Ziel der Entwicklung

TPU mit seinen außergewöhnlichen Eigenschaften wird in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt. Im Automobilsektor wird TPU aufgrund seiner Langlebigkeit, Chemikalienbeständigkeit und UV-Stabilität in großem Umfang für die Herstellung von Komponenten wie Innenverkleidungen und Hart-Weich-Kombinationen verwendet. Hersteller von Schuhen verlassen sich auf TPU wegen seiner Flexibilität, Abriebfestigkeit und seines Komforts. Darüber hinaus ist TPU dank seiner Stoßfestigkeit und Vielseitigkeit ein bevorzugtes Material für Sportausrüstung wie Schutzkleidung, aufblasbare Strukturen und Sportbekleidung. In der Elektronik wird TPU aufgrund seiner elektrischen Isolations¬eigenschaften verwendet. Industriegüter profitieren von der Zähigkeit und Verschleißfestig¬keit von TPU für Profile und Riemen, Rollen, Räder und Walzen sowie Tierkennzeichnungsmarken. [2] TPU-Folien bieten eine hohe Abriebfestigkeit, große Flexibilität und ausgezeichnete Zähigkeit. Solche Folien werden in zahlreichen Endverbrauchsbranchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, dem Baugewerbe und der Energiebranche umfassend eingesetzt.
TPUs entstehen durch die Reaktion von Diisocyanaten mit lang- und kurzkettigen Diolen, wobei Urethangruppen entstehen. Die Edukte können sehr unterschiedlich aufgebaut sein. Bei den Diisocyanaten unterscheidet man hauptsächlich aromatische und aliphatische Verbindungen. Die Eduktvielfalt bei den Diolen ist wesentlich größer. Die OH-Funktionalitäten können z. B. Teil von Polyestern, Polyethern oder Polycarbonaten sein. Aus diesem Grund kann das Eigenschaftsspektrum der Polyurethane über einen weiten Bereich variiert werden. Weiterhin ist eine individuelle Anpassung der Eigenschaften für spezielle Produkte und Anwendungen möglich. Besonders vorteilhafte Eigenschaften von TPUs sind deren sehr gute mechanische und chemische Beständigkeit. Für die Herstellung dünnwandiger geformter Endprodukte sowie für Kaschier- oder Maskierfolien werden thermoformbare Folien als Halbzeuge verwendet. Die thermische Verformbarkeit der TPU-Folien ist für zahlreiche Verarbeitungsprozesse, wie Prägeprozesse und Oberflächenstrukturierung, das Tiefziehen zu selbsttragenden Formen sowie die Formgebung von kaschierten Verbunden, eine grundlegende Voraussetzung.

Der aktuelle Trend in Richtung individualisierter Produkte erfordert die Herstellung kleinerer Chargen, deren Eigenschaften auf die jeweilige Anwendung exakt abgestimmt sind. TPUs sind dafür hervorragend geeignet. Neben der klassischen chemischen Synthese im Reaktor besteht die Möglichkeit, TPUs im Extruder herzustellen.
Die Nachteile der reaktiven Extrusion liegen in der komplexen Reaktionsführung, die im Vorlauf mit sehr hohem experimentellem Aufwand festgelegt werden muss.

Hier setzte das Projekt an. Die klassischen TPU-Bestandteile sollten durch biobasierte Rohstoffe ersetzt werden. Gleichzeitig sollten geeignete Prozessparameter für die reaktive Extrusion solcher TPUs erarbeitet werden.

Vorteile und Lösungen

Vorteile einer solchen Reaktivextrusion liegen in
einer lösemittelfreien Verarbeitung,
einem kontinuierlichen Betrieb und damit hohen Stoffumsatz,
einer geringeren Störanfälligkeit im „steady state“ Modus,
der Möglichkeit zur Aufbereitung kleiner Chargen,
einer unkomplizierten Rezepturumstellung auf einer Anlage,
sowie der Möglichkeit zur direkten Formgebung ohne Separation des TPUs.

Zielgruppe und Zielmarkt

TPU mit seinen außergewöhnlichen Eigenschaften wird in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt. Im Automobilsektor wird TPU aufgrund seiner Langlebigkeit, Chemikalienbeständigkeit und UV-Stabilität in großem Umfang für die Herstellung von Komponenten wie Innenverkleidungen und Hart-Weich-Kombinationen verwendet. Hersteller von Schuhen verlassen sich auf TPU wegen seiner Flexibilität, Abriebfestigkeit und seines Komforts. Darüber hinaus ist TPU dank seiner Stoßfestigkeit und Vielseitigkeit ein bevorzugtes Material für Sportausrüstung wie Schutzkleidung, aufblasbare Strukturen und Sportbekleidung. In der Elektronik wird TPU aufgrund seiner elektrischen Isolationseigenschaften verwendet. Industriegüter profitieren von der Zähigkeit und Verschleißfestigkeit von TPU für Profile und Riemen, Rollen, Räder und Walzen sowie Tierkennzeichnungsmarken. TPU-Folien bieten eine hohe Abriebfestigkeit, große Flexibilität und ausgezeichnete Zähigkeit. Solche Folien werden in zahlreichen Endverbrauchsbranchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, dem Baugewerbe und der Energiebranche umfassend eingesetzt.
Die Umstellung auf biobasierte Alternativen auf den Markt ergibt sich als bedeutender Wachstumstreiber. Mit zunehmendem Bewusstsein über die Umweltauswirkungen herkömmlicher Erdöl-basierter Materialien wandeln sich die Industrien weltweit auf nachhaltige und umweltfreundliche Lösungen. Biobasiertes TPU bietet eine überzeugende Alternative aus erneuerbaren Ressourcen. Diese Verschiebung richtet sich an breitere Nachhaltigkeitsziele, die Reduzierung des CO2-Fußabdrucks und die Abhängigkeit von endlichen fossilen Reserven. Darüber hinaus treiben strenge Vorschriften und eine Politik, die den Einsatz umweltschonender Materialien bevorzugen, die Übernahme biobasierter TPU in verschiedenen Branchen weiter voran. Die überlegenen mechanischen Eigenschaften von TPU-Folien machen sie ideal für die Verbesserung der Haltbarkeit, des Komforts und der visuellen Attraktivität von Automobil-komponenten. Darüber hinaus treibt der zunehmende Fokus auf Leichtbau und Nachhaltigkeit die Einführung von TPU-Filmen als Alternative zu traditionellen Materialien an.
Folgende Bereiche können nach weiterer Optimierung durch die biobasierten TPU-Folien erschlossen werden:
Leichtbaumaterialien im Mobilbereich (Interieurmaterialien, Bauteile)
erneuerbare Energien (Oberflächenschutz für Solarpanels und Rotorblätter)
Fußbodenbeläge aus TPU
Lackalternative für Holz- und Metalloberflächen