Schaumstoffe,
künstlich hergestellte Werkstoffe mit zelliger Struktur und geringer Dichte. Die Ausgangsbasis für Schaumstoffe können Kunststoffe (Schaumkunststoffe), Kautschuk (Schaumgummi), aber auch anorganische Stoffe (z. B. für Gasbeton, Schaumbeton) sein. Charakteristisch ist die niedrige Dichte (Raumgewicht) der Schaumstoffe (bei Schaumkunststoffen zwischen 10 und 1 000 kg/m3, bei Glas- und Schaumbeton zwischen 400 und 1 200 kg/m3) und ihre geringe Wärmeleitfähigkeit. Offenzellige Schaumstoffe enthalten Zellen, die untereinander und mit der Außenluft in Verbindung stehen. Geschlossenzellige Schaumstoffe bestehen praktisch nur aus in sich abgeschlossenen Zellen. Zur Herstellung von Schaumkunststoffen werden geschmolzene Thermoplaste oder niedermolekulare Vorstufen von Duromeren mit Treibmitteln verschäumt. Als Treibmittel dienen permanente Gase (Stickstoff, Luft), flüssige Stoffe (z. B. leicht verdampfende Kohlenwasserstoffe, Halogenkohlenwasserstoffe) sowie feste Substanzen, die sich bei höherer Temperatur zersetzen und inerte Gase bilden (z. B. Azodicarbonamid, Ammoniumcarbonat).
Der Schaumzustand wird anschließend durch Abkühlung oder Vernetzung der Polymerketten fixiert. Schaumstoffe werden in Form von Blöcken, Tafeln, Bahnen, Schaumfolien, Chips hergestellt oder auch in Hohlräume eingeschäumt oder auf Flächen aufgespritzt. Sie lassen sich durch Sägen und besondere Schneidwerkzeuge bearbeiten. Hartschaumstoffe sind durch hohen Verformungswiderstand und geringe elastische Verformbarkeit gekennzeichnet. Weichschaumstoffe lassen sich leicht elastisch verformen und zeigen schaumgummiähnliches Verhalten. Strukturschaumstoffe (Integralschaumstoffe) haben eine feste, nicht geschäumte Außenhaut; sie werden nach speziellen Verfahren als Formteil oder Halbzeug (Profilmaterial) in einem Arbeitsgang, z. B. durch Spritzgießen oder Strangpressen, hergestellt.
Große technische Bedeutung als Dämmstoff und als Verpackungsmaterial hat Polystyrolpartikelschaumstoff (Styropor®). Zu seiner Herstellung wird grießartiges expandierbares Polystyrol (EPS) mit Kohlenwasserstoffen als Treibmittel bei 100 ºC zu kleinen Bläschen vorgeschäumt, die nach Zwischenlagerung bei 120 ºC zu Blöcken oder Formteilen mit einer Dichte von 10-100 kg/m3 verschweißt werden.
Aus Polyurethanen (PUR) lassen sich Weich- und Hartschaumstoffe herstellen, wobei bei der Herstellung Treibmittel, Aktivatoren, Emulgatoren u. a. Zusätze beigemischt werden können. Als Treibmittel dienten in der Vergangenheit Fluorchlorkohlenwasserstoffe (vorzugsweise R 11 = FCKW 11). Wegen der schädlichen Einwirkung auf die Ozonschicht der Stratosphäre werden Ersatzstoffe angewendet, z. B. Hydrofluoralkane (z. B. HFA 123, CF3CHCl2 oder HFA 22, CHClF2) und Kohlendioxid, das von außen in flüssiger Form zugeführt oder im Reaktionsgemisch aus Wasser und Isocyanaten chemisch gebildet werden kann. Ein völliger Ersatz der Fluorchlorkohlenwasserstoffe durch das für die Ozonschicht unschädiche Kohlendioxid ist nicht in allen Fällen möglich. Probleme können sich aus den schlechteren Wärmedämmeigenschaften, der größeren Sprödigkeit und der Gefahr der Schrumpfung (Kohlendioxid diffundiert leicht aus dem Schaumstoffen heraus) ergeben. PUR-Weichschaumstoff dient als Material für Polster, Matratzen, Schwämme u. a.; PUR-Hartschaumstoff hat von allen bekannten Dämmstoffen die niedrigste Wärmeleitfähigkeit, er hat daher in der Bauindustrie (Dämmplatten, Sprühschaum) und auf dem Kühlsektor (z. B. Container für den Seeverkehr, Lagerhäuser, Kühlschränke) große Bedeutung.
Als Basis für Schaumstoffe dienen auch Polyäthylen, Weich-PVC, Phenolharze (Phenoplastschaumstoffe), Aminoplaste (Harnstoffschaumstoffe), Polypropylen (z. B. für stoßbelastete Teile von Kraftfahrzeugen) u. a. Kunststoffe. Schaumgummi wird aus einer vulkanisationsfähigen Latexmischung hergestellt. Die Mischung wird nach Zusatz von Schaummitteln zu einem stabilen Schaum aufgeschlagen und anschließend in einer Form bei etwa 100 ºC vulkanisiert.
Schaumstoffe werden auch zur Herstellung von Verbundwerkstoffen, etwa als Sandwichelemente, oder auch als Schaumkunstleder, ferner als Dekorations-, Modell- und Verpackungsmaterial sowie als Formteile eingesetzt. Harnstoffharz- und Polystyrolschäume werden auch in Landwirtschaft und Gartenbau zur Bodenverbesserung verwendet (Plastoponik).
H. Saechtling: Kunststoff-Tb. (261995).
Universal-Lexikon. 2012.