Elements23 - Evonik

elements23 

SCIENCE NEWSLETTER | 22 | | 24 | 25 | 2008 

COATINGS 

SILIKOPON ® EF: Ein starkes 

Netzwerk gegen Rost 

INTERFACIAL TECHNOLOGIES 

Neue Stabilisatoren für 

PUR-Schäume: Energiesparen 

mit besseren Kühlschränken 

INORGANIC PARTICLE DESIGN 

Silicondichtmassen: 

Kieselsäuren für matte Eleganz 

DESIGNING WITH POLYMERS 

Kunststoffe für die Photovoltaik: 

Mit schlanken Solarzellen 

preiswert die Sonne anzapfen 

1

Dr. Alfred Oberholz 

Mitglied des Vorstandes 

der Evonik Industries AG 

elements23 | 2008 

inhalt 

Das Titelbild zeigt einen 

PUR-Hartschaum. 

Seine Zellstruktur hat 

Einfluss auf die Energie - 

effizienz von Kühl - 

schränken (ab S. 12) 

EDITORIAL 

Energieeffizienz 

Würden Sie einen Oldtimer fahren, der 40 Liter Benzin auf 100 Kilometer braucht? Wohl kaum. Anders 

verhält es sich beim Wohnen: Hunderttausende Wohnungen allein in Deutschland verbrauchen viel zu viel 

Energie. Doch es geht auch anders. Evonik hat in Düsseldorf eine Wohnanlage aus den Sechzigern modernisiert: 

mit Miniblockheizkraftwerk, Photovoltaikanlage, dezentralen Lüftungsanlagen mit Wärmerückge - 

winnung, Dreifachverglasung und Wärmedämmung. Der Primärenergiebedarf pro Quadratmeter und Jahr 

sank von 286 kWh auf 36,2 kWh und liegt damit unter den Vorgaben der Energieeinsparverordnung für 

Neubauten. 

Zur Energiegewinnung geht Evonik auch in die Tiefe: So sind wir an den drei Geothermieprojekten in 

Erding, Simbach-Braunau und Unterschleißheim beteiligt. Die in diesen Anlagen erzeugte Wärme von 

182.000 MWh pro Jahr reicht aus, um 20.222 Einfamilienhaushalte zu versorgen. Damit ist Evonik Markt - 

führer in diesem Bereich. 

Auf der Hannover-Messe haben wir kürzlich einen handelsüblichen Golf V gezeigt, den wir mit Partnern 

um 371 Kilo leichter und effizienter gemacht haben. Von Evonik stammen eine um 16 Kilogramm leichtere 

Starterbatterie mit Lithium-Ionen-Technologie, Sandwich-Verbundwerkstoffe für Motorhaube, Dach, Heck - 

klappe, Türen, Innenraum und Kofferraum, Leichtlaufreifen mit Silica-Silan-Technologie und Motor- und 

Getriebeöle mit optimierten Öladditiven, die den Wirkungsgrad verbessern. Der Spritverbrauch sank von 

5,7 auf 3,9 Liter pro 100 Kilometer, der CO2-Ausstoß verminderte sich um 32 Prozent auf 103 g/km. 

Beispiel Photovoltaik: In Kürze fahren wir in Rheinfelden eine Anlage zur Herstellung von Solarsilizium 

an, die gegenüber etablierten Verfahren 90 Prozent weniger Energie bei der Abscheidung braucht. Mit 

neuen Batteriekomponenten wollen wir außerdem die Lithium-Ionen-Technologie zur Speicherung regenerativer 

Energie nutzbar machen. Und auch wenn die Siliziumtechnologie die Photovoltaik auf absehbare 

Zeit dominieren wird, setzen wir uns mit Alternativen auseinander. Derzeit lotet das Projekthaus Functional 

Films & Surfaces aus, welchen Beitrag Evonik zu flexiblen Dünnschichtzellen leisten kann. 

Mit unserer Entwicklungsinitiative Appliance 2010 wollen wir gemeinsam mit Kunden die Energieef fi - 

zienz von Kühlschränken verbessern. Die nächste Generation soll um bis zu fünf Prozent weniger Energie 

verbrauchen, weil die Dämmschicht aus PUR-Hartschäumen noch besser isoliert. Der Weg dahin führt über 

spezielle Additive, die die PUR-Zellstruktur und damit die Wärmedämmung verbessern. 

Mit Projekten wie diesen sichern wir die Zukunft, weil die Versorgung mit Energie zentral ist – für das 

Leben der Menschen, für das Florieren der Wirtschaft und, indem wir entsprechende Konzepte, Produkte 

und Technologien entwickeln, für das Florieren von Evonik. 

Ich wünsche Ihnen eine interessante Lektüre 

COATINGS 

4 SILIKOPON ® EF: 

Ein starkes Netzwerk gegen Rost 


10 Kooperation mit dem Institut für Partikeltechnik: 

Hochleistungselektroden für großformatige 

Lithium-Ionen-Batterien 


12 Neue Stabilisatoren für PUR-Schäume: 

Energiesparen mit besseren Kühlschränken 

NEWS 

17 Lizenz für HCN-Technologie an Akzo Nobel 

17 Evonik koordiniert neues BMBF-Projekt 


18 Silicondichtmassen: 


COATINGS 

22 Farbtupfer auf dem Meer: 

Silica sorgt für bunte Bootsrümpfe 

NEWS 

25 Neuer Vertriebskanal für Homogenkatalysatoren 

25 Stärkung des Exklusivsynthesegeschäfts 


26 Kunststoffe für die Photovoltaik: 

Mit schlanken Solarzellen 

preiswert die Sonne anzapfen 

NEWS 

31 MaDriX: 

Verbundprojekt für gedruckte Elektronik gestartet 

32 TERMINE UND IMPRESSUM 

2 elements23 EVONIK SCIENCE NEWSLETTER

+++ Erweiterung der Wasserstoffperoxid-Kapazität in Brasilien abgeschlossen 

Das Geschäftsgebiet Active Oxygens von Evonik Industries hat die 

Kapazitätserweiterung seiner Wasserstoffperoxid-Anlage im brasili anischen 

Barra do Riacho erfolgreich abgeschlossen. Durch den Aus - 

bau wurde die Wasserstoffperoxid-Kapazität der Anlage auf 70.000 

Jahrestonnen erhöht und eine Erweiterung bis zu maximal 100.000 

Tonnen möglich. Das Werk Barra do Riacho ist seit Mitte der 1990er 

Jahre in Betrieb. 

„Die Fertigstellung erfolgt zu einem Zeitpunkt, zu dem die 

Re gion eine stetig wachsende Nachfrage nach Wasserstoffperoxid 

verzeichnet“, so Dr. Alfred Oberholz, Mitglied im Evonik-Vorstand 

und verantwortlich für das Geschäftsfeld Chemie. „Jetzt können 

+++ Kapazität für Weichmacheralkohole in Marl wird ausgebaut 

Evonik Industries baut am Standort Marl die Produktionskapazitäten 

für Oxo-Alkohole um 60.000 Tonnen pro Jahr aus. Damit wird dort 

erstmals auch der Alkohol 2-Propylheptanol (2-PH) hergestellt, ein 

Ausgangsstoff zur Herstellung von Weichmachern für PVC unter 

anderem in Kabeln und Folien. Die Inbetriebnahme der 2-PH-Anlage 

ist für das 2. Halbjahr 2009 geplant. 

Angesichts des weltweit steigenden Bedarfs nach Weichma - 

chern ergänzt die neue 2-PH-Anlage das bereits bestehende 

Geschäft mit Isononanol (INA). Am Standort Marl verfügt Evonik 

bereits über INA- Kapazitäten von 340.000 Tonnen pro Jahr und da - 

mit über die weltweit größte einzelne Produktionsanlage zur Her - 

stellung des Weich macheralkohols. Insgesamt wird Evonik damit 

zum größten Her stel ler von C9/C10-Weichmacher-Alkoholen in 

Europa. Dr. Klaus Engel, im Vorstand der Evonik zuständig für das 

Geschäftsfeld Chemie: „Mit dieser Investition optimieren wir unseren 

Verbund in der C4-Chemie, bei der wir bereits heute über eine 

weltweit führende Position und langjähriges Know-how verfügen.“ 

Evonik Industries hat gemeinsam mit ihrem amerikanischen Joint- 

Venture-Partner Headwaters, South Jordan, Utah, eine deutlich er - 

weiterte Wasserstoffperoxidanlage im koreanischen Ulsan in Betrieb 

genommen. 2006 hatte das Joint Venture die Produktion von der finnischen 

Kemira Oyi, Helsinki, erworben. Auf Basis Evonik-eigener 

Technologie konnte die Kapazität von ursprünglich 34.000 Tonnen 

pro Jahr innerhalb eines Jahres mehr als verdoppelt werden. 

Mit dem Wasserstoffperoxid (H2O2) aus Ulsan soll zum einen 

der koreanische Markt für H2O2 bedient werden. Zum anderen wird 

das Joint Venture die koreanische SKC, Seoul, an deren Standort Ulsan 

direkt „über den Zaun“ mit Wasserstoffperoxid beliefern. Dr. Thomas 

Haeberle, Leiter Geschäftsbereich Industrial Chemicals: „Mit der In - 

be triebnahme der zusätzlichen Kapazitäten der Wasserstoffper oxid - 

anlage in Korea sind wir unserem Ziel, Wasserstoffperoxid erstmals 

in großen Mengen für die chemische Synthese zur Verfügung zu 

stellen, einen großen Schritt nähergekommen.“ 

news 

wir den Bedarf unserer Kunden als verlässlicher, leistungsstarker 

Partner er heb lich besser abdecken. Diese Investition unterstreicht, dass 

wir un se re gute Position im Wasserstoffperoxid-Geschäft ausbauen 

wollen.“ 

Nach der erfolgreichen Anwendung der eigenen Evonik-Hoch - 

leistungstechnologie in Barra do Riacho soll diese entsprechend den 

Marktanforderungen demnächst auch an anderen Wasserstoffper - 

oxid-Produktionsstandorten von Evonik eingesetzt werden – entweder 

im kanadischen Gibbons oder in Mobile, Alabama. Im Gegensatz 

zum Neubau ermöglicht der Einsatz dieser Technologie eine effiziente 

und wirtschaftliche Erweiterung vorhandener Anlagen. 

Weichmacher verwandeln sprödes PVC in ein flexibles Material 

und ermöglichen dadurch den breiten Einsatz des Kunststoffes bei 

Kon sumgütern. Sie sind zum Beispiel ein Bestandteil von Fuß bo den - 

belägen, Kabelisolierungen, Planenstoffen und diversen Automobil - 

anwendungen oder Folien. Evonik produziert in Marl über 2-PH und 

Isononanol hinaus auch den PVC-Weichmacher VESTINOL ® 9 mit 

einer Kapazität von 220.000 Tonnen pro Jahr. 

+++ Evonik-Joint-Venture nimmt in Korea weitere Kapazitäten für Wasserstoffperoxid in Betrieb 

SKC wird innerhalb der nächsten Monate eine der weltweit er sten 

Anlagen zur Produktion von Propylenoxid nach dem sogenannten 

HPPO-Verfahren in Betrieb nehmen. Wasserstoffperoxid ist neben 

Pro pylen der Ausgangsstoff, aus dem nach diesem kostengünstigen 

und umweltfreundlichen Prozess Propylenoxid hergestellt wird. Pro - 

py lenoxid ist ein Vorprodukt für Polyurethane, die z. B. in Armaturen 

und Polstern von Autos Verwendung finden. Evonik und Uhde, Dort - 

mund, haben das HPPO-Verfahren entwickelt und an SKC lizenziert. 

„Durch die gemeinsame Entwicklung innovativer Technologien 

kön nen wir zusammen mit bewährten Partnern neue Geschäftsfelder 

erschließen – wie hier die großtechnische Anwendung des Bleichund 

Oxidationsmittels Wasserstoffperoxid in der chemischen Syn - 

the se“, erklärt Haeberle die Strategie von Evonik. Um diese Strategie 

langfristig abzusichern, arbeiten Evonik und Headwaters gemeinsam 

an einem neuen Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxid 

nach der katalytischen Direktsynthese. 

elements23 EVONIK SCIENCE NEWSLETTER 3

SILIKOPON ® EF 

MARKUS HALLACK 

Gerade im Umweltschutz hat die VOC-Richtlinie (VOC 

steht für Volatile Organic Compounds) große 

Bedeutung erlangt. Sie soll die Emission flüchtiger 

organischer Lösemittel eingrenzen, weil sie an der 

Bildung des umwelt- und gesundheitsschädigenden troposphärischen 

Ozons – des so genannten Sommersmogs – be teiligt sind. 

Deutschland hat mit der „Verordnung zur Be grenzung der VOC- 

Emissionen aus Farben und Lacken“ vom Dezember 2004 entsprechende 

Vorgaben der EU umgesetzt, die in ihrem Be reich 

280.000 Tonnen VOC pro Jahr einsparen will. Derzeit arbeiten 

unterschiedliche Industriezweige – darunter Auto mobil-, Schie - 

nenfahrzeug- und Flugzeugbau – da ran, den VOC-Anteil in Lackformulierungen 

bis 2010 auf 100 Gramm pro Liter zu drücken. 

