Wachsende Anforderungen erfüllen

Kuraray bündelt Expertise bei der Entwicklung von Lösungen für die Automobilindustrie

Die regulatorischen Vorgaben für Fahrzeuge werden kontinuierlich strikter und erfordern weitere Entwicklungen zur Erhöhung der Sicherheit und Zuverlässigkeit sowie zur Reduzierung von Emissionen, Verbrauch und Gewicht. Kunden erwarten neben Komfort und individueller Ausgestaltung ebenfalls ein immer höheres Sicherheitsniveau. Technologische Weiterentwicklungen erfordern ein Umdenken und zwingen Automobilhersteller Kompetenzen außerhalb traditioneller Gefilde zu etablieren.

Als Konsequenz fokussieren Automobilhersteller ihre Produktentwicklung auf vier Bereiche: Antrieb, Leichtbau, Konnektivität sowie Fahrassistenzsysteme. Da über 75 Prozent der Wertschöpfungen bei den Zulieferern stattfinden, sind hier innovative Ideen gefragt. Neue Werkstoffe sollen die Leistung der Fahrzeuge optimieren. Leichtbaustoffe müssen so verarbeitet und eingesetzt werden, dass die Stabilität des Automobils und die Leistung optimiert werden.

„Mit Kurarays umfangreichem Angebot an Hochleistungsmaterialien lassen sich die wachsenden Anforderungen der Automobilindustrie umsetzen. Unsere Produkte schaffen in den Bereichen Leistung, Emissionsoptimierung, Technik, Sicherheit und Komfort zahlreiche Vorteile für das Automotive-Segment“, erklärt Matthias Gutweiler, Geschäftsführer der Kuraray Europe GmbH.“ Wir unterstützen die automobilen Fortschritt indem wir mit unseren Kunden die besten Lösungen für die jeweiligen Anwendungen entwickeln.“

Gewichtsreduktion

„Je leichter, desto besser“ – auf jedes Gramm Gewicht kommt es an im Ringen um geringeren Kraftstoffverbrauch und die globale Forderung nach Emissionsreduzierung.

Reduktion des Glasgewichts

Glas war schon immer ein wichtiger Werkstoff in der Automobilindustrie. Große Front- und Heckscheiben sowie Panoramadächer schaffen einen lichtdurchfluteten Innenraum und vermitteln Komfort. Doch das Material Glas ist schwer. Ca. 32kg Glas werden heute durchschnittlich in einem Auto verbaut.

Wie also lassen sich Leichtbauanforderungen mit den Materialvorteilen von Glas in Einklang bringen? Lösungen mit Trosifol®– und SentryGlas®-Zwischenlagen aus Polyvinylbutyral für Verbundsicherheitsgläser in Windschutzscheiben, Seitenfenstern und Schiebedächern ermöglichen dies − der Gewichtsvorteil liegt heute bei etwa 12 Prozent gegenüber konventionellem Verbundsicherheitsglas.

Weiterentwicklungen zielen auf eine weitere Reduzierung der Glasstärke und damit weitere Gewichtssenkung. Die Funktionalität der Folie erlaubt es, künftig noch dünnere und damit noch leichtere Glasscheiben einzusetzen. Aktuell ist es möglich, die Glasstärke auf bis zu 4 Millimeter zu reduzieren.

Darüber hinaus ist es möglich, z.B. bei Schiebedächern Glasanteile durch Kunststoffe zu ersetzen. Trosifol® cPET-Komposite sind vorgefertigte Verbundscheiben aus Glas, PVB, PET und einer Hartbeschichtung, die das Glasgewicht weiter reduzieren können.

Im Innenraum und rückseitig verbaute Glasbauteile können aufgrund der reduzierten Sicherheitsanforderungen auch komplett durch entsprechend transparente bzw. harte, kratzunempfindliche Kunststoffe ersetzt werden. Parapet® Methacrylharze gewährleisten hohe Transparenz und Oberflächenhärte im Vergleich zu anderen Kunststoffen und werden z.B. für Cockpit- oder Rücklichtverglasungen anstelle von Glas verwendet.

