AT526747A1 - Modifizierter pu-schaum - Google Patents

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Rametsteiner Karl
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Wenatex Forschung Entw Produktion Gmbh
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Abstract

Die vorliegende Patentanmeldung betrifft einen PU-Schaum um- fassend mindestens einen daran, vorzugsweise kovalent, gebun- denen sekundären Pflanzenstoff.

Description

MODIFIZIERTER PU-SCHAUM
TECHNISCHES GEBIET Die vorliegende Erfindung betrifft ein Polymer und die
Herstellung und Verwendung dergleichen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Polymere wie Polyurethane (PU) finden in unterschiedlichen Bereichen Anwendung und werden oft chemisch modifiziert, um an spezielle Erfordernisse angepasst zu werden. Polyurethane werden beispielsweise als Formmassen zum Formpressen, als Gießharze (Isocyanat-Harze), als (textile) elastische Faserstoffe, Polyurethanlacke und als Polyurethanklebstoffe verwendet. Insbesondere weiche PU-Schaumstoffe werden vor allem als Polstermaterial (z. B. für Möbel bzw. Autositze) als Matratzenschaum, als Teppichrückenmaterial, zur Textilkaschierung, als Reinigungsschwamm oder als Filtermaterial herangezogen. Der Einsatzbereich des jeweiligen Materials kann durch die Zugabe chemischer Additive angepasst werden. Die Erzeugung verschiedenster Gebrauchsgegenstände durch entsprechende Modifikationen von PU-Schaumstoffe durch das Hinzufügen funktioneller Additive ist daher gängige Praxis. Die Wasserabsorption von Matratzen kann beispielsweise durch die Beimengung von Additiven zu Polyurethanweichschäumen reversibel verändert werden, was die Konzeption von Matratzen erheblich erleichtert. Solche Additive sind aber oft toxisch und nicht biologisch abbaubar. Ein weiteres Beispiel umfasst den Einsatz von krebserregendem Aktivruß zur Absorption von Geruchsstoffen.
Ein wesentlicher Nachteil gängiger modifizierter PUSchaumstoffe ist daher das Vorhandensein umweltschädlicher Funktionschemikalien, die sich vom Polymer lösen und in die Umwelt (wie z.B. in das Grundwasser) gelangen können. Ein weiterer Nachteil betrifft die hohen Einsatzmengen der FunktionsChemikalien, da die im Polymerkern eingelagerten Verbindungen in vielen Fällen keine Funktionswirksamkeit besitzen oder nur schwer zu mobilisieren sind.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen
nachhaltigen PU-Schaum bereitzustellen, welches modifizierte
Eigenschaften und eine hohe Umweltverträglichkeit besitzt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Daher betrifft die vorliegende Erfindung einen PU-Schaum umfassend mindestens einen daran, vorzugsweise, kovalent gebundenen sekundären Pflanzenstoff.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die Eigenschaften des erfindungsgemäße PU-Schaums durch den daran gebundene sekundären Pflanzenstoff zielgerichtet modifiziert werden sowie die Umweltverträglichkeit erhöht. Je nach Struktur und Eigenschaft des sekundären Pflanzenstoffs kann durch kovalente Bindung an Polyurethan, die Eigenschaft des Materials ohne den Einsatz toxischer und/oder umweltschädlicher Chemikalien beeinflusst werden. Sekundäre Pflanzenstoffe sind natürliche Bestandteile, die auch in der täglichen Ernährung Eingang finden, und stellen daher keine Gefahr für Umwelt und Mensch dar, da diese aus biologischen, nachhaltigen Rohstoffen hergestellt werden.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von PU-Schaum umfassend den Schritt des Umsetzens mindestens einer Polyolkomponente mit mindestens einer Isocyanatkomponente in Gegenwart eines Treibmittels und mindestens eines Katalysators, der die Reaktionen IsocyanatPolyol katalysiert, wobei mindestens ein sekundärer Pflanzenstoff beim Umsetzen der mindestens einen Polyolkomponente mit der mindestens einen Isocyanatkomponente beigemengt wird. Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen PU-Schaums werden die Ausgangsstsoffe vermengt, wobei die Verknüpfung der einzelnen Komponenten durch die Reaktion einer Isocyanatgruppe (-N=C=O) eines Moleküls mit einer Hydroxygruppe (-OH) eines anderen Moleküls unter Bildung einer Urethangruppe (-NH-CO-O-) erfolgt. Durch Beimengung des mindesten einen sekundären Pflanzenstoff zu der Reaktion kann der sekundäre Pflanzenstoff an PU-Schaum, insbesondere an der Isoyanatkomponente, kovalent binden. Es hat sich gezeigt, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren ein umweltfreundlicher PU-Schaum mit modifizierten Eigenschaf-
ten hergestellt werden kann und dadurch daraus hergestellten
Gebrauchsprodukte mit modifizierten Eigenschaften Ökologisch unbedenklich sind.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft PU-Schaum erhältlich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung eines PU-Schaums zur Herstellung von Filtern, Polsterwaren, Matratzen, Kissen, Hygieneartikeln, Reinigungsschwämme und/oder Isolierschichten, vorzugsweise in Textilien,
Schallisolationen oder Wärmeisolationen.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGS FORMEN
Unter dem Begriff „PU-Schaum“, „PUR-Schaum“ und „Polyurethan-Schaum“ wird in der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Produkt erhältlich durch Reaktion von Polyisocyanaten und Polyolen bzw. Verbindungen mit Isocyanatreaktiven Gruppen und gegebenenfalls einem Treibmittel verstanden. Bevorzugte PU-Schäume sind PU-Weichschaumstoffe, PU-Hartschaumstoffe und PU-Integralschaumstoffe. Hierin besonders bevorzugt sind konventionelle PU-Weichschäume auf Ether- oder Esterpolyolbasis, hochelastische Polyurethankaltschaumstoffe, viskoelastische PU-Schäume, PUHypersoft-Schaum, halbharte PU-Schäume und PUHartschaumstoffe, sowie PU-Schäume deren Eigenschaften zwischen diesen Klassifizierungen liegen.
