Die Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen bei der Synthese von Kunststoffen dient nicht nur der Vermeidung von Kohlendioxid-Emissionen und fördert ein nachhaltiges Wirtschaften, sondern kann auch deutliche Vorteile bei der Entsorgung von Kunststoffen bringen. Der Werkstoffkreislauf von petrochemisch hergestellten Kunststoffen ist bei rohstofflichen und werkstofflichen Recycling CO2-neutral. Eine Verwertung durch Verbrennung führt jedoch zu CO2-Emissionen und ist unerwünscht. Mit Kunststoffen auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen läßt sich auch bei der thermischen Verwertung oder bei der Kompostierung der Werkstoffkreislauf CO2-neutral schließen. Im Beitrag wird ein Gemeinschaftsprojekt vorgestellt, das die Entwicklung neuer Polyurethan-Bindemittel für den Einsatz im Automobilbau (Innenverkleidungsteile) auf Basis nachwachsender Rohstoffe zum Ziel hatte. Zur Herstellung von Polyurethankunststoffen werden langkettige Verbindungen mit funktionellen Gruppen benötigt. Die Natur stellt in Form von Fettsäuren bzw. Fettsäuretriglyceriden (Pflanzenöle) geeignete Grundkörper mit vorzugsweise 16 und 18 Kohlenstoffatomen zur Verfügung. Die chemische Umsetzung von mehrwertigen Alkoholen (Polyolen) mit Di- oder Polyisocyanaten in einer Additionsreaktion führt zur Bildung von Polyurethanen. Als gezielt eingesetzte Nebenreaktionen werden die Umsetzung der Isocyanate mit Säuren und Wasser unter Abspaltung von Kohlendioxid benutzt. Mit diesen Nebenreaktionen kann ein schäumendes Polyurethansystem ohne Zusatz von physikalischen Treibmitteln formuliert werden. Es wurden niedrigviskose hochfunktionelle Pflanzenölpolyole mit sehr interessanten Eigenschaften entwickelt, die unter dem Handelsnamen Merginat kommerziell zur Verfügung stehen. Durch geeignete Auswahl der Ausgangsöle, der Reaktionspartner und der Reaktionsbedingungen lassen sich wesentliche Polyoleigenschaften wie Hydroxylzahl, Viskosität und Funktionalität steuern. Geeignete Rohstoffe sind Sonnenblumen-, Raps-- und Sojaöl. Nach einer Betrachtung der Eigenschaften verschiedener Fasermatten werden zwei besonders wirtschaftliche und einfache Fertigungsverfahren vorgestellt, das Sprüh- und das Walzenverfahren. Die Eigenschaften der neuen naturfaserverstärkten Polyurethan-Teile lassen sich mit den Schlagwörtern 'leicht, steif, splittersicher, temperaturbeständigkeit' beschreiben.
Polyurethane aus nachwachsenden Rohstoffen als Bindemittel für Naturfasern
1999
22 Seiten, 16 Bilder
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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