13/10/2014

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IKV: Forschungsprojekt - Schaumextrusion mit Trockeneis als physikalisches Treibmittel

Das IKV hat in einem Forschungsprojekt zur Schaumextrusion die Verwendung von Trockeneis als physikalischem Treibmittel untersucht. Zusammen mit der motan-colortronic GmbH, Isny, wurde eine neue Verfahrenstechnik entwickelt, die zur Herstellung mittelschwerer Schäume CO2 im festen Aggregatzustand, das so genannte Trockeneis, einsetzt. Die neu entwickelte Verfahrenstechnik kombiniert dabei die Vorteile des physikalischen und des chemischen Schäumens.

Das Trockeneis wird ähnlich wie das Masterbatch beim chemischen Schäumen in Form von Pellets über den Materialtrichter in den Extruder eindosiert. Modifikationen am Extruder selbst sind daher nicht nötig. Ein weiterer Vorteil: Als physikalisches Treibmittel hinterlässt Trockeneis im Extrudat keine Reaktionsrückstände, wie z.B. Wasser. Es ist somit auch für hydrolyseempfindliche Materialien geeignet. Die neue Dosiertechnik ist in der Lage, Trockeneispellets über eine Dosierschnecke und einen Fallmischer direkt in die Einzugszone des Extruders zu dosieren. Damit vermeiden die IKV-Forscher eine vorzeitige Sublimation des Trockeneises und das Abkühlen des Kunststoffgranulats. Durch zügiges Aufschmelzen des Kunststoffs und einen raschen Druckaufbau wird das Trockeneis in der Schmelze gelöst. Das IKV hat die neuartige Dosiertechnik inzwischen umfangreich getestet und Prozessfenster für das Verfahren erarbeitet.

Mit der neuen Verfahrenstechnik können Schaumdichten von minimal 350 kg/m³ (Beispiel LDPE) erzielt werden, die mit dem chemischen Schäumen vergleichbar sind. Durch Anpassung der Prozesstemperaturen ist das Verfahren auch auf andere Kunststoffe, wie z.B. Polypropylen, übertragbar. Trotz vergleichsweise hoher Sublimationsverluste bei der Treibmitteldosierung ist das Verfahren aufgrund der geringen Kosten für CO2 konkurrenzfähig zu chemischen Treibmitteln. Das Verfahren ermöglicht einen kostengünstigen Einstieg in die Schaumextrusion, da sich die Nachrüstung auf die Dosiertechnik beschränkt.

Das Projekt wurde über zwei Jahre über die AiF im Rahmen der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert.

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