Alternative Energiewirtschaft

Die Verbreitung alternativer Energiesysteme hat dazu geführt, dass der erzeugte überschüssige Strom gespeichert werden muss, damit er später nach Bedarf verteilt werden kann. Um diesen Bedarf zu decken, werden zunehmend große Batteriespeicheranlagen eingesetzt. Diese Geräte und die in ihnen verbauten Materialien und Komponenten müssen in extrem nassen, trockenen, kalten und heißen Umgebungen auf der ganzen Welt zuverlässig funktionieren.

Torlon PAI, PEEK, Ryton R-4 PPS und Ultem™ PEI von Drake Plasticsbieten die elektrischen und thermischen Isolier- und Isolationseigenschaften, die für Isolatoren, Anschlüsse und ähnliche Komponenten für diese Energiespeichersysteme erforderlich sind. Alle haben eine außergewöhnliche chemische Beständigkeit. Diese Ultra-Hochleistungswerkstoffe zeichnen sich außerdem durch einen hohen E-Modul und eine hohe Dimensionsstabilität aus und eignen sich für Anwendungen, die eine hohe Steifigkeit unter Belastung bei hohen Temperaturen erfordern. Darüber hinaus verleiht ihre Schlagzähigkeit den Gehäusen der Komponenten eine lange Lebensdauer, was insbesondere bei Installationen in kalten Umgebungen von Vorteil ist.

Wasserstoff wird bei kryogenen Temperaturen und hohem Druck verflüssigt, damit er transportfähig ist und in Zukunft in zahlreichen Anwendungen, einschließlich Raumfahrzeugen, eingesetzt werden kann. Diese Prozessbedingungen schränken die Palette der in Frage kommenden Werkstoffe für Komponenten, die für die Dichtigkeit von Lagerbehältern unerlässlich sind, stark ein. Torlon PAI hat sich in diesem Bereich in der Vergangenheit als zuverlässig erwiesen. Seine einzigartige und außergewöhnliche Fähigkeit, seine physikalischen Eigenschaften bei kryogenen Temperaturen beizubehalten, hat zur Verwendung dieses Ultra-Hochleistungspolymers in präzisionsgefertigten Dichtungen und Ventilsitzen geführt, die unter den anspruchsvollen Bedingungen bei der Wasserstoffverarbeitung und -speicherung effektiv funktionieren.

Neben Torlon PAI bewährt sich PEEK seit Jahren erfolgreich als Hochleistungsmaterial für Dichtungen und kritische Komponenten, die in Isolations-, Kompressions-, Speicher- und Verteilungsanwendungen in der Wasserstoffversorgungskette eingesetzt werden. Zu den wichtigsten Vorteilen beider Werkstoffe gehören das geringere Gewicht und das bessere Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht im Vergleich zu Metallen. Sie haben auch eine höhere Verschleißfestigkeit unter hydrodynamischen und Reibungsbedingungen und können ihre Eigenschaften über eine große Spanne von Temperaturextremen beibehalten.

Es ist notwendig, dass einige Ausrüstungen und Komponenten in bestimmten Bereichen von Kernkraftwerken isoliert und der Strahlung ausgesetzt sind. Eine wichtige Anforderung an Thermoplaste für diese Anwendungen in Kernkraftwerken ist ihre Fähigkeit, der Strahlung zu widerstehen, ohne sich zu zersetzen und einen wesentlichen Teil ihrer physikalischen Eigenschaften zu verlieren. Ein zentrales Anliegen ist die Auswirkung einer hohen Strahlenbelastung auf die Festigkeit und Duktilität eines Werkstoffs, damit die Bauteile unter Stress- und Stoßbelastungen intakt bleiben.

Das American Composites Manufacturing Learning Center hat verschiedene Thermoplaste auf ihre Tauglichkeit für den Einsatz in der Kernkraft geprüft. Das Zentrum bewertete Dutzende der Polymere, indem es Testproben einer Strahlung von 10³ bis 10⁹ Rad aussetzte und dann ihre physikalischen Eigenschaften mit den ursprünglichen Werten vor der Prüfung verglich. Bei Testwerten von 10⁶ Rad und mehr zeigten nur sehr wenige Thermoplaste die erforderliche Beständigkeit. Torlon 5030 PAI, ein 30 %ig glasfaserverstärktes Polymer, das Drake Plastics zu Halbzeugen für die maschinelle Bearbeitung extrudiert, bestand jedoch den Test bei 10⁹ Rad, der höchsten Expositionsstufe. Victrex PEEK, ein weiteres Polymer, das Drake in Ultra-Hochleistungs-Halbzeuge und -Teile umwandelt, bestand ebenfalls bei 10⁹ rad. 30 % glasverstärktes Ultem 2300 PEI, das Drake in seinen einzigartigen und effizienten Seamless Tube® Konfigurationen anbietet, zeigte ebenfalls eine beeindruckende Eigenschaftserhaltung bei 10⁸ rad. Link zur Strahlungsstudie

Die Leistungsfähigkeit dieser Ultra-Hochleistungspolymere hat dazu geführt, dass sie für Isolatoren, Abdeckungen und andere Anwendungen in Kernenergieanlagen verwendet werden, einschließlich derer, die U-Boote der US-Marine antreiben.

