Sandwichplatten Thermoplastische Waben erhöhen die Belastbarkeit

Autor / Redakteur: Jana Heinrich und Sara van Dievoet / Josef-Martin Kraus

Thermoplastische Waben bringen Wabenkern-Sandwichplatten in eine höhere Leistungsklasse. Im Vergleich zu Papierwabenkernen sind thermoplastische Waben insbesondere in feuchter Umgebung deutlich belastbarer. Ein kontinuierlicher Prozess sorgt für eine kostengünstige Produktion.

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Als Wabenkernmaterial ist Polypropylen unempfindlich gegen Freuchtigkeit und mechanisch deutlich belastbarer als Papier. Sandwichplatten mit Wabenkern aus Polypropylen nehmen es auch mit Vollspanplatten auf.
Als Wabenkernmaterial ist Polypropylen unempfindlich gegen Freuchtigkeit und mechanisch deutlich belastbarer als Papier. Sandwichplatten mit Wabenkern aus Polypropylen nehmen es auch mit Vollspanplatten auf.
(Bild: Thermhex)

Wabenkerne aus traditionellen Materialien wie Papier sind weithin bekannt. Eine Neuheit hingegen sind Sandwichplatten mit kosteneffizienten, kontinuierlich produzierten thermoplastischen Wabenkernen aus Polypropylen oder biobasierendem PLA. Der belgische Spezialist für Sandwichmaterialien Econcore, Leuven, hat diese Wabenkerne und die dafür erforderliche Produktionstechnik unter dem Namen Thermhex am Markt eingeführt.

Polypropylen zeichnet sich als Wabenkernmaterial im Vergleich zu Papier durch zahlreiche Vorteile aus. Das Kernmaterial ist unempfindlich gegen Feuchtigkeit. Einschränkungen der mechanischen Eigenschaften in feuchter Umgebung sind somit ausgeschlossen. Ein genereller Vorteil von Wabenkernen ist der verhältnismäßig geringe Einsatz von Rohmaterialien. Man folgt damit dem globalen Trend zum sparsamen Umgang mit Ressourcen und der Verbesserung des CO2-Fußabdrucks.

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Kontinuierlicher Gesamtprozess erhöht die Wirtschaftlichkeit deutlich

Herkömmliche Wabenkerne werden in diskontinuierlichen Produktionsverfahren hergestellt. Die Prozesse sind arbeits- und kostenintensiv. Das von Econcore entwickelte Verfahren zur kontinuierlichen Produktion von Wabenkernen ermöglicht dagegen eine sehr rationelle Verarbeitung von Thermoplasten zu Wabenkernen. Es wird eine deutliche Kosteneinsparung erreicht.

Die Wabenkerne können direkt nach dem Extruder in einem kontinuierlichen Prozess durch thermische Verformung und Faltung hergestellt werden. Durch Extrusion des Polypropylengranulats entsteht ein Film, der im Vakuumtiefziehverfahren umgeformt wird. Umgesetzt wurde das Verfahren erstmals vor drei Jahren bei der Thermhex Waben GmbH, Halle (Saale), dem deutschen Tochterunternehmen von Econcore. Dort steht heute eine Produktionsanlage zur Herstellung von Polypropylen-Wabenkernen für die Verbundwerkstoffindustrie. Standardmäßig werden die Kerne inline mit einer dünnen thermoplastischen Sperrfolie und einem PET-Vlies kaschiert.

Produktion der Wabenkerne erfolgt automatisch

Die Produktion der Wabenkerne erfolgt automatisch. Sie ist in Produktionslinien für Sandwichpaneele und spezielle Leichtbaukomponenten integriert. Basis für die kontinuierliche Inlineproduktion der Wabenkerne und Sandwichplatten ist ein Rotations-Vakuumtiefziehprozess. Durch die innovative Faltung der Materialbahn entsteht der Sandwichkern, der im nächsten Arbeitsschritt inline mit Decklagen laminiert wird. Dadurch entstehen gebrauchsfertige Sandwichplatten in einem Arbeitsprozess.

Zur Herstellung von Monomaterial-Sandwichplatten lassen sich Polypropylen-Decklagen auf den Wabenkern aufbringen. Aber auch Deckmaterialien wie Holz, Vlies, Aluminium- oder Stahlband bieten Möglichkeiten zur Kaschierung. Mit der von Econcore entwickelten Produktionstechnik wurden bereits auch Kerne und Sandwichplatten aus biobasierendem PLA und Lignin hergestellt. Diese Biopolymere sind umweltverträglicher als erdölbasierende Kunststoffe.

