EP4690253A1 - Elektrischer steckverbinder mit verbessertem co- fussabdruck - Google Patents

Elektrischer steckverbinder mit verbessertem co- fussabdruck

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Publication number
EP4690253A1
EP4690253A1 EP23716886.9A EP23716886A EP4690253A1 EP 4690253 A1 EP4690253 A1 EP 4690253A1 EP 23716886 A EP23716886 A EP 23716886A EP 4690253 A1 EP4690253 A1 EP 4690253A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrical connector
polymer
sustainable
plastic component
bio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23716886.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian CORDING
Fabrizia GHEZZO
Benjamin Krüger
Thomas Heimann
Valeri FINK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harting International Innovation AG
Original Assignee
Harting International Innovation AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harting International Innovation AG filed Critical Harting International Innovation AG
Publication of EP4690253A1 publication Critical patent/EP4690253A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases

Definitions

  • the present invention relates to an electrical connector with one or more plastic components, wherein at least one of the plastic components comprises a sustainable polymer.
  • the use of sustainable polymers in one or more plastic components of an electrical connector allows the production of sustainable electrical connectors that are characterized by an improved CO2 footprint.
  • Electrical connectors usually have one or more plastic components. These include, for example, insulating bodies, locking mechanisms, protective covers, cable glands and housings. Modular connectors enable the combination of a large number of individual connector modules, which are usually combined in a housing via a holding frame. The individual connector modules, but also the housing and the holding frame can be designed as plastic components.
  • CFP carbon footprint
  • Petroleum-based polymers are usually used to manufacture plastic components for electrical connectors and connector modules. These include polymers such as acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers (ABS), polyamide (PA) or polycarbonate (PC). This is a major disadvantage from an environmental point of view, as these products are burned at the end of their life cycle, using a high level of energy and releasing environmentally harmful greenhouse gases.
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers
  • PA polyamide
  • PC polycarbonate
  • US2016/0237353 A1 describes flame-retardant block copolymers that are made from renewable raw materials such as polylactide.
  • the block copolymers described can be used in various industrial products. Electrical connectors are subject to very strict requirements, particularly with regard to low flammability.
  • the block copolymers described in US2016/0237353 A1 achieve reduced flammability by polymerizing a phosphorus-containing polymer.
  • Corresponding block copolymers are characterized by a high synthesis effort, which means that cost-effective production of electrical connectors is not possible.
  • the electrical connector according to the invention should have at least comparable, preferably improved, performance properties in relation to its mechanical and electrical properties. Furthermore, the connector according to the invention should have reduced flammability and be able to be manufactured cost-effectively.
  • an electrical connector with one or more plastic components, wherein at least one plastic component comprises one or more sustainable polymers.
  • a second subject matter of the present invention is also a plastic component for an electrical connector containing one or more sustainable polymers.
  • a third object of the present invention is also the use of a sustainable polymer in at least one plastic component of an electrical connector to reduce the CO2 footprint of the electrical connector.
  • “Sustainable polymer” is a collective term for all polymers that are based on natural or recycled raw materials and are not a direct product of exclusively petrochemical production.
  • the term sustainable polymers includes natural oil-based and/or bio-based polymers, but also polymers that are processed through a recycling process in such a way that they can be used directly as a plastic or as a reactant to produce a polymer.
  • the term “synthetic polymer” describes a polymer that is derived from petroleum or petroleum reactants.
  • electrical connector also includes modular connectors in which at least two or more individual connector modules are combined with each other.
  • An electrical connector in the sense of the present invention usually comprises one or more components made of plastic (also colloquially referred to as plastic component(s)).
  • plastic here refers to a solid body that predominantly comprises a polymer matrix that contains one or more polymers.
  • the proportion of the polymer matrix in the plastic is preferably at least 70% by weight, more preferably at least 80% by weight, more preferably 90% by weight, even more preferably at least 95% by weight, even more preferably at least 98% by weight.
  • Other components of the plastic can be, for example, organic and/or inorganic fillers that are added to the polymer matrix in order to adjust certain properties of the resulting plastic.
  • At least one plastic component of the electrical connector contains one or more sustainable polymers.
  • two or more plastic components of the electrical connector may comprise one or more sustainable polymers.
  • all plastic components of the connector contain one or more sustainable polymers.
  • Components of an electrical connector which are usually made of plastic, are one or more insulating bodies, the housing, protective covers, cable glands and/or components of one or more locking mechanisms. If the electrical connector is modular, a holding frame in the form of a plastic component can also be added.
