Können flammgeschützte Schäume bioabbaubar sein?

Das belgische Unternehmen Home Eos wurde 2016 gegründet und hat eine Technologie zum Herstellen von Polymeren auf Basis natürlicher organischer Moleküle entwickelt.
Das Biopolymer resultiert aus einer direkten Polymerisationsreaktion von Molekülen, nicht Monomeren, mit hohem Molekulargewicht von gängigen Nebenprodukten aus der Agrar- und Lebensmittelindustrie. Die Formulierung besteht aus Proteinen, Polyol, Wasser, Stärke und einem Füllstoff, aus denen in Kombination zuvor noch kein Polymer hergestellt wurde. Die Rohstoffe werden auch in Nahrungsmitteln sowie in Kosmetik- und Pharmaprodukten eingesetzt. Bei der Reaktion entsteht ein bioabbaubarer Schaum, der für ein breites und wichtiges Anwendungsfeld – der Schall- und Wärmedämmung – entwickelt wurde. Der von dem belgischen Unternehmen entwickelte Prozess erfordert keine Vorbehandlung oder Umwandlung von Rohstoffen. Weiterhin benötigt er sehr wenig Energie, wird bei Atmosphärendruck durchgeführt, verwendet keine Lösungsmittel, ist frei von flüchtigen Verbindungen und erzeugt keinen Abfall. Der Prozess lässt sich gut implementieren und die Produktionsanlagen sind relativ einfach aufgebaut.

Das gebildete organische Polymer ähnelt einem flexiblen Polyvinyl oder einem viskoelastischen Schaum, der den herkömmlichen Schaumstoffen aus Polypropylen, Polyethylen, Polyurethan oder Isopren sehr nahekommt. Das Biopolymer ist dicht und kann unter anderem in Anwendungen wie flexiblen Dichtungen, Gummimembranen, Isolierschäumen, Teppichböden, elastischen Bändern verwendet werden. Das Material ist ohne die Zugabe von Additiven oder Weichmachern flexibel und belastbar. Im Gegensatz zu Produkten, die auf Basis von Kautschuk, Vinyl, Bitumen oder Polyurethan, die aus fossilen Kohlenwasserstoffen (Erdöl) hergestellt werden, ist das organische Polymer von Natur aus ohne den Zusatz von Flammschutzmitteln feuerbeständig und frei von flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs). Werden die relativen Anteile der verschiedenen Komponenten und die Polymerisationsmethode variiert, so ändern sich die Polymerstruktur und die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs. Dies eröffnet den Einsatz des Materials in verschiedenen Bereichen wie dem Transportwesen und der Baubranche.

Die Polymerisationsmethode, die Dichte (0,6 bis 1,5 kg/m²) und die Schaumstruktur der Polymere können modifiziert werden. Dadurch werden unterschiedliche Kompressibilitätsgrade und dynamische Steifigkeiten erreicht. Diese in der wässrigen Phase hergestellten Polymere sind weder duroplastisch noch thermoplastisch. Sie polymerisieren bei niedrigen Temperaturen nach Zugabe von natürlichen Katalysatoren und Schaumbildnern. Die bei der Polymerisation erzeugten starren oder flexiblen Eigenschaften sind über einen weiten Temperatur- und Feuchtigkeitsbereich konstant. Die Polymerisation ist reversibel, das heißt, das Material ist biologisch abbaubar. In Kombination mit jedem beliebigen bioabbaubaren Polymer als Deckschicht bleibt die Bioabbaubarkeit des Verbunds gegeben.

Aktuelle Tests an einer viskoelastischen Home Eos Membran von nur 2,5 kg/m² besitzen eine 2x höhere Schwingungsdämpfung als eine Bitumenmembran von 10 kg/m². Diese Eigenschaft ermöglicht Anwendungen im Transportsektor. Da die Biopolymere von Natur aus flammgeschützt sind, erfüllen sie die Brandklassen B, S1, d0 für Gebäude sowie die Gefährdungsstufe HL3 (hazard level) für die werkstofftechnischen Anforderungen von Schienenfahrzeugen. Der Werkstoff leistet einen sehr geringen Beitrag zum Brand, besitzt eine geringe Rauchentwicklung und tropft/fällt innerhalb von 600 s nicht brennend ab. Mit einem Lambda-Koeffizienten (Wärmedurchlasswiderstand) von 0,05 ist der Schaum sehr gut zur Wärmedämmung von Gebäuden geeignet. Aufgrund ihrer Viskoelastizität verringert eine 3 mm dicke Schaumschicht die Schallübertragung um 6 bis 10 dB in Trennwänden, Türen und Sandwichelementen.

Um die für die zuvor beschriebenen Anwendungen benötigten dünnen, reißfesten Schichten zu erzeugen, wird das Biopolymer flach (flacher Membranguss) auf einen Vliessschleier extrudiert. Auf dieselbe Weise werden auch die fossil basierten Membranen hergestellt. Home Eos testet aktuell den Einsatz der Membran für Klebe- und Schaumanwendungen. Erste Tests haben interessante Bindefähigkeiten in Platten oder mit Fasern gezeigt. Die Erforschung der Schäumfähigkeit ist im Gange. Der Hersteller hofft, die Untersuchungen im Jahr 2023 abschließen und dem Markt kohlenstoffarme, energieeffiziente und recycelbare Alternativprodukte anbieten zu können.

Die neuartigen Biopolymere sind recycelbar und biologisch abbaubar. Sie enthalten keine Lösungsmittel, Weichmacher, Flammschutzmittel oder Konservierungsstoffe und keine Stoffe, die Auswirkungen auf Gesundheit oder Umwelt haben. Sie stehen in vollem Einklang mit der REACH-Verordnung. Sie haben während ihres gesamten Lebenszyklus keine Auswirkungen auf die Umwelt oder die Gesundheit: während der Produktion, dem Gebrauch und am Ende ihrer Lebensdauer.

Die Jury des Biopolymer Innovation Award hat Home Eos aufgrund der Beschaffenheit des Biopolymers, aber auch seiner interessanten Eigenschaften im Bereich der Schall- und Wärmedämmung, Schwingungsdämpfung und des Brandverhaltens in den vielfältigen Anwendungen von Bauwesen, Verkehr und Industrie mit dem Biopolymer Award 2022 ausgezeichnet.

Quelle: Home Eos