Ersatz für Metall oder Kunststoffe mit höherer spezifischer Dichte

Kunststoff weist gegenüber Metallen etliche Vorteile auf, wie geringes Gewicht und einfache Verarbeitung. Daher wird es zunehmend zum bevorzugten Material z.B. für Kraftstoffsystemkomponenten von Kraftfahrzeugen.
Die Herstellung mehrschichtiger Kunststoffkraftstofftanks hat in den letzten Jahren in der Kfz-Industrie stark an Bedeutung zugenommen. Viele Kfz-Hersteller sind von fluorierten Kunststoffmonotanks oder Kraftstofftanks aus Stahl auf mehrschichtige Kunststofftanks mit EVAL™-Barriereschicht umgestiegen. In Europa sind 90 Prozent aller hergestellten Kraftstofftanks aus Kunststoff. In den USA sind mehr als 75 Prozent der Kfz-Kraftstofftanks mehrschichtige Kunststoffkraftstofftanks mit einer EVAL™-Barriereschicht. Die exzellenten Barriereeigenschaften der EVAL™ EVOH-Harze ermöglichen die Herstellung leichterer Treibstoffbehälter mit sehr niedrigen Verdunstungsemissionen in Übereinstimmung mit strengen internationalen Richtlinien.

Aber auch Motorbauteile, Teile des Treibstoffbehälters und Getriebe können aus Kunststoffen gefertigt werden. GENESTAR™ ist ein Hochleistungspolyamidharz mit exzellenter Beständigkeit gegenüber Hitze, chemischen Einflüssen und niedriger Wasseraufnahme. GENESTAR™ kann zur Gewichtsreduzierung anstelle von Aluminium-Druckgussteilen verwendet werden. Der Verbau in Ladeluftkühlern kann deren Gewicht somit um bis zu 40 Prozent senken. Einsatz anstelle von POM (Polyoxymethylen) senkt das Gewicht von Tankschläuchen um bis zu 30 Prozent. Thermostatgehäuse aus GENESTAR™ sind um bis zu 20 Prozent leichter als solche aus herkömmlichen Materialien (PPS: Polyphenylensulfid). Einsatz in Antriebselementen von Klimaanlagen ermöglicht eine 40-prozentige Gewichtsreduktion im Vergleich zu herkömmlichen Materialien.

Akustikbauteile aus Kuraray Vliesstoffen ermöglichen neben einer guten Schalldämpfung auch eine deutliche Gewichtseinsparung. FELIBENDY™ ist ein Vliesstofftyp, der mittels hoher Temperatur und Hochdruckdampftechnologie hergestellt wird. Dieses umweltverträgliche Material kommt ohne chemische Klebstoffe aus und eignet sich speziell für Akustik- und Hitzeisolierungen in Kraftfahrzeugen.

Karosseriebau/Montage

Klettverbindungen bestehen aus einer Kombination von Kunstfaserbändern mit Haken- und Flauschgewebe und verbinden im Automobilbau Karosserieteile, Innenverkleidungen und vieles mehr. Mit Kurarays MAGICTAPE™ Klettverschlüssen zur Montage von Bauteilen im Innenraum wird die Designflexibilität erhöht, die Produktivität verbessert und das Gewicht reduziert.

Kleben ist im Fahrzeugbau mittlerweile zu einer Schlüsseltechnologie geworden und ersetzt andere Fügetechniken wie Schweißen oder Nieten mehr und mehr. Laut Industrieverband Klebstoffe e.V. enthält ein Auto heute rund 15 – 18 Kilogramm Klebstoff.

Strukturklebstoffe dienen zum Verkleben von sowohl Motor- als auch Karosserieteilen und ersetzen Schweißpunkte oder mechanische Verbindungen. Sie verbinden unterschiedliche und/oder schwer verschweißbare Substrate wie hochfeste Stähle, Aluminium und Magnesium untereinander (metal to metal bonding), aber auch Metalle mit Kompositmaterialien (metal to composite bonding).

Gegenüber herkömmlichen Fügeverfahren kann damit deutlich Gewicht eingespart werden. Aber nicht nur das, auch die Konstruktionsflexibilität sowie Sicherheit des gesamten Fahrzeugs werden erhöht − geklebte Autos schneiden im Crashtest im allgemeinen besser ab.

Mowital®, Polyvinylbutyrale von Kuraray, weisen eine exzellente Haftung an einer Vielzahl von Oberflächen auf und sind ein wichtiger Bestandteil bei der Herstellung von Strukturklebstoffen. Bei der Applikation hilft Mowital®, sowohl die gewünschten rheologischen Eigenschaften einzustellen, als auch die Klebkraft bei einer bestimmten Temperatur zu entwickeln, die für das Fügen notwendig ist. Durch die finale Vernetzung (Aushärten) mit einem zweiten Hauptbestandteil in der Klebstoffformulierung kommt es zu einer einzigartigen, besonders festen chemischen Verbindung.