  • the weight percentage of the sustainable polymer based on the polymer matrix of the plastic component is at least 30 wt.%, preferably at least 40 wt.%, preferably at least 50 wt.%, preferably at least 60 wt.%, preferably at least 70 wt.%, preferably at least 80 wt.%, preferably at least 90 wt.%, preferably at least 95 wt.%.
  • the polymer matrix of a plastic component consists of a sustainable polymer.
  • the electrical connector comprises an insulating body as a plastic component, which comprises at least one sustainable polymer.
  • the electrical connector comprises a housing as a plastic component, which comprises at least one sustainable polymer.
  • the electrical connector comprises a protective cover as a plastic component, which comprises at least one sustainable polymer.
  • the electrical connector comprises a locking mechanism as a plastic component, which comprises at least one sustainable polymer.
  • the aforementioned embodiments can be combined with each other in any way with regard to the specification of the plastic component, so that the electrical connector comprises more than one plastic component which contains at least one sustainable polymer.
  • the polymer matrix consists of one or more sustainable polymers. In other words, this means that no so-called “synthetic polymers” are used for the polymer matrix.
  • synthetic polymer refers to polymers that are derived from petroleum or petroleum educts.
  • sustainable polymer refers to all polymers that are based on naturally occurring or recycled raw materials.
  • Naturally occurring raw materials for the production of a sustainable polymer can be derived from renewable raw materials, such as one or more natural oils. Such polymers are also referred to as renewable or bio-based polymers.
  • natural oil in the sense of the present invention is defined as a naturally occurring starting material that is not derived from petroleum. This includes in particular oils that come from a plant, including its fruits, shells, nuts and/or seeds. However, animal fats and/or oils or any other oil that is not derived from petroleum can also be used. These naturally occurring materials are environmentally friendly and are also referred to as bio-based starting materials from which bio-based polymers are made. Examples of natural oils from which sustainable polymers can be made include soybean oil, canola oil, sunflower oil, corn oil, linseed oil, poppyseed oil, cottonseed oil, tung oil, palm oil, peanut oil, fish oil, olive oil, safflower oil, rapeseed oil, coconut oil and castor oil.
  • the sustainable polymer is a thermoplastic.
  • the bio-based polymer comprises at least one thermoplastic polyester which was produced from naturally occurring raw materials.
  • the sustainable polymer is preferably a thermoplastic polyester selected from the group consisting of polylactides (polylactic acids, PLA), polyhydroxyalkanoates (PHA) and mixtures thereof.
  • Polylactides also known as polylactic acid, are bio-based and biodegradable/compostable polyesters that are produced from lactic acid and occur in two stereochemical forms or as a mixture thereof.
  • the monomeric lactic acid and the dimer (lactide) can be sustainably obtained by fermentation in the sense of the present invention.
  • PHAs Polyhydroxyalkanoates
  • bio-based polymer may comprise at least one polyamide from sustainable sources, alone or in combination with the aforementioned bio-based polymers.
  • Castor oil for example, can be used as a sustainable starting material for producing sustainable polyamides.
  • Polyamide 11 (PA11), polyamide 510 (PA510) and polyamide 1010 (PA1010) are particularly preferred.
  • recycled polymer in the sense of the present invention refers to a polymer that is based on starting materials that were produced by recycling consumer goods or industrial (waste) products - such as clothing or fishing nets.
  • recycled polymers offers the advantage that environmentally harmful Incineration processes for waste recycling can be avoided, which can also have a positive effect on the CO2 footprint.
  • polyamide can be used as a bio-based polymer, but it is also possible to use polyamide as a recycled polymer.
  • Recycled polyamide can be obtained, for example, by recycling clothing.
  • polyamide is used as the recycled polymer, with PA6 or PA66 being particularly preferred.
  • Recycled polyamides are available, for example, under the trade name Akulon from DMS or Agimid from Arkema.
  • the sustainable polymer comprises both at least one bio-based polymer and at least one recycled polymer.
  • the sustainable polymer in a further embodiment of the invention, it is also possible for the sustainable polymer to be a hybrid copolymer of a bio-based polymer and a synthetic polymer.
  • This form of sustainable polymer in the sense of the present invention is also able to reduce the CO2 footprint of an electrical connector.
  • An example of a hybrid copolymer in this context is the commercially available product DURABIO from Mitsubishi Chemical.
  • the plastic used to manufacture the plastic component can contain other additives that have a positive effect on the production and/or properties of the plastic. These can include, but are not limited to, dispersing additives, flow aids, adhesion promoters, wetting agents, flame retardants, colorants or fillers.