Ähnliche Bestrebungen zur VOC-Beschränkung gibt es 

auch in anderen Ländern wie den USA. Hier sind Angaben über 

erreichte Einschränkungen oder Zielsetzungen schwierig, weil 

einige Staaten eigene Richtlinien hinsichtlich VOC erlassen ha - 

ben. Fachleute gehen aber davon aus, dass sich auf lange Sicht 

die strengste Richtlinie durchsetzen wird. Diese sieht derzeit 

für Europa und Nordamerika einen VOC-Anteil von 250 

Gramm pro Liter vor. 

Vor diesem Hintergrund hat Evonik neue Bindemittelsys - 

teme mit hohem Feststoffgehalt entwickelt, die auf Silicon- 

Epoxy-Hybridtechnologie beruhen und sich gleichermaßen 

durch ihre Leistungsfähigkeit und Umweltverträglichkeit auszeichnen. 

Ursprünglich kamen Silicon- und Siliconkom bina - 

tions harze überall dort zum Einsatz, wo Hitzebeständigkeit er - 

forderlich ist. Weitere Eigenschaften sind die gute Witterungs - 

beständigkeit und die geringe Vergilbungsneigung. Einsatzfel - 

der sind der Aggregatebau, Auspuffanlagen für Automobile und 

Zweiräder sowie Kaminöfen und feuerfeste Beschichtungen. 

Bisher lag der Fokus auf reinen Siliconharzen bzw. Silicon- 

Polyester-Kombinationsharzen. Die Anwendungen lagen im mer 

im Bereich des hitzestabilen Korrosionsschutzes. Um die Pro - 

duktpalette zu erweitern, wurde mit dem neuen Silicon-Epoxy- 

Hybridbindemittel mehr Wert auf die Witterungsbe stän digkeit 

gelegt. Evonik kann hier seine Kernkompetenz ausspielen, um 

durch die gezielte Kombination verschiedener organischer Har - 

4 

Ein starkes Netzwerk gegen 

Rost ist allgegenwärtig – und Korrosionsschutz eine permanente Herausforderung. Fachleute schätzen, 

dass ein Drittel aller Eisen- und Stahlprodukte, die weltweit in einem Jahr hergestellt werden, 

zum Austausch korrodierter Bauteile dient. Der volkswirtschaftliche Schaden ist also enorm. Allein 

für die Vereinigten Staaten von Amerika liegt er nach Angaben des Batelle-Instituts (Columbus, Ohio) 

bei 300 Milliarden Dollar pro Jahr, für Deutschland beziffert ihn das renommierte Karl-Winnacker- 

Institut der DECHEMA auf deutlich über 50 Milliarden Euro pro Jahr. Entsprechend wichtig ist der 

nachhaltige Korrosionsschutz mit geeigneten Mitteln und Methoden. Im Blickpunkt stehen dabei 

Systeme mit hoher Haltbarkeit und langer Lebensdauer, mit Farbechtheit und -beständigkeit, mit 

gleichermaßen guter Ökonomie und Ökologie – wie die neuen Silicon-Epoxy-Hybridharze von Evonik. 

ze mit einem Siliconharz ein optimales und einzigartiges Eigen - 

schaftsprofil zu erzeugen. 

Grundharz mit Epoxid- und Alkoxygruppen 

Alle Siliconharze der Evonik-Marke Tego werden nach einem 

einheitlichen Reaktionsschema hergestellt. Dazu werden zu - 

nächst Harzvorprodukte mit definierter Molekulargewichts - 

ver teilung produziert, die als reaktive Gruppen praktisch keine 

SiOH-Gruppen, sondern nur noch SiOR-Gruppen tragen. Diese 

reagieren im Anschluss mit OH-funktionellen Verbindungen 

weiter zu einem Hybridharz, das sowohl Epoxid- als auch Al - 

koxygruppen enthält. 

Als Härter kommt ein Aminoalkoxysilan zum Einsatz. Des - 

sen Aminogruppe reagiert mit den Epoxidgruppen, die drei 

Alk oxygruppen reagieren unter Zuführung von Wasser bzw. 

unter dem Einfluss der Luftfeuchtigkeit mit den Alkoxygruppen 

im Harz, wobei das Amin katalytisch wirkt. Wegen dieser „Dop - 

pelvernetzung“ entsteht dabei ein Silicon-Epoxy-Hybrid grund - 

gerüst mit extrem hohem Vernetzungsgrad. 

Über die Variation der eingesetzten Siloxanvorprodukte 

und Polyole lassen sich auch Silicon-Epoxy-Hybridbindemittel 

(Markenname SILIKOPON ® ) mit einem Silicongehalt von 50 

Pro zent herstellen. Die verwendeten aliphatischen Epoxide 

brin gen als Eigenschaften eine gute Korrosions- und Chemika - 

lienbeständigkeit mit. Die Alkoxysiloxane weisen dagegen eine 

gute UV-Beständigkeit auf und neigen wenig zum Vergilben. 

Beide Komponenten werden miteinander zu den neuartigen 

Hybridbindemitteln umgesetzt. Der Härter aus der Gruppe der 

Aminoalkoxysilane, der erst nachträglich bei der Applikation 

hinzugefügt wird, verstärkt wiederum die Schutzwirkung 

gegen Korrosion und Chemikalien. 

Auf analoge Weise hat Evonik bereits Systeme auf Basis aromatischer 

Epoxide geschaffen, die sich durch extreme Hitze be - 

ständigkeit auszeichnen und deshalb bevorzugt zur Beschich - 

tung von Auspuffanlagen für Zweiräder eingesetzt werden. 

Zudem haften sie sehr gut auf Stahluntergründen, so dass der 

daraus formulierte Lack selbst bei extremen Temperatur - >>> 

elements23 EVONIK SCIENCE NEWSLETTER

Rost 

SILIKOPON ® EF 

Aliphatisches Epoxid 

Korrosionsschutz 

Chemische Widerstandsfähigkeit 

elements23 EVONIK SCIENCE NEWSLETTER 

O 

R 

O 

O 

CH CH2 

R1 

Si OR4 

R3 

Alkoxy-Siliconharz 

UV-Beständigkeit 

Geringe Neigung zur Vergilbung 

H2O 

-ROH 

RO 

H2N 

Si OR 

OR 

Härter Aminoalkoxysilan 

Korrosionsschutz 

Chemische Widerstandsfähigkeit 

R=Me oder Et 

Dynasylan ® 

COATINGS 

Die neuen Silicon-Epoxy-Hybridharze sind als Korrosionsschutz 

für Stahl, aber auch zum Beschichten von Holz, Beton oder 

Kompositwerkstoffen geeignet. Wesentliche Pluspunkte sind 

die schwere Entflammbarkeit und vor allem der niedrige Gehalt 

an flüchtigen organischen Verbindungen: Er liegt bei unter 

100 Gramm pro Liter und schafft damit gegenüber bestehenden 

Systemen eine klare Verbesserung 

Reaktionsschema zur Herstellung der Silicon-Epoxy-Hybridharze. 

Ein aliphatisches Epoxid und ein Alkoxy-Siliconharz reagieren 

mit OH-funktionellen Verbindungen zu einem Hybridharz, das 

sowohl Epoxid- als auch Alkoxygruppen trägt. Bei der Vernetzung 

mit einem Aminalkoxysilan reagiert dessen Aminogruppe mit 

den Epoxidgruppen und die Alkoxygruppen unter dem Einfluss 

der Luftfeuchtigkeit mit den Alkoxygruppen im Harz 

5

wech seln nicht delaminiert. Ein derartiges Bindemittelsystem ist 

hervorragend geeignet, um Lackformulierungen für Aus puff - 

an la gen von Kraftfahrzeugen und Triebwerken zu erstellen. Bei - 

de Applikationen müssen diese Materialeigenschaft aufweisen. 

Mit dem neuen Ansatz, aliphatische Epoxide zu verwenden, 

ermöglicht Evonik Formulierungen, die nur fünf Prozent Löse - 

mittel enthalten oder – anders ausgedrückt – 75 Gramm VOC 

pro Liter. Dieser Wert liegt deutlich unter den üblichen am 

Markt erhältlichen Systemen. Typischerweise besteht eine 

Lack formulierung zu über 60 Prozent aus SILIKOPON ® EF, der 

Härter – zum Beispiel Dynasylan ® AMEO oder AMMO – wird 

im Verhältnis 100:16 zugegeben. Das EF markiert im Übrigen 

eine deutlich flexiblere Version als der Vorgänger ED (extremely 

durable), der sehr hart eingestellt war. Einen ebenfalls hohen 

Anteil von mehr als 20 Prozent haben Pigmente. Die Mischun - 

gen bieten den Vorteil, dass sowohl die Herstellungsmaschinen 

als auch die Verarbeitungsmaschinen nur in sehr begrenztem 

Maß angepasst werden müssen. Das bedeutet nicht zuletzt auch 

große Kosteneinsparungen auf Seiten des Lackherstellers und 

des Lackverarbeiters. 

Ausgezeichnete Ergebnisse im Florida-Test 

In intensiven Versuchsreihen unter den in der Lackindustrie 

weltweit akzeptierten Florida-Bedingungen haben die neuen 

Beschichtungssysteme sehr gut abgeschnitten. Inzwischen liegen 

Daten aus über zwei Jahren Florida-Test vor. Sie zeigen insgesamt 

eine außergewöhnliche Glanzhaltung und Witterungs - 

beständigkeit. Die Vergilbung ist so gering, dass das menschliche 

Auge sie kaum wahrnimmt. Auch die Resultate beim Kor ro - 

sionsschutz sind hervorragend. 

Derartige Systeme sind aufgrund des niedrigen Lösemit tel - 

anteils auch für Ultra-High-Solid-Beschichtungen geeignet. 

Zudem haben die Entwickler erfolgreich demonstriert, dass sie 

Glanzhaltung gemessen unter einem Winkel von 60 Grad unter den harten 

Be dingungen des Florida-Tests: SILIKOPON ® EF zeigt im Vergleich zum 

Vorgänger SILIKOFTAL ® ED und zu einem handelsüblichen Vergleichsharz 

auch nach zwei einhalb Jahren eine außergewöhnliche Glanzhaltung 

■■ SILIKOPON ® EF ■■ SILIKOFTAL ® ED ■■ Vergleichsharz 

Glanzhaltung in Prozent 

98 

Farbabstand Δ E, der die Veränderung der Farbe im Vergleich zur Ursprungsfarbe 

bzw. die Vergilbung beschreibt, im Florida-Test. Nach 30 Monaten ist die Ver gil - 

bung von SILIKOPON ® EF ebenso wie beim Vorgänger SILIKOFTAL ® ED so 

gering, dass sie mit dem bloßen Auge kaum wahrgenommen wird. Im Gegensatz 

dazu zeigt das handelsübliche Vergleichsharz eine sehr starke Vergilbung 

■■ SILIKOPON ® EF ■■ SILIKOFTAL ® ED ■■ Vergleichsharz 

Farbabstand Δ E 

10 

9 

8 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

0 

6 12 18 24 30 

Monate 

6 elements23 EVONIK SCIENCE NEWSLETTER 

96 

94 

92 

90 

88 

86 

84 

82 

80 

6 12 18 24 30 

Monate

Gering 

auch als Easy-to-clean- und als Antigraffiti-Beschichtung ein - 

gesetzt werden können. Entsprechende Klarlacke wurden 

bereits formuliert. Die Trocknungsbedingungen sind vergleichbar 

mit denen von konventionellen Zweikomponenten- 

Polyurethan systemen, wobei die Trocknung in diesem Fall 

nicht nur von der Temperatur, sondern auch von der Luftfeuch - 

tig keit abhängig ist, weil die Alkoxyvernetzung als Hydroly se - 

reaktion abläuft. Über diese beiden Parameter lässt sich daher 

die Trocknung steuern. 

