunststoffbauteile in Batterien von Elektro- und Hybridfahrzeugen gefordert“, so Heinen.

Pocan XHR ist die dritte Generation an hydrolysestabilisierten PBT-Compounds von Lanxess. Sie ergänzt die zweite Materialgeneration Pocan HR. „Diese wird von unseren Kunden sehr geschätzt. Sie bleibt weiterhin Teil unseres Sortiments, weil sie in vielen Serienanwendungen etabliert ist und mit ihrer Hydrolysebeständigkeit und weiteren Eigenschaften bereits einen Großteil der gängigen Anforderungen abdeckt“, sagt Heinen.

www.lanxess.de

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