Neue Maschinen, Werkstoffe und Verfahren

Schaumaplast: E-TPU für Elastizität und Leichtigkeit

Der neue Partikelschaumstoff E-TPU bietet breite Anwendungsmöglichkeiten vom Fahrradsattel über Laufschuhe bis hin zu High-Tech-Feder- und Dämpfungselementen in der Industrie. Der Kunststoffverarbeiter Schaumaplast produziert und liefert dieses Material bereits seit mehreren Jahren.

Partikelschäume wie EPP und EPS („Airpop“, „Styropor“) haben eine große Erfolgsgeschichte geschrieben und so manchen Wirtschaftszweig geradezu revolutioniert. Ob beispielsweise als Leichtbauelement im Automobilbau, Dämmstoff in der Bauindustrie, als hochkomplexes Gehäuse im Segment Heizung/Klima/Lüftung oder als Verpackung für temperatursensible Transportgüter: Partikelschäume sind multifunktional und mittlerweile aus unserer hochentwickelten und globalisierten Welt nicht mehr wegzudenken.

Doch die Zeit bleibt bekanntlich nicht stehen. So haben die Entwicklungsabteilungen der chemischen Industrie, etwa bei BASF, einen neuen und überaus innovativen Werkstoff entwickelt und inzwischen zur Marktreife gebracht: E-TPU. Was vor einigen Jahren mit ersten Prototypen begann, ist mittlerweile bei Adidas mit den zahlreichen „Boost“-Sportschuhmodellen zu einer riesigen und weltweit bekannten Erfolgsstory geworden.

Neuer hochelastischer Werkstoff mit exzellenten mechanischen Eigenschaften

Der Koblenzer Sattelproduzent RTI Sports setzt E-TPU in der Produktserie „ST Core“ für Ergon-Sättel ein (Abbildung: RTI Sports/Schaumaplast).

Das expandierte thermoplastische Polyurethan, kurz „E­TPU“, verbindet auf einzigartige Weise Elastizität mit Leichtigkeit. E-TPU hat zum Beispiel im Vergleich zu Gummi eine geringere Dichte und ist trotzdem extrem elastisch. Außerdem verfügt es über ein extrem hohes Rückstellvermögen („rebound“). Heißt übersetzt: Ein zusammengedrücktes oder gestauchtes Formteil aus E-TPU springt in kürzester Zeit wieder fast in seine Ursprungsform zurück. Mit einer Rücksprunghöhe von über 55 % liegt E-TPU deutlich über vergleichbaren Schaumstoffen wie expandiertem Polypropylen, Ethylenvinylacetat oder expandiertem Polyethylen. Diese hohe Rückstellkraft verliert das E-TPU auch nicht bei Dauerbelastung. Neben der beeindruckenden Elastizität kann E-TPU auch mit einer großen Abriebbeständigkeit, einer hohen Zugfestigkeit, einer guten Chemikalienbeständigkeit sowie mit einer hohen Dauerbelastbarkeit in einem breiten Temperaturfenster punkten. So behält E-TPU zwischen -20°C und +40°C seine funktionalen Eigenschaften.

Damit ist E-TPU ein attraktiver Werkstoff für die unterschiedlichsten Anwendungen, denn der elastische Kunststoff kann überall dort zum Einsatz kommen, wo die Kombination aus geringem Gewicht, exzellenten mechanischen Eigenschaften und einer hohen Dauerbelastbarkeit benötigt wird. Im Visier dabei bisher: Sport- und Freizeitartikelhersteller sowie der klassische Maschinenbau. Schaumaplast, ausgewiesener Experte für die Produktion von Formbauteilen mit Hauptsitz in Reilingen bei Heidelberg und mehreren Werken in Deutschland, Polen und den USA, produziert Produkte aus E-TPU seit mehreren Jahren an seinem Standort Nossen bei Dresden und beliefert damit namhafte Kunden.

Dirk Werrmann, Geschäftsführer der Schaumaplast Nossen GmbH: „E-TPU ist ein sehr vielseitiger Werkstoff. Sein Einsatz steht heute erst am Anfang. Viele Anwendungsmöglichkeiten werden gerade erst entdeckt und erprobt. Wer konnte noch vor kurzem ahnen, dass dieser Partikelschaumstoff einmal sogar in der Industrie zum Thema wird? Doch noch immer ist E-TPU die große Unbekannte für viele Ingenieure und Entwickler. Dabei sind die Eigenschaften dieses Werkstoffes geradezu prädestiniert für die Lösung anspruchsvoller technischer Herausforderungen. Dank seiner überragenden Performance ist er erste Wahl, wenn es um langlebige Dämpfung, Federung und Abriebfestigkeit geht.“

 Schon jetzt viele erfolgreiche Serienprodukte

E-TPU kommt bei Sievi in zunehmend mehr Modellen als Stoßdämpfer in der Sohle zum Einsatz (Abbildung: Sievi/Schaumaplast).

