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Blaasmiddel

Treibmittel oder Schaumbildner als Zusatzstoffe in thermoplastischKunststoffe beantragt Gewichtsreduzierung und Kosteneinsparung in Spritzguss, Rotationsformen und extrudieren.

Warum ein Treibmittel?

Treibmittel werden verwendet, um bestimmte Eigenschaften und Qualität zu verbessern. Wie:

  • Dichtereduzierung (Gewichts- & Kosteneinsparungen)
  • Reduzierung von Schrumpf und Verzug
  • Vermeidung von Kollaps durch Schrumpfung
  • Verbesserung der Fließeigenschaften für eine schnellere Formfüllung mold
  • Anwendung optischer Effekte (Holzstruktur)
  • Verbesserung der (Bearbeitungs-)Eigenschaften des Endprodukts
  • Erhöhung der Steifigkeit bei größeren Produkten
  • Änderung der Isoliereigenschaften

Im Allgemeinen werden Treibmittel hauptsächlich für dickwandige Polyethylen und Polypropylen Produkte (>10 mm) mit dem Ziel der Gewichtsreduzierung, auch kombiniert mit einer kürzeren Zykluszeit.

Weniger bekannt ist, dass Treibmittel auch bei technischen Kunststoffen wie POM, PC/ABS, SAN, ASA, PET, PBT, Elastomere (TPE, TPU, TPV, SEBS/SBS), PMMA, diverse Polyamide. Dies gilt sowohl für ungefüllte als auch für gefüllte Kunststoffe.

Anwendungen

Es gibt verschiedene Verfahren zum Auftragen von Treibmitteln, wie zum Beispiel:

  • Thermoplastischer Schaumguss (TSG) auch genannt Strukturschaumformteile (SFM)
    • Ein Verfahren mit dem Ziel maximaler Gewichtsreduzierung, verbesserter Steifigkeit, sehr guter Kontrolle über Verzug, Setzmaß und Schrumpfung. Aufgrund der deutlich sichtbaren Treibmittelspuren auf der Oberfläche müssen die Produkte fast immer lackiert werden. Dichtereduktionen bis ca. 35% sind möglich.
  • Gasgegendruck
    • Während des Füllens wird die Form unter Druck gehalten, bis sie fast gefüllt ist. Durch das Absenken des Drucks erst dann beginnt das Treibmittel im Vergleich zu TSG später zu wirken. Dennoch wird eine Gewichtsreduzierung bei gleichzeitiger Erhaltung der Oberflächenqualität erreicht. Diese Produkte haben eine glatte Oberfläche und müssen daher nicht lackiert werden.
  • Mehr Komponenten Spritzguss
    • Treibmittel werden im Kern des Produkts aufgetragen, um eine höhere Steifigkeit, ein strafferes Produkt und einen besseren Fluss zu erzielen. Gewichtsreduktion ist normalerweise nicht das Hauptziel, aber eine Gewichtsreduktion von 15-25% ist erreichbar.
  • Kompaktspritzguss
    • Hier werden Treibmittel hauptsächlich verwendet, um Kollabieren und Verziehen zu verhindern.
  • Niederdruck und Direktbegasung Prozesse
    • In Europa wenig verwendet, aber in den Vereinigten Staaten sehr beliebt. Hier ist es möglich übergroß Produkte mit Gewichtsreduzierung und verbesserter Steifigkeit herstellen.

In Kombination mit einem Gas (Stickstoff oder Luft) werden Treibmittel als „Keimbildner“ für eine möglichst feine Zellstruktur in Produkten wie Paletten, Großkisten und Objektträgern eingesetzt.

Neben diesen (Spritzguss-)Verfahren werden Treibmittel auch verwendet für:

  • Extrusion von Profil & Rohr, Blech/Stange und Kabel & Draht, aber auch zum Beispiel Strukturtapeten
  • Extrusionsblasen von Flaschen und technischen Teilen
  • Rotationsformen

Treibmittelauswahl

Für die Auswahl des richtigen Treibmitteltyps ist es daher wichtig zu wissen, wozu das Produkt dient, wie der Herstellungsprozess ist und natürlich welcher Kunststoff.

Es stehen viele verschiedene Arten von Treibmitteln zur Auswahl. Grundsätzlich lassen sie sich in zwei Haupttypen unterteilen:

Exotherme Treibmittel

Beyogen auf Azodicarbonamid und andere Hydrazin-Derivate, verbunden mit verschiedenen Trägerstoffen.

  • sehr hohe Gasausbeute (~220 ml/g)
  • gleichmäßige Gasverteilung
  • wenig korrosiv gegen Schimmel
  • Gasbildung kann dem Kunststoff angepasst werden
  • keine Neigung zu Blühen
  • nicht lebensmittelecht!

Endotherme Treibmittel

Basierend auf Bicarbonaten und zitronensäureähnlichen Verbindungen

  • Relativ geringe Gasausbeute (~130 ml/g)
  • Für große, langlaufende Produktionsserien benötigen Sie möglicherweise Formen mit einem hohen Chromgehalt, da einige Typen Zitronensäure enthalten.
  • Gasbildung kann je nach Kunststoff angepasst werden
  • Neigung zum Blühen bei einigen Arten
  • Sehr feine Zellstruktur
  • Kürzere Zykluszeiten
  • CO . produzieren2 und ganz wenig Wasser
  • Lebensmittel zugelassen

Methode

Je nach Verwendungszweck eines Treibmittels gibt es mehrere Möglichkeiten:

  • Verhindern von Slumps: Zur optimalen Verteilung des Gases 1,0 – 3,0 Gew.-% Treibmittel-Masterbatch mit geringer Wirkstoffkonzentration verwenden.
  • Beim SFM, Gasgegendruck oder Mehrkomponentenspritzguss werden vorzugsweise 1,0 – 3,0 Gew.-% eines hochkonzentrierten Treibmittel-Masterbatches verwendet.

Für ein optimales Ergebnis müssen Treibmittel und Kunststoff in jedem Fall aufeinander abgestimmt sein. Faktoren hierfür sind die Art des Kunststoffs (Schmelztemperatur, MFI/MVR usw.), die Verweilzeit im Zylinder, die Form/das Volumen des Produkts und die beabsichtigte Wirkung.

Beim Spritzgießen mit Treibmittel sind einige Regeln zu beachten:

  • Stellen Sie die Maschine wie gewohnt auf
  • Reduzieren Sie die Belastung auf 0 bar
  • Erhöhen Sie den Gegendruck
  • Verwenden Sie die maximale Injektionsrate
  • Halten Sie die Maschinennase während des gesamten Prozesses an das Werkzeug und verwenden Sie vorzugsweise eine verschließbare Nase oder einen Heißkanal, dies ist notwendig, um Schmelz- und Gasverlust zu vermeiden.
  • Sorgen Sie für eine gute Entlüftung der Form
  • Sorgen Sie für eine ausreichende Werkzeugkühlung