{"id":41393,"date":"2025-05-28T07:52:04","date_gmt":"2025-05-28T05:52:04","guid":{"rendered":"https:\/\/plas.tv\/?p=41393"},"modified":"2025-05-23T10:55:36","modified_gmt":"2025-05-23T08:55:36","slug":"hightech-kautschuk-im-dienst-der-energiewende","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/plas.tv\/?p=41393","title":{"rendered":"Hightech-Kautschuk im Dienst der Energiewende"},"content":{"rendered":"
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Die K in D\u00fcsseldorf ist nicht nur die weltweit wichtigste Fachmesse der Kunststoff-, sondern auch der Kautschukindustrie. Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung sind aber auch hier brennende Themen, an denen keiner vorbekommt. Ein Grund mehr, im Vorfeld der K 2025 einmal zu beleuchten, wie wichtig Kautschuk in \u201egr\u00fcnen\u201c Einsatzgebieten ist.<\/strong> <\/em><\/p>\n

von Dr. Stefan Albus<\/p>\n

Unsere Gesellschaft steht durch den Klimawandel vor ganz neuen Herausforderungen. Spielt der Werkstoff Gummi, immerhin vor \u00fcber 180 Jahren erfunden, hier immer noch eine Rolle?<\/p>\n

Geothermie<\/p>\n

<\/strong>Logisch! Oft braucht man daf\u00fcr sogar Gummiwerkstoffe aus besonders hochentwickelten Synthesekautschuken. Ein Beispiel f\u00fcr derartige Einsatzgebiete, ist die W\u00e4rmegewinnung aus tieferen Erdschichten. Denn Geothermie-Bohrungen k\u00f6nnen durchaus Tiefen von 1.000 bis sogar 3.000 Metern erreichen. Hierbei kommen unter anderem sogenannte Packer zum Einsatz, etwa einen Meter lange Manschetten, die einen Abschnitt des Bohrlochs abdichten k\u00f6nnen; diese bestehen unter anderem aus hitzebest\u00e4ndigem Gummi. In den damit isolierten Bereichen kann man zum Beispiel Temperatur- oder Druckmessungen vornehmen.<\/p>\n

\u00dcbrigens werden in derartigen Tiefbohrungen \u2013 in Geothermie-Projekten, aber durchaus auch im Erd\u00f6lsektor \u2013 gerne auch Motoren mit einem wendelf\u00f6rmigen Rotor in einem innen mit Gummi ausgekleidetem Statorgeh\u00e4use eingesetzt. Als Gummi-Komponente kommt hier das halbe Who\u2019s Who der fortgeschrittenen Gummi-Anwendungstechnik zum Einsatz: Nitrilkautschuk (NBR), NBR-HR (\u201eHigh Resistance\u201c-NBR), Hydrierter Nitrilkautschuk (HNBR) und sogar extrem chemikalienbest\u00e4ndige Fluorelastomere, je nach Temperaturprofil und Aggressivit\u00e4t der Sp\u00fclfl\u00fcssigkeiten.<\/p>\n

Apropos Tiefenbohrung: Auch Erdgas gilt f\u00fcr eine \u00dcbergangszeit noch als Brennstoff f\u00fcr eine vergleichsweise CO2<\/sub>-arme Energieproduktion. Aktuell bezieht Deutschland viel Erdgas aus den USA, wo rund 88 % dieses Energietr\u00e4gers durch Fracking gewonnen werden.<\/p>\n

Hierf\u00fcr werden unter anderem extrem leistungsf\u00e4hige Schl\u00e4uche ben\u00f6tigt, die auch dem Kontakt mit aggressiven Fl\u00fcssigkeiten standhalten k\u00f6nnen, die in das Gestein eingetragen werden, um das dort verteilte Gas auszutreiben. Hier werden gerne mehrschichtige Produkte eingesetzt, deren innere Schicht aus einem s\u00e4urebest\u00e4ndigem Synthesekautschuk besteht; f\u00fcr die \u00e4u\u00dfere Schicht werden Gummisorten mit ausgezeichneter Verschlei\u00df- und Alterungsbest\u00e4ndigkeit eingesetzt.<\/p>\n

