Neue Maschinen, Werkstoffe und Verfahren

Lanxess: PBT-Reihe mit hoher Kriechstromfestigkeit

Die Produktreihe Pocan E bringt neben der guten elektrischen Isolation eine hohe Hydrolysestabilität, Flammwidrigkeit, Fließfähigkeit sowie Zähigkeit mit und eignet sich damit gut für kompakte E+E-Baugruppen in Elektrofahrzeugen.

Unter der Bezeichnung Pocan E hat Lanxess, Köln, neue PBT-Compounds entwickelt. Die Produktreihe umfasst kurzglasfaserverstärkten Typen, die sich aufgrund ihrer Kriechstromfestigkeit und ihrer Isolationseigenschaften besonders für Anwendungen in der Elektromobilität und E+E-Industrie eignen.

Mit ihrer Kriechstromfestigkeit erreichen die neuen Compounds in der CTI A-Prüfung (Comparative Tracking Index, IEC 60112) die bestmögliche Einstufung 600 und erfüllen damit die Anforderungen der höchsten Isolierstoffklasse nach IEC 60664-1. „Glasfaserverstärkte PBT-Compounds mit so hoher Kriechstromfestigkeit sind im Markt bisher kaum vorhanden. Diese Lücke haben wir jetzt geschlossen. Uns ist es zudem gelungen, die Materialien mit weiteren Vorzügen wie optimierten mechanischen Eigenschaften auszurüsten und sie gleichzeitig hervorragend fließfähig, hydrolysebeständig oder flammwidrig zu gestalten. Außerdem sind sie gut einfärbbar – wie etwa in Orange“, erläutert Dr. Claudia Schmid-Dähling, die die PBT-Produktentwicklung bei Lanxess mit verantwortet. Eine gute Einfärbbarkeit ist wichtig für verschiedene sicherheitsrelevante Bauteile wie etwa Hochvolt-Steckverbinder, die farblich eindeutig gekennzeichnet sein müssen.

Kriechstromfest auch jenseits von 600 V

Kunststoffbauteile für elektrische und elektronische Komponenten müssen zunehmend widerstandsfähiger gegen unerwünschte Kriechströme sein. Gründe dafür sind unter anderem die starken Ströme bzw. hohen Spannungen in Elektrofahrzeugen, der Trend zu miniaturisierten Gerätekomponenten und die immer kleineren Abstände zwischen Metallkontakten in Steckern und Klemmen.

Vergleich von herkömmlichen PBT-Typen mit Pocan E: Pocan B3215E, Pocan B3217E und Pocan B3235E erreichen mit ihrer Kriechstromfestigkeit in der CTI A-Prüfung die bestmögliche Einstufung von 600. (Abb.: Lanxess)

Vergleich von herkömmlichen PBT-Typen mit Pocan E: Pocan B3215E, Pocan B3217E und Pocan B3235E erreichen mit ihrer Kriechstromfestigkeit in der CTI A-Prüfung die bestmögliche Einstufung von 600. (Abb.: Lanxess)

Kriechströme entstehen, wenn sich, begünstigt durch Verunreinigungen, elektrisch leitende Pfade auf der Oberfläche von Isolierstoffen – wie etwa Thermoplasten – bilden. Die Folge sind Kurzschlüsse und schlimmstenfalls Schäden am Gerät. Eine hohe Kriechstromfestigkeit von Isolierstoffen senkt das Risiko solcher Defekte. Als Prüfmethode hat sich der CTI A-Test nach IEC 60112 etabliert. Auch wenn der CTI A-Wert maximal 600 beträgt, kann ein Kunststoff auch bei höheren Spannungen von bis zu 1.500 V (Gleichspannung) eingesetzt werden. Mit Hilfe von Konstruktionsrichtlinien nach der Norm IEC 60664 / VDE 0110-1 lässt sich das CTI-Prüfergebnis entsprechend „übersetzen“ und das Bauteildesign für höhere Spannungen optimieren. Schmid-Dähling erklärt: „Unsere neue Pocan E-Produktreihe kann daher auch bei den deutlich höheren Nennspannungen zum Einsatz kommen, wie sie etwa für das Schnellladen von Elektrofahrzeugen benötigt werden.“

Isolationsverhalten kaum abhängig von Feuchte und Hitze

Grundsätzlicher Vorteil aller neuen Konstruktionswerkstoffe der Reihe Pocan E ist, dass ihr gutes elektrisches Isolationsverhalten unter typischen Einsatzbedingungen – etwa von Hochvolt-Steckern und -klemmen – kaum temperatur- und feuchteabhängig ist. Die resultierenden Bauteile sind zudem dimensionsstabil, neigen kaum zu Spannungsrissen und zeichnen sich durch eine gute Chemikalienbeständigkeit aus.

Fließfähigkeit und Schlagzähigkeit verbessert

Zu den neuen Compounds mit einem CTI A von 600 zählen beispielsweise Pocan B3215E, Pocan B3217E und Pocan B3235E. Sie sind mit 10, 16 beziehungsweise 30 % Kurzglasfasern verstärkt und im Vergleich zu entsprechenden Standard-Materialien fließfähiger. Dies erleichtert die Herstellung filigraner und dünnwandiger Bauteilgeometrien im Spritzgeißverfahren. „Im Fall von Pocan B3215E und B3217E sind darüber hinaus die Izod-Schlagzähigkeiten um rund 50 beziehungsweise 40 Prozent verbessert“, so Schmid-Dähling.

Hydrolysestabile Compounds

Zwei Beispiele für hydrolysestabilisierte und zugleich kriechstromfeste PBT-Werkstoffe sind Pocan B3233HRE und Pocan B3216XHRE. Letzteres ist mit 16 Gew.-% Kurzglasfasern verstärkt. Es erreicht in Probekörperprüfungen, die an die strengen Langzeithydrolysetests der amerikanischen Society of Automotive Engineers (SAE/USCAR-2 Rev. 7) angelehnt sind, die beste Einstufung Class 5. „Gegenüber vergleichbaren Standard-Compounds sind außerdem die Schlagzähigkeit und Bruchdehnung deutlich höher“, erläutert Schmid-Dähling. Pocan B3233HRE, das 30 Gew.-% Kurzglasfasern enthält, ist im USCAR-Hydrolysetest mit Class 4 klassifiziert. Eine weitere Stärke des Compounds ist die gute Fließfähigkeit, die auch bei höheren Verarbeitungstemperaturen erhalten bleibt.

Auch halogenfreier Flammschutz umsetzbar

Zur neuen Reihe Pocan E gehört auch Pocan BFN4231HRE, ein flammwidriges und zugleich hydrolysestabilisiertes PBT-Compound, das 25 Gew.-% Kurzglasfasern enthält. Der halogenfrei flammgeschützte Konstruktionswerkstoff besteht den Brandtest UL 94 des US-amerikanischen Prüfunternehmens Underwriters Laboratories Inc. mit der hervorragenden Klassifizierung V-0 bei 0,75 mm Prüfkörperdicke. Seine hohe Hydrolysebeständigkeit zeigt sich in der Class 3-Einstufung in den Probekörpertests analog SAE/USCAR-2 Rev. 7.

www.lanxess.de