Batch- und Extrusionsschäume

Neben der Dünnwandspritzgießtechnologie zur Gewichtsreduktion kompakter Bauteile ist ein zunehmender Einsatz geschäumter Kunststoffe insbesondere im Automobilsektor sowie im Verpackungs- und Konsumgüterbereich zu verzeichnen. Die Eigenschaften von Polymerschäumen wie eine geringe Wärmeleitfähigkeit oder gute Schall- und mechanische Dämpfung sowie die nicht zu vernachlässigende Materialersparnis im Vergleich zum Kompaktmaterial spielen dabei eine wichtige Rolle.

Die Forschungsaktivitäten des Lehrstuhls befassen sich sowohl mit der grundlegenden Evaluierung chemischer und physikalischer Schäumprozesse als auch mit der Optimierung der eingesetzten Materialien. Beispielhaft sei hier die Korrelation der resultierenden Schaummorphologie mit den dehnrheologischen Eigenschaften von Polymerschmelzen genannt, welche z. B. durch Zugabe von Additiven an die jeweiligen Prozesse angepasst werden können.

Der Batch-Prozess ist ein diskontinuierliches Verfahren welches auf Grund seiner exakten Prozessführung eine sehr gute Reproduzierbarkeit aufweist. Es ist vor allem für die Untersuchung des Schäumverhaltens neuer Polymersysteme geeignet, wird jedoch auch industriell zur Schaumherstellung verwendet. Als Treibmittel kommen in diesem Prozess physikalische Treibmittel wie beispielsweise CO2 zur Anwendung. Grundsätzlich kann zwischen zwei Schäummethoden, der Drucksprung- und der Temperatursprungmethode unterschieden werden. Hierbei wird das Aufschäumen der Probe mit Hilfe der Temperatursprungmethode durch eine Temperaturänderung und bei der Drucksprungmethode durch eine Druckänderung herbeigeführt. Neben der Herstellung von geschäumten Bauteilen dient die Temperatursprungmethode zur Evaluierung des Verarbeitungsfensters von Polymeren zur späteren Schaumherstellung in der Schaumextrusion. Der Einfluss von Treibmitteln, Additiven und der Druckänderung auf die Nukleierung kann mit Hilfe der Drucksprungmethode analysiert werden um so die zu schäumenden Materialien und den Schäumprozess zu optimieren.

Das Schaumextrusionsverfahren ist ein kontinuierlicher Schäumprozess mit großer industrieller Relevanz. Mit Hilfe dieses Prozesses lassen sich geschäumte Halbzeuge mit Dichten unterhalb von 50 kg/m3 realisieren. Am Lehrstuhl für Polymere Werkstoffe wird ein Tandemaufbau bestehend aus zwei in Reihe geschalteten Extrudern zur Schaumherstellung genutzt. Mit Hilfe von Dosierstationen können alle Arten von physikalischen Treibmitteln (flüssig oder gasförmig) sowie chemischen Treibmitteln verarbeitet werden. Durch die Verwendung eines Doppelschneckenextruders zur Plastifizierung der Polymere, Einarbeitung von Additiven und der Injizierung des Treibmittels sowie eines Einschneckenextruders zur Einstellung der Schäumtemperatur und dem Druckaufbau lassen sich die einzelnen Prozessschritte des Schäumens separat variieren und untersuchen. Zudem erlaubt die Verwendung des Doppelschneckenextruders eine schnelle und unkomplizierte Untersuchung des Einflusses von Additiven auf den Schäumprozess. In diesem Zusammenhang wird der Einfluss verschiedener Additive wie Kautschukpartikel oder Schichtsilikate aber auch der Einfluss der Zusammensetzung von Blendsystemen am Lehrstuhl für Polymere Werkstoffe untersucht.

Im Rahmen der anwendungsorientierten Entwicklung von Polymerschäumen ist in enger Kooperation mit Industriepartnern eine im Extrusionschäumverfahren gefertigte thermoplastischen Leiterplatte auf der Basis von Polyetherimid (PEI) entwickelt worden.

Ansprechpartner: M.Sc. Tobias Standau
Telefon: +49 921 5574-40
Telefax: +49 921 5574-73
Email: tobias.standau@uni-bayreuth.de

Aktuelle Downloads:
Nanoverstärkte Schäume
Nanostrukturierte Polymerschäume
Organische Flüssigkeiten als Treibmittel für Blendschäume

Untersuchung des Einfluss der Blendzusammensetzung auf das Schäumverhalten und die resultierende Schaumstruktur im Batch-Verfahren
Untersuchung des Einfluss des Additivanteils auf das Schäumverhalten und die resultierende Schaumstruktur in der Schaumextrusion