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<!DOCTYPE html>

<title>Polyurethandispersion</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Polyurethandispersion</span></h1>

</header>

</div>

<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p>Eine <b>Polyurethandispersion</b>, international auch als <b>PUD</b> (polyurethane dispersion) bezeichnet, ist ein fließfähiges Zweiphasensystem, bestehend aus Wasser und einem <a href="Polymer" title="Polymer">Polymer</a>, d. h. einem dispergierten <a href="Kunststoff" title="Kunststoff">Kunststoff</a>, der zu der Klasse der <a href="Polyurethan" class="mw-redirect" title="Polyurethan">Polyurethane</a> gehört, sowie gegebenenfalls weiteren Komponenten.

</p>

<p>Polyurethandispersionen werden vorzugsweise im Bereich von Beschichtungen als Filmbildner bzw. Bindemittel einschließlich Klebstoffe eingesetzt, aber auch zur Herstellung anderer technischer Produkte. Weil die Polyurethandispersionen als umweltfreundliche Alternative zu lösemittelhaltigen Bindemitteln angesehen werden, haben diese eine zunehmende Bedeutung in der verarbeitenden Industrie gewonnen.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Eigenschaften_und_Charakteristik_der_Dispersion">Eigenschaften und Charakteristik der Dispersion</h2></div>

<p>Die allgemeinen Vorteile von Polyurethankunststoffen liegen in der Flexibilität bei tiefen Temperaturen, in herausragenden, zum Teil wählbaren mechanischen Eigenschaften, Beständigkeiten gegenüber bestimmten Chemikalien und je nach Aufbau, guten bis sehr guten Witterungsbeständigkeiten.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Genereller_Aufbau">Genereller Aufbau</h3></div>

<p>Um ausreichende Eigenschaften zu erzielen, werden jedoch hohe <a href="Molmasse" class="mw-redirect" title="Molmasse">Molmassen</a> der Polymere erforderlich. Eine Dispersion hat den Vorteil, dass auch bei sehr hohen Molmassen die <a href="Viskosit%C3%A4t" title="Viskosität">Viskosität</a> nur durch die Teilchengröße des dispergierten Kunststoffes und dessen Volumenanteils in der Dispersion bestimmt wird. Daher sind diese Systeme in Beschichtungen den echten Lösungen von Polyurethanen in organischen Lösemitteln hinsichtlich Umweltschutzes, d. h. Lösemittelemission und Auftragseffizienz überlegen. Aus diesem Grund haben die Polyurethandispersionen in den letzten zwei bis drei Jahrzehnten mit zunehmenden Anforderungen an umweltfreundliche Prozessen in der verarbeitenden Industrie einen hohen Stellenwert erlangt.

</p><p>Fälschlicherweise werden Polyurethandispersionen gerade im englischen Sprachraum als <i>polyurethane emulsions</i> oder <i>PU emulsions</i> bezeichnet. Es handelt sich aber weder um eine <a href="Emulsion" title="Emulsion">Emulsion</a> noch um das Herstellverfahren der Polymer-<a href="Emulsionspolymerisation" title="Emulsionspolymerisation">Emulsionspolymerisation</a>. Letztere bringt eine relativ einheitliche Zusammensetzung hinsichtlich der Größe der entstandenen Teilchen des Kunststoffes hervor, während die Polyurethandispersion in einem <a href="Polyaddition" title="Polyaddition">Polymer-Additionsverfahren</a> hergestellt wird und gewöhnlich eine recht breite Verteilung unterschiedlicher Teilchengrößen aufweist.

</p><p>Die Polyurethanteilchen einer stabilen Dispersion sind kugelförmig und liegen in einem Größenbereich zwischen etwa 30 nm und 1000 nm, wodurch sie ein milchig weißes (manchmal gelbliches) Aussehen bewirken. Die Größenverteilung kann sowohl ein Maximum (monomodal) als auch zwei Maxima (bimodal) aufweisen. Unterhalb 50 nm Teilchengröße erscheint die Dispersion zunehmend transparent, oberhalb 1000 nm neigen die Teilchen zum Absetzen und die Dispersion ist nicht lagerfähig.

