Die neue Produktreihe Pocan XHR (Xtreme Hydrolysis-Resistant) von Lanxess zeichnet sich durch eine hervorragende Beständigkeit gegen einen hydrolytischen Abbau in sehr heißer und feuchter Einsatzumgebung aus. 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 (PBT)“, 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
Schnelle und extreme Temperaturwechsel verursachen bei Bauteilen mit umspritzten Metallbereichen wegen der unterschiedlichen Wärmeausdehnung von Metall und Kunststoff oft Spannungsrisse. Lanxess hat deshalb die Pocan XHR-Reihe mit Bruchdehnungen von bis zu 4,7 Prozent (ISO 527-1,-2) ausgestattet, denn hohe Bruchdehnungen wirken der Ausbildung von Spannungsrissen entgegen. Zusätzlich verringern die verbesserte Dauertemperatur- und Hydrolysebeständigkeit 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 hervorragend zum Überspritzen von Metallteilen wie Stromschienen, Konnektoren, Steckerleisten und tragenden Rahmenstrukturen (Main Frames) geeignet.
Eine potenzielle Anwendung von Pocan XHR sind Gehäuse für automatische Parkbremsen.
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 Prozent. 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 Gewichtsprozent). 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 ergänzt Pocan HR
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.