Emissionsreduktion

Für alle motorisierten Fahrzeuge mit Otto- oder Dieselmotoren und für Maschinen und Geräte müssen europaweit geltende Richtlinien und Verordnungen zur Minderung von Luftschadstoffen eingehalten werden. Der Ausstoß von Schadstoffen umfasst Grenzwerte für Kohlenstoffmonoxid (CO), Stickstoffoxide (NOx), Kohlenwasserstoffe (CnHm), Partikelmasse (PM) und Partikelanzahl (PN). Die Grenzwerte unterscheiden sich dabei sowohl nach der Art des Motors als auch nach Kraftfahrzeugtyp und werden nicht nur im europäischen Raum kontinuierlich weiter verschärft.

Nach Berechnungen des Umweltbundesamtes in Berlin können bei ungünstigen Bedingungen jährlich 6 – 8 Liter Benzin pro Fahrzeug verdampfen. Tankentlüftungs-einrichtungen leiten verdunstenden bzw. überschüssigen Kraftstoffdampf oder -gas (flüchtige Kohlenwasserstoffe) nicht ins Freie, sondern über eine Entlüftungsleitung direkt in einen Aktivkohlefilter / mit Aktivkohle gefüllten Kanister. Beim Betanken stellt sich ein notwendiger Überdruck ein, da die jeweilige Zapfpistole dicht am Einfüllrohr abschließt. Der Kraftstoffdampf wird in der Aktivkohle gespeichert und im Fahrbetrieb wieder der Verbrennung zugeführt. Hierdurch wird die Emission der umweltschädlichen Kraftstoffdämpfe aus dem Tank verhindert – ein Aktivkohlefilter kann bis zu 90 % dieser Verdunstungsemissionen auffangen – und zugleich die dem Verbrennungsmotor zugeführten Dämpfe selbst noch als Kraftstoff genutzt. Dadurch reduziert sich dann auch der Kraftstoffverbrauch.

Aktivkohle von Kuraray ist extrem hochwertig und kann in ihrer Beschaffenheit exakt den individuellen regulatorischen Anforderungen zur Abgasreinigung in Autos angepasst werden. Für die Anwendung in Aktivkohlefiltern bzw. mit Aktivkohle befüllten Kanistern zur Tankentlüftung stehen granulierte oder extrudierte Typen zur Verfügung.

Die heute zum Großteil verwendeten Kunststoffkraftstofftanks bestehen aus Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE), einem widerstandsfähigen und leichten Material. Da die Gasbarriere-Eigenschaften von EVAL™ diejenigen von HDPE um das 4.400-fache übertreffen, führt eine EVAL™-Schicht in einem mehrschichtigen Kraftstofftank zu einer sehr deutlichen Reduktion der umweltverschmutzenden Kohlenwasserstoffemissionen aus dem Kraftstofftank. EVAL™ ist weltweit als Marktführer für hochwirksam Kraftstoffemissionsbarrieren anerkannt.

Mit EVAL™-Barriereschichten können schon heute die Kraftstoffemissionsnormen von morgen erfüllt werden. EVAL™ wird in mehrschichtigen Kraftstofftanks, mehrschichtigen Kraftstoffleitungen und Einfüllstutzen verwendet.

Technologische Weiterentwicklungen, Fahrassistenzsysteme

Mit den Head-up-Displays nahm die Augmented Reality Einzug in die Automobilbranche. Die Technik, die in Kampfflugzeugen schon seit den 1940er Jahren zum Einsatz kommt, ermöglicht die Einspiegelung von Informationen in den Sichtbereichs des Fahrers. Angesichts der Tatsache, dass man bei einer Geschwindigkeit von 100 km/h beim Ablesen der Geschwindigkeitsanzeige etwa 30 Meter im Blindflug zurücklegt, ein erheblicher Fortschritt in Punkto Sicherheit.

Trosifol® The Wedge™, eine keilförmige PVB-Verbundfolie, verhindert dabei das Auftreten von Doppelbildern, die aufgrund der Reflexion an der äußeren und inneren Grenzfläche der Windschutzscheibe entstehen. In enger Zusammenarbeit mit Automobilherstellern wurde der funktionskritischen Keilwinkel so festgelegt, dass das virtuelle Bild konturscharf und kontrastreich nahe der Fahrzeugfront in der Blickachse des Fahrers zu schweben scheint. Ort und Helligkeit der Projektion lassen sich individuell anpassen.

