Flammhemmung und Isolation mit Formex®

Ein aktueller Vorschlag zur Sicherheit von automobilen Batteriesystemen lautet, dass nach Entzündung einer Batteriezelle (Thermal Runaway) den Insassen eines PKW`s noch 5 Minuten zum Verlassen des Fahrzeuges bleiben müssen. Aber auch wenn nicht direkt Menschenleben bedroht sind, will man einen entstehenden Brand möglichst begrenzen.

Eine mögliche Zündquelle für einen Brand sind überhitzte Drähte. Zwar wird der zu hohe Strom normalerweise von einer Sicherung abgeschaltet. Doch mit Wegfall der Zündquelle verschwindet der Brand nicht. Der chemische Energiegehalt vieler elektrischer und elektronischer Komponenten ist nicht unerheblich, werden doch zum Beispiel überwiegend Kunststoffe zur Isolation verwendet. Bei dem Thermal Runaway einer Lithium Ionen Batterie wird die gespeicherte elektrische und chemische Energie noch viel deutlicher in Wärmeenergie umgewandelt, ohne dass eine Sicherung diese Zündquelle abschalten könnte.

Darum gibt es Brandschutznormen, Gerätenormen und Materialnormen, die Vorgaben machen, wie ein Gerät oder eine Einrichtung aufgebaut sein muß, um die Brandausbreitung zu begrenzen. Eine der bekanntesten Normen ist der Amerikanische Standard UL 94. Er ist in seiner strengen Prüfungsform (V0) für viele Hersteller von Isolierstoffen durchaus eine Herausforderung. Denn bei dieser Prüfung wird ein senkrecht eingespannter Prüfkörper von unten mit einem Bunsenbrenner beflammt.

Die UL94 beurteilt „nur“ die Brennbarkeit von Werkstoffen. Andere Normen prüfen zudem auch die entstehenden Brandgase und deren Toxizität (z.B. die Bahnnorm EN 45545). Denn im Brandfall sollten Menschen nicht zusätzlich zu der unmittelbaren Gefahr der Flammen auch noch durch giftige Gase Schaden nehmen.

Metallkäfig versus Kunststoff-Faltschachtel

Die Produktreihe CMC 27xxx verbindet viele Vorteile in Bezug auf Brandverhalten mit hervorragenden Isolationseigenschaften und einem moderaten Preis. Metallische Brandbarrieren sind effizient und hoch wirksam, aber sie sind auch schwer und müssen meist zusätzlich elektrisch isoliert werden.

Formex® lässt sich zudem gut stanzen und falten, was die Verarbeitung zu 3D-Teilen möglich macht. Das Material hat eine sehr geringe Toxizität im Brandfall und entwickelt wenige Rauchgase. Der verwendete Flammschutz im Polypropylen ist halogenfrei, das Material entspricht den REACH-Vorgaben und ist RoHS konform. Formex® gibt es in Folienstärken zwischen 60µm und über 2 mm.
Aufgrund des Basispolymers (Polypropylen) ist das günstige Material auch für großflächige Brandbarrieren und elektrische Isolationen geeignet. Es unterscheidet sich darin von dem wesentlich teureren Kapton®, das allerdings auch weit über die maximale Einsatztemperatur von 115°C hinaus Verwendung findet.

Formex® ist ideal geeignet, in Bereichen des elektrischen Powertrains eingesetzt zu werden, in denen eine zusätzliche Sicherheit benötigt wird. Denn anders wie in einem Schaltschrank oder einem stationär verbauten Motor muss im E-Fahrzeug auch der Schadensfall "Unfall" mit berücksichtigt werden.

CMC Klebetechnik rüstet die flammhemmende Isolationsfolie (CMC 27xxx – Reihe) bei Bedarf mit einem alterungsbeständigen, für Anwendung in der Elektrotechnik geeigneten Acrylatkleber (CMC 15581) aus. Auf diese Weise kann man Stanzteile aus Formex® auch montagefreundlich verkleben.

Werden weitergehende Anforderungen wie zum Beispiel eine hohe Temperaturfestigkeit an die Brandbarriere gestellt, kann Kapton® mit einer Dicke bis zu 125µm eine effiziente Lösung sein. Das Polyimid brennt nicht und verascht bei über 900°C ohne zu schmelzen. Es erzeugt eine massive Leistungsreserve für den Störfall (Unfall).
Beide Materialien sie geeignet, im Fall des Falles für Betroffene die notwendige Zeitspanne sicher zu stellen, um aus dem Gefahrenbereich heraus zu gelangen.