BEWERTUNG VON SILIKONTENSIDEN FÜR FLEXIBLE POLYURETHANSCHÄUME MIT RECYCELTEN POLYOLEN

Der Einsatz von recycelten Polyolen in flexiblen Polyurethanschäumen stellt einen vielversprechenden Ansatz dar, um den Verbrauch neuer Rohstoffe zu reduzieren und den Übergang zu stärker kreislauforientierten Produktionsmodellen voranzutreiben. Die chemische Variabilität dieser Materialien kann jedoch die Kompatibilität der Formulierung, die Schaumstabilität und die Endeigenschaften beeinflussen.

In dieser Studie wurden vier Silikontenside (E0329_1, E0329_2, E0329_3 und E0329_4) untersucht, die für flexible Slabstock-Formulierungen mit recyceltem Polyol entwickelt wurden. Analysiert wurden Kompatibilität, Stabilität, Zellregulierung, Dichte, Härte (CLD), Luftdurchsatz und Druckverformungsrest (Compression Set, CS).

Entwicklung und Auswahl eines geeigneten Silikontensids für flexible Schaumformulierungen auf Basis von recyceltem Polyol, das ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Stabilität, Zellregulierung, Luftdurchlässigkeit und mechanischen Eigenschaften gewährleistet.

Stabilität

Es wurden visuelle Kompatibilitätsprüfungen mit einer PU-Formulierung unter Verwendung von jeweils einem Tensid (1 pphp) durchgeführt. Bewertet wurden der Ausgangszustand, der Zustand nach 24 Stunden bei Raumtemperatur sowie nach einer beschleunigten Alterung von 7 Tagen bei 50 °C.

Anschließend wurden Free-Rise-Schäumversuche mit Slabstock-Formulierungen durchgeführt, die 25 % bzw. 50 % recyceltes Polyol enthielten. Bewertet wurden Schaumstabilität, Zellstruktur, Härte (CLD), Dichte, Luftdurchsatz und Compression Set.

Abbildung 1: Ausgangstest

Abbildung 2: 24 h bei Raumtemperatur

Abbildung 3: Alterungstest bei 50 °C

Die Kompatibilitätsprüfungen zeigten eine gute Anfangsstabilität bei allen Tensiden. Nach der beschleunigten Alterung zeigte die Mehrzahl eine gewisse Phasentrennung, was darauf hinweist, dass sich anspruchsvolle Bedingungen auf die Stabilität des formulierten Systems auswirken können.

Abbildung 4: Schäume mit 25 % recyceltem Polyol

In den Formulierungen mit 25 % recyceltem Polyol sorgten alle Kandidaten für eine angemessene Stabilisierung. Deutliche Unterschiede wurden hinsichtlich Luftdurchlässigkeit und Zellregulierung festgestellt. E0329_4 zeigte die höchste Atmungsaktivität und eine offenere Struktur, während E0329_2 ein geschlosseneres Verhalten aufwies.

Abbildung 5: CLD-Werte in der Formulierung mit 50 % recyceltem Polyol

Bei 50 % recyceltem Polyol wurden keine Kollapserscheinungen beobachtet, wodurch die stabilisierende Wirkung aller Kandidaten bestätigt wurde. Die CLD-Ergebnisse zeigten unterschiedliche Härtegrade zwischen den Tensiden. E0329_1 lieferte die höchsten Werte, während E0329_4 weichere Schäume erzeugte. E0329_3 zeichnete sich durch eine feinere und homogenere Zellstruktur aus.

Abbildung 6: Innere Zellstruktur, 50 % recyceltes Polyol

Ebenso zeigten E0329_2, E0329_3 und E0329_4 ein ähnliches Verhalten hinsichtlich Luftdurchsatz und offener Zellen. Die Ergebnisse des Compression Set waren für alle Formulierungen akzeptabel, wobei E0329_1 und E0329_3 durch die niedrigsten Werte hervorstachen, was auf eine bessere Rückstellung nach der Kompression hinweist.

Abbildung 7: Dichten und Atmungsaktivität, 50 % recyceltes Polyol

• Alle untersuchten Tenside zeigten eine angemessene Stabilisierungswirkung in Formulierungen mit recyceltem Polyol.
• Die Kompatibilität war unter Standardbedingungen zufriedenstellend, obwohl die beschleunigte Alterung eine gewisse Tendenz zur Phasentrennung zeigte.
• E0329_4 zeichnete sich durch seine hohe Atmungsaktivität und seinen offenzelligen Charakter aus.
• E0329_3 zeigte die feinste und homogenste Zellstruktur in Formulierungen mit 50 % recyceltem Polyol.
• Die Ergebnisse bestätigen, dass die Auswahl des Tensids ein entscheidender Faktor für die Optimierung der Leistung nachhaltiger flexibler Schäume auf Basis recycelter Rohstoffe ist.