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Artikel und Hintergründe zum Thema

Umweltfreundliche Kunststofftechnik

Trockeneis als Treibmittel beim Schäumen

Das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen hat in einem Forschungsprojekt zur Schaumextrusion den Einsatz von Trockeneis als physikalischem Treibmittel untersucht. Zusammen mit Motan-Colortronic als Industriepartner wurde eine neue Verfahrenstechnik entwickelt, die zur Herstellung mittelschwerer Schäume CO2 in Form von Trockeneis einsetzt. Die neu entwickelte Verfahrenstechnik kombiniere die Vorteile des physikalischen und des chemischen Schäumens.

Versuche zur Schaumextrusion mit Trockeneis im Extrusionstechnikum des IKV.

Das Trockeneis wird ähnlich wie das Masterbatch beim chemischen Schäumen als Pellets über den Materialtrichter in den Extruder dosiert. Modifikationen am Extruder seien daher nicht nötig. Als physikalisches Treibmittel hinterlasse Trockeneis im Extrudat keine Reaktionsrückstände wie Wasser. Es sei somit auch für hydrolyseempfindliche Materialien geeignet. Die neue Dosiertechnik ist laut IKV in der Lage, Trockeneispellets über eine Dosierschnecke und einen Fallmischer direkt in die Einzugszone des Extruders zu dosieren. Damit vermeiden die Entwickler eine vorzeitige Sublimation des Trockeneises und das Abkühlen des Kunststoffgranulats. Durch zügiges Aufschmelzen des Kunststoffs und einen raschen Druckaufbau werde das Trockeneis in der Schmelze gelöst. Das IKV hat die neuartige Dosiertechnik inzwischen getestet und Prozessfenster für das Verfahren erarbeitet.

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Mit der neuen Verfahrenstechnik können demnach Schaumdichten von minimal 350 kg/m³ (Beispiel LDPE) erzielt werden, die mit dem chemischen Schäumen vergleichbar sind. Durch Anpassung der Prozesstemperaturen sei das Verfahren auch auf andere Kunststoffe wie Polypropylen übertragbar. Trotz vergleichsweise hoher Sublimationsverluste bei der Treibmitteldosierung soll das Verfahren aufgrund der geringen Kosten für CO2 konkurrenzfähig zu chemischen Treibmitteln sein. Das Verfahren ermögliche 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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