Kuraray Experten im Interview: „Wir schaffen Industriewerkstoffe der Zukunft.“
Farben, Oberflächenmaterialien und Klebstoffe für die Industrie müssen immer mehr leisten und sich gleichzeitig einfach sowie kostensparend verarbeiten lassen. Daher entwickeln die Experten von Kuraray, einem der weltweit führenden Spezialchemie-Hersteller, leistungsfähige Kunststoffe, mit denen sich Industrieprozesse effizienter gestalten lassen. Innovative Materialien aus den Bereichen Polyvinylbutyral (PVB), Polyvinylalkohol (PVA) und Elastomere schonen die Umwelt und ermöglichen anspruchsvolle Anwendungen vom 3D-Druck bis zum Automobilbau.
Dr. Maria Martinez Velencoso, Application Development Engineer für Elastomer, Jörg Bruss, Director Global Business für Technical PVB, und Heiko Mack, Head of Poval Business, nehmen im Roundtable-Interview Stellung, was Farben, Lacke und Klebstoffe der Zukunft alles leisten müssen.
Kuraray bietet ein breites Spektrum an Materialien für die Farben-, Lack- und Klebstoffindustrie. Welche neuen Trends gibt es dazu im Markt?
Jörg Bruss: Die Industrie fordert Farben, Lacke und Klebstoffe, die sehr leistungsfähig und beständig sind und sich gleichzeitig effizient verarbeiten lassen. Die Materialien müssen auch gesundheitlich gut verträglich sein und die Umwelt schonen. Beim Thema Effizienz sehen wir als einer der führenden Hersteller für Spezialchemie bei den Produkteigenschaften die Viskosität als einen wichtigen Schlüssel.
In welchen Bereichen kann die Viskosität die Effizienz steigern?
Jörg Bruss: Zum Beispiel beim Curtain Coating. Das ist ein industrielles Beschichtungsverfahren, bei dem Werkstücke, etwa Teile für die Automobilindustrie, unter einem fließenden Vorhang des Beschichtungsmaterials hindurchgeführt werden. In der Funktion als Bindemittel verleiht unser neues PVB-Material Mowital® BA 55 HH mit seiner speziellen Rheologie Lacken und Beschichtungen für dieses Auftragsverfahren einen sehr gleichmäßigen Materialfluss.
So lässt sich Materialauftrag präziser steuern…
Jörg Bruss: Genau, die Beschichtung lässt sich sparsamer auftragen, der Prozess beschleunigen und damit die Kapazität erhöhen. Übrigens gilt das auch bei komplexen Anwendungen mit mehreren Beschichtungsvorhängen hintereinander. Und das Material kann noch mehr: Es ist sehr gut hitzebeständig und hat eine 40 Prozent höhere Glasübergangstemperatur (Tg) als vergleichbare PVB-Typen auf dem Markt. Damit ist BA 55 HH ideal für Anwendungen geeignet, bei denen die Materialien kurzfristig auf bis zu 200 Grad Celsius erhitzt werden – etwa Heißsiegellacke und Schmelzkleber für Verpackungen in der Lebensmittelindustrie.
Heiko Mack: Curtain Coating kommt übrigens auch beim Beschichten von Papierverpackungen zum Einsatz. Für diese Anwendung bieten wir den neuen hochmolekularen KURARAY POVAL™ Polyvinylalkohol KP 200-88 KX an. Der PVA-Typ verbessert die rheologischen Eigenschaften im Prozess, bei gleichzeitig geringerem Materialeinsatz.
Dr. Maria Martinez Velencoso: Ein weiteres Beispiel ist die Automobilindustrie. Hier löst der Einsatz von Elastomer-Klebstoffen zunehmend das Punktschweißen ab. Dabei ist die Viskosität eine wichtige Anforderung. Die Klebstoffe werden in den modernen Fertigungsstraßen heute mit Robotern aufgebracht. Damit die Materialien mit Pumpen zum Roboterarm befördert werden können, benötigen sie bei der Verarbeitung ein spezielles Fließverhalten, also eine spezielle Rheologie, und eine sehr niedrige Viskosität. Mit Festkautschuk ist das nur bedingt möglich…
…hier kommen Flüssigkautschuke von Kuraray ins Spiel?
Dr. Maria Martinez Velencoso: Ja, wir bieten unter anderem Typen unseres Flüssigkautschuks Liquid Rubber mit verschiedenen Molekulargewichten für unterschiedliche Anwendungen, von niedrig bis sehr hoch. Diese Materialien verleihen den Klebstoffen in der Automobilindustrie ein sehr gutes Fließverhalten für die Verarbeitung und verbessern gleichzeitig die mechanische Leistungsfähigkeit.
