Was ist Strukturschaumformen?
Manchmal müssen Sie größere Teile herstellen als solche, die aus herkömmlichen Materialien hergestellt werden. Wie kann man diese Teile herstellen, ohne Einbußen bei Festigkeit, Steifigkeit und Gesamtqualität hinnehmen zu müssen? Glücklicherweise gibt es eine einfache und kostengünstige Lösung: Strukturschaum.
Strukturschaum ist ein Herstellungsmaterial, das den Schaumkern mit einer starken äußeren „Haut“ verbindet, anstatt immer stark zu sein. Im Vergleich zu herkömmlichen Polymeren (wie Polyurethan, Polyester oder Epoxidharz) ist es leicht und flexibel und behält gleichzeitig eine gute Festigkeit und Steifigkeit bei. Mit Strukturschaum können Teile von beispiellosen Ausmaßen hergestellt werden, was zu einer Revolution in der Produktion von Dächern, Innen- und Außenkarosserieteilen, Gehäusen für medizinische Geräte und sogar Snowboards führt.
Was ist Strukturschaum?
Strukturschaum ist ein Verbundmaterial, normalerweise ein duroplastisches (aber auch thermoplastisches) Polymer, das während des Formprozesses mit einem inerten physikalischen Gas (z. B. Stickstoff) oder einem chemischen Treibmittel gemischt wird. Das Ergebnis ist kein festes Material, sondern ein Mikroporen-„Kern“ geringer Dichte und eine äußere „Haut“ hoher Dichte. Der Kern reduziert das Gesamtgewicht des Materials, während die starke Haut es stabil und schlagfest hält.
Die Struktur des Materials ähnelt einer Sandwichstruktur mit einem Kern geringer Dichte, der vollständig von einer Haut hoher Dichte umgeben ist. Die Textur des Kerns wird oft als ähnlich wie „Schwamm“ oder „Wabe“ beschrieben. Aufgrund seiner einzigartigen Kernstruktur ist Strukturschaum im Allgemeinen 20 bis 40 % leichter als feste Polymere, Aluminium, Stahl, Plattenformmassen oder andere häufig verwendete Materialien.
Aufgrund seiner geringeren Robustheit ist das Basismaterial für die Herstellung von Strukturschaum in der Regel ein thermoplastisches Polymer und kein duroplastisches Material. Zu den häufig verwendeten Thermoplasten gehören unter anderem: Polyurethan, Polycarbonat, Polyphenylenether (Noryl), Polybutylenterephthalat (Valox) und Acrylnitril-Butadien-Styrol.
Strukturschaumformverfahren
Der Prozess der Formung von Teilen mit Strukturschaum ist den herkömmlichen reaktiven Spritzgussverfahren sehr ähnlich. Bewahren Sie die beiden Inhaltsstoffe Polyol und Isocyanat (sie werden zu Polyurethan zusammen) in einem separaten Behälter in flüssiger Form auf. Sie werden zu einem Harz vermischt, das dann in eine vorbereitete Form eingespritzt und durch chemische Reaktion ausgehärtet wird.
Es gibt jedoch einen wichtigen Unterschied bei der Herstellung von Strukturschaum im Vergleich zu festen Polymeren. Beim Injektionsprozess werden der Mischung neben Polyolen und Isocyanaten auch Inertgase oder chemische Treibmittel zugesetzt. Dadurch verändert sich die Art der letztlich stattfindenden chemischen Reaktion.
Im Vergleich zum Standard-Reaktivspritzguss aus festem Polyurethan werden weniger Polyol und Isocyanat verwendet, sodass das Harz die Form nicht vollständig ausfüllt. Stattdessen wird das Gas bzw. Treibmittel durch die Reaktion zwischen den beiden Komponenten aktiviert. Es dehnt sich aus und füllt den leeren Raum der Form mit Schaum. Dadurch entsteht eine „Wabenstruktur“, und der innere Kern aus Strukturschaum ist bekannt. Wenn die Oberflächenelemente Kontakt mit der Formwand haben, kollabieren sie und bilden eine starke Haut um die Außenseite des Materials.
