Elastischer Badeschwamm aus Polyurethan-Schaum

1935 entwickelte der deutsche Chemiker Otto Bayer (1902–1982) das Diisocyanat-Additionsverfahren. Damit konnte eine neue Kunststoff-Gruppe hergestellt werden. Es stellte sich heraus, dass die Polyurethane für eine Herstellung von Textilfasern nicht geeignet waren. Durch das Variieren der Ausgangsstoffe und der Reaktionsbedingungen lässt sich aber eine große Bandbreite von Kunststoffen mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften erzielen. Die Polyurethane sind seit 1941 im Handel. Zur Herstellung bringt man Isocyanate mit mehrwertigen Alkoholen zur Reaktion. Die Isocyanat-Gruppe (-N=C=O) reagiert hierbei in einer Polyaddition mit den Hydroxy-Gruppen des Alkohols:

 

Im Makro-Molekül treten Urethan-Brücken auf (-NH-CO-O-). Im Labor kann die Bildung eines Polyurethan-Schaumstoffes demonstriert werden, in dem man die gleichen Mengen Desmodur (Isocyanat-Komponente) mit Desmophen (Alkohol-Komponente mit Wasseranteil) vermischt und verrührt. Die Mischung schäumt kräftig auf, und es bildet sich ein Schaum mit der 25fachen Volumenmenge. Durch die Zugabe von Wasser bei der Herstellung entsteht Kohlenstoffdioxid, das zu einem Aufschäumen führt. Je nach Reaktionsbedingung lassen sich harte, weiche oder elastische Schaumstoffe produzieren. Hochelastische Schaumstoffe dienen zur Herstellung von Schuhsohlen, weiche Schaumstoffe werden in der Möbelindustrie eingesetzt, beispielsweise für Matratzen oder Polster. Harte Schaumstoffe lassen sich zu Dämmplatten und Isoliermaterial verarbeiten.

Moderner Skischuh aus Polyurethan-Kunstoffen

Ski bestehen heute im Vergleich zu früher nicht mehr aus Holz. Sie enthalten einen Kern mit Polyurethan-Schaumstoff, der von weiteren Kunststoffen umgeben ist, zum Beispiel Epoxidharz/Glasfaser-Laminat und ABS. Der Innenschuh eines modernen Skistiefels ist aus Polyurethan-Weichschaum aufgebaut, während der Außenstiefel aus hartelastischem Polyurethan gefertigt ist. Der Schuh aus Kunststoff ist wasserdicht, kratzfest und behält beim Abkühlen bis zu −25 °C seine elastischen Eigenschaften. Moderne Ski-Rennanzüge bestehen aus Urethan-Kautschuk und Helme aus Urethan-Hartschaum. Dies macht deutlich, dass diese Kunststoff-Gruppe aus dem modernen Skisport nicht mehr wegzudenken ist.