Aus der Branche

• Wasserbasiert, wasserdicht und wasserdampf-durchlässig

Outdoor-Kleidung soll Jogger oder Wanderer bei Regen schützen, aber auch den Schweiß der Haut nach außen durchlassen. Darüber hinaus legen immer mehr Käufer von Outdoor-Textilien Wert auf Nachhaltigkeit. Mit der INSQIN® Technologie, die für wässrige Textilbeschichtungen ohne Einsatz von Lösemitteln steht, lassen sich alle drei Anforderungen zugleich erfüllen. Auf der European Coatings Show 2019 vom 19. bis 21. März präsentiert Covestro in seiner „City of Sustainnovation“ (Halle 4A, Stand 528) Outdoor-Kleidung, die ihre funktionellen Eigenschaften dieser Beschichtungstechnologie verdankt.

Zwei Schichten sind für das weiche und angenehme Gefühl verantwortlich, das die präsentierte Outdoor-Kleidung vermittelt: ein Haftstrich, der auf der Polyurethan (PU)-Dispersion Impraperm® DL 5310 basiert, und ein Deckstrich auf Basis der PU-Dispersion Impraperm® DL 5249. Covestro bietet seinen Kunden beide Produkte seit ein paar Monaten an.

Ein Quadratmeter Textil, das mit einem solchen INSQIN® System beschichtet ist, lässt pro Tag mehr als fünf Kilogramm Wasserdampf durch. Beide Schichten tragen damit zu einer guten Atmungsaktivität bei. Andererseits widerstehen beschichtete Kleidungsstücke im Test einer Wassersäule von mehr als acht Metern. Die Wassersäule ist ein Maß dafür, wie wasserdicht ein Funktionstextil ist: Bei der Messung nach DIN EN ISO 811 wird die Außenseite des Textils der Flüssigkeit ausgesetzt. Der Druck des Wassers wird dann kontinuierlich erhöht – so lange, bis der dritte Tropfen auf der Innenseite zu sehen ist. Der dann wirkende Druck wird in Millimetern Wassersäule angegeben.

Vielfältig einsetzbar – nicht nur für Textilien
„Man kann sowohl die Atmungsaktivität als auch die Wasserfestigkeit der Beschichtung sehr gut auf den Einsatzzweck und die Funktion des Textils hin anpassen“, sagt Thomas Michaelis von Covestro. Der Leiter Textilbeschichtung für die Region Europa, Naher Osten, Afrika und Lateinamerika (EMEA/LA) ergänzt: „Maßgeschneiderte Eigenschaften lassen sich vor allem durch die Variation der Formulierung und der Schichtdicken erreichen.“ Aufgrund der vielfältigen Einstellungsmöglichkeiten des INSQIN® Systems beschränkt sich sein Einsatz keineswegs auf Kleidungsstücke. Von ihm profitieren auch Besitzer von Rucksäcken, Schuhen und Handschuhen.

Die wasserbasierten Beschichtungen auf Basis von Impraperm® DL 5310 und Impraperm® DL 5249 verleihen dem Kleidungsstück auf der ganzen Oberfläche eine gute und gleichmäßige Atmungsaktivität. Das ist ein klares Plus gegenüber einer anderen Technologie für Outdoor-Kleidung, bei der Membranfolien punktweise mit dem Textil verklebt werden. Denn der Kleber ist üblicherweise nicht atmungsaktiv, so dass an den Klebepunkten kein Wasserdampf nach außen transportiert wird. Die wässrigen Impraperm® Dispersionen eröffnen allerdings nicht nur eine Alternative zu dieser Membrantechnologie, sondern lassen sich auch verwenden, um diese zu verbessern: Als Kleber eingesetzt, gewährleisten sie auch an den Klebepunkten eine gute Durchlässigkeit für Wasserdampf.

• Mit einem Festakt haben Dr. Eva-Maria Stange, Staatsministerin für Wissenschaft und Kunst des Freistaates Sachsen, Prof. Gerhard Rödel, Prorektor für Forschung der Technischen Universität Dresden, Prof. Hubert Jäger und Prof. Chokri Cherif am 02.11.2018 das Carbonfaser-Technikum des Research Center Carbon Fibers (RCCF) eröffnet.

Das RCCF, eine gemeinsame wissenschaftliche Einrichtung des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) und des Instituts für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden, wurde gegründet, um die Carbonfasern vom Faserrohstoff bis zum fertigen Bauteil zu erforschen und neue Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten zu entdecken.