</p>

<p>Der Gewichtsanteil des Kunststoffes (<a href="Festk%C3%B6rpergehalt" title="Festkörpergehalt">Festkörpergehalt</a>) in handelsüblichen Polyurethandispersionen beträgt typischerweise 30 % bis 50 %, gelegentlich sogar 60 %.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Dispersionen mit solch hohem Festkörperanteil haben Vorteile hinsichtlich des Transports und der Lagerung, der erzielbaren Trockenfilmstärken in einem Auftrag und der effektiven Trocknung pro Massenanteil, da weniger Energie zur Verdampfung des Wassers aufgewendet werden muss. Polyurethandispersionen mit hohen Anteilen an Festkörpern weisen somit ökologische Vorteile auf und gewinnen zunehmend an Bedeutung. Allerdings sind diese nicht einfach herzustellen und nicht in jeder Zusammensetzung möglich.<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Stabilisierung">Stabilisierung</h3></div>

<p>Polyurethane haben eine <a href="Dichte" title="Dichte">Dichte</a> je nach Zusammensetzung von etwa 1,1 g/ml und sind somit schwerer als Wasser. Die Tendenz zur <a href="Sedimentation" title="Sedimentation">Sedimentation</a> und auch zur <a href="Flockung" title="Flockung">Koagulation</a> wird zum einen verhindert durch gegenseitige Abstoßung der Teilchen, z. B. durch <a href="Ion" title="Ion">ionische</a> Gruppen, und durch die Viskosität des flüssigen Mediums. Grobteilige Dispersionen enthalten daher oft Verdickungsmittel und <a href="Emulgator" title="Emulgator">Emulgatoren</a> in der wässrigen Phase, die das Absetzen der Teilchen entsprechend verlangsamen und eine ausreichende Lagerstabilität bewirken. Eine nicht-ionische Stabilisierung wird durch den Einbau von <a href="Hydrophil" class="mw-redirect" title="Hydrophil">hydrophilen</a> <a href="Polyethylenoxid" class="mw-redirect" title="Polyethylenoxid">Polyethylenoxidketten</a> in das Polymer oder als endständige Gruppen erreicht; eine ionische Stabilisierung kann durch Einbau von anionischen Gruppen wie <a href="Carboxy" class="mw-redirect" title="Carboxy">Carboxy</a> oder <a href="Sulfonat" class="mw-redirect" title="Sulfonat">Sulfonat</a> oder kationischer wie aminischer Gruppen geschehen. Es wird daher zwischen nicht-ionischen, anionischen und kationischen Polyurethandispersionen unterschieden.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Colöser"><span id="Col.C3.B6ser"></span>Colöser</h3></div>

