Einführung eines Treibmittels für Polyurethan-Hartschaum, der im Bauwesen verwendet wird
Angesichts der steigenden Anforderungen moderner Gebäude an Energieeinsparung und Umweltschutz gewinnt die Wärmedämmleistung von Baumaterialien zunehmend an Bedeutung. Polyurethan-Hartschaum ist ein hervorragendes Wärmedämmmaterial mit guten mechanischen Eigenschaften, geringer Wärmeleitfähigkeit und weiteren Vorteilen und findet daher breite Anwendung im Bereich der Gebäudedämmung.
Treibmittel gehören zu den wichtigsten Zusatzstoffen bei der Herstellung von Polyurethan-Hartschaum. Je nach Wirkungsmechanismus lassen sie sich in zwei Kategorien unterteilen: chemische und physikalische Treibmittel.
Klassifizierung von Schaumbildnern
Ein chemisches Schaummittel ist ein Zusatzstoff, der bei der Reaktion von Isocyanaten und Polyolen Gas erzeugt und Polyurethan aufschäumt. Wasser ist ein typisches chemisches Schaummittel, das mit der Isocyanatkomponente zu Kohlendioxid reagiert und so das Polyurethan aufschäumt. Ein physikalisches Schaummittel ist ein Zusatzstoff, der im Herstellungsprozess von Polyurethan-Hartschaum zugesetzt wird und das Polyurethan durch die physikalische Wirkung von Gas aufschäumt. Physikalische Schaummittel sind hauptsächlich niedrigsiedende organische Verbindungen wie Fluorkohlenwasserstoffe (FKW) oder Alkane (HC).
Der Entwicklungsprozess vonSchaumbildnerEnde der 1950er-Jahre begann die Firma DuPont mit der Verwendung von Trichlorfluormethan (FCKW-11) als Treibmittel für Polyurethan-Hartschaum und erzielte damit bessere Produkteigenschaften. Seitdem wurde FCKW-11 in der Polyurethan-Hartschaumindustrie weit verbreitet eingesetzt. Da FCKW-11 nachweislich die Ozonschicht schädigt, stellten westeuropäische Länder die Verwendung von FCKW-11 bis Ende 1994 ein, und auch China verbot die Produktion und Verwendung von FCKW-11 im Jahr 2007. In der Folge verboten die USA und Europa 2003 bzw. 2004 die Verwendung des FCKW-11-Ersatzstoffs HCFC-141b. Angesichts des wachsenden Umweltbewusstseins beginnen Länder, Alternativen mit niedrigem Treibhauspotenzial (GWP) zu entwickeln und einzusetzen.
HFKW-Schaumbildner dienten einst als Ersatz für FCKW-11 und HFCKW-141b, doch der Treibhauspotenzialwert (GWP) von HFKW-Verbindungen ist nach wie vor relativ hoch, was dem Umweltschutz abträglich ist. Daher hat sich der Entwicklungsschwerpunkt von Schaumbildnern im Bausektor in den letzten Jahren auf Alternativen mit niedrigem GWP verlagert.
Vor- und Nachteile von Schaumbildnern
Als Dämmstoff bietet Polyurethan-Hartschaum viele Vorteile, wie z. B. eine ausgezeichnete Wärmedämmung, gute mechanische Festigkeit, gute Schallabsorption, eine lange und stabile Lebensdauer usw.
Als wichtiges Hilfsmittel bei der Herstellung von Polyurethan-Hartschaum hat das Treibmittel einen wesentlichen Einfluss auf die Leistung, die Kosten und die Umweltverträglichkeit von Wärmedämmstoffen. Zu den Vorteilen chemischer Treibmittel zählen die schnelle und gleichmäßige Schaumbildung, die Anwendbarkeit in einem breiten Temperatur- und Feuchtigkeitsbereich sowie die Möglichkeit, eine hohe Schaumausbeute zu erzielen und so Hochleistungs-Polyurethan-Hartschaum herzustellen.
Chemische Schaumbildner können jedoch schädliche Gase wie Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Stickoxide freisetzen und somit die Umwelt belasten. Physikalische Schaumbildner hingegen produzieren keine schädlichen Gase, sind umweltschonender und ermöglichen kleinere Blasengrößen sowie eine bessere Dämmleistung. Allerdings schäumen physikalische Schaumbildner relativ langsam und benötigen höhere Temperaturen und Luftfeuchtigkeit, um ihre optimale Wirkung zu entfalten.
Als Dämmstoff bietet Polyurethan-Hartschaum viele Vorteile, wie z. B. eine ausgezeichnete Wärmedämmung, gute mechanische Festigkeit, gute Schallabsorption, eine lange und stabile Lebensdauer usw.
Als wichtiges Hilfsmittel bei der Zubereitung vonPolyurethan-HartschaumTreibmittel haben einen wesentlichen Einfluss auf die Leistung, die Kosten und die Umweltverträglichkeit von Wärmedämmstoffen. Zu den Vorteilen chemischer Treibmittel zählen die schnelle und gleichmäßige Aufschäumung, die Anwendbarkeit in einem breiten Temperatur- und Feuchtigkeitsbereich sowie die Möglichkeit, eine hohe Aufschäumrate zu erzielen und so Hochleistungs-Polyurethan-Hartschaum herzustellen.
Chemische Schaumbildner können jedoch schädliche Gase wie Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Stickoxide freisetzen und somit die Umwelt belasten. Physikalische Schaumbildner hingegen produzieren keine schädlichen Gase, sind umweltschonender und ermöglichen kleinere Blasengrößen sowie eine bessere Dämmleistung. Allerdings schäumen physikalische Schaumbildner relativ langsam und benötigen höhere Temperaturen und Luftfeuchtigkeit, um ihre optimale Wirkung zu entfalten.
Zukünftiger Entwicklungstrend
Der Trend bei Treibmitteln in der zukünftigen Bauindustrie geht vor allem in Richtung der Entwicklung von Alternativen mit niedrigem Treibhauspotenzial (GWP). Beispielsweise werden CO₂, HFO und Wasser als Alternativen, die ein niedriges GWP, kein Ozonabbaupotenzial (ODP) und weitere positive Umwelteigenschaften aufweisen, bereits häufig bei der Herstellung von Polyurethan-Hartschaum eingesetzt. Mit der Weiterentwicklung der Dämmstofftechnologie werden auch die Treibmittel zukünftig noch bessere Eigenschaften aufweisen, wie z. B. eine höhere Dämmleistung, eine schnellere Aufschäumung und kleinere Blasengrößen.
In den letzten Jahren haben in- und ausländische Unternehmen der Organofluorchemie aktiv nach neuen fluorhaltigen physikalischen Treibmitteln gesucht und diese entwickelt, darunter auch fluorierte Olefine (HFO)-Treibmittel, die als Treibmittel der vierten Generation bezeichnet werden und physikalische Treibmittel mit guter Wärmeleitfähigkeit in der Gasphase und Umweltvorteilen darstellen.
Veröffentlichungsdatum: 21. Juni 2024