Specjalistyczne materiały na potrzeby infrastruktury ładowania pojazdów elektrycznych

Poza nowymi zastosowaniami w układach napędowych pojazdów elektrycznych, producent chemii specjalistycznej Lanxess dostrzega również duży potencjał dla swoich technicznych tworzyw termoplastycznych w infrastrukturze ładowania dla elektromobilności. Wymagania dotyczące rozmaitych komponentów wywodzą się przede wszystkim z branży urządzeń elektrycznych i elektronicznych (E&E) oraz przemysłu motoryzacyjnego. 

- Obie branże są od dziesięcioleci głównymi odbiorcami naszych poliamidów i poliestrów. Właśnie dlatego możemy już teraz oferować specjalistyczne materiały, które spełniają najważniejsze normy i specyfikacje międzynarodowych firm E&E i motoryzacyjnych oraz idealnie nadają się do stosowania w infrastrukturze ładowania - podkreśla Sarah Luers, kierownik projektu ds. rozwoju aplikacji E&E w jednostce biznesowej Lanxess High Performance Materials (HPM).

Wtyczki i gniazda ładowarek

Materiały produkowane pod markami Durethan i Pocan są wykorzystywane głównie do produkcji elementów wtyczek i gniazd ładowarek, stacji ładowania i wallboksów - instalowanych np. w garażach lub wiatach samochodowych - a także komponentów indukcyjnych czy bezprzewodowych systemów ładowania akumulatorów wysokonapięciowych. Mimo że standaryzacja w branży elektromobilności wciąż jeszcze rozwija się w wielu obszarach, poliamidy i poliestry już obecnie oferują szerokie możliwości zastosowań w zakresie ładowania akumulatorów prądem stałym lub przemiennym. Materiały niewzmocnione są używane głównie do produkcji wtyczek, ponieważ zapewniają wysoki poziom stabilności wymiarowej i jakości powierzchniowej, są odporne na uderzenia (a więc wytrzymałe mechanicznie), a także są dostępne jako związki ognioodporne, w przypadkach gdy mają kontakt z częściami elektronicznymi pod napięciem. 

- Jednym z przykładów jest bezhalogenowy ognioodporny poliamid 6 Durethan B30SFN30. W testach palności przeprowadzonych zgodnie z amerykańską normą UL 94 (Underwriters Laboratories Inc.) osiąga najwyższą klasyfikację V-0 przy grubości korpusu testowego 0,75 milimetra - opowiada Sarah Luhers - Poliamid 6 Durethan B30S idealnie nadaje się jednak do komponentów cienkościennych, takich jak uchwyty wtyczek, które niekoniecznie muszą być ognioodporne.

Biorąc pod uwagę coraz wyższe napięcia i prądy ładowania, jeszcze ważniejsze stają się termoplastyczne tworzywa termoprzewodzące, stosowane do odprowadzania wytwarzanego ciepła. Mineralne związki poliamidowe 6 Durethan BTC965FM30 i BTC77ZH3.0EF, cechujące się wysoką zawartością wypełniacza, idealnie nadają się do wytwarzania komponentów sąsiadujących z wtyczkami ładowarek. Pierwsze z wymienionych tworzyw jest bezhalogenowym tworzywem ognioodpornym, które w teście UL 94 uzyskało klasę V-0 (0,75 milimetra). Durethan BTC77ZH3.0EF zawiera specjalne wypełnienie mineralne, dzięki któremu można osiągnąć niemal izotropową przewodność cieplną do 1,8 W na metr i kelwin. Pomimo dużej zawartości wypełniacza materiał zachowuje doskonałe własności pod względem rozciągania i obróbki.

Gniazda ładowarek zwykle wymagają połączenia doskonałej ognioodporności, wytrzymałości mechanicznej i dobrych właściwości pod względem rozszerzalności. 

