Anwendungen von Polyurethan

Heiz- und Kühlkosten machen laut dem US-Energieministerium etwa 56 Prozent der in einem durchschnittlichen amerikanischen Haushalt genutzten Energie aus. Die besondere Chemie ermöglicht es, Polyurethane so anzupassen, dass sie komplexe Probleme lösen, in ungewöhnliche Formen gegossen werden können und Industrie- sowie Konsumprodukte verbessern.

Polyurethane entstehen durch die Reaktion eines Polyols (ein Alkohol mit mehr als zwei reaktiven Hydroxylgruppen pro Molekül) mit einem Diisocyanat oder einem polymeren Isocyanat, wobei geeignete Katalysatoren und Additive zum Einsatz kommen. Da eine Vielzahl von Diisocyanaten und ein breites Spektrum an Polyolen zur Herstellung von Polyurethan verwendet werden können, lässt sich eine große Bandbreite an Materialien erzeugen, die den Anforderungen spezifischer Anwendungen gerecht werden.

Arten von Polyurethanen:

✦ Flexibler Polyurethan Schaum
Flexible Polyurethanschäume werden als Polstermaterial für eine Vielzahl von Verbraucher- und Industrieprodukten verwendet, darunter Matratzen, Möbel, Automobilinnenausstattungen, Teppichunterlagen und Verpackungen. Flexibler Schaum kann in nahezu jeder beliebigen Form und Festigkeit hergestellt werden. Er ist leicht, langlebig, stützend und komfortabel. Flexible Polyurethanschäume machen etwa 30 Prozent des gesamten nordamerikanischen Polyurethanmarktes aus und werden hauptsächlich für Matratzen, Möbel sowie in der Automobilindustrie verwendet.

✦ Harter Polyurethan Schaumstoff
Rigid Polyurethan- und Polyisocyanurat-(Polyiso-)Schäume erzeugen eine der weltweit beliebtesten, energieeffizientesten und vielseitigsten Isolierungen. Diese Schäume können die Energiekosten erheblich senken und gleichzeitig gewerbliche und Wohnimmobilien effizienter und komfortabler gestalten. Laut dem US-Energieministerium entfallen etwa 56 Prozent des Energieverbrauchs in einem durchschnittlichen US-Haushalt auf Heizung und Kühlung, wodurch dies zur größten Energieausgabe für die meisten Haushalte wird. Um eine einheitliche Temperatur beizubehalten und Geräuschpegel in Wohn- und Gewerbeimmobilien zu reduzieren, greifen Bauunternehmen auf rigide Polyurethan- und Polyisocyanurat-Schäume zurück. Diese Schäume sind effektive Dämmmaterialien, die bei Dach- und Wandisolierung, isolierenden Fenstern, Türen und Luftdichtungsmitteln verwendet werden können.

✦ Beschichtungen, Klebstoffe, Dichtstoffe und Elastomere (CASE)
Die Anwendungen von Polyurethanen im Bereich Beschichtungen, Klebstoffe, Dichtstoffe und Elastomere (CASE) bieten ein breites und stetig wachsendes Spektrum an Einsatzmöglichkeiten und Vorteilen. Polyurethan-Beschichtungen können das Erscheinungsbild eines Produkts verbessern und seine Lebensdauer verlängern. Polyurethan-Klebstoffe bieten starke Verklebungsvorteile, während Polyurethan-Dichtstoffe engere Abdichtungen ermöglichen. Polyurethan-Elastomere können nahezu in jede Form gebracht werden, sind leichter als Metall, weisen eine überlegene Spannungsabbau-Fähigkeit auf und können gegenüber vielen Umwelteinflüssen widerstandsfähig sein.

