Schaumstoff – Verwendung von Treibmitteln bei der Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen
Weichelastische Polyurethan-Schaumstoffe entstehen durch eine chemische Umsetzung der flüssigen Ausgangsstoffe Toluyelendiisocyanat und Polyetherpolyol.
Die dabei ablaufende chemische Reaktion wird durch die Zugabe von verschiedenen Hilfsmitteln und Katalysatoren gesteuert. Der Aufschäumvorgang erfolgt generell mit Hilfe von Kohlendioxid, das sich während des chemischen Prozesses der Polyurethanbildung aus Toluylendiisocyanat und Wasser bildet.
Das schäumfähige Gemisch enthält eine definierte Wassermenge, die jeweils zur Bildung der erforderlichen Treibgasmenge, - d.h. Kohlendioxid – für eine bestimmte Schaumstoff-Qualität notwendig ist.
Mit der Menge des zugesetzten Wassers wird die freiwerdende Menge des Kohlendioxids bestimmt. Je mehr Kohlendioxid aus dem schäumfähigen Gemisch entsteht, desto leichter wird der daraus gebildete Schaumstoff. Die Zugabe von Wasser ist jedoch begrenzt.
Durch die Isocyanat/Wasserreaktion wird Wärme freigesetzt, die beim fertigen, frischen Schaumstoff-Block hohe Innentemperaturen verursacht. Die Innentemperatur darf 165°C nicht überschreiten, weil sonst die Gefahr der Selbstentzündung des Schaumstoff-Blocks besteht.
Aus diesem Grunde kann bei der Schaumstoff-Herstellung ein bestimmtes Wasser-/Diisocyanat-Verhältnis nicht überschritten werden. Das hat zur Folge, dass mit Wasser bzw. Kohlendioxid als Treibmittel nur Schaumstoff-Qualitäten mit einer Brutto-Rohdichte größer als 23 kg/m³ hergestellt werden können.
Handelsüblich waren bzw. sind jedoch Qualitäten mit einer Bruttorohdichte bis zu 16 kg/m³. Diese niedrigen Rohdichten sind nur durch Zusatz von Treibmitteln zu erreichen. Die Treibmittel wurden auch verwendet, um bestimmte Weichheitsgrade der Schaumstoffe zu erzielen.
Bei diesen Treibmitteln handelte es sich um flüssige organische Chemikalien, deren Siedepunkte zwischen 20 und 50 °C liegen. Sie gehen beim Schäumvorgang aufgrund der Temperaturentwicklung in die gasförmige Phase über und bewirken somit einen zusätzlichen Aufschäumeffekt. Als Treibmittel wurden FCKW und niedrigsiedende halogenierte Kohlenwasserstoffe verwendet. Mit dem Inkrafttreten der TA-Lust ist der Einsatz dieser Treibmittel für die Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen sehr stark eingeschränkt. Darüber hinaus dürfen weichelastische Polyurethan-Schaumstoff seit dem 01.01.1992 in der Bundesrepublik Deutschland nicht mehr mit Treibmitteln hergestellt werden, deren Verwendung nach der Halonverbotverordnung untersagt ist. In dieser Verordnung sind die Treibmittel erfasst, die hohes Ozonzerstörungspotential aufweisen.
Seit dem 01.01.1992 erfolgt aufgrund der oben genannten Bestimmungen die Produktion von Polyurethan-Schaumstoffen in Deutschland unter strikter Einhaltung der Halonverbotsverordnung.