Le forme in stock di polimeri ad altissime prestazioni e le parti lavorate e stampate a iniezione di Drake vantano decenni di applicazioni affidabili in condizioni di servizio gravose, che possono aiutare a risolvere le sfide progettuali di componenti analoghi nei sistemi di energia alternativa.

Resistenza chimica e durata nei sistemi di accumulo di energia a batteria

La proliferazione dei sistemi di energia alternativa ha creato la necessità di catturare l’eccesso di energia generata e di immagazzinarla per poterla poi distribuire su richiesta. Per rispondere a questa esigenza, le installazioni di batterie di accumulo su larga scala sono state sempre più utilizzate. Queste unità e i materiali e componenti che le compongono devono funzionare in modo affidabile in ambienti estremi, umidi, aridi, freddi e caldi, in tutto il mondo.

Il Torlon PAI, il PEEK, il Ryton R-4 PPS e l’Ultem TM PEI di Drake Plastics offrono le proprietà di isolamento elettrico e termico richieste per gli isolatori, i connettori e i componenti simili di questi sistemi di accumulo di energia. Tutti hanno un’eccezionale resistenza chimica. Questi materiali ad altissime prestazioni sono caratterizzati anche da un elevato modulo e stabilità dimensionale, per servire le applicazioni che richiedono rigidità sotto carico ad alte temperature. Inoltre, la loro resistenza agli urti conferisce durevolezza agli alloggiamenti dei componenti, un vantaggio particolare per le installazioni in ambienti gelidi.

Prestazioni a temperature estreme nella produzione e nello stoccaggio dell’idrogeno

Le temperature criogeniche e le alte pressioni sono utilizzate per liquefare l’idrogeno per renderlo trasportabile e utilizzabile in futuro in numerose applicazioni, tra cui i veicoli spaziali. Queste condizioni di processo restringono notevolmente la gamma di materiali candidati per i componenti di tenuta che sono essenziali per l’integrità dei serbatoi di stoccaggio. Torlon PAI ha una solida storia di prestazioni affidabili in questo settore. La sua capacità unica ed eccezionale di mantenere le proprietà fisiche a temperature criogeniche ha portato all’utilizzo di questo polimero ad altissime prestazioni in guarnizioni e sedi di valvole lavorate con precisione, che funzionano efficacemente nelle condizioni rigorose del trattamento e dello stoccaggio dell’idrogeno.

Oltre al Torlon PAI, il PEEK è da anni un materiale ad alte prestazioni per guarnizioni e componenti critici utilizzati in applicazioni di isolamento, compressione, stoccaggio e distribuzione nella catena di approvvigionamento dell’idrogeno. I principali vantaggi in termini di prestazioni che si celano dietro l’uso di entrambi i materiali sono la leggerezza e il rapporto resistenza/peso superiore rispetto ai metalli, la maggiore resistenza all’usura in condizioni idrodinamiche e di attrito e la capacità di mantenere le proprietà in un ampio intervallo di temperature estreme.

Conservazione della proprietà nei componenti dei sistemi di energia nucleare

Per forza di cose, alcune apparecchiature e componenti sono isolate ed esposte alle radiazioni in alcune aree delle centrali nucleari. Un requisito fondamentale per i termoplastici in queste applicazioni negli impianti nucleari è la loro capacità di resistere all’esposizione alle radiazioni senza degradarsi e perdere un livello significativo delle loro proprietà fisiche. Una delle preoccupazioni principali è l’effetto dell’esposizione ad alte radiazioni sulla resistenza e sulla duttilità di un materiale, per garantire che i componenti rimangano intatti sotto carichi di stress e di impatto.

Per determinare i materiali candidati all’impiego nel settore dell’energia nucleare, l’American Composites Manufacturing Learning Center ha condotto test approfonditi su una serie di materiali termoplastici. Il Centro ha valutato decine di polimeri esponendo i campioni di prova a livelli di radiazioni compresi tra103 e109 rad, confrontando poi le loro proprietà fisiche con i valori originali prima dei test. A livelli di prova pari o superiori a106 rad, pochissimi termoplastici hanno mostrato il mantenimento delle proprietà richieste. Tuttavia, il Torlon 5030 PAI, un polimero rinforzato con il 30% di vetro che Drake Plastics estrude in forme di stock per la lavorazione, ha superato i test a109 radiazioni, il livello più alto di esposizione. Anche il Victrex PEEK, un altro polimero che Drake converte in forme e parti di stock ad altissime prestazioni, ha superato i109 rad. Anche il PEI Ultem 2300 rinforzato al 30% con vetro, che Drake fornisce nelle sue esclusive ed efficienti configurazioni Seamless Tube®, ha dimostrato un’impressionante conservazione delle proprietà a108 rads. Link allo studio sulle radiazioni

Le prestazioni di questi polimeri ad altissime prestazioni hanno portato al loro utilizzo per isolanti, coperture e altre applicazioni negli impianti di energia nucleare, compresi quelli che alimentano i sottomarini della marina statunitense.

