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Au-delà des limites de l’indice IRC : Sur le Genestar PA9T, Kuraray mesure une résistance au courant de fuite de 925 volts

Mesure avec des tensions jusqu’à 1 000 volts : Kuraray développe une méthode nouvelle pour tester la résistance d’isolation des surfaces de matériaux au-delà de la limite actuelle de l’indice IRC – le GenestarTM PA9T présente une résistance aux courants de fuite très élevée qui atteint 925 volts.

Au-delà des limites de l’indice IRC : Sur le Genestar PA9T, Kuraray mesure une résistance au courant de fuite de 925 volts
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L’électromobilité joue un rôle crucial dans l’atténuation du changement climatique. Le développement de véhicules électriques performants nécessite des matériaux d’isolation présentant une résistance très élevée aux courants de fuite. Pour déterminer la résistance à l’isolation de la surface des matériaux, l’indice de résistance au cheminement (IRC) a été adopté dans l’industrie.

Un problème se pose ici : Le procédé de mesure normalisé ne permet actuellement de déterminer que la résistance aux courants de fuite des matériaux isolants jusqu’à une tension de 600 volts (V). Pour de nombreuses applications, comme l’électromobilité, cette valeur est aujourd’hui loin d’être suffisante. Pour mesurer la résistance d’isolation de la surface de son polyamide à hautes performances GenestarTM PA9T, Kuraray, l’un des leaders mondiaux des produits chimiques spéciaux, dont le siège européen se trouve à Hattersheim en Allemagne, a adapté sa méthodologie de manière à pouvoir tester pour la première fois des matériaux avec des tensions allant jusqu’à 1 000 V. Lors des mesures, le GenestarTM PA9T a révélé une excellente résistance aux courants de fuite à des tensions allant jusqu’à 925 V – ce qui permet d’utiliser le matériau pour fabriquer des connecteurs plus petits et plus légers pour les applications à haute tension.

« Les essais réalisés par notre équipe de recherche montrent que notre polyamide GenestarTM PA9T offre une résistance aux courants de fuite bien plus élevée que ce qui est mesurable avec l’indice IRC. Il permet ainsi de fabriquer des connecteurs plus petits et plus légers pour l’électromobilité », explique Andreas Weinmann, Business Development Manager pour GenestarTM chez Kuraray. « Aujourd’hui, l’indice IRC ne répond plus aux exigences imposées par l’industrie automobile, par exemple. Avec nos essais, nous voulons donner une impulsion à l’industrie. »

« GenestarTM PA9T offre d’excellentes propriétés électriques et mécaniques, une très bonne résistance à la chaleur et une stabilité dimensionnelle. Ce matériau n’a pas tendance aux formations de bulles. Cela fait d’ores et déjà de notre polyamide le premier choix pour de nombreuses applications dans l’industrie électronique et automobile – par exemple pour des connecteurs CMS de qualité supérieure », explique Andreas Weinmann, Business Development Manager pour GenestarTM chez Kuraray. « Nos dernières mesures confirment à présent que la surface du matériau offre une résistance à l’isolation bien supérieure à celle qui peut être mesurée par l’indice IRC ».

Polyamide robuste pour les connecteurs à haute tension : Le GenestarTM PA9T se distingue par sa très bonne stabilité dimensionnelle, sa résistance mécanique, sa faible absorption d’eau et sa résistance à la chaleur. Il est donc d’ores et déjà le premier choix pour les connecteurs de haute qualité dans l’industrie électronique et automobile – par exemple pour les connecteurs FAKRA (photo). De nouvelles mesures effectuées par Kuraray montrent à présent que le matériau offre une résistance aux courants de fuite allant jusqu’à 925 V – pour des connecteurs plus petits et plus légers dans des applications à haute tension, comme dans le domaine de l’électromobilité.

