ContiTech entwickelt wellrohrfreie CO2-Klimaleitung

Mit dem natürlichen Kältemittel C0₂ arbeiten Klimaanlagen in Automobilen noch effektiver – und vor allem umweltfreundlicher als bisher. ContiTech Fluid Technology hat jetzt einen Schlauch entwickelt, der ohne das bisher übliche Edelstahlwellrohr als Sperrschicht auskommt.

Eine Polymer-Sperrschicht im Schlauchinneren sichert die geringe Permeation. "Dadurch ist der Schlauch deutlich flexibler als die bisherige Lösung und ermöglicht engere Biegeradien", nennt Mike Eismann, Head of Central Research & Development bei ContiTech Fluid Technology, wichtige Vorteile der Lösung. Darüber hinaus hat der Sperrschicht-Elastomerschlauch deutlich bessere akustische Eigenschaften und bietet erhebliche Kostenvorteile gegenüber den Wellrohrschlauchlösungen.

Hauptschwierigkeit bei der Entwicklung war, einen Werkstoff zu finden, der das CO₂ auch im überkritischen Zustand zuverlässig im Inneren hält, der bei Temperaturen und Drücken oberhalb des kritischen Punktes von 31°C und 73 bar einsetzt und durch hohe Dichte, starke Löslichkeit in Polymeren, gutes Lösevermögen für niedermolekulare Stoffe und hohe Permeationsfähigkeit in Polymeren gekennzeichnet ist. In Klimaanlagen, kann durch die Änderung des Zustandes verbunden mit starker Dichte-Verringerung das CO₂ zur so genannten explosiven Dekompression führen und damit zur Zerstörung von Polymer-Materialien.

Gelöst wurden die Probleme durch eine Polymer-Sperrschicht, die das CO₂ wirksam zurück hält, kombiniert mit einer Elastomer-Innenschicht, die beide beständig sind gegen das Kältemaschinenöl der Anlage. Ein hochfester Druckträger aus Aramidgarn sorgt für eine Druckbeständigkeit bis mehr als 600 bar und die EPM-Elastomer-Außenschicht widersteht allen Belastungen, die üblicherweise im Motorraum vorkommen.

Im Niederdruckbereich liegt die Permeationsrate des Sperrschicht-Elastomerschlauchs bei 0,21 g pro Jahr, im Hochdruckbereich unter 0,70 Gramm. Auch wenn der CO₂-Austritt aus ökologischer Sicht unbedenklich ist, verlangt die Automobilindustrie derzeit Werte unter 1 g pro Jahr, damit die Funktion der Klimaanlagen während der Wartungsintervalle gewährleistet bleibt.

"In beiden Bereichen können wir schon heute den Wellrohrschlauch durch den Sperrschicht-Elastomerschlauch ersetzen", sagt Eismann. Lediglich im Heißgasbereich, wo eine Temperaturbeständigkeit bis über 180° C geFordert ist, stellt die Neuentwicklung mit einer Temperaturbeständigkeit bis 100° C noch keine Alternative dar.

"Die Werkstoffentwicklung ist abgeschlossen, jetzt müssen wir den Schlauch nur noch zur Großserienreife bringen", erklärt Eismann. Die größte HerausForderung ist jetzt noch die Entwicklung der nötigen Armaturen, an die hohe DichtheitsanForderungen im Druckbereich von mehr als 140 bar gestellt werden. Ab 2011 schreibt der Gesetzgeber Kältemittel wie CO₂ in Pkw-Klimaanlagen zwingend vor: "Bis dahin", so Eismann, "ist auch der Großserieneinsatz möglich."