Insgesamt kann Evonik dem Markt eine große Varia tions - 

breite bei den Härtern zur Verfügung stellen. Für Epoxidharze 

kommen als Härter aminofunktionelle Silane zum Einsatz. Auf 

diesem Gebiet ist Evonik seit rund 50 Jahren unter dem Mar - 

ken namen Dynasylan ® aktiv. Für die Härtung der neuen Sys - 

teme kommen insbesondere AMEO (3-Aminopropyltriethoxy - 

silan) und AMMO (3-Aminopropyltrimethoxysilan) in Frage, 

die auch in einer 1:1-Mischung oder katalysiert mit Dibutyl - 

Über den Härter (AMEO steht für 3-Aminopropyltriethoxysilan, AMMO für 3-Amino propyl - 

trimethoxysilan) und gegebenenfalls den Katalysator (DBTL steht für Dibutylzinndilaurat) 

lässt sich die Geschwindigkeit der Härtungsreaktion steuern. Auf die Endhärte des Lackfilms 

hat dies jedoch keinen Einfluss, wie die in der Abbildung dargestellte Pendelhärte zeigt 

■■ ED AMEO 100:16 ■■ EF AMEO 100:16 ■■ EF AMEO/AMMO 100:14 

■■ EF AMEO/DBTL 100:18 ■■ EF AMEO/DBTL 100:14 

Pendelhärte [n] 

140 

120 

100 

80 

60 

40 

20 

0 

1 2 3 7 14 21 28 35 

Tage 

Abhängigkeit der Trocknungszeit von Härter (AMEO steht für 3-Aminopropyltriethoxysilan, 

AMMO für 3-Aminopropyltrimethoxysilan) und Katalysator (DBTL steht für Dibutyl zinndilaurat): 

Ob hohe Luftfeuchtigkeit oder extreme Temperaturen – mit SILIKOPON ® EF lässt sich die 

Härtungsgeschwindigkeit den jeweiligen Erfordernissen anpassen 

■■ ED AMEO ■■ EF AMEO ■■ EF AMEO/AMMO 100:14 

■■ EF AMEO/DBTL 100:18 ■■ EF AMEO/DBTL 100:14 

Trocknungsgrad (Touch dry) 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

Gut 

1 

0 

1 2 3 4 5 

Stunden 

COATINGS 

zinn dilaurat (DBTL) sowie mit Bismutverbindungen eingesetzt 

werden können. 

Die Härte des Lackfilms bleibt davon unbeeinflusst – am 

Ende des Prozesses stellt sich unabhängig sowohl vom Härter als 

auch vom Katalysator immer der gleiche Wert ein. Das hat den 

Vorteil, dass der Härtungsvorgang entsprechend den jeweiligen 

Umgebungsbedingungen durch die Wahl des Härters und gegebenenfalls 

des Katalysators schneller oder langsamer eingestellt 

werden kann und dennoch immer zum gleichen Ergebnis führt – 

ein deutlicher Pluspunkt gegenüber Zweikomponenten-PUR- 

Systemen. In Langzeitversuchen wiesen die Entwickler außerdem 

nach, dass SILIKOPON ® EF im Gegensatz zum Vorgänger 

ED nicht zur Versprödung neigt. 

Ein zusätzliches Kriterium ist die Trocknungsgeschwindig - 

keit. Das gilt insbesondere bei größeren Objekten, wie zum 

Beispiel Eisenbahnwaggons, die immer noch von Hand lackiert 

werden. Für einen guten Verlauf der Beschichtung darf der >>> 


Lack nicht zu schnell „anziehen“, sondern muss noch gut fließen, 

wenn der Lackierer wieder am Ausgangspunkt seiner 

Lackie rung angelangt ist. Auch diese Zeitspannen können 

durch die Variation von Härter-Katalysator-System den 

Notwendigkeiten angepasst werden. 

Andererseits gibt es auch Fälle, in denen große Werkstücke 

schnell staubtrocken oder sogar regensicher sein müssen, weil 

der Platz in der Lackiererei anderweitig benötigt wird. Ähnliches 

gilt für Trockendocks von Schiffen, wo schon aus Kos - 

tengründen jede Stunde zählt. Zudem geht es hier nicht um die 

Schönheit des Lacks, sondern um den effizienten Auftrag und 

einen sicheren Korrosionsschutz. Selbst so gravierende klimatische 

Unterschiede, wie sie beim Streichen einer Metallkon - 

struk tion im extrem kalten und trockenen Murmansk oder 

beim Beschichten eines Krans im heißen, feuchten Singapur 

herrschen, lassen sich mit der Neuentwicklung von Evonik 

überbrücken. 

Umweltverträgliche Lackformulierungen 

mit geringem VOC-Gehalt 

Mit den neuen SILIKOPON ® EF-Systemen stehen besonders 

umweltverträgliche Lackformulierungen zur Verfügung, die je 

nach verwendetem Pigment zu 70 bis 90 Prozent aus Produkten 

von Evonik bestehen. Der besondere Vorteil besteht in dem 

unerreicht niedrigen VOC-Gehalt, der unter 100 Gramm pro 

Liter liegt und damit gegenüber bestehenden Systemen eine 

klare Verbesserung schafft. 

Aber nicht nur auf Stahl, sondern auch auf verschiedenen 

Holzsorten macht SILIKOPON ® EF eine sehr gute Figur. Auch 

hier kann der VOC-Anteil auf unter 100 Gramm pro Liter 

gedrückt werden. Zudem verleihen entsprechende Anstriche 

Holz eine besondere Anmutung – das Holz wirkt sehr lebendig 

und die Fachleute sprechen von einer brillanten Anfeuerung. 

Weitere Vorteile gerade beim Holz sind die schwere Entflamm - 


arkeit und die Abriebfestigkeit. Diese Eigenschaften erschließen 

hochwertige Anwendungen wie den Yacht- und Flugzeug - 

innenausbau, aber auch stark strapazierte Fußböden. Dabei 

sind diese Lösungen auch wirtschaftlich. Beim Flugzeug- und 

Yachtinnenausbau müssen heute noch bis zu sieben Schichten 

lackiert werden, bei den neuen Systemen würden maximal drei 

Aufträge reichen. 

Neue Möglichkeiten ergeben sich auch im schweren 

Kor ro sions schutz. So lässt sich hoch mit Zinkstaub gefülltes 

SILIKOPON ® EF als Zweikomponenten-Silicon-Epoxy-Primer 

einsetzen. Einige große Kunden arbeiten in Forschung und 

Entwicklung bereits an Kombinationen beider Systeme, um ein 

Optimum bei den Eigenschaften zu erreichen. Die anorganische 

Lösung auf Basis von Kieselsäureestern hat Vorteile bei der 

schnellen Trocknung und dem Korrosionsschutz der Beschich - 

tung. Die organische Alternative dagegen sammelt Pluspunkte 

bei einer besseren Haftung und einer höheren Flexibilität. For - 

Vielseitig: SILIKOPON ® 

EF sorgt bei Holz für eine 

brillante Anfeuerung, 

kann bei glas- und kohle - 

faserver stärkten Kunst - 

stoffen zur Gewichts ein - 

sparung beitragen, haftet 

auch auf Beton sehr gut 

und schützt Metall - 

konstruktionen zuver - 

lässig vor Korrosion 

COATINGS 

mu lierungen auf der Basis von SILIKOPON ® EF vereinen beide 

Eigenschaften in einem Produkt. 

Grundsätzlich gilt: Die Einsatzchancen der neuen Lacke 

sind noch gar nicht endgültig ausgelotet. Fest steht bisher aber, 

dass SILIKOPON ® EF auf Metallen ebenso gut einsetzbar ist wie 

auf Beton oder Kompositwerkstoffen, also glasfaser- oder kohlefaserverstärkten 

Kunststoffen. Diese sind von immer größerer 

Bedeutung bei Rotorblättern für Windkraftanlagen oder im 

Flugzeugbau. Hier kann ein einschichtiger Aufbau auch zur Ge - 

wichtseinsparung beitragen. Ein geringeres Gewicht ist auch 

immer ein Thema für die Automobilhersteller – und dieser Be - 

reich gilt unangefochten als Champions League der Lackierer. 

Könnte gut sein, dass sie eines Tages auch SILIKOPON ® EF offen - 

steht. ● 

MARKUS HALLACK 

Jahrgang 1966 

Markus Hallack ist Mit ar - 

beiter des Evonik-Ge - 

schäfts bereichs Coatings & 

Additives am Standort 

Hopewell, Virginia, USA, 

wo das Unternehmen ein 

technisches Kompetenz - 

zentrum für Coatings und 

Inks unterhält. Er arbeitet 

dort als Senior Technology 

Manager für Beschichtungsadditive und Spezialharze 

der Evonik-Marke Tego. 

+1 804 541-8658, markus.hallack@evonik.com 


KOOPERATION MIT DEM INSTITUT FÜR PARTIKELTECHNIK 

Hochleistungselektroden für großformatige 

TORBEN HÖFEL (IPAT, TU BRAUNSCHWEIG), DR. ANDRÉ MECKLENBURG, DR. ANDREAS SCHORMANN, DR. CLAUDIA VEIT 

Vor einem Jahr hat die Evonik Litarion GmbH, eine hundertprozentige Tochter von Evonik Industries, 

in Kamenz bei Dresden mit der Aufnahme des Produktionsbetriebs für die Serien ferti gung von 

Elek troden für großvolumige Lithium-Ionen-Batterien begonnen – ein neuer Markt, der gerade im 

Ent stehen ist und mit Blick auf Hybridfahrzeuge und stationäre Speichersysteme attraktives Wachs tum 

verspricht. Konsequenterweise beschränkt Evonik sich nicht auf die reine Produk tion der neu entwickelten 

Elektroden, sondern sucht bereits nach Verbesserungs möglich keiten. Mit im Boot sind 

Hochschulpartner wie das Institut für Partikeltechnik der Technischen Univer sität Braunschweig. 

Fortschrittliche Energiespeicher auf Basis von Lithium- 

Ionen-Akkumulatoren dominieren schon heute den 

Bereich portabler Anwendungen mit über 99 Prozent. 

Für Mobiltelefone, Laptops, Kameras und Unterhal - 

tungs elektronik sind sie inzwischen unverzichtbar. Grund sätz - 

lich sind derartige Systeme dank ihrer hohen Energiedichte 

aber auch für viele andere Anwendungen geeignet. Dazu zählen 

insbesondere Kraftfahrzeuge mit Hybrid- oder Elektro an - 

trieb, Speichersysteme im industriellen Umfeld für elektrische 

Antriebe in Maschinen und Transporteinrichtungen (mobil 

und stationär) sowie Speicherbatterien für den industriellen 

und häuslichen Gebrauch, die mit regenerativ gewonnenem 

Strom aus Wind- und Solaranlagen gespeist werden. Zusätz - 

liche Einsatzmöglichkeiten ergibt der Markt für kabellose 

Werk zeuge, für Boote, Fahrräder und Scooter. Grundvor aus - 

setzung für Erfolge in diesen Segmenten ist die Weiterent - 

wicklung des Lithium-Ionen-Akkus in Richtung höhere Leis - 

tung, längere Lebensdauer, verbesserte Sicherheit sowie ge - 

rin gere Kosten. 

Vor diesem Hintergrund hat die Evonik-Tochter Litarion am 

Standort Kamenz in Sachsen die Produktion von Hoch leis tungs - 

elektroden für großformatige Lithium-Ionen-Batteriesysteme 

aufgenommen, die von der am gleichen Standort ansässigen 

Bei der Serienfertigung 

von Elektroden für 

großvolumige Lithium- 

Ionen-Bat te rien in 

Kamenz wird eine Me - 

tall folie, der so genannte 

Stromsammler, mit wenigen 

Mikrometer großen 

Partikeln beschichtet. 

Zum Einsatz kommen 

z. B. Graphitpartikel für 

die Anode und Lithium- 

Metalloxidpartikel für 

die Ka thode; die fertige 

Schicht ist etwa 20 bis 

200 Mikrometer dick 

Li-Tec Battery GmbH & Co. KG in einem engen Produktions - 

ver bund hergestellt werden. Für die notwendige Weiterent - 

wick lung der Schlüsselelemente der Batterie ist es von essenzieller 

Bedeutung, die physikalisch-chemischen Zusammen - 

hänge nicht nur im gesamten Herstellungsprozess, sondern 

auch in den fertigen Elektrodenbändern selbst zu verstehen 

und weiter zu optimieren. Zu diesem Zweck kooperiert das 

Entwicklungs team von Evonik auch mit ausgesuchten Hoch - 

schul instituten. Eine Möglichkeit der Zusammenarbeit ist die 

Erstel lung von Studien- und Diplomarbeiten. 

So verfolgt Evonik mit dem renommierten Institut für 

Partikeltechnik (iPAT) der Technischen Universität Braun - 

schweig ein Gemeinschaftsprojekt, das die Übertragung von 

Erkenntnissen aus physikalisch-chemischen Grundlagen unter - 

suchungen in die industrielle Praxis zum Ziel hat. Durch den 

Wissenstransfer zwischen Produktion und Hochschule unter 

der Koordination des Evonik-Servicebereichs Verfahrenstech - 

nik & Engineering war es beiden Seiten möglich, die bereits 

vorhandenen Erfahrungen des jeweiligen Partners zu nutzen. 

Das Institut für Partikeltechnik unter der Leitung von Prof. 

Dr.-Ing. Arno Kwade ist wie Evonik Mitglied der DFG-Pro jekt - 

initiative „Funktionsmaterialien und Materialanalytik zu Li thi - 

um-Hochleistungsbatterien“. Es hat besondere Kompetenzen 


Lithium-Ionen-Batterien 

auf den Gebieten Zerkleinern, Mischen und Dispergieren 

sowie Pulverhandling und -verdichtung. Die Ausstattung des 

iPAT, die teils bereits länger vorhanden ist, teils im Rahmen der 

DFG-Projektinitiative zusätzlich beschafft wurde, erlaubt die 

Durchführung und Untersuchung des Herstellungsprozesses 

von Lithium-Ionen-Elektroden im Kleinmaßstab. Die Möglich - 

keiten reichen von der Materialvorbehandlung über die Disper - 

gierung der Suspensionen bis zur Beschichtung, Trocknung 

und Verdichtung der Elektrodenschichten. 