  • the plastic comprises at least one filler, the filler comprising glass fibers, thereby improving both the mechanical and thermal properties. The impact resistance is also improved.
  • the weight percentage of filler, in particular glass fiber, in the plastic can be varied within a wide range. The weight percentage is preferably in a range from 10 wt.% to 50 wt.%, preferably in a range from 10 wt.% to 25 wt.%
  • the plastic further comprises halogen-free flame retardants, which comprise, for example, nitrogen and/or phosphorus compounds.
  • the plastic components for the electrical connector are usually manufactured using the injection molding process.
  • Injection molding offers the advantage that it can be manufactured easily and cost-effectively.
  • Another subject of the present invention is a plastic component for an electrical connector containing a sustainable polymer.
  • the plastic component according to the invention is preferably an insulating body, a protective cover, a locking mechanism, a cable gland or a housing of an electrical connector.
  • all of the above statements apply to the same extent.
  • a holding frame can also be present as a plastic component.
  • Another object of the present invention is also the use of at least one sustainable polymer in at least one plastic component of an electrical connector to reduce the CO2 footprint of the electrical connector.
  • the plastic component is preferably an insulating body, a protective cover, a locking mechanism, a cable gland and/or a housing of an electrical connector.
  • the plastic component can also be a holding frame.
  • plastic components of the electrical connector as possible comprise one or more sustainable polymers.
  • the sustainable polymers can be the same or different depending on the requirements profile of the plastic component. It is also preferred that the proportion of the sustainable polymer(s) in the polymer matrix is as large as possible.
  • the weight percentage of the sustainable polymer based on the polymer matrix of the plastic component is therefore preferably at least 30% by weight, preferably at least 40% by weight, preferably at least 50% by weight, preferably at least 60% by weight, preferably at least 70% by weight, preferably at least 80% by weight, preferably at least 90% by weight, preferably at least 95% by weight. It is particularly preferred that the polymer matrix of a plastic component consists of a sustainable polymer, as this enables the greatest possible reduction in the CO2 footprint of the electrical connector.

Landscapes

  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder mit einem oder mehreren Kunststoffbauteilen, wobei mindestens eines der Kunststoffbauteile ein nachhaltiges Polymer umfasst. Der Einsatz von nachhaltigen Polymeren in einem oder mehreren Kunststoffbauteilen eines elektrischen Steckverbinders erlaubt die Herstellung von nachhaltigen elektrischen Steckverbindern, die sich durch einen verbesserten CO2-Fußabdruck auszeichnen.

Description

Elektrischer Steckverbinder mit verbessertem CO2- Fußabdruck
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder mit einem oder mehreren Kunststoffbauteilen, wobei mindestens eines der Kunststoffbauteile ein nachhaltiges Polymer umfasst. Der Einsatz von nachhaltigen Polymeren in einem oder mehreren Kunststoffbauteilen eines elektrischen Steckverbinders erlaubt die Herstellung von nachhaltigen elektrischen Steckverbindern, die sich durch einen verbesserten CO2-Fußabdruck auszeichnen.
Stand der Technik
Elektrische Steckverbinder weisen üblicherweise ein oder mehrere Bauteile aus Kunststoff auf. Hierzu zählen beispielsweise Isolierkörper, Verschlussmechanismen, Schutzabdeckungen, Kabelverschraubungen und Gehäuse. Modular aufgebaute Steckverbinder ermöglichen die Kombination einer Vielzahl individueller Steckverbindermodule, welche üblicherweise in einem Gehäuse über einen Halterahmen miteinander kombiniert werden. Die individuellen Steckverbindermodule, aber auch das Gehäuse und der Halterahmen können als Kunststoffbauteil ausgestaltet sein.
Im Laufe der letzten Jahre ist für die Herstellung von elektrischen Steckverbindern die Nachhaltigkeit und insbesondere die Kohlenstoffdioxidbilanz in den Fokus gerückt. So ist es ein erklärtes Ziel der europäischen Union bis 2030 eine Reduktion von schädlichen Treibhausgasen um 55% im Vergleich zu 1990 herbeizuführen, bis 2050 wird Klimaneutralität angestrebt. Für jedes (Industrie-)Produkt kann der sogenannte CO2-Fußabdruck (carbon footprint, CFP) als Maßstab für dessen CC -Bilanz ermittelt werden. Der CFP eines Produkts wird üblicherweise im Rahmen eines Life-Cycle Assessments nach ISO 14040/140044 (in der am Anmeldetag gültigen Version) bestimmt.
