Formteil aus mPPE-Partikelschaum mit Brandschutzklasse UL 94 V-0 für Batteriepacks: Eine hohe Wärmedämmung macht das Thermomanagement effizienter.
Foto: Asahi Kasei
Formteil aus mPPE-Partikelschaum mit Brandschutzklasse UL 94 V-0 für Batteriepacks: Eine hohe Wärmedämmung macht das Thermomanagement effizienter.

K 2022

Partikelschaum hält Batterien auf Betriebstemperatur

Asahi Kasei zeigte auf der K-Messe einen Partikelschaum aus mPPE, der das Thermomanagement in EV-Batterien unterstützt und ihre Sicherheit erhöht.

Mit Sun Force BE bietet der japanische Technologiekonzern Asahi Kasei einen Partikelschaum aus mPPE (modifizierter Polyphenylenether), der das Thermomanagement und die Sicherheit von Batterien in Elektrofahrzeug en unterstützt.

Lithium-Ionen-Batterien entfalten ihre volle Leistung erst bei einer stabilen Betriebstemperatur. Aus diesem Grund werden sowohl Heiz- als auch Kühlgeräte im Batteriepack des Fahrzeugs installiert. Dabei kommt es auf ein optimales Wärmemanagement an, denn sowohl Heiz- als auch Kühlgeräte verbrauchen viel Energie. Gleichzeitig stehen Sicherheitsthemen wie Brandschutz und Crashverhalten ganz oben auf der Agenda der Fahrzeughersteller.

Wärmedämmung für effizientes Thermomanagement

Mit Sun Force hat Asahi Kasei einen Partikelschaum auf Basis des technischen Kunststoffs mPPE als Lösung entwickelt. Der Werkstoff wurde als erster Schaumstoff seiner Art in der Brandschutzklasse UL 94 V-0 zertifiziert. Neben dieser sehr guten Flammschutzwirkung bietet der Partikelschaum auch sehr gute Wärmedämmeigenschaften – was den Energieverbrauch beim Thermomanagement senkt. Gleichzeitig fungiert der Schaum als leichtes, stoßdämpfendes Material für die Fahrzeugbatterien.

Sun Force BE bietet auch aus Kostensicht Vorteile: Die Verarbeitung kann im Dampfformverfahren erfolgen, bei dem die Schaumperlen in eine Form gefüllt, expandiert und gleichzeitig mit der Wärme aus dem Dampf zu einem Formteil verschmolzen werden.

Dampfformverfahren spart Kosten

Im Vergleich zum Spritzgießverfahren benötigt das Dampfformverfahren erheblich weniger Druck, als Werkzeug kann eine Aluminiumform verwendet werden. Die spart bis zu 20 % der Kosten für ein im Spritzgießverfahren verwendetes Stahlwerkzeug. Darüber hinaus lässt sich aufgrund der Schäumung der Rohstoffeinsatz reduzieren.

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Sun Force BE Partikelschaum aus mPPE wird im  Dampfformverfahren verarbeitet
Foto: Asahi Kasei
Sun Force BE Partikelschaum aus mPPE wird im  Dampfformverfahren verarbeitet

Wichtig ist auch die hohe Formstabilität des mPPE-Schaums. Im Vergleich zu anderen Polymeren hat mPPE einen niedrigen linearen Ausdehnungskoeffizienten und die Temperatureinflüsse im Herstellungsprozess sind relativ gering. Beides ermöglicht eine sehr präzise Produktgestaltung mit bei komplexen Strukturen. Gleichzeitig lässt die geringe Größe der Schaumperlen das Formen dünner Wände zu, bei gleichbleibend hoher mechanischer Festigkeit und Steifigkeit.

Schaumstofflabor in Düsseldorf

Asahi Kasei Europe hat in seinem Düsseldorfer F&E-Zentrum seit Frühjahr 2022 ein Labor für geschäumte Kunststoffe in Betrieb. Kernstück des neuen Labors ist eine Schäumanlage, auf der vor Ort Testmuster des auf mPPE oder Polyamid (PA) basierenden Partikelschaumstoffs der Marke Sun Force für die europäischen Kunden hergestellt werden. Sun Force Partikelschäume sind ein Schlüsselelement der Geschäftsexpansion von Asahi Kasei in Europa.

Yoshito Kuroda, General Manager R&D bei Asahi Kasei Europe, sagt: „Das Labor ermöglicht uns einen schnelleren lokalen Support. So können wir flexibler auf die Bedürfnisse unserer europäischen Kunden reagieren.“ Sun Force Partikelschäumen gemeinsam sind ihre sehr guten Haftungseigenschaften im Zusammenspiel mit Metallen, kohlenstofffaser-verstärkten Kunststoffen oder auch Fasermaterialien. Diese Eigenschaften eröffnen neue Anwendungsbereiche, die für herkömmliche Schaumstoffe bislang nicht möglich waren – unter anderen den genannten Einsatz in Automobil-Batterien.

Die Sun Force Partikelschäume eigenen sich zudem auf für leichtgewichtige Stoßdämpfer, Sandwich-Verbundkernen mit Kohlestofffaserverstärkung sowie anderen Wärmedämmanwendungen. „Wir werden die Anwendungsentwicklung und das technische Marketing von Sun Force in Deutschland und Europa verstärken. Hier haben wir Batterieteile, Automobilelektronik und Verbundkernanwendungen für Außen- und Innenteile im Visier. Weiterhin stehen medizinische Geräte und Elektronikprodukte im Fokus“, erläutert Nobuhiro Kikuchi, Business Development Manager bei Asahi Kasei Europe.

Entwicklung von recycelbaren Werkstoffen

Das Schaumstoff-Labor entwickelt zudem Partikelschäume mit verbesserter Recyclingfähigkeit. „Die Nähe zum europäischen Markt und die enge Zusammenarbeit mit unseren Partnern werden dazu beitragen, neue recyclingfähige Qualitäten zu entwickeln, die den Anforderungen unserer Kunden in Bezug auf Recyclingfähigkeit unter Beibehaltung der Materialleistung gerecht werden", fasst Yoshito Kuroda zusammen.

Das Labor befindet sich im Asahi Kasei Europe R&D Center im Düsseldorfer Hafen. Neben dem Schaumstoff-Labor bietet das F&E-Zentrum Kundenberatung in den Bereichen technische Kunststoffe, synthetischer Kautschuk sowie für Batterie- und Beschichtungsmaterialien. mg