Unter dem Begriff „sekundäre Pflanzenstoffe“ in Bezug auf die vorliegende Erfindung sind Substanzen zu verstehen, die weder im Energiestoffwechsel noch im aufbauenden (anabolen) oder im abbauenden (katabolen) Stoffwechsel produziert. Sie werden in bestimmten Zelltypen der Pflanzen hergestellt und grenzen sich von primären Pflanzenstoffen dadurch ab, dass sie für die Pflanze nicht unmittelbar lebensnotwendig sind. Biosynthesewege, die zur Herstellung sekundärer Pflanzenstoffe führen, werden unter dem Begriff Sekundärstoffwechsel zusammengefasst. Bei sekundären Pflanzenstoffen handelt es sich im Gegensatz zu den Produkten des Primärstoffwechsel der Pflanzen um spezifische chemische Stoffwechselprodukte. Diese Stoffwechselprodukte sind meist auf eine bestimmte Pflanzenart oder
Gruppe beschränkt und leiten sich aus dem Primärstoffwechsel
ab. Aufgrund ihrer chemischen Struktur und funktionellen Eigenschaften werden sekundäre Pflanzenstoffe in verschiedene Gruppen eingeteilt, wie beispielsweise Polyphenole, Carotinoide, Phytoöstrogene, Glucosinolate, Sulfide, Terpene, Terpenoide, Saponine, Protease-Inhibitoren, Phytosterine und Lektine. Der mindestens eine sekundäre Pflanzenstoff ist, vorzugsweise kovalent, an PU-Schaum gebunden. D.h. der mindestens eine sekundäre Pflanzenstoff wird vorzugsweise bei der Herstellung des PU-Schaums, vorzugsweise der Reaktion von Polyolen mit Isocyanaten in den PU-Schaum, vorzugsweise kovalent, an den Isocyanaten gebunden. Dies bedeutet, dass dadurch der sekundäre Pflanzenstoff in den PU-Schaum integriert wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da dies zu einer Verteilung des mindestens einen sekundären Pflanzenstoffs innerhalb des PUSchaums führt. Der erfindungsgemäße PU-Schaum umfasst dadurch sowohl in seiner inneren Struktur als auch auf der Oberfläche den mindestens einen sekundären Pflanzenstoff. Abrieb, Zuschneiden und dgl. Maßnahmen am PU-Schaum führt dadurch nicht dazu, dass der PU-Schaum seine vorteilhaften Eigenschaften durch den mindestens einen sekundären Pflanzenstoff verliert, da die sekundären Pflanzenstoffe immer wieder am PU-Schaum „freigelegt“ werden. „Kovalent gebunden“, wie hier verwendet, bedeutet, dass zumindest 5 Gew%, vorzugsweise mindestens 10 Gew%, noch mehr bevorzugt mindestens 20 Gew%, noch mehr bevorzugt mindestens 40 Gew%, noch mehr bevorzugt mindestens 50 Gew%, noch mehr bevorzugt mindestens 60 Gew%, noch mehr bevorzugt mindestens 80 Gew%, der im erfindungsgemäßen PU-Schaum befindlichen sekundären Pflanzenstoffe oder im Zuge der Herstellung des erfindungsgemäßen PU-Schaums eingesetzten bzw. dazugegebenen sekundären Pflanzenstoffe tatsächlich kovalent im PU-Schaum gebunden sind. Der Anteil an kovalent gebundenen sekundären Pflanzenstoffen kann durch Verfahren, die dem Fachmann bekannt sind, bestimmt werden. In Anlehnung an das in der DIN 53770 beschriebenen Verfahren kann ein wässriger Auszug, der beispielsweise bei einem pH-Wert von 5,5 durchgeführt wird, hergestellt, die darin befindlichen sekundären Pflanzenstoffe quantifiziert und der ursprünglich eingesetzten Menge
an sekundären Pflanzenstoffen gegenübergestellt werden.
Es hat sich gezeigt, dass der Effekt des mindestens einen sekundären Pflanzenstoffs im PU-Schaum besonders bei einer bestimmten Menge zur Geltung kommt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der PU-Schaum daher 0,1 bis 10 Gew%, vorzugsweise 0,2 bis 5 Gew%, besonders bevorzugt 0,3 bis 3 Gew%, des mindestens einen sekundären Pflanzenstoffs umfasst. „Gew%“, wie hier verwendet, bezieht sich auf die Gesamtformulierung des PU-Schaums.
Um dem erfindungsgemäßen PU-Schaum, beispielsweise, antistatische, abriebfeste, absorbierende, geruchsneutralisierende, insektizide, akarizide, bevorzugt antimikrobielle Eigenschaften oder eine Kombination dieser zu verleihen, ist der mindestens eine sekundäre Pflanzenstoff vorzugsweise ein Terpenoid oder ein Polyphenol.
Terpene sind Verbindungen deren Grundgerüst auf Isopreneinheiten (C5-Einheiten) aufgebaut ist. Terpenoide bauen ebenfalls auf Isopreneinheiten auf, welche durch zusätzliche funktionelle Gruppen gekennzeichnet sind, wohingegen Terpene reine Kohlenwasserstoffe umfassen. Terpenoide umfassen unter anderem Alkohol Ether-, Aldehyd-, Keton-, Carbonsäure-, Ester-, sowie Glykosidgruppen. Polyphenole sind chemische Verbindungen aus der Stoffgruppe der Phenole beziehungsweise der Hydroxyaromaten. Polyphenole befinden sich meist in den Randschichten von Obst, Gemüse und Getreide. Polyphenole zeigen in ihrer chemischen Struktur mehrere aromatische Ringe und können Farbstoffe, Geschmacksstoffe und Tannine umfassen und schützen Pflanze meist vor Fressfeinden oder können durch ihre Farbe Insekten zur Bestäubung anlocken. Manchen Pflanzen dienen Polyphenole aufgrund ihrer antioxidativen Wirkung und der Filterung energiereicher UV-B-Strahlung auch als Schutz für den Photosynthese-Apparat.
Zur Klassifizierung von Terpenoiden wird generell zwischen acyclischen, mono-, bi-, tri-, tetra-, penta-, bzw. polycyclischen Terpenstrukturen unterschieden, also Molekülen ohne, mit einem, mit zwei, drei, vier, fünf bzw. mehreren Ringen. Terpenoide dienen Je nach Molekülgröße als Duftstoffe (z.B. als Pheromone oder Repellenten), als Klebstoffe, sowie als Schutz
gegenüber viralen, bakteriellen und pilzbedingten Krankheiten.
Terpenoide bilden auch einen großen Anteil der bekannten ätherischen Öle. Ätherische Öle sind zur Abwehr von Insekten weit verbreitet. Eine große Anzahl von Terpenoiden besitzt auch antimikrobielle Aktivität. Terpenoide sind aktiv gegen Bakterien, Pilze, Viren und Protozoen.
Cylische Terpenoide, bevorzugt bicyclische Terpenoide finden häufig Anwendung als Lösungsmittel in Oberflächenbehandlungsmitteln, in Haushaltsprodukten (z. B. Schuhcremes, Bodenreinigungsmittel), als Duftzusatz in Kosmetika und sind ein natürlicher Bestandteil pflanzlicher Lebensmittel (z. B. in Orangen, Zitronen, Karotten).
Erfindungsgemäß können Terpenoide, vorzugsweise cylische Terpenoide kovalent im PU-Schaum gebunden werden, um die Eigenschaften des PU-Schaums entsprechend zu modifizieren. Dadurch ist es möglich Eigenschaften von Terpenoiden in den PU-Schaum zu „integrieren“, Derart modifizierte PU-Schaum weist dadurch Eigenschaften auf, die auch die eingesetzte Terpenoide aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Terpenoid ein monozyklisches oder polyzyklisches Terpenoid, vorzugsweise ein bizyklisches, trizyklisches, tetrazyklisches oder pentazyklisches Terpenoid. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Terpenoid ein Monoterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Pyrethrin, Thymol, Cineol, ThuJjanol, Perillasäure, Linalool, Myrcenol, Citral, Citronellal, Geraniumsäure, Junionon, Chrysanthemol, Menthol, Terpineol, Verbenol, Carveol, Piperiton und Campher, vorzugsweise Pyrethrin, Thymol, Cineol, Thujanol und/oder Perillasäure.
