Technik-Facts Styropor (EPS) - Do

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Technik-Facts Styropor (EPS) - Do
Technik-Facts Styropor (EPS)
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Informationen zur Förderung des Technikinteresses in der Schulpraxis
Einführung
Styropor, expandiertes Polystyrol (Kurzform EPS) ist aus unserem Alltag nicht mehr wergzudenken. Seine Entdeckung verdanken wir einem
Ingenieur, der unermüdlich suchte und tüftelte, bis er das gewünschte Resultat erreichte. Heute findet Styropor insbesondere im Baubereich (isoaltion), aber auch in der Verpackungsindustrie weit verbreitete Anwendungen.
QUELLEN UND Weiterführende Infos:
- http://www.eps-schweiz.ch
- http://www.knauf-daemmstoffe.de
- Ausbildungslehrgang Kunststoff-Fachmann KATZ 2007
- http://www.do-it-werkstatt.ch -> Fachbeitraege
Geschichtlicher Abriss
Heinrich Stynsky, Erfinder des
Styropors
Werbeprospekt der Firma BASF mit
dem Styroporschiffchen
Die Rettung des Frachtschiffs Al
Kuwait mit Styroporkügelchen
Styropor wird seit rund 60 Jahren industriell hergestellt. Nachdem bereits 1831 die farblose Flüssigkeit Styrol aus Baumrinde gewonnen
werden konnte, setzte die industrielle Herstellung um 1952 ein.
Die Erfindung von Styropor ist dem Ingenieur Heinrich Stynsky von
der Firma BASF zu verdanken. Auf der Suche nach einem geschäumten Kunststoff war zuerst seine Beobachtungsgabe wichtig. Beim Eintauchen von zugesägten festen Polystyrol-Stücken in heisses Wasser
schäumte der am Rand haftende Sägestaub auf. Dies schien niemand
zu beachten ausser Stynsky.
In Laborversuchen testete er verschiedene Treibmittel. Aber es
brauchte nochmals den Zufall, damit es zur Erfindung von Styropor
kam: Eine Testschachtel blieb statt nur bis am Abend versehentlich
über 36 Stunden im Trocknungsraum liegen. Als Stynsiky sie dann
herausholte, hatte sich das Polystyrol ,geschäumt und der Deckel der
Dose war 26 cm in die Höhe gehoben worden.
Nun wurde weiter getüftelt bis zur industriellen Produktion von Styropor. Herr Stynky und die Firma BASF patentierten die Herstellung
und den Werkstoff und stellten diesen 1952 wurde an der ersten
Kunststoffmesse K in Düsseldorf vor. Dabei konnte direkt am Stand
ein kleines Styroporschiffen geschäumt werden.
Mit Zeitungsartikeln, Referaten und Ausstellungen versuchte die Firma BASF nun ihren neuen Werkstoff zu verbreiten. Es brachte allerdings einigen Aufwand und eine Rettungsaktion, um Styropor
bekannt zu machen: 1964 versank im Hafen von Kuwait das Handelsschiff Al Kuwait mit 6000 Schafen an Bord. Die toten Tier drohten nun das Trinkwasser von Kuwait zu verseuchen, das Schiff musste also möglichst rasch gehoben werden. Da wurde Styropor zu Hilfe
genommen. Das Wasser im Schiffsbauch wurde mit Styroporkügelchen verdrängt, und das Schiff stieg auf.
Als kurz darauf eine schwedische Firma eine grosse Bestellung von
Rettungsringen bei BASF einreichte, war dies der endgültige Durchbruch von Styropor.
Technik-Facts Styropor (EPS)
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Industrielle Herstellung von Styropor
Schematische Übersicht
1. Expandierbares
Polystyrol
2. Vorschäumen mit
Wasserdampf
3. Zwischenlagern
im Silo
4. Ausschäumen in
der Form mit
Wasserdampf
5. Fertiges
Styroporteil
Verfahren
Zuerst wird aus Erdöl Styrol gewonnen. In einem chemischen Prozess,
der Polymerisation, entsteht Polystyrol. Um daraus einen Schaumstoff herstellen zu können, wird das Treibmittel Pentan zugegeben.
