Schaum­verarbeitung

Polymere durch Batch- und Konti-Verfahren schäumen

Die Herstellung von polymeren Schaumstoffen ist eine unserer Expertisen. Wir beherrschen dafür eine Vielzahl von Verfahren zur Herstellung von Autoklav-, Partikel-, Extrusions- und Spritzguss-Schäumen. Durch die richtigen Fertigungsparameter und gezielte Materialmodifizierung können Schaumstoffe unterschiedlicher Struktur eingestellt werden. Die Bandbreite reicht von Standard-Kunststoffen bis zu Hochtemperatur-Thermoplasten.

M.Sc. Christian Brütting | Polymer Engineering Bayreuth

Ansprechpartner: M.Sc. Christian Brütting
Telefon: +49 921 55 7482
Mail: christian.bruetting@uni-bayreuth.de

Der Batch-Prozess ist ein diskontinuierliches Verfahren, welches auf Grund seiner exakten Prozessführung eine sehr gute Reproduzierbarkeit aufweist. Vor allem ist es 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 gasförmiges bzw. überkritisches CO2 zur Anwendung.

Mit dem Hochdruck-Autoklaven können Polymere nach der Drucksprungmethode geschäumt werden. Mit diesem Autoklaven werden Materialien unter sehr hohen Drücken und Temperaturen mit Treibmitteln beladen. Nach der notwendigen Beladungszeit werden durch einen rapiden Druckabfall (=hohe Druckabfallrate) die Proben aufgeschäumt. Während der gesamten Versuchsdauer, werden alle relevanten Daten wie Temperatur- und Druckverlauf sowie die Druckabfallrate aufgezeichnet.

Maximaler Druck [bar] 200

Maximale Temperatur [°C] 300

Volumen [ml] 5 x 5

Ansprechpartner: M.Sc. Tobias Standau

Telefon: +49 921 55 7440

Mail: tobias.standau@uni-bayreuth.de

Standort: Universität Bayreuth

Der Batch-Prozess ist ein diskontinuierliches Verfahren, welches auf Grund seiner exakten Prozessführung eine sehr gute Reproduzierbarkeit aufweist. Das Verfahren 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. Die Temperatursprungmethode ist ein schnelles Verfahren für erste Screeningversuche von Materialien, womit wesentliche Effekte wie Nukleierung nachgewiesen werden können.

Wir untersuchen mit dem Laborautoklaven das Schäumverhalten von Polymeren mittels der Temperatursprungmethode. In diesem Autoklaven können die Materialien mit dem gewünschten Treibmittel unter Druck und Temperatur beladen werden. Im Anschluss daran können die Proben in einem Ölbad aufgeschäumt werden.

Maximaler Druck [bar] 200

Maximale Temperatur [°C] 230

Volumen [ml] 700

Ansprechpartner: M.Sc. Nick Weingart

Telefon: +49(0)921 55 74 90

Mail: nick.weingart@uni-bayreuth.de

Standort: Universität Bayreuth

Hochdruck-Autoklav | Berghof HR-700 | Polymer Engineering Bayreuth

Mit dem Rührautoklaven und dem adaptierten Entspannungsbehälter (Fa. INOX) steht ein geeignetes Werkzeug zur Herstellung von Partikelschäumen, analog zu expandiertem Polypropylen (EPP), im Labormaßstab zur Verfügung. Mit diesem Gerät können Granulatmengen bis maximal 500 g (üblicherweise 50 – 200 g) mit einem geeigneten physikalischen Treibmittel imprägniert werden. Als Treibmittel dienen hierbei sowohl kurzkettige Kohlenwasserstoffe als auch Gase und polare Lösemittel. Die Sättigungstemperatur und die Beladungszeit werden mit einem Regler JU-07 C der Firma Julabo geregelt. Nach einer festgelegten Imprägnierdauer mit einem Treibmittel unter Druck und Temperatur, die sich nach Art und Größe des eingesetzten Granulates richtet, können die gasbeladenen Perlen durch das schlagartige Öffnen eines Ventiles (enormer Druckabfall) mittels Drucksprungmethode geschäumt werden. Analog zum Hochdruck-Autoklav werden sämtliche Prozessdaten aufgezeichnet.