<p>Neben Wasser enthalten Polyurethandispersionen in einigen Fällen wasserverdünnbare, gewöhnlich hochsiedende organische Lösemittel (Colöser), häufig <a href="N-Methyl-2-pyrrolidon" title="N-Methyl-2-pyrrolidon"><i>N</i>-Methylpyrrolidon</a> (NMP), aber auch <a href="Glycolether" title="Glycolether">Glycolether</a> in der Größenordnung von 5 bis 15 Gewichtsprozent. Der Anteil ist zum einen häufig herstellbedingt, zu anderen ermöglicht der Colöser aber auch die Filmbildung von harten Polyurethanen bei Raumtemperatur durch Anlösen der Oberflächen der Dispersionsteilchen nach Verdampfen des Wassers und anschließender Verschmelzung zu einem Film (<a href="Koaleszenz" title="Koaleszenz">Koaleszenz</a>). Der Colöser verdampft auch ohne weitere Temperaturbehandlung nach und nach, wobei der Film zunehmend härter wird und seine Endfestigkeit erreicht. Die Colöser tragen somit zur Emission organischer Anteile (<a href="Fl%C3%BCchtige_organische_Verbindungen" title="Flüchtige organische Verbindungen">VOC</a>) bei und sind daher weniger erwünscht. Auch gibt es je nach Gehalt gesundheitliche und sicherheitstechnische Aspekte, die Vorsichtsmaßnahmen beim Umgang mit colöserhaltigen Polyurethandispersionen notwendig machen. Für den eingesetzten Colöser NMP wurde im Jahr 2010 die Kennzeichnung für Zubereitungen verschärft, so dass Dispersionen, die ≥5 % NMP enthalten, heute als reproduktionstoxisch Cat. 1B (<a href="H-_und_P-S%C3%A4tze" title="H- und P-Sätze">H360D</a>) eingestuft werden.<sup id="cite_ref-GESTIS_3-0" class="reference"><a href="#cite_note-GESTIS-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Das hat die Hersteller dazu veranlasst, NMP als Colöser weitgehend zu vermeiden oder auf einen Gehalt von <5 % zu senken, sofern dies technisch möglich ist. Als Alternative zu NMP wird von einigen Anbietern das weniger bekannte <a href="1-Ethyl-2-pyrrolidon" title="1-Ethyl-2-pyrrolidon"><i>N</i>-Ethyl-2-pyrrolidon</a> (NEP) eingesetzt. Polyurethandispersionen ohne Colöser können aber gegenüber solchen mit Colösern vergleichbare lacktechnische Eigenschaften erzielen.<sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Zusammensetzung">Zusammensetzung</h3></div>

<p>Damit die gewünschten hohen Molmassen erzeugt werden können, werden vorzugsweise die Polyurethanpolymere linear aufgebaut, d. h. mit möglichst wenig Verzweigungen. Andernfalls würden schon in der Aufbauphase des Polymers <a href="Gel" title="Gel">Gelteilchen</a> erzeugt werden, die der späteren Filmbildung bei der Anwendung hinderlich sind.

</p><p>Die Grundbausteine bestehen daher aus bifunktionellen Untereinheiten und sind damit weitgehend identisch mit den üblichen Komponenten, aus denen <a href="Polyurethan" class="mw-redirect" title="Polyurethan">Polyurethane</a> aufgebaut sind, d. h. Isocyanate, Polyole und Polyamine.

</p><p>Abhängig vom eingesetzten Isocyanat unterscheidet man daher zwischen aliphatischen und aromatischen Polyurethandispersionen. Letztere sind preisgünstiger, haben aber den Nachteil der Vergilbung durch Lichteinwirkung mit Ausnahme von <a href="Tetramethylxylylendiisocyanat" class="mw-redirect" title="Tetramethylxylylendiisocyanat">Tetramethylxylylendiisocyanat</a> (TMXDI). Der Anteil an eingebautem Isocyanat in einer Polyurethandispersion beträgt etwa 8 bis 12 %.

</p><p>Die Polyole bilden den größten Massenanteil am Polyurethan und werden allgemein als Weichsegmente bezeichnet. Durch die Auswahl eines Polyols mit entsprechend niedriger <a href="Glas%C3%BCbergangstemperatur" title="Glasübergangstemperatur">Glasübergangstemperatur</a> kann ein Polyurethan erzeugt werden mit entsprechender Tieftemperaturflexibilität. Auch hier kommen möglichst linear aufgebaute Moleküle zum Einsatz, die endständig zwei oder mehr <a href="Hydroxygruppe" title="Hydroxygruppe">Hydroxygruppen</a> aufweisen. Von Bedeutung sind auch oxidativ härtende, Fettsäure-modifizierte Polyester. Diese ermöglichen nicht nur eine gute Pigmentbenetzung in Lackformulierungen, sondern auch die nachträgliche Vernetzung der getrockneten Filme zu harten Lackschichten. Die daraus resultierenden Polyurethandispersionen werden aufgrund der Herkunft der Polyester auch wässrige Urethan-<a href="Alkydharze" title="Alkydharze">Alkyde</a> genannt. Kristallisierende Polyester kommen für thermoaktivierbare Klebstoffe in Betracht. Mit Polyethylenoxidbausteinen lässt sich eine permanente Hydrophilie des Polyurethans erzeugen, welche eine verbesserte Wasserdampfdurchlässigkeit der Filme ergibt. <a href="Polycarbonatdiole" title="Polycarbonatdiole">Polycarbonatdiole</a> sind geeignete Bausteine für extrem schlagzähes Verhalten, Kratz- und Bewitterungsbeständigkeit und sind daher für Finishe von Kunststoff-, Leder- und Textilbeschichtungen von Bedeutung.

