Firma Eriks GmbH z siedzibą w Bielefeld, renomowany dostawca wysoce specjalistycznych systemów uszczelniających dla wszystkich dziedzin przemysłu, wykorzystuje elastomer HNBR o nazwie Therban w produkcji uszczelek do samochodów na gaz ziemny wytwarzanych przez dużego europejskiego producenta w branży motoryzacyjnej OEM. Ten wysoce wydajny materiał, odporny na olej i ozon, wyprodukowany przez firmę LANXESS – jednego ze światowych liderów na rynku kauczuków syntetycznych – może zastąpić elastomery fluorowe, które często są znacznie droższe pomimo porównywalnej wydajności, jako składnik przy produkcji pojemników z włókien kompozytowych na gaz ziemny pod wysokim ciśnieniem wytwarzanych przez firmę Xperion Alpha Composites GmbH z siedzibą w Kassel. Prace nad opracowaniem nowego materiału postępowały bardzo szybko dzięki niezwykle ścisłej współpracy pomiędzy dostawcą systemu firmą Eriks oraz firmą LANXESS, która, między innymi, błyskawicznie pomogła zapewnić optymalną równowagę między wymogami dotyczącymi elastyczności w niskich temperaturach oraz dużą odpornością na pęcznienie wulkanizatu w mediach niepolarnych.W czasach wzrostu cen ropy naftowej samochody napędzane gazem ziemnym są postrzegane jako tania alternatywa dla pojazdów z silnikiem benzynowym lub typu diesel dzięki znacznie niższym podatkom od paliw CNG oraz LNG (sprężonego gazu ziemnego i skroplonego gazu ziemnego). Są one także bardziej przyjazne dla środowiska niż samochody, które używają „klasycznych” paliw. Spalanie gazu ziemnego wytwarza znacznie mniej CO2 i tlenku węgla. Ponadto emisje wydzielane przez samochody napędzane gazem naturalnym nie zawierają drobnych cząsteczek pyłu, a emisje tlenków azotu są znacznie niższe niż w porównywalnych pojazdach z silnikami wysokoprężnymi.
– Jednak projektowanie pojazdów na gaz ziemny przysparza producentom nowych wyzwań – mówi Oliver Lips, szef Applications Advice and Sales w dziale zajmującym się technologiami uszczelniającymi w firmie Eriks. – Przy tankowaniu samochodów napędzanych paliwem CNG gaz ziemny jest wtłaczany do zbiornika pod ciśnieniem około 200 barów. W takich warunkach ze względów fizycznych zawory szybko się ochładzają, co sprawia, że uszczelki wykonane z tradycyjnych materiałów gumowych kurczą się i twardnieją.
– W konsekwencji nie gwarantują odpowiedniego uszczelnienia i nieprzyjemny zapach gazu ziemnego rozprzestrzenia się po całym pojeździe. Nawet wiele kauczuków fluorowych, wykorzystywanych w branży elastomerów jako ostatnia deska ratunku w trudnych przypadkach, nie osiągają odpowiedniego stopnia wytrzymałości: w temperaturze zeszklenia sięgającej około –20°C także zbyt szybko stają się kruche. Choć na rynku są dostępne specjalnej klasy fluorokauczuki do niskich temperatur, są one zazwyczaj bardziej kosztowne i często nie są łatwe do przetworzenia.
– Znaleźliśmy rozwiązanie tego problemu w postaci elastomeru HNBR Therban firmy LANXESS – mówi Lips. Ten syntetyczny kauczuk oferuje taką odporność na media niepolarne, takie jak gaz ziemny, że możliwe jest jego wykorzystanie, a dodatkowo kauczuki mają znacznie lepszą elastyczność w niskich temperaturach, przy 40°C, w porównaniu do fluorokauczuków. Therban to rozwiązanie, które spełnia także inne kluczowe wymagania odnośnie do materiałów uszczelniających dla zbiorników paliw CNG zgodnie rozporządzeniem Europejskiej Komisji Gospodarczej Narodów Zjednoczonych R 110. Zmiana objętości tego materiału po 72 godzinach przechowywania w n-pentanie jest znacznie niższa od maksymalnej dozwolonej wartości wynoszącej 20% (i znacznie niższa niż 5 procent nawet po dosuszeniu). Wydłużenie przy zerwaniu po 168 godzinach w maksymalnej temperaturze pracy pozostaje w wymaganym zakresie, tj. pomiędzy +10 a –30%; po 120 godzinach kontaktu z powietrzem wzbogaconym w ozon nie wykryto żadnych pęknięć.
– Konieczne było również zapewnienie, że materiał posiada nie tylko dobre właściwości uszczelniające w niskiej temperaturze, ale także odporność na gaz ziemny w pojemniku ciśnieniowym firmy Xperion – mówi dr Matthias Soddemann, specjalista ds. elastomerów w jednostce biznesowej Technical Rubber Products firmy LANXESS.
– Wraz ze wzrostem zawartości acetylonitrylu zwiększa się odporność elastomeru HNBR na pęcznienie w oleju. Jednakże równocześnie zmniejsza się jego elastyczność w niskich temperaturach. Należało znaleźć właściwą równowagę pomiędzy tymi właściwościami dzięki zastosowaniu odpowiedniej mieszanki oraz starannemu doborowi odpowiedniego gatunku Therbanu. Właśnie w tej kwestii mogliśmy służyć firmie Eriks wsparciem i radą.
W tym przypadku, dzięki bezpośredniej współpracy z inżynierami firmy Eriks oraz z bezpośrednim dostawcą materiału, eksperci firmy LANXESS byli w stanie niezwykle skutecznie wykorzystać swoją wiedzę i doświadczenie w celu opracowania optymalnego rozwiązania jeszcze szybciej i dokładniej niż zwykle. Także w opinii Olivera Lipsa ścisły kontakt był warunkiem koniecznym do osiągnięcia sukcesu.
– Producent OEM zatwierdził nowy model uszczelki oraz zaakceptował w specyfikacji zastosowanie elastomeru Therban. W ostatecznym rozrachunku możemy zaoferować rozwiązanie wykorzystujące elastomer Therban po znacznie niższej cenie niż rozwiązania z wykorzystaniem elastomerów fluorowych do niskich temperatur.
