de.wedoany.com-Bericht: Das vom Team um Professor Zhang Zhenxiu der Fakultät für Polymerwissenschaft und -technik der Qingdao-Universität für Wissenschaft und Technologie eigenständig entwickelte „Verfahren – Ausrüstung – Material“-Dreiklang der autoklavbasierten überkritischen grünen Schäumungsplattformtechnologie hat die technischen Hürden im Bereich des Hochleistungsschäumens von Elastomeren durchbrochen und eine inländische Substitution von Verfahren und Ausrüstung realisiert. Auf einer kürzlich in Peking abgehaltenen Bewertungskonferenz für wissenschaftliche und technologische Ergebnisse organisierte die Chinesische Gesellschaft für Chemieingenieurwesen Experten zur Begutachtung der Ergebnisse des Projekts „Schlüsseltechnologien für das überkritische Schäumen von Polymeren im Autoklaven und grüne industrielle Anwendung“ und stellte fest, dass die Schlüsseltechnologien und Produktleistungen das international führende Niveau erreicht haben.
Überkritisches Schäumen ist eine Schlüsseltechnologie zur Herstellung hochwertiger, leichter und hochelastischer Materialien. Das traditionelle Perlenschäumverfahren ist durch ausländische Patentbarrieren eingeschränkt und kann nur schwer Elastomerprodukte mit extrem niedriger Dichte und komplexer Form herstellen. Das Team schlug einen neuen Weg ein und entwickelte als erstes das autoklavbasierte überkritische Schäumverfahren für geformte Vorformlinge „kleiner Vorformling zu großem Vorformling“. Dabei wird zunächst ein kleinerer vorgeformter Rohling hergestellt, der dann in einen Autoklaven gegeben wird. Unter Bedingungen der Durchdringung mit überkritischem Fluid und präziser Temperatur- und Druckkontrolle dehnt sich der Rohling gleichmäßig zu einem großformatigen Schaumprodukt aus. Das Verfahren ist mit einem Hochdruck-Stickstoffkreislaufsystem ausgestattet, das die Stickstoffrückgewinnungsrate auf über 90 % erhöht, eine grüne Fertigung ermöglicht und die Probleme bei der Herstellung von Elastomerprodukten mit extrem niedriger Dichte, hoher Maßgenauigkeit und gleichmäßiger Porenstruktur löst.
In Bezug auf die Ausrüstung entwickelte das Forschungsteam eigenständig eine komplette Anlage aus autoklavbasierten überkritischen Schäumformungsautoklaven mit schellenartigem Schnellverschluss. Es wurden technische Herausforderungen wie die Abdichtung unter hohen Temperaturen und Drücken, die Präzision der Temperatur- und Druckkontrolle sowie die Betriebseffizienz gemeistert. Die Druckentlastungsrate dieser Anlage ist im Vergleich zum international fortschrittlichen Niveau um das Sechsfache erhöht, die Temperaturkontrollgenauigkeit im Autoklaven erreicht ±1 Grad Celsius, und die Gesamtleistung liegt auf international führendem Niveau. Dies ermöglicht die Inländische Substitution von Schlüsselausrüstungen für das Hochleistungsschäumen und unterstützt eine grüne Massenproduktion im Zehntausend-Tonnen-Maßstab.
Auf der Ebene der Materialmodifizierung, insbesondere bei Spezialkautschuken und anderen Elastomeren, die aufgrund ihrer Molekülketteneigenschaften beim Schäumen zu Porenkollaps oder rauen Morphologien neigen, ging das Team von der Molekülstruktur aus und entwickelte eine Methode zur Steuerung mehrstufiger Netzwerkstrukturen. Diese Methode ist vergleichbar mit dem Bau flexibler „kleiner Brücken“ und dehnbarer Netzwerke zwischen den Kautschukmolekülketten, die dann verstärkt werden, sodass das Material während des Schäum- und Expansionsprozesses effektiv gedehnt werden kann, ohne zu reißen oder zu kollabieren. Dies erweitert das Schäumtemperaturfenster erheblich und überwindet den technischen Engpass beim Schäumen von Spezialkautschuken mit extrem niedriger Dichte.
Die technologischen Ergebnisse wurden bereits in mehreren Unternehmen im großen Maßstab angewendet. Laut Zhang Zhenxiu haben die Ergebnisse in den letzten drei Jahren für die Partnerunternehmen einen kumulierten zusätzlichen Umsatz von über 2,1 Milliarden Yuan und einen zusätzlichen Gewinn von über 300 Millionen Yuan generiert. Das Projekt hat insgesamt 38 erteilte Patente erhalten, darunter 4 japanische Patente, und 51 wissenschaftliche Arbeiten veröffentlicht, wodurch ein umfassendes System unabhängiger geistiger Eigentumsrechte aufgebaut wurde.
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