Üblicherweise werden für die Herstellung von Kunststoffbauteilen für elektrische Steckverbinder und Steckverbindermodule Polymere auf Basis von Erdöl verwendet. Hierzu zählen beispielsweise Polymere wie Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere (ABS), Polyamid (PA) oder Polycarbonat (PC). Hierdurch entsteht aus umwelttechnischen Gesichtspunkten ein großer Nachteil, da diese Produkte nach ihrem Lebenszyklus mit hoher Energiezufuhr und unter Freisetzung umweltschädlicher Treibhausgase verbrannt werden.
Es ist bekannt zur Reduktion des CO2-Fußabdruckes eines Industrieproduktes nachhaltige Rohstoffe einzusetzen. So beschreibt die US2016/0237353 A1 beispielsweise flammhemmende Blockcopolymere, die aus erneuerbaren Rohstoffen, wie beispielsweise Polylactid, hergestellt werden. Die beschriebenen Blockcopolymere können in verschiedenen Industrieprodukten eingesetzt werden. Elektrische Steckverbinder unterliegen sehr strengen Anforderungen, insbesondere in Bezug auf eine geringe Entflammbarkeit. Die in der US2016/0237353 A1 beschriebenen Blockcopolymere erzielen eine verringerte Entflammbarkeit durch das Einpolymerisieren eines Phosphor-enthaltenden Polymers. Entsprechende Blockcopolymere zeichnen sich durch einen hohen Syntheseaufwand aus, wodurch eine kostengünstige Produktion von elektrischen Steckverbindern nicht möglich ist.
In Anbetracht der obigen Ausführungen besteht daher Bedarf elektrische Steckverbinder bereitstellen zu können, die sich durch eine verbesserte CO2-Bilanz auszeichnen, die den industriellen Anforderungen hinsichtlich Entflammbarkeit genügen und gleichzeitig kostengünstig hergestellt werden können.
Aufgabenstellung
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen elektrischen Steckverbinder mit einer verbesserten CC -Bilanz bereitzustellen. Der erfindungsgemäße elektrische Steckverbinder soll dabei mindestens vergleichbare, bevorzugt verbesserte, Performanceeigenschaften in Bezug auf seine mechanischen und elektrischen Eigenschaften aufweisen. Ferner soll der erfindungsgemäße Steckverbinder eine verringerte Entflammbarkeit aufweisen und kostengünstig hergestellt werden können.
Die Aufgabe wird durch einen elektrischen Steckverbinder mit einem oder mehreren Kunststoffbauteilen gelöst, wobei mindestens ein Kunststoffbauteil ein oder mehrere nachhaltige Polymere umfasst.
Ein zweiter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Kunststoffbauteil für einen elektrischen Steckverbinder enthaltend ein oder mehrere nachhaltige Polymere.
Ein dritter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendung eines nachhaltigen Polymers in mindestens einem Kunststoffbauteil eines elektrischen Steckverbinders zur Reduktion des CO2-Fußabdruckes des elektrischen Steckverbinders.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden die folgenden Erläuterungen der hierin verwendeten Terminologie als sinnvoll erachtet.
Im Sinne der Erfindung bedeutet: - „nachhaltiges Polymer“ ist ein Sammelbegriff für alle Polymere, die auf natürlichen oder recyclierten Rohstoffen basieren und kein direktes Produkt einer ausschließlich petrochemischen Herstellung sind. Insbesondere fallen unter den Begriff der nachhaltigen Polymere naturölbasierte und/oder biobasierte Polymere, aber auch Polymere, welche durch einen Recyclingprozess derart aufbereitet werden, dass sie als Kunststoff direkt oder als Edukt zur Herstellung eines Polymers eingesetzt werden können. Im Gegensatz dazu beschreibt der Begriff „synthetisches Polymer“ ein Polymer, welches aus Erdöl bzw. Erdöledukten abgeleitet wird.
