Нордман и Курареј су спремни за будућност

Један од највећих изазова са којима се данас суочава аутомобилска индустрија јесте како повећати домет електричних возила. Потрага за већом ефикасношћу такође је створила тренд ка батеријским системима који користе виши напон. Док су ранији електрични аутомобили имали батерије од 300–400 V DC, на пример, модерни модели попут Porsche Taycan-а могу да искористе напон од 800 V. Агрегати који могу да издрже такве напоне захтевају изолационе материјале високих перформанси, а истовремено врло лагане.

Материјали GENESTAR™ омогућавају и једно и друго када се користе у компонентама батерија. Користе се као металне алтернативе које штеде на тежини и, захваљујући високој отпорности на праћење, представљају и материјале за изолацију високих перформанси – а компанија Kuraray је ставила своје GENESTAR™ PA9T материјале на испит на сопственој испитној banci како би проценила њихове границе. Резултати? Налази показују да GENESTAR™ производи надмашују тренутни максимални напон од 600 V. Чак и на 750 V, три уобичајене класе GENESTAR™ нису показале електрични пробој.

Компаративни индекс траговања

Електрично распадање, познато и као трацинг, јесте формирање проводљивог пута преко површине изолационог материјала. У већини случајева, то се дешава као резултат распадања самог материјала. Ради поређења и развојних потреба, отпорност материјала на трацинг изражава се његовим компаративним индексом трацинга (CTI), што је највиши напон који материјал може издржати 50 капи корозивног раствора амонијакове соли без трацинга. Материјали са високим ЦТИ показују бољу отпорност на трацирање и омогућавају дизајнирање делова са мањом крепирачком удаљеношћу (погледати Слику 1) између проводника него што је прописано стандардом ИЕЦ 60664-1.

Да би се побољшала поновљивост и стандарди упоређивања, уведене су различите категорије нивоа перформанси (PLC) (види Табелу 1). Материјали највише класе рангирани су као 0, што указује да до праћења није дошло чак ни при 600 V. Данас се све више пластичних материјала оцењује као PLC 0, било због њихових природних својстава (као код полифталнамида, односно PPA), било захваљујући употреби адитива који повећавају отпорност на праћење одређених типова PPS и PBT.

С обзиром на трендове ка све вишим напонима и све мањим деловима возила, размишљање изван тренутних PLC класа могло би представљати следећу прилику за унапређење електричних возила. Колико даље од 600 V, на пример, може да се прошири PLC табела? Која је стварна граница?

Из научне радозналости, одељење за истраживање и развој компаније Kuraray почело је да се детаљније бави овим питањем кроз низ тестова, тражећи границе своје породице производа GENESTAR™ PA9T. РЕЗИНЕ GENESTAR™ PA9T су дуголанечасти PPA који се карактерише ниском апсорпцијом воде. Већина типова – од неармираних до V0 типова без халогена са 30% армирања стакленим влакнима – има CTI већи од 600 V или PLC класу 0.

Налази теста

У првом покушају да се процене границе GENESTAR™ PA9T смола, мерења CTI су спроведена у складу са стандардом IEC 60112. Напон је постепено повећаван до 625 V и испоставило се да је наизглед ограничење од 600 V тренутних PLC класа највероватније резултат саме конфигурације теста, пошто је у неким случајевима дошло до праћења кроз ваздух (Слика 2, горе). Поставила се хипотеза да је до овог пробоја дошло због ивице електроде, јер студије показују да присуство такве ивице изазива јаче поље него равна површина. Да би се избегao овај проблем, електроде су ротиране за 180°. То је довело до повећања удаљености између електрода и супротне ивице, уз истовремену непромењену дистанцу раздвајања (Слика 2, доле).

Након извршења ове мале корекције, напон се могао повећати на 750 V без утицаја на способност праћења. Ово је потврђено контролним мерењем коришћењем материјала са CTI вредношћу од 550 V.

Затим је пет различитих GENESTAR™ материјала измерено овом конфигурацијом (види Табелу 2) са испитним напонима до 750 V. Само код два материјала, стандардног неармираног (N1000A-M41) и стандардног разреда са 30% стакланих влакана (G1300A-M41), примећено је праћење при 675 V и 725 V, респективно. За остале три варијанте није било праћења ни на 750 V.

Треба напоменути да су неоргански пунили, као што су стаклена влакна, показали позитиван ефекат у тестирању, јер су све GF-армиране класе материјала GENESTAR™ показале већу отпорност на трацинг или, у ствари, нису уопште изазвале испуштање на 750 V. За неарматурне типове, трацинг који је примећен на 675 V је и даље далеко изнад тренутног максимума. Због веће дуктилности, може се претпоставити и одлична отпорност на пукотине изазване термичким шоком. Из тог разлога, типови GENESTAR™ представљају идеалан избор, нпр. за преливене металне делове.

Иако експериментална поставка није прешла 750 V, ови налази показују да постоји велики потенцијал изнад 600 V, јер код уобичајених GENESTAR™ производа није примећено праћење чак ни при 150 V изнад ограничења.