Het schuimen van rotatiegegoten producten

Sinds de oprichting van Pentas hebben we uitgebreide ervaring opgebouwd in het schuimen van rotatiegietproducten. Onze oorsprong ligt in de productie van rotatiegegoten surfplanken van polyethyleen (PE). Deze surfplanken, die door het rotatiegietproces hol zijn, werden gevuld met polyurethaanschuim (PU) om de nodige stevigheid te verkrijgen.

Vandaag de dag bouwen we voort op deze kennis. In nauwe samenwerking met verschillende partners hebben we ons schuimproces verfijnd en verder ontwikkeld. Hierdoor kunnen we nu een breed scala aan producten schuimen, variërend van transportbakken die extra stabiliteit vereisen, isolatiebakken, drijvers, tanks die bescherming bieden tegen bevriezing tot zelfs medische tafelbladen die meer stevigheid nodig hebben.

In deze blog vertellen we je alles over hoe het schuimproces werkt en de veelzijdige toepassingen ervan.

De verschillende schuim materialen

Voor het rotatiegieten kunnen verschillende materialen worden gebruikt om schuim te creëren, afhankelijk van de gewenste eigenschappen van het eindproduct. Hier zijn enkele veelvoorkomende schuimmaterialen die geschikt zijn voor rotatiegiettoepassingen:

• Polyethyleen (PE) schuim: Polyethyleen is het meest gebruikte materiaal in rotatiegieten vanwege zijn goede slagvastheid, chemische bestendigheid en kostenefficiëntie. Het kan worden geschuimd om lichte, isolerende en sterke producten te creëren, zoals in opslagtanks, koelboxen en beschermende verpakkingen.

• Polyurethaan (PU) schuim: Dit schuim biedt uitstekende schokabsorptie en isolatie. Polyurethaan wordt vaak gebruikt voor producten die een hogere mate van flexibiliteit en demping vereisen, zoals sportartikelen, stoelen of beschermende uitrusting.

• Polypropyleen (PP) schuim: Polypropyleen heeft een hogere hittebestendigheid en is geschikt voor toepassingen waarbij producten aan hogere temperaturen moeten worden blootgesteld, zoals autoclaveerbare onderdelen of hittebestendige containers.

• VA (Ethyleenvinylacetaat) schuim: Dit type schuim biedt uitstekende flexibiliteit en impactbestendigheid, waardoor het geschikt is voor toepassingen zoals sportuitrusting, schoenzolen en andere veerkrachtige producten.

Elk materiaal biedt specifieke voordelen, zoals flexibiliteit, stijfheid, chemische bestendigheid of thermische isolatie. De keuze van het materiaal hangt af van de specifieke eisen van de toepassing, zoals thermische isolatie, slagvastheid of chemische weerstand.

De verschillende type schuim

Bij rotatiegieten kunnen verschillende typen schuim worden toegepast, afhankelijk van de gewenste eigenschappen van het eindproduct. De twee belangrijkste schuimtypes zijn geslotencellig schuim en opencellig schuim:

Geslotencellig schuim

Dit type schuim bevat cellen die volledig gesloten zijn, waardoor lucht en vocht niet kunnen binnendringen. Hierdoor biedt het uitstekende thermische isolatie en waterbestendigheid. Geslotencellig schuim wordt vaak gebruikt in toepassingen zoals geïsoleerde tanks, koelboxen en opslagtanks waar bescherming tegen vocht en temperatuurveranderingen essentieel is.

Opencellig schuim

In opencellig schuim zijn de cellen onderling verbonden, wat resulteert in een minder dichte structuur die beter is in het absorberen van schokken en geluid. Dit type schuim wordt vaak toegepast in producten waar schokdemping belangrijker is dan isolatie, zoals in beschermende verpakkingen en sportartikelen.

Éénstapschuim

Daarnaast zijn er schuimsystemen zoals éénstapschuim (one-step foam), waarbij een blaasmiddel wordt toegevoegd aan het rotatiegietproces om een schuimkern te creëren met een stevige buitenlaag. Dit wordt vaak toegepast voor het creëren van producten met variabele stijfheid en dempingseigenschappen.

De keuze van het type schuim hangt dus af van de specifieke eisen voor stijfheid, slagvastheid en isolatie in de eindtoepassing.

Waarom schuimen?

Isolatie

Het schuim zorgt voor een isolatie omdat het schuimmateriaal uit een netwerk van gesloten cellen bestaat die lucht insluiten. Lucht is een uitstekende thermische isolator, omdat het de overdracht van warmte door geleiding aanzienlijk vermindert. In een rotatiegegoten product met een geschuimde kern betekent dit dat de lucht die in de cellen van het schuim is opgesloten, voorkomt dat warmte snel door het materiaal stroomt.

Deze eigenschap maakt geschuimde rotatiegietproducten ideaal voor toepassingen waarbij thermische isolatie belangrijk is, zoals koelboxen, opslagcontainers voor warme of koude vloeistoffen, en andere geïsoleerde containers. Het schuim fungeert dus als een barrière die zowel warmteverlies als warmte-opname beperkt, waardoor het product stabieler blijft bij temperatuurveranderingen.