- „ein“, „eine“, „einer“ als Artikel vor einer chemischen Verbindungsklasse, z.B. vor dem Wort „Polymer“, dass eine oder mehrere unter diese chemische Verbindungsklasse fallende Verbindungen, z.B. verschiedene Polymere gemeint sein können. In einer bevorzugten Ausführungsform ist mit diesem Artikel nur eine einzelne Verbindung gemeint;
- „mindestens ein“, „mindestens eine“, „mindestens einer“ zahlenmäßig „ein oder mehrere“ . In einer bevorzugten Ausführungsform ist mit diesem Begriff zahlenmäßig „ein“, „eine“, „einer“ gemeint;
- „enthalten“, „umfassen“ und „beinhalten“, dass neben den genannten Bestandteilen noch weitere vorhanden sein können. Diese Begriffe sind einschließlich gemeint und umfassen daher auch „bestehen aus“. „Bestehen aus“ ist abschließend gemeint und bedeutet, dass keine weiteren Bestandteile vorhanden sein können. In einer bevorzugten Ausführungsform bedeuten die Begriffe „enthalten“, „umfassen“ und „beinhalten“ den Begriff „bestehen aus“.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff „elektrischer Steckverbinder“ auch modular aufgebaute Steckverbinder, bei denen mindestens zwei oder mehr individuelle Steckverbindermodule miteinander kombiniert werden.
Ein elektrischer Steckverbinder im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst üblicherweise ein oder mehrere Bauteile aus Kunststoff (umgangssprachlich auch als Plastikbauteil(e) bezeichnet). Der Begriff Kunststoff bezeichnet hier einen Festkörper, der zu einem überwiegenden Teil eine polymere Matrix umfasst, welche ein oder mehrere Polymere enthält. Vorzugsweise beträgt der Anteil der polymeren Matrix am Kunststoff mindestens 70 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 80 Gew.- %, weiter bevorzugt 90 Gew.-%, noch weiter bevorzugt mindestens 95 Gew.-%, noch weiter bevorzugt mindestens 98 Gew.-%. Weitere Bestandteile des Kunststoffs können beispielsweise organische und/oder anorganische Füllstoffe sein, die der Polymermatrix hinzugefügt werden, um bestimmte Eigenschaften des resultierenden Kunststoffs einzustellen.
Erfindungsgemäß enthält mindestens ein Kunststoffbauteil des elektrischen Steckverbinders ein oder mehrere nachhaltige Polymere. Es ist aber auch möglich, dass zwei oder mehr Kunststoffbauteil des elektrischen Steckverbinders ein oder mehrere nachhaltige Polymere umfassen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthalten alle Kunststoffbauteile des Steckverbinders ein oder mehrere nachhaltige Polymere.
Bauteile eines elektrischen Steckverbinders, welche üblicherweise aus Kunststoff (Plastik) gefertigt sind, sind ein oder mehrere Isolierkörper, das Gehäuse, Schutzabdeckungen (Covers), Kabelverschraubungen und/oder Bestandteile eines oder mehrerer Verschlussmechanismen (locking mechanism). Ist der elektrische Steckverbinder modular ausgestaltet kann zusätzlich ein Halterahmen in Form eines Kunststoffbauteils hinzukommen. Je größer der Anteil der nachhaltigen Polymere an den Kunststoffbauteilen des elektrischen Steckverbinders ist, desto geringer ist der CO2-Fußabruck des entsprechenden elektrischen Steckverbinders. Es ist daher bevorzugt, dass zum einen der gewichtsprozentuale Anteil des nachhaltigen Polymers an einem Kunststoffbauteil möglichst hoch ist und dass möglichst viele, bevorzugt alle Kunststoffbauteile, ein oder mehrere nachhaltige Polymere umfassen.
Bevorzugt beträgt der gewichtsprozentuale Anteil des nachhaltigen Polymers bezogen auf die polymere Matrix des Kunststoffbauteils mindestens 30 Gew.-%, bevorzugt mindestens 40 Gew.-%, bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt mindestens 60 Gew.-%, bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, bevorzugt mindestens 90 Gew.-%, bevorzugt mindestens 95 Gew.-%. Ganz besonders bevorzugt besteht die polymere Matrix eines Kunststoffbauteils aus einem nachhaltigen Polymer.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der elektrische Steckverbinder einen Isolierkörper als Kunststoffbauteil, welcher mindestens ein nachhaltiges Polymer umfasst.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der elektrische Steckverbinder ein Gehäuse als Kunststoffbauteil, welches mindestens ein nachhaltiges Polymer umfasst.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der elektrische Steckverbinder eine Schutzabdeckung als Kunststoffbauteil, welche mindestens ein nachhaltiges Polymer umfasst.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der elektrische Steckverbinder einen Verschlussmechanismus als Kunststoffbauteil, welcher mindestens ein nachhaltiges Polymer umfasst. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die vorgenannten Ausführungsformen hinsichtlich der Spezifikation des Kunststoffbauteils in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, so dass der elektrische Steckverbinder mehr als ein Kunststoffbauteil umfasst, welche mindestens ein nachhaltiges Polymer enthalten.
