Erkundung von Materialien für die Elektromobilität: Silikone vs. Polyurethane

Aus Ihrer Erfahrung, was sind die Hauptanwendungen von Polyurethanschaumstoffen im Bereich Mobilität?

Polyurethanschaumstoffe werden häufig in EV-Batteriesystemen, Ladestationen und Energiespeichersystemen (ESS) eingesetzt. Diese Schaumstoffe besitzen eine gute dielektrische Festigkeit, die eine sichere elektrische Funktion gewährleistet – eine Notwendigkeit für Elektrofahrzeuge und deren zugehörige Systeme. Darüber hinaus möchte ich hervorheben, dass Eigenschaften wie ihre natürliche Haftung und optional abziehbare PET-Liner die Montage und Integration in verschiedene Komponenten eines Batteriepakets erleichtern.

Polyurethanschaumstoffe bieten Flexibilität in Bezug auf Dichte und Design, sodass Hersteller sie für spezifische Anwendungen anpassen können, wie zum Beispiel:

• Kompressionspads: Polyurethanschaumstoffe werden häufig in EV-Batterien verwendet, um Zellschwellungen während Lade- und Entladezyklen zu kontrollieren. Der richtige Schaumstoff sorgt für optimalen Druck auf die Batteriezellen, erhält deren Leistung und trägt dazu bei, die Reichweite des Fahrzeugs zu verlängern.
• Vibrationsdämpfung: In EV-Systemen und Ladestationen können Polyurethanschaumstoffe Vibrationen absorbieren und die strukturelle Integrität verbessern, was entscheidend für einen reibungslosen und langlebigen Betrieb ist. Dadurch eignen sich diese Schaumstoffe ideal für Anwendungen in EV-Kühlplatten und Ladesystemen.
• Polsterung und Montage: Polyurethanschaumstoffe können in Bezug auf Dicke (von 1 mm bis 12 mm) und Dichte (150 kg/m³ bis 350 kg/m³) angepasst werden, wodurch sie sich ideal für Anwendungen eignen, die spezifische Kompressions- und Polsterungsanforderungen erfordern.

Betrachtet man die von Tape Solutions angebotenen Polyurethanschaumstoffe, könnten Sie wichtige Produkte hervorheben, die für Anwendungen im Bereich E-Mobilität entscheidend sind?

Natürlich. Einige bemerkenswerte Serien von Polyurethanschaumstoffen umfassen:

• PF27-Serie: Ein dünner Schaumstoff, der speziell für die effiziente Funktion von Batterien in einem Paket entwickelt wurde. Diese Serie reicht von weichen bis festen Schaumstoffen und verfügt über eine UL 94 HBF-Flammenbewertung. Dieser Schaumstoff besitzt Wärmedämmeigenschaften, die dazu beitragen, die Zelloberflächentemperatur zu halten. Für eine lange Batterielebensdauer sind die Gleichmäßigkeit der Zelltemperatur und des Zellendrucks entscheidend. Dieser Schaumstoff, der zwischen den Zellen komprimiert wird, erzeugt einen gleichmäßigen Druck über die Zelloberfläche. Diese Eigenschaften und die daraus resultierende Funktion des Schaums sind über die Zeit und unter verschiedenen Umweltbedingungen sehr konsistent, was eine lange Lebensdauer des Packs gewährleistet.
• PF47-Serie: In verschiedenen Dichten erhältlich, ist diese Serie perfekt für Batteriepaketanwendungen, die sowohl Kompressionsfestigkeit als auch Flammschutz erfordern.
• PF100-Serie: Ein Schaumstoff mit niedriger Dichte und einer flachen Kompressionskurve sowie einer hohen Widerstandsfähigkeit gegen Kompressionsverformung, geeignet für Anwendungen, bei denen strukturelle Haltbarkeit wichtig ist.
• PS-V0-Serie: Ein leistungsstarker Polyurethanschaumstoff mit V0-Flammenbewertung. Er bietet hervorragende Wasserdichtung und Eigenschaften gegen Kompressionsverformung sowie UL94 V-0-Eigenschaften, wodurch er sich ideal für EV-Batteriepakete und ESS-Dichtungsanwendungen eignet. Diese Serie erfüllt die strengen Sicherheitsstandards für die anspruchsvollsten Umgebungen und Anwendungen, bei denen Flammen- und Brandschutz höchste Priorität haben.

