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Novel Injection Moulding Processing for the Production of Low Density Foams based on Innovative Granule Technology

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Mit kostengünstigen Verfahren zu winzigen Bläschen

Die Produktion hochwertiger Schaumstoffe aus technisch einsetzbaren Kunststoffen stützt sich derzeit auf chemische Treibmittel sowie teure und spezialisierte Formausrüstung. Eine neuartige Technologie macht beides überflüssig und sorgt für große Kostenvorteile.

Industrielle Technologien

Von einer vereinfachten Herstellung von Schäumen und somit der Senkung der Produktionskosten würden die in diesem Bereich tätigen vielen kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) ganz erheblich profitieren. Ihre Wettbewerbsposition könnte gestärkt werden und es wäre ihnen möglich, die Märkte von ausländischen Unternehmen und deren kostengünstigen Produkten zurückzugewinnen. Die im Rahmen des EU-finanzierten Projekts LIGHT-FOAM entwickelte neuartige Technologie verspricht eine kostengünstige Produktion mit der vorhandenen Spritzguss-, Extrusions- und Formpressausrüstung. Man konzentrierte sich darauf, Stickstoffgas in die Polymere zu infundieren, es einzufangen und während des Prozesses zum Zweck der Schaumbildung freizusetzen. Die Wissenschaftler wandten einen kommerziellen Autoklavenprozess zum Infundieren hoher Stickstoffgehalte bei einer Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur von fünf ausgewählten Polymeren an. Hierbei ist die Gasdiffusion hoch. Beim Abkühlen auf Raumtemperatur werden die Stickstoffmoleküle eingefangen und das freie Volumen der Polymerkörnchen reduziert. Ein iterativ aus den Rückmeldungen von Tests im Labormaßstab entwickeltes Prognosemodell der Stickstoffauflösung und -diffusion trug dazu bei, die Bedingungen zu optimieren und die Kompatibilität mit derzeit üblichen Autoklavenprozessen zu gewährleisten. Ein spezielles Verpackungs- und Versandverfahren war erforderlich, um zu gewährleisten, dass der Stickstoff nicht verloren geht, bevor die Polymerkörnchen den Endnutzern geliefert werden. Den technischen Daten folgten Vorschriften für den Warentransport unter Druck. Die Forscher wählten eine kostengünstige Lösung, die aus Schichten aus Polyolefin und Aluminium mit einem Einwegventil besteht, um den im Falle eines Druckaufbaus diesen freizusetzen. Die vorläufigen Lagerversuche mit begasten und nicht begasten Polycarbonatproben waren sehr vielversprechend. Zum Abschluss optimierten die Forscher das Formverfahren zum einheitlichen Keimbilden und Wachsen von Stickstoffblasen innerhalb des Polymers. Man unternahm zahlreiche Versuche, und die Auswirkungen der Formwerkzeugkonstruktion und der Prozessparameter auf Produktdichte, mechanische Eigenschaften und Mikrostruktur wurden ausgewertet. Es wurden drei Teile für Fallstudien für die Begünstigten des Konsortiums hergestellt, eins für jedes Fertigungsverfahren. Verbreitung und Demonstration ergaben Kontakte zu mehreren Firmen sowie zwei kommerzielle Gelegenheiten. LIGHT-FOAM stellte eine neuartige Technologie zur Produktion hochwertiger Schäume aus Polymeren bereit, die ohne die Notwendigkeit chemischer Treibmittel oder spezieller Ausrüstungen auskommt. Die maßgebliche Kostensenkung vereint mit der weiteren Optimierung an Materialien, Prozessen und Produktlinien der Endnutzer verspricht große Vorteile für die KMU dieses Sektors.

Schlüsselbegriffe

Schäume, Schaumstoffe, Kunststoffe, chemische Treibmittel, Formen, Spritzgießen, Formpressen, Stickstoffgas, Polymere, Autoklavenprozeß, Polymergranulate, Keimbildung, Stickstoffbläschen

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28 Mai 2021