Hightech-termoplasty a kaučuky pro elektromobily

Na širokém zavedení elektrických a hybridních vozidel mají velký podíl i kaučuky a termoplastické umělé hmoty. Ty totiž mohou na rozhodujících místech přispět mnohonásobně k vysoké účinnosti energie a šetrnosti těchto vozidel k životnímu prostředí. Jako dva příklady k tomu slouží lehké strukturované součástky na bázi spojovací technologie plast-kov s polyamidem 6 a vysoce výkonnými pneumatikami s redukovaným valivým odporem na bázi inovačních kaučuků. Trend k automobilům s hybridním či elektrickým pohonem šetřícím životní prostředí staví zčásti zostřené, často však i zcela nové požadavky na termoplasty a kaučuky. Žádané jsou vysoce výkonné materiály s excelentním mechanickým profilem vlastností. Na druhé straně jsou však potřeba i nové materiály, které mají například vysokou odolnost proti ozonu nebo speciální elektrické vlastnosti, jako je vysoká vodivost nebo jsou vysoce ohnivzdorné.

LANXESS proto vidí pro svůj Premium-Polyamide Durethan® a PBTs Pocan® a pro svou širokou paletu vysoce výkonných kaučuků, jako např. Therban®, Levapren® nebo butylkaučuk velmi dobré šance na budoucím trhu elektromobility.

Lehké nosiče baterií v hybridní technice
LANXESS očekává, že potenciál lehkých konstrukcí jeho hightech-termoplastů s jejich oproti kovu nepatrnou tloušťkou bude ještě silněji využit, aby se hmotnost vozidla citelně zredukovala. Neboť čím lehčí bude karosérie a interiér, tím méně mohou být v tuto dobu ještě těžké baterie a výkon motoru dimenzovány, resp. může být zvětšen akční rádius vozidel. Příkladem možného budoucího použití s vysokým potenciálem úspory hmotnosti jsou nosiče baterií. Ty nesou hmotnost baterie a fixují ji ke karosérii. Musí být lehké a zároveň umět při nárazu přijmout velmi mnoho energie. Těmto úkolům velmi dobře stačí firmou LANXESS vyvinutá spojovací technologie plast-kov na bázi polyamidu 6 a ocelového plechu nebo hliníku. Odlehčená konstrukce označovaná také jako hybridní technika využívá zpravidla oproti řešení součástí z ocelového plechu při srovnatelném výkonu úsporu hmotnosti 20 až 30 procent. Navíc, výroba v hybridní technice je často ekonomičtější, protože ve srovnání s řešeními s pouhým kovem dochází k méně krokům ohledně přetváření, spojování a následného opracování.

Kryt baterie a skříň elektroniky
Také v případě nenosných komponent baterie, jako například kryt baterie a části skříní výkonové elektroniky, jsou polyamid a PBT atraktivní alternativou materiálu. Takové součásti musí být většinou elektromagneticky odstíněny a jsou doposud většinou z ocelového plechu, hliníkové slitiny nebo metalizovaných či vodivých lakovaných Sheet Mold Compounds (SMC). Tyto látky se dají substituovat vysoce zesílenými, a proto velmi pevnými polyamidy a typy PBT, které jsou po tlakovém lití hliníkem vystaveny páře. Dva příklady materiálů k tomuto jsou Durethan® BKV 60 EF nebo Pocan® T7391, které jsou plněny ze 60 resp. 45 procent skelnými vlákny. Jsou ekonomicky výhodně zpracovatelné ve vstřikové slitině a poskytují součástky, které nemusí být dodatečně opracovávány.

Kabelové pláště a konektory chráněné proti ohni
Kvůli vysokým napětím a silným proudům v oblasti baterie a pohonu elektromobilů lze očekávat, že umělé hmoty chráněné proti ohni najdou větší použití. Z toho profitují jak termoplasty tak kaučuky. Nejvhodnějším materiálem jsou například etylen-vinylacetát-kopolymery (EVM), které vede LANXESS v portfoliu syntetických kaučuků pod názvem Levapren®. EVM-kaučuk je bez halogenů a může na základě své nepatrné viskozity a dobré snášenlivosti s protikladnými náplněmi přijímat velké množství anorganických ochranných látek proti ohni, jako hydroxid hliníku. Jestliže složeniny z Levaprenu® hoří, vznikají pouze spaliny nepatrné hustoty. Proto je tento kaučuk v elektromobilech například ideálním kandidátem pro kabelové pláště.

Větší akční rádius s pneumatikami hightech
Pneumatiky přenášejí energii pohonu na vozovku, a jsou proto ze značné části odpovědné za to, jak mohou elektromobily jet s nabitou baterií. V městské dopravě jde dnes kolem 30 % spotřeby pohonných hmot jednoho auta na konto pneumatik. Na dálnici je to asi tak pětina. Experti z LANXESS vycházejí z toho, že se samotný valivý odpor – to je jedno měřítko pro ztrátu energie pneumatikami – dá snížit použitím aktuálně dostupnými vysoce výkonnými vulkanizovanými pneumatikami přibližně o deset procent.

Tento podíl by se mohl v budoucnu ještě značně zvýšit – díky novým neodymium-polybutadienovým kaučukům (Nd-BR) s úzkým molekulárním rozdělením zatížení a díky novým roztokovým styren-butadienovým kaučukům (SSBR). Jmenované typy Nd-BR charakterizuje mj. obzvlášť nízká teplota skelnatění: tím jsou při minusových teplotách flexibilnější, při nízkých teplotách tím vykazují nepatrný valivý odpor a pomáhají tak ušetřit pohonné látky.

Ztráty třením minimalizovány
Zmiňované modifikované kaučuky SSBR, které se tč. nacházejí u renomovaných výrobců pneumatik na testování, vděčí svému efektu úspory energie za zcela jiné vlastnosti: mohly by tvrdé částečky náplně, které propůjčují pneumatikové pryži její stabilitu, ještě lépe než dosud vpravit do pryžové matrice. Tím nové kaučuky SSBR sníží (opět silně zjednodušeně řečeno), tření těchto částic mezi sebou, což opět minimalizuje zbytečné ztráty energie.

První laboratorní i praktické testy ukázaly mimo jiné to, že pneumatiky z jmenovaných kaučukových materiálů by nedisponovaly jen nižšími hodnotami valivého odporu, nýbrž i vynikající přilnavostí k vozovce – a zároveň nabízely dobré hodnoty otěru. Doposud platilo v aplikační technice pneumatik za obtížné optimalizovat všechny tři vlastnosti jedné pneumatiky zároveň.

www.lanxess.cz