PU-Schaum neu gedacht: Die Folie mit Formgedächtnis
Neue PU-Folie mit Formgedächtnis: Schäumt bei Wärme auf, spart Platz und ist isocyanatfrei – ideal für Industrie und Verpackung.
Die neuartige Folie schäumt durch Wärme zu einem Polyurethan-Schaum auf. Dabei werden keine Isocyanate freigesetzt.
Foto: Fraunhofer IAP, Jadwiga Galties
Ein Material, das bei Hitze wächst und dabei völlig ohne gesundheitsschädliche Chemikalien auskommt – genau das haben Forschende des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP entwickelt. Die neuartige Folie aus Polyurethan (PU) verwandelt sich bei Wärmezufuhr in einen voluminösen Schaum. Dieser Vorgang funktioniert ohne Isocyanate – Stoffe, die bisher als zentraler Bestandteil bei der PU-Herstellung galten, jedoch strengen Schutzmaßnahmen unterliegen.
Dr. Thorsten Pretsch, Leiter des Forschungsbereichs Synthese- und Polymertechnik am Fraunhofer IAP, erklärt: „Unsere Folie ermöglicht es, isocyanatfrei zu schäumen. Sie minimiert gesundheitliche Risiken am Arbeitsplatz und verbessert die Arbeitssicherheit, insbesondere bei Anwendungen vor Ort, wie beispielsweise in der Bauindustrie.“
Ohne gesundheitsschädliche Chemikalien
Isocyanate sind giftig, reizen die Atemwege und die Haut – einige Verbindungen stehen sogar im Verdacht, Krebs auszulösen. Daher unterliegt der Umgang mit diesen Stoffen strengen gesetzlichen Vorgaben.
Die neu entwickelte Folie des Fraunhofer IAP bietet hier eine sichere Alternative: Sie verwandelt sich allein durch Hitzeeinwirkung in PU-Schaum. Chemische Reaktionen bleiben aus – der Prozess basiert rein auf thermischem Schäumen. Der Name dieser Innovation: FOIM – eine Kombination der englischen Begriffe Foil (Folie) und Foam (Schaum).
Formgedächtnis in Aktion
Das Herzstück dieser Entwicklung ist ein sogenanntes Formgedächtnispolymer. Dieses Material kann sich nach einer Verformung bei einem äußeren Reiz – in diesem Fall Wärme – in seine ursprüngliche Form zurückverwandeln. Die Forscherinnen und Forscher haben ein spezielles Polyurethan entwickelt, das zunächst zu einer dünnen Folie komprimiert wird.
Wird diese Folie auf 60 °C erhitzt, dehnt sie sich von 2,5 mm Dicke auf beeindruckende 40 mm aus – das entspricht einer Vergrößerung um das 16-Fache. Der entstandene Schaum ist weich-elastisch, mit einer Dichte von 80 kg/m³, und eignet sich nach DIN EN ISO 33861 als Schaumstoff mit niedriger Dichte, etwa für Verpackungszwecke.
Logistische Vorteile: Platzsparende Lagerung durch Folienschaum
Ein bedeutender Vorteil der neuen Technologie liegt in der Kompaktheit des Ausgangsmaterials. Industrielle Schäume werden häufig als vorgefertigte Halbzeuge eingesetzt – doch sie beanspruchen bereits vor der Verarbeitung viel Lagerraum. Die neue Folie hingegen spart Platz und senkt Transportkosten erheblich. Erst bei Bedarf, beispielsweise während des Produktionsprozesses oder direkt vor Ort, wird sie durch Erhitzen zum Schaum.
„Unsere Folie spart Platz bei dem Transport und bei der Lagerung“, betont Dr. Pretsch. Branchen, in denen Transportvolumen eine wichtige Rolle spielt, wie etwa die Raumfahrt oder die Automobilindustrie, profitieren besonders von dieser Eigenschaft.
Vielfältige Einsatzmöglichkeiten in Industrie und Alltag
PU-Schaumstoffe mit niedriger Dichte kommen in zahlreichen Bereichen zum Einsatz. Die Verpackungsindustrie nutzt sie, um empfindliche Waren zu schützen. Im Bauwesen dienen sie als Füllmaterial für Fugen, während sie in Fahrzeugen zur Dämmung und Verkleidung eingesetzt werden. Auch die Möbelindustrie greift für Polsterungen häufig auf PU-Schäume zurück.
Die neue Folie zeigt hier besondere Stärken: In Tests schäumte das Material selbst komplexe Hohlräume zuverlässig aus. Zudem eignet sich die Folie hervorragend für Verbindungs- und Fügetechniken. Beispielsweise lassen sich zwei Bauteile fixieren, indem der zwischenliegende Hohlraum ausgeschäumt wird.
Ein weiterer Vorteil: Die Eigenschaften des Materials lassen sich individuell anpassen. Forschende am Fraunhofer IAP können die Flexibilität, Transparenz, Dichte, Wärmeleitfähigkeit und Elastizität der Folie je nach Anforderung variieren. „Wir passen die Eigenschaften des Folienschaums an die technischen Anforderungen unterschiedlicher Anwendungen an – vom Autoinnenraum über medizinische Behandlungen bis hin zum Schutz zerbrechlicher Güter“, so Dr. Pretsch.
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