Kursangebot | Werkstofftechnik 2 | Schäumen von Kunststoffen

Werkstofftechnik 2

Schäumen von Kunststoffen

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.
Geschäumter Kunststoff
Geschäumter Kunststoff

 

Merke

Hier klicken zum Ausklappen 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

Hier klicken zum Ausklappen 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

Hier klicken zum Ausklappen 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) Reaction Injection Moulding.

Hinweis

Hier klicken zum Ausklappen Beide diskontinuierlichen Verfahrensvarianten werden im Rahmen diese Kurses nicht näher behandelt.