✦ Thermoplastisches Polyurethan (TPU)
Thermoplastisches Polyurethan (TPU) bietet eine Vielzahl von Kombinationen physikalischer Eigenschaften und Verarbeitungsmöglichkeiten. Es ist hochelastisch, flexibel sowie widerstandsfähig gegen Abnutzung, Schläge und Wettereinflüsse. TPU kann in verschiedenen Farben hergestellt oder mit einer breiten Palette an Verfahren verarbeitet werden, wodurch die Gesamtdauerhaftigkeit eines Produkts verbessert wird. TPU ist ein Elastomer, das vollständig thermoplastisch ist. Wie alle thermoplastischen Elastomere ist auch TPU elastisch und schmelzverarbeitbar. Zudem lässt es sich auf Anlagenteilen zur Extrusion, Spritzguss-, Blas- und Pressformung weiterverarbeiten. Es kann vakuumgeformt oder lösemittelbeschichtet werden und eignet sich hervorragend für viele Fertigungsmethoden. TPU ermöglicht eine beträchtliche Anzahl an Kombinationen physikalischer Eigenschaften, wodurch es ein äußerst vielseitig einsetzbares Material darstellt, das in zahlreichen Bereichen wie Bauwesen, Automobilindustrie und Schuhindustrie verwendet werden kann.

✦ Reaktions-Spritzguss (RIM)
Autokotflügel, Gehäuseteile für elektrische Komponenten und Gehäuse für Computer- und Telekommunikationsausrüstungen sind einige der mit Polyurethanen hergestellten Teile, die mittels Reaktionsspritzgießen (RIM) produziert werden. Die RIM-Technologie mit Polyurethan bietet eine höhere Designflexibilität und erzeugt Bauteile, die gewöhnlich nicht erforderlich mittels konventioneller Spritzgussverfahren hergestellt werden können, wie beispielsweise dick- und dünnwandige Teile, eingeschlossene Innenteile oder geschäumte Kerne. Neben hoher Festigkeit und geringem Gewicht können Polyurethan-RIM-Bauteile Widerstandsfähigkeit gegen Hitze, thermische Isolierung, Formstabilität sowie ein hohes Maß an dynamischen Eigenschaften aufweisen. Automobilindustrie, Bauwesen, Haushaltsgeräte, Möbel, Freizeit- und Sportartikel sind nur einige der Märkte und Anwendungen, in denen RIM-Technologie zum Einsatz kommt.

✦ Spannvorrichtungen
Polyurethanbinder werden verwendet, um zahlreiche Arten von Partikeln und Fasern miteinander zu verkleben. Ihre hauptsächlichen Anwendungsgebiete liegen in der Herstellung von Holzplatten, Gummierzeugnissen oder elastomeren Bodenbelägen sowie im Sandgussverfahren der Gießereiindustrie. Die größte Mengenanwendung finden Polyurethanbinder bei der Fertigung von Oriented Strand Board (OSB). Diese Holzwerkstoffplatten werden bei strukturellen Verkleidungen und Böden, im Fertighausbau sowie als Holzbauteile und Konstruktionsplatten eingesetzt. Bei der Herstellung von Rebond-Teppichunterlagen werden Polyurethanbinder verwendet, um Abfallstücke von Schaumstoff, die häufig aus flexibler Polyurethanschaummasse bestehen, miteinander zu verkleben.

✦ Wasserbasierte Polyurethan-Dispersionen (PUDs)
Wasserbasierte Polyurethan-Dispersionen (PUDs) sind Beschichtungen und Klebstoffe, die Wasser als Hauptlösungsmittel verwenden. Mit zunehmenden gesetzlichen Vorgaben bezüglich der maximal zulässigen Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (VOCs) und gefährlicher Luftschadstoffe (HAPs) in die Atmosphäre werden PUDs in immer mehr industriellen und gewerblichen Anwendungen eingesetzt.

Anwendungen für Polyurethan:

✦ BEKLEIDUNG
Als Wissenschaftler feststellten, dass Polyurethane zu feinen Fäden verarbeitet werden können, wurden sie mit Nylon kombiniert, um leichtere und dehnbarere Bekleidung herzustellen. Im Laufe der Jahre wurden Polyurethane weiterentwickelt und verbessert, unter anderem zu Spandex-Fasern, Polyurethan-Beschichtungen und thermoplastischen Elastomeren. Dank heutiger Fortschritte in der Polyurethan-Technologie können Hersteller eine breite Palette an Polyurethan-Bekleidung produzieren – von künstlichen Häuten und Ledern für Kleidungsstücke, Sportbekleidung bis hin zu verschiedenen Accessoires.

