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Kunststoffverpackungen Wie eine Synthese makroporöse Polystyrolschäume kontrolliert herstellt

| Redakteur: Tobias Hüser

Einem Forscherteam der Universität Stuttgart ist es gelungen, makroporöse Polystyrolschäume für Kunststoffverpackungen herzustellen. In der Synthese entsteht eine Styrol-in-Wasser-Emulsion, die anschließend aufgeschäumt und mit UV-Licht polymerisiert wird.

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Polystyrolschäume eignen sich in Kombination mit Holzwolle als Wärmedämmung. (Bild: Schweizer Baumuster Centrale Zürich)
Polystyrolschäume eignen sich in Kombination mit Holzwolle als Wärmedämmung. (Bild: Schweizer Baumuster Centrale Zürich)

Stuttgart – Kunststoffverpackungen, Isolierungen und Aufprallschutzmaterialien benötigen Polymerschäume, die unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Wichtig für das Profil ist nicht nur die chemische Zusammensetzung, sondern auch die Größe und Anzahl der Poren und ob die Poren geschlossen oder miteinander verbunden sind. Forscher der Universität Stuttgart haben ein Verfahren entwickelt, das makroporöse Schäume kontrolliert synthetisiert.

Das Prinzip der Synthese beruht darin, dass mikroskopisch kleine Schablonen dem Schaum die richtige Struktur verpassen. Im ersten Syntheseschritt wird Styrol in einer wässrigen Phase emulgiert. Danach werden die Emulsionen durch anionische Tenside stabilisiert und mit Stickstoff aufgeschäumt. Es entstehen dicht gepackte Emulsionstropfen, die von Schaumblasen umgeben sind. Abschließend tritt die Polymerisation ein, wenn der Schaum mit UV-Licht bestrahlt wird. Die Emulsionstropfen verschmelzen dabei, während die Struktur des Schaums erhalten bleibt.

Cosima Stubenrauch, Mitglied des Forscherteams, stellt die hohe Dichte des Polymers und die daraus entstehende mechanische Stablität der Schäume heraus. Zudem erlaubt der Schaum den Durchfluss von Luft und Fluiden. „Eine Kontrolle über diese Eigenschaften wird für viele Anwendungen gewünscht, etwa für Träger, Filtermaterialien oder bioinspirierte Gerüststrukturen," erläutert Stubenrauch.

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