Experten aus dem Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF) wollen die Hochspannungs-Kriechstromfestigkeit flammgeschützter technischer Thermoplaste weiter erforschen und suchen interessierte Projektpartner entlang der Wertschöpfungskette.
Neue Herausforderungen für bewährte technische Thermoplaste: Hochspannungs- Kriechstromfestigkeit aufgrund stärkerer Ladespannungen und Ladeströme
pixabay-HansBraxmeier
Die Elektrifizierung ist weltweit der Schlüssel zu klimafreundlicher Mobilität: zu Land, zu Wasser und in der Luft. Besonders in der Automobiltechnik ist diese Transformation spürbarer denn je und reicht von unzähligen Bedienelementen im Interieur und vielfältigen Sensoren im Exterieur über den Antriebsstrang von Elektrofahrzeugen bis hin zur Ladeinfrastruktur in Form von Steckern, Buchsen, Säulen, Ladeboxen. Hier kommen häufig technische Thermoplaste, wie Polyamide, Polycarbonate, Polyester und ihre Blends, zum Einsatz. Dabei müssen gute Verarbeitungseigenschaften mit hohen Anforderungen an mechanische Eigenschaften, Dimensionsstabilität, Flammwidrigkeit, Kriechstromfestigkeit, Alterungs- und Witterungsbeständigkeit vereint werden. Durch die immer stärkeren Ladespannungen und Ladeströme rückt das Thema Hochspannungs-Kriechstromfestigkeit in den Fokus.
In diesem Zusammenhang ermittelt die Prüfung zur Hochspannungs-Kriechstromfestigkeit nach DIN EN 60587 “Elektroisolierstoffe, die unter erschwerten Bedingungen eingesetzt werden“, wie stark sich die Isolationsfähigkeit einer Oberfläche bei hohen Spannungen (≥ 1 kV) im Freien unter dem Einfluss von Feuchte und Verunreinigungen ändert. Ist die Zeit zur Kriechwegbildung unter der jeweils angelegten Spannung größer als 60 Minuten (time-to-track), gilt die Prüfung als bestanden. Die angelegte Prüfspannung wird sukzessive in Schritten von 0,5 kV erhöht und die Prüfung wiederholt. Das Prüfergebnis ist die maximale Prüfspannung (IPT-Wert), bei der die Zeit zur Kriechwegbildung an jeweils fünf Proben größer 60 min ist. Dieser Test ist sehr zeit- und arbeitsintensiv und eignet sich nur begrenzt, um beispielsweise in der Entwicklung neuer Compounds als einfache und schnelle Methode zur Bewertung der Hochspannungs-Kriechstromfestigkeit eingesetzt zu werden. Auch sind Rückschlüsse aus anderen Prüfungen und Tests, wie dem für Spannungen bis 600 V genormten CTI-Wert (Comparative Tracking Index), nicht möglich, da die Werkstoffe unter den verschiedenen Prüfanordnungen unterschiedliches Verhalten zeigen.
Industrielle Partner gesucht
Im Vordergrund des geplanten Forschungsprojekts soll zunächst die Eruierung der verschiedenen Einflussfaktoren auf ihr Verhalten im IPT-Test stehen. Diese gilt es zu gewichten und zu bewerten, um die relevanten Einflussgrößen für die Einstufung der Materialien nach dem IPT-Test ableiten zu können. Dabei werden Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen den Testverfahren CTI und IPT herausgearbeitet und miteinander verglichen. An geeigneten Modell-Compounds werden darüber hinaus Wirkweisen und mechanistische Grundprinzipien untersucht, um daraus Struktur-Eigenschafts-Beziehungen und idealerweise Methoden zur Vorhersage des Werkstoffverhaltens abzuleiten.
Das Fraunhofer LBF plant das Verbundprojekt mit industriellen Partnern, um umfassende Kenntnisse zu Wirkweisen flammgeschützter technischer Thermoplasten hinsichtlich ihrer Hochspannungs-Kriechstromfestigkeit zu entwickeln. In Rahmen des branchenübergreifenden Verbundes wird die Thematik des Vorhabens über Fachgrenzen hinweg diskutiert.
Kontakt: Dr. Frank Schönberger