Schaumextrusion

SCHAUMEXTRUSION Bei der Schaumextrusion thermoplastischer Polymerschäume wird ein Treibmittel in den Kunststoff injiziert, das anschließend zum Aufschäumen der Schmelze führt. Zur Steuerung und zur Initiierung der Zellbildung wird der Schmelze Nukleierungsmittel zugegeben, um die Schaumstruktur zu beeinflussen. Dabei handelt es sich auch um mineralische Feststoffe, wie Talkum, mit Partikelgrößen im Mikrometerbereich. Durch den Einsatz von nanoskaligen Partikeln als Nukleierungsmittel sollte es möglich sein mit einem geringeren Einsatz an Nukleierungsmitteln feinzelligere Schäume herzustellen. Aufgrund ihres großen Aspektverhältnisses und ihres vergleichsweise niedrigen Preises bieten sich nanoskalige Schichtsilikate als Nukleierungsmittel an. Zusätzlich können durch die Zugabe geringer Mengen an nanoskaligen Schichtsilikaten auch die mechanischen Eigenschaften des Kunststoffs deutlich verbessert werden.
In einem Forschungsprojekt des IKV wird daher ein Verfahren zur Herstellung von Schaumfolien aus Polypropylen (PP) mit nanoskaligen Nukleierungsmittel entwickelt. Gerade PP-Schäume sind aufgrund ihrer hohen Dauergebrauchstemperatur und ihrer guten mechanischen Eigenschaften von Interesse. Es ist zu erwarten, dass die mit nanoskaligem Schichtsilikat versehenen Schäume gegenüber herkömmlich nukleierten Schäumen feinere Zellen und verbesserte mechanische Eigenschaften aufweisen. Um die Übertragbarkeit auf den industriellen Prozess zu erleichtern, werden die Schaumfolien durch Zugabe eines kommerziellen nanoskaligen Masterbatches auf einem Einschneckenextruder hergestellt. Eine besondere Herausforderung liegt dabei auf der Exfolierung der Partikel, weshalb zunächst der Einfluss der Schneckengeometrie auf die Dispergierung betrachtet wird. Schwerpunkt der anschließenden Prozessuntersuchungen ist der Einfluss von Nukleierungsmittelgehalt, Treibmittelgehalt und Druckgradient am Werkzeugaustritt auf die Struktur und die mechanischen Eigenschaften der Schaumfolien.