- Te wymagania spełnia np. bezhalogenowy, trudnopalny i wzmocniony włóknem szklanym poliamid 6 Durethan BKV30FN04, który również znajduje się na liście UL z klasyfikacją V-0 - dodaje Sarah Luers.

Osłony i elementy konstrukcyjne wallboksów do ładowania

Potencjalne nowe zastosowania na potrzeby wallboxów do ładowania obejmują osłony i elementy konstrukcyjne. Jako części widoczne, osłony muszą być nie tylko łatwe do krycia farbą oraz odporne na warunki atmosferyczne i promieniowanie UV, ale także mieć niską podatność na wypaczanie. Ten profil wymagań spełnia np. Pocan C1203, niewzmocniona mieszanka poliwęglanu i politereftalanu butylenu (PBT).

Typowe wymagania dotyczące elementów konstrukcyjnych, takich jak systemy mocowania wallboksów, obejmują wysoką odporność na płomienie, warunki atmosferyczne oraz pełzanie w połączeniu z dużą wytrzymałością i niską podatnością na wypaczanie. 

- Właściwym materiałem w tym przypadku jest wysoce wzmocniony, a co za tym idzie niezwykle wytrzymały i sztywny Durethan BKV45FN04 - mówi Sarah Luers. 

Bezhalogenowy trudnopalny poliamid 6 wykazuje wysoką wartość 600 V (CTI A) i osiąga klasyfikację UL 94 V-0 przy 0,4 milimetra.

Maty na podłoża i podwozia do systemów ładowania indukcyjnego

Innym aktualnym trendem rozwojowym jest indukcyjne i bezprzewodowe ładowanie akumulatorów pojazdów elektrycznych. Niezbędne są tutaj płaskie maty montowane na podłożu i pod pojazdem, w których znajdują się m.in. indukcyjne cewki ładujące. Maty takie muszą być wykonane z materiałów, które są nie tylko ognioodporne i wytrzymałe mechanicznie, ale także mają niską podatność na wypaczanie i wykazują wysoką wytrzymałość dielektryczną. Materiały te muszą być również odporne na działanie światła i warunków atmosferycznych oraz wykazywać wysoką stabilność właściwości w zakresie temperatur od -45°C do +125°C. Jednym z tworzyw, które można stosować do produkcji mat na podłoże, jest poliamid 6 Durethan BG30XFN01 wzmocniony włóknem szklanym i kulkami szklanymi. Wykazuje doskonałe właściwości w zakresie płynięcia, a także jest niezwykle mocny i odporny na wypaczanie. Zalicza test UL 94 V-0 przy grubości korpusu testowego 0,75 milimetra. Posiada również klasyfikację UL f1 do użytku w zastosowaniach zewnętrznych narażonych na promieniowanie UV i wodę.

Usługi HiAnt w całym łańcuchu rozwojowym

HPM wspiera klientów w całym łańcuchu rozwojowym komponentów stosowanych w infrastrukturze ładowania dla elektromobilności. Usługi obejmują opracowywanie materiałów pod kątem konkretnych zastosowań oraz optymalizację produkcji. W pakiecie znajdują się również usługi inżynierskie podczas projektowania komponentów, takie jak symulacje CAE, obliczenia przepływu formy i rozmaite testy gotowych części. 

- Wykonujemy też zgodne z normami testy odporności na promieniowanie UV i zachowania podczas pożaru, takie jak testy rozżarzonego drutu zgodnie z normą IEC 60695-2-13 - mówi Sarah Luers - Zakres usług obejmuje także testy elektryczne, takie jak wytrzymałość dielektryczna, zgodnie z normą IEC 60243-1.

Więcej informacji na temat produktów, opracowań, technologii i usług Lanxess, wykorzystujących poliamidy, poliestry i kompozyty termoplastyczne na potrzeby nowych form transportu, a w szczególności elektromobilności można znaleźć na stronach internetowych https://new-mobility.lanxess.com oraz www.hiant.lanxess.com.