Wärmealterung bei 150 °C – Einfluss auf den Materialabbau von PA 6.6 bei unterschiedlicher Stabilisierung: stabilisiert mit einem neuen BRÜGGOLEN® Cu-Stabilisator (Foto: Brüggemann)
Neue BRÜGGOLEN® Stabilisatoren auf Kupferbasis verbessern den Einsatz von Polyamiden in der Elektrotechnik und Elektronik
16.10.2013 / BrüggemannChemical hat mit BRÜGGOLEN® H3376 und BRÜGGOLEN® H3386 zwei neue farbstabile Kupferstabilisatoren für Polyamide (PA 6, PA 6.6) entwickelt, die insbesondere die Anforderungen für Anwendungen in der Elektrotechnik und Elektronik (E+E) erfüllen. Eines der entscheidenden Kriterien hierbei ist die Kriechstromfestigkeit (Comparative Tracking Index, CTI) des Werkstoffs, die dessen Eignung als Isolierstoff kennzeichnet. Mit den neuen BRÜGGOLEN® Stabilisatoren ausgerüstete Polyamide erreichen einen CTI-Wert von 600 Volt (H3376) bzw. 575 Volt (H3386). Der Zahlenwert gibt gemäß Prüfvorschrift IEC 112 die an einen Prüfkörper angelegte höchste Spannung an, bei der noch kein Kriechstrom auftritt. Polyamide für elektrische und elektronische Bauteile sollten einen CTI-Wert von mindestens 550 Volt haben, um durch Kriechstrom verursachte Kurzschlüsse und Defekte der Bauteile auszuschließen. Zusätzlich zur Kriechstromfestigkeit bieten die neuen Kupferstabilisatoren einen deutlich höheren Langzeitschutz gegen thermischen und oxidativen Abbau der damit stabilisierten Polyamide als die zurzeit für E+E-Anwendungen mehrheitlich mit Antioxidantien auf Basis von Amin-, Phenol- oder Phosphor-Derivaten stabilisierten Polyamid-Typen. Anwendungen für Polyamide in der Elektrotechnik sind u.a. Isolierelemente und Gehäuse für Leistungsschalter, Schütze, Transformatoren, Elektromotoren oder auch Leiterplatten.
Es ist lange bekannt, dass man Polyamide durch Zugabe eines Gemischs aus Kupfersalzen (vor allem Kupferjodid) und Halogeniden (üblicherweise Kaliumbromid oder Kaliumjodid) besonders gut gegen thermischen und oxidativen Abbau stabilisieren kann. Eine derartige Stabilisierung hat jedoch gleichzeitig gravierende Nachteile, weshalb sie für E+E-Produkte bislang kaum zur Anwendung kam. So nehmen Polyamide im Praxisgebrauch ca. 3 % Wasser auf, wodurch Stabilisatoren auf Kupfersalzbasis als Folge ihrer Wasserlöslichkeit extrahiert werden. Sie gelangen dann an die Bauteiloberfläche und führen dort zu einer Belagsbildung mit Fehlstellen und Flecken oder zu gravierenden Verfärbungen. Polyamidartikel werden dadurch nicht nur unansehnlich, auch die Kriechstromfestigkeit des Bauteils sinkt deutlich. Bei Kontakt mit Metallen kommt es an diesen Stellen zudem zu verstärkter Korrosion. Vorgaben der Automobil- und Elektroindustrie lassen sich so nur schwer erfüllen.
Daher wurden zur Stabilisierung von Polyamiden für Anwendungen in der Elektrotechnik und Elektronik bislang meist nichtionische Antioxidantien auf der Basis von Phenol-, Amin- oder Phosphor-Derivaten eingesetzt, die diese Nachteile nicht aufweisen. Im Vergleich zu Antioxidantien auf Kupferbasis, haben diese Formulierungen allerdings nur eine mäßig stabilisierende Wirkung. Speziell bei erhöhter Temperaturbelastung setzt unvermeidbar ein deutlicher Abbau des Materials ein, was zur Versprödung und häufig zum mechanischen Versagen der hergestellten Produkte führt. Beim Einsatz von sekundären aromatischen Aminen als Stabilisator ist zudem eine starke Verfärbung unvermeidlich.
Die neuen BRÜGGOLEN® Kupferstabilisatoren enthalten keine wasserlöslichen Salze, blühen daher auch nicht aus und verursachen keine Flecken und Fehlstellen an der Oberfläche der Artikel. Zur Stabilisierung von Polyamiden sind zudem kleinere Mengen erforderlich als bei den bisher für E+E-Anwendungen eingesetzten Stabilisatoren, gleichzeitig wird deren Wirkung deutlich übertroffen. Das betrifft insbesondere den hohen Schutz gegen thermooxidativen Abbau, selbst bei Temperaturen über 150 °C. BRÜGGOLEN® H3386 verleiht dem Polyamid sogar eine Langzeit-Temperaturbeständigkeit bis hin zu 180 °C. Beide neuen BRÜGGOLEN® Stabilisatoren sind darüber hinaus farbstabil und verfärben im Unterschied zu den herkömmlichen salzbasierten Kupferstabilisatoren nicht nach dem Konditionieren. Sie eignen sich daher speziell für Produkte in Naturfarbe oder hellen Farbtönen. Und ein weiterer Vorteil: Die neuen Stabilisatoren bieten zusätzlich noch einen UV-Schutz, so dass die Zugabe von speziellen UV-Stabilisatoren je nach Anwendung eventuell vollständig entfallen kann. Als Pulver und als Granulat verfügbar, sind die neuen BRÜGGOLEN® Kupferstabilisatoren zugeschnitten fürs Compoundieren von Polyamiden. Damit stabilisierte Polyamid-Typen lassen sich problemlos in der gewohnten Weise verarbeiten, sowohl beim Spritzgießen als auch beim Extrudieren.
