PBTオーバーモールド金属部品における応力割れリスク低減方法
金属とPBTは、電気自動車のパワートレインに見られるオーバーモールド金属導体において理想的なパートナーです。しかし、エンジニアにとって、頻繁かつ急激な温度変化はこの「材料の組み合わせ」に大きな試練を与えます。その結果、応力割れが発生し、アセンブリ全体の欠陥につながる可能性があります。当社のPocan® XHRシリーズに属するPBTは、高い伸び率、加水分解耐性、高耐熱性を備えており、これらの課題解決に貢献します。 このリスクを最小化するためです。これは、クラッチトランスミッション用のマウンティングフレームによって実証されています。
エンジニアは、高性能な電気用途においてPBT（ポリブチレンテレフタレート）を選択することが多いです。これは、PBTが温度に依存しない一貫して高い絶縁特性を示すためです。金属部品はしばしばPBTでオーバーモールドされます。バスバー、ハウジング、フレームなどの完成部品が、使用中に急激な温度変化に頻繁にさらされる場合、金属と樹脂の「結合」に問題が生じることがあります。二つの材料の熱膨張率が大きく異なるため、両者が密接に接触している部分で応力クラックが発生するリスクが高まります。これらの亀裂は、アセンブリ全体の欠陥を誘発し、その結果として（例えば電気自動車において）高額な修理が必要になる可能性があります。ご存知の通り、これらの課題は長期的な信頼性を損ない、システムのライフサイクルコストを増加させる要因となります。
高い破断時伸びkは安定した「材料間結合」を確保します
このような課題を解決するため、当社の材料技術者は高い破断時伸び率を有するPBTグレードを開発しました。これにより、熱膨張に追従して亀裂や破断を防ぐことが可能です。この特性は、部品の早期破損を回避し、厳しい熱環境下での耐久性向上に寄与します。
このような材料の例として、Pocan® B3233XHRがあります。この射出成形コンパウンドは3.6%という非常に高い破断時伸び率を持ち、電動モーター一体型デュアルクラッチトランスミッション用インバータの取付フレームに最適な材料です。
マイルドハイブリッド電動モーターのデュアルクラッチトランスミッションへの統合により、始動、後退、高速走行時加速など全ての駆動モードにおいて電動駆動のアシストが可能となります。その結果、最大15%の燃費向上が実現します。OEMおよびドライバーにとって、このメリットはスムーズな運転性能と最大15%の有意な燃料コスト削減につながります。これらのトランスミッションは各自動車メーカーのマイルドハイブリッド車に搭載されています。
熱衝撃試験での優れた結果
取付フレームには、部品全体にわたるバスバー、電気接続用ピン、フレームおよび基板固定用スクリュードームなどが一体成形されています。これら多くのオーバーモールド金属部品と、それらに起因する応力亀裂の高リスクが、射出成形材料としてのPocan® B3233XHR選定を必要としました。
このコンパウンドの優れた破断時伸び率は、多くの温度サイクルを経てもほとんど低下しません。これは加水分解および耐熱老化性が極めて高いためであり、いずれも樹脂の脆化を防止しますこれにより、部品の高い機能信頼性と一貫した優れた電気特性が確保されます。この材料挙動は、熱衝撃試験によって広範に評価されてきました。そのために、部品プロトタイプを急激かつ厳しい温度変化の多数のサイクルにさらしました。試験の結果、フレームがこれらの極限動作条件に耐えうることが示されました。これにより、実際の使用条件下でも材料が安定して機能するという信頼を得ることができます。
比類なき性能：SAE/USCAR長期加水分解試験におけるクラス5認定
Pocan® B3233XHR（Xtreme Hydrolysis Resistant）の優れた加水分解耐性は、高温多湿環境下で、米国自動車技術者協会（SAE）の厳格なSAE/USCAR-2 Rev. 7長期試験に基づいた試験片試験において実証されました。本コンパウンドは最高等級であるクラス5に認定されました。また、熱風中での長期耐性も調査しましたが、150°Cで3,000時間の熱風保存後も耐衝撃性はほぼ変化しませんでした。
安全性・信頼性・部品への負荷低減を徹底追求した最適化処理
本材料は優れた成形加工性を有し、さらに大きな利点があります。同じガラス繊維含有量の標準的なPBTと比較して、約30%高い溶融流動性を誇り、高流動性Pocan® XtremeFlow製品群の先進グレードと同等の性能を実現します。卓越した流動特性により、コンパウンドはより低い射出圧で成形が可能となり、金属インサートをしっかりと保持することで、量産においても精密で信頼性の高い結果をもたらします。
常に高い電気特性による信頼の性能
ガラス繊維で強化された当社のPBTエンジニアリング材料のもう1つの特長は重量比30%のガラス繊維を含有することによる主な特徴は、高い寸法安定性です。これにより、厳密な公差が求められる寸法精度の高い部品の製造が容易になり、温度変化による熱膨張も抑制されます。低吸水性のおかげで、PBT特有の高い絶縁破壊強度やトラッキング抵抗といった優れた電気的特性は、環境変動の影響を受けにくくなっています。また、本コンパウンドは金属部品との接触時において電気的腐食（電食）を引き起こす傾向が非常に低いことも特長です。
最適に調整：Pocan® XHRの幅広いポートフォリオ
Pocan® B3233XHRおよびXHR製品ファミリーの他のバリエーションは、電気自動車のパワートレインにおいて高い応用可能性を有しています。たとえば、制御ユニット用の各種ハウジング、コネクター、バスバー、オーバーモールドされたステーターなど、幅広い用途が考えられます。XHR製品群には、無充填コンパウンドから最大30%まで短繊維ガラスで補強したコンパウンド、難燃性材料バリエーション、そして600ボルト（CTI A）の高トラッキング抵抗を持つ製品まで含まれます。この幅広いポートフォリオにより、性能・安全性・加工要件に対して最適なグレードを精密に選定できます。