Eine gef\u00fcrchtete Gefahrenquelle bei der Erdgas-F\u00f6rderung sind \u00fcbrigens unkontrollierte, heftige Gas-Freisetzungen aus den Lagerst\u00e4tten, \u201eBlowout\u201c genannt. Diese unterbindet man mit Hilfe sogenannter \u201eBlowout-Preventer\u201c (BOPs), also extrem belastbarer Dichtungen aus Gummi \u2013 die auch den Kontakt mit Schwefelwasserstoff und korrosiven sowie abrasiven Medien \u00fcberstehen. Diese Dichtungen sind sehr teuer und sollten entsprechend lange halten. Hier greift man gerne zu HNBR.<\/p>\n

Biogas und Wasserstoff<\/strong><\/p>\n

Im Jahr 2021 wurden rund neun Prozent der gesamten Landwirtschaftsfl\u00e4che Deutschlands f\u00fcr die Produktion von nachwachsenden Rohstoffen f\u00fcr die Biogasproduktion genutzt.<\/p>\n

Nun enth\u00e4lt Biogas nicht nur den Brennstoff Methan, sondern auch korrosive Bestandteile wie Schwefelwasserstoff und Ammoniak. Daher kommen in Biogasanlagen unter anderem EPDM-Membranen (\u201eges\u00e4ttigter Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk\u201c) zum Einsatz, die allerdings mit Doppelmembranen aus PVC-beschichteten Polyestergeweben konkurrieren. Beide Werkstoffe haben in dieser Anwendung ihre Vor- und Nachteile; EPDM-Gummi ist aber etwas flexibler und l\u00e4sst sich gut recyceln.<\/p>\n

Waren die bisher geschilderten Aufgaben f\u00fcr hochentwickelte Gummiwerkstoffe noch halbwegs \u201eklassisch\u201c zu l\u00f6sen, wird\u2019s beim Wasserstoff richtig schwierig. Wasserstoff verfl\u00fcssigt sich unter Normaldruck erst bei ausgesprochen tiefen Temperaturen; daher sollten die Dichtungswerkstoffe f\u00fcr eine zuk\u00fcnftige Wasserstoffwirtschaft f\u00fcr ein breites Temperatur-Spektrum (Minus 40 bis \u00fcber 80\u00b0C) ausgelegt sein. Au\u00dferdem gilt es, hohen Dr\u00fccken standzuhalten.<\/p>\n

Das Problem: Unpolare H2<\/sub>-Molek\u00fcle k\u00f6nnen durch \u00fcbliche Dichtungswerkstoffe diffundieren und diese beeintr\u00e4chtigen. Lagert sich Wasserstoff nach und nach in das Dichtungsmaterial ein, kann es sogar zu explosiven Dekompressionen kommen, die die Dichtung zerst\u00f6ren. Dabei werden diese in der Wasserstoffwirtschaft dringend ben\u00f6tigt: f\u00fcr die Elektrolyse, in Ventilen oder Membranen, f\u00fcr den Transport in Tanks und Leitungen und nat\u00fcrlich in Brennstoffzellen.<\/p>\n

Tats\u00e4chlich sind wirklich effektiv H2<\/sub>-feste Gummidichtungen noch Gegenstand aktueller Forschung; m\u00f6glicherweise l\u00e4sst sich hier durch eine kluge Kombination aus gasdichten Gummisorten und F\u00fcllstoffen, die die Wasserstoff-Quellung und Permeation behindern, einiges erreichen. Als Basiselastomere kommen \u2013 bereits von Haus aus relativ gasdichter \u2013 Butylkautschuk oder auch Fluorkautschuke in Frage; pl\u00e4ttchenf\u00f6rmige Additive wie Schichtsilikate oder Graphit k\u00f6nnen den Gasdurchtritt weiter verringern helfen.<\/p>\n