Monoterpenoide bestehen aus zwei Isopreneinheiten, also ein Grundgerüst mit 10 C-Atomen. Monoterpenoide werden vor allem in der Industrie als Duftstoffe eingesetzt. Durch die kovalente Bindung von Monoterpenoiden an PU-Schaum kann beispielsweise ein Schaumstoff bereitgestellt werden, welches zur Vermeidung von unangenehmen Gerüchen von Textilwaren, Polster, etc. dient.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vor-
liegenden Erfindung ist das Terpenoid ein Sesquiterpenoid
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ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Farnesin, Bisabolol, Armillarin, Merulidial, Hirsutumsäure, Nerolidol, Zingiberen, Germacran, Periplanon, Elemol, Guajan und Cedran, vorzugsweise Farnesin, Bisabolol, Armillarin, Merulidial und/oder Hirsutumsaure.
Sesquiterpenoide umfassen drei Isopreneinheiten, also ein Grundgerüst mit 15 C-Atomen. Sesquiterpenoide werden vorwiegend als Riech- und Aromastoffe eingesetzt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Terpenoid ein Diterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Agelasin, Larixol, Dehydroabietinol, Abietinsäure, Bolegrevilol, Aframodial, Phytol, Retinol, Primaran, Nimbiol, Forskolin, Labdanolsäure, Cassainsäure, Gibberelan, Isopimarsäure, Dehydroabietinol und Abietinsäure, vorzugsweise Agelasin, Larixol, Dehydroabietinol, Abietinsäure, Bolegrevilol und/oder Aframodial.
Diterpenoide sind aus vier Isopreneinheiten (2-Methylbutadien) aufgebaut und lassen sich in offenkettige und cyclische Verbindungen unterteilen. Diterpenoide kommen z.B. in vielen Harzen vor und weisen vielen Fällen entzündungshemmende Eigenschaften auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Terpenoid ein Sesterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ircinin, Neomanoalid, Cericeran und Dehydroircinin.
Sesterterpenoide bestehen aus fünf Isopreneinheiten und finden sich hauptsächlich in niederen Pflanzen, Pilzen oder in den Blättern der Kartoffel. Sesterpenoide sind bekannt u.a. für ihre antibakterielle Wirkung (z.B. Ircinin). Bevorzugt kann durch die kovalente Bindung von Sesterpenoide an PUSchaum ein Material bereitgestellt werden, welches antimikrobielle Eigenschaften aufweist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Terpenoid ein Triterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Limonoiden, Lanosterol, Fusidan, Fusidinsäure, Euphan, Dammaran, Cucurbitan, Cucur-
bitacin, Betulin und Betulinsäure.
Triterpenoide umfassen fünf Isopreneinheiten, also ein Grundgerüst mit 25 C-Atomen. Zu den tetracyclischen Triterpenoiden (Lanosteran-Typ, beispielsweise) zählen die wichtige Gruppe der Steroide und die Cucurbitacine. Bei den pentacyclischen Verbindungen wird je nach Grundgerüst Triterpenoide vom Oleanan-, Ursan- bzw. Lupan-Typ unterschieden. Diese kommen z.B. als Triterpenoidalkohole und Triterpenoidsäuren in Harzen (Resinosäuren und Resinole) oder als Triterpenoidsapogenine (Saponine) vor. Viele Triterpenoide besitzen wichtige biologische Funktionen, z.B. als Hormone.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Terpenoid ein Tetraterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Carotin, Crocetin und Lycopin.
Tetraterpenoide umfassen acht Isopreneinheiten, d.h. das Grundgerüst umfasst 40 C-Atomen. Zu den Tetraterpenoiden gehören fettlösliche Pigmente (Lipochrome) in Archaeen, Bakterien, Pflanzen und Tieren. Hierzu zählen Carotine, reine Kohlenwasserstoffe wie Lycopin, und auch deren sauerstoffhaltigen Derivate, die Xanthophylle. Die Bindung eines Tetraterpenoids an PU-Schaum kann beispielsweise zur Färbung/Verfärbung des Schaums führen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Terpenoid ein Polyterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Betulaprenol, Oleanolsäure, Ubichinon, Dolochol, und Betulaprenole, vorzugsweise Betulaprenol, Oleanolsäure, Ubichinon und/oder Dolochol.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Polyphenol ein Polyhydroxyphenol, vorzugsweise ein Tannin, ein Suberin oder ein Lignin.
Tannine umfassen Polyhydroxyphenole mit orthoständigen Hydroxylgruppen, insbesondere Abkömmlinge (Ester) der Gallussäure (3,4,5 —-Trihydroxybenzoesäure) mit Glukose und verwandten Zuckern. Je nach Kondensationsgrad können Tannine zwischen Gallotanninen (z.B. Glucogallin) oder Ellagitanninen (z.B. Pendunculagin) unterschieden werden. Die freien Hydroxylgruppen ermöglichen eine Quervernetzung mit Polymeren als auch mit
Proteinen. Dadurch können Aminosäuren oder Proteine, welche an
der Oberfläche von Zellen und Viren präsent sind, durch den erfindungsgemäße PU-Schaum absorbiert werden. Gase wie Sauerstoff, H2S und Ammoniak können durch die reaktiven Gruppen der gebunden Polyphenol ebenfalls absorbiert werden.
Suberin ist ein hydrophobes Biopolymer, das in den Zellwänden von Pflanzen eingelagert ist. Als hydrophobes Material hat Suberin die natürliche Funktion, Wurzeln zu versiegeln und den Wasserdurchtritt zu verhindern.
Lignin umfasst eine Gruppe von Makromolekülen aus unterschiedlichen Monomerbausteinen (Cumaryl-, Coniferyl-, Sinapyialkoholen etc.). Kennzeichen von Lignin sind Strukturen auf Basis von Phenolkomplexen (Phenylpropanoiden) mit Hydroxyl-, Methoxy— und Aryloxy —Substituenten. Lignin ist hydrophob und weist besondere Absorptionsfähigkeit im Bereich der Bindung von mehrwertigen Metallionen (Fe, Mn, Cr, etc.) sowie Anteile des UV-Lichtes mit Wellenlängen im Bereich von 100 bis 300 nm auf.
Durch die kovalente Bindung eines Suberins und/oder Lignins im PU-Schaum kann das Material beispielsweise hydrophobe, absorptive und/oder UV-resistente Eigenschaften erhalten bzw. können diese Eigenschaften verbessert werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Tannin ein Gallotannin oder ein Ellagitannin.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Polyphenol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der Phytoalexine, vorzugsweise Resveratrol, der Flavonolole, vorzugsweise Taxifolen, der Catechine, der Flavonoide, der Anthocyane, der Proanthocyanidine, der Procyanidine, der Phlobaphene und der Isoflavone.
Phytoalexine, beispielsweise, sind niedermolekulare, antimikrobielle und antioxidativ wirksame organische Verbindungen, die unmittelbar nach einer Infektion durch Mikroorganismen (wie Bakterien oder Pilzen) von der Pflanze produziert werden können, um deren Ausbreitung, Wachstum oder Vermehrung in der Pflanze zu hemmen. Durch die Bindung von Phytoalexine an PUSchaum, kann dem Material somit antimikrobielle Eigenschaften
verliehen werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der mindestens eine sekundäre Pflanzenstoff ein Baumharz, vorzugsweise Kolophonium, Mastix oder Balsam.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass ein wesentlicher Teil der antibiotischen, insbesondere der antimikrobiellen, Wirkung von Verbindungen nicht nur auf diverse Stoffwechseleinflüsse in Mikroorganismen beruht, sondern auch auf die Klebstoffeigenschaften fester Harze (wie z.B. Kolophonium). Die physikalische Ausbreitung von Mikroben kann durch die kovalente Bindung eines Baumharzes an PU-Schaum be- bzw. verhindert werden, da die Mikroben durch Adhäsivkräfte am Harz kleben bleiben.
