Kunststoffe rund ums Laden von Elektroautos

Lanxess entwickelt Werkstoffe für die Infrastruktur zum Laden von Elektroautos. Dazu gehören Kunststoffe für Ladestecker, -stationen und –boxen.

Lanxess sieht für seine technischen Kunststoffe großes Potenzial in der Infrastruktur zum Laden von Elektroautos. Der Chemiekonzern setzt den Fokus dabei auf Ladestecker, -stationen und –boxen sowie das induktive Laden.

Die Anforderungen an die jeweiligen Bauteile leiten sich vor allem von der E&E-Industrie sowie vom Automobilbau ab. „Beide Branchen sind ein Kerngeschäft für unsere Polyamide und Polyester. Daher verfügen wir bereits über maßgeschneiderte Materialien, die den wichtigsten Normen und Spezifikationen entsprechen und sich für den Einsatz in der Ladeinfrastruktur sehr gut eignen“, erläutert Sarah Luers. Luers ist Projektmanagerin in der E&E-Anwendungsentwicklung des Geschäftsbereichs High Performance Materials (HPM) von Lanxess.

Auch wenn die Normgebung im Bereich der Elektromobilität derzeit an vielen Stellen noch im Fluss ist, bieten Polyamid- und Polyester-Compounds der Marken Durethan und Pocan schon jetzt vielfältige Einsatzmöglichkeiten, um das Laden der Batterie sowohl mit Gleich- wie auch mit Wechselstrom zu ermöglichen.

Bei Ladesteckern finden hier zum großen Teil unverstärkte Werkstoffe Verwendung, denn diese zeigen eine hohe Dimensionsstabilität sowie Oberflächenqualität. Dennoch müssen sie schlagzäh und damit mechanisch robust sein und bei Kontakt mit spannungsführenden Teilen auch flammgeschützt ausgerüstet sein.

Luers: „Ein Beispiel hierfür ist das halogenfrei flammgeschützte Polyamid 6 Durethan B30SFN30. Es erreicht in Flammschutztests nach der US-Norm UL 94 (Underwriters Laboratories Inc.) die beste Einstufung V-0 bei 0,75 Millimeter Probekörperdicke.“ Dagegen bietet sich das Polyamid 6 Durethan B30S für dünnwandige Bauteile wie Steckergriffe an, die nicht zwangsläufig flammwidrig sein müssen.

Durch die immer stärkeren Ladespannungen und -ströme gewinnen wärmeleitende Thermoplaste an Bedeutung, um die entstehende Wärme abzuführen. Für Komponenten im Bereich der Ladestecker eignen sich zum Beispiel die mineralisch hochgefüllten Polyamid 6-Compounds Durethan BTC965FM30 und BTC77ZH3.0EF.

Ersteres ist halogenfrei flammgeschützt und erreicht im UL 94-Test eine V-0 Klassifizierung (0,75 mm). Durethan BTC77ZH3.0EF enthält eine spezielle Mineralfüllung, die für eine nahezu isotrope Wärmeleitfähigkeit von bis zu 1,8 W/mK sorgt. Trotz des hohen Füllgrades zeigt das Material eine herausragende Dehnung und gutes Verarbeitungsverhalten.

 Bei Ladebuchsen kommt es meist auf eine Kombination aus hoher Brandwidrigkeit, mechanischer Festigkeit und gutem Dehnungsverhalten an. „Diesen Anforderungen entspricht zum Beispiel das halogenfrei flammgeschützte und glasfaserverstärkte Polyamid 6 Durethan BKV30FN04, das ebenfalls mit einer V-0-Klassifizierung bei UL gelistet ist“, so Luers.

Potenzielle neue Anwendungen bei Ladewandboxen sind Abdeckungen und Strukturkomponenten. Abdeckungen müssen als sichtbare Teile gut lackierbar, witterungs- und UV-stabil sowie verzugsarm sein. Diesem Anforderungsprofil wird etwa Pocan C1203 gerecht, ein unverstärktes Blend aus Polycarbonat und Polybutylenterephthalat (PBT).

Typische Anforderungen an Strukturkomponenten, wie etwa Aufhängesysteme für Ladeboxen, sind eine hohe Flammwidrigkeit, Witterungsstabilität und Kriechstromfestigkeit gepaart mit einer guten Zähigkeit und geringen Verzugsneigung. „Material der Wahl ist hier das hochverstärkte und daher sehr steife und feste Durethan BKV45FN04“, so Luers.

Das halogenfrei flammgeschützte Polyamid 6 zeigt eine hohe Kriechstromfestigkeit von 600 Volt (CTI A) und hat eine UL 94 V-0-Einstufung bei 0,4 mm Prüfkörperdicke.

Ein weiterer Trend ist das induktive und kabellose Laden von Fahrzeugbatterien. Die dafür benötigten flachen Boden- und Fahrzeugplatten, in denen die Ladespulen untergebracht sind, müssen aus Materialien bestehen, die brandwidrig, mechanisch belastbar und verzugsarm sind. Ebenso erforderlich ist eine hohe elektrische Durchschlagfestigkeit.

Darüber hinaus sollen die Werkstoffe unter Licht- und Wettereinfluss stabil bleiben, und ihre Eigenschaften dürfen sich in einem Temperaturfenster von -45 bis +125 °C kaum verändern. Ein Material für Bodenplatten ist etwa das mit Glasfasern und -kugeln verstärkte Polyamid 6 Durethan BG30XFN01. Es fließt hervorragend und ist äußerst verzugsarm und zäh. Den UL 94-Test besteht es mit V-0 bei 0,75 mm Probekörperdicke. Außerdem hat es eine UL f1-Listung für den Einsatz in Außenanwendungen unter UV- und Wassereinwirkung.

mg