Entwicklungsziel: längere Lebensdauer der Elektroden 

Für die Analytik verfügt das iPAT unter anderem über diverse 

Partikelgrößenmessgeräte bis in den Nanometerbereich, über 

Rheometer sowie über Geräte zur Messung von mikromechanischen 

Eigenschaften – dazu gehören unter anderem ein Ras ter - 

kraftmikroskop und ein Nanoindenter, mit dem Härtemes sun gen 

und die Bestimmung von elastischen Eigenschaften mög lich 

sind. Speziell für die Ermittlung der mechanischen Fes tig keit 

und Beständigkeit von Elektrodenbeschichtungen, die einen 

bedeutenden Einfluss auf die zyklische und kalendarische 

Lebensdauer der Elektroden haben, entwickelt oder adap tiert 

das iPAT derzeit verschiedene Methoden: die Nano in den tation, 

den Stirnabzugstest – die gebräuchlichste und am weitesten 

entwickelte quantitative Methode zur Messung der Haft - 

festigkeit dünner Oberflächenschichten – oder den Drei punkt - 

biegetest zur Messung der Verbund fes tig keit. 

Elektroden für Lithium-Ionen-Akkumulatoren bestehen 

aus wenigen Mikrometer großen Partikeln, z. B. Graphit par - 

tikel auf der Anode und Lithium-Metalloxidpartikel auf der 

Kathode. Diese sind auf einer Metallfolie, dem so genannten 

Strom sammler, in einer etwa 20 bis 200 μm starken Schicht 

gebunden. Wichtige Eigenschaften der Schicht sind das Flä chengewicht, 

die Schichthöhe und -breite, die Porosität so wie die 

Gemeinsam mit dem 

iPAT untersucht Evonik 

Litarion beispielsweise 

die Schichterzeugung in 

der Produktionsanlage 

unter gezielter Variation 

der Dispersionseigen - 

schaften, insbesondere 

der rheologischen Eigen - 

schaften. Die Grafik 

zeigt, wie sich die Visko - 

si tät der Dispersion in 

Abhängigkeit von 

Fest stoff gehalt und 

Tempe ra tur ändert 

■■ T = 20 °C 

■■ T = 35 °C 

■■ T = 50 °C 

Viskosität [Pa•s] 


9 

8 

7 

6 

5 

4 

● 

3 

● 

2 

1 

● 

0 

48 

● 

50 52 54 56 58 60 62 64 66 

● 

● 

● 

● 


Schichtkontur. Vor der Beschichtung müssen die Par tikel in 

einem Lösungsmittel zusammen mit einem Bindemittel dispergiert 

werden. Für die Beschichtung selbst stehen unterschied - 

liche Verfahren zur Verfügung, wobei die Auswahl unter 

anderem von der Gerätegröße – Labor- oder Produktionsmaß - 

stab – ab hängt. Die Rezeptur der Dispersion muss dem Be - 

schich tungs verfahren unter Einhaltung der gewünschten elektrochemischen 

Parameter der Elektroden angepasst werden. 

Im Rahmen der Zusammenarbeit zwischen Evonik und dem 

iPAT wird zum Beispiel der Einfluss wichtiger For mu lie rungsund 

Dispergierparameter auf die geometrischen und physikalischen 

Eigenschaften – unter anderem Höhe, Kontur und Po ro - 

si tät – von Elektrodenschichten untersucht. Konkret wol len die 

Forscher folgende Fragen klären: 

• Welchen Einfluss haben Rezeptur- und Disper gier para me - 

ter wie Feststoffgehalt, Dispergierzeit und -intensität, Tem pe - 

ratur und Vakuum auf die rheologischen Eigenschaften und die 

Stabilität der Dispersion für die Beschichtung? 

• Wie verläuft die Schichterzeugung in der Produk tions an - 

la ge unter gezielter Variation der Dispersionseigenschaften, 

insbesondere der rheologischen Eigenschaften, und gegebenenfalls 

unter Berücksichtigung des Beschichtungsverfahrens? 

• Wie hängen die Porosität verschiedener Elektroden schich - 

ten und die elektrochemische Leistung des fertigen Produkts 

zu sammen? 

Durch eine tiefer gehende Kenntnis dieser essenziellen 

Stru ktur-Eigenschaftsbeziehungen der untersuchten Systeme 

ist es möglich, Elektrodenbänder noch besser auf die jeweilige 

An wendung abzustimmen und maßgeschneidert für den Kun - 

den herzustellen. Auf diese Weise sollen auch die Elek tro den 

zur weiteren Verbesserung der Lithium-Ionen-Batterien bei - 

tragen. Auch deshalb soll die Zusammenarbeit mit dem iPAT, 

die sich schon jetzt bewährt hat, in Zukunft noch erweitert werden. 

● 

● 

● 

Feststoffgehalt [%] 

ANSPRECHPARTNER 

DR. ANDRÉ MECKLENBURG 

Servicebereich Verfahrenstechnik & Engineering 

Evonik Degussa GmbH 

+49 6181 59-4223 

andre.mecklenburg@evonik.com 

DR. ANDREAS SCHORMANN 

Produktionsleitung 

Evonik Litarion GmbH 

+49 3578 37487-314 

andreas.schormann@evonik.com 

DR. CLAUDIA VEIT 

Elektrodenentwicklung 


+49 2365 49-5093 

claudia.veit@evonik.com 

11

NEUE STABILISATOREN FÜR PUR-SCHÄUME 

Energiesparen mit besseren 

DR. CHRISTIAN EILBRACHT, DR. CARSTEN SCHILLER 

Mit der Entwicklungsinitiative Appliance 2010 hat Evonik gemeinsam mit Kunden die Energie - 

effizienz von Kühlschränken ins Visier genommen: Die nächste Generation von Kühlschränken 

soll um bis zu fünf Prozent weniger Energie verbrauchen, weil die als Dämmschicht eingesetzten 

PUR-Hartschäume noch besser isolieren. Die Stellschraube, an der die Evonik-Forscher dabei 

drehen, ist winzig, aber wirkungsvoll: Speziell entwickelte Additive, die am Hartschaum einen 

Anteil von weniger als ein Prozent haben, verbessern die Zellstruktur und damit die wärmedämmenden 

Eigenschaften. 

Je feinzelliger der als Dämmschicht in Kühlschränken eingesetzte PUR-Hartschaum 

ist, desto besser ist die Wärmeisolierung. Um die Feinzelligkeit zu überprüfen, 

wurde im Rahmen einer Entwicklungskooperation eine neue Methode zur zwei - 

dimen sio na len Visu a li sierung und Auswertung entwickelt, die erstmalig eine routine 

mäßige Analyse groß flächiger Hart schaum stoff e ermöglicht. Dabei handelt es 

sich um eine Kombi nation aus Mikro s kop und Digitalkamera, die unter spezieller 

Beleuchtung Aufnahmen des zuvor angefärbten Schaums macht. Eine maßgeschneiderte 

Softwarelösung bestimmt dann die Anzahl und die Größe der Zellen 


Kühlschränken 

Allenfalls brauchbar zur Herstellung von Emmentaler- 

Käse-Imitationen, schrieben Mitarbeiter der Prüf stel - 

le, die 1941 ein Stück aufgeschäumtes Polyure than 

(PUR) untersuchen mussten. Inzwischen hat sich der 

Kunststoff, auf den Otto Bayer 1937 das Grundpatent er hielt, als 

wahres Verwandlungsgenie erwiesen. Das liegt nicht zuletzt an 

der Verfügbarkeit von unterschiedlichsten Po ly olen und Iso cy a - 

na ten – den Grundchemikalien zur Herstellung von Polyure - 

than werkstoffen. In Gegenwart von Wasser und/oder physikalischen 

Treibmitteln und Verarbeitungshilfen werden sie un ter 

Einsatz von geeigneten Maschinen in einer Poly additions - 

reaktion zu den gewünschten Pro duk ten umgesetzt. 

Polyurethan – jung durch Vielfalt 

Schon das Eigenschaftsspektrum zwischen hart und spröde 

bzw. weich und elastisch zeigt, welche Möglichkeiten in dem 

Material schlummern. Entsprechend vielfältig sind die An wen - 

dungen: Schuhsohlen oder Dichtungsmaterialien, Matratzen 

oder Fußbodenbeläge, Autositze, Montageschäume oder Wär - 

medämmplatten – Polyurethane sind überall. Eine essenzielle 

Rolle spielen sie auch als Isoliermaterial in Kühlschränken, 

Kühl containern und im Industriebau. Hier wird der Polyure - 

than-Hartschaum als Isolier- und Dämmschicht zwischen Deck - 

schichten aus Stahlblech, Aluminium oder Kunststoff eingesetzt, 

wobei der Schaum auch gleichzeitig die Verklebung der 

beiden Deckschichten zu einem Sandwich-Element und damit 

auch konstruktive Aufgaben übernimmt. Dieses Eigenschafts - 

profil macht den Polyurethanschaum zu einem nicht ersetzbaren 

Werkstoff im industriellen Kühl- und Gefriergerätebau. 


Es ist erklärtes Ziel der Branche, die Wärme - 

leit fähig keit von Polyurethan-Hartschaum - 

systemen für Kühl schrankanwendungen bis 

zum Jahr 2010 um bis zu zehn Prozent zu 

verbessern. Diese herausfordernde Aufgabe 

erfordert gemeinsame Anstrengungen von 

Systemhäusern und den Additivlieferanten. 

Die Wärmeleitfähigkeit von Hartschaumstof 

fen setzt sich aus verschiedenen Anteilen 

zusammen: Wärme lei tung durch das Zellgas, 

Wärmeleitung durch die Poly mer matrix und 

Wärmestrahlung. Die beiden ersteren hängen 

von der chemischen Natur des Treibmittels 

und der Basisrohstoffe ab – hierauf können die 

System häu ser bei der Formulierungsent - 

wick lung Einfluss nehmen, müssen aber die 

Gege benheiten des Marktes beachten. Die 

Wärmestrahlung hängt dagegen von der Zell - 

struktur ab. Je feinzelliger der Schaum ist, 

desto weniger Wärmestrahlung kann durch 

ihn hindurchtreten. Hier ist der Ansatzpunkt 

der Additive von Evonik. Sie erlauben eine 

feinere Zellstruktur und werden dadurch 

einen wesentlichen Anteil zu der Reduzie rung 

der Ge samtwärmeleitfähigkeit beitragen 


Additive für den optimalen Schaum 

Evonik entwickelt bereits seit Jahren unverzichtbare Additive, 

insbesondere Schaumstabilisatoren, die für die Produktion und 

die Optimierung der Eigenschaften von Schaumstoffen von herausragender 

Bedeutung sind. Die neuesten Entwicklungen in 

diesem Bereich ermöglichen feinste Zellstrukturen, die die Wärmedämmung 

von Kühlschränken verbessern und somit auch 

einen indirekten Beitrag zum Klimaschutz leisten. Die Schaum - 

stabilisatoren basieren auf organisch modifizierten Siloxanen, 

leiten sich also von einer Chemie ab, in der Evonik über ein breites 

Know-how verfügt. Geforscht und entwickelt wird dabei im 

Verbund: So erfolgen Synthese und anwendungstechnisches 

Screen ing von neuen oder weiterentwickelten Mole külen in 

Es sen, in Hopewell (Virginia, USA) und in Shanghai, die semiindustrielle 

Ausprüfung übernimmt dann das Labor am Standort 

in Hopewell. 

Unter der Bezeichnung Appliance 2010 hat Evonik nun eine 

Entwicklungsinitiative gestartet, die sich an ähnliche Projekte 

auf Kundenseite anlehnt. Konkret geht es dabei um den Kühl - 

schrank der Zukunft, der nicht zuletzt besonders ener gie spa - 

rend und umweltverträglich gestaltet sein muss. Unter suchun gen 

nach der Methode der Ökoeffizienzanalyse zeigen, dass schon 

jetzt neue Kühlschränke mit der Ener gie effizienzklasse A so viel 

Strom sparen, dass ihre Anschaffung gegenüber älteren Model - 

len (Stromverbrauch 330 kWh pro Jahr) nicht nur ökologisch, 

sondern auch ökonomisch sinnvoll ist. Mit geringen Mehr - 

kosten bei der Anschaffung kann durch einen solchen Kauf eine 

hohe Umweltentlastung erreicht werden, die sich durch den 

geringeren Stromverbrauch auch finanziell auszahlt. >>> 

Typische Wärmeleitfähigkeiten von 

PUR-Kühlschrank-Systemen 

■■ Zellstrukturabhängiger Anteil 

■■ Von Treibmitteln und Basisrohstoffen 

abhängiger Anteil der Wärmeleitfähigkeit 

0 

Bis zu 10 % Verringerung 

der Wärmeleitfähigkeit 

Beitrag der 

Additive von Evonik 

v 

Entwickungsziel für 2010 

Markteinführung 2008 

Aktuelle Systemgeneration 

v 

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 

mW/m•K 

13

Die Chemie für den Schaum 

Bei Schaumstabilisatoren handelt es sich um 

Polydimethylsiloxan-Polyether-Copoly mere, 

die zur Gruppe der Silicontenside gehören. 

