Das Schäumen von Kunststoffen wird immer populärer. Neben dem geringeren Bauteilgewicht (Materialersparnis) reduziert diese Technologie im Spritzguss auch Zykluszeit und Schließkraft – und verbessert die Bauteilqualität als Ganzes. Sechs Unternehmen des Kunststoff-Clusters haben die industrielle Tauglichkeit von Gips als Treibmittel überprüft und wertvolles Wissen gesammelt.
Derzeit werden vor allem Zitronensäure, Natriumcarbonat und ähnlich Verbindungen als chemische endotherme Treibmittel zum Schäumen von Kunststoffen in verschiedensten Anwendungen, z.B. in der Extrusion, im Spritzguss und beim Thermo- oder Blasformen, eingesetzt. In einer Machbarkeitsstudie im Vorfeld wurde aufgezeigt, dass auch auf Gips basierende Treibmittel möglich sind. Der Vorteil: die natürliche Verfügbarkeit dieses Rohstoffes, seine ökologische Unbedenklichkeit und auch der wesentlich geringere Preis. Zusätzlich steht dieser Rohstoff auch aus dem Recycling, konkret aus der Abgaswäsche, in sehr großen Mengen zur Verfügung. Ein weiterer Vorteil gegenüber den üblichen Treibmitteln ist der wesentlich niedrigere Carbon-Footprint.
Vorteile in einzelnen Anwendungen
In der 15-monatigen Projektlaufzeit bestätigte sich die grundlegende Eignung von Gips für das Schäumen von Kunststoffen – nicht für alle, jedoch für einige Anwendungen. Nach Einschätzung der Projektgruppe ist Gips zwar nicht als universal einsetzbares Treibmittel zu handhaben, weist jedoch für einige Anwendungen deutliche ökologische und ökonomische Vorteile auf. Für Spritzguss sehr gut geeignet, in der Profilextrusion je nach Matrix und Dicke der Bauteile gut geeignet, in der Folienextrusion nicht geeignet – so stellten sich die Versuche zusammengefasst dar, wobei jedes beteiligte Unternehmen speziell auf seine individuellen Bedürfnisse überprüfte.
Rolle der Projektpartner
Das mit nachhaltigem Rohstoff-Sourcing befasste Unternehmen M2Consulting stellte durch sein breites Fachwissen und seine gute Branchenkenntnis verschiedenste Quellen für Rohstoff Gips-Dihydrat in unterschiedlichen Qualitäten bereit. Der Projektpartner Gabriel Chemie compoundierte insgesamt sechs Masterbatches auf Gips-Basis, die den unterschiedlichen Anforderungen der übrigen Projektpartner entsprachen. Die erfolgreich gemeisterte Herausforderung für die Gabriel Chemie war, die schnelle, schon bei niedrigen Temperaturen beginnende, Wasserabspaltung in den Griff zu bekommen. Greiner Packaging untersuchte die Eignung dieser Masterbatches für Spritzgießen, Platten-Extrusion und Thermoformen, Lenzing Plastics testete die Eignung für die Folienextrusion und Extruwood stellte Profile her. Das Transfercenter für Kunststofftechnik (TCKT) begleitete diese Kooperation als Forschungseinrichtung.
DI (FH) Christian Altmann, Leiter des Kunststoff-Clusters: „Die Unternehmen der Projektgruppe bilden die gesamte Prozesskette des Schäumens von Kunststoffen mit Masterbatches auf Gips-Basis ab: vom Rohmaterial beginnend über die Masterbatchherstellung bis hin zur Anwendung in Extrusion und Spritzguss. Jedes Unternehmen hat Einblick in die gesamte Prozesskette. Der Wissensgewinn für jeden einzelnen Projektpartner ist durch diesen gemeinsamen Erfahrungsaustausch enorm.“
Dr. Christoph Burgstaller, Projektbetreuer des Transfercenter für Kunststofftechnik (TCKT): „Für das TCKT war dieses Projekt sehr interessant, da die weitere Begleitung des Themas für die Umsetzung hin zur Endanwendung sehr fordernd war. Diese Herausforderungen konnten, für die ausgewählten Anwendungen, nur durch die sehr gute Zusammenarbeit in der Gruppe gelöst werden. Daher kann ich es nur empfehlen, schwierige Problemstellungen im Rahmen von Kooperationsprojekten gemeinsam zu bearbeiten, da dadurch die Erfolgswahrscheinlichkeit sehr hoch ist.“
