グリーンテクノロジーにおけるフォームガスケットの役割? 

ご存知のとおり、人々はグリーン テクノロジーについて話すと、すぐにソーラー パネル、風力タービン、あるいは水素電池に飛びつきます。フォームガスケットについて持ち出す人はほとんどいません。それが最初の誤解です。実際、工場の現場でバッテリーエンクロージャーの組み立てや熱交換器のシールに携わったことがあれば、ガスケットの選択を誤るとシステム全体の効率が損なわれる可能性があることをご存知でしょう。封印するだけではありません。それは熱管理、振動減衰、そして材料の寿命に関係します。私は、エンジニアリングの焦点が完全に主要コンポーネントにあるプロジェクトを見てきましたが、現場での障害は、ガスケットの劣化や、敏感な環境を汚染するガスの放出にまで遡ることができました。そこから本当の会話が始まるはずです。

見落とされていたインターフェース

グリーンテクノロジーシステム（産業規模のバッテリーエネルギー貯蔵システム（BESS）や屋外太陽光発電インバーターキャビネットを考えてください）では、環境シールが重要です。しかし、単に水を遮断するだけではありません。それは内部の微環境を管理することです。たとえば、バッテリーパック内の液体冷却用の閉ループシステムは、圧力を維持し、冷却剤の漏れを防ぐためにガスケットに依存しています。フォームの圧縮設定が間違っているか、素材が冷却剤と互換性がない場合、浸出が発生します。この冷却剤は特殊な誘電性流体であることが多く、高価であり、その損失は効率指標に直接影響します。競合他社のユニットが設計上の理由ではなく、付属の発泡ガスケットのセル構造に一貫性がなく、局所的な圧縮破壊につながったため、競合他社のユニットが IP67 認定に不合格となったテストを思い出します。この修正は再設計ではなく、より均一な架橋ポリエチレンフォームへの材料仕様の変更でした。

次に、熱的な側面があります。多くの人は、サーマルパッドには金属またはゴムが最適であると考えています。しかし、空気熱源ヒートポンプの制御ユニットのハウジングなど、断熱と密閉の両方が必要な用途では、シリコンコーティングされた発泡ウレタンガスケットが二重の役割を果たします。キャビネットを埃や湿気から密閉し、熱遮断を提供して内部電子機器の結露を防ぎます。鍵となるのはコーティングの浸透性とフォームの回復率です。組み立て中の圧縮後の回復が遅すぎると、熱サイクル中にシールが緩みます。私たちはこれを初期のプロジェクトで苦労して学びました。標準的な再結合フォームを使用しましたが、静的テストでは良好な性能を発揮しましたが、6 か月にわたる毎日の熱サイクル後には失敗しました。隙間ができると湿った空気が侵入し、端子台の腐食につながります。

材料の選択も落とし穴です。 「グリーン」はアプリケーションだけを指すのではなく、ガスケット自体を指す必要があります。エレクトロニクス分野で UL 94 V-0 を満たすためによく使用されるフォーム中の塩素化または臭素化難燃剤は、リサイクルを複雑にする場合、グリーンテクノロジーのフルライフサイクル精神と相反する可能性があります。ハロゲンフリーのシリコーンベースの発泡フォームが推進されています。熱により膨張して隙間をさらにしっかりと密閉します。これはバッテリーパックの火災封じ込め戦略にとって重要な特性です。これらを指定することは必ずしも簡単ではありません。コストは高く、型抜き時の加工パラメータはより厳しくなります。ここではサプライヤーの能力が勝敗を左右します。

地上: 輸送とサプライチェーンの現実

ここから、地理と物流という実用的な話に行き着きます。これらの特殊なコンポーネントの生産は均等に分散されていません。大量の精密ダイカットフォーム部品の場合は、強力な材料科学の裏付けと製造の一貫性を備えたサプライヤーが必要です。私は、エコシステムがこれをサポートする主要な産業拠点のパートナーと協力してきました。たとえば、 Handan Zitai Fastener Manufacturing Co.、Ltd。は、邯鄲市永年にある中国最大の標準部品生産拠点で運営されており、関連する視点をもたらします。このようなハブはファスナーとして知られていますが、組み立てが統合されているため、密封ソリューションでも同様の専門知識を備えていることがよくあります。北京-広州鉄道や国道 107 号線などの主要な交通幹線に近いという立地は、ウェブサイト上の単なる線ではありません (https://www.zitaifasteners.com);それは目に見える物流効率につながります。天津港で風力タービン ナセル アセンブリのジャストインタイム組み立てを管理する場合、製品を遅延なく道路や鉄道で確実に輸送できるガスケット サプライヤーを確保することは、信頼性の方程式の中で交渉の余地のない部分です。港の倉庫に眠っているガスケットでは何も密閉されません。