Dadurch entsteht das perlförmige, expandierbare Polystyrol. Der Rohstoff sieht nun zuckerähnlich aus.
Das zuckerartige Polystyrol,
angereichert mit dem Treibmittel
Pentan.
Das Volumen der vorgeschäumten
Styroporkügelchen ist rund 50 Mal
grösser
Makroaufnahme der Zellstruktur.in
einem Styroporblock
Die kleinen Perlen kommen in den sogenannten „Vorschäumer“. Durch
Zugabe von Dampf und durch laufendes Rühren reagiert das Treibmittel und die Kügelchen dehnen sich aus. Die Aufblähung um das ca
50fache ist wichtig für die Beschaffenheit des späteren fertigen Materials. Je weiter hier schon der Rohstoff aufgebläht wird, desto leichter und weicher wird das Material als Endprodukt.
Nach einer ersten Trocknungsphase wird das vorgeschäumte Material anschliessend in eine Stahl- oder Aluminiumform gegeben. Diese Form wird bis oben gefüllt und geschlossen. Nun wird aus tausenden von Düsen Dampf eingeblasen und über andere Düsen abgeführt.
Durch die Hitze bläht sich das Material weiter auf und es entsteht ein
enormer Druck in dieser geschlossenen Form. Deshalb muss die Form
auch aus starken Eisenträgern gefertigt sein.
Durch diesen gewaltigen Druck verkleben die Kügelchen zu einem
großen Block. Nach einer gewissen Garzeit - wie beim Kochen - erhält man einen festen Block Styropor. Er besteht trotz seiner Festigkeit aber immer noch aus rund 98 % Luft.
Die Form kann beliebig gewählt werden. Die ersten Versuche wurden
übrigens mit Schokolade-Giessformen für Osterhasen gemacht.
Nach dem Trocknen der Formteile in einem automatischen Pufferlager
werden die Styroporteile verpackt und versandfertig gemacht.
Geöffnetes Werkzeug (Form) mit
einem fertigen Formteil (oben)
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AnwendungsBeispiele
- Bauwesen: Isolation von Hausfassaden
- Verpackungsindustrie: Verpackungen für Elektronikartikel
- Rettungswesen: Rettungsringe, Schwimmhilfen
Mögliche Fragestellungen für Forschungsberichte für
Schülerinnen und Schüler
+ Du kannst das Verfahrend der Styroporherstellung selber nacherforschen: Fülle Styroporkügelchen, welche man zum Füllen von Kissen verwendet, in ein Tee-Ei und schliesse dieses. Erhitze das Teeei
im Wasserdampf. Nun werden die Styroporkugel aufgeschäumt und
du kannst nach einigen Minuten ein festes Styroporei aus der Form
holen.
+ Baue den Schiffsversuch der Al Kuwait nach. Versenke eine leere
Konservendose in einem mit Wasser gefüllten Kessel, Öffnung nach
unten. Versuche nun, Styroporkügelchen von unten einzufüllen und
so die Büchse an die Oberfläche zu heben.
+ Suche zu jeder Anwendungsgruppe oben je ein Bild oder ein Gegenstand für deine Werkstoffsammlung.
Do-it-Aufgaben mit styropor
Die do-it-Aufgaben Lochness (Kunststoff 03) Schneestern, (Kunststoff 05), Wasserschloss (Kunststoff 09) und Schnellboot mit Luftschraube (Tüftelwettbewerb 2008) eignet sich gut, das Thema Styropor im technischen Gestalten handelnd zu thematisieren.
Legende oben
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- Platten aus Styropor
- Aussenisolation
- Verpackung für ein technisches Gerät
- Rettungsring
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- do-it-Aufgabe LochNess
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