Expandiertes Polystyrol (EPS) oder Expandiertes Polypropylen (EPP) sind etablierte Werkstoffe für Leichtbauanwendungen – allerdings fehlt ihnen häufig die notwendige Temperaturbeständigkeit oder Flammschutzeigenschaften. Bisherige Flammwidrige Partikelschaumtypen, wie expandiertes modifiziertes Polyphenylenether (E-mPPE) besitzen dagegen eine höhere Dicht und sind deshalb schwerer.
Dieses Problem kann durch eine Vorbehandlung des Materials umgangen werden, bei der die in der Regel bereits vorgeschäumten Schaumperlen unter erhöhtem Druck mit Gas, z.B. Luft, beladen und in nachfolgenden Schritten weiter aufgeschäumt werden, um deren Dichte zu verringern.
Dazu steht im Technikum der Neue Materialien Bayreuth jetzt eine Anlage der Teubert Maschinenbau GmbH für Versuche zur Verfügung, mit der bereits vorgeschäumte Schaumperlen unter Drücken bis 14 bar und Temperaturen bis 200 °C mit Gas beladen werden können. Der Materialtank fasst 30 bis 300 l und bietet damit ideale Bedingungen für Forschungsarbeiten bis hin zum Upscaling auf den Technikumsmaßstab.
Durch optimierte Druckbeladungsparameter gelang es beispielsweise, die Schüttdichte von E-mPPE um knapp ein Drittel zu senken und damit Formteile zu erzeugen, die sogar 44 % leichter sind, als auf konventionellem Weg geschäumte Bauteile.
Die PAT(Pressure And Temperature)-Anlage kann aber noch mehr: Neben der Möglichkeit zur Druckbeladung kann das Ausgangsgranulat gleichzeitig auch mit flüssigen, viskosen oder pulverförmigen Funktionsstoffen automatisch beschichtet werden, um Eigenschaften wie Leitfähigkeit oder Farbeffekte zu erreichen.
Im Rahmen weiterer Forschungsarbeiten sollen nun auch für weitere neuartige Partikelschäume das Dichtereduktionspotenzial ermittelt und die zugrundeliegenden Diffusionsmechanismen in Abhängigkeit von Druck und Temperatur aufgeklärt werden.
Bild oben: Die PAT-Anlage mit dem 300 l Drucktank (links) und den Silos für Beschichtungsstoffe (rechts) (Quelle: NMB)
Quelle und weitere Infos: Neue Materialien Bayreuth
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