2 Mai 2008

Bayer: Qualitäts-Polyole mit hohem Pflanzenölanteil durch neues Verfahren

Pflanzenbasierte PU-Hartschäume können mit konventionellen Polyolen mithalten

Bayer MaterialScience hat jetzt eine innovative Produktionstechnologie für die Herstellung von Polyurethan (PUR)-Hartschäumen auf Basis nachwachsender Rohstoffe entwickelt. Durch die Kombination von Alkoxylierung und Umesterung lassen sich Polyole mit hohen Anteilen an Pflanzenölkomponenten und gleichzeitig mit dem gewohnten Eigenschaftsspektrum sowie in der bekannten strukturellen Vielfalt konventioneller Polyole erhalten. Vor allem in der Region NAFTA kommen die Formulierungsentwicklungen für PUR-Hartschäume für z.B. solche Verbundplatten gut voran. Die Markteinführung ist für die zweite Jahreshälfte 2008 geplant.

Für die Herstellung von Polyolen – neben Isocyanaten eine der beiden Ausgangskomponenten für Polyurethane (PUR) – werden schon seit vielen Jahren natürliche Komponenten wie Industriezucker, Glycerin und Sorbit eingesetzt. Zurzeit werden verstärkt Natural Oil Polyols (“NOPs”) entwickelt, die neben den erwähnten Rohstoffen auch Pflanzenölbestandteile enthalten. Experten gehen davon aus, dass die Bedeutung solcher Polyole, die zu einem größeren Anteil auf nachwachsenden Rohstoffen basieren, aller Voraussicht nach weiter zunehmen wird. Ihr Einsatz wird als nachhaltiger angesehen als die Verwendung von auf fossilen Brennstoffen basierenden herkömmlichen Werkstoffen, und die Nachfrage nach solchen “grünen” Produkten steigt stetig.

Die bisher in den Markt eingeführten NOPs haben jedoch auch Nachteile, die ihre Verwendbarkeit einschränken. Bayer MaterialScience hat jetzt eine innovative Produktionstechnologie entwickelt, mit der sich viele dieser Herausforderungen meistern lassen. Das Verfahren wurde für die Herstellung von NOPs für Polyurethan-Hartschäume entwickelt und inzwischen zum Patent angemeldet. PUR-Hartschäume zeichnen sich durch die beste Wärmedämmleistung aller marktgängigen Werkstoffe aus und werden weltweit in großem Umfang zur effizienten Isolierung von Gebäuden, Kühlgeräten und Pipelines eingesetzt.

Kombination von Alkoxylierung und Umesterung erlaubt gewohntes Einsatzspektrum
“Das neue Verfahren vereinigt auf ausgeklügelte Weise zwei unterschiedliche chemische Reaktionen in einem Schritt”, erläutert Dr. Klaus Lorenz, Senior Principal Scientist in der Polyether-Verfahrensentwicklung bei Bayer MaterialScience. “Durch die Kombination von Alkoxylierung und Umesterung lassen sich Polyole mit hohen Anteilen an Pflanzenölkomponenten und gleichzeitig mit dem gewohnten Eigenschaftsspektrum sowie in der bekannten strukturellen Vielfalt konventioneller Polyole erhalten”.

Hartschaumstoffe auf Basis der mit der neuen Technologie hergestellten NOPs zeigen bei Verwendung verschiedener gängiger Treibmittel Eigenschaften, die denjenigen konventioneller Produkte keineswegs nachstehen, sondern diese zum Teil sogar übertreffen. Spezifische Kundenanforderungen konnte Bayer MaterialScience aufgrund seiner langjährigen Erfahrung und seines umfangreichen Know-how auf dem Gebiet der Polyurethan-Systementwicklung erfüllen.

Nawaro-Gehalte zwischen 40 und 70 Prozent
Die ausgezeichnete Verträglichkeit mit konventionellen Polyolen ermöglicht darüber hinaus die Steigerung des NOP-Anteils in den Rezepturen, so dass die Hartschäume beispielsweise problemlos die Beschaffungsrichtlinie der amerikanischen Regierung erfüllen können, die Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen gegenüber solchen auf Basis petrochemischer Rohstoffe bevorzugt. Diese Richtlinie basiert auf einem Vorschlag des US-Landwirtschaftsministeriums (USDA), demzufolge im Rahmen der Beschaffung von Produkten einschließlich Baukonstruktionswerkstoffen durch die öffentliche Hand ein Mindestgehalt an nachwachsenden Rohstoffen für die Einstufung als “biobasiert” festzulegen sei. Im Falle der Isolierung von Gebäudewänden soll ein Hartschaum (Sprühschaum oder Dämmplatte) mindestens zu acht Prozent auf nachwachsenden Rohstoffen basieren, um diese Anforderung zu erfüllen.

Während Polyetherpolyole auf Basis von Zucker bis zu etwa 30 Prozent aus erneuerbaren Anteilen bestehen, ermöglicht die neue Technologie die Herstellung von NOPs mit Gehalten an nachwachsenden Rohstoffen zwischen 40 und 70 Prozent. Aus diesen NOPs lassen sich Hartschäume mit Anteilen von etwa 10-15 Prozent an natürlichen Rohstoffen produzieren, die damit die genannte Anforderung für die Einstufung als biobasiert sogar deutlich übertreffen.

“Die Entwicklung der neuen Herstelltechnologie bietet uns entscheidende Wettbewerbsvorteile in dem wichtigen Markt nachwachsender Rohstoffe für die Polyurethanherstellung”, erläutert Dr. Peter Seifert, globales Produktmanagement Polyether bei Bayer MaterialScience. “Damit lassen sich Hartschäume mit einem deutlich erhöhten Anteil nachwachsender Rohstoffe formulieren, die nicht nur durch ihren Beitrag zur Senkung des Energieverbrauchs, sondern auch durch die Wahl der Rohstoffe einen Beitrag zum Klimaschutz leisten.”

Auf der Kunststoffmesse K 2007 hat Bayer MaterialScience viel versprechende Anwendungen mit den neu entwickelten Polyolen vorgestellt. Ein Beispiel ist ein hochwertiges Kühlgerät der Firma Liebherr, dessen Isolierschicht aus einem NOP-haltigen Baytherm® Polyurethan-Hartschaum besteht. Es erfüllt die hohe Energieeffizienzklasse A+. Der Anteil nachwachsender Rohstoffe konnte hier gegenüber konventionellen PUR-Isolierschaumsystemen verdoppelt werden. Im Hinblick auf die Verarbeitungs- und Endeigenschaften steht das neue System den marktgängigen Hartschaumstoffen in nichts nach, sondern übertrifft diese sogar in einigen Aspekten.

Die Formulierungsentwicklungen mit dem Ziel einer stärkeren Einbeziehung von NOPs in PUR- und Polyisocyanurat (PIR)-Hartschäumen für Verbundplatten und Blockschaum in Bauanwendungen kommen in der Region NAFTA gut voran. “Wir sind sehr zuversichtlich, dass die NOPs, die Bayer MaterialScience zurzeit entwickelt, einen wichtigen Beitrag zu unserem Portfolio an Hochleistungsprodukten liefern werden”, erläutert William J. Nicola, Leiter der Anwendungsentwicklung für Rohstoffe für Hartschaumspezialitäten bei der Bayer MaterialScience LLC in Pittsburgh. “Unsere derzeitigen Aktivitäten in diesem Bereich zielen auf eine Markteinführung in der zweiten Jahreshälfte 2008.”

(Vgl. Meldungen vom 2008-04-10 and 2007-09-26.)

Source: Bayer MaterialScience, Pressemitteilung, 2008-04-30.

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