Polyurethan: überall und kaum bekannt
Polyurethan ist in vielen alltäglichen Produkten verarbeitet. So auch in Matratzen. Denn Polyurethan ist der Grundstoff für nahezu jeden Schaumstoff: ob für Komfortschaum, Kaltschaum oder den QXSchaum® der BODYGUARD® Matratze.
Polyurethanschäume: Vorbild Natur
Dass aufgeschäumte Materie an Masse, aber nicht an Gewicht gewinnt und dabei äußerst stabil bleibt, ist nicht erst seit Entdeckung der Polyurethane bekannt. Wie viele technische Errungenschaften sind Polyurethanschäume der Natur entlehnt. Sehr anschaulich lässt sich das Prinzip Schaum mit natürlichen Zutaten beim Brot beobachten. Gibst du Hefe in den Teig, produzieren die Hefepilze bei ihrer Vermehrung Kohlenstoffdioxid. Während der Teig ruht, entsteht im Inneren also das, was der Volksmund gern Kohlensäure nennt. Nach dem Backen bleiben lediglich die kleinen durch die Gase entstandenen Hohlräume im Inneren des Brotes zurück.
Wie praktisch so eine Schaumstruktur sein kann, zeigt der menschliche Knochenbau. Angesichts der zu tragenden Masse ist unser Skelett eher spärlich ausgeprägt. Wir verfügen über enorm viele und teils sehr filigrane Knochen, die im Zusammenspiel nur so gut funktionieren, weil sie überaus stabil und trotzdem leicht sind. Grund dafür: Unsere Knochen besitzen nur äußerlich eine stabile und massive Ummantelung. Im Inneren sind sie mit Knochenmark gefüllt, das von kleinen Hohlräumen durchzogen ist – gewissermaßen eine natürliche, stabilisierende Schaumfüllung.
Der erste Schaumschläger war ein Deutscher
Otto Bayer gilt als Entdecker der Polyurethane. 1937 gelang es einer Forschungsgruppe um den deutschen Chemiker, der im Übrigen nicht mit dem Gründer der Bayer AG verwandt ist, erstmals Polyurethan zu synthetisieren. Die Entdeckung fand unter dem Dach des I.G.-Farben-Werks in Leverkusen statt.
Die I.G. Farben war ein Zusammenschluss acht deutscher Unternehmen, unter anderem von BASF und der Bayer AG. Zeitweise ist die I.G. Farben das größte Unternehmen Europas sowie das größte Chemie- und Pharmaunternehmen der Welt gewesen. Allerdings ist dieses Wachstum auch darauf zurückzuführen, dass das Unternehmen in der Zeit des Nationalsozialismus durch Zwangsenteignungen jüdischer Konkurrenten profitierte.
Krieg bremst Polyurethan aus
Bereits wenige Jahre nach ihrer Entdeckung begann 1940 die industrielle Polyurethanproduktion. Ein richtiger Markt konnte sich zunächst aber nicht entwickeln. Denn aufgrund der Rohstoffknappheit während des Zweiten Weltkrieges wurde Polyurethan anfangs nur in der Rüstungsindustrie eingesetzt, insbesondere beim Flugzeugbau. Erst nach Kriegsende war der Kunststoff für den zivilen Markt verfügbar.
Im Jahr 1960 wurden bereits über 45.000 Tonnen an Polyurethan-Schaumstoffen produziert, unter anderem für die Matratzen-Industrie. In den Folgejahren ist der Markt für jegliche Art von Polyurethanen kontinuierlich gewachsen. So lag der weltweite Verbrauch im Jahr 2007 bei mehr als 12 Millionen Tonnen – Tendenz steigend.
Was genau ist Polyurethan?
Polyurethan entsteht durch die Vermischung zweier flüssiger Komponenten: Isocyanat und einem Polyol. Polyole sind eine Gruppe organischer Verbindungen, die beispielsweise die Lebensmittelindustrie als Süßungsmittel anstelle von Zucker einsetzt. Du kennst sie vielleicht aus Zuckerersatzstoffen wie Sorbitol oder Xylitol. Isocyanat ist der Ester der Isocyansäure. Die Industrie verwendet Isocyanat hauptsächlich zur Herstellung von Polyurethanen.
Wird ein Polyol mit Isocyanat vermischt, entsteht durch die namensgebende Polyadditionsreaktion Polyurethan. Geschieht das in einer Umgebung, in der Wasser vorhanden ist, etwa in Form von Luftfeuchtigkeit, entsteht dabei auch Gas und das führt zur Schaumbildung. Aus Polyurethanen werden allerdings auch harte Kunststoffe hergestellt, um zum Beispiel Gehäuse für elektronische Geräte oder Armaturen in der Autoindustrie zu fertigen.
Polyurethane sind überall
Polyurethane können je nach Verarbeitung die unterschiedlichsten Formen annehmen. So findest du sie in vielen alltäglichen Gebrauchsgegenständen: etwa als Küchenschwämme, Polster vieler Möbel oder wärmedämmende Schaumstoffplatten für den Hausbau. Die Bau-Industrie belegt aufgrund der Dämm-Materialien sogar den ersten Platz (Stand 2007) unter den Branchen, die am meisten Polyurethan verarbeiten. Dicht gefolgt von der Möbelindustrie (Polster inklusive Matratzen) und der Autoindustrie (z. B. das Interieur).
