Polyurethanschaum

PU-Schaumstoff

Ein Polyurethanschaumstoff besteht aus PUR-Schaum und wird auch als PU-Matratze oder PUR-Schaumstoffmatratze bezeichnet. PU-Schaumstoff auf Basis von Polyether und Polyester. mw-headline" id="Geschichte">Geschichte[Bearbeiten | < Quelltext bearbeiten] Wiederholungseinheit für lineare Polyurethane, die aus einem Diol und einem Isocyanat hergestellt werden. Polyurethan ( "PUR"; auch bekannt als PU) sind Kunststoff oder Kunstharz, das durch die Polyaddition von Dialkolen (Diolen) oder Polyole mit Polysocyanaten entsteht.

Polyurethanes sind gekennzeichnet durch die Urethangruppe (-NH-CO-O-{\displaystyle \mathrm {-}NH{-}CO{-}O{-}O{-}\ } }). Durch die Reaktion von Dialogen und Diisocyanaten zu linienförmigen Polyurethankunststoffen können quervernetzte Polyurethane durch Reaktion von Triisocyanat-Diisocyanatmischungen mit Triol-Diolgemischen erzeugt werden.

Quantitativ sind Polyurethanschäume als Weich- oder Festschaum am bedeutendsten. Aber auch als Formmasse für das Pressverfahren, als Gießharz (Isocyanatharz), als (textile) Elastomer, Polyurethanlack und Polyurethan-Klebstoff werden Polyurethane eingesetzt. Im Jahr 1937 stellte eine von Otto Bayer geführte Forschungsgruppe in den Labors des I.G. Farben-Standorts Leverkusen erstmals Polyurethane aus 1,4-Butandiol und Oktan-1,8-Diisocyanat und später aus Hexan-1,6-Diisocyanat her.

1 ][2] Das korrespondierende PUR hieß Igamid U oder Perlon U. Weitere Tests ergaben, dass Toleruylendiisocyanat signifikant reaktionsfreudiger war als Hexan-1,6-diisocyanat bei gleichzeitiger Reaktion mit Triloten zu dreidimensionalen, quervernetzten PUR. Durch den Zweiten Weltkrieg und die damit verbundene Rohstoffknappheit hat sich der Polyurethanmarkt jedoch zunächst nur sehr schleppend entwickelt.

Deshalb wurden Polyurethane bis zum Ende des Zweiten Weltkrieges nur noch für kriegerische Aktivitäten im Luftfahrtbau eingesetzt. Zwischen 1952 und 1954 wurden Polyesterschaumstoffe auf den Markt gebracht, was das wirtschaftliche Engagement für Polyurethane weiter steigerte. Durch die Verwendung von Polyesterpolyolen nahm die Wichtigkeit von Polyurethankunststoffen rasant zu. Aufgrund der grösseren Schwankungsmöglichkeiten bei der Produktion von Polyetherpolymeren kam es zu einer deutlichen Erweiterung der Applikation.

Im Jahr 2002 lag der globale Bedarf bei rund 9 Mio. t Polyurethan, im Jahr 2007 bei über 12 Mio. t. Der globale Bedarf an Polyurethanen ist weiter gestiegen. 4 ] Im Jahr 2011 lag die Gesamtproduktion allein in Deutschland mit den Hauptherstellern Covestro und BASF bei fast 1 Mio. t, davon rund 32% für die Gebäudeisolierung, 20% für die Möbelindustrie und die Matratzenindustrie, 14% für den Fahrzeugbau und 10% für die Lackindustrie.

Je nach Auswahl von Polyisocyanat und Polyol können Polyurethanen unterschiedlichste Oberflächeneigenschaften haben. Das ungeschäumte Polyurethangebiet liegt zwischen ca. 1000 und 1250 kg/m³. Polyurethanen werden durch die Umsetzung von Polyesterisocyanaten mit Polyalkoholen, den Polyole, hergestellt. Dabei kommen nur wenige Isocyanat-Komponenten zum Einsatz: Aufgrund ihrer großen Volatilität und der daraus resultierenden gefahrbringenden Weiterverarbeitung werden von den Veredlern in den meisten FÃ?llen nur PrÃ?polymere der oben genannten Monomere verwendet, obwohl sie immer einen Restmonomergehalt in der Rezeptur enthalten.

Beispielsweise bewirkt die Verwendung von Winterpolyolen neben den gebräuchlichen Winterpolyolen eine bessere Stabilität, da die Winterpolyole einen erhöhten Flammpunkt aufweisen und sich so beim Auftragen des Polymers verfestigen. Für die Polyurethan-Bildung sind in der Regel zwei unterschiedliche Moleküle erforderlich, im einfachen Falle ein Diol und ein Di-isocyanat. Dadurch ergeben sich kürzere Molekularketten, so genannte Ozeane. Lineares Polyurethan kann durch überschüssiges Isocyanat vemetzt werden.

