Die Experten Steffen Hoffmann (links) und Stefan Hopf stellen Dämmplatten im Polyurethan-Technikum von Covestro in Leverkusen her. (Bildquelle: Covestro)

Die Experten Steffen Hoffmann (links) und Stefan Hopf stellen Dämmplatten im Polyurethan-Technikum von Covestro in Leverkusen her. (Bildquelle: Covestro)

Als Multitalent finden Polyurethane immer häufiger Einsatz in modernen Produkten: im automobilen Leichtbau, in der Schuhherstellung, als Beschichtung, in der Architektur und Innendekoration, für die Herstellung von Sportgeräten, in der Elektronikproduktion, in der Medizintechnik und vielen weiteren Bereichen.

Polyurethane bieten ein vielfältiges Anwendungspotenzial

Im Frühjahr stellte der Chemiekonzern BASF auf der Utech in Maastricht einige neue PUR-Systeme für verschiedene Anwenderindustrien vor. Darunter Slentite, ein oragnisches Aerogel, das als stabile Platte produziert wird. Genutzt werden die Platten zur vor allem zu thermischen Isolierung von Altbauten, denn es ist vergleichsweise platzsparend, weil es um 25 bis 50 Prozent schlanker ist als herkömmliche Produkte. Aufgrund seiner offenporigen Struktur sorgt es für eine gute Feuchtigkeitsregulierung und kann insbesondere zur Innendämmung eingesetzt werden.

Für gewerblicher Kühlgeräte und Warmwasserboiler hat das Unternehmen ein Portfolio an 2-komponentigen HFO-geschäumten Systemen entwickelt. Anwender haben die Möglichkeit, das für sie passende System mit unterschiedlichen Lambda-Werten auszuwählen. Die neuen Produkte sind einfach zu verarbeiten und erfordern keine zusätzlichen Investitionen. Die HFO-basierter Schäume entsprechen der neuen EU-Verordnungen, die darauf zielt fluorierte Gase (F-Gase) mit hohem Treibhauspotenzial drastisch zu reduzieren.

Die Motorabdeckung aus dem Polyurethan-Schaum schützt vor  Vibrationen und Geräuschen. (Bildquelle: BASF)

Die Motorabdeckung aus dem Polyurethan-Schaum schützt vor Vibrationen und Geräuschen. (Bildquelle: BASF)

Ein großer Markt für PUR ist auch der Automobilbau. Hier werden Motorabdeckungen aus Polyurethan eingesetzt. Eine Kombination aus schallabsorbierendem Polyurethan-Weichschaum und einem Hardcover aus der Ultramid-Produktfamilie wird serienmäßig zur Geräuschreduzierung in Fahrzeugen verwendet. Ein innovatives Verfahren ist die One-Shot Lösung mit dem Integralschaum Elastofoam I. Der offenzellige PU-Schaum bildet im Schäumprozess eine dicke Haut und erfüllt somit die Funktion des Hardcovers mit. Eine zusätzliche Abdeckung wird nicht benötigt, das optische Erscheinungsbild entsteht direkt im Fertigungsprozess. Alternativ kann der flexible Schaum Elastoflex W eingesetzt werden, der mit einer In-Mold-Coating (IMC) Beschichtung lackiert oder mit einer separaten PU-Sprühhaut aus Elastoskin kombiniert wird. Diese vollständige Polyurethan-Lösung wird ohne zusätzliche manuelle Montageschritte produziert, da die Haut in das Werkzeug gesprüht und anschließend hinterschäumt wird. Darüber hinaus wurde mit der Trèves Group eine Motorabdeckung mit dem thermoformbaren Schaum Elastoflex E in Serie gebracht. Die offene Zellschaumstruktur trägt bei einer Dichte von nur 15g/L zur Gewichtseinsparung bei diesem wichtigen NVH-Bauteil bei. Zudem erfüllt es die Flammschutzvorschrift UL94 V-0 und weist eine hervorragende Schallabsorption auf.

Urethan-Einkomponentensysteme

Die neuen LF MDI-blockierte Präpolymere sind zur Herstellung von großen und komplexen Teilen wie zum Beispiel Förderbänder geeignet. (BIldquelle: Lanxess)

Die neuen LF MDI-blockierte Präpolymere sind zur Herstellung von großen und komplexen Teilen wie zum Beispiel Förderbänder geeignet. (BIldquelle: Lanxess)

Auch Lanxess, Köln, war auf der Utech verteten und stellte neue blockierte Systeme für Gusselastomere Adiprene K vor, die auf der Low-Free-Isocyanat-Technologie des Unternehmens basieren. Die Adiprene Low-Free F-Präpolymere basieren auf Toluol-, Diphenylmethan-, Hexamethylen-, Isophoron- oder Paraphenylendiisocyanat (TDI, MDI, HDI, IPDI bzw. pPDI). Die Isocyanat-Gehalte liegen meist unter 0,1 Prozent. „Unsere Low Free-Präpolymere erfüllen neueste regulatorische Standards hinsichtlich Gesundheits-, Arbeits- und Umweltschutz, so dass der Verarbeiter entsprechende Schutzmaßnahmen auf ein Minimum reduzieren kann. Gleichzeitig helfen sie unseren Kunden, die mechanische Performance der Elastomerbauteile zu verbessern und dabei wirtschaftlich zu produzieren“, erläutert Eckert.

