Was ist ein Polyurethanschwamm?

Polyurethanschwamm (PUR- und PU-Schwamm) ist ein Polymer, das aus organischen Einheiten besteht, die durch Carbamatverbindungen (Urethan) verbunden sind. Während es sich bei den meisten Polyurethanen um duroplastische Polymere handelt, die beim Erhitzen nicht schmelzen, sind auch thermoplastische Polyurethane erhältlich.

Polyurethanpolymere werden traditionell und am häufigsten durch Reaktion eines Di- oder Tripolyisocyanats mit einem Polyol gebildet. Sowohl die zur Herstellung von Polyurethanen verwendeten Isocyanate als auch Polyole enthalten im Durchschnitt zwei oder mehr funktionelle Gruppen pro Molekül.

Polyurethane werden bei der Herstellung von hochelastischen Schaumstoffsitzen, Hartschaum-Isolierplatten, Mikrozellularschaum-Dichtungen und Dichtungen, langlebigen Elastomerrädern und -reifen (z. B. Achterbahn-, Rolltreppen-, Einkaufswagen-, Aufzugs- und Skateboardrädern) sowie Aufhängungsbuchsen für Kraftfahrzeuge verwendet , elektrische Vergussmassen, Hochleistungsklebstoffe, Oberflächenbeschichtungen und Oberflächenversiegelungen, synthetische Fasern (z. B. Spandex), Teppichunterlagen, Hartplastikteile (z. B. für elektronische Instrumente), Kondome und Schläuche.

Rohstoffe

Die Hauptbestandteile eines Polyurethans sind Di- und Triisocyanate sowie Polyole. Andere Materialien werden hinzugefügt, um die Verarbeitung des Polymers zu unterstützen oder die Eigenschaften des Polymers zu modifizieren.

Produktion

Polyurethanschwämme werden durch Mischen von zwei oder mehr Flüssigkeitsströmen hergestellt. Der Polyolstrom enthält Katalysatoren, Tenside, Treibmittel usw. Die beiden Komponenten werden als Polyurethansystem oder einfach als System bezeichnet.

Das Isocyanat wird in Nordamerika üblicherweise als „A-Seite“ oder einfach als „Iso“ bezeichnet. Die Mischung aus Polyolen und anderen Additiven wird üblicherweise als „B-Seite“ oder „Poly“ bezeichnet. [Zitat erforderlich] Diese Mischung kann auch als „Harz“ oder „Harzmischung“ bezeichnet werden.

In Europa sind die Bedeutungen für „A-Seite“ und „B-Seite“ vertauscht. [Zitat erforderlich] Zu den Additiven für Harzmischungen können Kettenverlängerer, Vernetzer, Tenside, Flammschutzmittel, Treibmittel, Pigmente und Füllstoffe gehören. Durch Variation des Isocyanats, Polyols oder der Zusatzstoffe kann Polyurethan in verschiedenen Dichten und Härten hergestellt werden.

Gesundheit und Sicherheit

Vollständig reagiertes Polyurethanpolymer ist chemisch inert. In den USA wurden von der OSHA (Occupational Safety and Health Administration) oder der ACGIH (American Conference of Governmental Industrial Hygienists) keine Expositionsgrenzwerte festgelegt. Die Karzinogenität wird von der OSHA nicht reguliert.

Test mit offener Flamme. Oberer, unbehandelter Polyurethanschaum brennt kräftig. Unten mit feuerhemmender Behandlung.

Polyurethan-Polymer ist ein brennbarer Feststoff und kann sich entzünden, wenn es einer offenen Flamme ausgesetzt wird. Bei der Zersetzung durch Feuer können neben Stickoxiden, Isocyanaten und anderen giftigen Produkten erhebliche Mengen an Kohlenmonoxid und Blausäure entstehen. Aufgrund der Brennbarkeit des Materials muss es (zumindest bei Möbeln) mit Flammschutzmitteln behandelt werden, die fast alle als gesundheitsschädlich gelten.

Kalifornien veröffentlichte später das Technical Bulletin 117 2013, das es den meisten Polyurethanschäumen ermöglichte, Entflammbarkeitstests ohne den Einsatz von Flammschutzmitteln zu bestehen. Das Green Science Policy Institute erklärt: „Obwohl die neue Norm ohne Flammschutzmittel erfüllt werden kann, verbietet sie deren Verwendung NICHT. Verbraucher, die die Exposition von Haushalten gegenüber Flammschutzmitteln reduzieren möchten, können nach einem TB117-2013-Etikett auf Möbeln suchen und sich bei Einzelhändlern erkundigen.“ dass Produkte keine Flammschutzmittel enthalten.“

Flüssigharzmischungen und Isocyanate können gefährliche oder regulierte Bestandteile enthalten. Isocyanate sind bekannte Haut- und Atemwegsallergene. Darüber hinaus stellen die in Polyurethan-Sprühschäumen enthaltenen Amine, Glykole und Phosphate Risiken dar.

