SmartFoam®
AUSSEN KOMPAKT – INNEN GESCHÄUMT
Ein besonderes Highlight der Fluidinjektion ist das von Stieler entwickelte und patentrechtlich geschützte physikalische Schäumverfahren SmartFoam®, welches auf jeder konventionellen Spritzgießmaschine einsetzbar ist und hervorragende Oberflächen mit extrem kurzen Zyklen erreicht.
Physikalisches Schäumen mit dem Stieler SmartFoam® System
Das Stieler SmartFoam® System ist ein innovatives physikalisches Schäumsystem im Thermoplastspritzguss.
Das Stieler SmartFoam® System erreicht Schaumstrukturen ohne chemisches Treibmittel, mit Top Oberfläche und geschäumtem Kern, auf konventionellen 1K Thermoplast Spritzgießmaschinen, mit kurzem Zyklus und geschlossenen Zellstrukturen. Eigenschaften, die bisher in dieser Kombination nicht verfügbar waren.
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In der Extrusion war das physikalische Schäumen von Koax Kabeln und Profilen für die Möbel- und Autoindustrie schon angewandte Technik, da man die kontinuierliche Injektion von Stickstoff oder Kohlensäure leicht regeln konnte. Die Abzugsgeschwindigkeiten waren im Vergleich zum chemischen Schäumen um ein vielfaches erhöht worden. Den Prozess jedoch diskontinuierlich bei einer Spritzgussmaschine einzusetzen, war während der Entwicklung eine Herausforderung.
Auf der Wunschliste der Spritzgießer standen u. a. Punkte wie: Beibehaltung der vorhandenen Maschinentechnik, kürzere Zykluszeiten, keine Treibmittel oder Blasen auf der Oberfläche, geringeres Artikelgewicht, kalkulierbare, klare Patentlizenzen und geringe Modifikationen an der Werkzeugtechnik.
Das physikalische Schäumsystem wurde in Bezug auf das Mischen im Anguss-System entwickelt.
Dabei entstanden Produkte wie ein Schaltknauf aus TPE oder eine Hinterachsstrebe von einem Motorrad, versuchsweise mit Standard PP, die aber beide nie in Serie gingen.
Der Schaltknauf aus TPE war das erste Bauteil, das nach dem SmartFoam®-Verfahren (mit Kohlensäure als physikalisches Treibmittel) im Kaltkanal hergestellt wurde.
Die zu Versuchszwecken aus unverstärktem PP hergestellte Zugstrebe eines Motorrads wurde mit Kohlensäure geschäumt (ohne Nukleierungsmittel). Dazu wurde im Kaltkanalsystem ein Fluidinjektionssystem platziert und statische Mischelemente eingebaut.
Nachdem die Schmelze zu einem gewissen Anteil durch die konventionelle Spritzgießeinheit in die Kavität eingespritzt wird, injiziert man das Fluid im Kaltkanal oder auch im Heißkanal in die vorbei fließende Schmelze, mischt diese im statischen Mischer unter Druck zu einem noch nicht expandierten Schaum und passiert den darauf folgenden Anspritzpunkt. In der Kavität bildet die Teilfüllung bereits die Hautkomponente und das nachfolgende Schmelze-Fluid-Gemisch kann nun in der Kavität expandieren und damit die Form komplett füllen.
Als physikalisches Treibmittel kann Stickstoff (gasförmig) als einfachstes Treibmittel genutzt werden. Als Alternative kann aber auch Wasser Verwendung finden. Wenn Zykluszeiten dramatisch reduziert werden sollen oder sich der Rohstoff nicht mit Stickstoff verbinden mag, kann auch flüssige Kohlensäure injiziert werden.
Die Expansionskälte des physikalischen Mediums ist so groß, dass der Schmelze von innen durch die Schaumbildung mehr Wärme entzogen wird, als die Form in der Lage ist, von außen abzuführen.
Allein diese Zykluseinsparung macht das System zu einem der interessantesten Spritzgießsysteme.
Ein chemisches Treibmittel muss u. U. mit der Schmelze soweit erhitzt werden, dass der Kickpunkt, also der Zündpunkt für den Schäumvorgang gestartet werden kann. Dabei wird die Schmelze oft unnötig hoch erhitzt, was danach natürlich zu einer höheren Temperaturdifferenz und längerem Abkühlvorgang führt. Das chemische Treibmittel bildet während der Blasenbildung heiße Blasen, die während der Expansion aufplatzen und zu offenen Zellstrukturen führen. Ein sehr langer Zyklus ist die Folge bei Verwendung des chemischen Treibmittels. Je nach physikalischem Treibmittel können Zykluseinsparungen von mehr als 50 % mit dem Stieler SmartFoam® System erreicht werden.
Videodreh auf der Fakuma 2009 “Das SmartFoam-Verfahren der Stieler Kunststoff Service GmbH”