Der graphenhaltige Polyurethanschaum von Ford reduziert Autogeräusche und Gewicht

Global Polyurethane News: Ford Motor Company hat Graphen erfolgreich in Polyole eingearbeitet, um a Polyurethan (PU) Schaum das reduziert die Autogeräusche und reduziert gleichzeitig das Gewicht des Autos.

Dieses Material wurde für den Polyurethane Innovation Award 2021 nominiert, der vom Center for Polyurethane Industry (CPI) während der Polyurethane Technology Conference verliehen wurde.

Graphen ist eine Form von Kohlenstoff mit einer Dicke von einem Atom. Es ist fast transparent, aber die Dichte ist so hoch, dass Helium es nicht passieren kann.

Als zwei Wissenschaftler der University of Manchester im Jahr 2004 beschrieben, wie sie dieses Material mit gewöhnlichem Klebeband extrahieren, wurde es überzeugend. Ihre Arbeit brachte ihnen 2010 den Nobelpreis für Physik ein.

Weniger als zehn Jahre nachdem die beiden Wissenschaftler den Preis gewonnen hatten, konnte Ford Graphen in das Polyol einbauen.

Heute wird diese Art von Schaumstoff in allen nordamerikanischen Fahrzeugen von Ford verwendet.

Einarbeiten von Graphen in Schaum

Fords Experte für nachhaltige Entwicklung und aufstrebende Materialien, Alper Kiziltas, sagte, dass eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung von Schaumstoffen darin besteht, Nanomaterialien wie Graphen in viskose Polymere zu dispergieren und zu verhindern, dass sie während des Mischprozesses kollabieren.

Kiziltas sagte, dass XG Science Graphen, das mit Polyurethan chemisch kompatibel ist, in ausreichenden Mengen und zu angemessenen Kosten bereitgestellt hat. Eagle Industries, ein primärer Polyurethanformer, war an der Schaumstoffverarbeitung beteiligt.

Graphenhaltige Polyole lassen sich nicht wie normale Additive verarbeiten. Um die Eigenschaften von Graphen zu erhalten, muss das Material anders verarbeitet werden.

Kiziltas sagte: "Zusätzlich zu den Anforderungen des Herstellungsprozesses von Eagle haben wir eine einzigartige Methode entwickelt, um Graphen und Schaumpolyole zu kombinieren und zu dispergieren."

Eine weitere Herausforderung für Ford bei der Entwicklung von Polyurethan ist konzeptioneller Natur. Bei neuen Materialien denken die Leute normalerweise, dass eine Anwendung, die mehr Materialien verbraucht, eine bessere Leistung erhält.

Kiziltas sagte, dass Ford entgegen der Intuition begann, die Konzentration von Graphen in Polyolen zu reduzieren. Mit abnehmender Konzentration wird die Leistung des resultierenden Schaums verbessert.

Er sagte, dass Graphen jetzt weniger als 0,3% des Schaums ausmacht. "Wir haben sehr gute mechanische, thermische und physikalische Eigenschaften."

Kiziltas sagte, dass die Formulierung von Polyurethan mit Graphen sehr einfach ist. Außer der Zugabe von Graphen sind kaum Änderungen erforderlich.

Andere Herausforderungen sind typische Herausforderungen für Unternehmen bei der Einführung neuer Materialien.

Einer davon sind die Kosten, da die Kunden sehr preissensibel sind. Kiziltas sagte, Ford müsse dafür sorgen, dass sich der neue Schaumstoff zumindest nicht auf die Kosten auswirkt.

Da Schaum ein neues Material ist, muss Ford außerdem sicherstellen, dass es die Anforderungen für Teile erfüllen oder übertreffen kann, sagte Kiziltas.

Er sagte, dass die Druckfestigkeit und der Modul im Vergleich zu Schaumstoff ohne Graphen um etwa 20 % gestiegen sind. Die Wärmeformbeständigkeit wird um 30% erhöht. Der Schallabsorptionsgrad hat sich um 25 % erhöht.

Er sagte, dass das Gewicht von Teilen aus diesem Schaumstoff mehr als 10 % leichter sein sollte.

Autohersteller sind bestrebt, das Gewicht ihrer Fahrzeuge zu reduzieren, da sie mit einer Tankfüllung weiter fahren können und so weniger Gas ausstoßen.

Ford hat diesen Schaum im Jahr 2018 eingeführt und wird in Teilen wie Motorabdeckungen, Kraftstoffpumpenabdeckungen und Kraftstoffrohrabdeckungen verwendet.

Diese Abdeckungen sind auf Verbrennungsmotoren beschränkt. Ford sieht jedoch die potenzielle Verwendung dieses Schaums in Elektrofahrzeugen (EV).

Es stellt sich heraus, dass das weiße Rauschen des Motors das Rumpeln und Quietschen im täglichen Fahren überdeckt. Diese störenden Geräusche sind bei Elektrofahrzeugen stärker ausgeprägt, da sie keinen Verbrennungsmotor haben.

Kiziltas sagte, dass der Schaumstoff von Ford in Frontverkleidungen, Türverkleidungen und unter Teppichen verwendet werden kann, um den Lärm von Elektrofahrzeugen zu reduzieren.

Er sagte, dass auch Unternehmen außerhalb der Automobilindustrie nach dieser Blase fragen.

Nachdruck aus: Global Polyurethane News