Aplikace polyamidů v motorovém prostoru

Rozsáhlé interní testování jasně dokazuje delší životnost výlisků z těchto inovovaných produktů. Materiály Zytel Plus nacházejí uplatnění především v aplikacích motorového prostoru.

Krytování motoru negativně ovlivňuje přenos tepla

Automobilový průmysl v současné době klade stále větší důraz na ekonomiku a bezpečnost provozu a také na komfort uživatele. Tyto požadavky vedou k maximálnímu využití místa v motorovém prostoru, což současně s krytováním motoru negativně ovlivňuje přenos tepla a zvyšuje jeho teplotu až na 180 ^oC. S vyššími teplotními nároky roste i požadavek na chemickou odolnost používaných materiálů, zejména pak vůči palivům, olejům a solím používaným v posypových směsích. Souhrnem všech výše uvedených faktorů se dostáváme na hranici použitelnosti běžně používaných materiálů. Z těchto důvodů bude nutné v budoucnu používat takové plasty, které spolehlivě splní zvýšené nároky kladené na jednotlivé součásti motorového prostoru po celou dobu životnosti automobilu.

Eliminace nežádoucí degradace polymeru

Produktová řada Zytel Plus vděčí za své unikátní vlastnosti použití speciální DuPont Shield technologie. Tato technologie kombinuje několik inovativních přístupů, které značně eliminují nežádoucí degradaci polymeru při dlouhodobém teplotním zatížení. Na obr. 1 je porovnán řez výlisku z klasického PA66 a inovovaného produktu Zytel Plus. Oba vzorky byly vystaveny horkému vzduchu při teplotě 210 ^oC po dobu 1 000 hodin. Porovnáním obou vzorků je zřejmé, že inovovaný Zytel Plus podléhá degradaci daleko méně než standardní PA66. Jeho výrazně lepší dlouhodobá teplotní odolnost pak umožňuje vyrábět tradiční kovové součásti z plastů, případně u současných plastových výlisků snížit tloušťky stěn a tím i hmotnost dílů. Výsledkem je potom nižší cena automobilových komponentů a současně také nižší spotřeba paliva, tedy i nižší emise. Jejich použití samozřejmě nekončí aplikacemi v motorovém prostoru, je možno je aplikovat pro výrobu elektrických a elektronických součástek, stejně jako v průmyslových výliscích či v dílech sanitární techniky.

Dobré vzhledové vlastnosti a vysoká rozměrová stálost

V současné době jsou k dispozici čtyři produkty řady Zytel Plus. Každý z těchto produktů byl na míru vyvinut dle požadavků jednotlivých aplikačních použití. Všechny produkty propůjčují výliskům velmi dobré vzhledové vlastnosti a vysokou rozměrovou stálost. Zytel Plus 95G35 je základní typ, vykazuje výbornou dlouhodobou odolnost v horkém vzduchu (<210 ^oC), v horkém motorovém oleji a vodném roztoku CaCl₂. Současně vykazuje dobrou zatékavost a propůjčuje výliskům kvalitní povrch. Všestranně použitelný v motorovém prostoru, např. rezonátory, olejové vany, vzduchové sání, chladiče atd. Zytel Plus 95G50 má vysoký obsah skelných vláken (50 hm. %) zaručuje vysokou tuhost a velmi dobrou odolnost proti tečení za vysokých teplot. Podobné použití má jako předchozí produkt pro nejrůznější použití v oblasti motorového prostoru. Zytel Plus 93G35 má oproti ostatním produktům nižší teplotu zpracování (224 ^oC). Tak jako ostatní produkty vykazuje velmi dobrou dlouhodobou teplotní odolnost v horkém vzduchu a oleji. Zároveň propůjčuje výliskům vysokou pevnost studeného spoje a v případě vyššího vnitřního tlaku zvýšenou odolnost proti poškození. Z těchto důvodů je primárně určen pro rozvod vzduchu v motorovém prostoru. Zytel Plus 90G30 vyniká velmi dobrou hydrolytickou odolností vůči chladicímu médiu a horké vodě. Je ideální volbou pro komponenty v aplikacích chlazení, např. komory chladičů, tělesa a víčka termostatů a jiné.