Bei PU-Schaumstoffen können u.a. in geschlossenzellige oder teilweise geschlossenzellige PU-Hartschaumstoffe und offenzellige oder teilweise offenzellige PU-Weichschaumstoffe unterteilt werden. PU-Hartschaumstoffe werden vorwiegend als Dämmmaterialien oder bei der Wärmeisolation von Gebäuden eingesetzt. PU-Weichschaumstoffe werden in einer Vielzahl von technischen Anwendungen in Industrie und privatem Bereich eingesetzt, z.B. zur Geräuschdämmung, zur Herstellung von Matratzen oder zur Polsterung von Möbeln. Einen besonders wichtigen Markt für verschiedene Typen von PU-Schäumen, wie konventionelle Weichschaumstoffe auf Ether- oder Esterpolyolbasis, Hartschäume, sowie Schäume deren Eigenschaften zwischen diesen Klassifizierungen liegen, stellt z.B. die Automobilindustrie dar. Es können hier z.B. Hartschäume als Dachhimmel, Esterschäume zur Innenverkleidung der Türen sowie für ausgestanzte Sonnenblenden, Kalt- und Weichschäume für Sitzsysteme verwendet werden. Ein weiterer besonders wichtiger Markt betrifft Matratzen und Sitzsysteme für beispielsweise Wohnräume, Büros und dergleichen. Mit Blick auf Weichschaumstoffe kann auch zwischen Kaltweichschaumstoffen und Heißweichschaumstoffen unterschieden werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der PU-Schaum daher ein PU-Hartschaum, ein PU-Weichschaum oder ein viskoelastischer PU-Schaum
sein.
PU-Schaum kann auf unterschiedliche Arten hergestellt werden. Prinzipiell entsteht Polyurethan durch die Polyadditionsreaktion von Isocyanatkomponenten mit Polyolkomponenten wie oben beschrieben. Um das bei der Reaktion entstehende Polyurethan zu schäumen, können dem Gemisch aus Isocyanatkomponenten mit Polyolkomponenten Treibmittel (z.B. Wasser) zugesetzt werden.
Als Isocyanatkomponenten der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise ein oder mehrere organische Polyisocyanate mit zwei oder mehr Isocyanat-Funktionen eingesetzt. Generell können alle an sich bekannten aliphatischen, cycloaliphatischen, arylaliphatischen und vorzugsweise aromatischen mehrfunktionalen Isocyanate verwendet werden. Beispielhaft genannt werden können hier Alkylendiisocyanate mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest, wie 1,12-Dodecandiisocyanat, 2-Ethyltetramethylendiisocyanat-1,4, 2-Methylpentamethylendiisocyanat-1,5, Tetramethylendiisocyanat-1,4, und vorzugsweise Hexamethylendiisocyanat-1,6 (HMDI), cycloaliphatische Diisocyanate, wie Cyclohexan-1,3- und 1-4-diisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, 1-Isocyanato-3,35-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan (Isophorondiisocyanat oder kurz IPDI), 2,4- und 2,6-Hexahydrotoluylendiisocyanat sowie die entsprechenden Isomerengemische, und vorzugsweise aromatische Di- und Polyisocyanate, wie z.B. 2,4- und 2,6-Toluoldiisocyanat (TDI) und die entsprechenden Isomerengemische, Methylendi (phenylisocvyanat) (MDI), Mischungen aus 2,4'- und 2,2'-Methylendi (phenylisocyanat) und Polyphenylpolymethylenpolyisocyanate (Roh-MDI) und Mischungen aus Roh-MDI und Toluoldiisocyanaten (TDI). Die organischen Di- und Polyisocyanate können einzeln oder in Form ihrer Mischungen eingesetzt werden. Es ist auch möglich, Isocyanate einzusetzen, die durch den Einbau von Urethan-, Uretdion-, Isocyanurat-, Allophanat- und anderen Gruppen modifiziert wurden, sogenannte modifizierte Isocyanate. Besonders geeignete organische Polyisocyanate und daher besonders bevorzugt angewendet werden verschiedene Isomere des Toluoldiisocyanat (2,4- und 2,6-Toluoldiisocyanat (TDI), in reiner Form oder als Isomerengemische unterschiedlicher Zusammensetzung),
4,4'-Methylendi (phenylisocyanat), das so genannte "crude MDI"
oder "polymere MDI" (enthält neben dem 4,4'- auch die 2,4'und 2,2'-Isomeren des MDI und höherkernige Produkte) sowie das als "pure MDI" bezeichnete zweikernige Produkt aus überwiegend 2,4'- und 4,4'-1somerengemischen bzw. deren Prepolymeren.
Als Polyolkomponente geeignete Polyole im Sinne der vorliegenden Erfindung sind alle organischen Substanzen mit mehreren gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen, vorzugsweise OH-Gruppen. Bevorzugte Polyole sind alle zur Herstellung von Polyurethan Systemen, insbesondere PU-Schaumstoffen üblicherweise verwendeten Polyetherpolyole und/oder Polyesterpolyole und/oder hydroxylgruppenhaltigen aliphatischen Polycarbonate, insbesondere Polyetherpolycarbonatpolyole und/oder Polyole natürlicher Herkunft, sogenannte "natural oil based polyols" (NOPs). Bevorzugt einsetzbare Polyetherpolyole können nach bekannten Verfahren hergestellt werden, z.B. durch anionische Polymerisation von Alkylenoxiden in Gegenwart von Alkalihydroxiden, Alkylialkoholaten oder Aminen als Katalysatoren und unter Zusatz mindestens eines Startermoleküls, dass bevorzugt 2 oder 3 reaktive Wasserstoffatome gebunden enthält oder durch kationische Polymerisation von Alkylenoxiden in Gegenwart von Lewis-Säuren wie z.B. Antimonpentachlorid oder BortrifluoridEtherat oder durch Doppelmetallcyanidkatalyse. Geeignete Alkylenoxide enthalten 2 bis 4 Kohlenstoffatome im Alkylenrest. Beispiele sind Tetrahydrofuran, 1,3-Propylenoxid, 1,2- bzw. 2,3-Butylenoxid; vorzugsweise werden Ethylenoxid und 1,2-Propylenoxid eingesetzt. Die Alkylenoxide können einzeln, kumulativ, blockweise, alternierend nacheinander oder als Mischungen verwendet werden. Als Startmoleküle kommen insbesondere Verbindungen mit mindestens 2, vorzugsweise 2 bis 8 Hydroxylgruppen oder mit mindestens zwei primären Aminogruppen im Molekül zum Einsatz. Als Startermoleküle eingesetzt werden können z.B. Wasser, 2-, 3- oder 4-wertige Alkohole wie Ethylenglykol, Propandiol-1,2 und -1,3, Diethylenglykol, Dipropylenglykol, Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Rizinusöl usw., höhere polyfunktionelle Polyole, insbesondere Zuckerverbindungen wie z.B. Glucose, Sorbit, Mannit und Saccharose, mehrwertige Phenole, Resole, wie z.B. oligomere Kondensationsprodukte aus
Phenol und Formaldehyd und Mannich-Kondensate aus Phenolen,
Formaldehyd und Dialkanolaminen sowie Melamin, oder Amine wie Anilin, EDA, TDA, MDA und PMDA, besonders bevorzugt TDA und PMDA. Die Wahl des geeigneten Startermoleküls ist abhängig von dem jeweiligen Anwendungsgebiet des resultierenden Polyetherpolyols bei der Polyurethanherstellung (z.B. werden zur Herstellung von PU-Weichschäumen höher molekulare Triole verwendet als bei der Herstellung von PU-Hartschaumstoffen).