Der Schaumkunststoff findet neben der Freizeitindustrie auch verstärkt Abnehmer in anderen Märkten. Bei strapazierfähigen Arbeitsschutzschuhen bahnt sich eine weitere erfolgreiche Entwicklung an. Der finnische Sicherheitsschuhhersteller Sievi etwa verwendet das hochelastische Material in zunehmend mehr Modellen als stoßdämpfendes Element in der Sohle. Auch in hochwertigen Fahrradsätteln steckt mittlerweile der innovative Partikelschaumstoff. So setzt der renommierte Koblenzer Sattelproduzent RTI Sports GmbH für seine Ergon-Sättel das Material in der Produktserie „ST Core“ ein und spricht von einer „ergonomischen Sattel-Revolution“. Der neue Werkstoff sorge, so der Hersteller, für eine aktive Entlastung der Sitzknochen, eine medizinische Rückenschonung, für eine zuverlässige Dämpfung bei Unebenheiten und beuge effektiv Taubheitsgefühlen und Sitzbeschwerden vor. Außerdem unterstütze das in die Fahrradsättel eingebaute E-TPU die natürlichen Beckenbewegungen beim Fahrradfahren.

Nicht nur in Fahrradsitzen und Schuhsohlen steckt mittlerweile der universell einsetzbare Partikelschaum, sondern auch bei einem schnittigen Roller mit Elektroantrieb wird E-TPU eingesetzt. Der dreirädrige Steh-Roller „E-Floater“ des Hamburger Mobility-Start-Ups Floatility fährt mit Reifen aus E-TPU und punktet so nicht nur mit wartungsarmen sondern eben auch mit stoßdämpfendem Rollmaterial. Zusätzlich wird der Einsatz des elastischen Partikelschaumstoffes in Schlägern für Padel-Tennis untersucht oder als Ersatz der Luftreifen bei Fahrrädern getestet. Erste Prototypen zeigten bereits vielversprechende Ergebnisse.

Erste Anwendung im Maschinenbau

Doch nicht nur im Freizeitbereich findet das elastische und perfekt dämpfende Material seinen Einsatz. Auch Hersteller von Produktionsmaschinen ließen sich von den Qualitäten des elastischen Kunststoffes überzeugen. Das Heilbronner Maschinenbauunternehmen Marbach beispielsweise, Experte für Werkzeuge, Maschinen und Automation in der Verpackungsindustrie, hat seit einigen Jahren E-TPU-Elemente unter dem Namen „Marbach flexpower“ im Portfolio. Eingesetzt werden diese als Federelemente bei Stanz- und Rotationsformen für Verpackungen in der Produktlinie „marbaspeed“. Mittels der hoch abriebfesten E-TPU-Elemente verlängert sich die Werkzeuglebensdauer deutlich und es können höhere Geschwindigkeiten an den Fertigungslinien gefahren werden. In Summe bewirkt hier also der Einsatz von E-TPU erhebliche Kosteneinsparungen sowie Effizienzgewinne.

Die Schaumaplast Gruppe produziert nicht nur die passenden E-TPU-Formteile, sondern berät und entwickelt auch optimale und perfekt passende Produktlösungen in enger Zusammenarbeit mit den Kunden. Dirk Werrmann: „E-TPU hat enorm viele Einsatzmöglichkeiten, von der Freizeit bis hin zum Maschinenbau. Der Partikelschaumstoff wird meiner Meinung nach allerdings noch viel zu wenig eingesetzt. Dabei hat er enormes Potenzial in vielen Bereichen. Etwa im Automotive-Bereich, oder auch im Schienenverkehr sowie in der Schifffahrt. Überall dort, wo Schwingungen und Vibrationen aufzufangen sind bzw. es auf eine hohe Rückstellfähigkeit und Abriebfestigkeit in Kombination mit einem geringen Gewicht ankommt, ist E-TPU erste Wahl. Auch in der Orthopädie und der medizinischen Rehabilitation kann ich mir Anwendungen vorstellen, erste Produktentwürfe besprechen wir bereits mit potenziellen Kunden. Selbst in der Möbelproduktion könnte E-TPU aufgrund seiner Elastizität, und des geringen Gewichtes für clevere, designorientierte Lösungen sorgen“.

www.schaumaplast.com

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