Ether-stabilisierte Dispersionen neigen zur Koagulation bei höheren Temperaturen, während ionisch hydrophilierte Dispersionen stabiler sind, aber dafür bei <a href="Elektrolyt" title="Elektrolyt">Elektrolytzusatz</a> leichter koagulieren. Daher enthalten Polyurethandispersionen meistens beide Komponenten für eine ausgewogene Stabilität.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Kettenverlängerer"><span id="Kettenverl.C3.A4ngerer"></span>Kettenverlängerer</h4></div>

<p>Der Aufbau des Polymers verläuft häufig in zwei Schritten: zunächst wird ein wenig verzweigtes <a href="Prepolymer" title="Prepolymer">Prepolymer</a> aus den <a href="Diisocyanate" title="Diisocyanate">Diisocyanaten</a> und den Polyolen hergestellt. Durch einen Überschuss an Diisocyanat weisen die Prepolymere als endständige Gruppen Isocyanate auf. Im zweiten Schritt werden die Prepolymere über kurzkettige Diole und/oder Diamine miteinander zu langkettigen Molekülen verbunden, häufig schon in Gegenwart von Wasser bei bestimmten Verfahren während der Dispergierung. Der Zusammenhang zwischen erzeugter Molmasse, Kettenverlänger und Reaktion mit Wasser findet sich in der Literatur.<sup id="cite_ref-5" class="reference"><a href="#cite_note-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Funktionalisierungen">Funktionalisierungen</h4></div>

<p>Über die Kettenverlängerer lassen sich ionische Gruppen in das Polymer einbauen, um dieses als in Wasser dispergiertes Teilchen zu stabilisieren. Ein typischer Vertreter ist <a href="2%2C2-Bis(hydroxymethyl)propions%C3%A4ure" title="2,2-Bis(hydroxymethyl)propionsäure">Dimethylolpropionsäure</a> (DMPS, engl. DMPA) für Carboxy-Funktionalität und Diolsulfonate für seitenständige Sulfonsäuregruppen für anionische Polyurethandispersionen. Letztere sind weit verbreitet. Der Aufbau eines anionischen Polyurethans ist schematisch im nachfolgenden Diagramm dargestellt. Im ersten Schritt wird aus den zuvor genannten Isocyanaten und Polyolen ein Prepolymer erzeugt. Über die Kettenverlängerung wird im zweiten Schritt eine hydrophile Gruppe eingefügt, am Beispiel eines <a href="Diamin" class="mw-redirect" title="Diamin">Diamins</a> mit seitenständiger Sulfonatgruppe (Natriumsalz). Das erhaltene Polymer ist permanent hydrophil und lässt sich im geeigneten Verfahren leicht dispergieren.

