Unterschiede Sandwich-Schaum

Hier geht es um den Eigenbau einer Kabine oder eines Koffers
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Leerkabinen-Wolfgang
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Unterschiede Sandwich-Schaum

#1 Beitrag von Leerkabinen-Wolfgang » Di 03 Okt 2006 09:01

Hallo, Forum,

immer wieder liest man von den unterschiedlichen Schaumarten in den Sandwich-Wänden: PU-Schaum, RTM-Schaum, Styrodur, Styrofoam etc.
Ich weiß nicht genau, was sich hinter den einzelnen Begriffen verbirgt und wie sich die Schäume hinsichtlich Wasserfestigkeit, Stabilität, Wärmedämmung und Gewicht unterscheiden.

Hat jemand von Euch Informationen hierzu?

Viele Grüße
Leerkabinen-Wolfgang
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robert369
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#2 Beitrag von robert369 » Di 03 Okt 2006 16:38

Hallo Leerkabinen-Wofgang,

da es sich bei dem Thema in etwa um mein Arbeitsgebiet handelt, will ich es mal mit einer Antwort versuchen...

PU-Schaum ist der Oberbegriff der chemischen Gruppe, PU= Polyurethan ("Bauschaum"). Chemisch also anders als z.B. Polystyrol (PS).

RTM kenne ich lediglich aus dem Bereich der Faserverbundwerkstoffe und hierbei handelt es sich um Resin Transfer Moulding, -also Spritzpressen. Hierbei wird der das Halbzeug nicht "endlos" z.B. mittels Extrusion hergestellt, sondern in besagte Formen eingespritzt.

Bei Styrodur handelt es sich wieder um ein Polystyrol (bei der BASF heißt das Zeug z.B. Styropor).
Genau so verhält es sich mit Styrofoam - hierbei handelt es sich ebenfalls um PS, nur von der FA DOW (dieses blaue Zeugs).

Um jetzt einen direkten Vergleich anzustellen, würde ich dir empfehlen, im www nach Produktbeschreibungen der Herstellerfirmen zu fahnden.
Diese treten als TDS (technical-data-sheets, Technische Datenblätter) oder MSDS (material-safety-data-sheet, Sicherheitsdatenblätter) in Erscheinung und lassen dann einen Vergleich zu.

...ich hoffe, das hilft dir ein wenig weiter...

Gruß
-Robert

Clemens
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#3 Beitrag von Clemens » Do 05 Okt 2006 21:07

Wolfgang und Robert

Thermoplastische Kunststoffe waren mal mein Arbeitsgebiet, also will ich auch gerne eine Antwort versuchen. Es gibt zwei vollkommen unterschiedliche Verfahren Hartschaum aus Polystyrol (PS) herzustellen:

1) Ein ursprünglich von der Dow Chemical entwickeltes kontinuierliches Herstellungsverfahren schäumt gewöhnliches PS in einem Breitschlitzextruder dadurch auf, daß ein Treibmittel (CO2 Gas?) eingeblasen wird. Aus der breiten Düse des Extruders tritt ein endloses Plattenband aus, welches nach einer Abkühlstrecke auf die gewünschten Plattenformate abgelängt wird. Es folgen weitere mechanische Veredlungsschritte wie das Fräsen von Nuten und Federn oder das Prägen der Plattenoberfläche um einen besseren Haftgrund z.B. für Klebstoff zu bieten.

Diese Art von Schaumstoff heißt generisch XPS (eXtrudiertes PolyStyrol). Jeder Hersteller hat einen eigenen Markennamen und Markenfarbe, Dow z.B. färbt sein „Styrofoam“ hellblau, die BASF ihr „Styrodur“ hellgrün, etc.. Die Farbe hat keine technische Funktion sondern ist Marketinginstrument.

2) Das ursprünglich von der BASG entwickelte Verfahren ist ein Batch Verfahren in mehreren Arbeitsschritten. Zunächst werden kleine Perlen aus einem speziellen PS, in welches bereits bei der Polymerisation Pentangas als Treibmittel einpolymerisiert wurde, durch heißen Dampf zum Aufquellen gebracht. Das Pentan dehnt sich in der Hitze aus und die kleinen Perlen werden zu Kugeln, ähnlich wie Maiskörner zu Popcorn aufquellen. In einem zweiten Schritt werden die Kugeln dann in Hohlformen eingebracht und wiederum durch Dampf und Druck miteinander verbacken. Zur Plattenherstellung formt man zunächst große Blöcke die dann mit Heißdraht geschnitten werden.

