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Jun 01, 2023

Physikalisches Schäumen extrudierter Rohre senkt die Materialkosten

Norbert Sparrow | 08. April 2022 Es gibt Standards, um sicherzustellen, dass extrudiert wird

Norbert Sparrow | 08. April 2022

Es gibt Standards, um sicherzustellen, dass extrudiert wird Kunststoffrohre für Erdkabel bieten entsprechenden Schutz vor Umweltschäden. Die Normen legen unter anderem das Durchmesser-Wandstärke-Verhältnis eines Materials pro laufendem Meter Rohr fest. Um die Kosten zu senken, können Rezyklate oder minderwertige Materialien verwendet werden, allerdings sind das Eigenschaftsprofil und die Verarbeitungseigenschaften stark von der Charge abhängig. Eine weitere Möglichkeit, die Kosten zu senken, besteht darin, die Rohre physikalisch aufzuschäumen, indem vor der Extrusion Gase wie Kohlendioxid oder Stickstoff in den Kunststoff injiziert werden. Bei der Rohrextrusion bilden die Gase einen feinporigen Schaum. Durch diese Leichtbautechnik wird weniger Kunststoff verbraucht, was zu geringeren Materialkosten führt. In einem gemeinsamen Projekt haben die Hans Weber Maschinenfabrik GmbH und die Promix Solutions AG die Machbarkeit, Praktikabilität und Einsparpotenziale des physikalischen Schäumens evaluiert.

Für die geschäumte Mittelschicht lieferte Weber einen Nutenzylinder-Extruder vom Typ NE7.40 und für die Innen- und Außenschicht einen Nutenzylinder-Extruder vom Typ NE5.40. Als Düse kam ein Weber PKM250 Dreischichtrohrkopf zum Einsatz. Weber mit Sitz in Kronach, Deutschland, ist ein fast 100 Jahre altes Familienunternehmen mit ausgeprägter Maschinenbaukompetenz. Das breitgefächerte Portfolio umfasst Produkte der Extrusionstechnik, Holz- und Metallschleifanlagen, Portalsysteme und Robotik.

Promix Solutions, ein Anbieter von Misch-, Schäum- und Kühlprodukten für die Kunststoffverarbeitung mit Sitz in Winterthur, Schweiz, lieferte eine N400-Gasdosierstation mit angepasstem Injektor zur präzisen Dosierung des Stickstoffs und einen P1 180-Schmelzekühler zur Homogenisierung und Temperaturreduzierung des Stickstoffs schmelzen. In den ersten Versuchen wurde HDPE HE3490 LS von Borealis für ein mit Stickstoff geschäumtes Kabelschutzrohr DN 110 x 6,3 verwendet.

Nach der Herstellung einer ungeschäumten Referenzprobe wurde die dosierte Gasmenge schrittweise erhöht, was zu einer Gewichtsreduzierung von bis zu 26 % des Neumaterials und etwa 15 % des Recyclingmaterials führte. Geprüft nach DIN 16876 und der Schweizer Norm GA KSR 2010 erfüllte das Rohr alle Anforderungen. Besonderes Augenmerk wurde auf die Ringsteifigkeit und den Falltest nach DIN EN 744 gelegt, so Promix. Aufgrund der positiven Ergebnisse wurde der Test mit einer geschäumten Innenschicht aus recyceltem HDPE wiederholt, was ebenfalls eine gute Machbarkeit bei einem stabilen Prozess zeigte.

Angesichts der doppelten Belastung durch Materialknappheit und gestiegene Harzpreise bietet das mikrozelluläre Schäumen von Kunststoffrohren Extrudern die Möglichkeit, Materialkosten zu sparen und gleichzeitig den CO2-Fußabdruck ihrer Produkte zu reduzieren. Im Gegensatz zu Verfahren, die auf exothermen chemischen Treibmitteln basieren, werden bei der hier beschriebenen Schäumtechnik keine als besonders besorgniserregend geltenden Stoffe eingesetzt. Auch Zusatzstoffe, die durch das Mahlgutrecycling anfallen, werden vermieden.

Diese Technologie könne auf andere extrudierte Rohrprodukte angewendet werden, so die Unternehmen.

In den kommenden Monaten werden Weber und Promix weiterhin Tests zur Durchführbarkeit dieser Schäumtechnik an anderen Rohrtypen und Polymeren durchführen. Derzeit wird auch an einer Lösung für physikalisch geschäumte PVC-Extrudate gearbeitet.

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