</p><p><span typeof="mw:File"></span>

</p><p>Zur Herstellung kationischer Dispersionen werden <a href="Quart%C3%A4r_(Chemie)" title="Quartär (Chemie)">quartäre</a> Aminofunktionen eingebaut, z. B. über <a href="Methyldiethanolamin" title="Methyldiethanolamin">Methyldiethanolamin</a>. Die Feinteiligkeit einer Dispersion lässt sich vorrangig durch die Anzahl dieser hydrophilen Gruppen steuern. Es sind vielfältige, kaum aufzählbare Variationen möglich, um funktionelle Gruppen einzubauen. Die Einführung von endständigen, <a href="Blockierte_Isocyanate" title="Blockierte Isocyanate">blockierten Isocyanaten</a> ist bedeutend für hitzeaktivierbare Vernetzungsreaktionen, aber auch <a href="Epoxidharz" title="Epoxidharz">Epoxygruppen</a>- und <a href="Silane" title="Silane">Silan</a>-modifizierte Polyurethane sind von Bedeutung, ebenso wie seitenständige Hydroxygruppen für die Vernetzung durch andere reaktive Agentien, wie sie in Beschichtungsformulierungen eingesetzt werden.

</p><p>Die zuvor genannten Bausteine lassen sich praktisch frei kombinieren. Dadurch ist eine enorme Anzahl an Polyurethandispersionen mit unterschiedlichsten Eigenschaften möglich. Das erklärt auch die Vielzahl der Produkte verschiedener Hersteller und Anwendungen. Entsprechend umfangreich sind die weltweit veröffentlichten Patentschriften. Wegen der komplexen Zusammenhänge enthalten Patentschriften oft ausführliche Beschreibungen des Stands der Technik, die für den Leser recht nützlich sind.<sup id="cite_ref-6" class="reference"><a href="#cite_note-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Struktur-Eigenschaftsbeziehung und Syntheseschritte zur Herstellung von Polyurethanen sind auch für die entsprechenden Dispersionen gültig und in der Literatur umfassend beschrieben.<sup id="cite_ref-7" class="reference"><a href="#cite_note-7"><span class="cite-bracket">[</span>7<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Herstellung">Herstellung</h2></div>

<p>Die Dispergierung in Wasser erfordert hohe Scherkräfte, um entsprechend feinteilige Dispersionen zu erhalten. Ein Problem sind die hohen Viskositäten des Isocyanat-Prepolymers. Nach der Kettenverlängerung sind die Polyurethane deshalb praktisch nicht mehr dispergierbar. Daher gibt es zwei prinzipielle Möglichkeiten:

a) das Prepolymer wird direkt in Wasser und Kettenverlängerer unter hohen Scherkräften dispergiert und die Kettenverlängerung findet in Gegenwart der wässrigen Phase, jedoch in den dispergierten Teilchen statt, wobei neben der gewünschten Umsetzung auch die Reaktion von Wasser mit den Isocyanatgruppen zur Kettenverlängerung beiträgt. Zur Senkung der Viskosität des Prepolymers wird dieses zur Dispergierung erhitzt oder es werden die genannten Colöser eingesetzt, die jedoch in der fertigen Dispersion verbleiben. Es gibt mehrere Variationen, wie z. B. der <i>Schmelz-Dispergier-Prozess</i> oder das <i>Prepolymer-Misch-Verfahren</i>. Letzteres ist auch als <a href="Kontinuierlicher_Prozess" title="Kontinuierlicher Prozess">kontinuierlicher Prozess</a> durchführbar.

b) Das vollständige Polyurethanmolekül wird in einem mit Wasser mischbaren, niedrig siedenden Lösemittel aufgebaut. Die Lösung wird mit Wasser zusammen dispergiert, und das Lösemittel wird schließlich so gut wie vollständig abdestilliert. Als Lösemittel der Wahl hat sich Aceton etabliert, daher wird dieser Prozess <i>Acetonprozess</i> genannt. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt bei einer hohen Variabilität der Einsatzstoffe und exzellenten, feinteiligen Qualitäten sowie der Freiheit von organischen Lösemitteln. Nachteilig ist die geringere Kesselausnutzung im Vergleich zu den anderen Verfahren und der erhöhte Aufwand der Acetonrückgewinnung. Alternativ zu Aceton verwenden einige Hersteller <a href="2-Butanon" class="mw-redirect" title="2-Butanon">2-Butanon</a> (MEK). Zu den Herstellverfahren und deren Varianten gibt es umfangreiche Literatur.<sup id="cite_ref-8" class="reference"><a href="#cite_note-8"><span class="cite-bracket">[</span>8<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Anwendungen">Anwendungen</h2></div>

