Geschichte des PU-Weichschaums: vom Labor 1937 bis zum Block im Lager

PU-Weichschaum ist ein Material, das die meisten Menschen täglich ein Dutzend Mal berühren, ohne es je anzusehen. Autositz, Sofapolster, Matratze, der Schwamm am Spülbecken, Akustikplatten im Studio - alles dieselbe chemische Familie, entstanden aus einer Reaktion, die 1937 erstmals beschrieben wurde.

Dies ist die Geschichte, wie sie entstand, warum sie so aussieht, wie sie aussieht, und was in der Form tatsächlich geschieht, wenn aus zwei Flüssigkeiten ein Block wird, in dem ein Mensch Platz hätte.

1937: eine Reaktion auf der Suche nach einer Anwendung

1937 arbeitete Otto Bayer bei der IG Farben in Leverkusen an einem sehr konkreten industriellen Problem: DuPont hatte Nylon patentiert und damit den europäischen Faserherstellern diesen Weg versperrt. Bayers Team ging einen anderen - statt Polyamiden verband es Diisocyanate mit Polyolen.

Heraus kam keine besonders gute Faser. Es war etwas anderes.

Die Reaktion wurde nicht entdeckt, um Schaum herzustellen. Der Schaum war ein Nebeneffekt, den man erst verstehen musste.

Entscheidend ist, dass ein Isocyanat nicht nur mit der Alkoholgruppe des Polyols reagiert. Es reagiert auch mit Wasser - und dabei wird Kohlendioxid frei. Gibt man wenig Wasser zu, baut sich das Polymer auf und füllt sich zugleich mit Blasen des Gases, das es selbst erzeugt. Das Material wächst beim Aushärten auf ein Vielfaches seines Volumens.

Das ist das ganze Geheimnis des Schaums: Polymerisation und Schäumen laufen gleichzeitig, im selben Gefäß, und müssen auf die Sekunde abgestimmt sein.

Was in der Form wirklich passiert

Läuft die Reaktion zu schnell, härtet der Schaum aus, bevor er den Formrand erreicht, und bleibt schwer und dicht. Läuft sie zu langsam, entweicht das Gas, bevor sich das Polymer bildet, und der Block fällt in sich zusammen. Zwischen diesen beiden Fehlern liegt das gesamte Handwerk.

Deshalb besteht die Mischung nie nur aus zwei Komponenten:

1. Polyol - Basiskomponente, trägt die Struktur des künftigen Polymers
2. Isocyanat (TDI) - reaktiver Partner, bildet die Urethanbindungen
3. Wasser - Treibmittel; mit Isocyanat entsteht das CO₂, das den Block hebt
4. Katalysatoren - einer beschleunigt den Aufstieg, der andere die Aushärtung; ihr Verhältnis entscheidet, ob sich beide Kurven im richtigen Moment treffen
5. Silikonstabilisatoren - halten die Blasen davon ab, zu großen Hohlräumen zu verschmelzen, bevor die Wände fest sind
6. Farbmittel und Additive - Typkennzeichnung, Alterungsschutz

Warum die Blöcke bunt sind

Das ist meist die erste Frage von Besuchern. Die rosa, grünen, türkisen und violetten Blöcke im Lager stehen nicht aus ästhetischen Gründen dort - die Farbe ist eine industrielle Typkennzeichnung.

In einem Lager mit mehreren hundert Kubikmetern Schaum muss ein Mitarbeiter Schaum mit 21 kg/m³ auf den ersten Blick von 35 kg/m³ unterscheiden. Haptisch ähneln sie sich, optisch sind sie identisch. Die Farbe löst das ohne ein einziges Etikett.

Deshalb kommt derselbe Typ mitunter in mehreren Farben - eine Branche verlangt Rosa, eine andere Grün, und das Material ist dasselbe. Die Farbe ist Teil der Artikelnummer, keine Produktvariante.

Die 1950er: Schaum wird Industrie

In den ersten fünfzehn Jahren war Polyurethan eine Laborkuriosität und ein Material für Lacke und Klebstoffe. Erst Mitte der 1950er kam Anlagentechnik auf, die die Komponenten in industriellen Mengen zuverlässig mischen und in eine Form gießen konnte.

Damals entstand, was bis heute Chargenverfahren (diskontinuierlich) heißt: Eine abgemessene Menge Mischung wird in eine Form - einen großen rechteckigen Kasten - gegossen, die Reaktion beginnt, der Schaum steigt bis zum Rand und härtet dort aus. Ist der Block entnommen, wird die Form gereinigt und der Zyklus beginnt von vorn.

Die 1960er und 1970er: kaltvernetzter Schaum

Lange war aller Weichschaum das, was man heute Standard- oder „Heißschaum" nennt. Seine Schwäche war die Rückstellung - nach längerer Belastung blieb das Polster leicht eingedrückt.

In den 1970ern kam der hochelastische Schaum (HR) durch Kaltvernetzung mit anderen Polyolen. Seine Zellen sind unregelmäßiger, und das Material federt nach dem Zusammendrücken schneller und vollständiger zurück.

