Superkunststoff
Superklebstoff für zuverlässige Windräder

Huntsman erforscht in Basel epoxidbasierte Werkstoffe – und hindert Windräder am Auseinanderbrechen. Die riesigen Rotorblätter würden unter dem gewaltigen Druck des Windes ohne Spezialwerkstoffe schlicht zerbersten.

Boris Burkhardt
Merken
Drucken
Teilen

bz Basellandschaftliche Zeitung

1980 mass die grösste Windturbine 15 Meter im Durchmesser. 30 Jahre später drehen sich in Küstenwindparks auf der ganzen Welt Rotoren mit einem Durchmesser von bis zu 120 Metern, also achtmal so gross. Diese rasante Entwicklung schreibt sich unter anderem der Chemiehersteller Huntsman auf die Fahnen. Ohne seine Forschung auf dem Gebiet der hoch entwickelten Werkstoffe («Advanced Materials») würden diese riesigen Rotorblätter unter dem gewaltigen Druck des Windes buchstäblich auseinanderbrechen.

Preisgekrönte Forschung

Natürlich ist die Huntsman-Division «Advanced Materials» nicht der einzige Hersteller von Werkstoffen auf der Grundlage des verantwortlichen «Wundermittels» Epoxidharz. «Die Kunst besteht aber darin, das Epoxidharz zum einen in die gewünschte Form zu bringen und zugleich die geforderten Materialeigenschaften zu erzeugen», sagt der Forschungsleiter von «Advanced Materials», Michael Elwell. Und diese Kunst beherrscht Huntsman preisverdächtig: In den vergangenen drei Jahren hat die Division zahlreiche renommierte Preise erhalten.

Seit 2003 gehört die Division «Advanced Materials» zu Huntsman: Damals wurde sie übernommen von der Vantico, die ihrerseits aus der Ciba hervorgegangen war. Dort war man bereits seit Jahrzehnten mit der Entwicklung von strukturellen Klebern und anderen Anwendungen von Epoxidharzen beschäftigt: 1943 meldete die Ciba das weltweit erste Epoxid-Patent an. Seit den 50er-Jahren gilt das heute von Huntsman markenrechtlich geschützte «Araldite» laut Elwell als Prototyp epoxidbasierter Klebstoffe. Ursprünglich entwickelte es der Cambridger Wissenschaftler Norman DeBruyne für Flugzeuge. «Mit Araldite gelang es Huntsman sogar, einen Tanklastzug in die Luft zu ziehen», erzählt Elwell.

Dieser Superkleber hält also auch Windturbinenflügel zusammen, die ihrerseits aus epoxidbasierten Werkstoffen bestehen. Bei der Herstellung dieser Rotorblätter wird laut Elwell nach wie vor vieles von Hand gemacht. Ein Windturbinenflügel ist innen hohl; seine Hülle ist – «wie eine Milchschnitte» – als Sandwich-Laminat aufgebaut: Hartschaum, Basalt- oder Glasfasern werden mit einer bis zu zwei Zentimeter dicken Paste von Epoxidharz-Klebstoff übereinandergelegt und mit Hitze gehärtet. So bleibt das Material gleichzeitig fest und biegsam.

Laut Elwell ist die Kombination dieser Eigenschaften ein entscheidendes Kriterium bei Windrädern. Denn bei Windrädern geht es darum, einerseits möglichst viel Energie aus dem Wind zu gewinnen, andererseits die Lebensdauer des Rotorblatts zu erhöhen: «Sie müssen abwägen, was Ihnen wichtiger ist: Leistung oder Lebensdauer.» Fliehkräfte ermüdeten das Material, was zur Bildung von Rissen führen und das Rotorblatt schliesslich zerstören könne. Durch das Wackeln aufgrund der Fliehbewegungen könne das Rotorblatt um mehrere Zentimeter in die Länge gezogen werden. Die Produktentwicklungen von Huntsman hätten die Lebensdauer von Rotorblättern deutlich erhöht und wollten sie in Zukunft nochmals deutlich steigern.

Dasselbe Prinzip gilt für Autos. Karosserien werden heute meist nicht mehr geschweisst; sie werden grösstenteils geklebt. Dank verschiedener Epoxidharz-Werkstoffe absorbieren die Knautschzonen heute mehr Energie bei einem Aufprall, als dies mit Nieten und Schweissnähten der Fall wäre. «Heute kann man viel gezielter steuern, wo die Energie bei einem Aufprall hinkommt», sagt Elwell.

Ein Auto ganz aus Kunststoff

Um zu beweisen, was alles mit Epoxidharz möglich ist, hat Huntsman den Prototyp eines Autos entwickelt, das so weit wie möglich aus entsprechenden Werkstoffen besteht: die sogenannte «U-Box» – nach eigener Aussage «vollgestopft bis unter die Elektromotorhaube mit modernsten und umweltschonenden Technologien und Materialien». Dieses Unikat in Form eines kleinen Lieferwagens entstand in Zusammenarbeit mit französischen und britischen Forschern und Designern und soll der Autoindustrie neue Ideen geben.

Die Konsistenz von Epoxidharzen reicht von einer wässrigen Flüssigkeit bis zu einer zahnpastaähnlichen Masse. Elwell bezeichnet das Epoxidharz als «Rückgrat der Struktur». Seine Eigenschaften liessen sich so beeinflussen, dass es biegsam oder steif sei, je nachdem, was der Kunde herstellen wolle: elektrische Leiterplatten, Flugzeugteile, Boote, Kunststoffmöbel, Fussböden, Skier, Tennisschläger – oder eben Windturbinenflügel und Autos. Tatsächlich gibt es sogar schon Strassenbrücken, die ausschliesslich aus Epoxidmaterialien bestehen. Ausserdem werden sie wegen ihrer hervorragenden elektrischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften als Isolationsmaterialien verwendet.