Polyethylenschaum (PE-Schaum)

Was ist Akustikschaumstoff?

Polyethylenschaum (kurz: PE-Schaum) besteht aus einem thermoplastischen, synthetischen Polymer namens Polyethylen (kurz: PE). Die chemische Formel von Polyethylen lautet (C2H4)n − das Material besteht also aus Kohlenstoff und Wasserstoff. In seiner Reinform gilt es als unbedenklich für Umwelt und Gesundheit. Polyethylen zählt zu den Polyolefinen, einer Gruppe leichter, chemisch beständiger und einfach zu verarbeitender Kunststoffe.

Polyethylen ist thermoplastisch, lässt sich also durch Erhitzen verformen und mehrfach wiederverarbeiten. Wird Polyethylen mithilfe von Treibmitteln oder sog. Extrusionstechniken* expandiert, entsteht Polyethylenschaum. Durch die Bildung vieler kleiner Gaszellen wird aus dem Kunststoff als Ausgangsmaterial ein poröser, elastischer, leichtgewichtiger Schaumstoff mit geringer Dichte und hervorragenden Isoliereigenschaften.

Bestandteile von PE-Schaum: Rohstoffe, Herkunft und Varianten

Polyethylene werden überwiegend aus petrochemischen Rohstoffen (Erdöl, Erdgas) gewonnen. In industriellen Anlagen wird der gasförmige Kohlenwasserstoff Ethylen durch Polymerisation zu Polyethylen verarbeitet. Seltener gibt es inzwischen auch biobasiertes PE aus Zuckerrohr oder anderen nachwachsenden Rohstoffen. Je nach Produktionsprozess entsteht eine von vier PE-Varianten:

Herstellung von Akustikschaumstoffen

Die Fertigung von Akustikschaumstoff erfolgt weltweit, insbesondere in Ländern mit starker Chemie-Industrie wie China, den USA und Deutschland. Die dabei angewandten Prozesse unterscheiden sich je nach Typ und Endverwendung:

Fast alle gängigen PE-Schaumstoffe basieren auf LDPE oder LLDPE. LDPE gehört zu den Polyethylenen mit besonders niedriger Dichte und hat verzweigte Polymerketten. Seine weiche, flexible Struktur ergibt stoßdämpfende und gut isolierende Schaumstoffe. Dank seiner linearen Molekularstruktur ist LLDPE zugfester und noch flexibler. Aufgrund dieser Vorteile wird es gern mit LDPE kombiniert, um die mechanische Festigkeit und Elastizität des Schaums zu erhöhen.

HDPE wird nur selten für PE-Schaum genutzt, da seine hohe Dichte und geringe Flexibilität das Aufschäumen erschweren. PEX (auch: XLPE) wird gar nicht als Grundmasse verwendet. Vielmehr werden PEX-Schäume aus LDPE und/oder LLDPE hergestellt und erst beim Schäumen vernetzt, um spezielle Eigenschaften wie eine höhere Temperatur- oder Chemikalienbeständigkeit zu erreichen.

Herstellungsprozesse und Typen von Polyethylenschaum

Die Produktion von Polyethylenschaum aus LDPE und/oder LLDPE variiert je nach angestrebter Schaumstruktur und Anwendung. Die etablierte Methode der sogenannten Vernetzung bewirkt, dass die Moleküle beim Herstellungsverfahren angeregt werden, ihre Kohlenstoffketten mittels Elektronen-Paar-Bindung zu verbinden. Hierdurch werden vielen Schäumen gezielt die gewünschten Eigenschaften verliehen.

