Polyurethan-Schaumstoffe gehören zu den meistverarbeiteten Kunststoffen weltweit. In der Polsterindustrie – von Möbeln über Matratzen bis hin zu Fahrzeugsitzen – dominieren erdölbasierte PU-Weichschäume seit Jahrzehnten. Angesichts steigender Anforderungen an die Nachhaltigkeit von Werkstoffen und zunehmenden regulatorischen Vorgaben zu biobasierten Inhalten rückt die Substitution fossiler Ausgangsstoffe in den Fokus der Materialforschung.
Forschende am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt entwickeln im Rahmen des Projekts OrganoFoam nachhaltige Schaumstoffe, die auf nachwachsenden Rohstoffen basieren. Ziel ist es, konventionelle Polyurethan-Schäume durch biobasierte Alternativen zu ersetzen, ohne dabei Abstriche bei Sitz- und Liegekomfort oder mechanischer Leistungsfähigkeit hinnehmen zu müssen.
Der Ansatz des Fraunhofer LBF zielt darauf ab, den fossilen Kohlenstoffanteil in der Schaumstoffmatrix signifikant zu reduzieren. Nachwachsende Rohstoffe – etwa Pflanzenöl-basierte Polyole – bieten eine ressourcenschonende Alternative zu petrochemischen Polyolen, die als zentrale Komponente bei der PU-Synthese eingesetzt werden. Die Herausforderung besteht dabei in der Einstellung des spezifischen Eigenschaftsprofils: Rückstellverhalten, Druckverformungsrest, Stauchhärte und Langzeitstabilität müssen den Anforderungen der jeweiligen Anwendung entsprechen.
Für die Kunststoffverarbeitung und insbesondere die Schaumstoffbranche ist diese Entwicklung relevant, weil biobasierte PU-Systeme zunehmend als Drop-in-Lösung konzipiert werden – also mit bestehenden Verarbeitungsanlagen und Prozessen kompatibel sein sollen. Das vereinfacht die Markteinführung und senkt Investitionshürden für Verarbeiter, die auf nachhaltigere Materialien umstellen wollen.
Im Bereich Automotive kommt ein weiterer Aspekt hinzu: Fahrzeughersteller und ihre Zulieferer stehen unter Druck, den CO₂-Fußabdruck von Fahrzeugkomponenten über den gesamten Lebenszyklus zu reduzieren. Biobasierte Schaumstoffe können hier zur Erreichung von Nachhaltigkeitszielen beitragen, sofern die mechanischen und sicherheitsrelevanten Anforderungen – etwa Flammschutz oder Emissionsverhalten im Fahrzeuginnenraum – erfüllt werden.
Die Arbeiten am Fraunhofer LBF reihen sich in einen breiteren Trend zur Substitution fossiler Kunststoffe durch biobasierte oder recyclingfähige Werkstoffe ein. Parallel dazu gewinnt das Recycling von PU-Schäumen an Bedeutung, da diese Materialklasse aufgrund ihrer vernetzten Struktur nach wie vor schwer mechanisch oder chemisch zu verwerten ist. Biobasierte Ausgangsstoffe allein lösen das Recyclingproblem nicht, verbessern jedoch die Ökobilanz in der Herstellungsphase.
