Wissen · 2026
Wie wird TPU hergestellt? Von den Rohstoffen zum Granulat
Kurzfassung
TPU wird durch Polyaddition aus drei Komponenten gebildet: einem Diisocyanat, einem langkettigen Polyol und einem kurzkettigen Kettenverlängerer. Die Reaktion erzeugt eine segmentierte Polymerstruktur aus Hart- und Weichsegmenten. Großtechnisch erfolgt dies meist im kontinuierlichen Bandverfahren oder per Reaktivextrusion, gefolgt von Granulierung zu verarbeitbarem Granulat.
Auf einen Blick
- Grundreaktion ist die Polyaddition – ohne Abspaltung von Nebenprodukten.
- Drei Bausteine: Diisocyanat (z. B. MDI), Polyol (Polyester- oder Polyether-Diol), Kettenverlängerer (z. B. 1,4-Butandiol).
- Hart-/Weichsegment-Verhältnis bestimmt Härte und Mechanik.
- Industrielle Verfahren: One-Shot, Präpolymer, Bandverfahren, Reaktivextrusion.
- Anschließend wird das Material zu Granulat verarbeitet und getempert.
Die drei Grundbausteine
Die Eigenschaften eines TPU werden bereits durch die Auswahl der Ausgangsstoffe festgelegt. Drei Komponenten sind beteiligt:
- Diisocyanat (z. B. MDI – Diphenylmethandiisocyanat): bildet zusammen mit dem Kettenverlängerer die Hartsegmente.
- Langkettiges Polyol (Polyester- oder Polyether-Diol): bildet die flexiblen Weichsegmente und bestimmt die TPU-Familie.
- Kurzkettiger Kettenverlängerer (z. B. 1,4-Butandiol): verlängert die Hartsegmente und steuert deren Anteil.
Die chemische Reaktion: Polyaddition
Bei der Synthese reagieren die Isocyanat-Gruppen (–N=C=O) mit den Hydroxyl-Gruppen (–OH) der Polyole und Kettenverlängerer zu Urethan-Bindungen. Diese Reaktion ist eine Polyaddition – es werden keine flüchtigen Nebenprodukte abgespalten.
Durch die abwechselnde Anordnung von Polyol (weich) und Diisocyanat/Kettenverlängerer (hart) entsteht ein segmentiertes Blockcopolymer. Bei Abkühlung trennen sich Hart- und Weichphasen mikroskopisch (Mikrophasentrennung), was dem TPU seine gummiartige Elastizität verleiht.
Industrielle Herstellverfahren
In der Praxis werden mehrere Verfahren eingesetzt, die sich in Mischreihenfolge und Anlagentechnik unterscheiden:
| Verfahren | Prinzip |
|---|---|
| One-Shot | Alle Komponenten werden gleichzeitig gemischt und reagieren aus. |
| Präpolymer-Verfahren | Zunächst Reaktion von Polyol und Diisocyanat zum Präpolymer, dann Kettenverlängerung. |
| Bandverfahren (kontinuierlich) | Reaktion auf einem laufenden Band, danach Zerkleinerung und Granulierung. |
| Reaktivextrusion (REX) | Synthese und Aufbereitung erfolgen direkt im Extruder – kontinuierlich und kompakt. |
Vom Polymer zum Granulat
Nach der Synthese wird das TPU zu Granulat verarbeitet – meist durch Strang- oder Unterwassergranulierung. Ein anschließendes Tempern (kontrollierte Wärmebehandlung) lässt die Hartsegmente nachkristallisieren und stabilisiert die mechanischen Eigenschaften.
Weil TPU stark hygroskopisch ist, muss das Granulat trocken verpackt und vor der Weiterverarbeitung erneut getrocknet werden. Mehr dazu im Beitrag „TPU richtig trocknen“.
Häufige Fragen
Technische Beratung zu Wie wird TPU hergestellt? Von den Rohstoffen zum Granulat?
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