L’indice IRC indique jusqu’à quelle tension le matériau testé ne conduit pas de courant sur la surface humide. Jusqu’à présent, la méthode est limitée à des tensions jusqu’à 600 V. À titre de comparaison, les moteurs et les batteries des véhicules électriques modernes fonctionnent souvent avec une tension pouvant atteindre 800 V. Andreas Weinmann : « Afin d’explorer les limites du GenestarTM PA9T, notre équipe de recherche a cherché un moyen de déterminer la résistance aux courants de fuite au-delà de la limite actuelle. Le montage d’essai a été déterminant ici. »

Indice IRC : Les décharges dans l’air empêchent les mesures au-dessus de 600 V

Pour mesurer l’indice IRC, deux électrodes en platine sont placées sur le matériau de test gravé à une distance de 4 millimètres – puis 50 gouttes de solution d’électrolyte normalisée ont ensuite été déposées entre les électrodes sous tension, respectivement à un intervalle de temps de 30 secondes. Si le courant de fuite mesuré dépasse la valeur de 0,5 ampère (A), la résistance d’isolation au niveau de la surface humide du matériau n’est plus assurée selon la méthodologie définie dans la norme IEC 60112. Lors de ses séries de mesures avec le GenestarTM PA9T, l’équipe de recherche de Kuraray a observé qu’en raison de la faible distance entre les électrodes, des décharges dans l’air se produisent très tôt à des tensions plus élevées. L’hypothèse est donc la suivante : le courant de fuite mesuré n’est pas dû à la conductivité du matériau, mais à des arcs électriques.

Rigidité diélectrique jusqu’à 925 V : GenestarTM PA9T pour des véhicules électriques plus légers

Pour éviter cette décharge prématurée par l’air, les chercheurs tournent les électrodes de platine de 180 degrés (voir la figure ci dessous). « Grâce au montage d’essai adapté, notre équipe de recherche a pu réaliser des mesures allant jusqu’à 1 000 V », explique Andreas Weinmann. « Nos collègues ont testé différents types de notre polyamide avec la méthode adaptée et ont répété les essais à plusieurs reprises. Le polymère GP2300S, sans halogène et contenant 30 % de fibres de verre, a ici révélé une excellente rigidité diélectrique : ce n’est qu’à une tension de 925 V que le courant de fuite mesuré a dépassé une intensité de 0,5 A ». Avec cette résistance aux courants de fuite très élevée, le polyamide particulièrement résistant à la chaleur et robuste de Kuraray permet de réduire la distance de fuite entre les conducteurs électriques – et donc de fabriquer des connecteurs beaucoup plus petits et plus légers pour les applications à haute tension, par exemple pour la technologie des batteries et des moteurs des véhicules électriques.

Éviter les arcs électriques : la mesure de la résistance aux courants de fuite des matériaux avec l’indice IRC était jusqu’à présent limitée à une tension de 600 volts. La raison est qu’à des tensions plus élevées, des décharges précoces se produisaient entre les électrodes via l’air. Pour éviter cet effet, l’équipe de recherche de Kuraray a tourné les électrodes de 180 degrés.

Stimuler le dialogue à propos la mesure des courants de fuite dans l’industrie

Les essais de mesure ont également révélé un autre résultat : l’orientation des fibres de verre dans l’échantillon a une influence importante sur la résistance aux courants de fuite – plus les fibres de verre sont orientées uniformément dans une direction, plus la rigidité diélectrique est faible. « De nombreux facteurs d’influence qui agissent sur les résultats de mesure ne sont pas encore clarifiés. Et le montage d’essai adapté ne correspond actuellement pas aux spécifications de l’indice IRC », explique Andreas Weinmann. « Avec nos essais, nous voulons donner une impulsion à l’industrie. Aujourd’hui, l’indice IRC ne répond plus aux exigences imposées par l’industrie automobile, par exemple. Nos résultats constituent une étape importante dans l’établissement d’un nouveau procédé de mesure du courant de fuite à des tensions plus élevées. Lors de l’échange avec des représentants de l’industrie, nous avons déjà reçu de nombreux commentaires constructifs et des propositions d’optimisation que nous sommes heureux de prendre en compte pour des recherches ultérieures ».

More information www.kuraray.eu