13.12.2013

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FSK: 'Innovationspreis Schaumkunststoffe 2013' verliehen

Mit Bio-Schaumstoffen, hergestellt aus Baumrinde oder mit vernetztem Polyethylenschaum zur Ausrichtung von geschossenen Atomen aus dem Teilchenbeschleuniger und mit der von Nano-Partikeln gesteuerten Ausdehnung von Polystyrol-Schäumen gehören in diesem Jahr die Bewerber um den Innovationspreis Schaumkunststoffe 2013 des FSK Fachverband Schaumkunststoffe und Polyurethane e.V. eher zu den nicht alltäglichen Preisträgern.

In 16 Jahren konnte der FSK mit dem Innovationspreis Polyurethane schon viele kreative Produktideen und Entwicklungen von Nachwuchstalenten, wie z.B. die Herzklappe aus Polyurethan, die Haut für einen Haushaltsroboter aus PUR oder Anwendungsideen für den Alltagsgebrauch oder die Wundheilung auszeichnen. Doch sind, so der FSK-Vorsitzende Albrecht Manderscheid, bei Schaumkunststoffen die Ideen und Innovationen aus dem Bereich der Grundlagenforschung eher selten. "So viele unterschiedliche und hochinteressante Bewerbungen um den Innovationspreis Schaumstoffe haben wir in der zweiten Auflage dieser Preisausschreibung nicht erwartet", beschreibt Rüdiger Simon, Mitglied des Vorstandes und der Jury zum Innovationspreis, die diesjährigen Bewerbungen von Studenten und Unternehmen.

Im Kampf gegen die Erderwärmung und den damit verbundenen Klimawandel ist die Reduzierung des Heizenergie-Verbrauchs von großer Bedeutung. Kunststoff-Schäumen nehmen hier eine Schlüsselrolle für eine effiziente Dämmung von Gebäuden ein. Bei der Verleihung des "Innovationspreises Schaumstoffe 2013" stand diese Thematik besonders im Fokus. Ausgezeichnet wurden mit jeweils 1.500 Euro zwei Projekte von Studierenden und Nachwuchskräften, deren Ideen Dämmungen optimieren. Überreicht wurden die Preise bei der Fachtagung Polyurethane 2013 am 3. Dezember in München.

Hartschäume aus Baumrinde
Ein Preisträger ist das Projekt "BioFoamBark" unter der Leitung von Prof. Antoni Pizzi und Prof. Marie-Piere Laborie. Dabei geht es um Hartschäume aus Rindenextrakt als Dämmmaterial für Häuser. Die Doktoranden der Universität Freiburg haben diese biobasierten Hartschäume entwickelt. Das Forschungsteam (Ricarda Böhm, Danny Garcia Marrero, Clément Lacoste) gewinnt diese Hartschäume überwiegend aus Tanninen und Furfurylalkohol, so dass das Endprodukt zu über 80 Prozent aus nachwachsenden Rohstoffen besteht. Tannin, ein Bestandteil der Holzrinde von Nadelbäumen, bleibt normalerweise als ein Abfallprodukt der Holzindustrie übrig. Die so hergestellten Hartschäume sollen ähnliche Wärmeleitfähigkeiten wie konventionelle Dämmmaterialien aufweisen, seien aber im Unterschied zu diesen nicht brennbar. Dies stelle, insbesondere bei der Isolierung von Gebäuden, einen großen Vorteil dar.

Nanoteilchen verringern Wärmeleitung bei Polystyrol-Hartschaum
Der FSK zeichete auch ein weiteres Projekt aus, beim dem an einem neuartigen Dämmmaterial gearbeit wird. Den jungen Wissenschaftlern der Universität Bayreuth und des Freiburger Materialforschungszentrums (Chimezie Okolieocha, Sabrina Kerkling, Thomas Köppl, Folke Johannes Tölle) sei es unter Anleitung von Prof. Rolf Mülhaupt und Prof. Volker Altstädt gelungen, durch Zugabe von Nanoteilchen aus Graphenen im Polystyrol die Wärmeleitfähigkeit von extrudiertem Polystyrol-Hartschaum (XPS) deutlich zu reduzieren. Das Prinzip, das diesen neuartigen Dämmstoffen zugrunde liegt: Polystyrol-Schäume bestehen aus vielen kleinen hohlen Zellen, die durch Kunstoffwände voneinander getrennt sind. Sobald man aber dem Kunststoffschaum Graphene zusetzt, verkleinern sich die Hohlräume. Dadurch nehme die Wärmeleitung deutlich ab. Zudem sinke aufgrund der Graphen-Plättchen die infrarote Strahlung. Infrarote Strahlung, die einen hohen Anteil an der aus Wohnräumen entweichenden Wärme hat, kann demzufolge durch den Dämmstoff kaum noch durchdringen.