Könnten Sie die Hauptvorteile von Polyurethanschaumstoffen im Bereich Mobilität hervorheben?

Ja, diese Materialien sind für mechanische Polsterung ausgelegt. Sie bieten eine gleichmäßige Abfederungskraft und haben zudem eine geringe Kompressionsverformung. Sie besitzen eine sehr gute dielektrische Festigkeit, die eine sichere elektrische Funktion gewährleistet.

Darüber hinaus sind ihre Eigenschaften anpassbar, um die Montage und das Design zu erleichtern. Beispielsweise können diese Schaumstoffe in einer großen Bandbreite von Dicken von 1 mm bis etwa 20 mm maßgefertigt werden. Die Dichte dieser Schaumstoffe kann ebenfalls zwischen 150 kg pro Kubikmeter und etwa 350 kg pro Kubikmeter angepasst werden. Die Oberflächenstruktur ist eine weitere Eigenschaft, die wir ebenfalls anpassen können.

Während diese Schaumstoffe eine natürliche Haftung besitzen, können wir diese so modifizieren, dass sie nicht haftend sind. Die natürliche Haftung hilft jedoch, dass sie auf Substraten wie Aluminiumrückseiten ohne zusätzliche Klebeschicht haften, was kosteneffektiv ist.

Wir können diese Schaumstoffe auch mit einem abziehbaren oder einem permanenten PET-Liner für eine einfache Montage liefern.

Betrachtet man die Anwendungen in EV-Batterien, werden viele dieser PF-Serien-Schaumstoffe für Zell-zu-Zell-Kompressionspad-Anwendungen empfohlen, um Zellschwellungen während des Routinebetriebs zu kontrollieren, sowie als Polsterpads auf der Kühlplatte, um unter konstantem Druck strukturelle Stabilität zu gewährleisten.

Silikonschäume hingegen sind häufig für ihre überlegene Leistungsfähigkeit in extremen Temperaturumgebungen und in Anwendungen mit erhöhten Anforderungen an den Flammschutz bekannt. Ob in der Fahrzeugelektronik, in EV‑Isolationssystemen oder bei Dichtungsanwendungen – Silikone sind seit langem eine bewährte Wahl, wenn Langlebigkeit und zuverlässige Performance über die gesamte Lebensdauer hinweg entscheidend sind.

Wie schneiden Silikonschäume im Vergleich zu Polyurethanschäumen in Mobilitätsanwendungen ab?

Silikone überzeugen in extremen Umgebungen und sind oft die bevorzugte Wahl für Anwendungen, die drei wichtige Eigenschaften erfordern:

• Wasserdichtigkeit
• Temperaturstabilität
• Hohe Flammenbeständigkeit

Silikone bieten zudem eine sehr lange Lebensdauer, was im Mobilitätsmarkt von Vorteil ist, wo ein Komponentenausfall nach beispielsweise fünf Jahren massive Störungen verursachen könnte, wenn dadurch ein ganzer Zug außer Betrieb genommen wird.

Welche wichtigen Silikonschäume werden Ihrer Erfahrung nach in Mobilitätsanwendungen eingesetzt?

