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Polyurethanschaum (PU) wird im Bauwesen häufig für eine Vielzahl von Zwecken verwendet, aber mit dem Streben nach Nullemissionen erhalten umweltfreundliche Materialien zunehmend Aufmerksamkeit.Die Verbesserung ihres grünen Rufs ist von entscheidender Bedeutung.
Polyurethanschaum ist ein Polymer, das aus organischen Monomereinheiten besteht, die durch Urethan verbunden sind.Polyurethan ist ein leichtes Material mit hohem Luftgehalt und offenzelliger Struktur.Polyurethan wird durch die Reaktion eines Diisocyanats oder Triisocyanats und Polyolen hergestellt und kann durch den Einschluss anderer Materialien modifiziert werden.
Polystyrolschaum kann aus Polyurethan unterschiedlicher Härte hergestellt werden, bei seiner Herstellung können aber auch andere Materialien verwendet werden.Duroplastischer Polyurethanschaum ist die häufigste Art, es gibt jedoch auch einige thermoplastische Polymere.Die Hauptvorteile von Duroplastschaum sind seine Feuerbeständigkeit, Vielseitigkeit und Haltbarkeit.
Aufgrund seiner feuerbeständigen, leichten Struktur- und Isoliereigenschaften wird Polyurethanschaum häufig in der Bauindustrie verwendet.Es wird zur Herstellung stabiler, aber leichter Bauelemente verwendet und kann die ästhetischen Eigenschaften von Gebäuden verbessern.
Aufgrund seiner Vielseitigkeit, Kosteneffizienz und Haltbarkeit enthalten viele Arten von Möbeln und Teppichen Polyurethan.Die EPA-Vorschriften verlangen, dass das Material vollständig ausgehärtet ist, um die anfängliche Reaktion zu stoppen und Toxizitätsprobleme zu vermeiden.Darüber hinaus kann Polyurethanschaum die Feuerbeständigkeit von Bettwaren und Möbeln verbessern.
Sprühpolyurethanschaum (SPF) ist ein primäres Isoliermaterial, das die Energieeffizienz und den Wohnkomfort eines Gebäudes verbessert.Der Einsatz dieser Dämmstoffe reduziert den Ausstoß von Treibhausgasen und verbessert die Luftqualität in Innenräumen.
Auch bei der Herstellung von Holzprodukten wie MDF, OSB und Spanplatten werden PU-basierte Klebstoffe eingesetzt.Die Vielseitigkeit von PU bedeutet, dass es für verschiedene Zwecke eingesetzt werden kann, z. B. Schalldämmung und Verschleißfestigkeit, extreme Temperaturbeständigkeit, Schimmelbeständigkeit, Alterungsbeständigkeit usw. Dieses Material findet in der Bauindustrie viele Verwendungsmöglichkeiten.
Obwohl Polyurethanschaum sehr nützlich ist und in vielen Bereichen des Hochbaus verwendet wird, gibt es dennoch einige Probleme.In den letzten Jahren wurden die Nachhaltigkeit und Recyclingfähigkeit dieses Materials weitgehend in Frage gestellt, und Forschungen zur Lösung dieser Probleme sind in der Literatur immer häufiger anzutreffen.
Der Hauptfaktor, der die Umweltfreundlichkeit und Recyclingfähigkeit dieses Materials einschränkt, ist die Verwendung hochreaktiver und giftiger Isocyanate während seines Produktionsprozesses.Zur Herstellung von Polyurethanschäumen mit unterschiedlichen Eigenschaften werden auch verschiedene Arten von Katalysatoren und Tensiden eingesetzt.
Schätzungen zufolge landen etwa 30 % des gesamten recycelten Polyurethanschaums auf der Mülldeponie, was ein großes Umweltproblem für die Bauindustrie darstellt, da das Material nicht leicht biologisch abbaubar ist.Etwa ein Drittel des Polyurethanschaums wird recycelt.
In diesen Bereichen gibt es noch viel zu verbessern, und zu diesem Zweck wurden in vielen Studien neue Methoden zum Recycling und zur Wiederverwendung von Polyurethanschaum und anderen Polyurethanmaterialien untersucht.Um Polyurethanschaum für wertschöpfende Zwecke zurückzugewinnen, werden üblicherweise physikalische, chemische und biologische Recyclingmethoden eingesetzt.
Allerdings gibt es derzeit keine Recyclingmöglichkeiten, die ein hochwertiges, wiederverwendbares und stabiles Endprodukt liefern.Bevor das Recycling von Polyurethanschaum als praktikable Option für die Bau- und Möbelindustrie in Betracht gezogen werden kann, müssen Hindernisse wie Kosten, geringe Produktivität und ein gravierender Mangel an Recyclinginfrastruktur angegangen werden.
Das im November 2022 veröffentlichte Papier untersucht Möglichkeiten, die Nachhaltigkeit und Recyclingfähigkeit dieses wichtigen Baumaterials zu verbessern.Die von Wissenschaftlern der Universität Lüttich in Belgien durchgeführte Studie wurde in der Zeitschrift Angewandte Chemie International Edition veröffentlicht.
