Ob Sofa, Matratze oder Autositz: Für den Komfort steckt in vielen Möbeln und Fahrzeugsitzen Schaumstoff. Meist besteht dieser aus Polyurethan (PU) auf Erdölbasis. Das Material ist weich, elastisch und formbeständig - aber nicht besonders nachhaltig. Ein Forschungsteam des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF) in Darmstadt hat nun einen alternativen, nachhaltigeren Polsterschaum entwickelt. Bei der Entwicklung stand das Team vor mehreren Herausforderungen: Einerseits sollte der Schaum möglichst vollständig aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen, andererseits sollte er genauso bequem und langlebig sein wie herkömmliche Schaumstoffe. Außerdem sollte sich das Material mit bestehenden industriellen Anlagen verarbeiten lassen, damit Hersteller ihn ohne größere Umstellungen produzieren können.
Polsterschaum mit Spezialrezeptur
Die Forschenden testeten deshalb verschiedene Zusammensetzungen und Herstellungsbedingungen von biobasiertem Schaumstoff und verwendeten biobasierte Polyole und Isocyanate als Ausgangsstoffe. „Diese beiden Komponenten werden üblicherweise genutzt, um Beschichtungsstoffe zu fertigen, für Weichschäume eignen sie sich eigentlich nicht. Mithilfe einer speziellen, angepassten Rezeptur, die wir patentieren lassen, konnten wir unsere nachhaltigen Schaumstoffe dennoch realisieren“, erklärt Roland Klein vom Fraunhofer LBF.
Im Labor schäumten die Forschenden dafür das Material zu bis zu acht Kilogramm schweren Blöcken auf. Es entstand ein Schaumstoff mit einer feinporigen, überwiegend offenzelligen Struktur. Anschließend drückten Klein und seine Kollegen diese Schaumstoffblöcke mechanisch zusammen, um die Zellstruktur im Inneren zu öffnen und den Schaum formstabil zu machen. Daraus fertigten sie ein Sofa, mit dem sie den Sitzkomfort und die Belastbarkeit des Materials untersuchten. Außerdem testeten sie mit UV-Lampen, wie sich der Schaumstoff bei längerer Sonneneinstrahlung verändert und überprüften, wie gut sich der Schaum in bestehenden industriellen Anlagen verarbeiten lässt.
Widerstandsfähig, bequem und dennoch nachhaltig
Das Ergebnis ist ein neuer Schaumstoff, der zu über 90 Prozent aus nachwachsenden Rohstoffen besteht. Anders als bei manchen anderen biobasierten Schaumstoffen sind außerdem keine zusätzlichen Naturfasern zur Stabilisierung nötig. Das Material ist elastisch, kehrt nach Belastung in seine ursprüngliche Form zurück und bleibt auch bei Temperaturschwankungen formstabil, wie die Tests ergaben. Die Blöcke haben zudem eine ähnliche Dichte wie herkömmliche Möbelschaumstoffe und lassen sich wie ein herkömmlicher, erdölbasierter Schaum verformen und stauchen. Auch beim Komfort und der Belastbarkeit kann der Schaum mit herkömmlichen Polsterschäumen aus Erdöl mithalten.
OrganoFoam-Schaumstoff beim Belastungstest.. — © Fraunhofer LBF
Deutliche Vorteile zeigte der Schaum bei den UV-Tests: „Herkömmliche Schäume waren bereits nach 100 Stunden gelb und spröde, unser OrganoFoam-Schaum verfärbt sich selbst nach 700 Stunden UV-Bestrahlung kaum. Dies spricht für eine lange Nutzungsdauer”, berichtet Klein. Auch bei der Verarbeitung überzeugte das Material: Es ließ sich mit bestehenden industriellen Anlagen gut zuschneiden, verkleben und mit üblichen Möbelstoffen beziehen. Testpersonen bewerteten zudem den Sitz- und Liegekomfort positiv.
Vielfältige Einsatzmöglichkeiten
Nach Ansicht des Forschungsteams hat ihr OrganoFoam-Schaumstoff damit alle Eigenschaften, die er für eine vielfältige Anwendung braucht. So könnte der biobasierte Schaumstoff künftig nicht nur in Sofas, Matratzen und Fahrzeugsitzen zum Einsatz kommen, sondern auch für Verpackungen, Schalldämmungen oder medizinische Lagerungshilfen genutzt werden. Unternehmen und Verbraucher könnten so Erdöl einsparen und den CO₂-Fußabdruck verschiedener Produkte verringern.
Quelle: Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit. Projektbeschreibung OrganoFoam