Bevorzugt einsetzbare Polyesterpolyole basieren auf Estern mehrwertiger aliphatischer oder aromatischer Carbonsäuren, bevorzugt mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen. Beispiele für aliphatische Carbonsäuren sind Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Decandicarbonsäure, Maleinsäure und Fumarsäure. Beispiele für aromatische Carbonsäuren sind Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure und die isomeren Naphthalindicarbonsäuren. Die Polyesterpolyole werden durch Kondensation dieser mehrwertigen Carbonsäuren mit mehrwertigen Alkoholen, vorzugsweise von Diolen oder Triolen mit 2 bis 12, besonders bevorzugt mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, bevorzugt Trimethylolpropan und Glycerin erhalten.
Bevorzugt einsetzbare Polyetherpolycarbonatpolyole sind Polyole, welche Kohlenstoffdioxid als Carbonat gebunden enthalten. Da Kohlenstoffdioxid bei vielen Prozessen in der chemischen Industrie in großen Mengen als Nebenprodukt entsteht, ist die Verwendung von Kohlendioxid als Co-monomer in Alkylenoxid-Polymerisationen aus kommerzieller Sicht von besonderem Interesse. Ein teilweiser Ersatz von Alkylenoxiden in Polyolen durch Kohlendioxid hat das Potential, die Kosten für die Herstellung von Polyolen deutlich zu senken. Außerdem ist die Verwendung von CO2 als Co-monomer Ökologisch sehr vorteilhaft, da diese Reaktion die Umsetzung eines Treibhausgases zu einem Polymer darstellt. Die Herstellung von Polyetherpolycarbonatpolyolen durch Anlagerung von Alkylenoxiden und Kohlendioxid an H-funktionelle Startsubstanzen unter Verwendung von Katalysatoren ist seit langem bekannt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vor-
liegenden Erfindung ist der PU-Schaum auf Basis von Polyether-
und/oder Polyesterpolyol und Toluol-2,4-diisocyanat und/oder Methylendi (phenylisocyanat) hergestellt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der PU-Schaum offene oder geschlossene Zellen auf. „Offene Zellen“ heißt im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass ein Schaum eine gute Luftdurchlässigkeit (= Porosität) aufweist. Die Luftdurchlässigkeit des Schaums kann durch eine Staudruckmessung am Schaumstoff ermittelt werden. Die Staudruckmessung kann in Anlehnung an EN 29053 erfolgen. Wird der gemessene Staudruck in mm Wassersäule angegeben, so weisen offenzellige PU-Schäume, insbesondere PUWeichschäume, einen Staudruck von vorzugsweise kleiner 100 mm, bevorzugt < 50 mm Wassersäule, bestimmt gemäß der beschriebenen Messmethode, auf. Unter „Geschlossene Zellen“, ist in der vorliegenden Erfindung ein Schaum zu verstehen, der nahezu geschlossene Zellen innerhalb des Schaumstoffmaterials, also Zellen mit nur einer geringen Öffnung, aufweist. Durch die geringe Größe der Öffnungen strömt die Luft nach einer Kompression nur langsam wieder ein, was eine verlangsamte Rückverformung zur Folge hat. Geschlossenzelliger PU-Schaum weist vorzugweise ein Staudruck von mindestens 300 mm Wassersäule auf.
Der mindestens eine sekundäre Pflanzenstoff wird durch kovalente Bindung zwischen den reaktiven Gruppen der Isocyanatkomponente und des mindestens einen sekundären Pflanzenstoffs an den PU-Schaum gebunden bzw. in diesen „integriert“. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass zwischen dem mindestens einen sekundären Pflanzenstoffs und dem PU-Schaum bzw. dessen Isocyanatkomponente, nicht nur eine adhäsive Verbindung oder eine physikalische Bindung besteht, sondern vorwiegend eine chemische, kovalente Bindung. Neben den sekundären Pflanzenstoffe kann der PU-Schaum weitere Stoffe umfassen, welche die Eigenschaften des Materials verändern. Diese Stoffe können die durch die sekundären Pflanzenstoffe erhaltenen Eigenschaften des PU-Schaums verstärken oder erweitern. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der PU-Schaum daher Lichtstabilisatoren, Pigmente, Holzparti-
kel, biozide, akarizide und/oder fungizide Wirkstoffe.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die sekundären Pflanzenstoffe anteilig oder zur Gänze in Form von feinteiligen Pflanzenteilen, vorzugsweise Holzfeinteile bzw. Holzpartikel oder Samen, eingebracht. Beispielsweise lässt sich dadurch Lärchenholz mit einem hohen Diterpenoid-Anteil mit einem Zusatz von isoliertem (z.B. Extrakt) Eichentannin vorteilhaft kombinieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die Holzpartikel eine Partikelgröße von 0,1 um bis 20 um, vorzugsweise 1 um bis 5 um, auf. Derart feinteilige Holzpartikel lassen sich beispielsweise durch kryogenes Vermahlen, vorzugsweise mittels Prallmühlen oder Kolloidmühlen, herstellen.
Die Größe der Holzpartikel lässt sich vorzugsweise mittels Siebanalyse nach DIN 66165-1-2016-08 oder DIN 66165-2 bestimmen. Zumindest 70%, vorzugsweise zumindest 80%, noch mehr bevorzugt zumindest 90%, noch mehr bevorzugt zumindest 95%, noch mehr bevorzugt zumindest 99%, insbesondere 100%, der erfindungsgemäß eingesetzten Holzpartikel weisen die oben erwähnte Partikelgröße auf. Die Holzpartikel können jegliche Form aufweisen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Holzpartikel ausgewählt aus Nadelholzpartikel, vorzugsweise Fichtenholzpartikel, Tannenholzpartikel, Kiefernholzpartikel, Zirbenholzpartikel, Zedernholzpartikel, Thujenholzpartikel, Eibenholzpartikel oder Lärchenholzpartikel, Laubholzpartikel, vorzugsweise Buchenholzpartikel, Pappelholzpartikel, Birkenholzpartikel, Eichenholzpartikel oder Eukalyptusholzpartikel, oder Mischungen davon.
Es hat sich gezeigt, dass es von Vorteil ist, das Mengenverhältnis zwischen sekundären Pflanzenstoff und Holzpartikel einzustellen, um die gewünschten Effekte noch mehr hervorzuheben.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen PUSchaums.