Auch weniger Offensichtliches wie das Innere von Skiern oder die Rollen von Inline-Skates und Skateboards werden aus Polyurethan hergestellt. Laufschuhe federn unsere Gelenke meist auf Schaumgummi-Sohlen aus Polyurethan ab und auch die Stollen moderner Fußballschuhe bestehen daraus. Weil sich Polyurethan gut weiterverarbeiten und formen lässt, ist das Material zudem im Produktdesign sehr beliebt – erste Prototypen werden oft damit hergestellt. In vollkommen schaumfreier Form werden Polyurethane auch als Klebstoffe oder Lacke eingesetzt: Als PU-Möbel-Klarlack findest du Polyurethan im Baumarkt. Da dient es als farbloser Schutzanstrich, etwa für Holzmöbel.
Wie Polyurethan zur Matratze wird
Bevor aus einem Polyol und Isocyanat eine Matratze oder, genauer gesagt, ein Matratzenkern wird, sind einige Arbeitsschritte notwendig. Wie das im Detail abläuft, ist meist ein Betriebsgeheimnis. Das Grundprinzip ist jedoch simpel und aufgrund der Schäumbarkeit von Polyurethanen naheliegend: Es entsteht ein Schaum. Die Zusammensetzung der einzelnen Zutaten und die äußeren Bedingungen bestimmen das genaue Ergebnis, wie etwa den Härtegrad oder die Stabilität des Schaums.
Bei einigen Matratzen und vor allem bei der Herstellung von Autositzen wird das flüssige Ausgangsmaterial in eine Form gegossen und schäumt perfekt geformt zum fertigen Produkt auf. Normalerweise darf das flüssige Gemisch aber erst zu einem großen Block aufschäumen und wird anschließend auf die gewünschte Form zurechtgeschnitten. Nachdem der Matratzenkern auslüften konnte, fehlt noch der Matratzenbezug und fertig ist die Matratze. Die Sendung mit der Maus hat diesen vereinfachten Herstellungsprozess vor Jahren in einem Video anschaulich festgehalten.
Polyurethanschäume für Matratzen
Aus Polyurethan werden drei unterschiedliche Schäume für die Matratzenindustrie gefertigt. Am einfachsten herzustellen ist Komfortschaum. Das klingt vielversprechend, allerdings bietet dieser Schaum im Verhältnis zu anderen Schaumstoffen oft nicht die besten Liegeeigenschaften. Komfortschaum wird teils auch nur PU- oder PUR-Schaum genannt, was für nichts anderes als Polyurethanschaum steht. Diese Bezeichnung ist verwirrend, denn auch Kaltschäume und der QXSchaum® sind Polyurethanschäume.
Kaltschaum ist aufwendiger in der Herstellung und in der Regel hochwertiger als einfache Komfortschäume. Der Name Kaltschaum kommt davon, dass der Schaumstoff kalt geschäumt wird. Früher unterschied man zwischen Heiß- und Kaltschäumen, heute werden fast alle Matratzenschäume kalt geschäumt. Matratzen mit Kaltschaumkern stützen den Körper üblicherweise gut ab, haben mitunter aber nicht die längste Lebensdauer. Das kann im Einzelfall daran liegen, dass einige Kaltschäume nicht atmungsaktiv genug sind und sich deshalb Feuchtigkeit im Inneren staut. In der Folge kann die Schaumstruktur einbrechen und es können sich Liegekuhlen an den besonders beanspruchten Stellen bilden. Dieses Phänomen lässt sich allerdings nicht verallgemeinern, auch mit einem Kaltschaumkern lassen sich gute Matratzen herstellen.
Beim QXSchaum® handelt es sich um eine Weiterentwicklung des herkömmlichen Kaltschaums. Das Herstellungsverfahren wurde so weit optimiert, dass sich die verschiedenen Härtegrade gut reproduzieren lassen. QXSchaum® hat zudem eine besonders offenporige Zellstruktur, was die nachts entstehende Feuchtigkeit besser verdunsten lässt. Einen Feuchtigkeitsstau gibt es beim QXSchaum® daher nicht und das fördert die Langlebigkeit. Darum geben wir auf den Matratzenkern der BODYGUARD® Matratzen zehn Jahre Garantie.
Mythos Raumgewicht
Noch immer wird in der Matratzenbranche behauptet, dass Raumgewicht und Qualität bei Matratzenschaumstoffen im unmittelbaren Zusammenhang stehen. Je höher das Raumgewicht, umso mehr Material würde eingesetzt und umso stabiler sei der Matratzenkern. So die Behauptung. Dass an diesem Mythos nichts dran ist, beweist die BODYGUARD® Matratze mit ihrem leichten Raumgewicht bei gleichzeitig starker Haltbarkeit und Qualität.
