RadiciGroup: poliammidi ad alte prestazioni per l’e-mobility

RadiciGroup offre un ampio portafoglio di poliammidi speciali e soluzioni innovative per la mobilità elettrica, puntando su performance elevate, sicurezza e attenzione alla sostenibilità ambientale.

di Alessandro Bignami

RadiciGroup è pronta a rispondere alle nuove sfide e opportunità create dal settore della mobilità elettrica, grazie a una eccellente offerta di poliammidi speciali e polimeri ad alte prestazioni. L’ampio portafoglio include le gamme Radiflam^®, Radilon^®, Radistrong^®, Raditeck^®, Raditer^® e Heramid^®. Il Gruppo, attraverso la divisione High Performance Polymers, supporta così l’industria automobilistica e dei trasporti nello sviluppo di soluzioni avanzate, nel rispetto dell’ambiente e degli standard di sicurezza. Per conoscere più a fondo la strategia e l’offerta produttiva del Gruppo per questo settore, che sta crescendo rapidamente, abbiamo intervistato Erico Spini, Marketing and Application Development Director.

L’e-mobility sta attraversando una fase di forte espansione, che si è confermata anche nel corso della pandemia. Qual è lo scenario dal vostro punto di osservazione?

Tutte le case automobilistiche, a livello internazionale, hanno intrapreso con decisione la strada dell’elettrificazione. In realtà lo scenario è articolato, dato che la mobilità elettrica conosce diverse modalità di realizzazione. Nei veicoli Mild Hybrid viene installato un motore elettrico che non consente una trazione in autonomia, ma è finalizzato a supportare le prestazioni del motore a combustione interna. Nelle vetture Full Hybrid il motore elettrico recupera energia dalla frenata oppure viene ricaricata dal motore termico: l’energia può essere poi riutilizzata per percorrere ridotti tratti in modalità totalmente elettrica. A queste tipologie si aggiungono i veicoli Plug-in Hybrid, dove il motore elettrico e quello endotermico possono lavorare anche in modo separato: il primo può essere caricato da una fonte esterna di energia elettrica e consente di percorrere fino a circa 50 km in autonomia. Infine ci sono le auto Full Electric, che stanno vivendo una grande evoluzione tecnologica e raggiungono ormai alcune centinaia di chilometri di autonomia, tanto da costituire un mercato sempre più interessante. L’impegno dei costruttori sta aumentando su tutti questi fronti. 

Quale contributo stanno dando i produttori di materiali polimerici a questa evoluzione? 

Nei veicoli Plug-in Hybrid e Full Electric, osserviamo la presenza di sistemi batteria più grandi in grado di erogare potenze elevate, tanto da dar vita a un concetto di mobilità profondamente diverso da quello con trazione a combustione interna a cui eravamo abituati. Ciò dà spazio a grandi opportunità, oltre che a sfide complesse, per i produttori di materiali polimerici per uso ingegneristico, come RadiciGroup. All’interno di una vettura a trazione elettrica, le possibilità di applicazione sono davvero numerose e diverse. 

Può fare cenno alle più importanti?

Penso anzitutto alle applicazioni nel sistema batteria che, se in una vettura Mild Hybrid ha dimensioni contenute, in una al 100% elettrica rappresenta un complesso formato da molti componenti, tra cui la vasca di contenimento, i moduli, i separatori, i coperchi, le guarnizioni. A ciò si aggiungono i materiali innovativi che vanno nei cosiddetti sistemi elettronici di potenza (inverter, converter), dove sono richieste proprietà antifiamma, caratteristiche come isolamento elettrico e mantenimento delle proprietà a seguito di esposizioni prolungate a temperature elevate, in qualche caso conducibilità termica, ecc. Un’altra applicazione importante riguarda le infrastrutture di ricarica, che giocheranno un ruolo decisivo nell’avanzamento dell’elettrificazione dei trasporti. È un mondo nuovo, dove i materiali polimerici possono trovare utilizzi innovativi e interessanti. La lunga esperienza e la specializzazione nell’ambito delle basi poliammidiche per il settore elettrico pongono RadiciGroup in una posizione di forza in questo mercato.

Quali sono le richieste principali del settore e-mobility a cui dovete rispondere?

Ancor più che nei veicoli a combustione interna, la riduzione del peso risulta strategica per aumentare l’autonomia dei veicoli elettrici. Un altro aspetto che dobbiamo tenere in grande considerazione è la maggiore durata nel tempo prevista per le auto elettriche rispetto a quelle tradizionali. Diventa così essenziale produrre materiali molto resistenti e in grado di garantire prestazioni ottimali nel corso dell’intera vita del veicolo e per un chilometraggio molto alto.

Qual è la sfida più complessa da affrontare nella produzione di materiali per il sistema batteria e per le apparecchiature di trasmissione di potenza?