Bei der Verwendung von polyfunktionellen Isocyanaten entstehen die hoch verzweigten Pyisocyanurate (PIR), s. dort. Oder es können quervernetzte oder verzweigtkettige Polyurethane auch durch Zugabe von Substanzen mit mehr als zwei Isocyanatgruppen, wie z.B. PMDI, und Triole, wie z.B. Glyzerin, erzeugt werden. Wenn in der Anwendung ein spezifisches PUR produziert werden soll, gibt es zwei Möglichkeiten:[6] Die Direktreaktion eines Polyolefins mit einem Polysocyanat (einstufiges Verfahren) und das zweistufige Verfahren.

Im zweistufigen Verfahren werden im ersten Prozessschritt zwei Präpolymere hergestellt: Bei überschüssigen Disisocyanaten wird bei der Reaktion mit Dialogen ein NCO-Präpolymer und bei der Reaktion mit einem überschüssigen Diol ein OH-Präpolymer erhalten. Schäume können leicht aus Polyurethan gefertigt werden. PUR-Hartschaumstoffe werden hauptsächlich zur Wärmeisolierung verwendet, z.B. in Wohngebäuden, Kühlapparaten, Wärme- und Kälteakkumulatoren sowie einigen Rohrleitungssystemen (Kunststoff-Verbundrohre, elastische Verbundrohre).

Polyurethanschaumstoffe, die als Wärmeisolierung ausgeführt sind, weisen eine geschlossene Zellstruktur auf, so dass die Cellgase mit ihrer geringen thermischen Leitfähigkeit in den Schaumstoffzellen bleiben. Bisher wurde R 11 (Trichlorfluormethan) vielfach als Cellgas eingesetzt. Ist der Polyurethanschaum nicht diffusionsoffen gegen die Umwelt gekapselt, werden die zunächst vorliegenden zellulären Gase unter terrestrischen Verhältnissen durch Diffusionsprozesse schrittweise durch Wasser und Dampf verdrängt, was die thermische Leitfähigkeit des Polyurethanschaums erhöht.

Polyurethan-Schaumstoffe mit Kohlensäure als Cellgas erzielen nach der Produktion eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 0,029 bis 0,033 W-m-1-K-1, Polyurethanschaumstoffe mit Cyclopentan als Cellgas-Wärmeleitfähigkeiten von ca. 0,022 bis 0,027 W-m-1-K-1. Die Polyurethanschaumstoffe können sowohl härtebeständig als auch biegeelastisch mit verschiedenen Dichtegraden angepasst werden. Teilweise sind die Füllstoffe (Glasmikroballons, Aluminiumpulver) in die Füllstoffe eingefüllt.

Polyurethan-Schaumstoffe waren bisher mit einer Flammschutzausrüstung aus der Gruppe der Pilze mit Argon und Phenol. Aufgrund der Giftigkeit dieser Substanz werden heute andere Flammhemmer wie TCPP oder expandierter Graphit eingesetzt. Einer der bedeutendsten Anwendungsbereiche von Polyurethanen ist der Gebrauch in Farben und Beschichtungen. Aufgrund ihrer hervorragenden Hafteigenschaften als Grundierung und ihrer hervorragenden Resistenz gegen Lösungsmittel, Chemie und Witterung werden Polyurethanen hier als Decklacke und Decklacke in vielen Anwendungsgebieten eingesetzt.

Flache Anwendungsbereiche zur Verbindung verschiedener, bevorzugt flexibler Werkstoffe (im Schuhbereich, Holz-/Möbelbereich, Automobilinnenraum) sind auch ein wichtiger Anwendungsbereich für PUR-Systeme. Polyurethan wird in der Medizintechnik als Auskleidung in der Armprothetik der niederen Gliedmaßen eingesetzt. Zum Einsatz kommen Flüssigsysteme wie wasserhärtende Präpolymere, 2-Komponentensysteme, High Solids, Polyurethanlösungen und -dispersionen, aber auch Festkörper wie Granulate (TPUs) oder Pulver, die geschmolzen oder aufgelöst werden.

Vakuumgießharze: Unterschiedliche Artikel mit geringer Lebensdauer, vor allem für Muster oder Vorabserien, die z.B. Serienmaterialien (Thermoplastspritzguss: ABS, PP, POM, PP, PC, PMMA etc.) ähneln, ähnliche mechanische und thermische Eigenschaften oder optische Aspekte. Schnellgießharze aus PU: verhältnismäßig leicht zu bearbeitende Gussprodukte, Modellbauteile und Formwerkzeuge, die eine geringe Lebensdauer haben und nicht unter Druck bearbeitet werden müssen.

Elastomerhärtende PU-Gießharze: Artikel mit unterschiedlichen Shore A und Shore D-Härtestufen. Polyurethan als Kantenversiegelungsmaterial bietet einen zuverlässigen und zuverlässigen Widerstand gegen Stöße, Kratzer usw. Der Flammenschutz ist ebenfalls von großer Bedeutung, insbesondere bei der Anwendung im Verkehr. Polyurethan wird zur Herstellung von Wundverbänden, Latexmatratzen, Schuhsohlen, Abdichtungen, Schläuchen, Böden, Dämmstoffen, Farben, Klebstoffen, Dichtstoffen, Skiern, Autositzen, Laufschienen in Sportstadien, Armaturenbrettern, Giessmassen, latexfreien Kondomen (Kondomen), Gussböden und vielem mehr verwendet.

