Druckfeste Kfz-Erdgastanks aus thermoplastischen Hochleistungscomposites von DSM

Royal DSM, das auf Life und Material Sciences fokussierte Weltunternehmen, gibt bekannt, dass die Kombination von zwei seiner innovativsten Thermoplasttechnologien zu hochleistungsfähigen Druckbehältern geführt hat. Diese eignen sich ideal als gewichtsparende Kraftstofftanks für Fahrzeuge, die mit komprimiertem Erdgas (CNG) oder Wasserstoff betrieben werden. Mit Lösungen sowohl für den Liner (Innenhülle) als auch für Tapes (äußere Verstärkung) ist es DSM gelungen, das Tankgewicht um bis zu 70 % zu verringern.

Wasserstoff und Erdgas behaupten ihren Platz im Feld der kostengünstigen Kfz-Kraftstoffe mit guter CO2-Bilanz. Länder, die über größere Erdgasreserven verfügen, wollen sich die Vorteile von CNG zunutze machen, da es als alternativer Kraftstoff die CO2-Emissionen gegenüber bestehenden Benzin- und Dieselsorten um 15% reduziert.

Ein traditioneller 40-Liter-Stahltank wiegt 60 kg, während ein vergleichbarer Verbundwerkstofftank vom „Typ IV“ mit einem Liner aus Akulon® Fuel Lock das Gewicht bis auf 20 kg verringern kann. Jede Reduzierung des Fahrzeuggewichts um 10 kg senkt die CO2-Emissionen im Fahrbetrieb um ungefähr 1 g pro km.

Typ IV steht für Drucktanks auf der Basis von Kunststoff und Endlosfaserverstärkung - im Gegensatz zu Drucktanks der Typen I, II und III, die Metallkomponenten enthalten. Auf der Internationalen

Fachmesse für Kunststoffverarbeitung (Fakuma) Mitte Oktober 2014 in Friedrichshafen hat DSM einen Tank mit blasgeformtem Liner aus Akulon Fuel Lock vorgestellt, einem PA6-basierten technischen Kunststoff mit sehr hoher Wasserkohlenstoffbarriere. Der Tank kann mit Tape aus duro- oder thermoplastischem Material umhüllt werden, wie beispielsweise biobasiertem EcoPaXX® PA410 von DSM.

Liner-Material für CNG-Tanks

Akulon Fuel Lock enthält ein Additiv, das die an sich bereits hohe Gasbarriere von PA6 weiter verbessert und ihm außerdem eine äußerst hohe Kälteschlagzähigkeit (bis 60°C) verleiht. Die hohe Gaspermeation von HDPE-Linern verbietet den Einbau von Verbundwerkstofftanks vom Typ IV mit derartigen Linern in Kraftfahrzeugen. Akulon Fuel Lock als Liner-Material jedoch reduziert die Emissionen im Vergleich zu HDPE um den Faktor 150, sodass dem Einsatz von Typ IV Verbundwerkstofftanks in Kraftfahrzeugen nichts mehr im Wege steht.

Das Portfolio von Akulon Fuel Lock wurde um einen Materialtyp erweitert, der sich auch zum Blasformen von Linern großer Drucktanks für Schwerlastfahrzeuge wie Busse und Lastkraftwagen eignet. Die Fertigung von Blasformteilen aus PA6 ist aufgrund der relativ geringen Schmelzefestigkeit des Polymers meist recht schwierig. Das neue Material bietet jedoch ausreichend Schmelzefestigkeit, um stabile Vorformlinge für Tanks mit Längen über 2 m und äußerst präzise kontrollierbaren Wanddicken herzustellen.

Tape-Material für CNG-Tanks

Bei aktuellen Druckbehältern vom Typ IV besteht das verstärkende Tape aus Glas- oder Kohlefasern in einem duroplastischen Polymer, wie Epoxidharz oder ungesättigtem Polyester. DSM ist auch aktiv an der Entwicklung der nächsten Generation von Typ V Druckbehältern beteiligt. Diese werden mit einem von DSM entwickelten Tape umhüllt, das aus Endlosfasern in einem thermoplastischen Polymer besteht, wie EcoPaXX PA410 oder einem anderen Polyamid der Akulon-Familie.

Typ V Druckbehälter wiegen rund 70 % weniger als Stahltanks und können dabei noch leichter sein als Typ IV Druckbehälter. Sie sind haltbarer als Stahl, chemikalienbeständiger (keine Korrosion) und zudem komplett recycelbar. EcoPaXX bietet den zusätzlichen Vorteil, dass es von der Erzeugung bis zur Nutzung eine neutrale CO2-Bilanz aufweist, da es vollständig aus erneuerbaren Rohstoffen gewonnen wird.

„Der von Covess zur Fertigung von Typ V Druckbehältern entwickelte Prozess gestattet es, Gewicht, Leistung und Wirtschaftlichkeit durch den Einsatz von Gas-, Kohle- oder sogar Hybridfasern optimal auszubalancieren“, sagt Tony Vanswijgenhoven, Geschäftsführer von Covess, der als Experte für fortschrittliche thermoplastische Verbundwerkstofftanks für eine Vielzahl unterschiedlicher Einsatzbereiche eng mit DSM zusammenarbeitet. „Wofür auch immer Sie sich entscheiden, es wird in jedem Fall leichter sein als vergleichbare heutige Typ IV Tanks.“

Weitere Informationen siehe www.dsm.com/automotive, www.akulon.com und www.ecopaxx.com.

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