Der Wandel ist die einzige Konstante in der Industrie und der thermoplastische Schaumguss ist das neueste Beispiel für diesen Fortschritt. Er bringt nicht nur eine Revolution in der Welt der Kunststoffverarbeitung, sondern gestaltet die gesamte Industrie neu. Doch wie genau verändert der thermoplastische Schaumguss die Spielregeln? Thermoplastischer Schaumguss, auch bekannt als TSG-Verfahren, ist eine spezielle Form der Kunststoffverarbeitung. Thermoplastische Kunststoffe sind Materialien, die erhitzt und geformt werden können, und beim Abkühlen behalten sie ihre neue Form bei. Im Rahmen des thermoplastischen Schaumgusses wird ein Treibmittel verwendet, um den Kunststoff aufzuschäumen. Dies geschieht, während der Kunststoff noch in flüssiger Form ist, was bedeutet, dass das Treibmittel kleine Blasen oder Schaumzellen in das Material einbringt. Wenn der Kunststoff dann abkühlt und erstarrt, bleiben diese Schaumzellen erhalten, was zu einem leichten, aber dennoch starken Material führt. Mit seinen einzigartigen Eigenschaften hat thermoplastischer Schaumguss eine neue Ära in der Kunststoffverarbeitung eingeleitet. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren ermöglicht diese Technologie die Produktion von Kunststoffteilen mit einer Vielzahl an unterschiedlichen Vorteilen, wie zum Beispiel: – verbesserte Qualität – geringeres Gewicht – höhere Steifigkeit im Vergleich zum Gesamtgewicht – Minimierung der Einfallstellen Darüber hinaus hat der geringere Energieverbrauch des Verfahrens einen positiven Einfluss auf die Umweltbilanz. Um die gewünschten Ergebnisse zu erreichen, ist es ausreichend, dem Kunststoffgranulat das Treibmittel in relativ geringen Mengen beizumischen. Das Verhältnis von Treibmittel zu Granulat lässt sich ähnlich konzipieren wie die Menge an Farbstoffen, die zur Färbung des Materials benötigt werden. Wenn das Treibmittel dem Gemisch hinzugefügt wird, erfolgt eine thermische Zersetzung, bei der es in gasförmige Komponenten übergeht. Dieser Prozess führt dazu, dass die Schmelze aufschäumt. Um den optimalen Schaumeffekt zu erzielen, sollte die Aktivität des Treibmittels so spät wie möglich in der Schmelze eintreten. Dies gewährleistet, dass die Oberflächen der Formteile kaum oder gar nicht durch den Schaumprozess beeinträchtigt werden. Während des Einspritzens in ein Werkzeug erreicht der Spritzdruck im Schneckenvorraum beim thermoplastischen Schaumguss-Verfahren Werte von bis zu 2000 bar. Ist das Werkzeug jedoch gut belüftet, herrschen an der Fließfront, also innerhalb des Werkzeugs selbst, annähernd gleiche Druckverhältnisse wie in der Umgebung des Werkzeugs. An dieser Fließfront bilden sich Gasblasen, die sich in Fließrichtung ausdehnen, während die Schmelze ihre Abwälzbewegung vollzieht. Das Ergebnis sind Silberschlieren auf der Oberfläche des Werkstücks, die sich in etwa in Richtung des Fließwegendes orientieren. Beim thermoplastischen Schaumguss kommt dem Einsatz von Treibmitteln eine entscheidende Rolle zu. Dabei gibt es drei Möglichkeiten, und zwar: – ausschließlich chemische Treibmittel – ausschließlich physikalische Treibmittel – eine Kombination aus beiden Diese Treibmittel sind in der Regel in Pulverform oder als sogenannte „Masterbatches“ erhältlich. Chemische Treibmittel, insbesondere Natriumhydrogencarbonat und Zitronensäure-Derivate, sind im Rahmen des thermoplastischen Schaumgusses häufig im Einsatz. Sie entfalten ihre Wirkung, indem sie sich zersetzen, wenn das thermoplastische Kunststoffmaterial schmilzt. Bei dieser Zersetzung werden Gase wie Kohlendioxid oder Stickstoff freigesetzt, die sich mit der Schmelze vermischen. Zusätzlich entstehen durch diese chemische Reaktion feste Zersetzungsrückstände, die abhängig vom gewählten Treibmittel den Prozess negativ beeinflussen können. Daher ist es wichtig, die Treibmittel vorab sorgfältig in Bezug auf ihre Verträglichkeit mit dem Prozess auszuwählen. Während des Einspritzvorgangs in das Werkzeug expandiert das freigesetzte Gas unter Einfluss von Wärme und Druck. Für eine möglichst homogene Verteilung der hinzugefügten Additive in der Schmelze werden oft spezielle Schnecken benötigt, die in der Regel in Standardzylindern verwendet werden können. Im Gegensatz dazu erfordern physikalische Treibmittel keine Zersetzungsreaktion, weshalb keine Zersetzungsrückstände entstehen, die bei der Verwendung von chemischen Treibmitteln anfallen können. Bei diesem Prozess wird die Polymerschmelze indirekt mit Treibgas beladen, das über eine Gasdosierstation zugeführt wird. Die Leistungsfähigkeit dieser Gasdosierstation hängt in erster Linie davon ab, wie viel Gas im Polymer gelöst werden soll. Das TSG-Verfahren, auch bekannt unter dem Namen thermoplastischer Schaumguss, revolutioniert die Kunststoffverarbeitung durch die Verwendung von Treibmitteln, die den Kunststoff aufschäumen und somit ein leichtes, dennoch starkes Material erzeugen. Das Verfahren ermöglicht eine verbesserte Qualität, geringeres Gewicht, höhere Steifigkeit und Minimierung der Einfallstellen bei gleichzeitig reduziertem Energieverbrauch. Redaktion: Walter Braun Impressum Wiedergabe – auch auszugsweise – nur mit schriftlicher Genehmigung des Herausgebers. Der vorliegende Tipp ist sorgfältig erarbeitet worden. Dennoch erfolgen alle Angaben ohne Gewähr. Weder Redaktion noch Herausgeber können für eventuelle Nachteile oder Schäden, die aus den hier gemachten praktischen Anleitungen resultieren, eine Haftung übernehmen Die extreme Belastung von Maschinen – so erkennen Sie Fehler in der Hydraulik sofort Technik auf dem Vormarsch – das sind zukunftsträchtige und wichtige Innovationen Kryotechnik in der Industrie – Prozesse mit extrem niedrigen Temperaturen ADLATUS der neutrale Matratzen Konfigurator – Ihre online Matratzenberatung Industrie 4.0 – die industrielle Innovation im digitalen Zeitalter Die Geburt von Innovation: Wie Ideen im Designprozess zum Leben erweckt werden
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Welche Vorteile bietet der thermoplastische Schaumguss?
Grundprinzipien des thermoplastischen Schaumgusses
Welche Treibmittel kommen zum Einsatz?
Fazit
Herausgeber: tipps-vom-experten
TvE vl. Walter Friedrich Georg Braun, Drljanovac 5,
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UID-Nr.: HR 92880568110 – Tel. 0049-171-5282838Weitere Texte passend zum Thema finden Sie hier:
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