Horký vzduch dlouhodobě

Jak již bylo řečeno, největší výhodou produktů Zytel Plus je jejich dlouhodobá teplotní odolnost v běžně používaných médiích v motorovém prostoru automobilů. Na obr. 2 je srovnání pevnosti v tahu pro standardní PA 66 a Zytel Plus 95G35 (oba 35 hm. % skelných vláken). Testování probíhalo za teplot 180 a 210 ^oC. Při nižší teplotě  je u standardního PA66 po 3 000 hodinách zřejmý pokles pevnosti v tahu přibližně na polovinu. Zytel PLUS oproti tomu nevykazuje významnější změnu. Při vyšší testovací teplotě (210 ^oC) je rozdíl pevnosti v tahu mezi oběma produkty ještě výraznější. U standardního PA66 klesá na polovinu po zhruba 800 hodinách, kdežto u Zytel Plus až po zhruba 1 800 hodinách. Nejvyšší hodnoty pevnosti v tahu a tuhosti z inovované produktové řady pochopitelně vykazuje produkt s nejvyšším obsahem skelných vláken, konkrétně tedy Zytel Plus 95G50. Experimentální data naznačují, že ani při teplotě 210 ^oC neklesne pevnost v tahu na polovinu ani po 2 500 hodinách testování.

Rázová houževnatost v horkém oleji

V aplikacích, kde dochází k přímému styku plastu s horkým olejem, jako jsou např. kryty rozvodů či olejové vany, je kritickým požadavkem na materiál jak jeho dlouhodobá teplotní odolnost vůči olejům, tak velmi dobrá rázová houževnatost. Pokles rázové houževnatosti při 150 ^oC pro standardní PA66 a pro Zytel Plus je znázorněn na obr. 3.

V případě standardního PA66 dojde při této teplotě k poklesu rázové houževnatosti na polovinu přibližně po 3 000 h. Oproti tomu rázová houževnatost u materiálu Zytel Plus 95G35 po stejné době testování poklesne jen asi o 15 %. De facto je na počátku testování zaznamenáno zvýšení rázové houževnatosti, které odezní zhruba až po 1 500 hodinách. V praxi to umožňuje konstruovat technické výlisky z produktu Zytel Plus s nižší tloušťkou, samozřejmě aniž by se ohrozila funkčnost, spolehlivost, tedy i bezpečnost dílu.

Odolnost v horkém chladicím médiu

Zytel Plus 90G30 je průlomový produkt v aplikacích chlazení, zejména pak tam, kde jsou běžně používané hydrolýzně stabilizované PA66 na hranici svých možností. Data na obr. 4 zobrazují výsledky testování standardního PA66 a Zytel Plus 90G30  (oba 30 hm. % skelných vláken) v chladicím médiu voda/etylenglykol (Glysantin G48, padesátiprocentní roztok) při teplotě 120 ^oC.

V počátečním stadiu testování oba materiály absorbují chladicí médium, což se projeví poklesem pevnosti v tahu a zvýšením tažnosti. Snížení pevnosti v tahu, což je primární kritérium, je však výrazně vyšší u běžně používaného PA66 (-20 %) než u produktu Zytel Plus (-10 %). Z dat je zřejmé, že až na samé hranici 3 000 h je u Zytel Plus 90G30 pozorován pokles pevnosti v tahu na přibližně polovinu původní hodnoty, přičemž standardní PA66 si po takto dlouhé době uchovává pouze okolo 25 % z původních hodnot.

Přísnější normy testování dílů v motorovém prostoru

Polyamidy Zytel Plus byly vyvinuty firmou DuPont jako odpověď na stále přísnější normy testování dílů v motorovém prostoru a jsou zároveň nejnovějším přírůstkem v jejím portfoliu speciálních konstrukčních plastů. Data na obr. 5 srovnávají materiálové vlastnosti standardních PA66 s inovovanými produkty Zytel Plus.

Hlavní výhodou pro konstruktéry dílů v motorovém prostoru automobilů je výborná dlouhodobá teplotní odolnost produktů Zytel Plus vůči médiím jako horký olej, horký vzduch či horká chladicí kapalina. Lze je použít i tam, kde se zatím používají pouze speciální vysoce odolné konstrukční plasty. Další předností je vysoká kvalita povrchu výlisků. Jejich zpracovatelnost je srovnatelná s běžně používanými dobře zatékajícími PA66. Všechny tyto klady předurčují využití produktů Zytel Plus do velmi náročných aplikací, všude tam, kde by současně používané standardní materiály neobstály. Potenciálními aplikacemi jsou mezichladiče stlačeného vzduchu, tělesa výfuků, rezonátory, olejové vany, olejové moduly, termostaty, EGR chladiče, komory chladičů a další.

DuPont

Ing. Karel Švajda

Ing. Martin Pilař

Karel.Svajda@cze.dupont.com