Bei der erfindungsgemäßen Herstellung des erfindungsgemä-
ßen PU-Schaums werden vorzugsweise zumindest eine
Polyolkomponente und zumindest eine Isocyanatkomponente, optional in Gegenwart von Treibmitteln, Katalysatoren miteinander reagiert, und zwar unter Beimengung des mindestens einen sekundären Pflanzenstoffs. Einsetzbare Polyolkomponenten und Isocyanatkomponenten gemäß der vorliegenden Erfindung sind bereits weiter oben beschrieben. Abhängig von Kettenlänge und Anzahl der Verzweigungen der Polyolkomponente können mechanische Eigenschaften des PU-Schaums beeinflusst werden. Es versteht sich von selbst, dass der Fachmann zur Herstellung der unterschiedlichen PU-Schaumstofftypen, z.B. von Heiß-, Kalt-, Ester-PU-Weichschaumstoffen oder PU-Hartschaumstoffen, die hierfür jeweils notwendigen Einsatzmengen der Komponenten entsprechend auswählt, um den Jeweils gewünschten PolyurethanTyp, insbesondere PU-Schaumtyp, zu erhalten. Die erfindungsgemäße Herstellung von PU-Schaumstoffen kann nach allen dem Fachmann geläufigen Verfahren erfolgen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden.
Als Katalysatoren der vorliegenden Erfindung können jegliche Katalysatoren für die Reaktionen Isocyanat-Polyol (Urethan-Bildung) und/oder Isocyanat-Wasser (Amin- und Kohlenstoffdioxid-Bildung) und/oder die Isocyanat-Dimerisierung (Uretdion-Bildung) Isocyanat-Trimerisierung (Isocyanurat-Bildung), Isocyanat-Isocyanat mit CO2-Abspaltung (Carbodiimid-Bildung) und/oder Isocyanat-Amin (Harnstoff-Bildung) und/oder "sekundäre" Vernetzungsreaktionen wie Isocyanat-Urethan (Allophanat-Bildung) und/oder Isocyanat-Harnstoff (Biuret-Bildung) und/oder Isocyanat-Carbodiimid (Uretonimin-Bildung) eingesetzt werden. Geeignete Einsatzmengen an Katalysatoren richten sich nach dem Typ des Katalvysators.
Geeignete Katalysatoren im Sinne der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise Substanzen, die eine der vorgenannten Umsetzungen, insbesondere die Gelreaktion (Isocyanat-Polyol), die Treibreaktion (Isocyanat-Wasser) und/oder die Di- bzw. Trimerisierung des Isocyanats katalysieren. Solche Katalysatoren sind vorzugsweise stickstoffhaltige Verbindungen, insbesondere Amine und Ammonium-Salze, und/oder metallhaltige Ver-
bindungen. Geeignete stickstoffhaltige Verbindungen als
Katalysatoren, im Folgenden auch als stickstoffhaltige Katalysatoren bezeichnet, im Sinne der vorliegenden Erfindung sind alle stickstoffhaltigen Verbindungen nach dem Stand der Technik, die eine der oben genannten Isocyanat-Reaktionen katalysieren und/oder zur Herstellung von Polyurethanen, insbesondere von Polyurethanschaumstoffen eingesetzt werden können. Geeignete metallhaltige Verbindungen als Katalysatoren, im Folgenden auch als metallhaltige Katalysatoren bezeichnet, im Sinne der vorliegenden Erfindung sind alle metallhaltigen Verbindungen nach dem Stand der Technik, die eine der oben genannten Isocyanat-Reaktionen katalysieren und/oder zur Herstellung von Polyurethanen, insbesondere von Polyurethanschaumstoffen eingesetzt werden können. Sie können zum Beispiel ausgewählt werden aus der Gruppe der metallorganischen oder organometallischen Verbindungen, metallorganischen oder organometallischen Salze, organischen Metallsalze, anorganischen Metallsalze sowie aus der Gruppe der geladenen oder ungeladenen metallhaltigen Koordinationsverbindungen, insbesondere der Metall-Chelat-Komplexe.
Geeignete einsetzbare Treibmittel im Sinne dieser Erfindung sind Gase, z.B. verflüssigtes CO, und leichtflüchtige Flüssigkeiten, z.B. Kohlenwasserstoffe mit 4 oder 5 Kohlenstoff-Atomen, bevorzugt cyclo-, iso- und n-Pentan, - sofern nicht ozonschädlich - Fluorkohlenwasserstoffe, bevorzugt HFC 245fa, HFC 134a und HFC 365mfc, aber auch olefinische Fluorkohlenwasserstoffe wie HFO 1233zd oder HFO1336mzzZ, Fluorchlorkohlenwasserstoffe, bevorzugt HCFC 141b, Sauerstoff-haltige Verbindungen wie Methylformiat und Dimethoxymethan. Neben physikalischen Treibmitteln können auch andere chemische Treibmittel, die mit Isocyanaten unter Gasentwicklung reagieren, wie z.B. Ameisensäure, Carbamate oder Carbonate eingesetzt werden. Bei offenzelligen PU-Weichschäumen wird vorzugsweise Wasser als Treibmittel eingesetzt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der mindestens eine sekundäre Pflanzenstoff in Form eines Extrakts oder Eluats beigemengt.
Sekundäre Pflanzenstoffe können durch Methoden wie Wasser-
dampfdestillation, Extraktion oder Chromatographie gewonnen
werden. Beispielweise liefern Jugendliche Pflanzen typischerweise Terpenoid-Kohlenwasserstoffe und die älteren Pflanzen zunehmend die sauerstoffhaltigen Derivate, wie Alkohole, Aldehyde und Ketone. Methoden zur Gewinnung von sekundären Pflanzenstoffen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Unter dem Begriff „Extrakt” werden im Sinne der vorliegenden Erfindung Auszüge von festförmiger, flüssiger und/oder öliger Beschaffenheit von Pflanzen, insbesondere deren Früchten, Wurzeln, Rhizome, Sprossachsen, Triebe, Blätter, Kerne oder Samen verstanden, welche durch Extraktion gewonnen wurden. Als „Eluat“ wird in der vorliegenden Erfindung ein ab- oder herausgelöster festförmiger, flüssiger und/oder 6liger Stoff aus Pflanzen, insbesondere deren Früchten, Wurzeln, Rhizome, Sprossachsen, Triebe, Blätter, Kerne oder Samen, welche durch chromatographische Trennverfahren gewonnen wurden, verstanden.
Ein Vorteil verwendbarer Extrakte und Eluate liegt in der natürlichen Zusammensetzung der Bestandteile der enthaltenen sekundären Pflanzenstoffe. Ein besonderer Vorteil ist, dass die Bioverfügbarkeit der in Extrakten enthaltenen sekundären Pflanzenstoffe höher sein kann als bei einer Verwendung synthetischer Zusammensetzungen.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Eluaten liegt an der besseren Verteilbarkeit in der Polyolkomponente, da Terpenoide, beispielsweise, bei den bevorzugt eingesetzten Mengen in der Polyolkomponente gut löslich sind. Im Zuge der Polyaddition mit Isocyanat kommt es zu einer besonders ausgeprägten gleichmäßigen Verteilung im Schaumstoff und somit auch an den zugänglichen Zelloberflächen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der mindestens eine sekundäre Pflanzenstoff der mindestens einen Polyolkomponente beigemengt.
Der mindestens eine sekundäre Pflanzenstoff ist in der Lage mit den reaktiven Gruppen der Isoyanatkomponente kovalente Bindungen einzugehen. Daher ist es von Vorteil, dass der mindestens eine sekundäre Pflanzenstoff der mindestens einen Polyolkomponente beigemengt wird, um eine vorzeitige Reaktion zwischen der Isoyanatkomponente und dem mindestens einen se-
kundären Pflanzenstoff zu verhindern.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung des PU-Schaums zur Herstellung von Filtern, Polsterwaren, Matratzen, Kissen, Hygieneartikeln, Reinigungsschwämme und/oder Isolierschichten, vorzugsweise in Textilien, Schallisolationen oder Wärmeisolationen.