<p>Typische Anwendungen sind flächige Applikationen, damit das Wasser und gegebenenfalls Colöser verdampfen können und einen Polyurethanfilm zurücklassen. Die Trocknung der Filme kann bei Raumtemperatur geschehen, aber auch bei erhöhten Temperaturen, wenn es das Substrat zulässt. Sobald sich die Teilchen berühren, wenn genügend Wasser verdunstet ist, ist der Vorgang nicht mehr umkehrbar (Verfilmung). In den Lücken zwischen den Teilchen entstehen hohe Kapillarkräfte, so dass diese ihre Phasengrenzen verlieren, miteinander verschmelzen (Koaleszenz) und nach vollständiger Trocknung einen homogenen Film bilden. Eingesetzte Colöser unterstützen die Koaleszenz und verbleiben häufig noch längere Zeit im Film, wenn bei Raumtemperatur getrocknet wird. Der Colöser wirkt in diesem Fall wie ein Weichmacher und erst nach einiger Zeit erreichen die Filme ihre Endhärte.

</p><p>Die Tendenz zur Schaum- und Hautbildung wirkt oft störend bei Transport und Abfüllung der Dispersionen. Eine Besonderheit ist die gezielte Erzeugung von Schäumen durch mechanisches Aufrühren zu so genannten <a href="Schlagschaum_(Beschichtungsmittel)" title="Schlagschaum (Beschichtungsmittel)">Schlagschäumen</a>. In Bereichen, die von Regulierungen der Emissionen an organischen Verbindungen (VOC) betroffen sind, haben wässrige Polyurethandispersionen ehemalige lösemittelhaltige Systeme zu großem Anteil verdrängt oder bereits Besitzstand gehabt, z. B. Industrie- und Automobillackierungen, insbesondere bei Grundierungen, Kunststoff-, <a href="Textilbeschichtung" title="Textilbeschichtung">Textil-</a> und Lederbeschichtungen, <a href="Leimung" title="Leimung">Oberflächenleimungsmittel</a> für Papier, Glasfaserschlichten, aber auch Koagulationsverfahren zur Herstellung von medizinischen Handschuhen sowie <a href="Klebstoff" title="Klebstoff">Klebstoffe</a> im Bereich der Schuh-, Automobil- und Möbelfertigung. In vielen Fällen der Anwendungen auf textilen Trägern oder bei Klebstoffen werden den Polyurethandispersionen kurz vor der Applikation Vernetzer wie z. B. wasserverdünnbare <a href="Polyisocyanate" class="mw-redirect" title="Polyisocyanate">Polyisocyanate</a> in Mengen von 2 bis 5 % zugesetzt, um die Haftung an das Substrat und die Beständigkeiten zu verbessern.<sup id="cite_ref-9" class="reference"><a href="#cite_note-9"><span class="cite-bracket">[</span>9<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-10" class="reference"><a href="#cite_note-10"><span class="cite-bracket">[</span>10<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Ökologische_Aspekte"><span id=".C3.96kologische_Aspekte"></span>Ökologische Aspekte</h2></div>