Drake-Plastics-Industry-Applications-Alternative-Energy-Nuclear-Power-Systems-600x500

Polimeri a minima manutenzione per i componenti delle turbine eoliche

Boccole, cuscinetti antiusura e altri componenti che ruotano e scorrono sotto carichi elevati sono simili alle applicazioni di altri settori in cui la linea di gradi di SBIRCIATA e PAEK Torlon® PAI, VictrexTM e KetaSpire® di Drake ha ottenuto il riconoscimento di prestazioni a lungo termine. Alcuni gradi di questi materiali termoplastici ad alte prestazioni offrono un ulteriore vantaggio: non necessitano di lubrificazione esterna. I mozzi dei rotori portanti e i componenti delle scatole degli ingranaggi realizzati con vari tipi di polimeri Torlon PAI e PEEK funzionano in modo più silenzioso rispetto ai componenti in metallo e mantengono un’elevata resistenza e stabilità dimensionale in ampi intervalli di temperatura. Un altro vantaggio: la loro intrinseca resistenza alla corrosione, anche in caso di esposizione prolungata ad ambienti caldi e umidi.

I riduttori di queste unità esterne sono soggetti a forti sollecitazioni dovute a raffiche di vento e burrasche. Senza un monitoraggio costante e una manutenzione predittiva, i guasti possono essere catastrofici. I sistemi utilizzati per il monitoraggio delle apparecchiature di lubrificazione si basano su bobine di Torlon PAI, tubi di contenimento dell’olio e altri componenti strutturali e isolanti in grado di resistere all’ambiente operativo e di offrire un segnale ininterrotto alla sofisticata elettronica che monitora e caratterizza le particelle metalliche di usura di cuscinetti e ingranaggi.

Resistenza alla corrosione nella generazione di energia dalle maree e nei sistemi geotermici

Queste tecnologie energetiche si basano anche su turbine e componenti di sistemi rotanti e scorrevoli, come guarnizioni, cuscinetti e parti soggette a usura che devono funzionare a lungo termine. In queste applicazioni, Torlon PAI e PEEK offrono vantaggi significativi rispetto ai metalli, il cui tasso di corrosione peggiora con l’aumento dei livelli di pH naturali. Questo è un problema particolare per i materiali metallici in acqua calda e vapore, un ambiente in cui i materiali ad alte prestazioni di Drake Plastics funzionano in modo affidabile da molti anni. Formulazioni specifiche di questi polimeri ad alte prestazioni non richiedono lubrificazione esterna, un vantaggio per ridurre la frequenza e il costo della manutenzione.

Materiali isolanti per le apparecchiature di distribuzione dell’energia elettrica a valle

Le apparecchiature di distribuzione dell’energia associate alle tecnologie per le energie rinnovabili sono un’altra area di applicazione di Torlon PAI, Ryton R-4 PPS, Ultem PEI e PEEK. Questi polimeri offrono resistenza e stabilità, oltre alle proprietà di isolamento termico ed elettrico richieste da questi componenti.

Polimeri ad alte prestazioni nella ricerca e nello sviluppo dell’energia di fusione

I polimeri ad altissime prestazioni di Drake Plastics stanno svolgendo un ruolo nel crescente numero di progetti di ricerca volti a sviluppare la fusione come fonte energetica praticabile. Ad esempio, Drake fornisce il 30% di Victrex PEEK rinforzato con vetro sotto forma di mattoni, utilizzati in un progetto come isolanti.

Le capacità di sviluppo di Drake Plastics accelerano le innovazioni dei clienti

Drake fornisce abitualmente risorse tecniche esperte per sostenere gli sforzi dei clienti nello sviluppo di nuove applicazioni e formulazioni di materiali, compresi i progetti nei sistemi energetici alternativi. I clienti sfruttano la nostra esperienza nei materiali polimerici, nelle formulazioni, nella tecnologia di estrusione e nella lavorazione di precisione per accelerare il ciclo di sviluppo di nuovi compound e componenti. Nel nostro modernissimo impianto di estrusione, Drake converte le formulazioni standard e proprietarie dei polimeri in forme di stock da lavorare. La nostra ampia capacità di fresatura CNC e la nostra esperienza di lavorazione consentono di portare avanti i progetti di nuovi prodotti con tempi rapidi su campioni di prova di precisione e prototipi di nuovi progetti di componenti. Il laboratorio di prove fisiche di Drake rappresenta la fase finale della valutazione e della convalida delle prestazioni dei nuovi prodotti.

Queste capacità conferiscono un elevato livello di esperienza nei materiali e nella lavorazione ai progetti di nuove tecnologie dei nostri clienti, con il vantaggio di ridurre i tempi e i costi di sviluppo.

Applicazioni energetiche alternative per i polimeri ad altissime prestazioni

  • I sistemi di accumulo di energia e batterie utilizzano polimeri ad alte prestazioni Drake come Torlon PAI, Ryton R-4 PPS e PEEK per isolanti, connettori e alloggiamenti durevoli.
  • I processi di produzione e stoccaggio dell’idrogeno contano sulle sedi e sulle guarnizioni delle valvole PAI di Torlon per ottenere prestazioni affidabili a temperature criogeniche e pressioni elevate. Il PEEK viene utilizzato anche per guarnizioni e componenti di isolamento termico in molte applicazioni della filiera dell’idrogeno.
  • Gli isolatori e le coperture per impianti nucleari in Torlon PAI e PEEK resistono all’esposizione alle radiazioni senza subire una significativa degradazione delle proprietà.
  • I progetti di ricerca sull’energia di fusione utilizzano le forme di Drake in PEEK per le loro proprietà isolanti.
  • Le turbine eoliche si affidano a Torlon PAI per la lunga durata delle bobine, dei tubi di contenimento dell’olio, dei cuscinetti e delle parti soggette a usura e dei componenti strutturali e isolanti.