Doma v jakémkoliv klimatu - hydrolýze odolný PBT pro elektrickou výbavu automobilů

K požadavkům na materiály ve spojitosti s pohony automobilů patří mezi jinými i odolnost proti vysokým teplotám, vlhkosti a vibracím. Použité plasty musejí být často speciálně připraveny tak, aby byly po celou dobu životnosti automobilu schopny odolat právě takovému prostředí. Tak je tomu rovněž i v případě termoplastických polyesterů, jako je polybutylentereftalát (PBT), které jsou použity pod krytem motoru např. na zásuvky, konektory a kryty elektronických součástek. Kontakt s vodou – a to i v podobě vzdušné vlhkosti –vede v případě polyesterů k hydrolytickému štěpení polymerních řetězců, a tudíž k oslabení materiálu zejména při zvýšených teplotách.

Ultradur HR – hydrolýze odolný PBT 

Pomocí vývoje nových jakostních stupňů materiálu Ultradur HR (HR znamená hydrolýze odolný) společnost BASF optimalizuje PBT materiály, které jsou schopné odolat hydrolýze ve vlhkém prostředí. V důsledku toho je tento materiál vhodný pro výrobu součástí, které mají mimořádně dlouhou životnost a které vydrží provoz v náročných podmínkách. 

To platí i v případě dvou nových jakostních stupňů Ultradur HR kombinujících vysokou úroveň odolnosti vůči hydrolýze s integrovanou samozhášivostí a transparentností vůči laserovému paprsku. Tyto materiály nalézají mnoho nových způsobů použití.

USCAR třída 5 – úspěšný test

Kromě toho materiály jakostního stupně Ultradur HR od firmy BASF úspěšně projdou nejen obvyklými testy, ale také náročnými klimatickými cyklickými testy třídy 5 podle příslušné normy USCAR. Testy součástek podle této normy jsou předepsané např. pro zásuvky a konektory. Speciálně vyvinutý Ultradur HR již v minulosti prokázal, že bez problémů odolává vlhkému a teplému prostředí. Ultradur HR je komerčně dostupný s vyztužením 30 % skelných vláken pod označením Ultradur B4330 G6 HR a s vyztužením 15 % skelných vláken pod označením Ultradur B4330 G3 HR.

Stárnutí při vystavení klimatickému působení ve zkušební komoře – stabilní po dobu 6 000 hodin

Zkušební metody s konstantními klimatickými podmínkami se často používají k ověření odolnosti proti hydrolýze. Obvyklé podmínky k urychlení testování jsou např. teplota 85 °C a relativní vlhkost 85 %. Zkušební vzorky vyrobené z materiálu jakostního stupně Ultradur HR byly v tomto klimatu obvykle uloženy po dobu až 3 000 h a po uplynutí pevně stanovených intervalů byly podrobně prozkoumány. Bylo zjištěno, že pevnost v tahu zůstala velká po celou dobu testu.

Aby bylo možné určit mezní hodnoty materiálu, byl test pro Ultradur B4330 G6 HR rozšířen na 8 000 h – pevnost v tahu se postupně zmenšovala až po uplynutí doby v rozmezí 4 800 až 6 000 h. Proto je Ultradur HR za těchto podmínek stabilnější než jiné materiály.

Ultradur^® HR, hydrolýze odolný PBT, vyniká nejen v obvyklých statických testech pro vlhké a horké prostředí, ale také splňuje náročné klimatické cyklické zkoušky normy USCAR třídy 5; společnost BASF nyní dodává Ultradur HR s integrovanou samozhášivostí a transparentností vůči laserovému paprsku

Testování ve zpřísněných klimatických cyklech – USCAR třída 5

Důležitým rozdílem v testu komponent podle USCAR třídy 5 je skutečnost, že zatížení teplem a vlhkostí nepůsobí na zkušební vzorky staticky, nýbrž cyklicky. Zkušební vzorky jsou během osmihodinového cyklu vystaveny působení různě stanovených teplot a úrovní atmosférické vlhkosti. V procesu jsou tyto parametry měněny tak, že vlhkost absorbovaná plastem nemá žádnou možnost uniknout před zahájením vysokoteplotní fáze. To simuluje dvoufázový proces: nejdříve se komponenta důkladně zvlhčí v běžných klimatických podmínkách a následně se rychle ohřeje v dočasném provozním procesu, a to buď vnějším, nebo vnitřním zahříváním. To pro materiál, jako je PBT, představuje mimořádně velké zatížení. Za těchto okolností by bylo hydrolytické poškození konvenčního PBT značně velké. Zmíněný zkušební cyklus se opakuje 40krát, než jsou vzorky podrobeny podrobné prohlídce. Také v tomto případě Ultradur HR vykazuje mimořádnou odolnost a pouze nepatrné změny mechanických vlastností. Zatímco pevnost v tahu srovnávacího materiálu, který nebyl stabilizován vůči hydrolýze, do značné míry poklesla už po dvaceti cyklech, pevnost v tahu materiálu Ultradur HR zůstala konstantní, a to i po 40 cyklech. 

4 000 hodin tepelného stárnutí bez problémů

Ultradur HR funguje lépe než jiné produkty, přestože jsou skladovány v suchých a teplých podmínkách. Dokazují to i testy tepelného stárnutí, při kterých byl Ultradur B4330 G6 HR po dobu 4 000 h vystaven tepelnému působení při konstantní teplotě 150 °C ve zkušební komoře. Následné mechanické testy ukázaly, že rázová pevnost zůstala trvale vysoká. Naproti tomu rázová pevnost srovnávacího materiálu bez povrchové úpravy odolné vůči hydrolýze rychle klesla na nízkou úroveň. Vysoká úroveň odolnosti vůči tepelnému stárnutí je důležitá. Vzhledem k tomu, že materiály jakostního stupně Ultradur HR odolávají trvalému zatížení při vysokých teplotách v suchém stavu velmi dobře, jsou také vhodné pro použití při zatížení vysokými teplotami, např. pro komponenty v prostoru motoru.

Nové možnosti použití v elektrických automobilech

Ultradur HR je vhodný k výrobě různých produktů, u kterých se o PBT doposud neuvažovalo. Například vysoká tepelná stabilita spolu s dobrými elektrickými vlastnostmi PBT mohou být zajímavé pro komponenty v elektrických automobilech. Jako příklady lze uvést nabíječky, kryty pro sady baterií nebo zásuvky ve vysokonapěťovém okruhu elektrických automobilů.

Stabilní a přímočaré zpracování 

Ultradur HR je navržen tak, aby byl nejen odolný proti hydrolýze, ale také aby měl co možná nejstabilnější viskozitu taveniny. Materiál proto zaručuje dobré předpoklady ke zpracování i při vysokých teplotách a s relativně dlouhou dobou zdržení. Optimalizovaná viskozita taveniny zabraňuje vzniku esteticky nevzhledných skvrnitých povrchů na komponentách, známým jako efekt mramorování. Kromě toho je tendence k vytvoření tepelně narušeného materiálu, tzv. černých skvrnek, malá, stejně tak jako riziko zablokování horkých vtokových kanálů, což může vést k přerušení výroby.