Ja, einige der wichtigsten Silikonprodukte, die ich hervorheben möchte, sind:

• F-20: Wie der Name schon sagt, handelt es sich um einen Schaum mit einer Dichte von 20 Pfund pro Kubikfuß. Er wird typischerweise für Stromversorgungsgeräte, Automobil-Elektronik, elektrische Isolierung und Vibrationshalterungen verwendet. Wir bieten ihn derzeit in Grau und Schwarz sowie in verschiedenen Dicken bis zu 12,5 Millimetern an. Dieser Schaum bietet hervorragende Vibrationsdämpfung und Haltbarkeit in anspruchsvollen Umgebungen. Er erfüllt außerdem die UL94-V0-Norm mit Material, das nur 1,6 mm dünn und nicht unterstützt ist.
• F-15: Das ist ein Schaum mit mittlerer Dichte von 15 lb/ft³ und die neueste Ergänzung unseres Silikonportfolios. Er bietet hervorragende Wasserdichtigkeit, ausgezeichnete Alterungsbeständigkeit, geringe bleibende Verformung und eine gute Druckverformung. Er wird typischerweise für Anwendungen in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Schienenverkehr, Beleuchtung und Automobilmärkte vermarktet. Dieses Produkt liegt zwischen der F-12- und der F-20-Serie, wobei für einige Anwendungen die F-20 die Grundanforderungen übertrifft, während die F-12 nicht ganz ausreicht.
• F-12: Der Schaum mit der niedrigsten Dichte von 12 lb/ft³ nominal ist auch die weichste angebotene Qualität. Er wird häufig in medizinischen Geräten und in leichteren Mobilitätsanwendungen eingesetzt, bei denen Flexibilität entscheidend ist. Er wird auch häufig in Anwendungen verwendet, bei denen Gewichtsbeschränkungen bestehen, wie beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt.

Alle unsere Silikonschäume können mit unterschiedlichen Oberflächenstrukturen hergestellt werden, die von glatt über matt bis hin zu vollständig strukturiert auf einer oder beiden Seiten reichen. Die Oberflächenstruktur des Produkts wird oft übersehen, aber die meisten Anwendungen – insbesondere solche, die Automatisierung beinhalten – können durch dieses Merkmal beeinflusst werden.

Die Wahl zwischen Polyurethan- und Silikonschäumen hängt letztendlich von den spezifischen Anforderungen einer Anwendung ab. Lassen Sie uns zwei wichtige Überlegungen betrachten:

1. Kosteneffizienz: Für kosteneffiziente Lösungen mit anpassbaren Kompressionseigenschaften und flammenresistenten Eigenschaften sind Polyurethanschäume eine ausgezeichnete Wahl. Ihre Anpassungsfähigkeit an verschiedene Dichten und Dicken ermöglicht es, sie auf spezifische Design- und Leistungsanforderungen zuzuschneiden. Dies ist besonders relevant bei Batteriedruckpolstern, Kühlsystemen und Ladestationen.
2. Anspruchsvolle Umgebungen: Für anspruchsvollere Umgebungen, insbesondere dort, wo extreme Temperaturen, Wasserabdichtung oder erhöhte Flammenresistenz erforderlich sind, bieten Silikonschäume eine überlegene Leistung. Ob es sich um Vibrationsdämpfung in der Automobilelektronik oder langfristige Wasserabdichtung in Dichtungen für Elektrofahrzeuge handelt, Silikonschäume bieten eine höhere Haltbarkeit und die Zuverlässigkeit, die für kritische Mobilitätskomponenten notwendig ist.

Sowohl Silikon- als auch Polyurethanschaumstoffe bieten der Mobilitätsbranche erhebliche Vorteile, wobei jeder in bestimmten Bereichen besonders hervorsticht. Für Ladestationen und allgemeine Anwendungen im Bereich der E-Mobilität sind Polyurethanschaumstoffe eine leichte, kostengünstige und anpassbare Lösung. Sie sind mit Blick auf Fertigungsplatzierungsprozesse und Automatisierung konzipiert.

Andererseits sind in Umgebungen, in denen langfristige Haltbarkeit und Brandsicherheit von entscheidender Bedeutung sind, Norseal Silikonschaumstoffe die klare Wahl.

Letztendlich hängt die Auswahl des richtigen Schaumstoffmaterials von den anwendungsspezifischen Leistungsanforderungen ab. Kontaktieren Sie unser Team, um zu besprechen, welche Materialien und Produkte unser Portfolio für Ihre spezifische Anwendung bietet.