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IMPAG AG
Performance Chemicals

Beat Windler
Räffelstrasse 12
8045 Zürich, Schweiz

Tel : +41 43 499 25 63
Fax : +41 43 499 25 03
beat.windler@impag.ch

Fokusberichte

Performance Chemicals


21.01.2021

Polyurethane (PU) – Von vielfältigen Bausteinen zu Energiesparern

Seit ihrer Entwicklung in den 1930er Jahren haben Polyurethane (PU) in die meisten Gebiete unseres modernen Lebens Einzug erhalten und sind sicherlich eine der, wenn nicht die vielfältigste Polymergruppe. Um nur einige Anwendungen zu nennen, PU sind Teil der Schuhe, in denen wir laufen; Teil der Kissen, auf denen wir sitzen; Teil der Matratzen, auf denen wir schlafen und Teil der Textilien, die wir tragen. Zudem treffen wir PU in Farben, Beschichtungen, Klebstoffen und Wand- und Dachisolationen an.
Doch wie kann ein und dieselbe Polymergruppe so komplex und gleichzeitig ein Commodity-Produkt sein? Beginnen wir mit einem genaueren Blick auf die einzelnen Bausteine der Polymere…

(A) Urethan Gruppe

PU sind Polymere, die über Urethan-Einheiten miteinander verknüpft sind, wobei jede Urethan-Einheit durch die Reaktion eines Isocyanats mit einer Hydroxyl-Gruppe entsteht (A)

(B) Polymere Bauteile

Neben diesen reaktiven Gruppen bestehen die PU-Bausteine aus nicht-reaktiven Komponenten, welche als die Stellschrauben der Polymereigenschaften angesehen werden können (B).

(C) Weiches und hartes Segment

So wird die Weichheit der PU hauptsächlich durch die flexiblen und langkettigen Polyole (Polyether oder Polyester) bestimmt (C).

(D) Relatives Produktionsvolumen

Härte und Steifheit der PU werden hingegen durch die Struktur der Isocyanate definiert. In der Industrie sind es hauptsächlich rigide aromatische Diisocyanate wie MDI und TDI, die zum Einsatz kommen (D). Zusätzlich kann diese rigide Komponente durch sogenannte Kettenverlängerer beeinflusst werden, bei denen es sich um niedermolekulare Diole oder Diamine handelt. Diese erzeugen zusätzliche sterische Freiheitsgrade, die eine Ausbildung einer hochgeordneten quasi-kristallinen Struktur der Urethane ermöglichen kann.
Um eine gefahrenbergende Handhabung der hochflüchtigen Diisocyanate zu umgehen, können bereits pre-polymerisierte Polyole und Diisocyanate eingesetzt werden, welche lediglich einen letzten Vernetzungsschritt erfordern.
Für den Erhalt eines homogenen Materials ist es üblich Tenside einzusetzen, welche eine Durchmischung der polaren Polyolphase mit der unpolaren und dichten Polyisocyanatphase gewährleisten. Katalysatoren werden zur Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit hinzugegeben.

Werden aromatische Polyesterpolyole mit MDI im richtigen Verhältnis zur Reaktion gebracht, entstehen PU-Hartschäume, welche 50% der insgesamt gebildeten PU-Schäume ausmachen. Hartschäume werden typischerweise als Isolationsmaterial im Bausektor, bei Geräten und zu geringerem Masse auch zur Rohr- und Tankisolation eingesetzt. Im Bausektor ist Isolation von besonderer Wichtigkeit um

  • Innentemperaturen stabil zu halten
    Das Isolationsmaterial funktioniert hierbei als physische Barriere zur Verringerung der Wärmedurchgängigkeit zwischen Innen und Aussen. Üblicherweise werden Gebäude an Wänden, Dächern und Böden isoliert. 
     
  • Energie, Emissionen und Kosten einzusparen
    Es gibt eine einfache Faustregel: je besser ein Gebäude isoliert ist, desto weniger Energie wird benötigt, um dieses zu Heizen oder zu Kühlen und folglich, desto weniger Emissionen werden erzeugt. Ein gut isoliertes Gebäude bietet somit nicht nur eine hervorragende Möglichkeit zur Energieeffizienz sondern auch, um einen anfallenden Wartungsbedarf zu senken.
     

Benötigte Materialdicke bei gleicher Isolationsleistung

Dies führt uns zu der finalen Frage: wieso ist rigides PU so ein ausgezeichnetes Isolationsmaterial?

  • Im Vergleich zu anderen Materialien bietet PU die beste auf die Einheitsdicke bezogene Isolationsleistung. 
  • PU ist ein Zweikomponentensystem, was eine gewisse Flexibilität gewährt, wann und wo PU hergestellt werden kann.
  • Die Rohmaterialien haben Commodity-Charakter und sind daher für relativ geringe Kosten erhältlich.
  • Anhand der Feinabstimmung der PU-Bausteine lassen sich spezifischste Anwendungsanforderungen erfüllen.
     

Unser Produktangebot

  • Triethylendiamin (TEDA)
    Katalysator für PU-Schäume und -Elastomere
  • Triethylphosphat (TEP)
    Halogenfreies Flammschutzmittel für PU-Schäume
  • Tris(2-chloroisopropyl)phosphat (TCPP)
    Flammschutzmittel für PU-Weich- und Hartschaum
  • Chlorparaffine (CLP)
    Flammschutzmittel für 1K-PU Schaum (fest und flüssig)
  • Biochek 8070 PFB basiert auf den Wirkstoffen TBZ und BIT
    Biozid auf Polyetherpolyol-Träger für PU-Weichschaum
  • p-Toluolsulfonylisocyanat (PTSI)
    Fänger für Wasser/isocyanatreaktive Verbindungen
  • Poly(tetramethylenether)glycol (PTMEG)
    Polyol zur Herstellung von u.a. PU Textilfasern
     

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20.04.2021

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17.12.2020

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