Bei den vorgenannten Ausführungsformen ist es besonders bevorzugt, dass die polymere Matrix aus einem oder mehreren nachhaltigen Polymeren besteht. In anderen Worten bedeutet dies, dass für die polymere Matrix keine sogenannten „synthetischen Polymere“ verwendet werden. Unter dem Begriff „synthetisches Polymer“ sind Polymere zu verstehen, welche aus Erdöl bzw. aus Erdöledukten abgeleitet werden.
Wie bereits vorstehend ausgeführt, sind unter dem Begriff eines nachhaltigen Polymers alle Polymere zu verstehen, die auf natürlich vorkommenden oder recyclierten Rohstoffen basieren.
Natürlich vorkommende Rohstoffe zur Herstellung eines nachhaltigen Polymers können von nachwachsenden Rohstoffen, wie beispielsweise von einem oder mehreren Naturölen abgleitet werden. Entsprechende Polymere werden auch als erneuerbare oder biobasierte Polymere bezeichnet.
Der Begriff „Naturöl“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist definiert als ein natürlich vorkommendes Ausgangsmaterial, welches nicht vom Erdöl abgeleitet wird. Hierzu zählen insbesondere Öle, die von einer Pflanze, einschließlich deren Früchte, Schalen, Nüsse und/oder Samen stammen. Es können aber auch tierische Fette und/oder Öle oder jedes andere nicht vom Erdöl abgeleitete Öl eingesetzt werden. Diese natürlichvorkommenden Materialien sind umweltfreundlich und werden auch als biobasierte Ausgangsmatenalien bezeichnet, aus denen biobasierte Polymere hergestellt werden. Beispiele für Naturöle aus denen nachhaltige Polymere hergestellt werden können, sind beispielsweise Sojabohnenöl, Canolaöl, Sonnenblumenöl, Maisöl, Leinsamenöl, Mohnsamenöl, Baumwollsamenöl, Tungöl, Palmöl, Erdnussöl, Fischöl, Olivenöl, Safloröl, Rapsöl, Kokosöl und Rizinusöl.
Die Herstellung entsprechender biobasierter oder erneuerbarer Polymere ist dem Fachmann bekannt und soll an dieser Stelle nicht weiter ausgeführt werden.
Es ist bevorzugt, dass es sich bei dem nachhaltigen Polymer um einen Thermoplast handelt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das biobasierte Polymer mindestens einen thermoplastischen Polyester, welcher aus natürlich vorkommenden Rohstoffen hergestellt wurde. Bevorzugt ist das nachhaltige Polymer ein thermoplastischer Polyester ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polylactiden (Polymilchsäuren, PLA), Polyhyxdroxyalkanoaten (PHA) sowie Mischungen daraus.
Polylactide (PLA), auch als Polymilchsäure bekannt, sind biobasierte und bioabbaubare/kom postierbare Polyester, die aus Milchsäure produziert werden und in zwei stereochemischen Formen auftreten bzw. als deren Gemisch vorliegen. Die monomere Milchsäure und das Dimer (Lactid) können im Sinne der vorliegenden Erfindung nachhaltig durch Fermentation gewonnen werden.
Nachhaltige Polylactide sind beispielsweise unter dem Handelsnamen RENEW™ der Fa. futerro, wie beispielsweise RENEW™ 201 verfügbar. Weitere nachhaltige Polylactide sind unter dem Handelsname Ingeo der Fa. NatureWorks oder unter der DAN-Serie der Fa. Danimer Scientific verfügbar. Polyhydroxyalkanoate (PHA) sind natürlich vorkommende, von Bakterien synthetisierte, Polyester aus gesättigten und ungesättigten Hydroxyalkansäuren. Sie liegen entweder als Homopolymer oder als Copolymer verschiedener Hydroxyalkansäuren vor. Polyhydroxyalkanoate sind thermoplastisch, biologisch abbaubar, biokompatibel und nichttoxisch.
Nachhaltige Polyhydroxyalkanoate sind beispielsweise unter dem Handelsnamen lamNature von MAIP oder unter der Produktserie PHACT von CJ Bio verfügbar.
Es ist auch möglich, dass das biobasierte Polymer alleine oder in Kombination mit den vorgenannten biobasierten Polymeren mindestens ein Polyamid aus nachhaltigen Quellen umfasst. Als nachhaltiges Ausgangsmaterial zur Herstellung von nachhaltigen Polyamiden kann beispielsweise Rizinusöl verwendet werden. Besonders bevorzugt sind insbesondere Polyamid 11 (PA11 ), Polyamid 510 (PA510) und Polyamid 1010 (PA1010).