Diese Art von Schaumstoff heißt generisch EPS (Expandiertes PolyStyrol). Die frühere Schutzmarke der BASF, Styropor, wird inzwischen von vielen Herstellern verwendet. Styropor ist im allgemeinen weiß, manchmal wird eingearbeitetes Rezyklat durch schwarze Farbe kaschiert.

Der entscheidende Unterschied zwischen den beiden Schaumstoffen für den Kabinenbau ist der, daß XPS oben und unten geschlossenzellig ist, nur die Schnittkanten an den Seiten sind offen. EPS ist allseitig geschnitten, nimmt also relativ mehr Wasser auf als XPS. Darüberhinaus ist XPS auch druckfester. Entsprechend wird das teurere XPS beim Hausbau für die Perimeterdämmung von Kellerwänden verwendet, wo es ja direkt dem Druck des feuchten Erdreichs ausgesetzt ist. Das billigere EPS wird typischerweise für die oberirdische Wärmedämmung der Hauswand eingesetzt, der darüber aufgebrachte Putz schützt es vor Feuchtigkeit (und vor Feuer).

Beide Verfahren werden ähnlich auch zum Aufschäumen von Polyolefinen (Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP)) verwendet. So werden die „Trocellen“ Platten z.B. mit einer Variante von Verfahren 1) hergestellt. Verfahren 2) führt zu EPE bzw. EPP, welches aber in der Plattenherstellung keine Bedeutung hat, man findet das eher in den Einlagen von Gerätekoffern für Elektrowerkzeuge.

Die billigste Art der Kabinenherstellung verwendet einen Rahmen aus Holzlatten, facht die Zwischenräume mit EPS aus und beplankt das dann von außen mit Alublech. Nimmt eine solche Wand Feuchtigkeit auf - von außen durch Regenwasser, oder von innen durch Kondensation, undichte Duschkabinen oder geplatzte Wasserschläuche - wird sie schnell zum Feuchtbiotop (siehe hier http://www.markeichmann.de/phpBB2/viewtopic.php?t=751). Wohnwagengebrauchthändler haben Geräte mit denen sie den elektrischen Widerstand einer Wand messen können, je feuchter die Wand desto besser fließt der Strom und desto niedriger der Inzahlungsnahmepreis.

Kabinen die mit XPS oder PU-Schaum isoliert sind und die holzfrei aufgebaut sind (d.h. wenn überhaupt Verstärkungsrahmen dann aus Stahl- oder Aluvierkantrohr) sind wesentlich langlebiger weil resistenter gegen den unvermeidlichen Feuchtigkeitseintritt.

Ich schrieb eingangs daß ich mich mit thermoplastischen Kunststoffen beschäftigt habe, mit PU habe ich deshalb wenig Erfahrung. Im Vergleich zu XPS spricht meiner Meinung gegen PU, daß es nach einer gewissen Alterung (10-15-20 Jahre?) weniger resistent gegen mechanische Einwirkung ist und unter Druck (z.B. streifender Ast eines Baumes) und Torsion zu Staub zerfällt. Ein zweites Argument ist, daß sich beim Reagieren der beiden Komponenten des PU eine Säure bildet (Harnsäure?) die dann ein Verstärkungsgerippe aus Stahl angreifen würde. Es ist aus diesem Grund auch nicht sinnvoll, die Hohlprofile der Verstärkungsholme eines Kastenwagens mit eingespritztem Bauschaum aus der Dose isolieren zu wollen.

So, mit meinem ersten Beitrag für dieses Forum habe ich mir richtig Mühe gegeben.

Es grüßt aus München
Clemens

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#4 Beitrag von Ragnhild » Do 05 Okt 2006 23:56

Hallo Clemens

wenn Du so weiter machst, dann darfst du bleiben :twisted:


Hallo und WILLKOMMEN mein ich natürlich :wink:
.




***

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Leerkabinen-Wolfgang
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#5 Beitrag von Leerkabinen-Wolfgang » Fr 06 Okt 2006 09:06

Hi, Clemens,

nach dem Beitrag: ein superherzliches Willkommen - das war echt ein bemerkenswerter Einstand.
Ich finde es echt toll, daß in diesem Forum so viele ihr spezifisches Wissen einbringen, so daß am Ende jeder etwas neues lernen kann.