<p>Die stationäre, industrielle Verarbeitung von Lacken und Beschichtungsstoffen im europäischen Raum unterliegt seit dem Jahr 2010 der VOC Richtlinie zur Begrenzung von Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen, in vollem Umfang, sofern die gewählte Anwendung in der Richtlinie beschrieben ist.<sup id="cite_ref-11" class="reference"><a href="#cite_note-11"><span class="cite-bracket">[</span>11<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> In vielen Fällen sind Grenzwerte von 50 mg organischer Kohlenstoff-Konzentration pro m³ Abluft einzuhalten. Daher ist ein Einsatz von Dispersionen, und somit auch von Polyurethandispersionen, mit sehr geringem oder keinem Anteil an Colöser in Lacken und Beschichtungen zu bevorzugen, wenn keine weitere Abluftbehandlung vorgesehen ist. Aus technischen Gründen ist es in Einzelfällen schwierig, von Lösemittelsystemen auf wässrige Formulierungen umzusteigen, insbesondere wenn Sicherheitsaspekte zu beachten sind und noch wenig Erfahrung mit neuen Systemen vorliegen.<sup id="cite_ref-12" class="reference"><a href="#cite_note-12"><span class="cite-bracket">[</span>12<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Polyurethandispersionen im Vergleich zu Polyurethanlösungen in organischen Lösungsmitteln haben den Nachteil, dass bei der Trocknung etwa 6- bis 7-mal mehr <a href="Verdampfungsenthalpie" title="Verdampfungsenthalpie">Verdampfungsenthalpie</a> für das Wasser aufgewendet werden muss als für organische Lösungsmittel. Der Trocknungsvorgang allein ist somit für die Polyurethandispersionen energetisch ungünstiger. Betrachtet man aber die Bildung von <a href="Treibhausgas" title="Treibhausgas">Treibhausgasen</a> über den gesamten Prozess als <a href="CO2-Bilanz" title="CO2-Bilanz">Carbon Footprint</a>, so stellen sich die Polyurethandispersionen gegenüber den Polyurethanlösungen als günstiger heraus, da einmal die Lösemittel selbst Energie zu ihrer Herstellung verbraucht haben und nach Trocknung entweder direkt verbrannt werden, z. B. in einer <a href="Abgasreinigung" title="Abgasreinigung">thermischen Nachverbrennungsanlage (TNV)</a>, oder in die Atmosphäre gelangen und dort schließlich oxidiert werden. Daher wird der Kohlenstoff in den Lösungsmitteln letztendlich zu Kohlendioxid umgewandelt. Für industrielle Prozesse wird bei der Carbon Footprint-Betrachtung davon ausgegangen, dass Lösungsmittel in den Beschichtungsformulierungen verbrannt werden.<sup id="cite_ref-13" class="reference"><a href="#cite_note-13"><span class="cite-bracket">[</span>13<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li>Günter Oertel (Hrsg.): <i>Polyurethane Handbook.</i> 2. Auflage, Hanser Publishers 1993, ISBN 3-446-17198-3.</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text">T. Michaelis, H. Casselmann, (2009), <i>European Coatings Journal</i>, 2, 38–41.</span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite">Patent <a rel="nofollow" class="external text" href="https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?locale=de_EP&CC=EP&NR=1387859">EP1387859</a>: <i>Polyurethan-polyharnstoff dispersionen als beschichtungsmittel.</i> Veröffentlicht am <span style="white-space:nowrap;">14. Juli 2010</span>, Erfinder: Detlev-Ingo Schütze, Jürgen Urban, Tillmann Hassel, Gerald Kurek, Thorsten Rische.</span><span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Apatent&rft_id=EP1387859&rft.applcc=EP&rft.title=Polyurethan-polyharnstoff+dispersionen+als+beschichtungsmittel&rft.inventor=Detlev-Ingo+Sch%C3%BCtze%2C+J%C3%BCrgen+Urban%2C+Tillmann+Hassel%2C+Gerald+Kurek%2C+Thorsten+Rische&rft.pubdate=2010-07-14">‌</span></span>

</li>

<li id="cite_note-GESTIS-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-GESTIS_3-0">↑</a></span> <span class="reference-text">Eintrag zu <span style="font-style:italic;"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://gestis.dguv.de/data?name=013700">N-Methyl-2-pyrrolidon</a></span> in der <a href="GESTIS-Stoffdatenbank" title="GESTIS-Stoffdatenbank">GESTIS-Stoffdatenbank</a> des <a href="Institut_f%C3%BCr_Arbeitsschutz_der_Deutschen_Gesetzlichen_Unfallversicherung" title="Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung">IFA</a>, abgerufen am 10. November 2015.<small class="noscript"><span></span> (JavaScript erforderlich)</small></span>

