Zur Herstellung thermoplastischer Schaumstoffe mit physikalischen Treibmitteln im Extrusionsverfahren werden überwiegend lange Einschneckenextruder mit einer Länge von bis zu 48 D oder Tandemanlagen mit separaten Aufschmelz- und Kühlextrudern eingesetzt, um die vielfältigen Verfahrensaufgaben zu bewältigen, die an einen Schaumextruder gestellt werden. In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung und Erprobung eines neuen Treibmittelinjektionssegments beschrieben, das die Treibmitteleinbringung in die Kunststoffschmelze und die Kühlung des Schmelze/Treibmittel-Gemischs erst im Anschluss an den Extruder vorsieht. Durch diese Trennung der Verfahrensschritte „Plastifzierung des Kunststoffs“ und „Treibmitteleinbringung“ hat der Extruder nur noch die Aufgabe, eine thermisch und stofflichhomogene Kunststoffschmelze unter dem erforderlichen Druck bereitzustellen. Somit ist mit diesem Treibmittelinjektionssegment physikalisches Schäumen auf nahezu jedem herkömmlichen Extruder möglich.
Besonderes Augenmerk wird bei der Entwicklung des Treibmittelinjektionssegments auf die Sorptions- und Diffusionsvorgänge im Injektionssegment sowie das Fließverhalten der Schmelze gelegt. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Kühlung des Schmelze/Treibmittel-Gemischs, die mit statischen Mischern realisiert wird, die sich in einem flüssigkeitstemperierten Gehäuse befinden.
Anschließende Prozessuntersuchungen mit dem Treibmittelinjektionssegment zeigen, dass mit der neuen Technik CO2-getriebene Polypropylen-Schaumfolien mit einer Dichte bis zu 150 kg/m3 hergestellt werden können. Die Zelldurchmesser der Schaumfolien liegen je nach verwendetem Nukleierungsmittel zwischen 100 und 500 µm. Bei Prozessuntersuchungen mit Polystyrol kann die Dichte der mit CO2 hergestellten Schaumfolien aufgrund der begrenzten Kühlleistung der füssigkeitstemperierten Statikmischer jedoch nicht unter 250 kg/m3 gesenkt werden.