:!: :!: :!: Ein Lob und ein diches Dankeschön an Euch alle, die Ihr hier im Forum so aktiv seid :!: :!: :!:

Ich denke, Clemens' Beitrag hat die Qualität für die neue Wissensbasis, oder? (Ich muß doch auf diesen neuen Bereich aufmerksam machen...)

Viele Grüße
Leerkabinen-Wolfgang
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#6 Beitrag von Krabbe » Fr 06 Okt 2006 09:18

Hi,

ich schließe mich meinen Vorrednern an. Herzlich willkommen hier, solche Leute können wir brauchen.

@ Wolfgang
Ich denke, Clemens' Beitrag hat die Qualität für die neue Wissensbasis, oder?
Dazu hab ich Dir gerade eine PN geschrieben. :)
Viele Grüße
Krabbe
(Sachkundiger für Campinggasanlagen)

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Leerkabinen-Wolfgang
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#7 Beitrag von Leerkabinen-Wolfgang » Fr 06 Okt 2006 09:32

Krabbe hat geschrieben:Dazu hab ich Dir gerade eine PN geschrieben. :)
... und ich Dir. :lol:

Viele Grüße
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Noch eine Nachfrage dazu

#8 Beitrag von SeppR » Di 17 Okt 2006 23:05

Hallo zusammen
Das Lob über die engagierten Fachleute möchte ich wiederholen.

Aber mir fällt da etwas auf, was ich nicht ganz verstanden habe, betrifft den Unterschied PS und PU.
Ich dachte bisher, das wären verschiedene Baustoffe und PU wäre das bessere für die Sandwichplatte. Jedenfalls werben heutzutage die Hersteller der Kabinen damit, dass sie PU verwenden.
Nun schreibt Robert, PU sei der Überbegriff von allem, PS sei aber chemisch anders. ??
Und Clemens konzentriert sich ganz auf PS, obwohl doch alle Hersteller PU verwenden. Die Alterungsprobleme bei PU- sind die bekannt oder schon gelöst ?

Kann mir jemand meine Widersprüche aufklären ?

Gruß Sepp

hwk
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#9 Beitrag von hwk » Mi 18 Okt 2006 10:47

Hallo Sepp,

PU und PS sind chemisch gesehen unterschiedliche Substanzen mit vollkommen unterschiedlichen Eigenschaften. PS wird durch Polymerisation von Styrol hergestellt und bildet dann lineare Moleküle von erheblicher Länge. Bei der Herstellung der Schäumen wird dieses Polymer dann mit einem Treibmittel gemischt und erwärmt, so dass das Treibmittel ein Gas abgibt oder selbst zum Gas wird und so dann das verflüssigte PS mit vielen Gasblasen durchsetzt und so den Schaum bildet. Man kann es wirklich mit dem Kuchenbacken vergleichen, da hier ja Backpulver zugegeben wird (was in der Hitze CO2 entwickelt und die Poren im Kuchen bildet). Bei PS unterscheidet sich Styrodur vom Styropor durch seinen Ausbau. Stydrodur hat einen einheitlichen feinblasigen Aufbau (siehe hier auch die Erklärung zum Extrudieren). Wichtig hierbei ist, dass die Blasen geschlossen sind. So kann dieses Material kaum Wasser aufnehmen und ist mechanisch sehr stabil (wg. der kleinen Blasen).

Styropor wird durch das Expandieren hergestellt. Hier wird das PS mit Treibmittel versetzt und zu kleinen Partikeln geformt. Im nachfolgenden Schritt werden diese Partikel in die Form gegeben und erhitzt. Die Partikel gehen auf und bilden dann Schaumkugeln Schaum-Kugeln von mehreren Millimetern Durchmesser, die dann miteinander verschmelzen. Das Material ist leider offenporig und die einzelnen Blasen sind auch größer. Die Struktur kann man mit den Auge einfach erkennen. Spätestens beim Reiben kann man dann die sich einzeln herauslösenden Kugeln erkennen. Leider kann in die Blasen und in den Zwischenraum dann Wasser eindringen und der Isolationeeffekt ist zum Teufel. Man kann z. B. einfach mal das einfach Styropor in ein gals mit Wasser und Spüli geben. Nach einigen Tagen/Wochen hat sich das Zeug dann wie ein Schwamm vollgesogen.