Sie erfüllen trotz ihres geringen Gewichts - 

anteils von weniger als ein Prozent an der 

Gesamtformulierung gleich mehrere Aufga - 

ben. So erleichtern sie das Mischen der unterschiedlichen 

Bestand teile, indem sie die 

Grenz flächenspannung herabsetzen. Eine 

intensive Vermischung der Kompo nen ten ist 

Voraussetzung für einen gleichmäßigen 

Reak tionsverlauf und die Bildung eines ho mo - 

genen Werkstoffs. 

Die Verringerung der Oberflächenspannung begünstigt zudem 

auch die Nukleierung der Schaumzellen, weil die Bildung kleiner 

Gasbläschen aus der in den Rohstoffen gelösten Luft gefördert wird. 

Die Anzahl dieser Gasbläschen ist entscheidend für die Fein zelligkeit 

des entstehenden Schaums. 

Die wichtigste Aufgabe des Stabilisators ist die Stabilisierung des 

Schaums gegenüber dem Aufplatzen von Zellwänden, das zur Ver - 

gröberung des Schaums und zum Verlust an Volumenaus b eute, im 

Extremfall auch bis zum vollständigen Kollaps des Schaums, führen 

würde. Auch hierbei ist die außergewöhnliche Ober flächen aktivität 

von Silicontensiden das entscheidende Wirk prinzip – mit siliconfreien 

Tensiden gelingt die Stabilisierung in der Regel nur unzureichend. 

Nach dem Aushärten der Polyurethanmatrix ist die Schaum struktur 

fixiert und der Stabilisator hat seine Aufgaben erfüllt. 

Die Synthese der Polydimethylsiloxan-Polyether-Copolymere 

voll zieht sich in zwei Schritten. Zunächst erfolgt eine Gleich ge wichtsreaktion, 

bei der oligomere Sili con bau steine in polymere Silicone 

Die Herstellung von Polyurethan-Hart - 

schaum aus den flüssigen Rohstoffen 

erfolgt mit Hilfe von Hoch druck-Ver - 

schäumungsanlagen. Damit bei der 

Aus prü fung von Additiven keine ganzen 

Kühlschränke ausgeschäumt werden 

müssen, gibt es Laborhohl formen wie 

die so genannte Boschlanze oder Brett - 

form. Die Formen sind temperaturkontrolliert 

und ermöglichen die Herstel - 

lung von Hartschaumprüf körpern, die 

Rückschlüsse auf das Schaumverhalten 

unter den realen Produktionsbedin - 

gun gen erlauben. Diese Versuche 

zeigen im Übrigen auch deutlich, dass 

das unterschiedliche Fließen des 

Schaums in Abhän gigkeit vom Schaum - 

stabilisator erfolgt. So lassen sich 

Fließhöhe, aber auch Fließstörungen, 

die nach dem Aufschneiden der 

Prüf körper erkennbar sind, durch 

angepasste Stabilisatoren deutlich 

beeinflussen 

14 

H3C 

CH3 

Si O 

CH3 

CH3 

Si O 

CH3 

Chemische Struktur 

der als Stabilisator für 

PUR-Hart schäume 

genutzten Polydime - 

thyl siloxan-Polyether- 

Copolymere 

n 

CH3 CH3 

überführt werden. Im zweiten Schritt werden 

aus Ethylen- und Propy len oxid herge- 

Si O Si CH3stellte 

Polyether an diese Sili con inter me di - 

CH2 CH3 ates geknüpft. 

CH2 

Die neueste Gene ra tion der Hart - 

CH2 

schaum sta bi li satoren von Evonik weist eine 

O 

besondere geometrische Anordnung dieser 

C2H4 x 

Polyether am Siloxan rücken auf, die verbes- 

O 

serte Eigenschaften ermöglicht. Der Silo - 

C3H6 y 

xan bestandteil garantiert die hohe Ober flä - 

OR 

m 

chenaktivität, der Polyetherbe stand teil sorgt 

dagegen für eine ausreichende Verträg lich - 

keit mit bzw. Löslichkeit in den übrigen Komponenten der Poly - 

urethanfor mu lierung. 

Aus der grundsätzlichen Reaktionsführung lässt sich eine hohe 

strukturelle Vielfalt ableiten. Variationsmöglichkeiten bieten das 

Mole kulargewicht des Copolymers sowie das Verhältnis von Siloxan 

zu Polyether. Das Molekulargewicht beeinflusst die Mobilität und 

Verfügbarkeit der Moleküle an der Oberfläche. Stabilisatoren mit 

einem hohen Molekulargewicht sind daher besser geeignet für 

wenig katalysierte Systeme, die einen hohen Bedarf an physikalischer 

Stabilisierung haben. 

Andererseits sind Stabilisatoren mit geringerem Moleku lar - 

gewicht besonders geeignet für schnelle, hoch katalysierte Syste - 

me, in denen die chemische Vernetzung wesentlich zur Stabilität 

während der Verarbeitung beiträgt. Weitere Stellschrauben sind 

das Verhältnis und die Anordnung von Ethylen- bzw. Propylen oxid 

im Polyether sowie auch die verwendete Endgruppe am Polyether. 

Beide haben starken Einfluss auf die Löslichkeit der Pro dukte in den 

Rohstoffen und auf deren Wirksamkeit. 


Nach Berechnungen des Wuppertal Institutes könnte durch 

den Austausch von Kühlgeräten, die mehr als zehn Jahre alt sind, 

gegen durchschnittliche Geräte der Energieeffizienzklasse A 

der Stromverbrauch in deutschen Haushalten – dies sind etwa 

130 Terawattstunden – um circa 2,5 bis 4,0 Prozent reduziert 

wer den. Ziel der gemeinsamen Entwicklungsarbeiten von 

Evonik und seinen Kunden ist es nun, bis zum Jahr 2010 nochmals 

eine deutliche Effizienzsteigerung von Kühlgeräten zu 

realisieren. 

Für jeden Kühlschrankhersteller eine eigene Lösung 

Alle Arbeiten im Rahmen von Appliance 2010 werden in engs - 

tem Kontakt mit Kunden durchgeführt, wobei neben den sys - 

tem spezifischen Kundenanforderungen insbesondere auch 

regionale Unterschiede der großen Märkte Europa, USA und 

Asien im Fokus stehen. So werden zum Beispiel in Europa be - 

vor zugt Pentan-Isomere als Treibmittel verwendet, während in 

den USA insbesondere 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan (HFC- 

245fa) zum Einsatz kommt. 



Mit Hilfe der neuen Zellstruktur-Ana - 

lysemethode lässt sich die positive 

Wir kung der optimierten Schaum sta bi - 

lisatoren und Nukleierungsmittel von 

Evonik auf die Feinzelligkeit von Poly - 

urethan-Hartschaumstoffen sichtbar 

machen: Die linke Abbildung zeigt 

eine mikroskopische Aufnahme der Zell - 

struktur eines aktuellen Schaum systems 

für Kühlschrankanwen dun gen; die rechte 

Abbildung zeigt – bei gleichem 

Vergrößerungsfaktor – einen mit dem 

gleichen Polyurethansystem erhaltenen 

Schaumstoff, wobei jedoch die Standard- 

Additivierung gegen die neuen Additive 

von Evonik ausgetauscht wurde 

Die größten Abnehmer dieser Polyurethanadditive von 

Evonik sind die führenden multinational operierenden Chemieun 

ternehmen, die sowohl als Erzeuger eines zentralen Roh - 

stoffes (Diphenylmethandiisocyanat [MDI]) im PUR-Markt 

agie ren als auch als so genannte Systemhäuser fungieren. Dabei 

liefern sie den Kühlschrankproduzenten fertig vorformulierte 

Polyurethansysteme, bestehend aus der Mischung aus Poly olen 

und Additiven (A-Komponente) und dem Isocyanat (MDI, 

B-Kom ponente). Evonik unterstützt die Systemhäuser dabei, 

in dividuell zugeschnittene Lösungen für einzelne Kühl schrankhersteller 

zu finden. Als Schlüsselerfolgsfaktor für Evonik hat 

sich hier das breite anwendungstechnische Know-how, gepaart 

mit intensiven Entwicklungsnetzwerken mit allen führenden 

Sys temhäusern, erwiesen. Dadurch kann das Unternehmen 

Kun denbedürfnisse frühzeitig erkennen und schnell kreative 

Ansätze für kundenorientierte Lösungen entwickeln. 

Der frühzeitige Einstieg von Evonik als Additivlieferant in 

den Entwicklungsprozess ermöglicht es, gemeinsam mit den 

Sys temhäusern Synergien zu nutzen und Wege zu beschreiten, 

die sich nur bei gleichzeitiger Optimierung von Polyol- >>> 

15

For mu lierung und Schaumstabilisator eröffnen. Die hohe 

Kompe tenz in der Siliconchemie dient Evonik hier als Basis, mit 

deren Hilfe maßgeschneiderte Schaumstabilisatoren – wie 

nach dem Bau kastenprinzip – aufgebaut werden können, die 

den individu ellen Anforderungen unterschiedlichster Poly ure - 

than-Schaum systeme gerecht werden. 

Kühlschränke fit für die Zukunft machen 

Die Wärmeleitfähigkeit Lambda (λ) des eingesetzten Dämm - 

stoffs gilt als wichtigste Größe bei der Herstellung von Kühl - 

schränken, denn sie liefert das Bewertungskriterium für die 

isolierende Wirkung. Als Herausforderung hat sich die gesamte 

Branche und damit auch Evonik das Ziel gesetzt, den λ-Wert um 

bis zu zehn Prozent zu verbessern. Grundsätzlich gilt: Je feinzelliger 

der Schaum, desto besser ist die Wärmeisolation. Die 

Zellstruktur lässt sich in hohem Maße über die Wahl und die Gestaltung 

der Additive – insbesondere des Schaum sta bi li sa tors – 

beeinflussen. So leisten die Additive einen wesentlichen Beitrag 

zum Erreichen einer maximalen Energieeffizienz. 

Doch nicht nur die Feinzelligkeit des Schaums bestimmt die 

Energieeffizienz, auch dessen gleichmäßige und störungsfreie 

Verteilung ist von entscheidender Bedeutung. Bei der Kühl - 

schrankproduktion werden die Blechaußenhaut und die Kunst - 

stoffinnenhaut des Kühlschrankkabinetts in Stützformen fi - 

xiert. In den dazwischen freibleibenden Raum wird die flüssige 

Polyurethan-Reaktionsmischung – meist nur an einer einzigen 

Stelle – eingespritzt. Der entstehende und expandierende 

Schaum muss komplexe Fließwege zurücklegen, die ihn me - 

cha nisch beanspruchen und schädigen können, bis er den Hohl - 

raum in der Wandung ganz ausfüllt und ausgehärtet ist. Jede 

Fehlstelle, jede Störung kann zur Ausbildung von Wärme brü - 

cken führen, die die Isolationswirkung des Gesamtsystems vermindern. 

Deshalb ist die Verbesserung der Fließfähigkeit auch 

ein wichtiger Ansatzpunkt für den Additivhersteller. 

Mit Schaumstabilisatoren eines neuen, innovativen Struk - 

turtyps ist es Evonik gelungen, Feinzelligkeit und Fließverhal - 

ten gleichermaßen zu adressieren. Diese Substanzen ermöglichen 

eine besonders wirkungsvolle Absenkung der Ober - 

flächen spannung der Polyurethan-Reaktionsmischung, was 

einerseits die Entstehung der Schaumzellen (Nukleierung) 

fördert, d. h. den Schaum feinzelliger macht, und andererseits 

den expandierenden Schaum effektiv stabilisiert, d. h. die Fließ - 

fä hig keit verbessert und Schaumstörungen minimiert. 

Trotz der großen Erfolge, die Feinzelligkeit durch optimierte 

Schaumstabilisatoren zu verbessern, sind diesem Weg auch 

Grenzen gesetzt, da sich die Oberflächenspannung nicht beliebig 

weit absenken lässt. Auch deshalb hat Evonik zusätzliche 

Anstrengungen unternommen, um die heterogene Nukle ie rung 

durch Nutzung eines neuartigen Feststoffkonzepts zu unterstützen. 

Ein solches zusätzliches Nukleierungsmittel könn te die 

Keimzahl und damit die Feinzelligkeit noch weiter erhöhen. 

Evonik hat hierfür jetzt eine Lösung gefunden und zum Patent 

angemeldet. 

