de.wedoany.com-Bericht: Am 2. Juni gelang dem Team um Professor Zhang Zhenxiu von der Fakultät für Molekularwissenschaften und -technik der Qingdao-Universität für Wissenschaft und Technologie der Durchbruch bei der autoklavbasierten überkritischen grünen Schäumungsplattformtechnologie, die „Verfahren – Ausrüstung – Material“ integriert. Damit wurde das doppelte Monopol ausländischer Unternehmen im Bereich des hochwertigen Elastomerschaums in Bezug auf Verfahren und Ausrüstung gebrochen. Die Chinesische Gesellschaft für Chemieindustrie hielt kürzlich in Peking eine Bewertungskonferenz für wissenschaftliche und technologische Ergebnisse ab, um die Ergebnisse der „Schlüsseltechnologien für autoklavbasiertes überkritisches Schäumen von Polymeren und deren grüne industrielle Anwendung“ einer autoritativen Bewertung zu unterziehen. Nach der Bewertung durch das Expertengremium haben die Schlüsseltechnologien und die Produktleistung dieser Ergebnisse das international führende Niveau erreicht.
Überkritisches Schäumen ist eine Schlüsseltechnologie zur Herstellung hochwertiger, leichter und hochelastischer Materialien. Herkömmliche Perlen-Schäumverfahren sind durch ausländische Patentbarrieren eingeschränkt, was die Herstellung von Elastomerprodukten mit extrem niedriger Dichte und komplexen Formen erschwert. Das Team schlug einen neuen Weg ein und entwickelte als erstes das autoklavbasierte überkritische Schäumverfahren mit „kleinem Vorformling zu großem Schaum“ unter Verwendung einer formgebundenen Vorformlingsform. Vereinfacht gesagt wird zunächst ein kleinerer vorgeformter Rohling hergestellt, der in einen speziellen Autoklaven gegeben wird. Unter dem Eindringen überkritischer Flüssigkeiten und präziser Temperatur- und Druckkontrolle dehnt sich der Rohling gleichmäßig zu einem großformatigen Schaumprodukt aus. Diese Innovation wird durch ein Kreislaufsystem für Hochdruck-Stickstoff ergänzt, das eine Stickstoffrückgewinnungsrate von über 90 % erreicht und so eine echte grüne Fertigung ermöglicht. Dadurch werden die Produktionsprobleme von Elastomerprodukten mit extrem niedriger Dichte, hoher Maßgenauigkeit und gleichmäßiger Porenstruktur effektiv gelöst.
Die Schäumungsausrüstung ist der „harte Brocken“ für die Umsetzung der Technologie. Das Forschungsteam entwickelte eigenständig eine komplette Ausrüstung für einen automatischen überkritischen Schäumungsautoklaven mit Klemmring-Schnellverschluss und überwand technische Probleme wie schwierige Abdichtung unter hohen Temperaturen und Drücken, geringe Präzision der Temperatur- und Druckregelung sowie schlechte Betriebseffizienz. Diese neue Ausrüstung verfügt über eine beeindruckende Druckentlastungsrate, die im Vergleich zum internationalen Spitzenniveau um das Sechsfache verbessert ist. Die Temperaturregelgenauigkeit im Autoklaven beträgt ±1 °C. Die Gesamtleistung liegt auf international führendem Niveau, ermöglicht die Substitution von importierten Schlüsselausrüstungen für hochwertiges Schäumen durch heimische Produkte und unterstützt eine umweltfreundliche Massenproduktion im Zehntausend-Tonnen-Maßstab.
Aufgrund der Eigenschaften ihrer Molekülketten neigen Spezialkautschuke und andere Elastomere beim Schäumen leicht zu Porenkollaps oder rauen Oberflächen. Auf der Ebene der Materialmodifizierung ging das Forschungsteam an die „Wurzel“ der Molekülstruktur heran und entwickelte innovativ eine Methode zur Steuerung mehrstufiger Netzwerkstrukturen. Zhang Zhenxiu erklärte, dies sei vergleichbar damit, zunächst flexible „kleine Brücken“ und dehnbare Netzwerke zwischen den Kautschukmolekülketten aufzubauen und diese dann zu verstärken, sodass das Material während des Schäum- und Expansionsprozesses effektiv gedehnt werden kann, ohne zu reißen oder zu kollabieren. Dadurch wird das Schäumtemperaturfenster deutlich erweitert und der technische Engpass beim Schäumen von Spezialkautschuken mit extrem niedriger Dichte erfolgreich überwunden.
Der Wert des technologischen Durchbruchs zeigt sich letztlich in der industriellen Anwendung. Zhang Zhenxiu erklärte, dass die Ergebnisse derzeit in mehreren Unternehmen im großen Maßstab umgesetzt werden. In den letzten drei Jahren haben sie für die Partnerunternehmen einen kumulierten zusätzlichen Umsatz von über 2,1 Milliarden Yuan und einen zusätzlichen Gewinn von über 300 Millionen Yuan erzielt, was beachtliche wirtschaftliche Vorteile darstellt. Das Projekt hat insgesamt 38 erteilte Erfindungspatente (darunter 4 japanische Patente) erhalten und 51 wissenschaftliche Arbeiten veröffentlicht, wodurch ein umfassendes System unabhängiger geistiger Eigentumsrechte aufgebaut wurde.
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