Hydrolysebeständiges PBT, das auch lasertransparent ist, glänzt in anspruchsvollen Automobilmotorenanwendungen

Nicht alle PBTs sind gleich – insbesondere solche, die für anspruchsvolle Automobilanwendungen verwendet werden, wie z. für ausreichende Luftverwirbelung sorgen. Solche Aktuatoren tragen zur Optimierung von Verbrennungsprozessen bei und tragen so maßgeblich zu einem hohen Wirkungsgrad des Motors bei, der sich letztendlich in einem hohen Kraftstoffverbrauch und entsprechend niedrigen Verbrauchswerten widerspiegelt.

Wir haben vor kurzem von Lanxess über den Einsatz eines seiner speziellen PBT-Compounds gehört, das von einem deutschen Automobilhersteller für eine neue Automobil-Dieselmotorenserie ausgewählt wurde. Wegen ihrer Dimensionsstabilität werden für solche Aktoren im Allgemeinen PBTs verwendet. Da ein Aktuator aber auch einem feuchtheißen Klima im Motorraum ausgesetzt sein kann, ist ein hydrolysestabilisiertes Material erforderlich. In dieser speziellen Anwendung wurde das Laserdurchstrahlschweißen (ein wichtiger Trend bei Kunststoffgehäusen) als Fügeverfahren gewählt, da es starke, fusselfreie und dichte Schweißnähte erzeugt.

Die Kombination aus Hydrolysebeständigkeit und Lasertransparenz ist jedoch ein widersprüchliches Ziel auf der materiellen Seite. „Damit ist unser Pocan B3233HRLT schon jetzt etwas ganz Besonderes, mit dem wir diesen Trend bedienen können“, sagt Jean-Marie Olivé, Experte für Anwendungsentwicklung im Geschäftsbereich High Performance Materials (HPM) von Lanxess. Die Aktuatoren werden von Sogefi Air &Cooling SAS in Orbey, Frankreich, entwickelt und hergestellt. Das Unternehmen gehört zu Sogefi S.p.A., einer italienischen Unternehmensgruppe, die zu den weltweit führenden Anbietern von Filtersystemen, flexiblen Fahrwerkskomponenten sowie Lufteinlass- und Motorkühlsystemen für Fahrzeuge zählt.

Denkbar wäre prinzipiell auch ein 30 % glasfaserverstärktes Nylon 6 oder ein nicht laserdurchlässiges (LT) 30 % glasfaserverstärktes PBT. Allerdings ist Nylon durch Feuchtigkeitsaufnahme weniger formstabil und bei Nicht-LT-PBT müsste man auf ein weniger modernes Fügeverfahren umsteigen, z.B. Verschrauben mit Dichtung oder Ultraschallschweißen (geringere Schweißnahtfestigkeit, Flusenbildung).

„Das Besondere an dieser Anwendung ist sicherlich das moderne Laserdurchstrahlschweißen. Das ist bei unseren PBT HR-Werkstoffen schon etwas Besonderes, da normalerweise die Transparenz nicht ausreicht, um eine gute Schweißnaht zu erzielen. Außerdem haben wir hier ein lasertransparentes Schwarz, was auch nicht jeder kann. Normalerweise absorbieren rußgefüllte schwarze Bauteile die Laserstrahlung vollständig, sodass kein Durchstrahlschweißen möglich ist“, erklärt Olivé.

Das Laserdurchstrahlschweißen ist ideal geeignet für die wirtschaftliche und schonende Herstellung von Kleinstbauteilen mit komplexen Geometrien und damit perfekt für den Trend zu miniaturisierten elektrischen und elektronischen Funktionen. Das Verfahren nutzt die Energie von Laserlicht. Ein Laserstrahl durchdringt eine lasertransparente Komponente und wird von einer darunter liegenden zweiten Komponente – meist schwarz pigmentiert – absorbiert. Durch die Absorption entsteht Wärme, die die Oberfläche der zweiten Komponente aufschmilzt. Die Wärmeleitung wiederum erweicht die Oberfläche des ersten Bauteils, sodass sich zwischen den beiden Bauteilen eine starke Schweißnaht ausbilden kann. Beim neuen Aktuator besteht der lasertransparente Teil aus Pocan B3233HRLT mit lasertransparenter schwarzer Einfärbung, während die absorbierende Gehäusehälfte aus Pocan B3233HR besteht.

Die hervorragende Beständigkeit von B3233HRLT gegenüber heißen und feuchten Umgebungen wird im Langzeittest SAE/USCAR-2 Rev. 6 nachgewiesen, der gemäß einem Standard der American Society of Automotive Engineers (SAE) durchgeführt wird und als zu den weltweit anspruchsvollsten Tests zur Hydrolysestabilität von Kunststoffen. Ein fertiges Teil wird über viele Zyklen starken Temperaturwechseln bei relativen Luftfeuchtigkeiten von bis zu 100 % ausgesetzt.

Olivé sagte:„In Probentests, die unter ähnlichen Bedingungen durchgeführt wurden, erfüllt unser Compound die Anforderungen der Klasse 3 und kann somit Temperaturen von bis zu 125 °C/257 °F standhalten.“