Jointventure mit chinesischer Universität / PEEK – der Hitzeschild unter den Kunststoffen

Düsseldorf (ots) - Flug LH 430 von Frankfurt nach Chicago: Joachim
Menger, der für ein internationales Elektronikunternehmen tätig ist,
wirft einen Blick in seine Geschäftsunterlagen. Plötzlich gerät der
Airbus in Turbulenzen. „Bitte schnallen Sie sich an, es besteht kein
Grund zur Sorge“, tönt es beruhigend aus dem Cockpit. Der
Geschäftsreisende zieht seinen Gurt fest und blickt aus dem
Fenster. „Die Tragfläche vibriert ganz schön heftig“, lässt er seinen
Nebenmann am Gang wissen. „Toll, was Aluminium alles aushalten kann.“
„Und Kunststoff erst“, erwidert sein Nachbar. Joachim Menger schaut
ungläubig.

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„Das ist kein Scherz, sogar in Triebwerksanwendungen ist Aluminium
teilweise durch ein Spezialpolymer ersetzt worden“, bestätigt der
Mitflieger, der sich als Kunststoffingenieur vorstellt. „Dadurch sind
Gewichtseinsparungen von mehr als 50 Prozent möglich.“

Der Kunststoff, der Metallen in einigen Anwendungen Paroli bieten
kann, heißt Polyetheretherketon – kurz PEEK*. Und dieser trotzt
eisigen Temperaturen ebenso wie großer Hitze oder hoher mechanischer
Belastung. Uwe Kannengießer von der Degussa AG (Düsseldorf )
erläutert: „Die Dauerwärmeformbeständigkeit von PEEK liegt bei 260
Grad Celsius.“

*PEEK ist die offizielle Abkürzung für
Polyetheretherketon gemäß ISO 1043.

Dies ist ein Wert, der bisher von keinem anderen Kunststoff
erreicht wird. Doch nicht nur das: „Bei 343 Grad Celsius lässt sich
PEEK ohne Zersetzung schmelzen – das ist wichtig, um das Material in
einem Spritzgieß- oder Thermoformprozess in die richtige Gestalt zu
bringen“, so der Fachmann, der im Geschäftsbereich High Performance
Polymers (HP) für die Marktentwicklung neuer Polymere zuständig ist.
Erst oberhalb von 400 Grad Celsius tritt Zersetzung ein. Das ist eine
Rekordmarke, die bisher von anderen thermoplastischen Kunststoffen
bis dato nicht erreicht wurde.

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Um immer höhere Temperaturverträglichkeiten zu verwirklichen,
begannen Ende der 80er Jahre weltweit diverse Unternehmen mit der
Entwicklung hochtemperaturfester Polymere. Ursprünglich als
Laborkuriosität betrachtet, gab PEEK vor rund 20 Jahren über erste
Nischenanwendungen sein Debüt auf dem Markt. Die produzierten Mengen
lagen anfangs bei bescheidenen 200 bis 300 Jahrestonnen, mittlerweile
ist das weltweite Marktvolumen auf rund das Zehnfache gestiegen.

Das „Rundum-sorglos-Paket“ für eine Vielzahl von Anwendungen

Für Christian Bierhaus, der im Degussa-Geschäftsbereich HP
strategische Projekte verantwortet, gibt es für die rasch steigende
Nachfrage einen plausiblen Grund: „Die Anwendungsfelder sind äußerst
vielseitig und attraktiv.“ Das Potenzial des Kunststoffs erschöpft
sich nicht allein in der hohen Dauergebrauchstemperatur, er ist in
der Summe aller Eigenschaften unschlagbar. So zeichnet sich PEEK
beispielsweise durch eine große mechanische Festigkeit und Steifheit
aus. Zudem hat es gute elektrische Isoliereigenschaften in Verbindung
mit einer hervorragenden Chemikalienbeständigkeit. Professor
Dr.Gerhard Wegner, Direktor am Max-Planck-Institut für
Polymerforschung in Mainz, unterstreicht die Bedeutung des Newcomers:
„Es handelt sich zweifelsohne um einen zukunftsträchtigen Werkstoff,
der insbesondere für eine Reihe von High-Tech-Anwendungen äußerst
interessant ist.“

Ein anschauliches Beispiel liefert die wachsende Zahl an
Einsatzmöglichkeiten im Automobil - angefangen von
Dichtkappen in Unterdruckpumpen über Taumelscheiben in elektrischen
Feststellbremsen bis hin zu Anlaufscheiben in Kupplungen und
Getrieben.

