Schäumen

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Ein Schaumstoff ist ein Kunststoff, dessen Struktur durch viele Zellen (von Grundmaterial eingeschlossene Hohlräume, Poren) gebildet wird. Es eignen sich fast alle Kunststoffe zum Schäumen.

Einteilung:
• Geschlossenzelliger Schaumstoff: die Wände zwischen den einzelnen Zellen sind komplett geschlossen.
• Offenzelliger Schaumstoff: die Zellwände sind nicht geschlossen, diese Schaumstoffe können daher Flüssigkeiten aufnehmen.
• Gemischtzellige Schaumstoffe enthalten beide Arten von Zellen.
• Integralschäume: Sie haben eine geschlossene dicke Außenhaut und einen zelligen Kern, die Dichte nimmt nach innen hin ab.

Eigenschaften:
Schaumstoffe zeichnen sich durch eine sehr niedrige Dichte (hier Raumgewicht genannt) und Wärmeleitfähigkeit bei nur geringer Festigkeit aus. Die Ver- und Bearbeitbarkeit ist bei geringen Werkzeugkosten einfach möglich. Bedingt durch den inneren Aufbau, sind Bauteile aus Schaumstoff nahezu eigenspannungsfrei.

Festigkeit und Gewicht:
Die Festigkeit wird in Stauchhärte (meistverbreitet aber ungenau) oder Eindruckhärte (unbekannter aber aussagekräftiger) ausgedrückt. Das Raumgewicht (Dichte) wird in kg/m3, veraltet auch g/l, angegeben. Das Raumgewicht und die Stauch- bzw. Eindruckhärte sind zumeist nicht von einander abhängig. Ein schwerer Schaumstoff muß kein fester Schaumstoff sein. Dies ist vielmehr vom Einsatz der Rohchemikalien, dem „Wetter“ (das relative Klima bei der Schäumung) und den handwerklichen Fähigkeiten des Schäummeisters abhängig. Daraus ergeben sich Toleranzen. Festigkeitstoleranzen werden im Bereich + / – 15 % von Charge zu Charge und innerhalb der Charge akzeptiert.

Schäumverfahren:
Nach Art der Herstellung unterscheidet man:
• physikalisches Schäumen: Das Material wird durch einen physi-
kalischen Vorgang geschäumt.
• chemisches Schäumen: Bei der Herstellung des Kunststoffes ent-
stehen Gase, die das Material aufschäumen.
• mechanisches Schäumen: Hierbei wird Luft in das zu schäumen-
de Harz oder Paste eingerührt, durch Vernetzen des Harzes oder durch Gelieren der Paste verfestigt sich dieser Schaumstoff.

PUR-Schäumen:
Hier werden im Gegensatz zum Styroporverfahren füssige, reaktionsfähige Ausgangstoffe vom Verarbeiter verwendet. Werden Polyole mit Isocyanaten und Treibmittel miteinander vermischt, so reagiert das Polyol mit dem Isocyanat in einer Polyaddition zu PUR, und das
Treibmittel bildet Gaseinschlüsse. Zusatzstoffe wie auch das Treibmittel werden dem Polyol beigemengt, so daß meist 2 Komponenten zum Einsatz kommen. Je nach Auswahl des Ausgangsstoffs können die Eigenschaften eingestellt werden. So erhält man bei Verwendung von langkettigen Polyolen weiche bis elastische Schäume oder bei kurzkettigen Polyolen stark vernetzte harte Schaumstoffe. Als Hauptverfahren kann man das kontinuierliche Bandschäumen und die beiden diskontinuierlichen RSG (Reaktionsschaumguss) und RIM (Reaktionsinjektions-Moulding) bzw. Niederdruck und Hochdruck – Verfahren ansehen, wobei das letztere immer mehr Verbreitung findet. Bei den diskontinuierlichen Verfahren muß beachtet werden, werden daß Ringleitungen installiert werden, um ein „Abstehen“ oder ein Entmischen zu verhindern. Z. B. das Isocyanat sollte über 15 °C haben, da es sonst kristallisiert. Des weiteren sollte auch ein Reinigungssystem für den Mischkopf vorgesehen werden, um ein Verkleben zu verhindern.

Beispiele:
• Thermoplastische Schäume (z. B. PS-E, PP-E und PVC-E)
Elastomere Schäume (z. B. PUR Weichschaum, NBR)
• Duroplastische Schäume (z. B. Polyurethan Hartschaum, PF)