Unternehmensnachrichten über Polymer-Schaumstoffarten PE, PU und PS: Wichtige Unterschiede erklärt

Schaumstoffe, bekannt für ihre Leichtigkeit, Isolierung und Dämpfungseigenschaften, werden in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, von der Automobil- und Bauindustrie bis hin zu Sportgeräten und Verpackungen. Aber was verbirgt sich unter der scheinbar einfachen Struktur von Schaumstoff? Dieser Artikel untersucht drei der gängigsten Polymerschaumstoffe – Polyethylen (PE), Polyurethan (PU) und Polystyrol (PS) – und befasst sich mit ihren Eigenschaften, Anwendungen und zukünftigen Trends.

Schaumstoffe, auch poröse Materialien genannt, sind Feststoffe, die zahlreiche gasgefüllte Poren enthalten. Diese Poren können miteinander verbunden (offenzelliger Schaumstoff) oder isoliert (geschlossenzelliger Schaumstoff) sein. Die poröse Struktur verleiht Schaumstoffen einzigartige physikalische Eigenschaften, darunter:

• Geringe Dichte: Das Vorhandensein von Gasporen reduziert das Gesamtgewicht des Materials, wodurch Schaumstoff leicht und einfach zu handhaben ist.
• Wärmedämmung: Das in den Poren eingeschlossene Gas hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit und widersteht effektiv der Wärmeübertragung.
• Schallabsorption: Die poröse Struktur absorbiert Schallwellen und reduziert so Geräusche.
• Dämpfung: Schaumstoff verformt sich bei Stößen, um Energie zu absorbieren und so einen Schutzpuffer zu bieten.

Schaumstoffe können nach ihrem Basismaterial kategorisiert werden, z. B. Polymerschaum, Metallschaum oder Keramikschaum. Dieser Artikel konzentriert sich auf Polymerschäume, insbesondere Polyethylen, Polyurethan und Polystyrol.

Polyethylenschaum ist ein poröses Material, das hauptsächlich aus Polyethylenharz durch einen Schäumprozess hergestellt wird. Als einer der am häufigsten verwendeten Kunststoffe gibt es Polyethylenschaum in verschiedenen Typen, die auf der Dichte und Struktur basieren, darunter Schaumstoff aus Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), Schaumstoff aus Polyethylen hoher Dichte (HDPE) und vernetzter Polyethylenschaum (XLPE).

XLPE-Schaum ist eine modifizierte Version von Polyethylenschaum, die durch Vernetzungstechnologie hergestellt wird. Durch die Vernetzung werden chemische Bindungen zwischen Polyethylen-Molekülketten gebildet, wodurch die Festigkeit, die Hitzebeständigkeit und die Chemikalienbeständigkeit verbessert werden. Es gibt zwei primäre Vernetzungsverfahren:

• Chemische Vernetzung: Dem Polyethylen werden Vernetzungsmittel zugesetzt, die durch Hitze oder Katalysatoren Reaktionen auslösen.
• Strahlungsvernetzung: Hochenergiestrahlung (z. B. Elektronenstrahlen) bricht und rekombiniert Molekülketten und bildet vernetzte Strukturen.

Im Vergleich zu normalem Polyethylenschaum bietet XLPE-Schaum:

• Höhere Festigkeit und Verschleißfestigkeit
• Verbesserte Hitzebeständigkeit
• Überlegene Chemikalienbeständigkeit
• Reduzierter Druckverformungsrest (bessere Erholung nach Verformung)

XLPE-Schaum hat typischerweise eine geschlossenzellige Struktur, wodurch er wasserdicht und feuchtigkeitsbeständig ist. Seine Isolations-, Schalldämmungs- und Stoßdämpfungseigenschaften sowie die einfache Verarbeitung machen ihn ideal für:

• Automobil: Innenraumkomponenten, Dichtungen und Schalldämmmaterialien
• Konstruktion: Wärmedämmung, Akustikplatten und Abdichtung
• Sport & Freizeit: Trainingsmatten, Yogamatten und Schwimmhilfen
• Verpackung: Schutzpolsterung für Elektronik und empfindliche Güter
• Schuhwerk: Schuhsohlen und -sohlen

Mit wachsendem Umweltbewusstsein gewinnen biobasierte Polymerschäume an Bedeutung. Biobasierter XLPE-Schaum wird aus Polyethylen hergestellt, das aus nachwachsenden Rohstoffen wie Zuckerrohr gewonnen und dann vernetzt wird. Im Vergleich zu erdölbasiertem XLPE-Schaum bietet er:

• Erneuerbarkeit: Reduziert die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen
• Umweltfreundlichkeit: Senkt die Treibhausgasemissionen während der Produktion

Seine Leistung spiegelt die des herkömmlichen XLPE-Schaums wider, wodurch er für ähnliche Anwendungen geeignet ist.