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Da die Bauteile auf Grund des zur Verfügung stehenden Raums
tendenziell schrumpfen, müssen sie große Kräfte durch immer kleinere
Flächen übertragen. Das sind Herausforderungen, denen nur hoch
verschleißfeste Teile aus PEEK gewachsen sind. Unabhängig davon
sprechen auch technische und wirtschaftliche Gründe für dessen
Einsatz. So lassen sich Zahnräder und andere Bauteile aus Polymeren
im Gegensatz zu metallischen Teilen leicht im Spritzguss fertigen. Da
sie als Füllstoff Graphit enthalten, werden sie selbst fettend, was
den Einsatz eines zusätzlichen Schmiermittels erübrigt und den
Wartungsaufwand erheblich reduziert.

Metalle in den Schatten gestellt

Auch in der Luft- und Raumfahrt ist PEEK gefragt, beispielsweise
für die Ummantelung von Kabeln. Kabelstränge werden häufig in
Tragflächen verlegt und müssen dort vibrationsbedingt höchsten
Anforderungen standhalten. So kann es beispielsweise zu
unterschiedlichen Bewegungen der Kabel untereinander oder gegenüber
dem Träger kommen. Abriebfestigkeit ist deshalb Trumpf, um ein
Durchscheuern der Kabelhülle zu verhindern. „Ein weiteres Argument
für den Einsatz von PEEK ist das ausgezeichnete
Tieftemperaturverhalten des Polymers, welches bei minus 50 Grad
Celsius keine Anzeichen von Versprödung zeigt“, führt Bierhaus aus.
Ähnliches gilt für die Raumfahrt, in der PEEK einen wichtigen Beitrag
zum Schutz elektronischer Steuerleitungen leistet. Im Flugzeugbau
kommt PEEK unter anderem bei verschiedenen Airbus-Modellen als
Ansaugstutzen der Kraftstoffpumpe zum Einsatz. Im Gegensatz zu
anderen Thermoplasten hält das Material bei Betriebstemperaturen von
minus 40 Grad Celsius bis plus 200 Grad Celsius dem Flugbenzin
Kerosin stand. Auch im Bereich der Triebwerksauskleidung wird es
vorteilhaft eingesetzt. Auf diese Weise lässt sich das Baugewicht
moderner Flugzeuge zu Gunsten der Nutzlast erheblich reduzieren.

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die Prozess- und Produktqualität von PEEK" werden über obs
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Erstaunlicherweise stellt das Polymer in puncto
Verschleißfestigkeit sogar Metalle in den Schatten. Diese Eigenschaft
machen sich bereits die Hersteller von Kompressions- und
Trinkwasserförderpumpen zu Nutze, um dem ganzen System - etwa bei
Kaltwasseraufbereitungsanlagen - eine höhere Lebensdauer zu
verleihen.

Auch die Mikroelektronik dürfte von PEEK nachhaltig profitieren.
Davon ist jedenfalls Dipl.-Ing.Christian Seidel vom Lehrstuhl für
Polymerwerkstoffe an der Friedrich-Alexander-Universität
Erlangen-Nürnberg überzeugt: „In der Technik geht der Trend eindeutig
in Richtung flexibler Schaltungsträger, da sich durch die geringeren
Materialdicken das Gewicht von elektronischen Baugruppen deutlich
reduzieren lässt. Dafür ist PEEK eine sehr gute Lösung“, erläutert
der Experte.

- Querverweis: Bilder zur Anwendung bei "Flügelrädern in
Turboladern" und zur "Qualitätsprüfung" sowie vom
Werkstoffexperten "Wanjin Zhang" werden über obs versandt
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Von der Turbine zum künstlichen Hüftgelenk

Beständigkeit gegenüber Wärme und Verschleiß sind wiederum
Tugenden, die Turbinenbauer Werkstoffen abverlangen. So etwa im
Bereich von Steuerungsleitungen, die neben einer besonderen
mechanischen Beanspruchung auch eine hohe Temperaturbelastung
hinnehmen müssen.