✦ ## Geräte
Polyurethane sind ein wichtiges Element in Haushaltsgeräten, die Verbraucher täglich nutzen. Die häufigste Anwendung von Polyurethanen in Großgeräten ist die Verwendung als starre Schäume für Wärmedämmsysteme in Kühlschränken und Gefrierfächern. Rigid-Polyurethanschaum ist ein wesentliches und kosteneffizientes Material, das dazu beiträgt, die erforderlichen Energieeffizienzklassen bei Kühlschränken und Gefrierschränken zu erreichen. Die guten thermischen Isolierwerte von starren Polyurethanschäumen ergeben sich aus der Kombination einer feinen, geschlossenzelligen Schaumstruktur und von Zellgasen, die den Wärmetransport hemmen.

✦ Automobil
Polyurethane werden überall im Automobilbau eingesetzt. Neben dem Schaumstoff, der für komfortable Autositze sorgt, kommen Polyurethane auch bei Stoßfängern, inneren „Headliner“-Deckenabschnitten, Karosserieteilen, Spoilern, Türen und Fenstern zum Einsatz. Polyurethan hilft zudem Herstellern, Fahrern und Beifahrern deutlich mehr „Reichweite“ zu bieten, indem es Gewicht reduziert und gleichzeitig Kraftstoffeffizienz, Komfort, Korrosionsbeständigkeit, Isolierung und Schallabsorption verbessert.

✦ Bauwesen
Heutige Häuser erfordern Hochleistungsmaterialien, die stabil sind und dennoch leicht; gut funktionieren und dennoch einfach zu installieren; langlebig und gleichzeitig vielseitig. Polyurethan hilft dabei, natürliche Ressourcen einzusparen und die Umwelt durch eine geringere Energienutzung zu schützen. Dank seines hervorragenden Verhältnisses von Stärke zum Gewicht, seiner Isolationsfähigkeit, Langlebigkeit und Vielseitigkeit wird Polyurethan häufig in Bauanwendungen eingesetzt. Sowohl die Kosteneffizienz dieser flexiblen Materialien als auch der Komfort, den sie Hauseigentümern bieten, haben Polyurethan-Komponenten zu einem festen Bestandteil von Haushalten weltweit gemacht. Polyurethan kommt im ganzen Haus zum Einsatz. Bei Fußböden sorgt flexible Schaumpolsterung für weichen Untergrund unter dem Teppich. Auf dem Dach können reflektierende Kunststoffabdeckungen über Polyurethanschaum Sonnenlicht und Wärme ablenken, wodurch das Haus kühl bleibt und zudem Energieverbrauch reduziert wird. Baustoffe aus Polyurethan verleihen neuen Häusern sowie Umbauprojekten mehr Gestaltungsfreiheit. Schaumstoffkernplatten bieten eine breite Palette an Farben und Profilen für Wände und Dächer, während Eingangstüren und Garagentore mit Schaumstoffkern in verschiedenen Oberflächen und Designs erhältlich sind.

✦ Verbundholz
Polyurethane spielen bei modernen Materialien eine wichtige Rolle, wie beispielsweise bei Holzwerkstoffen. Polyurethan-basierte Bindemittel werden in Holzverbundprodukten eingesetzt, um organische Materialien dauerhaft zu verkleben, etwa in Oriented Strand Board, mitteldichtem Faserplattenmaterial, Langspänenholz, furnierverleimtem Holz sowie sogar Strohplatten und Spanplatten.

✦ Elektronik
Häufig als „Gießharze“ bezeichnet, finden nicht schäumende Polyurethane häufig Anwendung in der Elektro- und Elektronikindustrie, um empfindliche, druckempfindliche Mikroelektronikbauteile, Unterwasserleitungen und Leiterplatten zu umschließen, abzudichten und zu isolieren. Polyurethan-Gießharze werden von Entwicklern speziell formuliert, um eine breite Palette an physikalischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften zu erfüllen. Sie können Elektronikkomponenten schützen, indem sie hervorragende dielektrische und Klebeeigenschaften bieten sowie außergewöhnliche Beständigkeit gegen Lösungsmittel, Wasser und extreme Temperaturen aufweisen.