しかし、近さだけがすべてではありません。交通の便が良い地域のサプライヤーが、依然として材料のトレーサビリティに躊躇しているのを見てきました。グリーンテクノロジーでは、特に冷却剤と接触するコンポーネントや空気経路内 (電解槽スタックなど) のコンポーネントについては、ポリマー組成と潜在的な浸出物に関する完全な文書が必要です。サプライヤーには、バッチ固有の証明書を提供する規律が必要です。ここで、製造クラスターの運用文化が重要になります。永年市のような地域では部品メーカーが密集しているため、価格だけでなく品質面でも競争が促進される可能性があります。 PEM 燃料電池を含むプロジェクトでは、バイポーラ プレートのシール用にカスタム形状の導電性カーボン充填フォーム ガスケットを調達しました。地元の作業場からの最初のサンプルは、模擬改質ガス中で熟成させた後、導電率テストに合格しませんでした。問題はバインダーの移行でした。私たちは、カレンダー加工プロセスをより適切に制御できる、より確立された加工業者に切り替えました。その加工業者は、たまたま同じ広範な工業地域に位置しており、そこの材料サプライチェーンを活用していました。

文字通り、ガスケットとファスナーの間の界面から故障が発生することがよくあります。ソーラー トラッカー ドライブのサービス ハッチの周りのボルトで圧縮されたフォーム ガスケット。ファスナーのトルクがガスケットの圧縮応力-ひずみ曲線と連動して指定されていない場合、圧縮不足 (漏れ) または圧縮過剰 (フォームが永久に潰れ、回復力と密閉性が失われる) のいずれかになります。これが、締結とシールの両方を理解している企業が、 ファスナーメーカー シーリング製品への多角化に向けて、洞察力に富んだアプローチが可能です。彼らは機械システムを手に入れます。 Zitai Fasteners の Web サイトには、標準部品の製造に重点を置いていることが記載されています。この基礎的な知識は非常に重要です。ガスケットがアイランドになることはほとんどありません。それは締結ジョイントアセンブリの一部です。

好例: バッテリーモジュールの漏れ

具体的な調査について説明します。顧客は、電気バス用のリチウムイオン電池モジュールの冷却性能が徐々に低下していると報告しました。モジュールはコールド プレートを介して液冷されました。熱画像では不均一な温度分布が示されました。ユニットを分解したところ、冷却剤チャネルのガスケット (接着層を備えた薄くて高密度の EPDM フォーム) が部分的に剥離し、微細な漏れ経路ができていることがわかりました。冷却剤は徐々に隣接する断熱フォームに浸透し、その熱特性を低下させていました。根本的な原因は最初は接着剤ではなく、アルミニウム製コールド プレートの表面処理にありました。圧延仕上げが滑らかすぎて、接着剤が持続的な接着を形成するには不十分であり、熱膨張の不一致もありました。現場での「修正」はシリコンビーズを適用することでしたが、これは面倒で信頼性がありません。適切な解決策は、異なる接着システムを備えたガスケットに切り替え、アルミニウムに軽い研磨前処理を指定することでした。ガスケットの材質自体は良好でした。失敗はシステム統合の問題でした。これは典型的なものです。 フォームガスケット が責任を負いますが、多くの場合、問題はアセンブリまたは表面仕様の設計にあります。