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In chemischen Anlagen gesellen sich zu hohen Umgebungstemperaturen
oftmals hohe Dampfkonzentrationen. Auch in diesem unwirtlichen Milieu
hat sich PEEK auf Grund seiner hohen Beständigkeit gegen Hydrolyse,
also der Spaltung durch Wasser, bisher hervorragend bewährt. Zudem
hält der innovative Werkstoff einer Vielzahl von Chemikalien stand.
Darüber hinaus ist das Polymer biologisch völlig unbedenklich. So
können etwa die aus einer Titanlegierung bestehenden Köpfe
künstlicher Hüftgelenke mit Hilfe einer dünnen Kunststoffschicht
wirksam vor Verschleiß geschützt werden. Selbst Schläuche, die in der
Dialyse zum Einsatz gelangen, werden seit kurzem aus PEEK gefertigt.
Auch in einem anderen medizintechnischen Bereich hat es die
gestellten Anforderungen mit Bravour bestanden. Beispielsweise sind
für Asthmapatienten Inhalatoren im Einsatz, bei denen mit Hilfe einer
sehr kleinen Verteilerdüse innerhalb kürzester Zeit ein hoher Druck
aufgebaut wird, um das Inhalat stoßartig freizusetzen. Die dabei auf
das Material einwirkenden Kräfte sind so groß, dass PEEK auf Grund
seiner Verschleißfestigkeit bevorzugt zum Einsatz gelangt.

Für den Geschäftsbereich HP, dessen Stärke maßgeschneiderte
Produkte, Systeme und Hochleistungshalbzeuge sind, stellt PEEK eine
logische Erweiterung des Produktportfolios dar. „Entsprechend unserer
Solutions-to-Customer-Philosophie wollen wir unseren Kunden die
gesamte thermoplastische Bandbreite anbieten“, sagt Experte Bierhaus.
Mit VESTAKEEP®, so der Markenname des von Degussa vermarkteten
Polymers, ist es jetzt gelungen, hinsichtlich Temperatur- und
Chemikalienbeständigkeit, Abrieb und Gleiteigenschaften den Sprung an
die Spitze der Hochleistungskunststoffe zu schaffen. Dies eröffnet
auch die Chance, gemeinsam mit Kunden Neuland zu betreten.

Das gilt nicht nur für Deutschland, sondern weltweit: In China
unterhält Degussa mit der Jilin Universität das Jointventure JIDA
Degussa High Performance Polymers Changchun Co. Ltd. (kurz als JIDA
Degussa bezeichnet). Ziel ist die Produktion von VESTAKEEP® sowie
Polyethersulfon. Die Universität fungiert dabei als Technologiegeber
und Forschungspartner. An dem Gemeinschaftsunternehmen hält Degussa
80 Prozent, die Jilin Universität 20 Prozent. „Das Beispiel zeigt,
dass der Know-how-Fluss keine Einbahnstraße sein muss“, kommentiert
Bierhaus. Es sei keine deutsche Technologie nach China gebracht
worden, sondern es habe ein fundiertes Basis-Know-how vor Ort
gegeben. „Davon werden beide Partner gemeinsam profitieren.“ Und
viele Fluggäste – gerade dann,wenn es mal wieder rüttelt und
schüttelt.

Degussa in China

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Degussa stellt in China seit Anfang der 90er Jahre
Spezialchemieprodukte her; vorher bestanden bereits vielfältige
Handelsbeziehungen. Inzwischen gehören dort über 18 Unternehmen mit
Produktionsstandorten in Anqiu, Beijing, Changchun, Jining, Liaoyang,
Nanning, Qingdao, Rizhao, Schanghai und Yingkou zum Degussa- Konzern.
Die breite Produktpalette von Degussa - sie umfasst Carbon Black
(Industrieruß), Gummisilane, Aminosäuren, Polyurethanschaum-
Additive, Lackpolyester, Pigmentpasten, Farbtonmischsysteme,
Hochleistungskunststoffe sowie Initiatoren für die
Kunststoffherstellung - richtet sich über China hinaus auch an Kunden
in ganz Asien. Im Geschäftsjahr 2005 erwirtschafteten rund 2.600
Mitarbeiter in China einen Umsatz von gut 320 Mio. Euro. Degussa
betrachtet China als eine der treibenden Kräfte der Weltwirtschaft.
Deshalb will sie ihr Geschäft in dieser attraktiven Wachstumsregion
innerhalb von drei Jahren auf rund 800 Mio. Euro steigern.

Als weltweite Nummer eins in der Spezialchemie schafft Degussa mit
innovativen Produkten und Systemlösungen Unverzichtbares für den
Erfolg ihrer Kunden. Dies fassen wir in dem Anspruch „creating
essentials“ zusammen. Im Geschäftsjahr 2005 erwirtschafteten rund
44.000 Mitarbeiter weltweit einen Umsatz von 11,8 Mrd. Euro und ein
operatives Ergebnis (EBIT) von 940 Mio. Euro.

Originaltext: Degussa AG
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