Zur CNC-Politur von optisch funktionalen Oberflächen wird in der Optikindustrie mit gewissen Polierungsmitteln (z.B. Cerdioxid) gefüllte Polyurethane eingesetzt. Polyurethane werden in der Laborgeräteindustrie als Material zur Lackierung von Messflaschen eingesetzt. Bei der Druckveredelung werden die Rücken der Bücher mit Polyurethane verklebt. Polyurethane werden in der Bauindustrie als 1- oder 2-Komponenten-Schaum (Montageschaum, Dehnungsschaum) zur Abdichtung von Betonfugen vor dem Gießen, zur Stabilisierung von Fundamenten, zum Heben von Bauteilen von Gebäuden, Böden usw. sowie zum Einbringen von Fenster und Türen eingesetzt.

Der Polyurethan-Hartschaum wird als Isolierschicht in Sandwichelementen verwendet. Haupteinsatzgebiet dieser Verbundelemente ist der industrielle Bau von System- und Lagerhallen, da sie vorkonfektioniert sind und sich auch rasch montieren lassen. Dadurch werden in kürzester Zeit Wand- und Deckenkonstruktionen geschaffen, die isoliert und innerhalb und außerhalb umgehend fertiggestellt werden. PUR-Elastomer wird oft für textile Fasern verwendet.

Sie müssen nicht notwendigerweise aus 100% Polyurethan sein. Polyurethan wird auch als Microschaum für luftdurchlässige Membrane in der Regenkleidung verwendet. Durch ihre ausgezeichneten mechanisch-technologischen Fähigkeiten sind gewisse Polyurethane für Anwendungsbereiche mit hoher Abriebfestigkeit geeignet. Zum Beispiel beim Schüttguttransport durch Polyurethan-Schläuche oder als Schutzlage in Rohrleitungen und Bögen.

Es wird auch als Mantel für Elektrokabel (z.B. Verlängerungskabel) genutzt, z.B. im weit verbreiteten H07BQ-F-Kabel. Aus Polyurethanprodukten werden hier sowohl Muster und Formen aller Arten als auch Serienbauteile hergestellt. Polyurethan wird als Spachtelmasse bei der Fertigung von Multifilament-Saiten für Tennis genutzt. Moderner Fußball (z.B. Roteiro) wird vollständig aus Polyurethan hergestellt.

Die Außenhülle einer Bowlingball ist aus Polyurethan gefertigt. Auch aus Polyurethan werden heute oft qualitativ hochstehende Gummimanschetten gefertigt, da diese bei niedrigen Temperaturen viel leichter und elastischer sind als die aus PVC. Darüber hinaus ermöglicht das aufgeschäumte Polyurethan eine deutlich verbesserte Isolierung gegen Erkältung. Kondome / Konservierungsmittel ohne Gummi werden aus Polyurethan gefertigt. Sie wird immer öfter als Beschichtung für Silikonimplantate eingesetzt, da sich das Gespinst gut mit ihnen verbünde.

Der Artega GT ist das erste Produktionsfahrzeug mit einer kompletten Polyurethan-Karosserie. In den meisten FÃ?llen ist die Polierscheibe aus einem mit Polyurethan beschichteten Kunstharz gefertigt. Bei Inline-Skates, Skateboard- und Achterbahnrollen sind die Fahrflächen aus PU gefertigt, teilweise auch Trägerrollen von Förderbändern und Montagelinien. DE 13165 Wärmedämmung von Gebäuden - Werkseitig gefertigte Polyurethan-Hartschaumprodukte (PU) - Vorgabe.

Wiederhard Leppkes: Polyurethan es - ein Material mit vielen Vorteilen. Hanser, 2001 ISBN 3-446-21605-7 Günter Oertel (Hrsg.): Kunststoff-Handbuch - Vol. 8thane. 2003, ISBN 0-471-95812-3. Karl F. Berger, Sandra Kiefer (Hrsg.): Dichttechnik Jahresbuch 2007. ISGATEC, Mannheim 2006, ISBN 978-3-9811509-0-2. Konrad Uhlig: Polyurethan-Taschenbuch: mit 34 Tafeln, Hanser-Verlag, München und Wien in der Ausgabe 2006, ISBN 978-3-446-40307-9. Karl Hübner: 75 Jahre an Polyurethans - "You're probably not the right man".

Jahrgang 46, Nr. 1, 2012, S. 120-122, doi: 10.1002/ciuz.201290014. ? Otto Bayer: Das Diisocyanat-Polyadditionsverfahren (Polyurethan). In Seymour, George B. Kauffman: Polyurethane: G. Avar: Polyurethanes (PUR). Ausgabe, Hanser, München 2006, ISBN 978-3-446-41325-2. PUR, vorzugsweise ohne VOC Vincentz-Verlag, Farben & Lack, 05/2006, S. 36 Zurückgeholt am 28. September 2017.

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