</li>

<li id="cite_note-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-4">↑</a></span> <span class="reference-text">A. Nasta et al., (2011), <i>European Coatings Journal</i> 07/08, 26–31.</span>

</li>

<li id="cite_note-5"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-5">↑</a></span> <span class="reference-text">Young-Kuk Jhon <i>et al.</i> (2001): <a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927775700007147">Chain extension study of aqueous polyurethane dispersions.</a> <i>Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects</i> 179(1), 71–78. <a href="https://doi.org/10.1016/S0927-7757(00)00714-7" class="extiw external" title="doi:10.1016/S0927-7757(00)00714-7">doi:10.1016/S0927-7757(00)00714-7</a></span>

</li>

<li id="cite_note-6"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-6">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite">Patentanmeldung <a rel="nofollow" class="external text" href="https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?locale=de_EP&CC=WO&NR=9900198A1&FT=D&KC=A1">WO9900198A1</a>: <i>Moulded screen panel and apparatus and method of manufacture.</i> Angemeldet am <span style="white-space:nowrap;">24. Juni 1998</span>, veröffentlicht am <span style="white-space:nowrap;">7. Januar 1999</span>, Anmelder: Lettela Pty Ltd, Erfinder: Raymod Maxwell Woodgate.</span><span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Apatent&rft_id=WO9900198A1&rft.applcc=WO&rft.title=Moulded+screen+panel+and+apparatus+and+method+of+manufacture&rft.inventor=Raymod+Maxwell+Woodgate&rft.assignee=Lettela+Pty+Ltd&rft.appldate=1998-06-24&rft.pubdate=1999-01-07">‌</span></span>

</li>

<li id="cite_note-7"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-7">↑</a></span> <span class="reference-text">Martin E. Rogers und Timothy E. Long: <i>Synthetic Methods in Step-Growth Polymers</i>, Chapter Polyurethanes and Polyureas, John Wiley & Sons, 2003, ISBN 0-471-38769-X.</span>

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<li id="cite_note-12"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-12">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="http://pfi-germany.de/fileadmin/reduzierung_der_loesemittelemissionen_bei_der_bergschuhh.pdf">PFI-Studie zur Reduzierung von VOC bei der Herstellung von Bergschuhen</a><span style="display:none"><a rel="nofollow" class="external text" href="http://deadurl.invalid/http://pfi-germany.de/fileadmin/reduzierung_der_loesemittelemissionen_bei_der_bergschuhh.pdf">@1</a></span><span style="display:none"><a rel="nofollow" class="external text" href="http://pfi-germany.de/fileadmin/reduzierung_der_loesemittelemissionen_bei_der_bergschuhh.pdf">@2</a></span><span style="display:none">Vorlage:Toter Link/pfi-germany.de</span> <small>(Seite dauerhaft nicht mehr abrufbar, festgestellt im Mai 2019. <a rel="nofollow" class="external text" href="http://timetravel.mementoweb.org/list/2010/http://pfi-germany.de/fileadmin/reduzierung_der_loesemittelemissionen_bei_der_bergschuhh.pdf">Suche in Webarchiven</a>)</small> (PDF; 1,1 MB).</span>

</li>

/* start https://de.wikipedia.org/ */

.mw-parser-output .webarchiv-memento a{color:inherit}

/* end https://de.wikipedia.org/ */

</style><a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20140222135430/http://www.powdercoating.org/tasks/sites/default/assets/File/DSM_Carbon_Footprint_Study.pdf">DSM-Studie zu Carbon Footprints verschiedener Lacksysteme</a> (<span class="webarchiv-memento"><a href="Webarchivierung#Begrifflichkeiten" title="Webarchivierung">Memento</a></span> vom 22. Februar 2014 im <i><a href="Internet_Archive" title="Internet Archive">Internet Archive</a></i>) (PDF; 2,1 MB) Abgerufen am 8. Dezember 2012.</span>

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