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Der modifizierte Polyphenylenether (mPPE) XYRON™ bietet eine Reihe von Vorteilen, die von PPE abgeleitet sind – darunter Hitzebeständigkeit, geringes spezifisches Gewicht und Flammschutz. Diese Eigenschaften machen XYRON™ zum Material der Wahl für Komponenten von Fahrzeugbatterien. Kunststoffe, die für Batterieanwendungen verwendet werden, müssen jedoch nicht nur ein geringes spezifisches Gewicht und Flammschutz aufweisen, sondern auch gegen verschiedene Öle beständig sein.
Als Reaktion auf diese Nachfrage hat Asahi Kasei unsere firmeneigenen Kompatibilisierungs- und Flammschutztechnologien kombiniert, um eine neue Lösung zu entwickeln: die XYRON™ TF-Serie von PP-Legierungstypen. Dabei handelt es sich um halogenfreie, flammhemmende Materialien, die dank der Legierung mit PP (Polypropylen), einem kristallinen Harz, eine hohe Flammhemmung (UL94 V-0, 1,5 mm Dicke) bieten und gleichzeitig ölbeständig sind.
XYRON™ TF701 ist eine ölbeständige, flammhemmende PP+PPE-Legierung mit guten mechanischen Eigenschaften, einem geringen spezifischen Gewicht und hervorragenden elektrischen Eigenschaften.
Um die Ölbeständigkeit zu charakterisieren, messen wir die kritische Dehnung. Wir montieren ein Testfragment auf einem Biegestab, der so konstruiert ist, dass er eine kontinuierlich variierende Dehnung gewährleistet (Abbildung 1), beschichten dieses Fragment mit verschiedenen Ölen und messen die minimale Dehnung, bei der das Fragment reißt (die kritische Dehnung).
Tabelle 3 vergleicht die für
XYRON™ TF701 und für einen konventionellen flammhemmenden PS/PPE-Typen gemessene kritische Dehnungen, die mit drei Ölarten beschichtet wurden: Motoröl, Bremsflüssigkeit und Schmieröl. Bei allen drei Ölen ist die für TF701 gemessene kritische Dehnung deutlich höher als die für das konventionellen flammhemmende PS/PPE-Material. Damit ist TF701 die richtige Materialwahl für Komponenten, die mit diesen Ölen in Kontakt kommen können.
Um die Formbarkeit und einfache Verarbeitbarkeit für das Spritzgießen zu charakterisieren, führten wir Fließfähigkeitstests mit einer Spiralflussform durch. Die Ergebnisse sind unten dargestellt. Bei einer Formtemperatur von 80 °C und einem maximalen Einspritzdruck von 50 MPa bestätigten Tests bei verschiedenen Zylindertemperaturen, dass die Fließfähigkeit von TF701 der eines konventionellen flammhemmenden PS+PPE Typen überlegen ist. Eine mögliche Anwendung für dieses Material ist die Herstellung von Zellabstandshaltern für Fahrzeugbatterien. TF701 konnte im Spritzgussverfahren erfolgreich zur Herstellung einer dünnwandigen Komponente eingesetzt werden, die einen solchen Abstandshalter nachahmt (Abmessungen: 100 mm × 100 mm × 0,4 mm Dicke). Dünnere und kompaktere Abstandshalter können dazu beitragen, den Platzbedarf von Fahrzeugbatterien zu reduzieren.
Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Minimierung des Verzugs bei der Herstellung von Komponenten, um Interferenzprobleme bei der Endmontage zu vermeiden. Die folgende Abbildung quantifiziert das Ausmaß des Verzugs, der bei der Herstellung einer Platte mit den Abmessungen 150 mm × 150 mm × 2 mm Dicke beobachtet wurde. Wir sehen, dass TF701 im Vergleich zu einem flammhemmenden PP-Material deutlich weniger Verzug aufweist und sich daher für die Komponentenherstellung sehr gut eignet.
Um die Beständigkeit gegen thermische Alterung (in einer Umgebung mit 80 °C) zu charakterisieren, haben wir die Beibehaltung der Charpy-Schlagzähigkeit gemessen. Die Ergebnisse sind in Abbildung 3 dargestellt. TF701 behält nach 3.500 Stunden mehr als 80 % seiner Festigkeit, was die Eignung dieses Materials für Anwendungen belegt, bei denen die physikalischen Eigenschaften in Hochtemperaturumgebungen langfristig erhalten bleiben müssen.
Wir haben auch die Beibehaltung der Charpy-Schlagzähigkeit gemessen, um die Alterungseigenschaften in einer warmen, feuchten Umgebung (85 °C bei 85 % relativer Luftfeuchtigkeit) zu charakterisieren. Wie in Abbildung 4 dargestellt, weist TF701 auch hier eine hohe Beibehaltung der physikalischen Eigenschaften auf, was auf eine hervorragende Robustheit in warmen, feuchten Umgebungen hindeutet.
PP und andere Harze auf Olefinbasis sind dafür bekannt, dass sie a Kupferverunreinigungen aufweisen: In Umgebungen, in denen sie mit Kupfer oder anderen Metallen in Kontakt kommen, unterliegen diese Materialien Oxidationsreaktionen, die ihre physikalischen Eigenschaften verschlechtern. Um die Beständigkeit gegen Kupferverunreinigungen zu charakterisieren, haben wir die Beibehaltung der Zugfestigkeit für Testfragmente von Materialien gemessen, die in Kupferfolie eingewickelt und bei 150 °C gealtert wurden. Die Ergebnisse sind in Abbildung 5 dargestellt. Während die Zugfestigkeit eines bestehenden flammhemmenden PP-Materials nach 500 Stunden schnell abnimmt, behält TF701 nach 1000 Stunden mehr als 80 % seiner Zugfestigkeit. Dies zeigt die Fähigkeit von TF701, in Umgebungen, in denen es mit Kupfer oder anderen Metallen in Kontakt kommt, über lange Zeiträume stabile Materialeigenschaften beizubehalten.
Die Beständigkeit von TF701 gegenüber Kupferverunreinigungen – zusätzlich zu seiner geringen Dichte, Kriechstromfestigkeit und Flammhemmung – macht dieses Material zur idealen Wahl für viele Arten von Komponenten, wie z. B. Sammelschienenabdeckungen für fahrzeugmontierte Batteriesysteme (Komponenten, die Stromschläge und Kurzschlüsse für Busbars aus Kupfer oder anderen Metallen verhindern).
Eine isolierende Komponente, die die Zellen einer EV-Batterie trennt.
Erforderlich sind dünne Wände, geringes Gewicht, Flammbeständigkeit usw.
Eine isolierte Schutzhülle für den Leiter, durch den Hochspannung und starker Strom einer EV-Batterie fließen.
Neben der elektrischen Kriechstromfestigkeit sind auch Flammfestigkeit und Hitzebeständigkeit erforderlich.
LEONA™ SN11B
XYRON™
Anschlussdose oder Gehäuse für Relais, Sicherungen etc.
Da Relais und Sicherungen eingebaut sind, sind gute Abmessungen und Robustheit beim Einsetzen/Entfernen erforderlich.
Lösungen
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