Nachhaltige Polyamide sind beispielsweise unter der Produktserie Rilsan der Fa. Arkema, unter der Produktserie Grilamid der Fa. EMS Chemie, unter der Produktserie Vestamin Terra der Fa. Evonik oder unter dem Handelsnamen NB Bio PA11 der Fa. NaturePlast verfügbar.
Es ist auch möglich, dass als nachhaltiges Polymer alleine oder in Kombination mit den vorgenannten biobasierten Polymeren ein recycliertes Polymer zum Einsatz kommt. Der Begriff „recycliertes Polymer“ im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet ein Polymer, welches auf Ausgangsmaterialen basiert, die durch das Recycling von Konsumgütern oder lndustrie(abfall)produkten - wie beispielsweise Kleidung oder Fischernetzen - hergestellt wurden. Der Einsatz recyclierter Polymere bietet den Vorteil, dass hierdurch umweltschädliche Verbrennungsprozesse zur Müllverwertung vermieden werden können, wodurch zusätzlich ein positiver Effekt hinsichtlich des CO2-Fußabdruckes erzielt werden kann.
Wie bereits ausgeführt, kann Polyamid als biobasiertes Polymer eingesetzt werden, es ist aber auch möglich Polyamid als recycliertes Polymer einzusetzen. Recycliertes Polyamid kann beispielsweise durch das Recycling von Kleidung erhalten werden. Im Sinne der Erfindung ist es bevorzugt, dass als recycliertes Polymer Polyamid zum Einsatz kommt, wobei insbesondere PA6 oder PA66 bevorzugt sind. Recyclierte Polyamide sind beispielsweise unter dem Handelsnamen Akulon der Fa. DMS oder Agimid der Fa. Arkema verfügbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das nachhaltige Polymer sowohl mindestens ein biobasiertes Polymer und mindestens ein recycliertes Polymer.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es auch möglich, dass das nachhaltige Polymer ein Hybridcopolymer eines biobasierten Polymers und eines synthetischen Polymers ist. Auch diese Form der nachhaltigen Polymere im Sinne der vorliegenden Erfindung ist in Lage den CO2-Fußabdruck eines elektrischen Steckverbinders zu senken. Beispielhaft ist in diesem Zusammenhang als Hybridcopolymer das kommerziell erhältlich Produkt DURABIO der Fa. Mitsubishi Chemical zu nennen.
Neben der beschriebenen polymeren Matrix kann der Kunststoff zur Fertigung des Kunststoffbauteils weitere Additive enthalten, die die Herstellung und/oder die Eigenschaften des Kunststoffs positiv beeinflussen. Dies können beispielsweise, aber nicht abschließend, Dispergieradditive, Fließhilfsmittel, Haftvermittler, Netzmittel, Flammschutzmittel, Farbmittel oder Füllstoffe sein. In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Kunststoff mindestens einen Füllstoff, wobei der Füllstoff Glasfasern umfasst, wodurch sowohl die mechanischen als auch die thermischen Eigenschaften verbessert werden. Auch die Schlagfestigkeit wird verbessert. Je nach Anforderung kann der gewichtsprozentuale Anteil an Füllstoff, insbesondere an Glasfaser, im Kunststoff in einem weiten Bereich variiert werden. Bevorzugt liegt der gewichtsprozentuale Anteil in einem Bereich von 10 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bevorzugt in einem Bereich von 10 Gew.-% bis 25 Gew.-%
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Kunststoff ferner halogenfreie Flammschutzmittel, welche beispielsweise Stickstoff- und/oder Phosphorverbindungen umfassen.