„Sachsen verfügt in der Schlüsseltechnologie Werkstoff-, Material- und Nanowissenschaft über hervorragende Rahmenbedingungen und hoch motivierte Wissenschaftler an Hochschulen und Forschungseinrichtungen, die in dieser Spezialisierung weltweit ihresgleichen suchen“, erklärt dazu Staatsministerin Dr. Stange. „Beinahe alle Materialklassen von Metallen, Polymeren, Keramiken bis hin zu Verbund- und Naturwerkstoffen werden auf international hohem Niveau bearbeitet. Dabei greifen Grundlagen- und Angewandte Forschung in zahlreichen Feldern eng ineinander und bilden geschlossene Entwicklungsketten bis zu einem Transfer in die Wirtschaft – regional, national und international.“

Der Prorektor für Forschung der TU Dresden, Prof. Gerhard Rödel, ergänzt: „Mit dem Carbonfaser-Technikum ist im Research Center Carbon Fibers eine weltweit einzigartige Anlage entstanden, die völlig neue Möglichkeiten eröffnet. Es geht darum, Fasern mit einem möglichst hohen Individualisierungsgrad zu designen – je nach Bedarf und Einsatzbereich.“

Auf der derzeit installierten, einzigartigen Anlage erforschen Wissenschaftler des RCCF unter Reinraum-Bedingungen die Grundlagen für maßgeschneiderte Kohlenstofffasern und erschließen deren hohes Innovationspotential. Dabei greifen die Forscher auf einzelne Anlagenmodule zur Stabilisierung und Carbonisierung mit industrienahem Ofendesign und individuell einstellbaren Parameterkombinationen zurück. Durch den außerordentlichen Reinheitsgrad sind die Carbonfasern für die Anforderungen der Luft-/Raumfahrt- und der Automobilindustrie maßgeschneidert.

„Die Carbonfaser ist der Stahl des 21. Jahrhunderts“, führt Prof. Hubert Jäger, Sprecher des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK), aus. „Ganze Branchen erfinden sich derzeit durch diesen Werkstoff neu und erreichen mit ihren Produkten nie gedachte Dimensionen. Das Problem ist jedoch die Verfügbarkeit. Wir werden mit dem Carbonfaser-Technikum einen Beitrag dazu leisten, dass aus Sachsen heraus dieser Werkstoff nicht nur leichter verfügbar, sondern auch besser und maßgeschneidert einsetzbar wird für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, Fahrzeugbau, Architektur und Hochleistungselektronik.“

„Mit der Inbetriebnahme des Carbonfaser-Technikums unter Reinraumbedingungen am RCCF gelingt es uns, die Prozesskette zur Fertigung maßgeschneiderter Kohlenstofffasern signifikant zu erweitern. Die notwendigen Maschinentechniken des ITM einschließlich der bereits gewonnenen Erfahrungen bei Prozessoptimierungen zur Herstellung von Precursorfasern, dem Ausgangsmaterial für die neuen Stabilisierungs- und Carbonisierungslinien, stehen in künftigen Forschungsvorhaben den Wissenschaftlern des RCCF zur Verfügung. Somit geben wir am exzellenten Forschungsstandort Dresden die Initialzündung für die weiterführende Grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung auf dem Gebiet der Kohlenstofffasern“, ergänzt Prof. Chokri Cherif, Direktor des ITM und Inhaber der Professur für Textiltechnik.

Das Carbonfaser-Technikum umfasst einen mehr als 300 m² großen Reinraum der Klasse ISO 8. Neben den beiden auf etwa 30 Metern aufgestellten Stabilisierungs- und Carbonisierungslinien sind weitere Flächen für künftige Erweiterungen der Gesamtanlage vorgesehen, zum Beispiel ein weiterer Hochtemperaturofen, in dem Carbonfasern bis zu Temperaturen über 2000°C graphitierbar sind oder unikale Beschichtungsanlagen zur Oberflächenaktivierung.

Die RCCF-Wissenschaftler ergründen die Wechselwirkungen zwischen Prozessparametern, Faserstruktur und weiteren mechanischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften bei der Herstellung von Carbonfasern, um die Fähigkeiten des Hightech-Werkstoffes weiter zu steigern. Zusätzlich nehmen die Forscher die Entwicklung multifunktionaler Fasern mit neuartigen Eigenschaftsprofilen wie hohe Leitfähigkeit bei hoher Festigkeit oder ausgeprägter Verformbarkeit sowie die Nutzung erneuerbarer Ausgangsstoffe in den Fokus ihrer Arbeiten.

Ein weiterer Schwerpunkt der RCCF-Aktivitäten ist die tiefgreifende studentische Ausbildung im Bereich der Carbonfaser-Herstellung. Den Studierenden werden dabei fundierte Kenntnisse in Herstellung und Weiterverarbeitung von Carbonfasern vermittelt, damit sie in diesem Bereich der Zukunftstechnologien dem sächsischen und deutschen Arbeitsmarkt zur Verfügung stehen. Etwa 15 Studierende werden pro Jahr in Forschungsbereiche wie die Prozessführung, -modellierung und -überwachung sowie die Entwicklung, Fertigung und Charakterisierung neuer Carbonfasern und Verbundwerkstoffe einbezogen.