Inwiefern?
Dr. Maria Martinez Velencoso: Ein Hauptgrund für den Einsatz von Klebstoffen auf Elastomerbasis ist ihre hohe Elastizität. Autos müssen immer leichter werden, insbesondere im Bereich Elektromobilität. Aufgrund der leisen Elektromotoren wird es zudem immer wichtiger, störende Geräusche und Vibrationen innerhalb und außerhalb der Fahrzeuge zu vermeiden. Um das Gewicht zu reduzieren, setzen die Hersteller beim Bau der Karosserie ganz neue Materialkombinationen ein. Aluminium und Stahl treffen dann beispielsweise direkt aufeinander.
Jörg Bruss: Zwei Materialien, die natürlich ein sehr unterschiedliches Dehnungsverhalten bei Temperaturschwankungen aufweisen.
Dr. Maria Martinez Velencoso: Genau, bei Temperaturveränderungen dehnen sich Stahl und Aluminium verschieden stark aus oder schrumpfen. Treffen die Materialien bei der Konstruktion der Karosserie aufeinander, ist das für die Klebeverbindung eine echte Herausforderung. Hier sind Dichtmittel und Klebstoffe gefragt, die elastisch genug sind, um diese Unterschiede auszugleichen, Vibrationen und Lärm zu dämpfen und der Karosserie des Fahrzeugs eine sichere strukturelle Stabilität zu verleihen.
Und Liquid Rubber bietet beides?
Dr. Maria Martinez Velencoso: Exakt! Und anders als herkömmliche Elastomere bleibt Liquid Rubber auch bei sehr niedrigen Temperaturen flexibel. Klebeverbindungen mit dem Flüssigkautschuk behalten auch bei Kälte ihre Schlagfestigkeit. Für sichere Fahrzeugstrukturen. Reifenherstellern nutzen diese Eigenschaft ebenso: Hier verleiht Liquid Rubber Winterreifen besseren Gripp. Zudem entwickeln wir derzeit neue Produkte im niedrigen Molekulargewichtsbereich. Sie haben verschiedene funktionelle Gruppen, mit denen sie sich optimal mit anderen Werkstoffen kombinieren lassen – etwa mit Fasern oder Metallen der Fahrzeugkarosserie.
Heiko Mack: Weitere wichtige Themen im Bereich Farben, Lacke und Klebstoffe sind verstärkt Gesundheit und Umwelt. Verbraucher achten immer mehr darauf, dass die Produkte, die sie kaufen, umweltfreundlich sind. Bei Kuraray beschäftigten wir uns bereits seit längerem damit und bieten Materialien, mit denen unsere Kunden aus der Industrie nachhaltige, gesunde und umweltschonende Produktlösungen entwickeln können. Ein Beispiel sind Materialien mit einem niedrigen VOC-Gehalt wie die neuen LV Typen unseres KURARAY POVAL™ Polvinylalkohols (PVA).
Warum ist ein niedriger VOC-Gehalt wichtig?
Dr. Maria Martinez Velencoso: Volatile Organic Compounds (VOCs) beziehungsweise flüchtige organische Verbindungen können sich negativ auf Gesundheit und Umwelt auswirken. Daher arbeiten wir in unseren Entwicklungslaboren daran, den VOC-Gehalt der Materialien zu senken, beispielsweise den Restmonomergehalt – oder im Bereich PVA der Methanolanteil.
Was ist das Besondere an den neuen LV Typen von Poval?
Heiko Mack: Im Vergleich zu herkömmlichen PVA-Materialien ist bei den LV Typen der Methanolgehalt um ein 10-Faches reduziert und liegt bei nur 0,3 Prozent. Dahinter steht ein komplexer Reinigungsprozess, den wir eigens dafür entwickelt haben.
Und wo kommen die LV Typen von Poval zum Einsatz?
Heiko Mack: Aktuell werden die Materialien beispielsweise für Kosmetikanwendungen genutzt. Aber auch von Klebstoffherstellern, insbesondere für Heimklebstoffe, gibt es Interesse.
Jörg Bruss: Apropos umweltschonende und gesunde Produktlösungen. Das ist ein Thema, das im Lebensmittelverpackungsdruck schon länger diskutiert wird. Bisher kamen hier zu größeren Anteilen Farbsysteme auf PVC-Basis zum Einsatz, die wegen ihrer möglichen Belastung mit Restmonomeren als Auslöser von Allergien gelten. Wichtige Hersteller in der Nahrungs- und Getränkeindustrie haben daher angekündigt, PVC zukünftig nicht mehr einsetzen zu wollen.
Welche Alternativen gibt es für PVC im Verpackungsdruck?
