Polyamid 6 für Tanks von Otto-Motoren - Alternative zu Polyethylen, Mehrschicht-Verbünden und Metallen
Demonstratortanks während des EPA-Tests unter UV-Bestrahlung. (Foto: k3works)
Emission von Kraftstoff in die Atmosphäre stark verringert
06.04.2011 / Lanxess. Aus Kunststofftanks von Otto-Motoren gelangen beträchtliche Mengen an Kohlenwasserstoffen durch die Tankwände nach außen und verschmutzen die Atmosphäre – ein Vorgang, den man als Permeation bezeichnet. LANXESS arbeitet daher an speziellen blasformbaren Polyamid 6-Typen, die eine sehr hohe Sperrwirkung gegen Otto-Kraftstoff zeigen. Ein Materialbeispiel ist Durethan TP 142-011. „Das Polyamid 6 unterdrückt die Permeation so wirksam, dass der kürzlich von der US-Umweltbehörde EPA deutlich verschärfte Grenzwert für Motorradtanks weit unterschritten wird. Außerdem ist es schlagzäh, weshalb die aus ihm blasgeformten Tanks sehr aufprallbeständig sind“, erläutert Maik Schulte, Entwicklungsingenieur bei LANXESS. Das Material ist vor allem eine Alternative zu Polyethylen hoher Dichte, aus dem bisher viele Kunststofftanks für Otto-Motoren gefertigt wurden. Außerdem hat es beträchtliche Vorteile gegenüber anderen Tankmaterialien wie Aluminium, Stahlblech und Mehrschichtverbünden aus Kunststoff.
Kunststoff-Tanks kommen nicht nur in Otto-Motoren von Autos, Motorrädern, Booten und anderen Wasserfahrzeugen, sondern auch in einer Vielzahl von Verbrennungsmaschinen wie Rasenmähern, Laubsaugern und mobilen Stromgeneratoren zum Einsatz. Diese Vielfalt erklärt unter anderem, warum die EPA (Environmental Protection Agency) den Grenzwert für die Permeation von Kraftstoff aus Kunststofftanks von Motorrädern und anderen kleineren Otto-Motoren auf 1,5 Gramm pro Quadratmeter Innenoberfläche und Tag (g/m2/d) gesenkt hat. In Kürze wird auch die UN-Wirtschaftskommission für Europa (Economic Commission for Europe) den Grenzwert für Kunststoff-Motorradtanks stark herabsetzen und sich dabei an den Vorgaben der EPA orientieren.
Polyethylen hoher Dichte (HDPE) stößt mit seinem Permeationsverhalten angesichts der Verschärfung der Grenzwerte an seine Grenzen. Zwar kann seine Sperrwirkung gegen Kohlenwasserstoffe durch ein nachträgliches Fluorieren der aus ihm blasgeformten Tanks verbessert werden. Doch ist dieser zusätzliche Fertigungsschritt wegen der hohen Aggressivität von Fluor apparativ und sicherheitstechnisch aufwändig und kostenintensiv.
Tanks als Einstofflösung
Das neue Polyamid 6 ergibt im Blasformverfahren Tanks als Einstofflösung. Daher ist es auch eine wirtschaftliche Alternative zur Produktion von Tanks aus Kunststoff-Mehrschichtverbünden, die eine polare Schicht aus Ethylenvinylalkohol-Copolymer (EVOH) als Permeationssperre enthalten. Die verschiedenen Schichten werden dabei im Coextrusionsblasform-Verfahren aufgebaut, was ebenfalls fertigungstechnisch anspruchsvoll und teuer ist. Gegenüber Stahlblech und Aluminium hat das Polyamid den Vorzug, dass es viel größere Freiheiten bei der Formgebung der oft komplexen Tankgeometrien bietet. Funktionen wie etwa Befestigungselemente sind direkt integrierbar, was die Folgemontage vereinfacht. Kostensenkend wirkt sich auch aus, dass etwa im Vergleich zu Stahlblech keine Umform-, Stanz- und Schweißschritte nötig sind.
Beständig gegen Benzine der Klasse E85
Speziell gegenüber Aluminium hat der weichmacherfreie und unverstärkte Thermoplast den Vorteil, dass er unempfindlich auf Ethanol-haltige Biokraftstoffe reagiert. Weil Ethanol Wasser anzieht, bilden sich in Aluminiumtanks, deren Innenoberfläche nicht mit einer Beschichtung geschützt ist, durch Korrosion oft Partikel, die dem Motor und seiner Peripherie schaden. „Wir erwarten, dass unser neues Polyamid als Tankmaterial auch Benzinen der Klasse E85 gewachsen ist“, so Schulte. Kraftstoffe dieser Klasse haben einen Ethanol-Anteil von 85 Prozent.
