Schaumstoff Infotek

Was ist Schaumstoff?

Schaumstoffe bestehen aus aufgeschäumten Kunststoff. Das Grundmaterial umschließt Hohlräume, sogenannte Poren. Dadurch besitzt Schaumstoff eine hohe innere Oberfläche und eine vergleichsweise niedrige Dichte. Fast jeder Kunststoff eignet sich für das Schäumverfahren. Die zellige Struktur von Schaumstoffen kommt in verschiedenen Varianten vor. Deshalb werden die Schäume in vier Klassen unterteilt: Offenzellige Schaumstoffe: Die Zellwände sind geöffnet, so dass Flüssigkeiten oder auch Schallwellen aufgenommen bzw. absorbiert werden können. Außerdem liegt durch die offene Struktur eine gute Durchlüftung vor. Geschlossenzellige Schaumstoffe: Die Zellen sind geschlossen, sie können also keine Flüssigkeiten (oder Schallwellen) aufnehmen. Deshalb können sie, im Gegensatz zu offenzelligen Schaumstoffen, auch schwimmen. Gemischtzellige Schaumstoffe: Diese Schaumstoffe bestehen sowohl aus offenen, als auch geschlossenen Zellen. Der Übergang zwischen den beiden Schaumstoffklassen „geschlossenzellig“ und „gemischtzellig“ ist fließend. Integralschaumstoffe: Auch in diese Schaumstoffklasse gehören Schäume, die sowohl aus geschlossenen, als auch aus offenen Zellen bestehen. Der Unterschied zu gemischtzelligen Schäumen besteht in der Anordnung dieser Zellen: Die “Haut” besteht aus geschlossenen Zellen und innen befindet sich ein Kern aus offenen Zellen. Die Dichte nimmt also nach innen hin ab. Des Weiteren werden Sie oft die Unterscheidung zwischen Hartschaum und Weichschaum finden. Weichschaum ist reversibel verformbar: Wenn er sich durch Druck verformt, geht er wieder in seine Ausgangsform zurück, sobald der Druck entfällt. Hartschaum hingegen ist irreversibel: Er kann nicht beliebig verformt werden, sondern bleibt in seiner Ausgangsform.

Die verschiedenen Schaumstoffarten

Welche Eigenschaften zeichnen Schaumstoff aus?

Schaumstoff ist ein sehr flexibler Werkstoff, der leicht verarbeitet und vielseitig eingesetzt werden kann. Im Gegensatz zu anderen Stoffen wie etwa Holz oder Metall ist er sehr leicht und hat eine vergleichsweise geringe Dichte. Er ist sowohl als Schall- als auch Wärmedämmung geeignet, da seine Porenstruktur Schallwellen absorbieren kann und eine isolierende Wirkung hat. Außerdem sind viele Schaumstoffe reversibel verformbar, so dass sie oft als Polster- oder Matratzenmaterial verwendet werden. Eine weitere Eigenschaft von aufgeschäumten Kunststoffen ist, dass sie eigenspannungsfrei sind.

Wie wird Schaumstoff hergestellt?

Es gibt viele verschiedene Arten von Schaumstoff, die die unterschiedlichsten Eigenschaften aufweisen und zu den verschiedensten Dingen verwendet werden können. Wussten Sie zum Beispiel, dass Schaumstoff nicht nur für Matratzen, Polster und Verpackungen, sondern auch für Autoteile genutzt werden kann? Um die jeweils gewünschten Eigenschaften hervorzurufen, gibt es diverse Schäumverfahren, die je nach Technik in physikalisch, chemisch oder mechanisch unterteilt werden können. Beim physikalischen Schäumen handelt es sich um ein Spritzgussverfahren: Der Schmelze eines thermoplastischen Kunststoffes (bei höheren Temperaturen ohne chemische Veränderung verformbar) wird Gas, meist Stickstoff oder Kohlendioxid, hinzugefügt. Durch einen Druckabfall wird dann die Ausdehnung des Volumens hervorgerufen. Im Prozess der chemischen Schäumung wird dem Kunststoffgranulat ein Treibmittel hinzugefügt, dessen flüchtiger Teil sich unter Wärmezufuhr abspaltet. Das führt zum Aufschäumen der Schmelze. Bei der dritten Variante, dem mechanischen Schäumen, wird Luft in den Ausgangsstoff untergerührt. Der am meisten produzierte und verwendete Schaumstoff ist Polyurethan-Schaumstoff (PUR-Schaumstoff). Der Ausgangsstoff bei der Herstellung dieses Schaumes ist flüssig. Hauptsächlich sind zwei Zutaten nötig: Isocyanate und Polyole. Außerdem kann Wasser als Treibmittel dienen. Die Reaktion der Stoffe nennt man Polyaddition - das Ergebnis ist PUR-Schaumstoff. Möchte man weichen oder elastischen Schaumstoff herstellen, verwendet man langkettige Polyole, für harten Schaumstoff kurzkettige. Diese Technik des PUR-Schäumens kann wiederum auf mehrere Arten praktiziert werden. Zum einen gibt es das kontinuierliche Bandschäumen, bei dem der Schaum auf langen “Schaumstraßen” entsteht. Hier steht das chemische Schäumen im Vordergrund. Bei den diskontinuierlichen Verfahren RSG (Reaktionsschaumguss) und RIM (Reaktion-Injektions- Moulding), auch Niederdruck- bzw. Hochdruckverfahren genannt, liegt der Schwerpunkt dagegen beim physikalischen Schäumen. Da der Ausgangsstoff für Schaumstoff Kunststoff ist und dieser wiederum aus organischen Substanzen wie Erdöl gewonnen wird, gibt es zunehmend Bedenken wegen der Umweltverträglichkeit. Bei einigen Verfahren wird Kohlenstoffdioxid freigesetzt und früher wurden sogar Fluorchlorkohlenwasserstoffe als Treibmittel verwendet, die die Ozon-Problematik noch verschärfen. Außerdem sind einige Schäumprozesse sehr energieintensiv. Aus diesen Gründen wird zunehmend nach sparsameren und effizienteren Alternativen zur Herstellung von Schaumstoff gesucht.

Wieso gibt es bei Schaumstoff Toleranzen?

Seine enorme Flexibilität ist ein großer Vorteil des Werkstoffes Schaumstoff. Doch gleichzeitig führt sie auch dazu, dass es in Bezug auf Maße und Festigkeit Toleranzen geben muss: Während sich Schaumstoffe bei kalten Temperaturen etwas zusammenziehen, dehnen sie sich bei hohen Temperaturen aus. Je geringer das Raumgewicht, desto größer muss die Toleranz sein, je höher das Raumgewicht, desto stabiler ist der Schaumstoff und desto geringer fällt die Toleranz aus. Auch beim Schneiden oder Maßnehmen von Schaumstoff bewegt man sich eher im Zentimeter- als Millimeterbereich. Übrigens: Wenn Sie Schaumstoff bestellen und er im eingerollten Zustand bei Ihnen ankommt, sollten Sie ihn zeitnah ausrollen und ausbreiten. Durch das Einrollen zieht sich der Schaumstoff zusammen. Damit Sie das Schaumstoffelement aber mit den Maßen verwenden können, mit denen Sie es bestellt haben, ist das Ausrollen sehr wichtig.