Lanxess: PA 6 als Einstoff-Lösung für Kraftstofftanks

04.05.2020

Materialien für Tanks von Motorrädern müssen hohe Anforderungen erfüllen. Sie dürfen zum Beispiel nur sehr geringe Mengen an Treibstoff durch die Tankwände diffundieren lassen. Die Werkstoffe müssen insbesondere bei Crashs eine hohe Zähigkeit und Bruchsicherheit aufweisen, große Formgebungsfreiheiten für die oft komplexen Tankgeometrien bieten und sollen wirtschaftlich zu verarbeiten sein.

Die Tanks der Modelle F 900 R und F 900 XR von BMW Motorrad bestehen aus einem unverstärkten und schlagzäh modifizierten PA 6. (Foto: BMW Motorrad)

Die Tanks der Modelle F 900 R und F 900 XR von BMW Motorrad bestehen aus einem unverstärkten und schlagzäh modifizierten PA 6. (Foto: BMW Motorrad)

Bei den Motorrad-Modellen F 900 R und F 900 XR von BMW ist es gelungen, alle diese Anforderungen mit einem einzigen Material zu erfüllen. Die Tanks beider Maschinen bestehen aus dem PA 6 Durethan BC550Z 900116 DUSXBL von Lanxess, Köln. Das unverstärkte und schlagzäh modifizierte Polyamid wird zu zwei Halbschalen spritzgegossen, die durch Heizelementschweißen zum Tank zusammengefügt werden. „Mit unserem Werkstoff lassen sich die strengen Anforderungen der US-Umweltbehörde EPA hinsichtlich Permeation problemlos erfüllen. Da er zudem sehr gut durch Spritzgießen verarbeitbar ist, können auch komplexe Geometrien wirtschaftlich gefertigt werden. Und bei stoßartiger Belastung spielt das äußerst schlagzähe Material endgültig seine Stärken aus“, erklärt Dr. Klaus Küsters, Business Development Manager Blow Molding im Geschäftsbereich High Performance Materials (HPM) von Lanxess. Die Tanks sind eine gemeinsame Entwicklung von BMW Motorrad und Röchling Automotive Italia S.r.l. in Zusammenarbeit mit Lanxess.

Strenger EPA-Grenzwert eingehalten

Die Einstofflösung mit PA 6 hat gegenüber bisher eingesetzten Tankwerkstoffen mehrere Vorteile. Im Vergleich zu Metallen wie Stahlblech und Aluminium sind die Freiheiten bei der Formgebung und das Integrationspotenzial wesentlich größer. Außerdem entfallen kostenintensive Umform-, Stanz- und Fügeschritte. Auch Korrosion ist bei Verwendung von Polymeren kein Thema. Gegenüber anderen Polymeren wie z. B. HDPE weist Durethan BC550Z 900116 DUSXBL eine deutlich geringere Kraftstoffpermeation auf. Durch Fluorinieren kann die Permeation bei HDPE-Tanks weiter reduziert werden. Gegen den zusätzlichen Fertigungsschritt sprechen die damit verbundenen Kosten und die aggressiven Eigenschaften des Fluors.

Im Vergleich zu Mehrschichtsystemen, die als Permeationssperre eine hochpolare Schicht meist aus EVA-Copolymer enthalten, ist die Einstoff-Lösung mit PA 6 laut Lanxess preisgünstiger.

Bei entsprechender Auslegung der Wanddicke liegen zudem die Permeationswerte der Einstoff-Lösung um ein Mehrfaches unter dem von der EPA (Environmental Protection Agency) in der Richtlinie EPA 40 CFR geforderten Grenzwert von 1,5 g pro Quadratmeter Innenoberfläche und Tag (g/m²*d).

Dichte Schweißnaht

Durethan BC550Z 900116 DUSXBL wurde ursprünglich für das Blasformen von Hohlkörpern entwickelt und bewährt sich seit vielen Jahren in der Serienfertigung von Kraftstofftanks. Aufgrund der auch bei Motorrädern zunehmenden Zahl an Funktionen – wie zum Beispiel der Stabilitätskontrolle ASC (Automatic Stability Control) – wird der Bauraum für Kraftstofftanks zunehmend zerklüftet und komplexer. Diese Geometrien sind im Blasformprozess kaum mehr umzusetzen. Daher werden für die aktuellen BMW-Motorrad-Tanks zwei Hälften im Spritzgießen hergestellt und anschließend zum Tank verschweißt. „Im Spritzgießverfahren sind nicht nur komplexere Geometrien abbildbar, zudem kann die Wanddickenverteilung präzise gesteuert werden, was wiederum eine genauere Auslegung der Tanks mit CAE-Tools ermöglicht“, erläutert Küsters. Wesentlich für eine prozesssichere Herstellung der Tanks sind die Schweißeigenschaften des PA 6. „Das Material zeichnet sich durch eine exzellente Schweißbarkeit aus. Unseren Kunden steht ein breites Prozessfenster zur Verfügung, um dichte Schweißnähte reproduzierbar zu erzeugen. Ein Schweißnahtfaktor von 1 lässt sich ohne Probleme erzielen“, so Frank Krause, Experte für das Kunststoffschweißen bei Lanxess.

Hohe Crash-Sicherheit

Eine weitere Besonderheit der Werkstofflösung ist die sehr hohe Schlagzähigkeit. So bleibt die Tankblase auch bei einem Crash intakt, und es kann kein Kraftstoff austreten. Pendelschlagversuche an gealterten Tanks führen beispielsweise weder bei -20 °C noch bei 60 °C zu Leckagen. Aufgrund dieses Eigenschaftsprofils bietet sich Durethan BC550Z 900116 DUSXBL auch für Tanks von Kleinfahrzeugen wie Quads, Schneemobilen und Aufsitzmähern oder von benzingetriebenen Gartengeräten wie Motorsägen und Laubsaugern an.

www.lanxess.de

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