Der Kontakt mit Chemikalien, die während oder nach der Anwendung von Polyurethan-Sprühschaum freigesetzt werden können (z. B. Isocyanate), ist gesundheitsschädlich und erfordert daher während und nach diesem Vorgang besondere Vorsichtsmaßnahmen.

In den Vereinigten Staaten können zusätzliche Gesundheits- und Sicherheitsinformationen von Organisationen wie der Polyurethane Manufacturers Association (PMA) und dem Center for the Polyurethanes Industry (CPI) sowie von Polyurethan-System- und Rohstoffherstellern eingeholt werden. Regulatorische Informationen finden Sie im Code of Federal Regulations, Titel 21 (Lebensmittel und Arzneimittel) und Titel 40 (Umweltschutz).

In Europa sind Gesundheits- und Sicherheitsinformationen von ISOPA, dem Europäischen Verband der Hersteller von Diisocyanaten und Polyolen, erhältlich.

Herstellung

Die Methoden zur Herstellung von Polyurethanschwamm-Fertigprodukten reichen von kleinen, handgegossenen Einzelstücken bis hin zu großen, hochvolumigen Produktionslinien für Halb- und Kartonware. Unabhängig vom Endprodukt ist das Herstellungsprinzip dasselbe: Man dosiert die Mischung aus flüssigem Isocyanat und Harz in einem bestimmten stöchiometrischen Verhältnis, vermischt sie, bis eine homogene Mischung entsteht, und verteilt die reagierende Flüssigkeit in eine Form oder auf eine Oberfläche , warten Sie, bis es ausgehärtet ist, und entformen Sie dann das fertige Teil.

Anwendungen

Hauptartikel: Liste der Polyurethanschwammanwendungen und Polyurethanlack

Im Jahr 2007 lag der weltweite Verbrauch an Polyurethan-Rohstoffen bei über 12 Millionen Tonnen, die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate beträgt etwa 5 %.[51] Der mit PUR auf dem Weltmarkt erzielte Umsatz soll bis 2020 auf etwa 80 Milliarden US-Dollar steigen.

Auswirkungen von sichtbarem Licht

Polyurethanschaum aus aromatischem Isocyanat, der UV-Licht ausgesetzt wurde. Deutlich erkennbar ist die mit der Zeit auftretende Verfärbung.

Polyurethane, insbesondere solche, die aus aromatischen Isocyanaten hergestellt werden, enthalten Chromophore, die mit Licht interagieren. Dies ist von besonderem Interesse im Bereich der Polyurethanbeschichtungen, wo die Lichtstabilität ein entscheidender Faktor und der Hauptgrund für die Verwendung aliphatischer Isocyanate bei der Herstellung von Polyurethanbeschichtungen ist.

Wenn PU-Schaum, der aus aromatischen Isocyanaten hergestellt wird, sichtbarem Licht ausgesetzt wird, verfärbt er sich von cremefarben über gelb bis rotbraun. Es ist allgemein anerkannt, dass sichtbares Licht abgesehen von der Vergilbung nur geringe Auswirkungen auf die Schaumeigenschaften hat. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Vergilbung an den äußeren Teilen eines großen Schaums auftritt, da die Verschlechterung der Eigenschaften im äußeren Teil nur geringe Auswirkungen auf die Gesamteigenschaften des Schaums selbst hat.

Es wurde berichtet, dass die Einwirkung von sichtbarem Licht die Variabilität einiger Testergebnisse für physikalische Eigenschaften beeinflussen kann.

Energiereichere UV-Strahlung fördert chemische Reaktionen im Schaum, die teilweise schädlich für die Schaumstruktur sind.

Biologischer Abbau

Zwei Arten des ecuadorianischen Pilzes Pestalotiopsis sind in der Lage, Polyurethan unter aeroben und anaeroben Bedingungen, wie sie am Boden von Mülldeponien herrschen, biologisch abzubauen. Es wurde über eine Zersetzung von Polyurethan-Gegenständen in Museen berichtet. Polyurethane vom Polyestertyp werden durch Pilze leichter biologisch abgebaut als Polyurethane vom Polyethertyp.

Herausgegeben von Santos Wang von Ningbo Master Clean Commodities Co.,Ltd.       

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