Ziel der Entwicklung
Die in der Industrie angewandten Formulierungen für PUR-Bodenbeläge enthalten zum größten Teil petrochemisch gewonnene Ausgangsstoffe – Polyisocyanate und Polyole. Für die Herstellung der Basisschicht werden teilweise schon biobasierte Polyole auf Basis von Pflanzenölen eingesetzt. Für die Herstellung der PUR-Deckschicht werden aliphatische Isocyanate benötigt, die die geforderte UV-Stabilität mit sich bringen. Seit einiger Zeit sind wenige aliphatische Isocyanate auf Basis nachwachsender Rohstoffe am Markt erhältlich. Diese könnten in Kombination mit biobasierten Polyolen für die Herstellung der PUR-Deckschicht eingesetzt werden. Der Anteil an biobasierten Rohstoffen im PUR-Bodenbelag würde sich dadurch deutlich erhöhen. Weiterhin handelt es sich bei den am Markt verfügbaren biobasierten Ausgangsstoffen um lösemittelfreie Systeme, mit denen VOC-arme Produkte hergestellt werden können. Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung einer biobasierten, lösemittelfreien PUR-Formulierung unter Verwendung eines toxikologisch unbedenklichen Katalysators, der für die Deckschicht von elastischen PUR-Bodenbelägen verwendet werden kann. Die Anforderungen an die Eigenschaften der Deckschicht sind zum Teil durch die DIN EN 16776 definiert, welche die allgemeinen Anforderungen an heterogene Polyurethan-Bodenbeläge beschreibt. Zusätzlich sollten die Emissionsgrenzwerte für elastische Bodenbeläge des Blauen Engels nach DE-UZ 120 eingehalten werden. Die Deckschicht musste außerdem transparent sein, damit das darunterliegende Dekorpapier optimal zur Geltung kommt, und sollte eine hohe Abrieb- und Chemikalienbeständigkeit aufweisen.
Vorteile und Lösungen
Um dieses Ziel zu erreichen wurden folgende Arbeitsschritte durchgeführt:
Untersuchung der Wirkung von organozinnfreien Katalysatoren in verschiedenen bio-basierten, lösemittelfreien Isocyanat-Polyol-Mischungen; Entwicklung der Deckschichtformulierung; Optimierung der Deckschichtformulierung hinsichtlich Vernetzungstemperatur, -zeit und Topfzeit
Verbundherstellung mit Dekorpapier und Glasvlies im Labormaßstab; Komplettaufbau eines PUR-Bodenbelags mit der neu entwickelten Deckschicht im Labormaßstab; kontinuierliche Verarbeitung der Deckschichtformulierung an einer kleintechnischen Beschichtungsanlage und Komplettaufbau des PUR-Bodenbelags; Prüfung der hergestellten Folien und Verbunde. Im Ergebnis wurde eine Deckschichtformulierung aus einem PDI-Trimer (Isocyanat), einem verzweigten Polyesteretherpolyol und Poly(tetramethylenether) glycol in Kombination mit zwei Bi-basierten toxikologisch unbedenklichen Katalysatoren entwickelt. Als einziges Additiv enthält die Formulierung als Verarbeitungshilfsmittel einen Entschäumer. Damit besteht die Formulierung zu einem hohen Anteil aus biobasierten Edukten, ist lösemittelfrei und enthält keinen gesundheitsschädlichen Katalysator.
Zielgruppe und Zielmarkt
Bodenbeläge aus Polyurethan decken einen Teil des Marktes der hochwertigen Bodenbeläge ab. Als Spezialprodukte werden sie häufig von KMU produziert. Ein in dieser Branche tätiges KMU besitzt nach eigenen Angaben eine Produktionskapazität von 30 Mio. m2, wobei 80 Prozent auf Akustikmatten und 20 Prozent auf elastische Bodenbeläge auf Polyurethanbasis entfallen. Bodenbeläge, in denen PUR-Systeme mit toxischen zinnorganischen Verbindungen eingesetzt werden, könnten vollständig durch die neu entwickelte biobasierte Deckschichtformulierung mit unbedenklichen Katalysatoren ersetzt werden. Die Zielgruppen für die wirtschaftliche Verwertung des FuE-Ergebnisses liegen entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Sowohl die Hersteller von Katalysatorsystemen und Polyurethanrohstoffen als auch die Produzenten und Vertriebe von elastischen Bodenbelägen profitieren von den Ergebnissen.