Typische Anlage ermöglicht Produktionsgeschwindigkeit von 8 m/min

Eine typische Anlage für Thermhex-Wabenkerne ermöglicht eine Produktionsgeschwindigkeit von 8 m/min. Die Wabenkerne haben eine Höhe von 3 bis 30 mm. Sie werden mit Dichten von 40 bis 200 kg/m3 produziert. Abhängig von der Dichte variiert die Druckfestigkeit von 0,3 bis 3 MPa. Die Zellweiten liegen bei 3 bis 12 mm. Die Zellgröße kann somit kleiner als die von herkömmlichen Wabenkernen sein. Das ermöglicht die Aufbringung von dünneren Decklagen, ohne dass Einbußen bei der Oberflächenqualität hingenommen werden müssen.

Gleiche Steifigkeit wie Spanplatten bei halbem Gewicht

Im Vergleich zu Sandwichplatten mit herkömmlichen Papierwaben bieten die Platten mit thermoplastischem Wabenkern ein stabileres Biegeverhalten. Die Vorteile der thermoplastischen Waben in feuchter Umgebung wurden bereits erwähnt. Im Vergleich mit einer 18 mm dicken Vollspanplatte aus gepressten und verleimten Holzspänen erreicht eine gleich dicke Polypropylen-Wabenkernplatte mit HDF-Decklagen dieselbe Steifigkeit bei einem um 50 % niedrigeren Gewicht (5,4 kg/m2 Wabenkernplatte versus 11,7 kg/m2 Vollspanplatte).

Besonders bei dickeren Wabenkernplatten macht sich der Sandwicheffekt positiv bemerkbar. So hat eine 25 mm dicke Sandwichplatte eine um 40 % höhere Biegesteifigkeit als eine Sandwichplatte mit 21 mm Dicke. Dabei nimmt das Plattengewicht um lediglich 5 % zu (um 0,4 kg/m2). Außerdem ermöglichen Sandwichplatten mit thermoplastischen Wabenkernen eine hervorragende Wärmedämmung. Der Wärmeleitfähigkeitswert von 0,06 W/(m·K) ist dreimal kleiner als der von Holz, das allgemein bereits als guter Wärmedämmer bekannt ist.

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Zahlreiche Lizenzen für Sandwichplatten mit thermoplastischem Wabenkern

Dieses Eigenschaftsprofil eröffnet den thermoplastischen Wabenkernplatten ein breites Anwendungsspektrum. Niedriges Plattengewicht, Ressourceneinsparung und geringe Produktionskosten sind Anforderungen, die Anwendungsmärkte wie der Verpackungs- und der Automotivebereich, das Bauwesen und die Möbelfertigung an Massenprodukte stellen.

Sie werden von den Sandwichplatten mit thermoplastischem Wabenkern erfüllt. Das zeigt bereits eine Anzahl von Lizenzen, die Econcore an namhafte Produktionspartner vergeben hat. Dabei arbeitet man bei der Produktentwicklung und der Integration der Thermhex-Produktionstechnik in bereits bestehende Anlagen eng zusammen.

So unterstützt Econcore Lizenznehmer bei der Auswahl und Optimierung der Kern-Decklagen-Kombination bezüglich der Maximierung mechanischer Eigenschaften und der Reduzierung von Plattengewicht, Material- und Produktionskosten. Große Mengen an Mustern können bei der Thermhex Waben GmbH in Halle gefertigt werden, um den Lizenznehmern einen reibungslosen Produktionsstart und eine erfolgreiche Markteinführung ihrer Produkte zu ermöglichen.

Sandwichplatten als Alternative zu traditionellen Materialien

Eine der ersten Anwendungen waren wiederverwendbare Verpackungssysteme. Kurze Zeit danach folgten Anwendungen in weiteren Branchen. In der Automobilindustrie wird die Thermhex-Produktionstechnik erfolgreich zur Herstellung von Leichtbauteilen wie Hutablagen oder Türverkleidungen eingesetzt. Im Bauwesen können die Sandwichplatten mit thermoplastischem Wabenkern als Wand- und Bodenverkleidung verwendet werden. In diesen Anwendungsbranchen ist die Reduzierung von Gewicht und Kosten ein entscheidender Faktor.

In der Möbelfertigung ist es dagegen wichtig, Alternativen zu traditionellen Materialien zu haben, um sich aus der Abhängigkeit der begrenzten natürlichen Holzressourcen zu lösen. Hier bieten Sandwichplatten aus thermoplastischem Wabenkern und Holzdecklagen eine innovative Lösung.

* Jana Heinrich ist Verkaufs- und Servicemanagerin bei der Thermhex Waben GmbH in Halle (Saale). Sara van Dievoet ist Marketingmanagerin bei Econcore in Leuven (Belgien).

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