✦ Bodenbeläge
Ob als Schaumunterlage oder als Beschichtung auf der Oberfläche – Polyurethane können die Böden, auf denen wir täglich laufen, langlebiger, pflegeleichter und optisch ansprechender gestalten. Die Verwendung von flexibler Polyurethanschaum-Unterlage für Teppiche in privaten oder gewerblichen Anwendungen kann die Lebensdauer des Teppichs erheblich verlängern, sein Erscheinungsbild schützen sowie zusätzlichen Komfort und Stabilität bieten und zudem den Umgebungsgeräuschen entgegenwirken. Polyurethane kommen ebenfalls zum Einsatz, um Böden zu beschichten – von Holz- und Parkettböden bis hin zu Zement. Diese Schutzschicht ist widerstandsfähig gegen Abrieb und Lösungsmittel und zudem leicht zu reinigen und zu warten. Dank einer Polyurethan-Beschichtung tragen sich Holz-, Parkett- oder Betonböden besser und länger; gleichzeitig kann ein alter Boden so renoviert werden, dass er wieder wie neu aussieht.

✦ Möbel
Polyurethan, hauptsächlich in Form von weichem Schaumstoff, ist eines der beliebtesten Materialien, die bei Einrichtungsgegenständen wie Möbeln, Bettzeug und Teppichunterlagen verwendet werden. Als Polstermaterial für gepolsterte Möbel sorgt flexibler Polyurethanschaum dafür, dass Möbel langlebiger, komfortabler und stützender sind.

✦ Marine
Jedes Jahr genießen Millionen Amerikaner das Bootfahren. Ein Grund für die anhaltende Beliebtheit des Bootfahrens liegt in den Verbesserungen der Bootechnologie, zu denen Polyurethan-Materialien wesentlich beitragen. Polyurethan-Epoxydharze verschließen Bootsrümpfe gegen Wasser, Wetter, Korrosion und Einflüsse, die Strömungswiderstand erzeugen, die Hydrodynamik beeinträchtigen und die Langlebigkeit verringern. Heute können Bootsbesitzer dank flexibler Polyurethanschäume auch auf dem Wasser den Komfort von Zuhause genießen. Zudem isoliert starre Polyurethanschaumstoffe Boote vor Lärm und extremen Temperaturen, bieten Abrieb- und Reißenfestigkeit und erhöhen die Tragfähigkeit, ohne nennenswert Gewicht hinzuzufügen. Thermoplastisches Polyurethan eignet sich ebenfalls hervorragend für maritime Anwendungen. Es ist elastisch, langlebig und ein leicht zu verarbeitendes Material, das sich gut für Kabel- und Drahtummantelungen, Motorschläuche, Antriebsriemen, Hydraulikschläuche und Dichtungen sowie sogar Schiffsmouldings eignet.

✦ Medizin
Polyurethane werden in einer Vielzahl von medizinischen Anwendungen eingesetzt, darunter Katheter und Schläuche für allgemeine Zwecke, Krankenhausbetten, OP-Tücher, Wundverbände sowie verschiedene spritzgegossene Geräte. Ihre häufigste Anwendung finden sie in kurzfristigen Implantaten. Der Einsatz von Polyurethanen in medizinischen Anwendungen kann kosteneffizienter sein und gleichzeitig eine höhere Langlebigkeit sowie Robustheit bieten.

✦ Verpackung
Polyurethan-Verpackungsschaum (PPF) bietet eine kostengünstigere, formgenaue Polsterung, die besonders empfindliche Gegenstände sicher schützt, indem sie diese während des Transports fest an ihrem Platz halten. PPF wird breit eingesetzt, um viele unterschiedliche Produkte sicher zu schützen und zu transportieren, wie z. B. elektronische und medizinische Diagnosegeräte, zerbrechliches Glasgeschirr oder große Industrieteile. Als vielseitige vor Ort anwendbare Lösung für diverse Verpackungsaufgaben kann PPF Zeit sparen und durch die Erstellung maßgeschneiderter Behälter bei jeder Lieferung kosteneffizienter sein.