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Schaumstoffherstellung Radiofrequenzverarbeitung führt zu neuartigen Polymerschäumen

| Redakteur: Peter Königsreuther

Expandierbares Polyethylen (EPE), Polypropylen (EPP) und Polystyrol (EPS) wurden in geschlossenen Formen bisher durch Wasserdampf aktiviert. Forscher des Fraunhofer-ICT schaffen das auch durch "trockene" Physik.

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Diese neue Anlage am Fraunhofer-ICT ist ein sogenannter Radiofrequenz-Formteilautomat von der Kurtz GmbH. Mit Radiowellen lassen sich damit Schaumteile aus expandierbaren Kunststoffpartikeln herstellen, die bisher per Dampfenergie miteinander versintert wurden. Diese neue Idee soll nicht nur in der Verpackungsbranche "Wellen" schlagen.
Diese neue Anlage am Fraunhofer-ICT ist ein sogenannter Radiofrequenz-Formteilautomat von der Kurtz GmbH. Mit Radiowellen lassen sich damit Schaumteile aus expandierbaren Kunststoffpartikeln herstellen, die bisher per Dampfenergie miteinander versintert wurden. Diese neue Idee soll nicht nur in der Verpackungsbranche "Wellen" schlagen.
(Bild: Fraunhofer-ICT)

Schaumstoffteile, hergestellt in geschlossenen Formen werden zum Beispiel gern im Verpackungssektor für empfindliche Elektrogeräten sowie für Fahrrad- und Motorradhelmschalen, Kfz-Teile und viele mehr genutzt. Dabei werden expandierbare Kunststoffbeads normalerweise per Wasserdampf zu großvolumigen, aber spezifisch sehr leichten, Bauteilen versintert. Die Werkstoffauswahl, merken die Forscher des Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT) in Pfinztal an, ist dabei aber auf Kunststoffe begrenzt, die sich im Druck- und Temperaturbereich klassischer Dampfformteil-Prozesse (zwischen 1 bis 8 bar) miteinander verbinden lassen. Dazu gehören, wie oben schon erwähnt die Thermoplaste Polystyrol (PS), Polypropylen (PP) oder thermoplastische Polyurethan (TPU), und neuerdings auch Polyamid (PA).

Radiowellen erweitern das schäumbare Materialspektrum

Trockenere Wege gehen die Experten nun mithilfe von Radiofrequenz anstelle des Wasserdampfes, um die Expansion und dadurch die Versinterung der Schaumbeads zu erreichen. Das erweitere das schäumbare Materialspektrum enorm, denn nun könnten auch Polymere mit Schmelzpunkten über 240 °C verarbeitet werden. Eine entsprechende Anlage von der Kurtz GmbH namens Wave Former steht, wie es weiter heißt, nun am Fraunhofer-ICT und erweitert den Anwendungsbereich des Schäumens von Kunststoffen. Die Radiowellen koppeln dabei direkt in das Material ein (ähnlich wie Mikrowellen auf Wassermoleküle). Die direkte Anregung der Kunststoffmoleküle mache das Ganze im Vergleich zur herkömmlichen Verarbeitung von Partikelschäumen sehr energieeffiizient. Neue Anwendungen für Dämmstoffe im Bauwesen, für anspruchsvolle Verpackungssysteme und für neue Schäume in puncto Mobilitätsbranche sollen der Welt nun winken.

Neue Chancen für den Hybridbau und für Hochtemperaturpolymere

Erste Erfahrungen haben die Forscher bei der Charakterisierung und Analyse von Polymeren bereits gemacht, heißt es, und sie hinsichtlich ihrer Eignung für die Radiofrequenzverarbeitung untersucht. Mithilfe des neuen Radiofrequenz-Formteilautomaten wurden auch schon diverse Schaumstoffteile gefertigt, betonen die Forscher. Sowohl kommerzielle als auch selbst entwickelte Materialien auf Basis von PLA, TPU, PET und weiteren Thermoplasten habe man erfolgreich abgemustert. Auch Klassiker, wie PS und PP haben die Pfinztaler dabei nicht vergessen.

Der dampflose, energieeffiziente Radiofrequenzprozess zur Partikelschaumherstellung eigne sich übrigens speziell für die Verarbeitung von Hochtemperatur-Thermoplasten, wie PEEK, PEI und PSU. Die ICT-Forscher weisen darauf hin, dass sich auch neue Möglichkeiten der Verarbeitung von feuchtigkeitsempfindlichen Kunststoffen, und, im Hinblick auf Hybridteile, in Kombination mit ungeschäumten Materialien ergeben. Die neue Kurtz-Anlage werde auch bereits für erste Entwicklungsprojekte eingesetzt. Sie steht nun auch samt Expertise für Industriekunden zur Verfügung, heißt es.

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