Physikalisches Schäumen

Mikrozelluläre Schaumkunststoffe lassen sich durch mechanisches oder chemisches Dispergieren eines Gases, normalerweise Kohlendioxid oder Stickstoff, in der Polymerschmelze herstellen. Ein mechanisches, von Trexel Inc. entwickeltes und lizenziertes Verfahren, bei dem zu diesem Zweck superkritische Fluide eingesetzt werden, trägt den Namen MuCell (µCell). Weitere physikalische Schäumverfahren sind das Optiform- (Sulzer Chemtech) und das Ergozell-Verfahren (Demag Ergotech).

Der kritische Punkt ist der, an dem sich eine Substanz bei Höchsttemperatur und Maximaldruck im Dampf-Flüssigkeits-Gleichgewicht befindet. Ein Gas, dessen Temperatur über seiner kritischen Temperatur liegt, wird zu einem superkritischen Fluid. Kohlendioxid und Stickstoff gehen bei einem Druck von ca. 75 bar bzw. ca. 35 bar in den superkritischen Zustand über und lösen sich in der Polymerschmelze. Durch den Druckabfall beim Einspritzen tritt das Gas aus der Polymerschmelze heraus und bildet eine einheitliche Zellstruktur. Derartige Schäume weisen Zellgrößen zwischen 5 und 100 µm auf und haben ausgezeichnete mechanische Eigenschaften.

Zu den Vorteilen des Mikroschäumens zählen

• Gewichtsreduzierung
• verbesserte Fließfähigkeit
• geringere Eigenspannungen
• weniger Verzug und Schwindung
• kürzere Zykluszeiten
• Schließkraft-Reduktion.

Zum MuCell-Verfahren lassen sich unter anderem folgende allgemeine Aussagen machen:

• Stickstoff liefert kleinere Zellen, während Kohlendioxid eine bessere Fließfähigkeit mit sich bringt.
• Bevorzugter Einsatz für dünnwandige Teile
• Zykluszeitreduktion bis zu 40 % möglich
• Der Zuhaltedruck kann, je nach Einzelfall, um bis zu 60 % reduziert werden.
• Gewichtsreduzierungen von bis zu 30 % sind möglich, für technisch anspruchsvolle Bauteile sind Gewichtseinsparungen von 8 – 15 % realistisch.
• Die Vorteile des physikalischen Schäumens können gut mit dem Folien- oder Textilhinterspritzen kombiniert werden.
• Um alle Vorteile des physikalischen Schäumens zu nutzen, ist die Werkzeugtechnik (Temperierung, Anguss- und Anschnitt, Entlüftung) zu optimieren und ggf. dem Verfahren anzupassen.