Eigenschaften von Polyethylenschaum

Polyethylen-Schaumstoffe sind in vielfältigen Varianten verfügbar und können zahlreiche positive Merkmale aufweisen. Dazu gehören:

• Geringes Gewicht: Erleichtert Transport und Verarbeitung.
• Stoß- und Vibrationsdämpfung: Schützt empfindliche Güter, absorbiert Aufprallkräfte.
• Hohe Rückstellfähigkeit: Kann komprimiert gelagert werden, erholt sich davon rasch.
• Kombi aus Biegsamkeit und Stabilität: Optimal für Verpackungen.
• Reißfestigkeit, mechanische Belastbarkeit: Widerstandsfähig gegenüber Beanspruchung.
• Hervorragende Wärme- und Schalldämmung durch eingeschlossene Gaszellen.
• Staubfreiheit: Ideal für empfindliche Anwendungen (Elektronik etc.).
• Bei geschlossenzelliger Struktur: Wasserbeständig mit minimaler Wasseraufnahme.
• Hervorragender Auftrieb: Geeignet für Schwimmhilfen und andere Wasseranwendungen.
• Chemische Beständigkeit: Unempfindlich gegenüber vielen Säuren, Basen und Lösungsmitteln.
• Vielfältige Varianten: Unterschiedliche Dichten, Stauchhärten und Farben sowie Spezialausrüstungen gegen Feuer, elektrische Leitfähigkeit etc. je nach Bedarf erhältlich.

Umwelt- und Gesundheitsaspekte von PE-Schaum

Polyethylen (PE) gilt gemeinhin als eher unbedenklich: Es ist chemisch stabil, ungiftig und physiologisch inert − dies bedeutet, dass PE keine Reaktion mit dem Körper eingeht und ihn weder chemisch beeinflusst noch schädigt. Aufgrund seiner minimalen Risiken wird es auch in Form von PE-Schaumstoffen für medizinische Anwendungen und Spielzeug verwendet. Herausforderungen liegen eher darin, eine mögliche Schadstofffreisetzung in die Umwelt zu verhindern.

 Gesundheits- und Umweltbedenken bei PE-Schaumstoffen:

• Energieaufwendige Herstellung: Erfordert fossile Rohstoffe und hohe Verarbeitungstemperaturen.
• Chemische Additive: Enthält teils Flammschutzmittel oder Stabilisatoren, die Umwelt- oder Gesundheitsrisiken bergen können.
• Treibmittelreste: Bei geschäumten Varianten können manche Treibmittel (z. B. Fluorkohlenwasserstoffe) umweltschädlich sein.
• Mikroplastik: Kleine, schwer abbaubare Partikel gelangen in die Umwelt.
• Nicht biologisch abbaubar: Bleibt über viele Jahrzehnte in Böden und Gewässern bestehen.
• Recyclingprobleme: Aufgrund niedriger Dichte bzw. großen Volumens schwer zu recyceln.
• Probleme durch Verbrennung: Bei unsachgemäßer Entsorgung können je nach zugesetzten Additiven schädliche Rückstände oder Gase entstehen.

Das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) schließt schädliche Auswirkungen von PE-Mikropartikeln in Kosmetikprodukten nahezu aus. Ähnliches dürfte auch für PE-Schaumstoffe gelten, wobei für Produkte mit Zusatzstoffen offenbar noch keine konkreten Ergebnisse vorliegen. Moderne PE-Schäume werden zunehmend umweltfreundlicher gestaltet. Die Wiederverwertung von PE-Schaumstoffen bleibt hingegen schwierig: Weltweit liegt die Recyclingquote weit unter 10 Prozent.

Anwendungsbereiche für Polyethylenschaum

Aufgrund ihrer charakteristischen Merkmale eignen sich Polyethylen-Schaumstoffe ideal für Nutzungen, bei denen Feuchtigkeitsresistenz, chemische Stabilität und langfristige Beständigkeit im Fokus stehen. Unterschiedliche PE-Schaumstoffe werden heute in unzähligen Bereichen eingesetzt, die je nach Schaumtyp variieren können.

Verpackungs- und Bauindustrie sind die weitaus größten Einsatzbereiche für PE-Schäume. In Möbel- und Matratzenindustrie werden vor allem spezielle Polstereinsätze sowie Teile mancher Matratzenkerne aus PE-Schaumstoffen gefertigt. Für komplette Matratzen sind sie weniger geeignet, da sie Luftaustausch und Verdunstung behindern. Aufgrund ihrer Robustheit und Stabilität werden sie jedoch manchmal mit anderen, atmungsaktiveren Schäumen kombiniert.

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