Das Schäumen von rotationsgeformten Produkten

Seit der Gründung von Pentas haben wir umfangreiche Erfahrung im Schäumen von Rotationsgussprodukten gesammelt. Unsere Ursprünge liegen in der Herstellung von rotationsgeformten Polyethylen-Surfboards (PE). Diese Surfboards, die durch den Rotationsguss hohl sind, wurden mit Polyurethanschaum (PU) gefüllt, um die erforderliche Festigkeit zu erhalten.

Heute bauen wir auf diesem Wissen auf. In enger Zusammenarbeit mit verschiedenen Partnern haben wir unseren Schäumprozess verfeinert und weiterentwickelt. Dadurch können wir jetzt eine breite Palette von Produkten schäumen, von Transportbehältern, die zusätzliche Stabilität erfordern, über Isolierboxen, Schwimmkörper, Tanks mit Frostschutz bis hin zu medizinischen Tischplatten, die mehr Festigkeit benötigen.

In diesem Blog erklären wir dir alles über das Schäumverfahren und seine vielseitigen Anwendungen.

Die verschiedenen Schaumstoffe

Für den Rotationsguss können verschiedene Materialien verwendet werden, um Schaum zu erzeugen, abhängig von den gewünschten Eigenschaften des Endprodukts. Hier sind einige gängige Schaumstoffe, die für Rotationsgussanwendungen geeignet sind:

Polyethylen (PE) Schaum: Polyethylen ist das am häufigsten verwendete Material im Rotationsguss aufgrund seiner guten Schlagfestigkeit, chemischen Beständigkeit und Kosteneffizienz. Es kann geschäumt werden, um leichte, isolierende und robuste Produkte zu schaffen, wie z. B. Lagertanks, Kühlboxen und Schutzverpackungen.

Polyurethan (PU) Schaum: Dieser Schaum bietet hervorragende Stoßdämpfung und Isolierung. Polyurethan wird häufig für Produkte verwendet, die eine höhere Flexibilität und Dämpfung erfordern, wie z. B. Sportartikel, Sitze oder Schutzausrüstung.

Polypropylen (PP) Schaum: Polypropylen hat eine höhere Hitzebeständigkeit und ist für Anwendungen geeignet, bei denen Produkte höheren Temperaturen ausgesetzt werden müssen, wie z. B. autoklavierbare Teile oder hitzebeständige Behälter.

EVA (Ethylenvinylacetat) Schaum: Dieser Schaum bietet hervorragende Flexibilität und Stoßfestigkeit, was ihn für Anwendungen wie Sportausrüstung, Schuhsohlen und andere widerstandsfähige Produkte geeignet macht.

Jedes Material bietet spezifische Vorteile, wie Flexibilität, Steifigkeit, chemische Beständigkeit oder Wärmedämmung. Die Wahl des Materials hängt von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab, z. B. Wärmedämmung, Schlagfestigkeit oder chemische Beständigkeit.

Die verschiedenen Schaumtypen

Beim Rotationsguss können verschiedene Schaumtypen verwendet werden, abhängig von den gewünschten Eigenschaften des Endprodukts. Die beiden Hauptschaumtypen sind geschlossenzelliger Schaum und offenzelliger Schaum:

Geschlossenzelliger Schaum

Dieser Schaum enthält vollständig geschlossene Zellen, die verhindern, dass Luft und Feuchtigkeit eindringen. Dadurch bietet er eine hervorragende Wärmedämmung und Wasserbeständigkeit. Geschlossenzelliger Schaum wird häufig in Anwendungen wie isolierten Tanks, Kühlboxen und Lagertanks verwendet, bei denen Schutz vor Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen entscheidend ist.

Offenzelliger Schaum

Bei offenzelligem Schaum sind die Zellen miteinander verbunden, was zu einer weniger dichten Struktur führt, die besser geeignet ist, Stöße und Geräusche zu absorbieren. Dieser Schaum wird häufig in Produkten verwendet, bei denen Stoßdämpfung wichtiger ist als Isolierung, wie z. B. in Schutzverpackungen und Sportartikeln.

One-Step-Foam

Darüber hinaus gibt es Schäumsysteme wie One-Step-Foam, bei dem ein Treibmittel dem Rotationsgussprozess hinzugefügt wird, um einen Schaumkern mit einer festen Außenschicht zu erzeugen. Dies wird häufig verwendet, um Produkte mit variabler Steifigkeit und Dämpfungseigenschaften zu schaffen.

Die Wahl des Schaumtyps hängt von den spezifischen Anforderungen an Steifigkeit, Schlagfestigkeit und Isolierung in der Endanwendung ab.

Warum schäumen?

Dämmung

Der Schaum sorgt für eine Isolierung, da das Schaumstoffmaterial aus einem Netzwerk von geschlossenen Zellen besteht, die Luft einschließen. Luft ist ein hervorragender thermischer Isolator, da sie die Wärmeübertragung durch Leitung erheblich reduziert. In einem rotationsgeformten Produkt mit einem geschäumten Kern bedeutet dies, dass die Luft, die in den Zellen des Schaums eingeschlossen ist, verhindert, dass Wärme schnell durch das Material strömt.

Diese Eigenschaft macht geschäumte Rotationsgussprodukte ideal für Anwendungen, bei denen eine thermische Isolierung wichtig ist, wie z. B. Kühlboxen, Lagerbehälter für heiße oder kalte Flüssigkeiten und andere isolierte Behälter. Der Schaum fungiert als Barriere, die sowohl Wärmeverlust als auch -aufnahme begrenzt und das Produkt bei Temperaturschwankungen stabiler hält.

