Polyurethan (PUR)

Es sieht aus wie Wackelpudding. Beim Betasten wird der Eindruck noch verstärkt. Die glibberartige Masse reagiert auf Druck, passt sich dem Körper an und leuchtet in den unterschiedlichsten Farben. Der Werkstoff ist unter dem Namen Technogel bekannt. Es handelt sich um ein hochflexibles Material auf Basis eines PUR-Elastomers mit einem geringen Vernetzungsgrad, das sich für Dämpfungsaufgaben bei Möbeln, Schuhen, Fahrradsätteln oder für orthopädische Anwendungen eignet. Da bei der Herstellung keine kritischen Additive oder Weichmacher verwendet werden, bleiben die Eigenschaften über viele Jahre stabil. Die optischen Qualitäten machen das Material auch für Leuchten und Lichtobjekte interessant.

Eigenschaften

Polyurethan ist einer der wichtigsten Werkstoffe für die Kunststoffindustrie. Er wird seit den 50iger Jahren großtechnisch produziert. Die Herstellung erfolgt durch Polyaddition. Je nach Zusammensetzung weist PUR duroplastische und elastische Eigenschaften auf. In einer Nebenreaktion kann der Werkstoff aufgeschäumt werden, was die große Bedeutung für die Schaumstoffindustrie erklärt. Er eignet sich besonders zum Umschäumen von Metallbauteilen.

Duroplastische Gießharze werden je nach Anwendungsfall mit weit- oder engmaschiger Struktur verarbeitet. Sie lassen sich also hart bis weich-elastisch einstellen. Harte PUR-Harze sind bis 130 °C stabil, besitzen eine hohe Festigkeit und haben einen ausgesprochen geringen Abrieb. Durch Beimischung metallischer Pulver können die mechanischen Festigkeiten enorm verbessert werden, so dass sich der Werkstoff selbst für Anwendungen im Maschinenbau eignet. Elastomer-Gießharze haben eine Dichte von etwa 1,2 g / cm³, sind hochverschleißfest und weisen eine enorme Dämpfungswirkung auf.

Die maximalen Gebrauchstemperaturen liegen bei 80 °C. Neben den duroplastischen Gießharzen existieren auch thermoplastische PUR-Elastomere, die sich im Spritzguss oder durch Extrudieren in Formteile überführen lassen. Diese sind in der Regel frei von Weichmachern und haben eine transluzente, bräunliche Struktur. Unter Witterungseinflüssen neigen PUR-Oberflächen jedoch dazu zu vergilben. Daher werden sie in aller Regel mit kräftigen Farben eingefärbt.

Anwendung

Auf Grund des großen Eigenschaftsspektrums der PUR-Kunststoffe sind die Anwendungsmöglichkeiten vielfältig. Etwa 90 % der weltweiten Polyurethanproduktion geht in den Schaumstoffbereich. Beispielanwendungen für Weichschaumstoffe sind Matratzen, Polster, Kissen oder Autositze. Außerdem werden sie für Verpackungen, zur Schallisolation oder als Beschichtungsmaterial für Textilien verwendet. Hartschäume finden als Türen oder Zwischenwände Anwendung im Bauwesen und werden in Karosserieteilen verarbeitet. Die isolierenden Eigenschaften werden beispielsweise für kältetechnische Anlagen, den Schiffs- oder Fahrzeugbau verwendet. Montageschaum basiert auf Polyurethan.

Im Produktentwicklungsprozess wird PUR-Hartschaum zur Anfertigung von Anschauungsmodellen benutzt. Thermoplastische PUR-Elastomere eignen sich besonders für Sportartikel wie Skischuhe, Fahrradsattel, Rollschuhrollen oder Sohlen von Laufschuhen. Moderne Fußbälle werden nahezu vollständig aus PUR gefertigt. Und auch die äußere Schicht einer Bowlingkugel besteht aus dem Kunststoff. Mit Schnellgießharzen werden Unikate und Kleinserien im Designbereich angefertigt. Polyurethan ist als Fasermaterial für Textilien auf Grund der großen Elastizität und der geringen Neigung zur Wasseraufnahme beliebt. Die hohe Beständigkeit gegen Lösungsmittel und Chemikalien sowie die guten Hafteigenschaften machen PUR für Lacke und als Grundierung besonders geeignet. Und auch als Klebstoff findet Polyurethan Verwendung.

Verarbeitung

Thermoplastische PUR-Elastomere werden mit den üblichen Verfahren wie Spritzguss und Extrudieren verarbeitet. Die Verarbeitungstemperaturen beim Spritzgießen liegen zwischen 190 °C und 240 °C. Auf Grund der hochelastischen Eigenschaften lassen sich leichte Hinterschneidungen für Schnappverbindungen auch ohne Schieber realisieren. Neben der Klebtechnik sind auch Schweißverfahren anwendbar. Um Lufteinschlüsse zu vermeiden, werden Gießharze meist unter Vakuum verarbeitet. Das Schwindmaß beträgt lediglich 0,5 %. Zerspanen von Hartschaumplatten ist üblich. Beim Modellbau können alle konventionellen Techniken angewendet werden. Hier sollte auf möglichst scharfe Schneidkanten geachtet werden. Korund-Schleifscheiben sind geeignet.

Lieferformen

Polyurethan wird sowohl in Form von Gießharzen als auch als Halbzeuge (Stangen, Profile, Blöcke) vertrieben. PUR Hartschaumplatten und Schaumstoffe sind in verschiedenen Dichten vorhanden. Bei den Harzen existieren lufttrocknende Einkomponenten-Systeme und 2-komponentige Reaktionsmassen.

Handelsnamen

PUR-Gießharze: „Adiprene“ – DuPont, „Elastopal“ – BASF, „Urepan“, „Vulkollan“ – Bayer MaterialScience

Schaumstoffe: „Aclacell“ – Acla-Werke, „Bayflex”, „Baytherm“ – Bayer MaterialScience, „Elastofoam” – Elastogran

Thermoplastische PUR-Elastomere: „Desmopan“ – Bayer MaterialScience, „Elastollan C” – BASF, „Estaloc“ – Goodrich Chemical, „Pellethan” – Dow Chemical Lacke: „Desmodur / Desmophen“ – Bayer MaterialScience Textilfasern: „Elastan“ – Elastogran, „Dorlastan“ – Bayer MaterialScience, „Lycra“ – DuPont

Alternativen

Gummi-Elastomere, Silikone, Polyester- oder Epoxidharze