Verpackungslösung aus 100% Kunststoffrezyklaten liefert weitere Bestätigung für Kreislaufwirtschaft
Borealis, ein führender Anbieter innovativer Lösungen für die Bereiche Polyolefine, Basischemikalien und Pflanzennährstoffe, gibt den erfolgreichen Marktstart einer neuen Verpackungslösung bekannt, die zur Gänze aus Post-Consumer-Rezyklaten (PCR, aus Haushaltsabfall hergestellte Kunststoffe) produziert wird. Diese nachhaltige Verpackungslösung wurde in enger Zusammenarbeit mit dem deutschen Produzenten von Konsum- und Industriegütern Henkel sowie zwei weiteren Partnern aus der Wertschöpfungskette entwickelt und ist ein weiterer Beweis dafür, wie mtm plastics GmbH, ein Teil der Borealis Gruppe, dabei hilft, die Eignung von Kunststoffen für die Kreislaufwirtschaft zu verbessern. Die Einführung dieser Verpackungslösung ist von wesentlicher Bedeutung für die Konsumgüterindustrie: ihre Robustheit unterstreicht, dass sich Kunststoffrezyklate in der Tat für eine Vielzahl anspruchsvoller Verpackungsanwendungen eignen – in diesem Fall für eine bekannte Klebstoffmarke von Henkel.

Zusammenarbeit entlang der Wertschöpfungskette bringt Kunststoffflasche und Düse aus 100% PCR-Material auf den Markt
Im Jahr 2016 erwarb Borealis den führenden deutschen Recycler mtm plastics GmbH, der damit Mitglied der Borealis Group wurde. Indem sie das Wissen aus ihren jeweiligen Fachbereichen sowie ihre jahrzehntelange Erfahrung als Hersteller neuwertiger Polyolefine bzw. als „Upcycler“ nutzen, erforschen Borealis und mtm plastics mit vereinten Kräften neue Wachstumschancen.

Eine Erfolgsgeschichte, die aus dieser Reise hervorgegangen ist, stellt ein vor kurzem abgeschlossenes Pilotprojekt mit Henkel dar, einem weltweit führenden Anbieter für Klebstoffe, Dichtstoffe und funktionale Beschichtungen. Die Unternehmen arbeiteten an der Entwicklung einer neuen Verpackungslösung auf Basis von Recyclingmaterial für Flaschen und Verschlüsse des „Made at Home“-Allzweckklebers, den Henkel unter seiner bekannten Marke „Pattex“ vertreibt. Das Ziel war es, neuwertiges Kunststoffmaterial, das üblicherweise für diese Art von Verpackung verwendet wird, durch ein rezyklatbasiertes Harz zu ersetzen. Dieses musste allerdings die unterschiedlichen Anforderungen an Materialien, die zur Verpackung von Klebstoffprodukten eingesetzt werden, erfüllen.

Nach der umfassenden gemeinsamen Anwendungsentwicklung wurde eine neue Flasche aus dem unternehmenseigenen Produkt Purpolen® PE entwickelt, einem hochwertigen Polyethylen-Regranulat, das von mtm am Standort in Niedergebra, Deutschland hergestellt wird. Die Produktion der Flaschen übernahm ein Partner aus der Wertschöpfungskette, KKT Kaller-Kunststofftechnik GmbH, ein Kunststoffverarbeiter aus Deutschland. Für die drei einzelnen Bestandteile der verstellbaren Auftragsdüse, die sowohl für filigranes als auch für großflächiges Kleben verwendet werden kann, wurde Purpolen® PP ausgewählt, ein hochwertiges Polypropylen-Regranulat, das von mtm produziert wird. Die Spritzdüsen wurden vom deutschen Kunststoffkomponentenhersteller bomo trendline Technik GmbH gefertigt.

Die neue Pattex „Made at Home“-Verpackungslösung bestand zahlreiche umfassende Anwendungstests, wie unter anderem einen dreimonatigen Lagertest sowie unterschiedliche Tests der mechanischen Eigenschaften. Das Produkt wurde im Jahr 2018 im europäischen Markt eingeführt.