Maximaler Druck [bar] 70

Maximale Temperatur [°C] 200

Volumen Imprägniertank [l] 2,3

Volumen Entspannungsbehälter [l] 15

Ansprechpartner: M.Sc. Tobias Standau

Telefon: +49 921 55 74 40

Mail: tobias.standau@uni-bayreuth.de

Standort: Universität Bayreuth

Mit dem Formteilautomaten können vorexpandierte Partikelschaumperlen wie EPP, EPE oder EPS zu Formteilen verschweißt werden. Der Formteilautomat kann Werkzeuge unterschiedlicher Größe aufnehmen, so dass sowohl Blöcke mit einer Dicke von bis zu 600 mm als auch kleine Formteile mit den Maßen 20 x 28 x 10 mm gefertigt werden können. So können wir auch mit geringen Materialmengen Formteile herstellen und Laborprodukte hinsichtlich ihrer Verschweißbarkeit untersuchen. Darüber hinaus kann das erzeugte Formteil durch unterschiedlich genabte Werkzeugoberflächen mit einer Oberflächenstruktur versehen werden.

Weiterhin beinhaltet die Ausstattung des Blockwerkzeugs einen optionalen Druck-/Temperatursensor, so dass der Temperaturgradient im Werkzeuginnenraum gezielt gemessen werden kann. Eine exakte Aufzeichnung der Parameter und der verbrauchten Medien während des Fertigungsprozesses erlaubt eine genaue Analyse und eine Reduzierung des Kühlwasser- und Dampfverbrauchs.

Der Formteilautomat steht uns in Kooperation mit der Neue Materialien Bayreuth GmbH zur Verfügung.

Dampfkammerinnendruck [bar] 5
Silovolumina [l] Silo 1 (Standard): 300

Silo 2 (Fluidluft): 150

Silo 3 (Standard mit Klappboden): 30

Silo 4 (Eco-Pulse-Technik): 18

Werkzeugabmessungen [mm]
Standardtechnik: 1000 x 600 x 90/300/500
Monoblock­technik:
(mit und ohne Oberflächen­narbung)
290 x 200 x 3/6/9/50
Optional Vakuumsystem

Druckbeladungsanlage mit 2 x 1,5 m³ Volumen

 

Eigentum der Neue Materialien Bayreuth GmbH
Standort: Neue Materialien Bayreuth GmbH

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. (FH) Peter Schreier

Telefon: +49 921 507 36 153

Mail: peter.schreier@nmbgmbh.de

Bei der Collin Extrusionsanlage handelt es sich um einen Tandem-Aufbau, der aus einem Doppelschneckenextruder ZK 25 P und einem Einschneckenextruder E 45 M besteht. Die weitere Ausstattung umfasst eine Schmelzepumpe, gravimetrische Dosierer, eine Gasdosierstation sowie eine Pumpe zur Flüssigdosierung (z.B. Treibmittel).

Mit dieser Anlage lassen sich nicht nur Granulat sowie Mikrogranulat in verschiedenen Größen herstellen, sondern auch Schaumstoffe und Partikelschaumstoffe. Bei geschäumten Partikeln wird die treibmittelbeladene Schmelze über einen Adapter durch die Lochplatte der Unterwassergranulierung geführt und anschließend durch einen rotierenden Messerkopf granuliert. Hierbei lässt sich ein Wasserdruck von bis zu 10 bar einstellen. Die Geschwindigkeit der Messer ist ebenfalls regelbar. Das geschnittene Granulat, geschäumt oder ungeschäumt, wird durch ein Rohrsystem in einen Trockner befördert.

Die Anlage wird von uns derzeit vorrangig für die Schaumextrusion und die Partikelschaumherstellung im Technikumsmaßstab eingesetzt.

DOPPELSCHNECKENEXTRUDER

Schneckendurchmesser [mm] 25

Zylinderlänge [d] 42

Verarbeitungstemperaturen [°C] bis 450

Verarbeitungsmasse [kg/h] bis 15

Drehmoment [Nm] 90

Drehzahl [1/min] 460

Verarbeitungsverfahren
Compoundieren, Schaumextrusion

Zubehör
Collin Plattenkalibrator, Maximator, Breitschlitzdüse, Zweikomponenten-Dosierstation

