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Gewickelte Bauteile GFK-Erdgastank mit Null-Permeation für Automobile

| Redakteur: Josef-Martin Kraus

Für Automobile mit Erdgasantrieb fertigt die Gastank Sweden AB Druckgastanks im Wickelverfahren. Der belgische Faserhersteller 3B und der Kunststofflieferant DSM haben dafür GFK-Prepregs entwickelt. Die Barriereeigenschaften der Wandung sind so gut, dass Null-Permeation versichert wird.

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Verantwortlich für die Null-Permeation des Druckgastanks ist ein Faserverbundkunststoff aus Hochleistungsglasfasern und modifiziertem Polyamid.
Verantwortlich für die Null-Permeation des Druckgastanks ist ein Faserverbundkunststoff aus Hochleistungsglasfasern und modifiziertem Polyamid.
(Bild: DMS)

Verantwortlich für den Eigenschaftsprofil sind das modifizierte Polyamid Akulon Fuel Lock und die Hochleistungsglasfaser Hiptertex. Das Harz ist für die Innenisolierung verantwortlich und die Faser für die mechanischen Eigenschaften. Der Verbundwerkstoff erfüllt die Norm ECE R110, den Erdgasdrucktanks des Typs IV für Kraftfahrzeuge erfüllen müssen. Dazu kommt die Wirtschaftlichkeit: „Der Glasfaser-Kunststoff-Verbund erlaubt es uns, das Kosten-Nutzen-Verhältnis von Typ-IV-Zylindern zu optimieren“, sagt Prof. Kurt Berglund, Präsident der Gastank Sweden AB, Norrfjärden. „Damit wird die Lücke zwischen schwerem Stahl und teuren Kohlenfaser-Verbundwerkstoffen geschlossen.

Unabhängige Tests bestätigen Null-Gaspermeation

Bestätigt wurde die Null-Gaspermeation vom kanadischen Beratungs- und Prüfunternehmen Powertech Labs Inc., Surrey (British Columbia), der beim Test eines 32-l-Erdgastank keinen Gasverlust durch Permeation feststellen konnte. Ein solches Ergebnis wurde nach Angaben von Berglund bisher mit Faserverbundwerkstoffen (FVK) nicht erreicht. Der Präsident der Gastank Sweden AB ist sich sicher, dass die Druckbehälter aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) zum Maßstab für die Gastankindustrie werde.

Der Barriereeffekt basiert zum einen auf einem mindestens 150 Mal niedrigeren Permeationsfaktor des Harzes im Vergleich zu Polyethylen hoher Dichte (HDPE). Zum anderen verringert eine um 50 K höhere Temperaturbeständigkeit als HDPE die Gefahr der Rissbildung am Zylinderzapfen bei extremer Temperaturbelastung. Darüber hinaus wurden laut DSM die Aushärtungszeiten im Vergleich zu gängigen Harzen verkürzt. Die Hochleistungsglasfaser hat sich bereits bei unterschiedlichen Anwendungen etabliert: zum Beispiel bei Rotorblättern für Windkraftanlagen, bei kugelsicheren Panzerungen, Druckkesseln und Druckrohren.

Erdgas wird als Kraftstoff immer beliebter

Rund 2 Mio. Automobile werden jedes Jahr mit bis zu vier Erdgastanks pro Fahrzeug ausgerüstet. Einige Automobilhersteller haben Erdgastanks bereits als Optionspakete im Programm, die meisten Fahrzeuge werden jedoch erst nachträglich umgerüstet. Für die Nutzung von Erdgas als Kraftstoff werden jährliche Wachstumsraten von 18 % erwartet.

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