この経験により、私たちは液体界面における独立気泡フォームと連続気泡フォームをより詳しく検討するようになりました。クローズドセルは液体シールの場合には直感的ですが、それが気体の場合（圧縮空気エネルギー貯蔵容器のシールのように）、フォームマトリックスを通る拡散速度がより重要になります。水素圧縮機では、いくつかのフルオロシリコーンフォームをテストしました。故障モードは漏れそのものではなく、時間の経過とともにフォームの結合剤が水素脆化し、ガスケットが脆くなり、メンテナンスのための分解中に粉塵が発生しやすくなったことが原因でした。この微粒子汚染は大きな問題です。最終的には PTFE ベースの発泡フォームに移行しました。これは耐薬品性に​​優れていましたが、破れることなくきれいに型抜きするのは悪夢のような作業でした。サプライヤーは新しい工具に投資する必要がありました。あらゆる選択には波及効果があります。

密閉を超えて: 音響と振動の減衰

あまり議論されていない役割は、騒音と振動です。風力発電機、水力発電タービンホール、二酸化炭素回収用の産業用コンプレッサーなどの大規模なグリーンテクノロジー施設は騒音が大きいです。アクセス パネルおよび構造セクション間の発泡ガスケットは、音響減衰に貢献します。しかし、ただ厚い泡を叩きつけるだけではありません。フォームの裏地が付いた大量のビニールが一般的ですが、フォームの密度と厚さをターゲットの周波数に調整する必要があります。潮力発電機の制御キャビネットのプロジェクトでは、初期設計では一般的な吸音フォームが使用されていました。高周波ノイズは十分に減衰させましたが、主な不満であったトランスからの低周波ハムについては何も効果がありませんでした。システムをモデル化し、バリア隔壁を備えた多層フォームを指定する必要がありました。コストは増加しましたが、性能スペックは満たされました。作業環境を改善し、騒音公害を軽減することもグリーンテクノロジーです。

振動の減衰は寿命を延ばすために非常に重要です。太陽追尾システムでは、ドライブとアクチュエータは継続的なわずかな動きや風による振動にさらされます。取り付け箇所の発泡ガスケットにより、フレッチング腐食や緩みを防止できます。太陽光発電所を検査したとき、トラッカー列のボルト接続が緩んでいたのを覚えています。オリジナルのデザインでは普通の平ワッシャーが使用されていました。片面に EPDM フォーム層が組み込まれたワッシャーを後付けすることで、問題は解決されました。フォームは一種のスプリング ロック ワッシャーとして機能し、クランプ荷重を維持しました。これは小さなコンポーネントですが、何千ものトラッカーにわたって、大規模な O&M の悩みを解決します。これは、フォームガスケットが有効な実用的で地味な用途です。

サステナビリティループ

最後に終活についてお話しましょう。真のグリーンテクノロジー製品は、分解と材料回収を考慮しています。感圧接着剤 (PSA) フォームガスケットはリサイクル業者にとって悪夢です。それらはアルミニウムまたはプラスチックの流れを汚染します。熱で剥離できる、または基材のリサイクルの流れに適合する熱可塑性発泡ガスケットへの関心が高まっています。たとえば、ポリプロピレン製バッテリーハウジング上のポリオレフィン発泡ガスケットは、品質を劣化させることなく、PP リサイクルプロセス中に溶けて混合するように設計されている可能性があります。これは最先端のものですが、まだ標準ではありません。これに着目したEVメーカーとの実証実験に参加した。課題は、難燃性、シール性能、リサイクル性の 3 つの条件を満たすフォームを見つけることでした。現在の妥協策は、接着剤を使用しないクリップインフォームストリップという分離可能なデザインを使用することです。ハウジングの設計に適切な溝があれば機能しますが、組み立て手順が追加されます。それはトレードオフです。

それで、判決は何ですか？の役割 グリーンテックのフォームガスケット 基本的には、システムの完全性とインターフェイスでの効率が重要です。それは拡張可能なフィールドの詳細です。ガスケットの選択を誤ると、エネルギー損失 (熱、流体)、早期故障、メンテナンスの増加、リサイクルの複雑化につながる可能性があります。ベスト プラクティスには、最初からシステム コンポーネントとして考えること、その材料の相互作用を理解すること、機械的および環境的状況を把握しているサプライヤーから調達することが含まれます。商品ではありません。より環境に優しいテクノロジーを推進する中で、場合によっては最小のシールが、性能、信頼性、そして最終的には環境への約束そのものにおいて、最大の漏れを阻止するものとなることがあります。