Da es sich um ein Einkomponentensystem handelt, brauchen Anwender keinen separaten Aushärter zu verwenden, was die Produktivität und die Arbeitssicherheit verbessert. Sie sind als fertig formulierte Reaktionssysteme erhältlich. Die Aushärtung dieser Präpolymere wird bei einer genau definierten Temperatur ausgelöst, was zu einer kontrollierten Reaktion führt. Damit zielt  der Spezialchemie-Konzern auf die Herstellung von großen und komplexen Teilen sowie die manuelle Verarbeitung, wie sie bei sehr kleinen Stückzahlen zum Einsatz kommt. Die Adiprene K-blockierte Systemen bieten bei einer Vielzahl von Anwendungen ein höheres Leistungsvermögen. Mögliche Einsatzgebiete sind die Imprägnierung von Gewebebändern, die Beschichtung von Industriewalzen und die Herstellung extrem großer Teile für die Industrie, den Bergbau und die Öl- und Gasindustrie. Diese blockierten Systeme erweitern auch den Einsatzbereich von Urethan-Präpolymeren in Rotations- und Spritzgussanwendungen.

Nachhaltiges PUR

Stark vertreten im PUR-Markt ist auch das Unternehmen Covestro. Für eine noch nachhaltigere Wärmedämmung von Gebäuden nutzt Covestro jetzt auch alternative Rohstoffe für seine Produktion, auch um die eigene Abhängigkeit von fossilen Ressourcen zu verringern. Zurzeit arbeitet das Unternehmen intensiv an einem CO2-basierten Rohstoff für PU-Hartschaum. Darüber hinaus hat das UNternehmen zusammen mit Partnern eine neue Methode entwickelt, um das chemische Schlüsselprodukt Anilin aus pflanzlichen Rohstoffen zu gewinnen. Aus diesem Bio-Anilin könnte künftig MDI hergestellt werden – ein weiterer wichtiger Rohstoff für olyurethan-Hartschaum.

PUR in der additiven Fertigung

In einer Kooperation zwischen Ebalta, Rothenburg o. d. Tauber,  und German Reprap, Feldkrichen, wurde der Liquid Additive Manufacturing Prozess (LAM) angepasst, um nun auch Polyurethane im additiven Fertigungsverfahren verarbeiten zu können. Das Projekt Polyurethan zielt hauptsächlich auf die Materialeigenschaften für Funktionsbauteile ab, das heißt es ist möglich über die Variation des Mischungsverhältnisses hart/weich Kombinationen zu drucken oder Materialien direkt mit definierten Eigenschaften wie zum Beispiel Flammschutz, UV-Stabilisierung zu versehen. Besonders hervorzuheben sind die Materialeigenschaften, welche im Gegensatz zu aufgeschmolzenen Schichten durch chemische Vernetzung isotrop sind und auch in Z-Richtung die volle Festigkeit besitzen. Das Material kann nun auch in einem flüssigen Zustand mit Hilfe eines 3D-Druckers, ohne Aufschmelzprozess,  verarbeite, teilt der Hersteller mit. Der Verarbeitungsprozess, der vom Materialaufbau mit dem FFF-Prozess vergleichbar ist, macht es möglich, komplexe Teile herzustellen, die nur schwierig mit dem Spritzguss umgesetzt werden können.

Ausblick für PUR

Im nächsten Jahr bietet die PSE Europe 2019, die 2. Internationalen Fachmesse für Polyurethan-Verarbeitung, wieder die Möglichkeit, sich über neue Entwicklungen auf dem PUR-Markt zu informieren. Vom 26. – 28. März 2019 dreht sich im MOC, Veranstaltungscenter München, wieder alles um innovative Anwendungen von PUR. Das Messeprofil umfasst Roh- und Hilfsstoffe, PUR-Produkte und Materialien, PUR-Systeme, Maschinen, Anlagen und Zubehör sowie branchenspezifische Dienstleistungen.

Dr. Etwina Gandert

Über den Autor

Dr. Etwina Gandert

ist Redakteurin Plastverarbeiter.

etwina.gandert@huethig.de