Forschung für Nachhaltigkeit: flexibles Epoxidharz schont Ressourcen

Close up shot of unrecognizable scientist, in surgical gloves, putting a drop of blood or red liquid, with a pipette, on a microscope slide, for analysis.

Bei der Entwicklung neuer chemischer Produkte spielt Nach­haltigkeit eine immer größere Rolle.

Erwartungen seitens Endkunden, regulatorische Vorgaben und auf Nachhaltigkeit ausgerichtete Forschungen verstärken den Trend. Wie wir das praktisch umsetzen? Zum Beispiel mit einer auf Kunden­wunsch entwickelten Epoxidbeschichtung, die weniger Ressourcen in der Herstellung benötigt, langlebiger sowie verträglicher für Mensch und Natur ist.
Im Verborgenen schützen Epoxide wertvolle Maschinen und Materialien: Die Kunstharze sind widerstandsfähig und langlebig. Sie werden daher unter anderem im Bergbau eingesetzt, wo das dauerhafte Zerbrechen und Zermahlen von Steinen und Erzen Spezialmaschinen abnutzt. Ebenso werden Güterwagons und vielbenutzte Betonböden damit beschichtet. Hier bewahren Epoxidharze die Materialien vor Schäden, statt den Maschinen selbst nutzt sich die dafür vorgesehene Kunstbeschichtung ab, die in regelmäßigen Abständen erneuert wird. Epoxidharze können wertvolle Geräte gut schützen, sind aber häufig teuer und können gesundheitsgefährdende flüchtige Verbindungen, sogenannte Volatile Organic Compounds (VOC), freisetzen. Epoxide umweltfreundlicher zu machen, ist daher ein wichtiger Beitrag zur Nachhaltigkeit in vielen Branchen, denn sie sind in vielen Industrien unverzichtbar.
Portrait of a male Brenntag chemist in the application kitchen, Allentown, USA

Flexibilität macht Epoxidharze langlebiger

In Zusammenarbeit mit einem Kundenunternehmen hat der Senior­-Chemiker Jesse Walker in unserem Labor in Allentown, Pennsylvania, eine neue, ergänzende Technologie identifiziert, die die Flexibilität einer Epoxidbeschichtung verbessert. Die Vorteile: Es ist dadurch langlebiger und schützt somit Ma­terialien länger. „Mit der höheren Qualität reduzieren wir die Ressourcen, die wir brauchen, um eine Maschine über ihren kompletten Lebenszyklus vor Abnutzung zu schützen. Das zahlt sich in Bezug auf Nachhaltigkeit aus, da wir mit unse­rer Epoxidbeschichtung nun nicht nur Maschinen schonen, sondern auch Ressourcen“, erklärt Walker, der die Forschung an dem neuen Produkt leitete.
Um den neuen Ansatz zu erforschen, arbeitete Jesse Walker eng mit den Kunden und Lieferanten zusammen. Dabei half ihm seine langjährige Erfahrung als Chemiker. Sein Ansatz bestand darin, eine mögliche Kompatibilität des Ausgangs­produkts mit einem bestimmten Tensid nachzuweisen, um die Flexibilität sowie die Haftfähigkeit zu verbessern.
Brenntag employees creating together a new formulation, Allentown, USA
Nach mehreren Forschungsversuchen im Labor gelang ihm der Durchbruch und er erreichte die gewünschten Eigenschaften. Das Produkt ist 30 bis 50 Prozent flexibler und hat Verbesse­rungen in seiner Haltbarkeit gezeigt, kann also Oberflächen länger schützen. „Die stark verzweigte Struktur des hinzugefügten Tensids verleiht den Polymeren des Epoxidharzes von innen her mehr Flexibilität“, erläutert Walker das Prinzip seiner Produktentwicklung.
Dabei waren Nachhaltigkeit und Produktverbesserung nur zwei Faktoren des Entwicklungsprozesses. Auch an die Sicherheit der Anwender dachte Jesse Walker: „Flexibilität in ein Kunstharz zu integrieren und es gleichzeitig sicherer im Umgang zu machen, war mir sehr wichtig. Bei unserer Forschung steht nicht nur der Geschäftserfolg, sondern auch die Sicherheit der Anwender im Fokus.“ Damit erfüllt das neue Produkt auch hohe Anforderungen an Chemie­erzeugnisse: „Ein Großteil meiner Arbeit besteht aus dem Reduzieren von VOCs. Regularien sorgen dafür, dass sich der Markt bewusster entscheidet. Sowohl die Endnutzer als auch Hersteller erwarten Chemieprodukte, die möglichst wenig VOCs haben. Auch wir haben den Anspruch, uns bei der Herstellung solcher Materialien stetig zu verbessern“, fasst Walker zusammen.

Epoxidharze

Epoxidharze sind Kunstharze, die nach einer Mischung mit einem Härter zu duroplastischen Kunststoffen werden. Nach der Aushärtung besitzen sie gute mechanische Eigenschaften und sind sehr beständig gegenüber anderen Chemikalien und Temperaturen. Sie werden unter anderem als Klebstoff, Gießharz, bei der Herstellung von Rotorblättern für Windkraft­ anlagen, als Korrosionsschutz oder als Leiter­plattenmaterial verwendet.

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