Extrudierter Polyethylenschaum wird durch Mischen von Polyethylenharz mit Treibmitteln und anschließendes Extrudieren der Mischung unter hoher Hitze und hohem Druck hergestellt. Dieser geschlossenzellige Schaumstoff bietet eine gute Dämpfung und Isolierung zu geringeren Kosten, was ihn in der Verpackung für Elektronik und Lebensmittel beliebt macht.

Polyurethanschaum wird durch Polymerisation und Schäumen von Polyether-/Polyesterpolyolen und Isocyanaten hergestellt. PU-Schaum ist bekannt für seine hervorragenden mechanischen Eigenschaften, Verschleißfestigkeit, Chemikalienbeständigkeit und Flammhemmung und ist hochgradig anpassbar. Er wird häufig in Möbeln, Matratzen, Automobilen und im Bauwesen eingesetzt.

PU-Schaum wird nach Härte kategorisiert:

• Flexibler PU-Schaum: Weich und elastisch, wird in Polstern, Matratzen und Autositzen verwendet
• Starrer PU-Schaum: Hart und stark, wird in der Gebäudeisolierung und in Kühlschrankpaneelen verwendet

Er wird auch nach Porenstruktur klassifiziert:

• Offenzelliger PU-Schaum: Vernetzte Poren sorgen für Atmungsaktivität, Wasseraufnahme und Schallabsorption
• Geschlossenzelliger PU-Schaum: Isolierte Poren bieten Wasserbeständigkeit, Wärmedämmung und Dämpfung

Aufgrund der strukturellen Komplexität wird PU-Schaum oft durch Zerkleinern in Fragmente zur Wiederverwendung in Paneelen recycelt.

Polystyrolschaum wird aus Polystyrolharz durch Schäumen hergestellt. Seine geringe Dichte, Wärmedämmung und einfache Verarbeitung machen ihn in der Verpackung, im Bauwesen und in der Kühlkettenlogistik üblich.

Es gibt zwei Haupttypen:

• Expandierter Polystyrol (EPS)-Schaum: Polystyrolkügelchen, die Treibmittel enthalten, werden in Formen erhitzt, wodurch sie sich ausdehnen und zu einer Form verschmelzen. EPS ist kostengünstig und leicht zu formen und wird in der Verpackung und im Bauwesen verwendet.
• Extrudierter Polystyrol (XPS)-Schaum: Mit Treibmitteln vermischtes Polystyrol wird zu Platten extrudiert. XPS hat geschlossenzellige Poren, hohe Festigkeit und Wasserdichtigkeit, wodurch es sich ideal für die Gebäudeisolierung und die Kühlraumlagerung eignet.

PS-Schaum ist jedoch brennbar und baut sich langsam ab, was Umweltprobleme aufwirft. Die Forschung konzentriert sich auf biologisch abbaubare Alternativen und Recyclingmethoden.

Kautschukschaum ist ein poröses Elastomer aus Natur- oder Synthesekautschuk (z. B. Nitrilkautschuk oder EPDM). Er zeichnet sich durch Elastizität, Verschleißfestigkeit, Witterungsbeständigkeit und Chemikalienbeständigkeit aus und eignet sich daher zum Abdichten, zur Schwingungsdämpfung und zur Schalldämmung.

TPE-Schaum kombiniert gummiartige Elastizität mit kunststoffartiger Verarbeitbarkeit. Er kann durch Spritzguss oder Extrusion geformt werden und bietet Belastbarkeit, Haltbarkeit und Chemikalienbeständigkeit für Abdichtungs- und Dämpfungsanwendungen.

PVC-Schaum wird wegen seiner Chemikalienbeständigkeit, Flammhemmung, Witterungsbeständigkeit und Erschwinglichkeit geschätzt. Er wird im Bauwesen, in der Beschilderung und in dekorativen Elementen verwendet.