Il punto cruciale è consentire il passaggio di grandi quantità di energia elettrica in componenti di piccole dimensioni. Per raggiungere questo obiettivo bisogna aumentare molto la tensione in modo da tenere bassa la corrente. Tutto questo garantendo l’isolamento elettrico e rispettando gli stringenti requisiti di sicurezza per la prevenzione dei cortocircuiti, dello sviluppo di fiamme in caso di malfunzionamento e dell’eventuale corrosione dei contatti.

Anche la conducibilità termica è un parametro su cui vi siete focalizzati?

Rappresenta un’altra sfida rilevante. L’alta densità di energia in gioco aumenta la produzione di calore che deve essere dissipato. Oggi si punta a introdurre polimeri termicamente conduttivi per agevolare la dispersione del calore e salvaguardare così la funzionalità dei componenti. A pensarci bene, si tratta di stravolgere le caratteristiche intrinseche dei polimeri, che in genere favoriscono l’isolamento termico. Eppure si può fare, grazie all’utilizzo di additivi che rendono i materiali in grado di essere ritardanti alla fiamma e di avere al contempo un alto livello di isolamento elettrico e buone caratteristiche meccaniche. Per i componenti elettronici di potenza, RadiciGroup propone per esempio il materiale a base poliammidica Radiflam S RV 100 FR, che offre una buona conducibilità termica, oltre a una bassa tossicità e densità dei fumi in caso di incendio. Abbiamo altri materiali flame retardant per connettori, sia su base PA6 sia PA66, che sono esenti da alogeno e fosforo rosso, in linea con la nostra politica di sostenibilità ambientale. 

Quali altri materiali proponete per i sistemi batteria e per i componenti delle apparecchiature elettriche?

Abbiamo sviluppato tante soluzioni. Per i coperchi, per esempio, viene utilizzata Radiflam^® A RV 250 HF, una poliammide 6.6 con il 25% di fibra di vetro, anch’essa esente da alogeno e da fosforo rosso, ritardante alla fiamma classificata UL V0 0,8 mm, con isolamento elettrico anche in presenza di alto voltaggio (CTI di 600 V volt). Per i componenti delle stazioni di ricarica abbiamo a disposizione materiali a base poliammide 6 e 66, come per esempio il Radilon^® S ERV70T per le spine di ricarica prodotto in diverse tonalità di colore, e altri materiali per le prese di ricarica e i connettori.

Fra i polimeri ad elevate performance per il settore e-mobility c’è qualche innovazione particolare?

Abbiamo sviluppato materiali a base di poliftalammidi (PPA), una poliammide speciale meno sensibile all’assorbimento d’acqua e in grado di resistere di più al calore. La proponiamo infatti per le applicazioni che richiedono alte prestazioni in caso di temperature elevate prolungate nel tempo. Proprio al calore rimanda il suo nome latino: Aestus.

Anche la nuova serie di PPA rientra nel tema del thermal management?

Sì, la gestione termica all’interno di una vettura elettrica è determinante. La batteria è un sistema che va mantenuto in un range di temperatura ben preciso, tra i 10 e i 30°C, evitando temperature troppo basse (calo di efficienza) e troppo alte (deterioramento dei componenti), affinché non perda efficienza. Oggi, oltre alla PPA, abbiamo la possibilità di offrire diversi materiali per i componenti dei sistemi di raffreddamento e condizionamento, tra cui le poliammidi a catena molecolare lunga su base sia PA 610 sia PA 612: si tratta delle gamme Radilon^®  D e Radilon^®  DT. Esse consentono una migliore resistenza al contatto prolungato con i liquidi di raffreddamento e superano agevolmente i test di stress cracking in presenza di sali stradali, come cloruro di calcio e cloruro di zinco. 

NeIl’e-mobility crescerà l’applicazione dei materiali polimerici post-industriali?

Il settore automobilistico chiede materiali che abbassino l’impatto ambientale, oggi quantificabile in modo più completo e scientifico nella misura del Life Cycle Assessment (LCA). In questa direzione, negli anni abbiamo consolidato le attività per l’uso di materiali post industriali da riciclo meccanico. Va messo però in conto che, a fronte di una soluzione più green, le loro performance non eguagliano quelle delle soluzioni basate su materiali vergini. 

Quali prodotti stanno riscontrando i maggiori risultati sul mercato?

Le versioni antifiamma sono fra le più richieste nel sistema batteria. Hanno buone proprietà di resistenza meccanica. Rispetto ad altri materiali meno performanti come PC e PC-ABS o un semicristallino come il Polipropilene, offrono un mix ottimale di caratteristiche diverse, oltre ad essere facili da stampare. La poliammide è infatti molto versatile e da anni è fra i materiali che mostrano le performance più elevate nel settore elettrico, anche in funzione della maggiore durata nel tempo. D‘altronde, anche per l’e-mobility Radici Group ritiene indispensabile continuare a promuovere, con un approccio sempre più sostenibile, la logica delle alte prestazioni.