Fraunhofer ICT: Partikelschäume aus Hochtemperatur-Thermoplasten

04.06.2020

Im Radiofrequenz-Formteilautomat können Hochtemperatur-Thermoplaste zu Partikelschäumen verarbeitet werden. (Foto: Fraunhofer ICT)

Im Radiofrequenz-Formteilautomat können Hochtemperatur-Thermoplaste zu Partikelschäumen verarbeitet werden. (Foto: Fraunhofer ICT)

Schaumstoffe, die im Formteilverfahren hergestellt werden, sind zum Beispiel Verpackungen von Elektrogeräten, Fahrrad- und Motorradhelmschalen, Armlehnen im Automobil und viele mehr. Dabei werden aufgeschäumte Kunststoffbeads mittels Wasserdampf zu Bauteilen versintert. Die Werkstoffauswahl ist dadurch auf Materialien begrenzt, die sich im Druck- und Temperaturbereich klassischer Dampfformteilprozesse (zwischen 1 und 8 bar) miteinander verbinden lassen, wie zum Beispiel PS, PP oder TPU.

Eine neue Technologie nutzt Radiofrequenz anstelle des Wasserdampfes für die Versinterung der Schaumbeads. Das erhöht das Einsatzspektrum dieser Technologie enorm, Materialien mit Schmelzpunkten bis über 240 °C können dafür eingesetzt werden. Eine solche Anlage steht nun am Fraunhofer ICT und erweitert den Arbeitsbereich der Schäumtechnologien. Die neue Technologie bietet die Möglichkeit, thermoplastische Schaumpartikel mittels Radiofrequenz dampffrei zu Bauteilen zu versintern. Die Radiowellen koppeln dabei direkt in das Material ein. Das führt zu einer hohen Energieeffizienz im Vergleich zur herkömmlichen Verarbeitung von Partikelschäumen. Damit werden neue Anwendungen für Dämmstoffe im Bau ebenso wie für anspruchsvolle Verpackungsanforderungen und neue Schäume in der Mobilitätsbranche möglich.

Erste Erfahrungen gewannen die Forscher bei der Charakterisierung und Analyse von Polymeren hinsichtlich ihrer Eignung für die Radiofrequenzverarbeitung. Mittels des neuen Radiofrequenz Formteilautomaten wurden bereits eine Vielzahl von Materialien zu Formteilen versintert. Sowohl kommerzielle als auch eigenentwickelte Materialien auf Basis von PLA, TPU, PET und weiteren Thermoplasten wurden erfolgreich abgemustert. Auch die klassischen Materialien z. B. auf Basis PS und PP wurden eingesetzt.

Der dampflose, energieeffiziente Prozess zur Partikelschaumherstellung eignet sich auch im Besonderen für die Verarbeitung von Hochtemperatur-Thermoplasten und eröffnet dadurch ein erweitertes Anwendungsfeld für Partikelschäume. Es bieten sich zudem neue Möglichkeiten der Verarbeitung von feuchtesensitiven Materialien und Hybridisierung mit ungeschäumten Materialien.
Die neue Anlage wird bereits für erste Entwicklungsprojekte eingesetzt und steht auch, samt Expertise, für Industriekunden zur Verfügung.

www.ict.fraunhofer.de

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