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Schäumen von Kunststoffen

WebinarTerminankündigung aus unserem Online-Kurs Technische Mechanik 3: Dynamik:
 Am 06.12.2016 (ab 16:00 Uhr) findet unser nächstes Webinar statt.
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[weitere Informationen] [Terminübersicht]

In nicht geringer Teil der Kunststoffproduktion entfällt auf Schaummaterialien. Die Verwendung dieser Schaumaterialien ist vielfältig:

  • Verpackungszwecke,
  • Wärmedämmung am Haus, Maschinen, etc.
  • Schalldämmung am Haus, Maschinen, etc.
  • Polstereigenschaft für Sitzmöbel, Matrazen, etc.

Merke

Der bekannteste Vertreter von geschäumten Kunststoffen ist nach wie vor das Styropor

Anders als das Styroporverfahren, bei dem PS-Perlen schon im Vorfeld zu PS-Hohlkugeln aufgebläht werden, verfolgen die gängigen Schaumverfahren einen etwas anderen Verfahrensablauf

Verfahrensablauf

Der Kunststoff wird im flüssigen/thermoplastischen Zustand mit einem passenden Treibmittel zu kleinen gasgefüllten Zellen aufgeschäumt. Unter Zugabe eines oberflächenaktiven Zusatzes und der vom Treibmittel erzeugten Oberflächenarbeit, wird die Oberflächenspannung reduziert und der Schaumzustand stabilisiert. Die anschließende Polyreaktion bewirkt dann ein nachhaltiges Erstarren der thermoplastischen Zellwände. 

Merke

Die eingesetzten Treibmittel können dabei entweder einen physikalischen oder chemischen Charakter haben. 

Die physikalischen Treibmittel haben die Eigenschaft, dass sie aus niedrigsiedenden Flüssigkeiten bestehen und bei Erwärmungen um 100 °C oder infolge von Druckentlastungen verdampfen. 

Chemische Treibmittel hingegen bestehen zumeist aus stickstoffhaltigen organischen Verbindungen, sie sich durch Temperatureinflüsse von bis zu 300°C unter Abspaltung von $ N_2$-Gas zersetzen. 

Verfahrensvarianten

Man kann jedes Verfahren einer der nachfolgenden Gruppen zuordnen:

  • schäumbare Thermoplastschmelzen,
  • schäumbare Reaktionsflüssigkeiten,
  • und das Styroporverfahren. 

PUR-Kunststoffe

PUR-Kunststoffe sind die wichtigesten Stoffe, wenn es um die Herstellung von Schaumstoffen oder Schaustoffteilen geht. PUR steht für Polyurethanschaum, welcher dadurch ensteht, dass der Ausgangsstoff Polyole mit Wasser (Treibmittel) und Isocyanaten gemischt wird und es zu einer Reaktion kommt. Die hauptsächlichen Reaktionspartner sind dabei Polyole und Isocyanaten. Sie reagieren zu PUR und das Wasser erzeugt in Verbindung mit Isocyanaten eine Freisetzung von Kohlendioxid, wodurch sich Gaseinflüsse bilden.
Die während des gesamten Verfahrensprozesses enstehenden Reaktionswärme bewirkt dann noch ein Verdampfen des Treibmittels Wasser.

Merke

Je nach Zusammensetzung der Ausgangsstoffe enstehen unterschiedliche Eigenschaften. 

Das Endprodukt kann vielfältige Eigenschaften besitzen. So sind manche PUR-Kunststoffe weitmaschige Weichschäume und andere hingegen engmaschige Hartschäume. 

Industrieelle Herstellung von PUR-Schäumen

Die industrielle Herstellung kann entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Bei der kontinuierlichen Herstellung wird das fertige Reaktionsgemisch auf eine Transportband gespritzt und nach dem Aufschäumen und Vernetzen zu Blöcken zersägt. Die die diskontinuierliche Herstellung umfasst den Reaktionsschaumguss und das (Reinforced) Reaktion Injection Moulding.

Wichtig

Beide diskontinuierlichen Verfahrensvarianten werden im Rahmen diese Kurses nicht näher behandelt. 
Bild von Autor Jan Morthorst

Autor: Jan Morthorst

Dieses Dokument Schäumen von Kunststoffen ist Teil eines interaktiven Online-Kurses zum Thema Werkstofftechnik 2.

Jan Morthorst verfügt über langjährige Erfahrung auf diesem Themengebiet.
Vorstellung des Online-Kurses Werkstofftechnik 2Werkstofftechnik 2
Dieser Inhalt ist Bestandteil des Online-Kurses

Werkstofftechnik 2

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Diese Themen werden im Kurs behandelt:

[Bitte auf Kapitelüberschriften klicken, um Unterthemen anzuzeigen]

  • Einführung in die Werkstofftechnik 2
    • Einleitung zu Einführung in die Werkstofftechnik 2
  • Werkstoffbezeichnung
    • Normen
      • Einleitung zu Normen
      • Gütenormen
      • Werkstoffnormung durch Zahlen und Buchstaben
      • Bezeichnung von Stählen
        • Einleitung zu Bezeichnung von Stählen
        • Unlegierte Stähle
        • Legierte Stähle
        • Hochlegierte Stähle
        • Weitere Kennzeichnungen für Stähle
      • Bezeichnung von Eisengusswerkstoffen
      • Bezeichnung von Nichteisenmetallen
    • Normung durch Werkstoffnummern
    • Prüf- und Begriffsnormen
  • Werkstoffe auf Eisenbasis
    • Herstellung von Metallen
      • Metallurgische Verfahren
        • Einleitung zu Metallurgische Verfahren
        • Aufbereitung des Erz
        • Erzeugung von Rohmetall
        • Hydro- und Pyrometallurgie
        • Schmelzflusselektrolyse
        • Gebrauchsmetall
          • Einleitung zu Gebrauchsmetall
          • Raffination
          • Legierungen
        • Gieß- und Formungsvorgänge
      • Eisen und Stahl
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    • Zusätze in polymeren Werkstoffen
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      • Einleitung zu Ausprägungen von Keramiken
      • Silikatkeramik
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        • Homogenisieren und Läutern
        • Abstehen, Abkühlen und Erzeugungsfehler
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        • Nachbehandlung gesinterter Formteile
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        • Änderungen im Gefüge
        • Verfahren
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          • Schmieden
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            • Einleitung zu Schweißverfahren
            • Warmpressschweißen
            • Schmelzschweißen
              • Einleitung zu Schmelzschweißen
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        • Einleitung zu Umformverfahren
        • Blasen von Kunststoffen
        • Thermoformen von Kunststoffen
      • Schweißen und Kleben von Kunststoffen
  • Korrosion
    • Korrosionsarten
    • Auswahl korrosionsbeständiger Werkstoffe
    • Korrosionsschutz
      • Einleitung zu Korrosionsschutz
      • Passiver Korrosionsschutz
      • Aktiver Korrosionsschutz
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