Diese Stoffe treten am häufigsten als PUR-Schaumstoffe auf, die als Folge von Reaktionen multifunktioneller Isocyanate mit Polyolen entstehen, u.a. mit Polyether-Polyolen und zahlreichen Hilfsstoffen. Dank der vielfältigen Eigenschaften dieser Stoffe werden ihrer Synthese keine Grenzen gesetzt.
Was ist Polyurethan?
Polyurethane, die mit der Abkürzung PUR oder PU bezeichnet werden, sind Polymere, die durch die Reaktion der Additionspolymerisation von Polyolen mit multifunktionellen Isocyanaten entstehen. Dazu kommen weitere Verbindungen sowie Reaktionskatalysatoren, z. B. Eisen-, Zink- oder Wismutsalze, und Zusatzstoffe wie Stabilisatoren oder Lockerungsmittel. Ihre Struktur zeichnet sich durch das Vorkommen der Urethangruppe [-O-CO-NH-] in der Hauptkette aus.
Diese Verbindungen wurden 1937 als Ergebnis der wissenschaftlichen Arbeit von Friedrich Bayer – einem deutschen Chemiker und seinem Forschungsteam – gewonnen. Sie wurden sehr beliebt in der Industrie, besonders in den letzten zwanzig Jahren. Polyurethane gehören zu einer Gruppe von Kunststoffen. Ihre besondere Eigenschaften ermöglichen ein breites Anwendungsspektrum. Im Vergleich zu Polyamiden schmelzen sie schneller, was eine einfachere Verarbeitung ermöglicht. Sie zeichnen sich auch durch eine geringere mechanische Festigkeit aus. Aufgrund der oben genannten Eigenschaften werden sie häufig bei der Herstellung von Elasthanfasern (z. B. Lycra, Elasthan) verwendet. Je nach Auswahl der Basisrohstoffe und Additive kann Polyurethan als Schaum in verschiedenen Aggregatzuständen oder als Feststoff hergestellt werden. Dies beeinflusst auch die Endform der Produkte, in denen Polyurethane vorkommen, z.B. Polyurethanschäume, Harze, Fasern, Klebstoffe, verschiedene Arten von Beschichtungen oder Urethan-Elastomere.
Das Verfahren zur Herstellung von Polyurethan ermöglicht es, ein Material mit relativ geringem Gewicht zu erhalten, wodurch es einfacher zu verarbeiten ist und die anschließende Verarbeitung und Anpassung an die Endanwendung keinen großen finanziellen Aufwand erfordert. Mit den richtigen Additiven zeichnet sich Polyurethan zudem durch eine hohe Härte und Widerstandsfähigkeit gegen Beschädigungen aus.
Polyurethan im Alltag – Anwendungen
Sie gehören deshalb zu einer besonderen Gruppe von Polymeren, die u.a. in folgenden Lebens- und Wirtschaftsbereichen zum Einsatz kommt: Transport, Bauwesen, Möbelindustrie und Bergbau. Heutzutage sind sich wenige dessen bewusst, dass Polyurethane in großem Umfang im Alltag verwendet werden, sei es im Haushalt, bei der Produktion von Fahrzeugen, Sportgeräten oder in der Textilindustrie. In der Automobilindustrie werden diese Stoffe für PUR-Beschichtungen, Formteile für die Polsterung, Hartschaumstoffe für Stoßstangen und im Fahrzeuginnenraum für Armaturenbretter oder Kimmel verwendet. Aus Polyurethanen werden auch Sitze in Flughafenhallen, Flugzeugen, Zügen, Bussen bzw. Fahrradsättel angefertigt. Bei der Herstellung von farbigen Bade- oder Spülschwämmen und Schaumstoffdichtung für Fenster und Türen greift man ebenfalls auf Polyurethane zurück. Im Bauwesen sind diese Stoffe in Gestalt von PUR-Hartschaumplatten, Verbundplatten, Montageschaum (OCF) bzw. Spritzdämmung weit verbreitet. Immer häufiger werden Polyurethan-Bindemittel im Bergbau, in der extraktiven Industrie und im Kanalbau verwendet. Elastischer PUR-Schaumstoff wird vor allem in der Möbelindustrie für die Herstellung von Polstern, Matratzen und viskoelastischen Kissen (eng. viscoelastic foam, memory foam) und in der Schuh- und Textilindustrie verwendet. In der Medizin werden ebenfalls Lösungen auf Basis von Polyurethanen eingesetzt (z.B. künstliche Organe). Elemente von OP-Tischen und Rollstühlen werden aus antistatischem PUR-Integralschaumstoff angefertigt.
