Flammgeschützte Werkstoffe mit Glasfaseranteil für die neue Mobilität

Im Zusammenspiel ersinnen und vertreiben die beiden Familienunternehmen aus dem baden-württembergischen Zimmern ob Rottweil, der Compoundeur Ria-Polymers und VTS Kunststoffe, Hochleistungskunststoffe, technische Thermoplaste sowie Spezialcompounds für die unterschiedlichsten Anwendungen. Zum Einsatz kommen diese beispielsweise in der Automobilindustrie, der Elektro- und Medizintechnik, dem Maschinenbau oder dem Sport- und Freizeitartikelbereich.

Der Hochleistungsthermoplast Riamaxx HR GF30 FR aus der Polyketon-Produktfamilie Riamaxx HR ist ein flammgeschütztes Polyketon mit 30 % Glasfasern. Aufgrund des außergewöhnlichen chemischen Aufbaus ist es insbesondere für den Bereich der E-Mobilität einsetzbar. Es handelt sich um einen hochpolaren und hochkristallinen thermoplastischen Konstruktionswerkstoff mit hervorragender Chemikalien- und Hydrolysebeständigkeit, Steifigkeit bei höchster Streck- und Bruchdehnung und einem hohen Energieaufnahme- und Rückstellvermögen. Hinzu kommen die geringe Kriechneigung, die optimale Tribologie, eine geringe Feuchteaufnahme (0,4 % bei 23 °C, 50 % relative Feuchte) und somit eine insgesamt hohe Dimensionsstabilität – bei zugleich geringem CO2-Fußabdruck.

Das speziell flammgeschützte Polyketon ist nach UL 94 ab 0,75 mm Dicke all colors V-0 gelistet. So liegt die Glühdrahtentflammbarkeitszahl (GWFI) nach IEC 60695-2-12 bei 960 °C (ab 0,75 mm) und die Glühdrahtentzündungstemperatur (GWIT) nach IEC 60695-2-13 bei 825 °C (ab 0,75 mm). Der HAI- und HWI-Wert (ab 0,75 mm) nach UL 746A besitzen zudem PLC 0, und für die Kriechstromfestigkeit (CTI) wurde selbst in der Farbe Schwarz ein CTI 600 erreicht. Die Prüfung der Hochspannungskriechstromfestigkeit (IPT) nach ASTM D2303 ergibt 1000 V (1 kV). Auch die RTI-Werte wurden nach UL 746B geprüft und gelistet. Das verwendete Flammschutzmittel ist halogen- und schwermetallfrei und somit WEEE- und RoHS-konform. Die UL Yellow Card ist unter der UL Geschäftsnummer E257171 zu finden. Der Werkstoff eignet sich für das Umspritzen von Stromschienen – sogenannten Busbars – und spannungsführenden Teilen aus Kupfer oder Metall. Polyketon zeichnet sich insbesondere im Klimawechsel- und Thermoschocktest durch seine sehr guten thermomechanischen Eigenschaften aus, da es hier aufgrund seiner hohen Bruchdehnung und Zähigkeit trotz höchster Wärmeausdehnung der umspritzten Stromschienen nicht zu Rissen in den Bauteilen kommt. Im Vergleich zu einem herkömmlichen, aufgrund seiner Sprödigkeit besonders anfälligen PBT GF30 FR ein enormer Vorteil.

Der Werkstoff besitzt gegenüber PA66 GF30 FR eine geringe Feuchtigkeitsaufnahme und die damit verbundene Dimensionsstabilität. Bei flammgeschützten Polymeren wie Polyamid 66 oder Polyamid 66.6, welche zu einer erweiterten Feuchtigkeitsaufnahme neigen, kommt es bei ausgedehnten Temperaturen und erhöhter Luftfeuchtigkeit zu Ausblühungen respektive zur Migration des Flammschutzmittels. Dies ist bei Riamaxx HR GF30 FR nicht der Fall. Auch nach einer Lagerung bei +85 °C und 85 % relativer Luftfeuchte über 3.000 Std. ist keine
Migration des Flammschutzmittels auf der Formteiloberfläche zu beobachten.

Ferner zeigt sich während des Verarbeitungsprozesses keine Korrosion in der Spritzeinheit oder dem Werkzeug. Da es folglich oftmals in Hochvoltanwendungen zum Einsatz kommt, ist das Polyketon unter dem Handelsnamen Riamaxx HR GF30 FR orange K 2-103 auch in der Farbe Orange – ähnlich RAL 2003 – erhältlich. Obwohl Polyketone unter Temperatureinwirkung naturbedingt einer Oxidation und Verfärbung unterliegen, ist es RIA-Polymers gelungen, dass der erwähnte Werkstoff selbst nach über 2.000 Std. Lagerung bei 85 °C und 85 % relativer Luftfeuchte orangerot erscheint. Die Kennzeichnung eines spannungsführenden Bauteils in Hochvoltanwendungen ist somit auch über die Zeit hinweg gegeben. Der Thermal-Runaway-Test (1.000 °C über mehrere Minuten) stellt im Hinblick auf die Prüfung der Batteriesicherheit einen wichtigen Parameter in der E-Mobilität dar. Hier erreicht – verglichen mit PA66 GF FR und PBT GF FR – Riamaxx HR GF30 FR orange K 2-103 ebenso wie Riamaxx HR GF30 FR natur und schwarz eine ausreichende Schutzwirkung der Stromschienen. Schließlich spielt auch die Nachhaltigkeit der eingesetzten Werkstoffe eine immer wichtigere Rolle – gerade in der E-Mobilität. Nicht zuletzt deshalb legt man bei VTS ebenso wie bei RIA-Polymers ein großes Augenmerk auf einen positiven CO2-Fußabdruck. Bei den Polyketonen der Riamaxx HR-Serie konnten die Treibhauspotenziale (GWP-Werte) verglichen mit PA6 oder PA66 um die Hälfte reduziert werden.

Quelle: VTS Kunststoffe