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Tutorial MenueStoff- und WärmetransportLerneinheit 9 von 11

Eigenschaften von geschäumtem Polystyrol

Polstereigenschaft

Eine Stoßschutzverpackung soll verhindern, dass das zu schützende Gut beim Aufprall einer zu starken Beschleunigung ausgesetzt wird. Sie erreicht dies, indem sie selbst zusammengedrückt wird und dem verpackten Gut so einen Bremsweg verschafft, den es ohne Verpackung nicht hätte. Schäume sind wegen ihrer guten Komprimierbarkeit viel besser als Stoßschutzschicht geeignet als kompakte Materialien.

Im Stoß wirkt eine Kraft bzw. Druckspannung (Kraft pro Fläche), die den Schaum mehr oder weniger zusammendrückt. Im Druckspannungs-Stauchungs-Diagramm sind zwei Bereiche zu erkennen.

Abb.1
Druckspannungs-Stauchungs-Diagramm von PS-E

Im linearen Anfangsbereich (grau) verhält sich Polystyrol-Schaum elastisch. Die Schaumstruktur nimmt die Belastung ohne Zerstörung auf. Die Zellwände werden lediglich reversibel gebogen.

Im inelastischen Bereich (normale Hintergrundfarbe) werden die Zellwände dagegen zunehmend gefaltet oder gebrochen. Die Schädigung ist irreversibel. Bei Entspannung kann der Schaumstoff seine ursprüngliche Dichte nicht wieder erreichen (untere schwarze und blaue Kurve). Es verbleibt eine Restdeformation. Bei einer zweiten Belastung ist das Polstervermögen folglich herabgesetzt. Die Restdeformation ist umso größer, je höher die Dichte ist.

Warnung
Für Fahrrad- oder Motorradhelme wird PS-E hoher Dichte verwendet. Die Schutzwirkung eines solchen Helms ist nach einer starken Beanspruchung bei einem Unfall so sehr vermindert, dass der Helm nicht mehr verwendet werden darf.

Auch Stoßschutzverpackungen werden üblicherweise so dimensioniert, dass bei maximaler Beanspruchung der inelastische Bereich mit ausgenutzt wird. Eine Verschlechterung der Schutzwirkung im Falle mehrmaliger Stöße wird dabei einkalkuliert.

Der Widerstand gegen eine Verformung nimmt mit der Dichte des Schaums zu. Die äußere Druckspannung wird offensichtlich weitgehend durch die Zellwände aufgefangen. Der Druck des Zellgases liefert erst bei starker Stauchung einen größeren Beitrag zur Gegenspannung.

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