Beispielsweise spielen die Absorptionseigenschaften von Schaumstoffen eine Reihe von Anwendungen eine wichtige Rolle. Dabei ist es wichtig, dass das der Schaum eine hohe Aufnahmefähigkeit von Feuchtigkeit bei nachfolgender rascher Abgabegeschwindigkeit der aufgenommenen gespeicherten Feuchtigkeit aufweisen. Die vorliegende Erfindung ermöglicht den Einsatz eins modifizierten PU-Schaums mit erhöhter Absorptionseigenschaften zur Aufnahme von beispielsweise Körperflüssigkeiten wie Schweiß, Blut oder Urin. Durch diese Eigenschaften eignen sich derartige PU-Schäume zur Verwendung bei Verbandsmaterial.
Eine weitere Anwendung umfasst den Schutz vor Mikroben durch Absorption und/oder Eliminierung von Keimen an Filtermaterialien, Polsterwaren, Matratzen, Kissen, Hygieneartikeln, Medizinprodukten, Reinigungsprodukte oder Isolierschichten. Antimikrobielle Substanzen werden im täglichen Leben in großem Umfang eingesetzt, um die Ausbreitung von Mikroben und mikrobielle Infektionen zu verhindern, z. B. im Gesundheitswesen, in der Lebensmittelindustrie, in der Landwirtschaft oder in gängigen Haushaltsprodukten. Ein großes Problem, das sich aus der umfangreichen Verwendung solcher Substanzen ergibt, ist Jedoch die ständige Kontamination der Umwelt durch fungizide und/oder bakterizide Substanzen. Eine solche Verunreinigung kann letztlich zur Entstehung von Antibiotika-resistenten Mikrobenstämmen führen. Durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist eine physikalische Absorption von Bakterien, Viren, Schimmelpilzen und/oder deren Sporen an Pu-Schaum ein großer Vorteil, weil damit der Einsatz von physiologisch und Ökologisch bedenklichen Fungiziden und Antibiotika zu verhin-
dern ist.
BEISPIELE
Den Beispielen 1 bis 4 wurde ein offenzelliger Weichschaumsstoff nach dem Stand der Technik hergestellt, bei dem Propylenoxid-Polyether-Polyol (Funktionalität 3, MG 3500, OHZahl 50), Isocyanat (Toluol-2,4-diisocyanat (TDI) 80/20, NCOIndex 105) und Treibmittel (Wasser/TDI) eingesetzt wurde. Das Raumgewicht des hergestellten PU-Schaums betrug 45-50 kg/m®.
Beispiel 1:
Vor dem Verschäumen (Vermischen mit Isocyanat) wurde dem Polyolansatz 6 Gew®% mikronisiertes Kieferholz (Feinheit D50=15 um), 0,7 Gew®% Ellagitannin aus französischer Limousineiche (Quercus robur) und 0,1 Gew% Perillasäure homogen beigemengt (Gew% bezieht sich auf die Gesamtformulierung des Schaumstoffs).
Der erhaltene gelb/orange PU-Weichschaum zeigte:
a) fungizide Eigenschaften (getestet mit DIN EN 14119)
b) Hemmung der Fruchtbarkeit von Eiern der Hausstaubmilben um mehr als 95%
cC) Antivirale Wirkung in einem in vitro Test gemäß ISO 18184,
Aufgrund der aufgefundenen Eigenschaften eignet sich dieser PU-Weichschaum zur Verwendung als Filter, in Mund-Nasenmasken oder als Polstermaterial (Schlaf- und/oder Wohnzimmer).
Beispiel 2:
Analog zu Beispiel 1 wurde in diesem Beispiel dem Polyolansatz 3 Gew% mikronosiertes Lärchenholz (D50=5 bis 10 um), 1,5 Gew% Mastix, 0,5 Gew®% Thymianöl als Eluat aus Thymus vulgaris (Inhaltsstoffe u.a.: Carvacrol, Thymol, Cymol, Geraniol sowie Flavone und Tannine als Polyphenole) und 0,3 Gew% HALS1UV-Stabilisator (Lowilite 77) zur Vermeidung von Verfärbungen zugesetzt.
Der erhaltene PU-Weichschaum zeigte:
a) bakterizide Eigenschaften (DIN EN ISO 20743) b) entzündungshemmende Eigenschaften.
Aufgrund der aufgefundenen Eigenschaften eignet sich dieser PU-Weichschaum zur Verwendung als Wundauflage, in Verbandsmaterial und in Matratzen.
Beispiel 3:
Analog zu Beispiel 1 wurde in diesem Beispiel dem Polyolansatz 2,5 Gew% Lignin, 0,5 Gew% Tannin (Ellagitnannin aus Eiche), 1,5 Gew% Eluat aus Zirbenholz und Eukalyptus im Verhältnis 1:1 und 0,2 Gew®% Perillasäure zugesetzt.
Der erhaltene PU-Weichschaum zeigte:
a) bakterizide Eigenschaften (DIN EN ISO 20743) b) fungizide Eigenschaften (getestet mit DIN EN 14119).
Aufgrund der aufgefundenen Eigenschaften eignet sich dieser PU-Weichschaum zur Verwendung als Filter, in Masken, Wundauflagen und in Matratzen.
Beispiel 4:
Analog zu Beispiel 1 wurde in diesem Beispiel dem Polyolansatz 2 Gew®% Kolophonium aus nordischer Kiefer, 0,5 Gew% Eluat aus Salbei, Rosmarin und Efeu im Verhältnis 2:1:1 (enthielt u.a. Oleanolsäure), 0,3 Gew% Cineol aus Eukalyptusöl und 0,3 Gew®% HALS1-UV-Stabilisator (Lowilite 77) zur Vermeidung von Verfärbungen zugesetzt.
Der erhaltene PU-Weichschaum zeigte:
a) bakterizide Eigenschaften (DIN EN ISO 20743)
b) fungizide Eigenschaften (getestet mit DIN EN 14119)
c) akarizide Eigenschaften, insbesondere durch physikalische Verklebungswikrung auf Milben und deren Eiern.
Aufgrund der aufgefundenen Eigenschaften eignet sich dieser PU-Weichschaum zur Verwendung in Matratzen und Möbelpolsterungen, Filter, insbesondere Feinstaubfilter bei Staubsaugern, und allgemeine Hygieneanwendungen.
Beispiel 5:
In diesem Beispiel wurde ein geschlossenzelliger Hartschaumstoff nach Stand der Technik hergestellt. Dieser wurde mit Propylenoxid-Polyether-Polyol (Funktionalität 6, MG 450, OH-Zahl 50), Isocyanat (Methylendi (phenylisocyanat) (MDI) 29% NCO, NCO-Index 110) und Treibmittel (Cyclopentan) hergestellt. Der PU-Schaum wies ein Raumgewischt von 35-40 kg/m? auf.