„Als Hersteller neuer Polyolefine ist Borealis begeistert, zu den Pionieren zu zählen, die Kunststoffrezyklate in neuen Anwendungen verwenden“, erklärt Günter Stephan, Head of Borealis Circular Economy Solutions. „Auch wenn die Steigerung der Zirkularität von Kunststoffen immer mehr an Bedeutung gewinnt, müssen wir innerhalb unserer Branche nach wie vor den Beweis dafür erbringen, dass die Verwendung von Rezyklaten – und auch von 100%-PCR – sogar für anspruchsvolle Anwendungen eine geeignete und effektive Option darstellt. Dank der erfolgreichen Kooperation mit unseren Partnern aus der Wertschöpfungskette Henkel, KKT und bomo verhelfen wir Kunststoffen zu einem zweiten Leben und bringen sie damit einen Schritt näher an das Ziel einer Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe.“

„Unser Bekenntnis zu einer Führungsrolle im Bereich Nachhaltigkeit ist tief in den Werten unseres Unternehmens verankert“, erklärt Matthias Schaefer, Project Manager Global Packaging Engineering bei Henkel Adhesive Technologies. „Wir gehen in unserer Branche mit neuen Nachhaltigkeitsstrategien für Verpackungen voran. Deshalb haben wir unseren Pattex Made-at-Home Alleskleber als Pilotprojekt identifiziert, um den Einsatz von Rezyklaten anstelle von Neukunststoffen zu erforschen. Die konstruktive Zusammenarbeit mit unseren Partnern bestätigt die Eignung von 100%-PCR-Materialien für ein Klebstoffprodukt wie „Made at Home“. Damit unterstreichen wir unsere Führungsrolle im Bereich Nachhaltigkeitsbereich auch im Markt für Konsumentenklebstoffe.“

• Investitionen in nachhaltige Lack- und Klebstoffrohstoffe
• Neue Anlagen in Dormagen und Barcelona
• Deutliche Kapazitätssteigerung in Europa
• Erweiterte Produktion in China und den USA
• Vielfältige Anwendungen in Autos, Möbeln, Textilien und Schuhen

Covestro hat am Standort Dormagen eine neue Produktionsanlage für wässrige Polyurethan-Dispersionen (PUDs) in Betrieb genommen. Zusammen mit einer aktuellen Produktionserweiterung in Barcelona steigert das Unternehmen damit seine Kapazitäten in Europa signifikant. Um den weltweit wachsenden Bedarf zu decken, entsteht zurzeit auch eine neue Anlage in China, während die Produktion in USA wieder in Betrieb genommen und dabei modernisiert und erweitert werden soll.

Die neuen Kapazitäten sollen vor allem die steigende Nachfrage aus der Lack- und Klebstoffindustrie befriedigen: Weiterhin setzen Hersteller auf einen Ersatz lösemittelbasierender Produkte durch nachhaltigere wässrige Systeme mit gleich guten Eigenschaften. Die Entwicklung wird auch durch Vorschriften zur Senkung der Emissionen flüchtiger organischer Komponenten (VOC) vorangetrieben.

Führend bei Kapazität und Service

„Mit diesen Investitionen bereiten wir uns auf den weiterhin steigenden Bedarf an Polyurethan-Dispersionen vor und bauen unsere weltweit führende Position aus“, sagt Michael Friede, globaler Leiter des Segments Coatings, Adhesives, Specialties bei Covestro. „Dank unserer vielseitigen Produktion sind wir zugleich flexibel und können viele verschiedene Anforderungen erfüllen.“

Darin liegt auch der Schlüssel zu dem umfassenden Sortiment an PUDs, das Covestro anbietet. „Die maßgeschneiderten Produkte ermöglichen viele Anwendungen in ganz verschiedenen Branchen“, erläutert Michael Friede. „Damit schaffen wir Wachstumschancen und stärken die Wettbewerbsfähigkeit unserer Kunden.“

Covestro ist der global führende Anbieter von PUDs und nimmt auch in der Forschung und Entwicklung sowie bei Prozesstechnologien eine Spitzenposition ein. Überall auf der Welt unterstützt das Unternehmen Kunden mit technischem Service.

Vielseitige Anwendungen

Polyurethan-Dispersionen sind sehr vielseitig einsetzbar. Produkte der Reihen Bayhydrol® UH, U und UV sowie Bayhytherm® sind zum Beispiel Bestandteil von Basislacken für die Erst- und Reparaturlackierung von Automobilen, außerdem von Holz- und Möbellacken sowie robusten Fußbodenbeschichtungen. Mit Dispercoll® U formulierte Klebstoffe finden Anwendung in der Möbel- und Schuhherstellung sowie in der Autoindustrie.

Auch bei der Herstellung von beschichteten Textilien und Polyurethan-Synthetiks spielen die lösemittelarmen Rohstoffe unter dem Namen Impranil® eine wichtige Rolle. PUDs des Baybond® Sortiments sorgen in Form von so genannten Glasfaserschlichten für robuste Kunststoff-Composites (glasfaserverstärkte Kunststoffe). Die Filmbildner haften sehr gut auf den Fasern, sind aber trotzdem elastisch genug, um im Verbund mit thermoplastischen Kunststoffen die nötige Stabilität zu gewährleisten.