EINSCHNECKEN-KÜHLEXTRUDER
Schneckendurchmesser [mm] 45

Zylinderlänge [d] 30

Verarbeitungstemperaturen [°C] bis 450

Verarbeitungsmasse [kg/h] bis 15

Drehmoment [Nm] 1200

Drehzahl [1/min] 240

Verarbeitungsverfahren
Schaumextrusion

Standort: Universität Bayreuth

Ansprechpartner: Sebastian Gröschel

Telefon: +49 921 55 7461

Mail: sebastian.groeschel@uni-bayreuth.de

Diese Tandem-Extrusionsanlage besteht aus einem gleichläufigen Doppelschneckenextruder und einem Einschneckenextruder. Am Ende des Einschneckenextruders kann eine weitere Einschnecke über einen Co-Extrusionsblock angekoppelt und die Anlage zu einer Tridemanlage erweitert werden.

Die Anlage wurde im Rahmen eines Forschungsprojektes zur Herstellung einer thermoplastischen Leiterplatte gefördert. Ziel war die Herstellung eines dreischichtigen Substratmaterials für konventionelle Leiterplatten, dessen Kern aus geschäumtem und die Deckschichten aus kompaktem Hochtemperaturthermoplasten bestehen. Selbstverständlich ist mit dieser Anlagenkonfiguration auch die Verarbeitung anderer Thermoplaste möglich.

Die Anlage wird von uns derzeit vorrangig im Tandemaufbau für die Schaumextrusion und die Partikelschaumherstellung im Technikumsmaßstab eingesetzt.

DOPPELSCHNECKENEXTRUDER

Schneckendurchmesser [mm] 41

Zylinderlänge [d] 43

Verarbeitungstemperaturen [°C] bis 400

Verarbeitungsmasse [kg/h] bis 50

Verarbeitungsverfahren
Compoundieren, Schäumen

Zubehör
Collin Glättwerk, Maximator, Granulator, Schlitzdüse

KÜHLEXTRUDER
Schneckendurchmesser [mm] 50

Zylinderlänge [d] 30

Verarbeitungstemperaturen [°C] bis 400

Zubehör
Collin Glättwerk, Maximator, Granulator, Schlitzdüse

KOEXTRUDER
Schneckendurchmesser [mm] 50

Zylinderlänge [d] 30

Verarbeitungstemperaturen [°C] bis 400

Zubehör
Collin Glättwerk, Maximator, Granulator, Schlitzdüse

Standort: Neue Materialien Bayreuth GmbH

Ansprechpartner: Markus Schirmer

Telefon: +49 921 55 7480

Mail: markus.schirmer@uni-bayreuth.de

Tandem-Extrusionsanlage | Reifenhauser | Polymer Engineering Bayreuth

Die kosteneffiziente Produktion von Spritzgussteilen verlangt möglichst kurze Zykluszeiten, die bei Massenartikeln im Bereich von nur wenigen Sekunden liegen.

Wir nutzen hierfür die hybride Spritzgussmaschine Arburg Allrounder 470 H 1000 – 170, die elektrische Schnelligkeit mit hydraulischer Kraft kombiniert.

Die Arburg 470 H 1000 – 170 ist die ideale Spritzgussmaschine bei hohen Ansprüchen an kurze Zykluszeiten und hohe Präzision bei sehr geringen Wandstärken. Zudem verfügt die Maschine dank der installierten ProFoam-Einheit über die Möglichkeit des Thermoplast-Schaumspritzgießens (TSG). Durch diese Kombination lassen sich beispielsweise geschäumte Dünnwandartikel mit sehr geringen Zykluszeiten produzieren.


Schließeinheit Servo-elektrisch

Schließkraft [kN] 1.000

Lichter Säulenabstand [mm] 470

Minimale Einbauhöhe [mm] 250

Maximaler Plattenabstand [mm] 850

Maximale Verarbeitungstemperatur [°C] 450

Physikalische Treibmittel N2 oder CO2

Spritzeinheit 170

Schneckendurchmesser [mm] 30

Wirksame Schneckenlänge [L/D] 20

Maximales Spritzvolumen [cm3] 85

Maximaler Spritzdruck [bar] 2000

Maximales Schussgewicht [g PS] 77

Maximaler Beladungsdruck [bar] 50

Standort: Universität Bayreuth

Ansprechpartner: Sebastian Gröschel

Telefon: +49 921 55 74 62

Mail: sebastian.groeschel@uni-bayreuth.de

WEITERE AUSSTATTUNG UND TECHNIKA

Deutsch