Die mechanische Belastbarkeit beim Styrpor ist wesentlich geringer als beim Styrodur, da ja die einzelnen Kugeln nicht vollflächig verkleben und auch die Blasengröße größer ist. Die Isolationswirkung ist beim Styropor aber besser.

Die PU-Schäume werden z.B. durch Reaktion eines Diols oder auch Triols mit Di-Isocyanaten hergestellt und das sich dabei bildenden CO2 bewirkt das Aufgehen des Schaumes. Es bildet sich bei dieser Reaktion dann das Polyurethan (also Derivate des Harstoffs). Dieser PU-Schaum kann durch die Wahl der eingesetzten Komponenten dann in seinen Dimensioen und auch mechanischen und chemischen Eigenschaften eingestellt werden. Fakt ist aber, dass die sich dabei bildenden chemische Verbindung z.T. wieder zersetzt werden kann (besonders unter Lichteinwirkung) und der Schaum so instabil wird. Man kennt es z.B. von Tesamoll. dass als Schaumdichtung ja an Fenstern eingesetzt wird. Nach zig Jahren ist es dann spröde und zerfällt. Das ist auf die Zersetzung des Polymeres (bzw. hier würde man richtigerweise von einem Polykondensat und nicht von einem Polymer sprechen) und auf den Abbau der eventuell zugesetzten Weichmacher und Stabilisatoren zurückzuführen.

Im Vergleich PS versus PU ist es leider nicht so ganz einfach, da die Kunststoffe unterschiedlich eingestellt werden können und man so generell dann auch keinen Satz wie "PU ist besser als PS" verfassen kann.

Fakt ist aber, dass beide Kunststoffe in Sandwichwänden unter Ausschluss von Wasser und Licht sicherlich sehr lange halten und aus meiner Sicht so auch equivalent sind. PU bietet Vorteile beim Verkleben, dafür hat sicherlich PS die Nase bei der chemischen Beständigkeit vorne.

Ich hoffe es ist nicht zu lang geworden.

Besten Gruß

HWK

Clemens
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#10 Beitrag von Clemens » Mi 18 Okt 2006 21:30

Hallo Sepp

Daß Du den Eindruck hast, daß alle Hersteller PU als Isolator verwenden mag daran liegen, daß Du als Selbstausbauer vielleicht bei den „üblichen Verdächtigen“ wie Bocklet, Ormocar und ähnlichen Leerkabinenhersteller angefragt hast und diese eben ihre Platten in Serie aus GfK außen – PU mitte – GfK innen bauen. Die bei weitem überwiegende Mehrheit der Großserienhersteller von Reisemobilen und Wohnwagen verwendet aber den von mir beschriebenen billigen Holzfachwerk Aufbau mit Alu außen – EPS mitte – Holzfaserplatte innen. Auch bei den Pickup Kabinen wird so gebaut, siehe z.B. Skarosser, den schwedische Hersteller der Nordstar Kabinen. Eine hochwertiger XPS Wandaufbau mit Metallfachwerk ist deutlich seltener zu finden, so z.B. bei Bimobil die Alu außen – XPS mitte - ??? innen bauen (RTM steht in diesem Fall nicht für Resin Transfer Moulding sondern ist eine Styrofoam Type). Auch einige Selbstbauer bauen so, z.B. die SCAM Kabine von Klaus Friedl.

Hallo HWK

Daß die Zellen einer typischen EPS Platte größer sind als die Zellen einer typischen XPS Platte ist nicht prozeßimmanent sondern liegt einfach daran, daß in der EPS Herstellung nach dem ersten Aufschäumen ein Fraktionierschritt folgt den ich der Einfachkeit halber unterschlagen hatte. Die Fraktion mit dem kleinsten Zelldurchmesser wird dann typischerweise für dünnwandige Formteile verwendet, wie z.B. Kaffeebecher für Automaten. Die Fraktionen mit den großen Durchmessern gehen in die Blockherstellung und werden zu Platten mit entsprechend großen Zellen zerschnitten. Im Endergebnis hast Du natürlich Recht mit Deiner Beobachtung und Deiner Schlußfolgerung.