Stabilisatoren für Polyurethanschäume sind wichtige For - 

mulierungsbestandteile, die eine rationale Produktion oft erst 

ermöglichen, in jedem Fall aber wesentlichen Anteil an der Sys - 

Der Schnitt durch eine 

Kühlschrankfront zeigt, 

welche kom ple xen 

Fließwege die Polyure - 

than-Reaktionsmischung 

zurücklegen muss, 

die meist nur an einer 

einzigen Stelle eingespritzt 

wird 

temoptimierung haben. Die neuen Silicontenside zeigen dies 

deutlich – vor allem im Zusammenspiel mit der zusätzlichen 

Nukle ierung durch ausgewählte Feststoffe. Sie verbessern die 

Pro duktivität und senken die Kosten. Dank der vielen Stell - 

schrauben, die im System enthalten sind, und dem tiefen an - 

wen dungstechnischen Verständnis der Struktur-Wirkungsbe - 

ziehungen von Evonik lassen sich auf Basis der engen Ent wick - 

lungspartnerschaften kundenspezifische Lösungen nach dem 

Baukastenprinzip erzeugen. Evonik leistet mit dieser Spezialität 

auch einen Beitrag zum Umweltschutz – gemäß dem Motto: 

kleine Menge, große Wirkung. Bei einem Anteil von unter 

einem Prozent im Gesamtsystem sicherlich eine zutreffende 

Aussage. ● 

DR. CHRISTIAN EILBRACHT 

Jahrgang 1969 

Christian Eilbracht ist im Evonik-Geschäftsbereich 

Con sumer Specialties als Technical Director global verantwortlich 

für Entwicklung und Anwendungstechnik 

von Polyurethanadditiven. Nach Chemiestudium und 

Pro motion 1997 an der Universität Dortmund mit 

Schwer punkt Festkörperchemie startete er seine berufliche 

Laufbahn bei Hoechst im Bereich Hochtempera - 

tur supra leitung. Anschließend wechselte er zur Clariant 

in den Bereich Pigmente und Additive, wo er sich mit 

For schung und Entwicklung von Flammschutzmitteln 

für Thermoplaste und Polyurethanschäume beschäftigte. 2001 wechselte er zu 

Evonik Industries. 

+49 201 173-2882, christian.eilbracht@evonik.com 

DR. CARSTEN SCHILLER 

Jahrgang 1973 

Carsten Schiller arbeitet im Evonik-Geschäftsbereich 

Consumer Specialties als Technical Manager Rigid Foam 

Development in der Anwendungstechnik der Produkt - 

linie Polyurethanadditive. Zu seinen Aufgaben gehören 

Produktentwicklung, technischer Kundenser vice und 

technisches Key Account Management. Nach Chemie - 

studium an der Universität Hamburg und Pro motion an 

der Ruhr-Universität Bochum im Jahr 2003 forschte er 

an der Universität Duisburg-Essen an resorbierbaren Bio - 

materialien, bis er Anfang 2005 zu Evonik Industries kam. 

+49 201 173-2161, carsten.schiller@evonik.com 


+++ Lizenz für HCN-Technologie an Akzo Nobel 

Evonik Industries hat über sein Tochterunternehmen Evonik Röhm 

GmbH mit Akzo Nobel Functional Chemicals B.V., Amersfoort, ein 

Abkommen zur Lizenzierung seiner Cyanwasserstoff-Herstel lungs - 

technologie auf Basis des Andrussow-Verfahrens geschlossen. Akzo 

Nobel wird diese Technologie für die Herstellung von Chelatisie - 

rungs agenzien, die beispielsweise bei der Produktion von Seifen und 

Reinigungsmitteln Anwendung finden, in einer Anlage im World - 

scale-Maßstab am Standort Ningbo Chemical Industry Zone (NCIZ) 

in China nutzen. Evonik stellt Akzo Nobel im Rahmen der Lizenzver - 

gabe ein umfangreiches Technologiepaket zur Verfügung, das unter 

anderem die Beratung von der Planung bis zur Inbetriebnahme der 

Anlage umfasst. 

Evonik blickt bei der Herstellung von Cyanwasserstoff (HCN) 

auf über 50 Jahre Erfahrung zurück. Für drei der vier industriell verwendeten 

Direktsyntheseverfahren – das Andrussow-, das BMAund 

das Formamid-Verfahren – liegt umfangreiches Know-how vor. 

Das Andrussow-Verfahren ist das verbreitetste Direktsynthe se - 

verfahren zur Herstellung von Cyanwasserstoff. Dabei wird ein Ge - 

misch aus Ammoniak und Methan bei über 1.000 Grad Celsius an 

+++ Evonik koordiniert neues BMBF-Projekt 

Evonik Industries koordiniert in seinem Science-to-Business-Center 

Nanotronics das neue Projekt „Industrielle Sol-Herstellung und 

Beschichtung von flexiblen Trägersubstanzen mit nanoskaligen Sol- 

Gel-Materialien (SolGel)“ des Bundesministeriums für Bildung und 

Forschung (BMBF). An dem Projekt arbeiten neben Evonik die FH 

Südwestfalen, das Partikelinstitut der TU Braun schweig sowie die 

Firmen Ystral GmbH, Ballrechten-Dottingen, und SUNCoat GmbH, 

Zittau. Das am 1. Januar 2008 gestartete und auf drei Jahre angelegte 

Forschungsprojekt wird vom BMBF innerhalb des Rahmenkon - 

zepts „Forschung für die Pro duktion von morgen“ gefördert und vom 

Projektträger Forschungs zentrum Karlsruhe betreut. 

Die Sol-Gel-Technologie ist ein innovatives Verfahren für die 

Her stellung von dünnen, funktionellen Beschichtungen auf unter - 

schied lichen Substraten. Sol-Gel-Beschichtungen zeichnen sich 

durch hohen Kratz- und Abriebschutz unter Beibehaltung der substratspezifischen 

Flexibilität aus. Zusätzliche Eigenschaften wie 

Temperatur- und Chemikalienresistenz, Easy-to-clean, Antigraffiti 

und Wärmereflexion können entsprechend den Kundenanforde run - 

gen eingestellt werden. Anwendungsbereiche sind unter anderem 

der Schutz von Möbeloberflächen, die Ausrüstung von selbstklebenden 

Folien für die Folierung von Fahr zeugen, schmutzabweisende 

und schweißbeständige Kunstleder ober flächen und der UV-Schutz 

von textilen Geweben. 

Die Projektarbeiten konzentrieren sich auf die Entwicklung von 

industriellen Verfahren und Anlagen zur Oberflächenbeschichtung 

von flexiblen bahnförmigen Trägersubstraten wie Kunststofffolien, 

Poly estergewebe und Textilien mit nanoskaligem Sol-Gel-Material. 

Ziel ist es, Produkten neue, bisher unerreichte Oberflächeneigen - 

schaf ten zu ge ben. Dadurch sollen die Wertschöp fung der Pro duk te 

und die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen nachhaltig verbes- 

news 

einem Platinnetz als Katalysator umgesetzt. Die Abwärme aus der 

Kühlung des Reaktionsaustrags wird genutzt, um Dampf zu erzeugen. 

Dieser Prozess stellt heute die wichtigste Methode zur großtechnischen 

Herstellung von Cyanwasserstoff dar. 

„Wir stellen unserem Partner umfangreiches Wissen und einen 

großen Erfahrungsschatz zur Verfügung und ermöglichen ihm so ein 

schnelles Erreichen des Marktstandards hinsichtlich Sicherheit, Ökologie 

und Ökonomie bei der Herstellung von Cyanwasserstoff“, 

betonte Gregor Hetzke, Leiter des Geschäftsbereichs Performance 

Polymers von Evonik. 

Evonik betreibt weltweit mehrere Anlagen zur Produktion von 

Cyanwasserstoffen und besitzt neben dem Technologiewissen auch 

umfangreiches Betreiber-Know-how. Die Prozesse wurden seit der 

Inbetriebnahme der ersten Anlage in den fünfziger Jahren kontinuierlich 

optimiert. Das Unternehmen hat verschiedene Patente zur 

Herstellung von Cyanwasserstoff nach dem Andrussow-Verfahren 

angemeldet. Dazu zählen neueste Entwicklungen, beispielsweise der 

Einsatz von mit Sauerstoff angereicherter Luft bei der Synthese, 

wodurch sich eine deutliche Kapazitätserhöhung erreichen lässt. 

sert werden. Die Übertragung von Dispergierung, Sol-Produktion 

und Applizierung des Be schich tungsmaterials auf bahnförmige Trä - 

ger substrate in den industriellen Produktionsmaßstab stellt den 

Schwer punkt des Projekts dar. 

Die Partner besitzen alle für die Erreichung der Ziele erforderlichen 

Kompetenzen in den Bereichen Dispergier tech nik, Verfahrens - 

tech nik und Prozesstechnik und können auf Vorarbeiten und um - 

fang reiches Know-how zurückgreifen. Evonik verfügt über Erfah - 

run gen bei der Entwicklung und Pro duk tion von Materialien und der 

Überführung in Dispersionen sowie bei der Beschichtung von Sub - 

stra ten. Die FH Südwestfalen verfügt über spezielle Kenntnisse, technische 

Einrichtungen und qualifiziertes Personal bei der Herstellung 

und Entwick lung neuartiger Materialien und ihrer Ver arbeitung zu 

na no skalierenden Schichten und Schichtsystemen. Das Institut für 

Par tikel technik der TU Braunschweig erforscht seit mehr als 20 Jah - 

ren die Zerkleinerung und Dispergierung von Mikro- und Nanopar - 

ti keln sowie den Aufschluss von Mikroorganismen. Ystral ist seit 

mehr als 30 Jahren auf dem Gebiet der Misch- und Dispergier technik 

tätig und stellt sowohl Maschinen als auch komplette Anla gen her. 

Die Firma SUNCOAT GmbH besitzt langjährige Erfah rungen in der 

Beschichtungstechnologie. Die Maschinenplattform für die Applika - 

tion des Sols auf Foliensubstrat steht hier zur Verfügung. Als Unter - 

auftragnehmer ist die EHA-Spezialmaschinenbau GmbH an dem Pro - 

jekt beteiligt. Sie ist Entwickler und Her stel ler von Maschinen und 

Anlagen für die Beschichtung von bahnförmigen Trägerstoffen und 

ein hochspezialisierter Anbieter von Sonder lösungen. 

Zentraler Punkt der Ergebnisverwertung des Projekts wird die 

Bereitstellung eines Verfahrens im industriellen Maßstab sein, mit 

dem flexible bahnförmige Substrate mit einem nanoskaligen Material 

auf Sol-Gel-Basis beschichtet werden können. 


Da Silicondichtmassen gute Beständig - 

keit gegen Wasser und hohe Elastizität 

aufweisen, kommen sie insbesondere 

im Sanitärbereich, in Küchen, an Fens - 

tern und im Außenbereich, aber auch in 

elektronischen Displays zum Einsatz 

18 

Silicondichtmassen: 

DR. JÜRGEN MEYER, DR. MARIO SCHOLZ 

Mattierte Oberflächen liegen nicht nur 

im Trend, sondern haben auch den 

Vorteil, blendfrei zu sein. Ein neu entwickeltes 

Mattierungsmittel von Evonik 

macht es möglich, transluzente und 

pigmentierte Silicondichtmassen ohne 

Qualitätseinbußen zu mattieren. 

Anwen dungsgebiete sind elektronische 

LCD-Displays, aber auch Dehnungsfugen 

auf Wegen und Terrassen aus Naturstein 

oder Fugen von Duschkabinen. 



attierte Oberflächen sind für den Betrachter an - 

genehmer und bisweilen sicherer als glänzende 

Flä chen. Beispielsweise unterdrücken matte Sili - 

con ab dichtungen an elektronischen LCD-Dis - 

plays von Hinweistafeln, Handys oder Taschenrech nern störende 

Licht reflexe, so dass die Displays besser ablesbar sind. 

Modische Gesichtspunkte kommen ins Spiel, wenn es da rum 

geht, in Ter ras senbelägen aus Naturstein matte Dehnungs fugen 

anzubringen, die im Sonnenlicht nicht glänzen und sich harmonisch 

in das Gesamtbild einfügen. 

Seit Kurzem steht für derartige Anwendungen von transluzenten 

und pigmentierten Silicondichtstoffen ein neues Mat tie - 

rungsmittel zur Verfügung, eine speziell granulierte und hydrophobierte 

pyrogene Kieselsäure, die Evonik unter dem Namen 

VP AEROPERL ® R806/30 vermarktet. Schon geringe Mengen 

als Zugabe zu Formulierungen, die die pyrogene Kieselsäure 

AEROSIL ® M 

150 als Thixotropierungsmittel enthalten, bewirken 

einen bemerkenswerten Mattierungseffekt bei kalt vernetzenden 

Siliconpolymeren. Dabei bleibt die Lichtdurchlässigkeit der 

vernetzten Dichtmasse erhalten und das Fließverhalten der 

Dichtmasse ändert sich kaum. 