Schaumkunststoffe zur Erzeugung von Röntgenphotonen
Nicht um Dämmung, sondern um neue Einblicke in die Struktur der Materie und die Evolution des Universums geht es bei einem ebenfalls preisgekrönten Projekt des Instituts für Kernphysik der Universität Münster. In der Kategorie "Forschung & Entwicklung" verlieh der FSK den mit 3.000 Euro dotierten Innovationspreis an Cyrano Bergmann für das Projekt "Erzeugung von Übergangsstrahlung in Schaumkunststoffen".

In Münster wird der circa 500 qm große Übergangsstrahlungsdetektor (TRD,) entwickelt, der für das zukünftige CBM Experiment (Compressed Baryonic Matter) beim internationalen Forschungszentrum FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) in Darmstadt notwendig ist. Das Münsteraner Institut erforscht, wie Schaumkunststoffe zur Erzeugung von Röntgenphotonen dienen können - als mögliche Alternative zu bisher üblichen Folienradiatoren. Geladene Teilchen (Elektronen) werden mit hochrelativistischer Geschwindigkeit durch einen Block Polyethylenschaum von geringer Dichte geschossen. Sind die Elektronen hinreichend schnell, kann an den Grenzflächen im Schaum Röntgenstrahlung (=Übergangsstrahlung, TR) entstehen. Die Eigenschaften der Übergangsstrahlung werden bestimmt durch die Struktur des Schaums.

Das Ergebnis: Die Produktion von Übergangsstrahlung in Schaumfolienradiatoren soll mit klassischen Folienradiatoren gleichziehen können. Als weitere Vorteile werden die mechanische Stabilität und der günstigere Beschaffungspreis genannt. Ein Schaumfolienradiator sei eine Option für den Übergangsstrahlungsdetektor am zukünftigen CBM Experiment bei FAIR in Darmstadt. Bis 2017 entsteht dort am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung eine neue Teilchenbeschleunigeranlage, die weltweit einzigartige Experimente ermöglichen soll. Die Physiker erhoffen sich neue Einblicke in die Struktur der Materie und die Evolution des Universums.

Neben der mit Preisgeldern ausgezeichneten Grundlagenforschung wurden auch zwei Unternehmen mit FSK-Urkunden geehrt: Für eine Produktidee sowie ein innovatives Herstellungsverfahren.

Koffer aus EPP schützt Inhalt und Umgebung
Den universell einsetzbaren Halbschalen-Koffer "Air" hat für die ISL Schaumstoff-Technik GmbH (Viernheim/Hessen) Thomas Heinlein auf der Basis von expandiertem Polypropylen (EPP) entwickelt. Der Koffer eigne sich dank herausragender Eigenschaften für vielfältige Anwendungsbereiche. Das Material EPP wird insbesondere für hochwertige Verpackungen verwendet. Der Koffer aus EPP soll empfindliche Produkte schützen wie zum Beispiel Präzisionswerkzeuge, die täglich gebraucht und transportiert werden. Der EPP-Koffer schützt aufgrund seiner Materialeigenschaften nicht nur den Inhalt, sondern auch seine Umgebung. So sollen empfindliche Oberflächen wie Autolacke nicht verkratzt und bei herunterfallenden Koffern oder bei scharfem Bremsen das Verletzungsrisiko deutlich reduziert werden.

Unterschiedliche geometrische Bauteile mit vielfältigen Materialkombinationen
Für ein besonderes Produktionsverfahren erhielten Kai Eder und Dominic Lutz vom Unternehmen Gaugler & Lutz (Aalen-Ebnat/Baden-Württemberg) eine FSK-Urkunde. MULTISHAPE bietet zahlreiche Möglichkeiten zur Herstellung von unterschiedlich geometrischen Bauteilen mit vor allem sehr vielfältigen Materialkombinationen. Hauptsächlich werden Materialien aus der Leichtbaubranche wie strukturelle Schaumprodukte oder faserverstärkte Deckschichten verwendet. Die Eigenschaften der thermoplastischen Materialien werden bei diesem Verfahren genutzt, um dreidimensionale Geometrien in kurzen Zykluszeiten zu formen. Das Material wird mit partiell justierbaren Halogenstrahlern bis zur Umformtemperatur erhitzt und durch eine schnell schließende Presswerkzeugeinheit in die gewünschte Form gepresst. Nach einem verkürzten Abkühlzyklus lässt sich das Bauteil mit teilweise schon besäumten Randzonen entnehmen.

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