Jörg Bruss: PVB-Materialien wie etwa Mowital® von Kuraray sind hier im Vorteil. Sie sind frei von gesundheitsschädlichen Verunreinigungen und damit unbedenklich für die Verbraucher. Ein weiterer Vorteil: Bei PVB-Druckfarben kommt zwar ein Lösemittel zum Einsatz, dies ist im Normalfall aber biologisch abbaubares Ethanol. Das ist umweltschonend recycelbar und lässt sich nachhaltig aus nachwachsenden Rohstoffen herstellen.
Heiko Mack: Stichwort „Recycling“: Die Europäische Kommission fordert, dass bis 2030 alle Plastikverpackungen in der EU wiederverwendbar oder recycelbar sind. Vor allem bei Lebensmittelherstellern beobachten wir deshalb eine steigende Nachfrage nach Papierverpackungen. Eine Herausforderung für Verpackungshersteller ist dabei, den Papieren eine leistungsfähige Barriere gegen Öl, Fett und Sauerstoff zu verleihen…
…damit die verpackten Lebensmittel lange frisch und genießbar und die Verpackungen dauerhaft stabil bleiben?
Heiko Mack: Genau. Mit unserer PVA-Barrierebeschichtung EXCEVAL™ werden Verpackungsmaterialien undurchlässig für Fette oder Öle und erhalten eine wirksame Gasbarriere. EXCEVAL™ lässt sich als wässrige Lösung beziehungsweise als Beschichtung auf Verpackungsmaterialien aufbringen. Gleichzeitig ist es chlor- und lösemittelfrei.
Ermöglicht das Beschichtungsmaterial damit umweltschonendere Verpackungen?
Heiko Mack: Ja, anders als Beschichtungen auf Acryl-Latex-Basis ist die Beschichtung mit EXCEVAL™ komplett biologisch in Wasser abbaubar. In Kombination mit Papier und anderen biologisch abbaubaren Materialien entstehen umweltfreundliche Alternativen zu konventionellen Lebensmittel-verpackungen, die sich einfach beispielsweise über den herkömmlichen Altpapierkreislauf recyceln lassen.
Haben Sie ein aktuelles Beispiel dafür?
Heiko Mack: Ein großer Einzelhändler in Deutschland hat seit Kurzem Kaffeekapseln im Sortiment, die sich biologisch abbauen lassen. Dabei kommt EXCEVAL™ als Beschichtungsmaterial zum Einsatz. Das ist eine völlig neue Anwendung, bei der wir eng mit unseren Kollegen von Eval zusammenarbeiten, dem Ethylen-Vinylalkohol (EVOH)-Geschäftsbereich von Kuraray. Eval™ EVOH kommt bei konventionellen Kaffeekapseln schon länger zum Einsatz. Mit unseren Kompetenzen aus verschiedenen Bereichen haben wir für unsere Kunden eine leistungsfähige Lösung entwickelt.
Jörg Bruss: Ein weiteres Beispiel ist der 3D-Druck. Im Bereich PVB arbeiten wir aktuell an neuen Formulierungen für Druckfilamente, mit denen sich auf dem 3D-Drucker Werkstücke in Spritzguss-Qualität herstellen lassen. PVB-Materialien wie Mowital® sind dabei gegenüber aktuell dominierenden Werkstoffen auf Polylactid(PLA)- oder Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer(ABS)-Basis im Vorteil. Sie bringen eine hohe mechanische Stabilität und ermöglichen hochwertigere Oberflächen. Dabei ist die Erfahrung der Kollegen von Poval hilfreich.
Heiko Mack: Mit unserem wasserlöslichen Stützfilament MOWIFLEX™3D 2000 bieten wir bei Poval bereits seit einiger Zeit einen 3D-Druck-Werkstoff. Übrigens ist unser Material auch seit kurzem auf Amazon-Business verfügbar. Bei gemeinsamen Tests mit Mowital® hat sich gezeigt, dass unsere beiden Werkstoffe auf PVA- und PVB-Basis sehr gute Druckergebnisse erzielen.
Dr. Maria Martinez Velencoso: Auch für Elastomere gibt es immer mehr Anwendungen im 3D-Druck. Wir bieten dafür extra funktionale Typen, die den Werkstücken langfristig Elastizität verleihen.
Heiko Mack: Ich bin mir sicher, da gibt es weitere Anknüpfungspunkte für gemeinsame Entwicklungen. Mit unseren Kompetenzen aus verschiedenen Werkstoffbereichen schaffen wir innovative Materialien für Farben, Lacke und Klebstoffe bis hin zur Additiven Fertigung.
Besten Dank Ihnen für das Gespräch!