Unter seinen Anwendungen verdienen die beliebten PUR-Schäume besondere Aufmerksamkeit. Sie sind vor allem als universelle Wärmedämmstoffe bekannt, mit denen verschiedene Oberflächen bedeckt werden können. Unter der Vielzahl der auf dem Markt erhältlichen Produkte können wir zwischen offenzelligen und geschlossenzelligen Polyurethan-Schaumstoffen unterscheiden. Diese Aufteilung ist auf Unterschiede in den Eigenschaften zurückzuführen, die sich auf die spätere Verwendung dieser Materialien auswirken. Bei der Auswahl sollten wir die zu isolierende Oberfläche, ihren Zustand und die Möglichkeit des Auftretens von Feuchtigkeit berücksichtigen. Auch an den Parametern Haftung, Auftragsgeschwindigkeit und Platzersparnis gegenüber anderen Materialien kann man sich orientieren. Wir sollten auch daran denken, die richtige Dämmtechnik zu wählen. Eines der Systeme, das in den letzten Jahren an Popularität gewonnen hat, ist Sprühisolierung. Es lohnt sich, auf Polyurethan-Schaumstoffe zu setzen, da sie unter den anderen auf dem Markt erhältlichen Systemen die effektivsten Wärmedämmstoffe sind.
Immer häufiger wird gesagt, dass Polyurethane aufgrund der einzigartigen Eigenschaften und der breiteren Verwendung von Polyurethanen zum Hauptrohstoff für viele Industrien werden können. Sie sind oft schon jetzt eine gute Alternative zu Metallen, Gummi, Keramik, Holz oder Beton. Nicht zu vergessen sind ihre einzigartigen Formen, wie z.B. der gern verwendete Schaum.
Vorteile von Polyurethanen
Aus Polyurethanen hergestellte Produkte zeichnen u.a. eine gute Elastizität (auch bei großer Härte); einzigartige Abrieb- und Reißfestigkeit sowie Beständigkeit gegen Fette, Öle und UV-Strahlung aus. Ein weiterer Vorteil von PUR-Stoffen ist eine verhältnismäßig einfache industrielle Verarbeitung bei gleichzeitig hoher Ergiebigkeit. Da aus Polyurethanen hergestellte Fertigprodukte verschleißfest sind, werden sie immer häufiger als Ersatz für Produkte aus Gummi, Holz, Metall oder Keramik eingesetzt, was zu einer enormen Reduzierung des Gewichts von Fertigprodukten beiträgt.
Wichtigste Produkte
Der Koncern PCC kommt den Bedürfnissen seiner Kunden entgegen und bietet eine Reihe von speziellen Produkten für die Herstellung von PUR-Systemen an. Das reiche Angebot von PCC umfasst Polyether-Polyole (Diole, Triole), Zuckeraustauschstoffe, Mannich-Polyole, Sorbitol, Polimer-Polyole und zahlreiche Zusatzstoffe, z.B. Vernetzungsadditive, Emulgatoren und Flammhemmer. Flammhemmende Stoffe reduzieren die Entflammbarkeit von PUR-Schaumstoffen und schaffen ein optimales Gleichgewicht zwischen flammhemmenden und mechanischen Eigenschaften. Ein wichtiger Bestandteil des Portfolios von PCC sind gebrauchsfertige Ein- und Zweikomponenten-PUR-Systeme zur Herstellung von bereits erwähnten Schaum-, Klebe- und Dichtstoffen. Eine große Bedeutung haben auch Systemprodukte für die Herstellung von Halbhart- und Hartschaumstoffen. Sie werden u.a. als Wärme- und Schalldämmsysteme (PUR- und PIR-Dämmung), im CASE-Bereich angebotene Produktsysteme (Beschichtungen, Klebstoffe, Dichtungen und Elastomere) und Systeme zur Herstellung von Formteilen aus elastischen und Integralschaumstoffen verwendet.