PVC-Hartschaum ist ein aufgeschäumter Kunststoff auf Basis von Polyvinylchlorid (PVC) und gehört zu den meistgenutzten Kernmaterialien im Sandwichbau. Sandwichbauweise bedeutet: zwei dünne, feste Deckschichten aus GFK (glasfaserverstärktem Kunststoff) werden durch einen leichten Kern auf Abstand gehalten. So entsteht ein Bauteil, das bei sehr geringem Gewicht steif und biegefest ist. Der Schaum ist geschlossenzellig (die Luftblasen sind voneinander getrennt), nimmt dadurch kaum Wasser auf und saugt sich beim Laminieren nicht voll mit Harz.

Im GFK-Formenbau und im Bauteilbau wird PVC-Hartschaum eingesetzt, weil er ein gutes Verhältnis aus Steifigkeit, Festigkeit und Gewicht bietet und sich mit fast allen gängigen Harzen und Verfahren verträgt (Handlaminat, Vakuuminfusion, teilweise Prepreg). Bekannte Markenprodukte sind AIREX C70 von 3A Composites und Divinycell H von DIAB. Die Zahl im Produktnamen steht meist für die ungefähre Dichte in kg/m³, zum Beispiel H80 für rund 80 kg/m³.

Man unterscheidet vernetzten und linearen (nicht vernetzten) PVC-Schaum. Vernetzt heißt, die Molekülketten sind chemisch quervernetzt: solche Typen sind in der Regel steifer sowie temperatur- und lösemittelbeständiger, lassen sich aber meist nur begrenzt warm umformen. Linearer Schaum ist zäher und schlagfester und lässt sich besser dreidimensional thermoformen (durch Wärme verformen), verträgt aber weniger Temperatur. Einige moderne Typen (etwa Divinycell H als PVC-Polyurea-Verbund) verbinden beide Vorteile und sind trotz hoher Steifigkeit thermoformbar. Welcher Typ passt, hängt vom Verfahren, vom Bauteil und vom jeweiligen Datenblatt ab.

Kennwerte

Richtwerte – maßgeblich ist das Datenblatt des konkreten Produkts.

Dichtebereich (Richtwert)ca. 40 bis 250 kg/m³, je nach Dichtegrad
Typische Dichten im Bootsbauca. 60 bis 130 kg/m³ (Richtwert)
Druckfestigkeitca. 0,5 bis 7 MPa, steigt stark mit der Dichte (Richtwert)
Druck-E-Modulca. 40 bis 400 MPa, je nach Dichte (Richtwert)
Schubfestigkeitca. 0,6 bis 5 MPa, je nach Dichte (Richtwert)
Schubmodulca. 15 bis 110 MPa, je nach Dichte (Richtwert)
Max. Dauergebrauchstemperaturca. 60 bis 80 °C, produkt- und typabhängig (Richtwert)
Wasseraufnahmesehr gering (geschlossenzellig)

Eigenschaften & Verhalten

  • GeschlossenzelligDie Luftblasen sind voneinander abgeschlossen. Dadurch nimmt der Schaum kaum Wasser auf und saugt sich beim Laminieren nicht mit Harz voll, was Gewicht spart.
  • Gutes Festigkeit-Gewicht-VerhältnisFür sein geringes Gewicht ist PVC-Hartschaum vergleichsweise steif und druckfest. Höhere Dichten bringen mehr Festigkeit, kosten aber Gewicht.
  • Vernetzt oder linearVernetzter Schaum ist tendenziell steifer sowie temperatur- und lösemittelbeständiger. Linearer Schaum ist zäher, schlagfester und besser warm umformbar. Manche Typen verbinden beides.
  • Gute SchlagzähigkeitPVC-Hartschaum verträgt Stoß- und Schlagbelastung besser als viele spröde Kerne. Das ist im Bootsbau bei Wellenschlag und im Fahrzeugbau wichtig.
  • Chemikalien- und HarzverträglichkeitVerträgt die meisten gängigen Harze (Polyester, Vinylester, Epoxid) und Lösemittel ordentlich. Vernetzte Typen sind hier in der Regel robuster als lineare.
  • Begrenzte TemperaturbeständigkeitBei höheren Aushärte- oder Tempertemperaturen kann der Schaum erweichen oder ausgasen. Für Heiss-Prepreg sind nur bestimmte Spezialtypen geeignet.

Vorteile

  • Bewährtes Allround-Kernmaterial mit breiter Verfügbarkeit und vielen Dichtegraden.
  • Geschlossenzellig: sehr geringe Wasseraufnahme und geringer Harzverbrauch.
  • Gutes Verhältnis von Steifigkeit und Festigkeit zum Gewicht.
  • Gute Schlagzähigkeit und Ermüdungsfestigkeit, gut für dynamisch belastete Bauteile.
  • Verträglich mit den meisten Harzen und Verfahren (Handlaminat, Infusion, teils Prepreg).

Grenzen

  • Begrenzte Temperaturbeständigkeit (Richtwert ca. 60 bis 80 °C); für Heisshärtung nur Spezialtypen.
  • Rein vernetzte Typen sind nur eingeschränkt thermoformbar, enge Radien sind schwierig.
  • Teurer als einfache Kerne wie Balsaholz oder PUR-Schaum; PET-Schäume können günstiger sein.
  • Bei zu hoher Verarbeitungstemperatur Gefahr von Ausgasen, Schrumpf oder Blasenbildung im Laminat.

Verarbeitung & Praxis

  • Zuschnitt mit feinzahniger Säge, Bandsäge oder scharfem Messer; Konturen lassen sich gut schleifen und fräsen. Schnittkanten vor dem Laminieren entstauben.
  • Für gekrümmte Flächen gibt es geschlitzte/gerillte oder vorgekrümmte Plattenvarianten; geeignete Typen lassen sich zusätzlich durch Erwärmen dreidimensional thermoformen (rein vernetzte Typen meist nur begrenzt).
  • Bei Vakuuminfusion perforierte und/oder genutete Varianten wählen, damit das Harz unter dem Kern verlaufen kann; sonst bleibt die Unterseite trocken.
  • Klebung/Verbund mit Harzfilm oder pastösem Klebespachtel sicherstellen, damit der Kern flächig an die Deckschichten anbindet und keine Hohlstellen bleiben.
  • Aushärtetemperatur und Exothermie (Eigenwärme beim Aushärten) im Blick behalten: zu hohe Temperatur kann den Schaum verformen oder Blasen verursachen. Temperaturgrenze des jeweiligen Datenblatts beachten.
  • Vor dem Verbauen das passende Datenblatt prüfen: Dichte, Verfahrenseignung (Handlaminat, Infusion, Prepreg) und Temperaturgrenze unterscheiden sich je Produkt und Typ.

Typische Einsatzgebiete

  • Standard-Sandwichkern im Bootsbau (Rumpf, Deck, Schotten).
  • Fahrzeug- und Schienenfahrzeugbau (Dach-, Boden- und Innenraumpaneele).
  • Rotorblätter und Bauteile im Bereich erneuerbare Energien.
  • Leichte, steife Strukturbauteile und Verkleidungen im allgemeinen GFK-Bauteilbau.
  • Modell- und Urmodellbau sowie versteifte Sandwich-Werkzeuge im Formenbau.