Schlagfestigkeit

Das Schäumen in rotationsgeformten Produkten erhöht nicht nur die Isolierung, sondern verbessert auch die Schlagfestigkeit des Produkts. Die Schaumstruktur absorbiert Energie bei einem Aufprall, was das Produkt widerstandsfähiger gegen Brüche oder Verformungen macht. Der Schaum fungiert als Puffer, wobei die in den Zellen eingeschlossene Luft dazu beiträgt, Stöße und Vibrationen abzufangen.

Dies macht geschäumte Rotationsgussprodukte sehr geeignet für Anwendungen, bei denen sie rauen Bedingungen oder wiederholten Stößen ausgesetzt sind, wie z. B. Sportgeräte, Schutzgehäuse und Verpackungen für empfindliche Geräte. Dank dieser Schlagfestigkeit bleiben die Produkte länger intakt, selbst bei starker Beanspruchung, was ihre Haltbarkeit erheblich erhöht. Dies ist entscheidend für Anwendungen wie Gabelstaplerdächer, die gegen herabfallende Gegenstände beständig sein müssen.

Steifigkeit

Das Schäumen im Rotationsguss trägt zur Steifigkeit bei, indem eine starre Außenschicht mit einem geschäumten Kern kombiniert wird, was eine stärkere Struktur ohne Gewichtssteigerung schafft. Die harte Außenschicht des Produkts bietet strukturelle Festigkeit, während der geschäumte Kern Unterstützung bietet und durch seine geschlossenen Zellen zur Gesamtsteifigkeit beiträgt.

Dieses Prinzip macht geschäumte Rotationsgussprodukte geeignet für Anwendungen, bei denen ein Gleichgewicht zwischen Leichtbauweise und Steifigkeit erforderlich ist, wie z. B. bei Möbeln, Behältern und Bauplatten. Die Schaumschicht reduziert Durchbiegung oder Verformung unter Belastung, wodurch das Produkt seine Form und Funktion auch bei längerem Gebrauch oder hoher Belastung behält. Dies ist entscheidend für Produkte wie Gepäckablagen, die mit hoher Geschwindigkeit über Transportsysteme rasen.

Schäummethoden

Schaum kann auf zwei Arten in ein rotationsgeformtes Produkt eingebracht werden: nachträglich oder während des Rotationsgussverfahrens selbst. Beide Methoden haben ihre eigenen Vor- und Nachteile.

Schäumen während des Rotationsgussprozesses (In-situ-Schäumen)

Bei dieser Methode wird der Schaum während des Rotationsgussverfahrens aufgebracht, in der Regel durch das Hinzufügen eines Treibmittels oder Schaummittels zum Polymerpulver in der Form. Der Schaum bildet sich während des Erhitzens und Drehens, wodurch das Produkt in einem einzigen Schritt geformt wird.

Vorteile:

• Effizienz: Das gesamte Produkt, einschließlich des Schaumkerns, wird in einem Schritt hergestellt, wodurch zusätzliche Arbeitsgänge überflüssig werden.

• Starke Haftung: Die Schaumschicht haftet gut an der Außenwand des Produkts, was die strukturelle Integrität erhöht und das Ablösen der Schichten verhindert.

• Kosteneinsparung: Da der Prozess in einem einzigen Zyklus abläuft, können Arbeitskosten und Produktionszeit reduziert werden.

Nachteile:

• Begrenzte Kontrolle: Es kann schwieriger sein, die Dichte und Dicke der Schaumschicht während des Prozesses genau zu steuern, was zu Qualitätsunterschieden führen kann.

• Materialauswahl: Nicht alle Materialien lassen sich während des Rotationsgussverfahrens leicht schäumen. Die Auswahl an Materialien und Treibmitteln ist eingeschränkter.

Schäumen nach dem Formen (Post-Molding-Schäumen)

Bei dieser Methode wird der Schaum nach dem Formprozess hinzugefügt. Dies geschieht, indem der Schaum durch Öffnungen im Produkt eingespritzt wird oder indem das Produkt nach der Bildung der rotationsgeformten Außenschicht mit Schaum gefüllt wird.

Vorteile:

• Bessere Kontrolle: Die Schaumdichte und -verteilung können genauer gesteuert werden, wodurch die Qualität und Konsistenz des Schaums besser kontrolliert werden können.

• Flexibilität in der Materialwahl: Da der Schaum nachträglich hinzugefügt wird, können mehr Schaumarten und Treibmittel verwendet werden, die mit dem Erhitzungsprozess während des Rotationsgussens nicht kompatibel sind.

Nachteile:

• Zusätzlicher Produktionsschritt: Der Schaum muss nach der Formgebung des Produkts separat hinzugefügt werden, was den Produktionsprozess verlängert und die Kosten erhöht.

• Schlechtere Haftung: Der Schaum haftet möglicherweise weniger gut an der Außenwand, was zu Problemen wie Delamination oder einer verringerten strukturellen Festigkeit führen kann.

Diese beiden Methoden bieten jeweils Vorteile, abhängig von den Anforderungen an das Produktdesign und die Anwendung.

Beispiele für geschäumte Produkte

Gepäckablagen

Diese maßgeschneiderten Ablagen transportieren Gepäck auf Flughäfen mit hoher Geschwindigkeit. Dank PU-Schaum erhalten sie die nötige Festigkeit, um Tausende von Koffern mühelos zu bewältigen.

Medizinische Tischplatten

Für Krankenhäuser haben wir Tischplatten entwickelt, die dank des Schaums sowohl flach als auch stabil sind.

Kühlboxen

Kühlboxen profitieren von der isolierenden Wirkung des PU-Schaums, der es ihnen ermöglicht, ihren Inhalt lange Zeit kühl zu halten.

Schwimmkörper

Schwimmkörper, die in Pool-Leinen oder Seen verwendet werden, haben durch die Füllung mit PU-Schaum eine erhöhte Auftriebskraft.

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