Slagvastheid

Schuimen in rotatiegegoten producten verhoogt niet alleen de isolatie, maar verbetert ook de slagvastheid van het product. De schuimstructuur absorbeert energie bij impact, waardoor het product beter bestand is tegen breuken of deformatie. Het schuim werkt als een buffer, waarbij de ingesloten lucht in de cellen helpt schokken en trillingen op te vangen.

Dit maakt geschuimde rotatiegegoten producten zeer geschikt voor toepassingen waarbij ze aan zware omstandigheden of herhaaldelijke impact worden blootgesteld, zoals sportartikelen, beschermende behuizingen en verpakkingen voor gevoelige apparatuur. Dankzij deze slagvastheid blijven de producten langer intact, zelfs onder zware belasting, wat hun duurzaamheid aanzienlijk verhoogt. Dit is cruciaal voor toepassingen zoals daken van heftrucks, die bestand moeten zijn tegen vallende objecten.

Stijfheid

Schuimen bij rotatiegieten draagt bij aan stijfheid doordat de combinatie van een stijve buitenlaag en een geschuimde kern zorgt voor een sterkere structuur zonder het gewicht te verhogen. De buitenste harde laag van het product biedt structurele sterkte, terwijl de geschuimde kern ondersteuning biedt en door zijn gesloten cellen bijdraagt aan de stijfheid van het geheel.

Dit principe maakt geschuimde rotatiegegoten producten geschikt voor toepassingen waar een balans tussen lichtgewicht en stijfheid vereist is, zoals in meubels, containers en constructiepanelen. De schuimlaag zorgt voor minder doorbuiging of vervorming onder belasting, waardoor het product zijn vorm en functie behoudt, zelfs bij langdurig gebruik of zware belasting. Hierdoor kunnen de producten dunner en lichter worden ontworpen, terwijl de stijfheid behouden blijft. Dit is essentieel voor bijvoorbeeld bagage trays die onder hoge snelheid over transportsystemen razen.

Wijze van schuimen:

Schuim kan op twee manieren in een rotatiegegoten product worden aangebracht: achteraf of tijdens het rotatiegietproces zelf. Beide methoden hebben hun eigen voor- en nadelen.

1. Schuimen tijdens het rotatiegietproces (in-situ schuimen)

Bij deze methode wordt het schuim tijdens het rotatiegietproces aangebracht, meestal door het toevoegen van een blaasmiddel of schuimmiddel aan het polymeerpoeder in de matrijs. Het schuim ontstaat tijdens de verhitting en het roteren, waardoor het product in één enkele stap wordt gevormd.

Voordelen:

• Efficiëntie: Het hele product, inclusief de schuimkern, wordt in één stap geproduceerd, waardoor extra bewerkingen overbodig zijn.

• Sterke hechting: De schuimlaag hecht goed aan de buitenste wand van het product, wat de structurele integriteit verhoogt en voorkomt dat de lagen loskomen .

• Kostenbesparing: Omdat het proces in één cyclus plaatsvindt, kunnen arbeidskosten en productietijd worden verminderd.

Nadelen:

• Beperkte controle: Het kan moeilijker zijn om de dichtheid en dikte van de schuimlaag precies te regelen tijdens het proces, wat kan leiden tot variatie in productkwaliteit.

• Materiaalkeuze: Niet alle materialen kunnen eenvoudig worden geschuimd tijdens het rotatiegieten. De keuze van materialen en blaasmiddelen is beperkter.

2. Schuimen achteraf (post-molding schuimen)

Bij deze methode wordt het schuim na het vormingsproces toegevoegd. Dit gebeurt door het schuim via openingen in het product te injecteren, of door het product met schuim te vullen nadat de rotatiegegoten buitenlaag is gevormd.

Voordelen:

• Betere controle: De schuimdichtheid en verdeling kunnen nauwkeuriger worden geregeld, waardoor de kwaliteit en consistentie van het schuim beter beheerst kunnen worden.

• Flexibiliteit in materiaalkeuze: Aangezien het schuim achteraf wordt toegevoegd, kunnen er meer soorten schuim en blaasmiddelen worden gebruikt die niet compatibel zijn met het verhittingsproces tijdens rotatiegieten.

Nadelen:

• Extra productiestap: Het schuim moet apart worden toegevoegd na het vormen van het product, wat het productieproces langer maakt en de kosten verhoogt.

• Minder goede hechting: Het schuim hecht mogelijk minder goed aan de buitenwand, wat kan leiden tot problemen zoals delaminatie of een verminderde structurele sterkte.

Deze twee methoden bieden elk voordelen, afhankelijk van de vereisten voor het productontwerp en de toepassing.

Voorbeelden van geschuimde producten

Bagage trays

Deze maatwerk trays transporteren bagage op vliegvelden op hoge snelheid. Dankzij het PU-schuim krijgen ze de stevigheid die nodig is om duizenden koffers moeiteloos te verwerken.

Medische tafelbladen

Voor ziekenhuizen hebben we tafelbladen ontwikkeld die dankzij het schuim zowel vlak als sterk zijn.

Koelboxen

Koelboxen profiteren van de isolerende werking van PU-schuim, waardoor ze hun inhoud langdurig koel kunnen houden.

Drijvers

Voor ballenlijnen in zwembaden of plassen wordt het drijfvermogen vergroot door de drijvers met PU-schuim te vullen.

Daan Buitenhuis

Communicatie

d.buitenhuis@pentas.nlDaan Buitenhuis