Mattierungsmittel verändern Oberflächeneigenschaften 

Glanz und Glanzlosigkeit sind visuelle Eindrücke, die bei der 

Betrachtung einer bestimmten Oberfläche entstehen. Dabei 

spie len der Einstrahlwinkel des Lichts und die Beschaffenheit 

der Oberfläche eine entscheidende Rolle. Glatte Oberflächen 

reflektieren die Lichtstrahlen gerichtet und es gilt das Refle xi - 

onsgesetz, wonach Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel ist. Für 

das menschliche Auge erscheint eine solche Oberfläche glänzend. 

Raue, unebene Oberflächen dagegen streuen das reflektierte 

Licht in alle Richtungen, so dass der Betrachter sie als matt 

wahrnimmt. 

Lichtreflexion an glatten und rauen Oberflächen. Glatte Oberflächen reflektieren 

die Lichtstrahlen gerichtet – sie glänzen. Raue Oberflächen dagegen 

streuen das reflektierte Licht in alle Richtungen, so dass sie matt erscheinen 

Glänzend Mattiert 



Um glatte, glänzende Oberflächen in matte zu verwandeln, 

kommen Mattierungsmittel zum Einsatz. Sie enthalten Teil - 

chen, die aufgrund ihrer sich im Mikrometerbereich bewegenden 

Größe verhindern, dass sich glatte Oberflächen ausbilden. 

Auf die übrigen physikalischen und chemischen Eigenschaften 

des zu mattierenden Materials haben sie idealerweise keinen 

Einfluss. 

Die von Natur aus glänzenden Silicondichtstoffe ließen sich 

bislang nur durch Zusatz entweder von Gemischen aus Fett säu - 

ren, Fettsäureestern und Polybutadien oder von großen Men gen 

an Spezialkreiden mattieren. Beide Verfahren haben den Nach - 

teil, dass sie die gewünschten Eigenschaften der Silicon dicht - 

masse maßgeblich beeinflussen. Eine schnelle Vernetzung und 

eine gute Lagerstabilität sind damit nicht mehr gewährleistet. 

Mattierungsmittel auf Basis von Kieselsäuren, wie sie zur 

Mat tierung von Farben und Lacken eingesetzt werden, sind für 

Silicondichtmassen aufgrund ihres Wassergehalts ungeeignet. 

Wasser bzw. Luftfeuchtigkeit sind erst dann erwünscht, wenn 

die Silicondichtmasse aus der Kartusche appliziert wurde, da sie 

die Vernetzungsreaktion in Gang setzen und halten, bis das 

Fugenmaterial ausgehärtet ist. Findet die Vernetzung durch 

Spuren von Wasser bereits in der Kartusche statt, kann die Mas se 

nicht mehr in die Fuge gespritzt werden. 

Das neu entwickelte Mattierungsmittel VP AEROPERL ® 

R806/30 des Evonik-Geschäftsbereichs Inorganic Materials 

macht es erstmals möglich, transluzente und pigmentierte Sili - 

condichtmassen nicht nur ohne Qualitätseinbußen, sondern 

sogar mit teilweise verbesserten mechanischen Eigenschaften 

zu mattieren. Während die anderen Typen der noch jungen 

AEROPERL ® -Produktgruppe hydrophil sind und als Träger für 

Katalysatoren, Wirkstoffe, Öle und Kosmetika eingesetzt werden, 

handelt es sich bei der neuen Produktvariante um ein hy - 

dro phobiertes Granulat. 

Die Herstellung des Eduktes für VP AEROPERL ® R806/30 

basiert auf dem AEROSIL ® -Prozess: Bei der Hochtemperatur - 

hydrolyse von Siliziumtetrachlorid in einer Knallgasflamme bildet 

sich Siliziumdioxid in Form von sehr kleinen Primär teil - 

chen. Diese aggregieren und agglomerieren unter Ausbildung 

des dreidimensionalen Netzwerks der pyrogenen Kieselsäure 

AEROSIL ® . 

Durch Sprühgranulierung entsteht daraus ein Granulat aus 

kugelförmigen Teilchen, die mehrere Mikrometer groß sind. 

Diese Teilchen sind jedoch noch hydrophil, weil sie auf ihrer 

Oberfläche Silanolgruppen tragen. Durch einen kontinuierlichen 

Nachbehandlungsprozess werden die Silanolgruppen mit 

einem entsprechenden Hydrophobierungsmittel umgesetzt 

und in Trimethylsilylgruppen überführt. Das auf diese Weise 

hergestellte hydrophobe, pyrogene Kieselsäuregranulat nimmt 

deutlich weniger Feuchtigkeit auf als hydrophile AEROSIL ® - 

Typen und ist deshalb, und aufgrund seiner definierten Teil - 

chengröße, für die Mattierung von Silicondichtmassen bestens 

geeignet. >>> 

19

Die Rasterelektronenmikroskopaufnahme von 

VP AEROPERL ® R806/30 zeigt die gleichmäßige 

Teilchengrößenverteilung im Mikrometerbereich 

Wie viel matt ist matt genug? 

Die Eignung des hydrophoben Kieselsäuregranulats als Mattie - 

rungsmittel für Silicondichtstoffe testeten die Entwickler in 

einer Reihe von Experimenten. Sie bestimmten den Restglanz, 

die Lichtdurchlässigkeit – die Transluzenz – und die Oberflä - 

chen rauigkeit der Vulkanisate. Außerdem ermittelten sie das 

rheologische Verhalten und die thixotropen Eigenschaften. Das 

thixotrope Verhalten von Silicondichtstoffen verhindert beispielsweise, 

dass die Fugenmasse ausläuft oder Nasen bildet, 

weil sie sich im Ruhezustand nach dem Auspressen verfestigt. 

Für ihre Testreihe stellten die Wissenschaftler die Sili con - 

dichtmassen nach einer Standardformulierung zusammen: 

62,4 Prozent Siliconpolymer, 24,6 Prozent Siliconöl, 4,0 

Prozent Vernetzer, 1,0 Prozent Haftvermittler, 0,01 Prozent 

Katalysator und 8,0 Prozent AEROSIL ® 150 als Thixotropie rungsmittel. 

Den Anteil des Mattierungsmittels variierten sie, indem 

sie einen Teil des Thixotropierungsmittels durch VP AEROPERL ® 

R806/30 ersetzten. Auf diese Weise konnten sie direkt den 

Einfluss des Mattierungsmittels auf die rheologischen Eigen - 

schaften der Silicondichtmasse und auf die optischen und me - 

cha nischen Eigenschaften des Vulkanisats bestimmen. 

Optische Eigenschaften der vernetzten Silicondichtmassen: Schon bei Zusatz 

von 0,8 Prozent VP AEROPERL ® R 806/30 verringert sich der Restglanzwert 

um 75 Prozent im Vergleich zur Formulierung mit reinem AEROSIL ® 150. 

Die Transluzenz ändert sich dabei nur unwesentlich 

■■ Reflexion [bei 20 °] Transluzenz [DE] ■■ 

45 

25 

40 

35 

30 

25 

20 

15 

10 

5 

0 

100% 50% 20% 10% 0% 

Menge an AEROSIL ® 150, die durch das 

Mattierungsmittel VP AEROPERL ® ● 

● 

● ● 

● 

20 

15 

10 

● 

● 

● 

● 

5 

0 

R 806/30 ersetzt wurde 

20 

Lichtmikroskopische Aufnahme 

einer Silicondichtung 

ohne VP AEROPERL ® R806/30 

Lichtmikroskopische Aufnahme einer 

Silicondichtung mit VP AEROPERL ® R 806/30 

(100 Prozent bezogen auf AEROSIL ® 150) 

Die mattierende Wirkung des hydrophoben Kieselsäure - 

granulats bestimmten sie mit einem Reflektometer. Es zeigte 

sich, dass geringste Zusätze von VP AEROPERL ® R806/30 den 

Restglanz sehr deutlich verringern. Die Transluzenz der Vulka - 

ni sate änderte sich dabei nur geringfügig. 

Messungen der Oberflächenrauigkeit durch Abtasten der 

Oberfläche mit einem Hommel-Tester bestätigten die Ergeb nis - 

se der Restglanzmessungen: Ohne Zusatz des Mattierungs - 

mittels ist die Oberfläche glatt. Mit steigender Konzentration 

nimmt die Aufrauung der Oberfläche deutlich zu. Diesen Zu - 

sam menhang zwischen der Konzentration an Mattierungs - 

mittel und Oberflächenrauigkeit spiegeln auch Aufnahmen mit 

dem Lichtmikroskop wider. Ohne VP AEROPERL ® R806/30 

zeigt das lichtmikroskopische Bild eine ebene und glatte Ober - 

fläche. Mit zunehmendem Mattierungsmittelanteil wird die 

Oberfläche vermehrt durch kugelförmige Gebilde aufgeraut. 

Ein weiterer Pluspunkt von VP AEROPERL ® R806/30 ist, 

dass es die mechanischen Eigenschaften von Silicondichtmassen 

verbessert, weil es nicht nur als Mattierungsmittel, sondern 

auch als Verstärkerfüllstoff wirkt. Üblicherweise setzen Silicon - 

dicht stoffhersteller als Füllstoff AEROSIL ® 150 ein, das eine 

spezi fi sche Oberfläche von 150 m 2 /g besitzt. Effizienter wäre 

Viskosität der Silicondichtmasse in Abhängigkeit von der Konzentration an 

VP AEROPERL ® R 806/30. Durch den Zusatz von AEROPERL ® zu einer 

Stan dard formulierung mit acht Prozent AEROSIL ® 150 erhöht sich erwartungs - 

gemäß die Viskosität, da das AEROPERL ® gleichzeitig auch als Verdickungsmittel 

wirkt. Dieser Effekt kann jedoch kompensiert werden, wenn die Menge 

an AEROSIL ® 150 entsprechend reduziert wird 

Viskosität Pa•s 

200 

180 

160 

140 

120 

100 

100% 50% 20% 10% 0% 


Mattierungsmittel VP AEROPERL ® R 806/30 ersetzt wurde 


Die Abtastung einer Silicondichtung 

mit VP AEROPERL ® R 806/30 

(100 Prozent bezogen auf AEROSIL ® 150) 

mit einem Hommel-Tester 

AEROSIL ® 300, dessen Oberfläche doppelt so groß und entsprechend 

aktiver ist. Da es aber extrem schwierig zu dispergieren 

ist, können die Hersteller es in Silicondichtmassen im 

Allgemeinen nicht einsetzen. 

Hier punktet das neue Mattierungsmittel: Es stammt von 

einem AEROSIL ® 300 ab, ist im Gegensatz zu diesem aber leicht 

dispergierbar. Im Ergebnis verbessern sich sowohl die Bruch - 

dehnung als auch die Zugfestigkeit der vernetzten Dichtmasse. 

Als Zusatz zu einer Standardformulierung, die AEROSIL ® 150 

enthält, bewirkt VP AEROPERL ® R806/30 allerdings auch eine 

Zunahme der Viskosität und eine Abnahme der Extrudier - 

barkeit. Dies lässt sich jedoch kompensieren, wenn der Anteil 

an AEROSIL ® 150 entsprechend verringert wird. 

Auf Basis ihrer Experimente empfehlen die Entwickler, 0,8 

Prozent des Mattierungsmittels VP AEROPERL ® R 806/30 und 

nur 7,2 Prozent des Füllstoffs AEROSIL ® 150 – statt den in Stan - 

dardformulierungen üblichen acht Prozent AEROSIL ® 150 – 

einzusetzen. Schon bei diesem geringen Zusatz an Mat tie - 

rungs mittel verringert sich der Restglanz um 75 Prozent, die 

Transluzenz bleibt gut und die Viskosität ändert sich kaum. 

Zudem lässt es sich unkompliziert in den gängigen Formulie - 

rungen für Silicondichtmassen dispergieren. 

Durch den Zusatz von VP AEROPERL ® R 806/30 verbessert sich die 

Bruchdehnung der Vulkanisate. Eine Ausnahme ist die Formulierung mit 

zehn Prozent des Mattierungsmittels; hier geht die Bruchdehnung im 

Vergleich zur Standardformulierung ohne Zusatz leicht zurück. 

