PU-Schaum

PU-Schaum (Polyurethanschaum, kurz PUR) ist ein Kunststoff-Schaum aus zwei flüssigen Komponenten (A = Polyol, B = Isocyanat-Härter), die beim Vermischen chemisch reagieren, aufschäumen und zu einem festen Schaum erstarren. Je nach Rezeptur entstehen sehr leichte, weiche Schäume oder dichte, fast hartholzähnliche Blöcke. Im GFK-Formenbau ist PU-Schaum vor allem als Werkstoff für Urmodelle (das Original, von dem die Form abgeformt wird) sowie als Füll- und Auftriebsmaterial beliebt.

Der große Vorteil ist der Preis und die einfache Bearbeitung: Hochdichte PU-Blöcke (sogenannte Modellbau- oder Tooling-Boards) lassen sich sägen, fräsen, drehen und schleifen wie ein sehr feines Holz, ohne dass abrasive Füllstoffe die Werkzeuge stumpf machen. Daraus baut man schnell und kostengünstig Modelle, von denen anschließend eine GFK-Form abgenommen wird. Niedrigdichte Gießschäume wiederum füllen Hohlräume aus, erzeugen Auftrieb im Bootsbau und dienen als unkritische Sandwichkerne.

Wichtig zum Verständnis: PU-Schaum gibt es in einer sehr großen Dichtespanne, und mit der Dichte ändern sich praktisch alle Eigenschaften. Leichter Schaum ist billig und weich, schwerer Schaum ist teurer, deutlich fester und feiner in der Oberfläche. Für tragende, hochbelastete Sandwichkerne sind PVC-, SAN- oder PET-Schäume meist die bessere Wahl; PU spielt seine Stärken bei Modellen, Auftrieb und unkritischen Kernen aus.

Kennwerte

Richtwerte – maßgeblich ist das Datenblatt des konkreten Produkts.

Dichte (Rohdichte)	ca. 30 bis 700 kg/m³ (Richtwert, je nach Produkt; frei aufgeschäumte Gießschäume ab ca. 37, Plattenschäume z. B. RG30-RG100, Hochdichte-Modellboards bis ca. 600–700)
Druckfestigkeit	sehr dichteabhängig: leichte Plattenschäume nur ca. 0,2–1 N/mm² (MPa), Hochdichte-Modellboard (ca. 600 kg/m³) bis ca. 17 N/mm² – Werte gelten für ganz unterschiedliche Produktklassen (Richtwerte, immer Datenblatt)
Wasseraufnahme	geschlossenzellige Typen ca. 1–3 Vol.-% (Richtwert, einzelne Typen unter 1); harte Boards praktisch nicht saugend
Temperaturbeständigkeit	Modellboards meist nur bis ca. 75–80 °C dauerhaft; Plattenschäume je nach Typ bis ca. 120 °C, kurzfristig höher (je nach Datenblatt)
Mischungsverhältnis A:B	produktabhängig, z. B. ca. 100:144 Gewichtsteile (Gießschaum) – immer exakt nach Datenblatt
Startzeit / Abbindezeit (Gießschaum)	Startzeit ca. 40–60 s, Abbinden ca. 145–220 s (Richtwerte, je nach Typ und Temperatur)
Expansionsfaktor (Gießschaum)	ca. 1:13 bis 1:25 je nach Zieldichte (Richtwert; leichte Schäume schäumen stärker auf)
Wärmeleitfähigkeit	ca. 0,021–0,03 W/(m*K) bei leichten Dämmtypen (Richtwert)

Eigenschaften & Verhalten

• Sehr leicht bearbeitbarSägen, Fräsen, Drehen und Schleifen gehen mühelos und sauber. Hochwertige Modellbau-Boards enthalten keine abrasiven Füllstoffe, deshalb bleiben Werkzeuge scharf.
• Dichte bestimmt allesMit steigender Dichte nehmen Festigkeit, Oberflächengüte und Detailtreue zu, aber auch Gewicht und Preis. Leichte Schäume sind weich und grob, schwere sind fest und feinzellig.
• Geschlossenzellig und feuchtebeständigDie meisten harten PU-Schäume haben überwiegend geschlossene Zellen und nehmen nur wenig Wasser auf. Das macht sie als Auftriebskörper und im Bootsbau interessant.
• Günstig, aber mechanisch begrenztPU-Schaum ist deutlich preiswerter als technische Sandwichkerne, erreicht aber bei gleicher Dichte nicht deren Schub- und Druckwerte. Eher Modell- als Strukturwerkstoff.
• Zwei-Komponenten-ReaktionGießschäume reagieren schnell und steigen stark auf. Genaues Dosieren und kräftiges Durchmischen sind Pflicht, sonst bleibt der Schaum klebrig oder ungleichmäßig.
• Oberfläche muss versiegelt werdenFrische Schnitt- und Fräsflächen sind offenporig. Vor dem Abformen werden sie gespachtelt, grundiert und versiegelt, damit die Form eine glatte Oberfläche bekommt.

Verarbeitung & Praxis

• Dichte passend zur Aufgabe wählen: hohe Dichte (z. B. 400–700 kg/m³) für feine, abformbare Urmodelle; niedrige Dichte für Auftrieb, Füllungen und unkritische Kerne.
• Gießschaum exakt nach Datenblatt dosieren (Waage) und kurz, aber kräftig mit Rührer/Bohrmaschine durchmischen; danach zügig in den Hohlraum gießen, da der Schaum schon nach rund einer Minute zu steigen beginnt.
• Wegen starker Expansion Hohlräume nicht vollständig füllen und genügend Entlüftung/Überlauf einplanen; geschlossene Formen können durch den Schaumdruck aufgehen.
• Geschnittene/gefräste Modellflächen vor dem Abformen spachteln, schleifen, grundieren und versiegeln (z. B. Sperrgrund/Spachtel), sonst saugt der Schaum Harz und Trennmittel auf.
• Auf das versiegelte Modell ein gutes Trennsystem auftragen, bevor das GFK-Formenlaminat oder ein Formenharz aufgebracht wird.
• Sicherheit: Beim Schäumen entstehen Isocyanat-Dämpfe (z. B. MDI), die Atemwege und Haut reizen und sensibilisieren können; deshalb gut lüften oder absaugen, Handschuhe tragen und A- und B-Komponente nie unkontrolliert offen stehen lassen. Beim Fräsen/Schleifen Absaugung und Staubmaske nutzen; Schaumstaub ist fein und lungengängig.

Typische Einsatzgebiete

• Urmodelle und Designmodelle, von denen GFK-Formen abgenommen werden
• Auftriebskörper im Boots- und Surfboard-Bau
• Ausschäumen und Versteifen von Hohlräumen
• Wärme- und Schalldämmung (leichte Typen)
• Unkritische Sandwichkerne ohne hohe Lastanforderung
• Modell-, Display- und Architekturmodellbau (Hochdichte-Boards)