Buchsen, Verschleißpolster und andere Komponenten, die unter hoher Belastung rotieren und gleiten, ähneln Anwendungen in anderen Industriezweigen, in denen die Torlon® PAI-, Victrex™- und KetaSpire® PEEK- und PAEK-Typen von Drake für ihre langfristige Leistungsfähigkeit bekannt sind. Einige Typen dieser Hochleistungsthermoplaste bieten den zusätzlichen Vorteil, dass sie keine externe Schmierung benötigen. Tragende Rotornaben und Getriebekomponenten aus verschiedenen Torlon PAI- und PEEK-Polymeren laufen leiser als Teile aus Metall und behalten ihre hohe Festigkeit und Formbeständigkeit über weite Temperaturbereiche bei. Ein weiterer Vorteil ist ihre inhärente Korrosionsbeständigkeit, selbst wenn sie lange Zeit einer heißen, feuchten Umgebung ausgesetzt sind.

Die Getriebe in diesen Außengeräten sind starken Belastungen durch Windböen und Stürme ausgesetzt. Ohne ständige Überwachung und vorausschauende Wartung können Ausfälle katastrophale Folgen haben. Die für die Überwachung von Ölschmieranlagen verwendeten Systeme stützen sich auf Torlon PAI Spulen, Ölauffangrohre und andere strukturelle und isolierende Komponenten, die der Betriebsumgebung standhalten und ein störungsfreies Signal an die hochentwickelte Elektronik liefern, die die metallischen Verschleißpartikel von Lagern und Getrieben überwacht und charakterisiert.

Diese Energietechnologien stützen sich auch auf Turbinen und rotierende und gleitende Systemkomponenten wie Dichtungen, Lager und Verschleißteile, die langfristig funktionieren müssen. Bei diesen Anwendungen bieten Torlon PAI und PEEK erhebliche Vorteile gegenüber Metallen, deren Korrosionsrate sich mit steigendem natürlichem pH-Wert verschlechtert. Dies ist ein besonderes Problem für metallische Werkstoffe in Heißwasser und Dampf, einer Umgebung, in der die Hochleistungswerkstoffe von Drake Plastics seit vielen Jahren zuverlässig arbeiten. Spezielle Formulierungen dieser Hochleistungspolymere benötigen keine externe Schmierung, was die Häufigkeit und die Kosten der Wartung reduziert.

Stromverteilungsanlagen im Zusammenhang mit Technologien für erneuerbare Energien sind ein weiterer Anwendungsbereich für Torlon PAI, Ryton R-4 PPS, Ultem PEI und PEEK. Diese Polymere bieten Festigkeit und Stabilität in Verbindung mit den für diese Bauteile erforderlichen thermischen und elektrischen Isolations- und Dämmeigenschaften.

Die Ultra-Hochleistungspolymere von Drake Plastics spielen eine Rolle bei der wachsenden Zahl von Forschungsprojekten, die darauf abzielen, die Kernfusion zu einer nutzbaren Energiequelle zu machen. So liefert Drake beispielsweise 30 % glasverstärktes Victrex PEEK als Halbzeug, das in einem Projekt als Isoliermaterial verwendet wird.

Drake stellt regelmäßig fachkundige technische Ressourcen zur Verfügung, um Kunden bei der Entwicklung neuer Anwendungen und Materialformulierungen zu unterstützen, einschließlich Projekten im Bereich alternativer Energiesysteme. Unsere Kunden profitieren von unserem Fachwissen in den Bereichen Polymermaterialien, Formulierungen, Extrusionstechnologie und Präzisionsbearbeitung, um den Entwicklungszyklus für neue Mischungen und Komponentendesigns zu beschleunigen. In unserem hochmodernen Extrusionsbetrieb wandelt Drake Standard- und firmeneigene Polymerformulierungen in Halbzeuge für die Nachbearbeitung um. Unsere umfangreichen CNC-Fräskapazitäten und unser Fachwissen in der spanenden Bearbeitung bringen neue Produktprojekte mit schnellen Durchlaufzeiten für Präzisions-Testmuster und Prototypen neuer Komponentendesigns voran. Das physikalische Prüflabor von Drake dient als letzter Schritt bei der Bewertung und Validierung der Leistung neuer Produkte.

Diese Fähigkeiten bringen ein hohes Maß an Material- und Verarbeitungsexpertise in die neuen Technologieprojekte unserer Kunden ein, mit dem Vorteil, dass Entwicklungszeiten und -kosten verkürzt werden.

• Batterie- und Stromspeichersysteme verwenden Drake-Hochleistungspolymere wie Torlon PAI, Ryton R-4 PPS und PEEK für Isolatoren, Anschlüsse und langlebige Gehäuse.
• Wasserstoffproduktions- und -speicherprozesse verlassen sich auf Torlon PAI Ventilsitze und Dichtungen, um bei kryogenen Temperaturen und hohen Drücken zuverlässig zu funktionieren. PEEK wird auch für Dichtungen und thermisch isolierende Komponenten für viele Anwendungen in der Wasserstoffversorgungskette verwendet.
• Isolatoren und Abdeckungen aus Torlon PAI und PEEK halten der Strahlung in Kernkraftwerken stand, ohne dass sich ihre Eigenschaften wesentlich verschlechtern.
• Bei Fusionsenergie-Forschungsprojekten werden Drakes Halbzeuge aus PEEK wegen ihrer isolierenden Eigenschaften verwendet.
• Windkraftanlagen verlassen sich auf Torlon PAI für eine lange Lebensdauer in Spulen, Ölsammelrohren, Lager- und Verschleißteilen sowie strukturellen und isolierenden Komponenten.