Um den Transport des Wasserstoffs zu vereinfachen, sind neuerdings auch alternative Tr\u00e4germedien in der Diskussion, zum Beispiel das bei Raumtemperatur gasf\u00f6rmige Ammoniak, NH3<\/sub>, das sich leichter verfl\u00fcssigen und lagern l\u00e4sst. Hier braucht es ebenfalls tieftemperatur-, aber auch besonders basenbest\u00e4ndige Hochleistungskautschuke.<\/p>\n

Nat\u00fcrlich verrichtet Wasserstoff in Brennstoffzellen bereits sehr zuverl\u00e4ssig seinen Dienst. \u201eDen\u201c Dichtungswerkstoff gibt es daf\u00fcr allerdings nicht. Denn es gibt nicht \u201edie\u201c Brennstoffzelle: Man kennt zum Beispiel alkalische- und Phosphors\u00e4ure-, Polymerelektrolyt- und Hochtemperatur-Brennstoffzellen. Allerdings werden auch hier bereits Elastomer-gebundene Dichtungsmaterialien mit einem hohen Gehalt an speziellen F\u00fcllstoffen f\u00fcr Dichtaufgaben herangezogen.<\/p>\n

Windkraft<\/strong><\/p>\n

Windkraft-Anlagen wachsen in immer gr\u00f6\u00dfere H\u00f6hen: Sie k\u00f6nnen heute mit Rotorendurchmessern von 150 bis \u00fcber 220 m durchaus Nennleistungen bis \u00fcber 10 MW erreichen.\u00a0Dabei stellen, vor allem Offshore, UV-Strahlung, Ozon (im Umfeld elektrischer Anlagen ohnehin kein seltener Gast), Salzwasser und stark schwankende Temperaturen hohe Anforderungen an die hier eingesetzten elastischen Materialien. Obendrein sind nat\u00fcrlich beste Flammschutzeigenschaften gefragt, denn einmal in Brand geratene Gondeln sind praktisch nicht mehr zu l\u00f6schen.<\/p>\n

In diesen Gondeln braucht es zum Beispiel Bauteile zur Schwingungsentkopplung und elastischen Lagerung des Generators: Gummipuffer sind etwa an den Verbindungen zwischen den Rotorbl\u00e4ttern und der Nabe zuhause. Dort absorbieren sie Kr\u00e4fte und Schwingungen und helfen, Vibrationen zu minimieren und auch, Ger\u00e4usche zu d\u00e4mpfen.<\/p>\n

Naturkautschuk wird man unter den etlichen hundert Kilo elastomerer Materialien, die in Windkraftanlagen verbaut werden, schon auf Grund seiner problematischen Witterungs- und Ozonbest\u00e4ndigkeit kaum finden. F\u00fcr Vollgummi-Rotationswellen zieht man gerne NBR-Gummi heran. In Radial-Wellendichtringen etwa findet man oft auch ozonbest\u00e4ndigen HNBR-Kautschuk, der kurzzeitig obendrein Temperaturen bis 170 \u00b0C \u00fcbersteht. Mit entsprechender Armierung ist dieser auch in Lagern mit gro\u00dfem Durchmesser einsetzbar, auf Grund seiner \u00d6lbest\u00e4ndigkeit sogar in fettgeschmierten Hauptlagern.<\/p>\n

Kabel, die den Strom aus Offshore-Windkraftanlagen transportieren, k\u00f6nnen sehr hei\u00df werden. Hier braucht es Gummi-Werkstoffe mit h\u00f6herer Temperaturbest\u00e4ndigkeit, au\u00dfer aus HNBR zum Beispiel aus EPDM.\u00a0Und, nicht zu vergessen: Gummi ist nicht erst im Einsatz dieser Anlagen gefragt. Schon bei der Fertigung der Rotoren aus GFK-Elementen werden Profile aus Silikon-, Butyl- oder EPDM-Kautschuk ben\u00f6tigt.<\/p>\n