Dem Polyol wurde vor der Verschäumung (Vermischen mit Iso-
cyanat) 4 Gew% Lignin, 2 Gew®% Tannin (Ellagitannin aus Eiche),
0,2 Gew®% Perillasäure und 0,3 Gew% HALS1-UV-Stabilisator (Lowilite 77) zugesetzt.
Der erhaltene PU-Hartschaumstoff wies durch die Zugabe von Lignin, welches als Poren-Nukleierungsmittel diente, besonders feine Poren auf. Der Schaumstoff zeigte ausgezeichnete Widerstandsfestigkeit gegenüber Schimmelpilzbefall (Aspergillus niger) auf, wodurch sich dieser Schaumstoff zur Verwendung als Dämmstoff im Wohnbau besonders gut eignet.
Beispiel 6: Eluationstest
Die Schaumstoffe der Beispiele 1 bis 5 zeigten bei einem Eluationstest mit destilliertem Wasser (pH 7) keine Auswascheffekte, was auf die kovalente Bindung der Additive hin-
weist.

Claims (27)

ANRPÜCHE
1. PU-Schaum umfassend mindestens einen daran gebundenen se-
kundären Pflanzenstoff.
2. PU-Schaum gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der PU-Schaum 0,1 bis 10 Gew%, vorzugsweise 0,2 bis 5 Gew%, besonders bevorzugt 0,3 bis 3 Gew%, des mindestens einen se-
kundären Pflanzenstoffs umfasst.
3. PU-Schaum gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine sekundäre Pflanzenstoff ein Terpenoid
oder ein Polyphenol ist.
4, PU-Schaum gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Terpenoid ein monozyklisches oder polyzyklisches Terpenoid ist, vorzugsweise ein bizyklisches, trizyklisches, tetrazykli-
sches oder pentazyklisches Terpenoid ist.
5. PU-Schaum gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Terpenoid ein Monoterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Pyrethrin, Thymol, Cineol, Thujanol, Perillasäure, Linalool, Myrcenol, Citral, Citronellal, Geraniumsäure, Junionon, Chrysanthemol, Menthol, Terpineol, Verbenol, Carveol, Piperiton und Campher ist, vorzugsweise Pyrethrin,
Thymol, Cineol, Thujanol und/oder Perillasäure.
6. PU-Schaum gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Terpenoid ein Sesquiterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Farnesin, Bisabolol, Armillarin, Merulidial, Hirsutumsäure, Nerolidol, Zingiberen, Germacran, Periplanon, Elemol, Guajan und Cedran, ist, vorzugsweise Farnesin, Bisabolol, Armillarin, Merulidial und/oder
Hirsutumsäure.
7. PU-Schaum gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch ge-
kennzeichnet, dass das Terpenoid ein Diterpenoid ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Agelasin, Larixol,
Dehydroabietinol, Abietinsäure, Bolegrevilol, Aframodial, Phytol, Retinol, Primaran, Nimbiol, Forskolin, Labdanolsäure,
Cassainsäure, Gibberelan, Isopimarsäure, Dehydroabieti nol und Abietinsäure ist, vorzugsweise Agelasin, Larixol, Dehydroabie-
tinol, Abietinsäure, Bolegrevilol und/oder Aframodial.
8. PU-Schaum gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Terpenoid ein Sesterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ircinin, Neomanoalid, Cericeran und
Dehydroircinin ist.
9. PU-Schaum gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch ge-
kennzeichnet, dass das Terpenoid ein Triterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Limonoiden, Lanosterol, Fusidan, Fusidinsäure, Euphan, Dammaran, Cucurbitan, Cucurbitacin, Be-
tulin und Betulinsäure ist.
10. PU-Schaum gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Terpenoid ein Tetraterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Carotin, Crocetin und Lycopin
ist.
11. PU-Schaum gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Terpenoid ein Polyterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Betulaprenol, Oleanolsäure, Ubichinon, Dolochol und Betulaprenole ist, vorzugsweise Betu-
laprenol, Oleanolsäure, Ubichinon und/oder Dolochol.
12. PU-Schaum gemäß einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyphenol ein Polyhydroxyphenol, vor-
zugsweise ein Tannin, ein Suberin oder ein Lignin, ist.
13. PU-Schaum gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass
das Tannin ein Gallotannin oder ein Ellagitannin ist.
14. PU-Schaum gemäß einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch ge-
kennzeichnet, dass das Polyphenol ausgewählt ist aus der
Gruppe bestehend aus der Phytoalexine, vorzugsweise
Resveratrol, der Flavonolole, vorzugsweise Taxifolen, der Catechine, der Flavonoide, der Anthocyane, der Proanthocvyanidine, der Procyanidine, der Phlobaphene, Resveratrol und der
Isoflavone.
15. PU-Schaum gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine sekundäre Pflanzenstoff ein Baumharz, vorzugsweise Kolophonium, Mastix oder Balsam,
ist.
16. PU-Schaum gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der PU-Schaum ein PU-Hartschaum, ein PU-
Weichschaum oder ein viskoelastischer PU-Schaum ist.
17. PU-Schaum gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der PU-Schaum auf Basis von Polyetherund/oder Polyesterpolyol und Toluol-2,4-diisocyanat und/oder Methylendi (phenylisocyanat) hergestellt ist.
18. PU-Schaum gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der PU-Schaum offene oder geschlossene Zel-
len aufweist.
20. PU-Schaum gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der PU-Schaum Holzpartikel, Lichtstabilisatoren, Pigmente, biozide, akarizide und/oder fungizide Wirk-
stoffe umfasst.
21. PU-Schaum gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Holzpartikel eine Partikelgröße von 0,1 um bis 20 um, vor-
zugsweise 1 ım bis 5 um, aufweisen.
22. PU-Schaum gemäß Anspruch 20 oder 21, dadurch kennzeichnet, dass die Holzpartikel ausgewählt sind aus Nadelholzpartikel, vorzugsweise Fichtenholzpartikel, Tannenholzpartikel, Kiefernholzpartikel, Zirbenholzpartikel, Zedernholzpartikel, Thujenholzpartikel, Eibenholzpartikel oder Lärchenholzpartikel,
Laubholzpartikel, vorzugsweise Buchenholzpartikel,
Pappelholzpartikel, Birkenholzpartikel, Eichenholzpartikel
oder Eukalyptusholzpartikel, oder Mischungen davon.
23. Verfahren zur Herstellung von PU-Schaum gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22 umfassend den Schritt des Umsetzens mindestens einer Polyolkomponente mit mindestens einer Isocyanatkomponente in Gegenwart eines Treibmittels und mindestens eines Katalysators, der die Reaktionen Isocyanat-Polyol katalysiert, wobei mindestens ein sekundärer Pflanzenstoff beim Umsetzen der mindestens einen Polyolkomponente mit der mindestens einen
Isocyanatkomponente beigemengt wird.
24. Verfahren gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine sekundäre Pflanzenstoff in Form eines Ex-
trakts oder Eluats beigemengt wird.
25. Verfahren gemäß Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine sekundäre Pflanzenstoff der min-
destens einen Polyolkomponente beigemengt wird.
26. PU-Schaum erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 25.
27. Verwendung eines PU-Schaums gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22 oder 26 zur Herstellung von Filtern, Polsterwaren, Matratzen, Kissen, Hygieneartikeln, Reinigungsschwämme und/oder Isolierschichten, vorzugsweise in Textilien, Schallisolationen
oder Wärmeisolationen.
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