Rheinische Post Krefeld Kempen
Für noch mehr Sicherheit und Stabilität
Der internationale Spezialchemiekonzern Altana mit Hauptsitz in Wesel hat ein neues Coupling Agent entwickelt, mit dem sich Kunststoff und Carbon so stabil verbinden lassen wie nie zuvor – mit großen Auswirkungen auf die Zukunftstechnologien.
„Man of Steel“– Mann aus Stahl, so wurde Superman wegen seiner Belastbarkeit, Standhaftigkeit und Zuverlässigkeit genannt. Und auch wenn der Superheld über übermenschliche Kräfte verfügen soll – aus Stahl war er garantiert nicht. Sonst wären seine Flugkünste und seine agilen Bewegungen schlicht unmöglich gewesen. Dass chemische Stoffe dennoch ambivalente Eigenschaften vereinen können, beweist die Firma Altana aus Wesel.
Bessere Kratzfestigkeit
Der internationale Spezialchemie-Hersteller vom Niederrhein hat nun ein brandneues sogenanntes Coupling Agent für Carbonfasern entwickelt und auf den Markt gebracht. Dabei handelt es sich um ein Additiv. Das sind chemische Zusatzstoffe, die – schon in geringen Mengen dosiert – Produkteigenschaften wie die Kratzfestigkeit oder den Glanz von Oberflächen verbessern. Auch das Fließverhalten von flüssigen Materialien lässt sich durch
Additive so einstellen, dass optimale Bedingungen für problemlose Herstell- und Applikationsprozesse sichergestellt sind.
Seit Jahrzehnten versuchen Wissenschaftler, die mechanischen Vorteile des Stahls mit den Vorzügen der Kunststoffe wie beispielsweise Leichtigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu verbinden. „Ein guter Ansatz sind dabei Komposite, in denen ein Kunststoff mit verstärkenden Fasern, oft aus Glas, kombiniert wird“, erklärt Dr. René Nagelsdiek, Leiter Forschung und Entwicklung Rheologie des Altana Geschäftsbereichs BYK. Hierdurch werden niedriges Gewicht, Formbarkeit und Festigkeit vereint.
Kohlenstofffasern (Carbonfasern) sind hier Mittel der Wahl. „Dabei werden meist Kunststoffe eingesetzt, die als Duromere oder Thermosets bezeichnet werden. Ausgehend von flüssigen Rohstoffen, den sogenannten Harzen, bauen sie durch eine chemische Reaktion ein stabiles und dauerhaftes Kunst- stoff-Netzwerk auf.“Diese Komposite aus Duromeren und Carbonfasern finden beispielsweise im Flugzeugbau, zunehmend in der Automobilindustrie sowie in Windkraftanlagen (Rotorblätter) und sogar in
Skateboards
Anwendung –
also dort, wo man keine Kompromisse hinsichtlich der Zuverlässigkeit eingeht. Den Spezialisten von BYK ist es gelungen, mittels des Coupling Agents BYK-C 8013 die Schwachstelle in der Material-Verbindung zu beseitigen. Denn genau dort, wo im Bauteil der Kunststoff auf die Carbonfaser trifft, ist sozusagen das schwächs- te Glied der Kette. Dort ist die Gefahr am größten, dass sich die Verbindung unter Belastung des Materials löst – etwa durch einen Aufprall oder einen Schlag. „Das könnte sogar zu einer Zerstörung des Bau
teils füh- ren“, erklärt
Lee Gunning, Leiterin Technischer Service Advanced Composites bei BYK. Genau an dieser Stelle setzen die Coupling
Agents von
BYK an. „Sie verfügen über Ankergruppen für die Oberfläche der Fasern und können gleichzeitig bei der Vernetzung des Harzes eine stabile Bindung zum Kunststoff aufbauen“, erklärt Dr. René Nagelsdiek das Prozedere. Das Additiv wirkt also wie eine Brücke zwischen den beiden Komponenten.
Möglichst nah am Kunden
Um das Produkt zu testen, hat der Altana Geschäftsbereich BYK eine eigene Prüfmethode mitentwickelt. „So können wir möglichst nah am Kunden sein und uns auf seine spezifischen Bedürfnisse einstellen“, sagt Lee Gunning. So steigere sich die Querzugfestigkeit, bei der die Faser im 90 Grad-Winkel gezogen und damit maximal belastet werde, um bis zu 70 Prozent, erklärt sie.
Außerdem lasse sich BYK-C 8013 einfach verarbeiten, indem es beispielsweise im Sprühverfahren auf die Faser aufgetragen werde, ohne dass vorher die Erstbeschichtung entfernt werden müsse, so Lee Gunning.
Vor etwa zehn Jahren hat BYK die ersten Coupling Agents auf den Markt gebracht. Anderthalb Jahre forschten die Wissenschaftler am neuen Additiv, im März dieses Jahres wurde es erfolgreich am Markt eingeführt. Und das Kundeninteresse ist groß. Besonders die Zulieferer der Automobilbranche interessieren sich für das neue Produkt, das sich durch seinen flüssigen Zustand sehr gut verarbeiten lässt. Auf einer CompositeFachmesse in Paris im März wurde BYK-C 8013 bereits mit großem Erfolg vorgestellt. „Der Andrang an unserem Stand war noch nie so groß wie in diesem Jahr“, freut sich Dr. René Nagelsdiek, der das Interesse auch auf das neue Produkt aus dem Hause Altana zurückführt. Weitere Anwendungsfelder für das neue Produkt sehen die Forscher darin, dass sich das Coupling Agent auch in wässrigen Umgebungen verarbeiten oder beim Recyceln von Kohlefasern einsetzen lässt, um Energie zu sparen. Außerdem zeichnet sich BYK-C 8013 dadurch aus, dass es lösungsmittelfrei ist. „Wir suchen permanent nach den besten Lösungen und haben dabei stets auch Nachhaltigkeitsaspekte wie die Verringerung von Emissionen im Blick“, sagt Lee Gunning. Mit den neuen Entwicklungen seien Altana und BYK Wegbereiter für eine umweltfreundlichere und nachhaltige Zukunft. So werden BYK Additive als Vorprodukte schon heute in Elektroautos oder in Windkrafträdern verarbeitet.
Beitrag zum Klimaschutz
Der Bedarf nach neuen Vorprodukten, die helfen, Gewicht zu reduzieren und damit die Klimabilanz zu verbessern, ist bei den Unternehmen sehr groß. Das neue Coupling Agent BYK-C 8013 aus der AltanaGruppe wird durch seine besonderen Eigenschaften also sicherlich noch häufig zum Einsatz kommen.