Solaranlagen<\/strong><\/p>\n

Auch f\u00fcr Solaranlagen braucht man nat\u00fcrlich Dichtungen, die die Module in Position halten und daf\u00fcr sorgen, dass kein Regen eindringen kann. Vertikaldichtungen, die mehrere Photovoltaik-Module auf Distanz halten, bestehen zum Beispiel aus Silikonkautschuk oder witterungsbest\u00e4ndigem EPDM.<\/p>\n

Zentrale Dichtungsaufgaben \u00fcbernimmt aber meist ein anderer Werkstoff. So werden Solarmodule oft in Ethylen-Vinylacetat-Folien (EVA) eingekapselt. Dabei schlie\u00dft man die Solarmodule in zwei Schichten aus diesem Werkstoff ein; schmilzt die Folie, umschlie\u00dft sie die Zellen perfekt. EVA ist ausgesprochen lichtdurchl\u00e4ssig und witterungsbest\u00e4ndig und weist ein breites Verarbeitungsfenster auf; es ist zwar kein klassisches Elastomer, darf aber, je nach Vinylacetat-Anteil, durchaus als \u201eelastomer\u00e4hnliches\u201c Material verstanden werden. Es gibt mittlerweile auch Ans\u00e4tze, EVA-Folien aus fossilen Quellen durch Varianten mit einem hohen Prozentsatz aus biobasiertem \u00bbZuckerrohr-Ethylen\u00ab zu ersetzen.<\/p>\n

Und damit die schicken Solarpanele auf schicken Flachd\u00e4chern nicht verrutschen, greifen Monteure gerne zu Matten aus EPDM: Sie bieten zus\u00e4tzlichen Halt auf rutschigen Oberfl\u00e4chen und verhindern, dass sich die Module mit der Zeit verschieben.<\/p>\n

Und wo wir gerade bei Geb\u00e4uden sind: Nat\u00fcrlich kommen auch W\u00e4rmepumpen kaum ohne Gummi aus. Hier sind allerdings eher (witterungsbest\u00e4ndige) Dichtungen und Schl\u00e4uche gefragt, die auch bei tieferen Temperaturen eine ausreichende Flexibilit\u00e4t aufweisen, aber auch schwingungsd\u00e4mpfende Gummimatten, die unerw\u00fcnschte Vibrationen der Ger\u00e4te verringern.\u00a0Gummi ist also alles andere als ein \u201everalteter\u201c Werkstoff. Ohne extrem leistungsf\u00e4hige Gummitypen w\u00fcrden Energiewende und der Kampf gegen den Klimawandel nicht funktionieren.<\/p>\n

Auf der K 2025 wird die Rubberstreet wieder das Schaufenster f\u00fcr die Innovationsst\u00e4rke und Leistungsf\u00e4higkeit der Elastomerbranche sein. Bereits seit 1983 ist sie ist die Anlaufstelle und Orientierungspunkt f\u00fcr alle, die sich \u00fcber Elastomere (Kautschuk & TPE) auf der K informieren m\u00f6chten. Schirmherr der Rubber Street ist der wdk (Wirtschaftsverband der deutschen Kautschukindustrie).\u00a0<\/strong><\/p>\n

\u00dcber den Autor:
\n<\/strong>Der promovierte Chemiker Dr. Stefan Albus ist freiberuflicher\u00a0Fachjournalist. Seine Schwerpunkthemen sind Polymerchemie sowie Kunststoff- und Gummi-Anwendungstechnik.<\/em><\/p>\n

\u00dcber die K in D\u00fcsseldorf:
\n<\/em><\/strong>Im Jahr 1952 wurde die K erstmals von der Messe D\u00fcsseldorf veranstaltet und findet im Drei-Jahres-Turnus statt. Die letzte K im Jahr 2022 verzeichnete 3.020 Aussteller aus 59 L\u00e4ndern auf \u00fcber 177.000 m\u00b2 netto Ausstellungsfl\u00e4che und 177.486 Fachbesucher, davon 71 Prozent aus dem Ausland.\u00a0 Weitere Informationen unter <\/em>www.k-online.de<\/em><\/a>.<\/em><\/p>\n

Bild: Credit: Constanze Tillmann \/Messe D\u00fcsseldorf<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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