Reifenperformance

Autoreifen sind Hightech-Gebilde. Grip, Verschleiß, Rollwiderstand, Lärmentwicklung sind Paramater, an denen Hersteller immer weiter feilen.

Kuraray Liquid Rubber erhöht die Reifenperformance signifikant, indem das Verhältnis von Grip, Verbrauchseffizienz Abnutzungsbeständigkeit gleichermaßen beeinflusst wird. Kuraray Liquid Rubber (K-LR) umfasst flüssigen Isoprenkautschuk (L-IR), flüssigen Butadienkautschuk (L-BR) und flüssigen Styrol-Butadienkautschuk (L-SBR). Diese hochviskosen Synthesekautschuke basieren auf Isopren, Butadien und Styrol. Sie sind farblos, transparent und fast völlig geruchlos und haben niedere VOC-Werte.

Kuraray Liquid Rubber Typen (L-IR/L-BR/L-SBR) werden als reaktive Weichmacher eingesetzt, haben jedoch gegenüber gewöhnlichen Weichmachern ein sehr viel höheres Molekulargewicht. Sie sind co-vulkanisierbar und reduzieren die Migration deutlich, was die Produkt-Lebensdauer verbessert.

Der Einsatz von K-LR während der Gummimischungsphase reduziert die Verarbeitungszeit deutlich, wobei die physikalischen Eigenschaften der Gummimischungen erhalten bleiben. Damit reduzieren sich auch die Verarbeitungskosten des Endprodukts.

L-IR/L-BR/L-SBRsind mit allen gängigen Kautschukarten vernetzbar. Als Besonderheit werden L-IR/L-BR/L-SBR auch funktionalisiert hergestellt und ermöglichen so die Anbindung an verschiedenste Matrizes, insbesondere auch die Verbesserung der Metallhaftung.

Komfort

Fahrkomfort kann auf verschiedene Weisen erreicht werden. Technische Funktionen, hochwertige Innenausstattung und Geräuschdämpfung vermitteln Qualität und bieten in Kombination mit erhöhter Kraftstoffeffizienz und verringerten CO2-Emissionen das Komplett- Paket, das sich Verbraucher wünschen.

Polyole von Kuraray erhöhen die Performance von Polyurethanen als Beschichtung von Fahrzeugsitzen, indem sie sowohl deren Geschmeidigkeit als auch ihre langfristige Beständigkeit optimieren. Diesen von 3-Methyl-1,5-pentandiol (MPD) abgeleiteten Polymeren verleiht die Methylgruppe ihre charakteristischen Eigenschaften, wie geringe Viskosität, Resistenz gegenüber Hydrolyse, weitreichende Kompatibilität sowie angenehme Weichheit.

Geräuschreduktion

Lärm stört den Fahrkomfort erheblich und belastet die Gesundheit. Neben Straßenlärm, können auch Bauteile im Inneren unerwünschte Knarz- oder Quietschgeräusche verursachen und die Aufmerksamkeit ablenken

Lärm stört den Fahrkomfort erheblich und belastet die Gesundheit. Neben Straßenlärm, können auch Bauteile im Inneren unerwünschte Knarz- oder Quietschgeräusche verursachen und die Aufmerksamkeit ablenken

Verbundsicherheitsgläser mit Trosifol®-Zwischenlagen bieten nicht nur weniger Gewicht bei mehr Sicherheit, sie halten auch Straßenlärm fern. Trosifol® Acoustic ist ein spezieller Schallschutzfilm für Autoverglasungen. Diese speziell entwickelte PVB-Folie schließt gezielt die Frequenzen und Umgebungsgeräusche eines sich bewegenden Fahrzeugs aus. Verkehrslärm kann damit auf 1/5 der Lautstärke bei geöffnetem Fenster reduziert werden.

Dekorative Folienlösungen aus SEPTON™ (hydrierte Styrol Block Copolymere) schützen nicht nur beanspruchte Oberflächen, sondern verhindern zugleich störende Geräuschentwicklung im Innenraum. SEPTON™ -Folien zeichnen sich durch hohe Kratz- und Abriebfestigkeit aus. Für die Geräuschreduktion sorgt entweder ihre vibrationsdämpfende Wirkung oder die Verringerung des Reibungswiderstands.

Geräuschdämmende Felibendy-Composite aus Nadelfilz und PBT-Meltblown-Fasern werden für die Herstellung von Akustikbauteilen eingesetzt. Je nach Gewicht und Dicke lassen sich damit unterschiedliche Geräuschabsorptionsniveaus erreichen.


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