Deshalb verwenden Autositze und bessere Matratzen fast immer HR: Ein Sitz wird im Autoleben zehntausendfach zusammengedrückt, und jedes verlorene Prozent Rückstellung zeigt sich am Ende als Mulde.

Die 1980er und 1990er: das Ende der FCKW

Ein Kapitel der Branche klingt heute unglaublich: Jahrzehntelang dienten Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) als Hilfstreibmittel. Sie waren billig, nicht brennbar und ergaben eine feine Zelle.

Sie waren zugleich eine Hauptursache der Ozonschicht­schädigung.

Das Montrealer Protokoll von 1987 leitete ihren Ausstieg ein, und die Schaumindustrie musste ihre Rezepturen neu schreiben. Die Antwort war letztlich eine Rückkehr zum Ursprung - Wasser als Haupttreibmittel, mit angepassten Katalysatoren und Stabilisatoren. Der überwiegende Teil des heutigen Weichblockschaums ist wassergetrieben, nutzt also das CO₂ aus der Reaktion selbst.

Sicherheit: TDI ist nicht harmlos

Eine ehrliche Darstellung muss auch das sagen: TDI (Toluylendiisocyanat) ist ein Gefahrstoff. Es ist flüchtig, reizt die Atemwege und kann sensibilisierend wirken. Im fertig ausreagierten Schaum ist es nicht enthalten - in einem Werk, in dem es gelagert und dosiert wird, aber sehr wohl.

Deshalb fallen Anlagen mit größeren Isocyanatmengen in der EU unter die Seveso-Richtlinie, mit vorgeschriebenen Verfahren für Lagerung, Dosierung und Störfallreaktion. Das Werk in Bjelavići bei Kakanj arbeitet unter diesem Regime.

Das ist kein Marketingargument, sondern eine Pflicht - und der Grund, warum Schaumproduktion kein Geschäft ist, das man in einer Garage eröffnet.

Wie man die Typbezeichnung liest

Das ist der nützlichste Teil des Artikels für jeden, der Schaum bestellt. Die Bezeichnung ist keine Katalognummer - sie trägt Daten:

Die Buchstaben bezeichnen die Familie: PN Standard, PT hart, PP extra hart, HR hochelastisch, PE Sonderzweck.

Wichtig zu verstehen: Dichte ist nicht Härte. Die Dichte sagt, wie viel Material je Kubikmeter vorhanden ist, und hängt mit der Haltbarkeit zusammen; die Härte sagt, wie stark er dem Druck widersteht. Schaum kann dicht und weich sein - und genau das braucht eine gute Matratze oft.

Wohin die Branche geht

Drei Richtungen sind real und nicht werblich:

• Bio-Polyole - ein Teil des Polyols stammt aus Pflanzenölen statt aus Erdöl. Der Anteil ist noch begrenzt, weil die Eigenschaften gleich bleiben müssen.
• Mechanisches Recycling (Rebond) - Verschnitt wird geschreddert und zu Blöcken hoher Dichte für Sportböden und Dämmung gepresst. Das ist gängige Praxis, kein Experiment.
• Chemisches Recycling (Glykolyse) - Rückspaltung alten Schaums zu Polyol. Technisch belegt, wirtschaftlich noch nicht verbreitet.

Den größten Beitrag leistet weiterhin das, womit niemand wirbt: weniger Verschnitt beim Zuschnitt. Ein nach Kundenzeichnung geschnittener Block hinterlässt deutlich weniger Rest als einer, der auf Maß geschnitten und dann nachgearbeitet wird.

Plama-pur: von Podgrad nach Kakanj

Plama-pur d.d. aus Podgrad in Slowenien arbeitet seit der Mitte des vorigen Jahrhunderts mit PU-Schaum. Plama-pur BH d.o.o. in Kakanj ist ein 50/50-Joint-Venture mit diesem Unternehmen - also weder Vertretung noch Handel, sondern Produktion mit übertragener Erfahrung.

In der Praxis heißt das: Die technischen Daten, die ein Kunde mit dem Angebot erhält, stammen aus einer in Bjelavići gefertigten Charge und nicht aus einem fremden Katalog.

Glossar

• Polyol - Basiskomponente, trägt die Polymerstruktur
• Isocyanat / TDI - reaktiver Partner; bildet Urethanbindungen
• Treibmittel - Stoff, der Gas erzeugt; heute überwiegend Wasser
• Dichte (kg/m³) - Materialmasse je Kubikmeter; hängt mit Haltbarkeit zusammen
• Härte CLD (kPa) - Druckwiderstand bei 40 % Stauchung
• Druckverformungsrest - wie stark Schaum nach langer Last eingedrückt bleibt
• Rebond - aus geschreddertem Verschnitt gepresster Block
• Chargenverfahren - Schäumen in der Form, Block für Block

Wie weiter

Wenn Sie wissen, welche Eigenschaften Sie brauchen, führt der Schaumkatalog Dichte und Härte zu jedem Artikel. Wenn Sie unsicher sind, beschreiben Sie die Anwendung in einer Anfrage - wir schlagen einen Typ vor und bestätigen die Eignung vor der Bestellung.

Wie ein Block Schritt für Schritt entsteht, erklärt die Technologieseite.