Neue Polymermaterialien für Qualitätssicherung und umweltfreundliche Technologien

Das Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. (IPF) präsentiert sich im Rahmen des Innovationszentrums Ingenieurwerkstoffe (Halle 5, Stand B 16) auf der diesjährigen Hannover Messe Industrie vom 21. bis 25. April 2008.

Gezeigt werden Beispiele für Werkstoff- und Technologieentwicklungen in den Bereichen neue Kunststoffe, Faserverbundwerkstoffe und Elastomere, alternative Membranen für Brennstoffzellen und neuartige Pulverlacksysteme.

Erstmals wird auf einer Messe eine Brennstoffzelle mit einer neuartigen, am IPF entwickelten Ionenaustauschermembran für eine Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle im Betrieb zu sehen sein. Mit den neuen Membranen auf der Basis funktionalisierter aromatischer Polymere könnten in Zukunft die Arbeitstemperaturen von Niedertemperaturbrennstoffzellen (PEMFC, DMFC) auf > 100 ° C erhöht werden. Damit würde einer Anforderung insbesondere der Automobilindustrie entsprochen: Höhere Arbeitstemperaturen gegenüber den derzeit verfügbaren Nafion-Membranen würden den Kühlaufwand bei Betrieb der Brennstoffzelle vermindern, das Wassermanagement vereinfachen, die Elektrodenkinetik verbessern und die CO-Toleranz erhöhen.

Neuartige wetterfeste Niedrigtemperatur-Pulverlacksysteme aus dem IPF erschließen umweltfreundlichen Pulverlacke neue Einsatzgebiete. Hochflexible und gegenüber multiaxialen Umformoperationen stabile Pulverlacke erlauben die ökonomisch effiziente Umkehr der Prozesstechnologie zur Herstellung pulverlackierter Bauteile aus Aluminium von der Stückgutbeschichtung hin zur Platinenbeschichtung. Durch die Möglichkeit, Bleche vor dem Umformen zu beschichten, lassen sich aufwändige Reinigungs- und Beizoperationen im Vorfeld der Beschichtung reduzieren und Chemikalien und Lösemittel einsparen.

Die Absenkung der Einbrenntemperaturen auf 120-130°C und die Entwicklung von polymergebundenen Antistatik-Additiven führten außerdem zu Fortschritten bei der Beschichtung von Holzwerkstoffen (MDF, WPC, nachformbare Duromer-Holzwerkstoffe) mit thermisch vernetzenden Pulvern.

Das Forschungsgebiet Verbundwerkstoffe präsentiert u.a. beheizte Werkzeuge aus Faserverbunden mit gleichmäßiger Temperaturverteilung. Eine gleichmäßige Werkzeugoberflächentemperatur ist wichtig, um bei der Herstellung von Carbonfaser-Epoxidharz-Bauteilen die Qualität dieser Bauteile zu sichern. Durch ein gleichmäßiges Aufheizen und Abkühlen der Bauteile kann verhindert werden, dass Spannungen, die durch die Aushärtetemperaturen von ca. 180 °C im Herstellungsprozess entstehen, zu Verwerfungen des Bauteils nach dem Abkühlen führen. Realisiert wird das durch den Einsatz von Glasfaser-Epoxidharz-Composites als Werkzeugmaterial und darin mittels Tailored Fibre Placement eingelagerte Carbonfaserrovings, die als ohmsche Leiter geschaltet und geregelt sind.

Die genannten Entwicklungen stehen exemplarisch für die anwendungsorientierte Grundlagenforschung am IPF. Das IPF zeichnet sich besonders durch die Kombination von natur- und ingenieurwissenschaftlicher Kompetenz aus. Zusammen mit einer modernen Geräte- und Anlagentechnik ermöglicht dies eine ganzheitliche materialwissenschaftliche Forschung von der Synthese und Modifizierung polymerer Materialien, über die Charakterisierung, theoretische Durchdringung, Verarbeitung und Prüfung bis zur Steuerung der Eigenschaften von Polymermaterialien, Biomaterialien und Verbundwerkstoffen durch gezielte Grenzflächengestaltung. Dadurch können Fragestellungen und Anforderungen an neuartige und verbesserte Polymermaterialien bis zur Überführung in ein wirtschaftlich genutztes Produkt begleitet werden.