Einleitung

Auf der letzten Messe PU China Shanghai, auf der Concentrol seine neuesten Innovationen ausstellte, präsentierte unser Arzt Dr. Adrià López, Arzt mit Spezialisierung auf silikonbasierte Tenside, allen Anwesenden, wie bei der Herstellung von silikonbasierten Tensiden für HR-Formschäume deutlich niedrige Emissionen und geringe Gerüche erreicht werden können.

Zunächst einmal sagte er, dass wir sicherstellen müssen, dass,

Was verstehen wir unter Emissionen und welche könnten wir als solche betrachten?

  • Chemikalien, die von einem PU-Schaum unter bestimmten Bedingungen freigesetzt werden
  • In den meisten Fällen ist die Temperatur das Wichtigste. Spritzer von einem stehenden Fahrzeug können beispielsweise bis zu 120 °C erreichen.
  • Einige Chemikalien sind sehr flüchtig. Sie werden bei niedrigen Temperaturen freigesetzt, wie einige Aldehyde und Aromaten.
  • Andere haben Höchstwerte, die gemäß den globalen Verordnungen über gefährliche Chemikalien zu berücksichtigen sind (im Jahr 2018 identifizierte die ECHA die zyklischen Siloxane D4, D5 und D6 als SVHCs; ihr Höchstgehalt für diese Stoffe in silikonbasierten Tensiden liegt jetzt bei < 0,1 Gew.-% für jeden Typ).

Können wir den Ursprung der Emissionen feststellen?

Die folgende Grafik zeigt die wichtigsten Rohstoffe, die bei der Herstellung von Polyurethan-Weichschaum verwendet werden, von denen einige zur Entstehung von Emissionen während des Herstellungsprozesses beitragen können:

Die Emissionen eines Schaums können aus den verschiedenen verwendeten Materialien stammen, aber der Schwerpunkt liegt auf der Reduzierung der Tensidemissionen.

Welche Methodik wird zur Analyse von Emissionen verwendet?

Für die Analyse der Emissionsklassifizierung können verschiedene Methoden verwendet werden:

  • Methoden der Thermodesorption (VDA 278). Nur zur Bestimmung der TVOC-Emissionen.
  • “Headspace”-Analyse. TVOCs werden aus einer Probe von PU-Schaum in einem geschlossenen Behälter emittiert.
  • Probenahme-Beutel. Sie ermöglichen die Bestimmung der Emissionen von TVOCs, aber auch von Aromaten/Aldehyden.
  • Testmethoden für Kameras. Wir unterscheiden zwischen Mikrokamera-Tests (44/144 ml) und Kleinkammer-Tests (1 m³), die in der ISO 12219-4 enthalten sind.

Auf der anderen Seite erlauben Analysen wie VDA270 die Analyse des Geruchs.

Die Messgrade werden eingeteilt in:

  1. Nicht wahrnehmbar
  2. Auffällig, aber nicht störend
  3. Deutlich spürbar, aber nicht störend
  4. Beunruhigend
  5. Sehr ärgerlich
  6. Nicht annehmbar
  • Eine weitere spezifische Testmethode für die Geruchsanalyse wird als der menschliche Geruchstest vs. die E-Nase angesehen.

Die Entstehung von Emissionen kann unter verschiedenen Aspekten festgestellt werden:

  • In Rohstoffen und in Stoffen, die nicht absichtlich zugesetzt wurden (NIAS). Es ist zu beachten, dass in diesem Fall der Austausch von Komponenten keine Reduzierung der Gerüche bedeutet.
  • Im Herstellungsprozess. Nebenprodukte der chemischen Reaktion. Wir können Inhibitoren verwenden, um Nebenreaktionen zu minimieren.
  • Abbauprodukte aufgrund der Alterung des Schaums. Dies führt zu einer Verbesserung der Alterungsstabilität der Rohstoffe.

Flüchtige aromatische Verbindungen

  • Sie können aus aromatischen Lösungsmitteln stammen, die bei der Synthese verwendet werden.
  • Obwohl es industrielle Verfahren gibt, um Lösungsmittel zu entfernen, können einige Spuren zurückbleiben.
  • Es ist nicht zu erwarten, dass die Rohstoffe Siloxan oder Polyester aufgrund ihrer Synthesewege Aromaten enthalten.
  • Die Synthese von Silikontensiden ohne aromatische Lösungsmittel ist die Garantie dafür, dass wir flüchtige aromatische Verbindungen im Tensid vermeiden.

Concentrol verwendet in  seiner Produktionslinie keine aromatischen Lösungsmittel.

Flüchtige Carbonylverbindungen (Aldehyde)

  • Flüchtige Carbonylverbindungen können durch den Abbau bestimmter Chemikalien entstehen.
  • Polyether sind aufgrund ihres oxidativen Abbauwegs von C-O-C-Bindungen die Hauptquelle für Carbonylverbindungen.
  • Polysilxane sind zwar mit Siloxanen mit niedrigem MW verwandt, werden aber aufgrund ihrer chemischen Struktur nicht als Quelle für Carbonylverbindungen angesehen.
  • Ein hoher Gehalt an Siloxan in einem Tensid und ein niedriger Gehalt an Polyester tragen zur Reduzierung der Kohlenstoffemissionen bei.

Methodologie

Analytik von silikonbasierten Tensiden

Die Hauptaspekte, die wir bei der Herstellung eines Tensids auf Silikonbasis berücksichtigen müssen, sind:

  1. Analyse der Tensdermissionen
    1. Flüchtige organische Verbindungen
    2. Aldehydes und Aromaten​
    3. Duftet
  2. Polyurethan-Leistung in der nächsten Generation von Tensiden auf Silikonbasis

 

ANALYSE DER TENSIDEMISSIONEN

Beispiele für Analysemethoden sind:

 

 

In der vorherigen analytischen Probe beleuchten wir die folgenden Aspekte:

  • Es wurden zwei verschiedene Verdünnungsmittel evaluiert
  • Obwohl sie dazu beitragen, Aldehyd- und Aromatenemissionen zu reduzieren, beeinflussen Inhibitoren den Beitrag von Gerüchen nicht.
  • Die Ausbeute von Verdünnungsmittel A ist etwas höher als die von Verdünnungsmittel B.

POLYURETHAN-LEISTUNGSANALYSE

ZUSAMMENFASSUNG UND WICHTIGSTE ÜBERLEGUNGEN

  • Der Verdünner wirkt sich direkt auf Aldehyd-/Aromatenemissionen und Gerüche aus
  • Inhibitoren können helfen, Aldehyd- und Aromatenemissionen zu reduzieren, aber nicht vollständig zu eliminieren
  • Es entstehen neue alternative Sensorpfade, um Emissionen und Gerüche bei der PU-Herstellung zu reduzieren
  • TVOCs stehen in direktem Zusammenhang mit dem Design des silikonbasierten Tensids
  • Es ist möglich, die Emissionen zu reduzieren, ohne die Leistung des PU zu beeinträchtigen
AUTOR: Dr. Adrià López, Spezialist für Silikontenside – R&D+I Concentrol
Automoció concentrol polyurethane