Bei diesem innovativen Ansatz wird der Einsatz hochtoxischer und reaktiver Isocyanate durch umweltfreundlichere Materialien ersetzt.Bei dieser neuen Methode zur Herstellung von grünem Polyurethanschaum wird Kohlendioxid, eine weitere umweltschädliche Chemikalie, als Rohstoff verwendet.
Bei diesem umweltverträglichen Herstellungsprozess wird Wasser zur Herstellung des Schaummittels verwendet. Dabei wird die Schaumtechnologie nachgeahmt, die bei der herkömmlichen Verarbeitung von Polyurethanschaum zum Einsatz kommt, und der Einsatz umweltschädlicher Isocyanate wird erfolgreich vermieden.Das Endergebnis ist ein grüner Polyurethanschaum, den die Autoren „NIPU“ nennen.
Zusätzlich zu Wasser nutzt der Prozess einen Katalysator, um zyklisches Carbonat, eine umweltfreundlichere Alternative zu Isocyanaten, in Kohlendioxid umzuwandeln, um das Substrat zu reinigen.Gleichzeitig härtet der Schaum durch Reaktion mit Aminen im Material aus.
Das in der Arbeit demonstrierte neue Verfahren ermöglicht die Herstellung fester Polyurethanmaterialien mit geringer Dichte und regelmäßiger Porenverteilung.Die chemische Umwandlung von Kohlendioxidabfällen ermöglicht einen einfachen Zugang zu zyklischen Carbonaten für Produktionsprozesse.Das Ergebnis ist eine doppelte Wirkung: die Bildung eines Schaummittels und die Bildung einer PU-Matrix.
Das Forschungsteam hat eine einfache, leicht zu implementierende modulare Technologie entwickelt, die in Kombination mit einem leicht verfügbaren und kostengünstigen umweltfreundlichen Ausgangsprodukt eine neue Generation von grünem Polyurethanschaum für die Bauindustrie schafft.Dies wird daher die Bemühungen der Branche verstärken, Netto-Null-Emissionen zu erreichen.
Zwar gibt es keinen allgemeingültigen Ansatz zur Verbesserung der Nachhaltigkeit in der Bauindustrie, doch die Forschung geht weiter zu verschiedenen Ansätzen, um dieses wichtige Umweltproblem anzugehen.
Innovative Ansätze, wie die neue Technologie des Teams der Universität Lüttich, werden dazu beitragen, die Umweltfreundlichkeit und Recyclingfähigkeit von Polyurethanschaum deutlich zu verbessern.Es ist von entscheidender Bedeutung, herkömmliche hochgiftige Chemikalien, die beim Recycling verwendet werden, zu ersetzen und die biologische Abbaubarkeit von Polyurethanschäumen zu verbessern.
Wenn die Bauindustrie ihre Netto-Null-Emissionsverpflichtungen im Einklang mit internationalen Zielen zur Reduzierung der Auswirkungen der Menschheit auf den Klimawandel und die Natur erfüllen soll, müssen Ansätze zur Verbesserung der Kreislaufwirtschaft im Mittelpunkt neuer Forschung stehen.Offensichtlich ist ein „Business-as-usual“-Ansatz nicht mehr möglich.
Universität Lüttich (2022) Entwicklung nachhaltigerer und recycelbarer Polyurethanschäume [Online] phys.org.akzeptabel:
Bauen mit Chemie (Website) Polyurethane in Construction [online] Buildingwithchemistry.org.akzeptabel:
Gadhav, RV et al (2019) Methoden zum Recycling und zur Entsorgung von Polyurethanabfällen: eine Rezension des Open Journal of Polymer Chemistry, 9 S. 39–51 [Online] scirp.org.akzeptabel:
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Reg Davey ist ein freiberuflicher Autor und Redakteur mit Sitz in Nottingham, Großbritannien.Das Schreiben für AZoNetwork repräsentiert eine Kombination verschiedener Interessen und Bereiche, an denen er sich im Laufe der Jahre interessiert und beteiligt hat, darunter Mikrobiologie, biomedizinische Wissenschaften und Umweltwissenschaften.
David, Reginald (23. Mai 2023).Wie umweltfreundlich ist Polyurethanschaum?AZoBuild.Abgerufen am 22. November 2023 von https://www.azobuild.com/article.aspx?ArticleID=8610.
David, Reginald: „Wie umweltfreundlich ist Polyurethanschaum?“AZoBuild.22. November 2023
David, Reginald: „Wie umweltfreundlich ist Polyurethanschaum?“AZoBuild.https://www.azobuild.com/article.aspx?ArticleID=8610.(Zugriff am 22. November 2023).
David, Reginald, 2023. Wie grün sind Polyurethanschäume?AZOBuild, abgerufen am 22. November 2023, https://www.azobuild.com/article.aspx?ArticleID=8610.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 22. November 2023