Die Herstellung der Kunststoffbauteile für den elektrischen Steckverbinder erfolgt üblicherweise im Spritzgussverfahren. Das Spritzgießen bietet den Vorteil, dass damit eine Herstellung einfach und kostengünstig realisiert werden kann.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Kunststoffbauteil für einen elektrischen Steckverbinder enthaltend ein nachhaltiges Polymer. Vorzugsweise handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Kunststoffbauteil um einen Isolierkörper, eine Schutzabdeckung, einen Verschlussmechanismus, eine Kabelverschraubung oder ein Gehäuse eines elektrischen Steckverbinders. In Bezug auf das erfindungsgemäße Kunststoffbauteil gelten alle vorstehenden Ausführungen in gleichem Maße. Sofern es sich bei dem elektrischen Steckverbinder um einen modular aufgebauten Steckverbinder handelt, kann auch ein Halterahmen als Kunststoffbauteil vorhanden sein. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendung mindestens eines nachhaltigen Polymers in mindestens einem Kunststoffbauteil eines elektrischen Steckverbinders zur Verringerung des CO2-Fußabdruckes des elektrischen Steckverbinders.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Kunststoffbauteil um einen Isolierkörper, eine Schutzabdeckung, einen Verschlussmechanismus, eine Kabelverschraubung und/oder ein Gehäuse eines elektrischen Steckverbinders. Im Falle eines modular aufgebauten Steckverbinders, kann das Kunststoffbauteil auch ein Halterahmen sein. Um eine möglichst große Verringerung des CO2-Fußabdruckes des elektrischen Steckverbinders zu erzielen, umfassen möglichst viele, bevorzugt alle Kunststoffbauteile, des elektrischen Steckverbinders ein oder mehrere nachhaltige Polymere. Die nachhaltigen Polymere können je nach Anforderungsprofil des Kunststoffbauteils gleich oder verschieden sein. Es ist weiterhin bevorzugt, dass der Anteil des/der nachhaltigen Polymere an der polymeren Matrix möglichst groß ist. Bevorzugt beträgt daher der gewichtsprozentuale Anteil des nachhaltigen Polymers bezogen auf die polymere Matrix des Kunststoffbauteils mindestens 30 Gew.-%, bevorzugt mindestens 40 Gew.-%, bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt mindestens 60 Gew.-%, bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, bevorzugt mindestens 90 Gew.-%, bevorzugt mindestens 95 Gew.-%. Ganz besonders bevorzugt besteht die polymere Matrix eines Kunststoffbauteils aus einem nachhaltigen Polymer, da hierdurch die größtmögliche Verringerung der CO2-Fußabdrucks des elektrischen Steckverbinders möglich ist.
In Bezug auf die erfindungsgemäße Verwendung gelten alle vorstehenden Ausführungen in gleichem Maße, soweit anwendbar.

Claims

Elektrischer Steckverbinder mit verbessertem CO2- Fußabdruck Ansprüche
1 . Elektrischer Steckverbinder mit einem oder mehreren Kunststoffbauteilen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kunststoffbauteil ein oder mehrere nachhaltige Polymere umfasst.
2. Elektrischer Steckverbinder gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffbauteil ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Isolierkörpern, Gehäusen, Verschlussmechanismen, Kabelverschraubungen und Schutzabdeckungen.
3. Elektrischer Steckverbinder gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Steckverbinder ein modular aufgebauter Steckverbinder ist.
4. Elektrischer Steckverbinder gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das nachhaltige Polymer ein biobasiertes Polymer ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus biobasierten Polyestern, biobasierten Polyamiden sowie Mischungen daraus.
5. Elektrischer Steckverbinder gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der biobasierte Polyester Polylactid (PLA) und/oder Polyhyxdroxyalkanoat umfasst.
6. Elektrischer Steckverbinder gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das nachhaltige Polymer ein recycliertes Polymer ist.
7. Elektrischer Steckverbinder gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das recyclierte Polymer hergestellt ist aus recyclierten Konsumgütern oder lndustrie(abfall)produkten.
8. Elektrischer Steckverbinder gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das nachhaltige Polymer mindestens ein biobasiertes Polymer und mindestens ein recycliertes Polymer umfasst.
9. Elektrischer Steckverbinder gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffbauteil einen Füllstoff umfasst, vorzugsweise Glasfasern.
10. Elektrischer Steckverbinder gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kunststoffbauteil umfassend das nachhaltige Polymer im Spitzgussverfahren hergestellt wird.
11 . Kunststoffbauteil für einen elektrischen Steckverbinder enthaltend ein oder mehrere nachhaltige Polymere.
12. Kunststoffbauteil gemäß Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffbauteil ein Isolierkörper, ein Verschlussmechanismus, eine Schutzabdeckung oder ein Gehäuse eines elektrischen Steckverbinders ist.
13. Kunststoffbauteil gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das nachhaltige Polymer ein biobasiertes Polymer ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus biobasierten Polyestern, biobasierten Polyamiden sowie Mischungen daraus.
14. Verwendung mindestens eines nachhaltigen Polymers in mindestens einem Kunststoffbauteil eines elektrischen Steckverbinders zur Verringerung des CO2-Fußabdruckes des elektrischen Steckverbinders.
15. Verwendung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffbauteil ein Isolierkörper und/oder ein Gehäuse eines elektrischen Steckverbinders ist.
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