Die Alterungsprozeß des Isolierschaums wird nicht nur durch (leicht auszuschließendes) UV Licht und (weniger leicht auszuschließendes) Wasser beschleunigt, sondern auch durch Temperaturalterung sowie durch mechanische Belastung wegen Temperaturunterschieden bzw. unterschiedlicher Ausdehnung von PU und GfK wenn die Sonne auf Dach und Wände knallt.

Gruß aus München
Clemens

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#11 Beitrag von hwk » Do 19 Okt 2006 08:40

Hallo Clemens,

bei meinen Betrachtungen bin ich von den für "Otto Normalverbraucher" erhältlichen Platten ausgegangen. Ich hatte auch mal versucht die expandierten PS-Schau Platten mit kleinem Zelldurchmesser zu erhalten, da ich mir einen Preisvorteil vor Styrodur versprach. Leider gibt es die so nicht (auf die Schnelle zu kaufen. Das es technologisch möglich ist, auch keline Zellendurchmesser und auch bessere mechanische Stabilitäten zu erreichen, kann man ja z.B. an den Formteilen für die Verpackungsindustrie sehen. Aber für den Selbtbauer bleiben dann meist nur die Platten aus dem Bau- oder FAchmarkt auf Basis PU oder PS.

Ein Vorteil bei PU wollte ich noch nicht unerwähnt lassen, obwohl er für den Selbstbauer nicht zu realisieren ist: In einem quasikontinuierlichen Prozess kann man die Sandwichplatten durch Co-Extrusion von Aussenwand , Schaum und Innenwand herstellen und verzichtet somit auf die Kleberei. Das Verfahren, bei dem auf die von unten zugeführte Aussenwand dann die beiden PU-Komponenten aufgetragen werden und dann auch kontinuiertlich mit der Innenwand abgedeckt werden, ist aber sicherlich nur bei großer Menge rentabel. Das so vorbereitete Sandwich wird dann in einer Art Walzenpresse auf Wunschdicke gebracht, wobei sich der Schaum entwickelt und sich dann auch durch die Klebkraft direkt mit den Sandwichwänden verbindet. M.W. nach wird dieses Verfahren für die Herstellung der Wände im LKW Bau angewendet; die Profi-Kabinenhersteller arbeiten nach meinem Wissen aber nach der Klebemethode.

Besten Gruß

HWK

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#12 Beitrag von urologe » Fr 20 Okt 2006 20:34

um das Ganze wieder auf die Anwenderbasis zurückzubringen-
mich interessiert nicht wirklich, ob der PU- oder PS-Schaum in 30 Jahren noch hält... wer glaubt denn ernsthaft, daß die Elektonik, die heute in Jedermanns Auto verbaut ist, in dreißig Jahren noch perfekt funktioniert ??? und ausgerechnet das selbstgebaute Off-Road-Mobil soll länger und besser halten , als die industrielle Massenware ?
ich glaube soviel Selbstkritik muß noch bleiben !
Eigene Sandwich-Platten von 3-4 qm herzustellen ist sicher kein Problem und hier bietet sich Alu-Styrodur-?? oder GFK-Styrodur-?? an , da es überall leicht erhältlich ist. Die Größe der Platte ist nicht das Problem- das Handling ist hinterher schwierig!
Styrodur bekommt man in jedem Baumarkt- PU-Platten sind wesentlich schwerer zu bekommen.
Für die Sandwich-Herstellung ist eine Vakuum-Möglichkeit ideal - aber es geht fast genauso gut mit eingespannten Span- oder Multiplexplatten !
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#13 Beitrag von urologe » Fr 20 Okt 2006 20:52

und hier noch ein close-up des Sandwich
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#14 Beitrag von hwk » So 22 Okt 2006 12:20

Hallo Urologe,

asu meiner SIcht ist es schon interessant, wie lange solch ein Platte hält, da es ja doch die Möglichkeit gibt, die Kabine auf eine neue Basis zu setzen. Ich kenne einige, die das gemacht haben.

Besten Gruß

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#15 Beitrag von urologe » So 22 Okt 2006 13:45

stimmt schon HWK,
aber 30 Jahre ... in der Zeit haben sich alle Bedürfnisse mehrfach geändert - sei es Familiengröße,Interessen, politische Lage und, und und.
Wer will da wirklich immer mit der gleichen Kabine unterwegs sein.
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