Herstellung von physikalisch geschäumten Polyurethan-Formteilen mit CO2 als Treibmittel

Die heute zur Verfügung stehenden Schäumtechnologien für Polyurethan (PUR)weisen alle verfahrensbedingte Nachteile auf, die eine Verbesserung der bishermöglichen mechanischen Eigenschaften verhindern. Eine Alternative stellt dasphysikalische Schäumen mit dem inerten Treibgas Kohlenstoffdioxid (CO2) dar. Allerdings führt es bislang zu einem unkontrollierten Schäumprozess. In dieserArbeit werden zwei verschiedene Verfahren vorgestellt, mit denen der Einsatz desTreibmittels für eine weitreichende Dichtereduzierung von Formteilen aus PUR ermöglichtwird.Beim ersten Verfahren wird ein externes Schäumaggregat eingesetzt, mit dem ineiner Vorreaktionskammer die Viskosität des Reaktionsgemischs erhöht wird, bevores ins Formwerkzeug dosiert wird. Demgegenüber findet die Vorreaktionszeitim zweiten Verfahren im Werkzeug statt, wo durch einen hohen Innendruck (Gasgegendruck)das CO2 in Lösung gehalten werden kann. Somit kann der Aufschäumprozessunabhängig von der Polymerbildung gestartet und gesteuert werden. Fürbeide Verfahren wird die Anlagentechnik erläutert und in einer systematischenProzessuntersuchung der Einfluss der neuen Prozessparameter Beladungsdruckund Vorreaktionszeit auf die mechanischen Eigenschaften dargestellt.Im Ergebnis können Weichschaum-Formteile mit einer Dichte von 61 kg/m3 hergestelltwerden. Da die dargestellten Schäumverfahren keine verhärtenden Harnstoffeproduzieren, wird die Stauchhärte gegenüber einem Bauteil, das chemischgeschäumt wurde, auf ein Viertel reduziert. Die Verfahren fügen daher einen neuenFreiheitsgrad zur Auslegung der Härte, auch bei niedrigen Formteildichten, hinzu.Für Hartschaum-Systeme bieten die Verfahren das Potenzial zur Verbesserung derBrandschutzeigenschaften, ohne das ein ökologisch bedenkliches Treibmittel eingesetztwerden muss.