Die gleichen Effekte werden auch bei der Zugfestigkeit beobachtet 

Bruchdehnung [%] 

800 

600 

400 

120 

0 

100% 50% 20% 10% 0% 


Mattierungsmittel VP AEROPERL ® R 806/30 ersetzt wurde 



Mit der Entwicklung der neuen AEROPERL ® -Variante für 

Silicondichtmassen kommt Evonik dem Wunsch der Anwender 

nach Mattierung entgegen und hat einmal mehr die Vielfalt und 

Wandlungsfähigkeit pyrogener Kieselsäuren unter Beweis 

gestellt. Die Grundlage dafür ist das umfangreiche Know-how 

des Unternehmens, um anorganische Partikel wie Kieselsäuren 

hinsichtlich Größe, Struktur und Oberflächenbeschaffenheit 

gezielt zu modifizieren und sie für die jeweilige Anwendung 

maßzuschneidern. ● 

DR. JÜRGEN MEYER 

Jahrgang 1959 

Jürgen Meyer ist in der AEROSIL ® -For - 

schung des Evonik-Geschäftsbereichs 

Inorganic Materials verantwortlich für 

das Thema Partikelmodifizierung. Nach 

Chemiestudium und Promotion an der 

Julius-Maxi mi lians-Universität Würz burg 

startete er seine berufliche Lauf bahn 

1988 bei Degussa (heute Evonik Degussa 

GmbH) in der damaligen Anorganischen 

Forschung und arbeitete mit gefällten 

und pyrogenen Kieselsäuren sowie mit Mattierungsmitteln. Nach verschiedenen 

Stat ionen in der Produktion in Rheinfelden, wo er zu letzt 

Bau und Inbetriebnahme der Anlage zur Herstel lung von strukturmodifizierten 

AEROSIL ® -Typen verantwortete, übernahm er 2000 seine 

jetzige Position. 

+49 6181 59-4203, dr-juergen.meyer@evonik.com 

DR. MARIO SCHOLZ 

Jahrgang 1959 

Mario Scholz ist Leiter der Anwen - 

dungs technik für Siliconkautschuk im 

Ges chäfts bereich Inorganic Mate rials. 

Nach Chemiestudium und Promotion an 

der Georg-August-Universität Göttingen 

kam er 1990 als Mitarbeiter zu Degussa 

(heute Evonik Degussa GmbH) in den 

Bereich der damaligen Anorganischen 

For schung. Er war verantwortlich unter 

anderem für die Entwicklung von Car bon 

Black für die Reifenindustrie und für die Entwicklung und Produk tion 

von Zeolith-Katalysatoren für die petrochemische Industrie, bis er 

2004 seine jetzige Position übernahm. 

+49 6181 59-5338, mario.scholz@evonik.com 

21

FARBTUPFER AUF DEM MEER 

Silica sorgt für bunte Boots 

Angenommen, die Automobilindustrie würde nur weiße Fahrzeuge ausliefern. Unvorstellbar? 

Die Hersteller von Glasfaserbooten befanden sich jahrelang in dieser Situation. Erst mit einem 

Additiv von Evonik hat sich dies nun geändert. Der Fall liefert gleichzeitig ein gutes Beispiel dafür, 

wie der Kunde von der konzerninternen Zusammenarbeit über drei Kontinente hinweg profitiert. 

Herbst 2006, eine Messe für Segel- und Motorboote in 

den USA. Hier trifft sich das Who’s who der Bran che – 

Hersteller, Zulieferer und Veranstalter. Auch Ver tre - 

ter des Geschäftsbe reichs Inorganic Materials von 

Evonik sind unter den Besu chern, um die Kontakte zu ihren Ge - 

schäftspartnern aus der Zu lie fer industrie zu pflegen. „Gibt es 

denn keine Möglichkeit, farbige Glasfaserboote anzubieten?“ 

werden sie in einem Gespräch unvermittelt von einem Kunden 

gefragt. Die Bootshersteller signalisierten immer wieder, dass 

angehende Skipper vom Einheitsweiß heutiger Bootsrümpfe 

genug hätten – für Sonder farben möglicherweise sogar Auf - 

preise bezahlen würden. Doch bislang traten bei dunklen oder 

farbigen Bootsrümpfen durch den ausgiebigen Kontakt mit 

Meer wasser nach einiger Zeit Spu ren von Verwitterung und 

Verfärbungen auf. 

Glasfaserbootsrümpfe tragen außen so genannte Gel-Be - 

schich tungen, die zwei Funktionen erfüllen: Sie sorgen für ein 

ästhetisches Erscheinungsbild und schützen die Rümpfe gleichzeitig 

vor schneller Verwitterung durch das aggressive Meer - 

wasser. Eine Gel-Beschichtung besteht aus einem ungesättigten 

Polyesterharz, bei dem Silica als Additive für die richtige Rheo - 

logie bei der Verarbeitung sorgen. Durch Rühren lässt sich die 

22 

JIM TOTH, DR. STEFAN UHRLANDT 

Dünnflüssigkeit solcher Gel-Beschichtungen beeinflussen; sie 

sind thixotrop: Ihre Viskosität sinkt, wenn Scherkräfte wirken. 

Verschwindet die Scherung, wird also nicht mehr gerührt, stellt 

sich langsam wieder die Ausgangsviskosität der Substanz ein. 

Die Thixotropie der Gel-Beschichtungen muss hoch sein, damit 

die Schicht nach dem Aufsprühen auf die Glasfaserrümpfe nicht 

zerfließt und nicht tropft. Ist die Thixotropie jedoch zu hoch, 

führt dies zu einer ungleichmäßigen Gel-Beschichtung, wodurch 

sich die Oberfläche des Bootsrumpfes verformen kann. 

Damit Gel-Beschichtungen witterungsbeständig sind, müssen 

sie zwei wesentliche Eigenschaften besitzen: Ihre Porosität 

und ihr Anteil an metallischen Ionen sollten möglichst niedrig 

aus fallen. Porosität entsteht, wenn Lufteinschlüsse nicht entfernt 

werden, bevor das Gel aushärtet. Wie viel Luft entweichen 

kann, hängt auch von der durchschnittlichen Teilchen - 

größe und der Morphologie der Silica ab. Durch die in der Be - 

schich tung verbleibende Luft kann das Meerwasser leichter 

ein dringen und sich in den Poren einlagern. Langfristig be - 

schleunigt dies die Verwitterung der Gel-Beschichtung. 

Die Reinheit der Silica wiederum bestimmt, wie viele metallische 

Ionen sich später in der Gel-Beschichtung befinden. Je 

mehr es sind, desto stärker kann es zu unerwünschten Prozes - 


ümpfe 

sen kommen, beispielsweise zur Osmose, die letztlich zur 

Bläschen- und Schleierbildung in der Gel-Beschichtung führen. 

Die gefällte Silica SIPERNAT ® 22LS und die pyrogene Silica 

AEROSIL ® 200, die beide von Evonik produziert werden, sind 

zwei Beispiele für etablierte Additive in Gel-Beschichtungen. 

SIPERNAT ® 22LS weist für eine gefällte Silica eine mittlere Rein - 

heit auf, sorgt aber für eine geringe Porosität der Gel-Be schich - 

tungen. AEROSIL ® 200 wiederum ist zwar sehr rein, er zeugt 

aber eine höhere Porosität. Aus diesen Gründen schieden beide 

Silica für witterungsbeständige farbige Formulierungen aus. 

Japanische Silica lässt Farben länger leuchten 

Nach weiteren Gesprächen mit Herstellern von Gel-Be schich - 

tungen und der Analyse des Portfolios von Evonik in den USA 

und Europa mussten die Mitarbeiter von Inorganic Materials 

feststellen, dass es kein geeignetes Produkt mit der erforderlichen 

Reinheit gab. Daher wandten sie sich an DSL, ein Gemein - 

schaftsunternehmen von Evonik und Shionogi & Co in Japan. 

Aufgrund der Vorgaben identifizierten die dortigen Kollegen 

potenziell geeignete Silica, die in Japan produziert werden. 

SIPERNAT ® FPS-5, eine gefällte Silica, erwies sich letztlich als 


Mit SIPERNAT ® FPS-5 

lassen sich künftig auch 

Bootsrümpfe aus 

Glasfaser beliebig bunt 

beschichten 

COATINGS 

vielversprechender Kandidat: Sie besitzt etwas bessere rheologische 

Eigenschaften als SIPERNAT ® 22LS, die erforderliche 

hohe Reinheit und führt im Vergleich zu pyrogenen Silica nur 

zu geringer Porosität. Die japanische Lackindustrie verwendet 

SIPERNAT ® FPS-5 traditionell als Verdickungsmittel; darüber 

hinaus kommt es in Verfahren zum Einsatz, bei denen die Be - 

schich tung durch elektrolytische Abscheidung erzeugt wird, da 

hier eine hohe Reinheit erforderlich ist. 

Da die Zeit drängte, lieferten die Entwickler des Geschäfts - 

be reichs Inorganic Materials SIPERNAT ® FPS-5 an mehrere 

Kun den, damit diese erste Experimente machen konnten. Zeit - 

gleich setzten sie eigene Tests auf, um witterungsbeständige 

farbige Formulierungen bewerten zu können. Da das Labor für 

diese Tests völliges Neuland betreten musste, bestand die größte 

Hürde darin, die erforderlichen Ergebnisse in sehr kurzer 

Zeit zu erzielen. Alle verfügbaren personellen Ressourcen flossen 

dazu in das Projekt. Bereits im Juli 2007, also nur ein gutes 

halbes Jahr, nachdem der Kunde ursprünglich auf Evonik zugekommen 

war, beantragte das Unternehmen dann ein Patent in 

den USA, da die Tests positiv verlaufen waren. Kollegen in 

Deutsch land waren dabei für die Abwicklung der patentrechtlichen 

Seite zuständig. So entwickelte sich aus der Suche >>> 

23

Der Farbabstand Δ E beschreibt die Veränderung der Farbe im Vergleich zur 

Ursprungsfarbe. Der obere Teil der Grafik zeigt die Werte für eine blaue 

Gel-Beschichtung, die sieben bzw. 14 Tage lang 65 °C warmem Meerwasser 

aus gesetzt war. Die Formulierung mit SIPERNAT ® FPS-5 übertrifft deutlich 

die Formulierungen mit anderen Silica. 

Das Gleiche gilt für eine rote Gel-Beschichtung; der untere Teil der Grafik 

zeigt die Werte nach sieben Tagen in 65 °C warmem Meerwasser 

■■ Sieben Tage ■■ 14 Tage 

Blaue Gel-Beschichtung 

Rote Gel-Beschichtung 

4,5 % SIPERNAT ® FPS-5 

4,5 % SIPERNAT ® 22LS 

4,5 % Handelsübliches Vergleichsprodukt 

3,25 % SIPERNAT ® FPS-5 

3,25 % SIPERNAT ® 22LS 

3,25 % Handelsübliches Vergleichsprodukt 

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 

Farbabstand Δ E 

nach einer passenden Silica eine weltumspannende, konzerninterne 

Zusammenarbeit über drei Kontinente hinweg. 

In den Bewitterungstests bei Evonik lieferten Formulie - 

rungen von blauen und roten Gel-Beschichtungen überzeugende 

Ergebnisse: Setzten die Labormitarbeiter Glasfaserplatten 

mit den neuen Gel-Beschichtungen sieben beziehungsweise 14 

Tage lang 65 °C warmem Meerwasser aus, zeigten diese deutlich 

geringere Veränderungen als Vergleichsplatten, auf die 

Formulierungen mit anderen Silica aufgetragen worden waren. 

Der Anteil des SIPERNAT ® FPS-5 schwankte je nach verwendetem 

Polyesterharz zwischen zwei und sechs Prozent. Auch die 

Geschäftspartner von Evonik kamen in ihren Tests zu ähnlich 

überzeugenden Ergebnissen. Farbigen Gel-Beschichtungen für 

Bootsrümpfe stand also nichts mehr im Wege. 

Bis heute gibt es kein mit SIPERNAT ® FPS-5 vergleichbares 

Produkt auf dem Markt: Entweder liefern Konkurrenzprodukte 

eine gute Rheologie oder verbessern die Witterungs be - 

stän dig keit – aber keines leistet wie SIPERNAT ® FPS-5 beides 

gleichzeitig. Die Silica ermöglicht den Kunden von Evonik 

hochwertigere Gel-Beschichtungen und eröffnet ihnen mit der 

freien Wahl der Farbgebung einen komplett neuen Markt. 

Wie stark die Nachfrage nach farbigen Bootsrümpfen ist, 

zeigt die schnelle Einführung der Produkte, die SIPERNAT ® 

FPS-5 nutzen: Obwohl diese Silica um einiges teurer als beispielsweise 

SIPERNAT ® 22LS ist, entwickelt sich das Geschäft 

sehr gut. Denn erstmals können Hersteller von Gel-Be schichtun - 

gen damit werben, dass ihre Produkte Bläschen- und Schleier - 

bil dung, Durchlässigkeit und Ausbleichen verhindern – sogar 

unterhalb der Wasserlinie. Die Zeiten, in denen Skipper sozusagen 

nur weiße Autos kaufen konnten, sind damit Geschichte. ● 

JIM TOTH 

Jahrgang 1971 

Jim Toth studierte Chemieingenieurwesen an der Ohio 

State University, wo er 1995 mit dem Master of Science 

abschloss. In seiner Masterarbeit, die von General Motors 

gefördert wurde, beschäftigte er sich mit Flüssig spritz - 

guss/Formpressen von großen Teilen. Er startete seine 

berufliche Laufbahn als Produktingenieur bei Bombardier 

Recreational Products, wo er für die chemischen und 

die Verbundwerkstoffkomponenten verschiedener Fahr - 

zeuge verantwortlich war. Anschließend arbeitete er 

bei Akzo Nobel im technischen Service und unterstützte 

Kunden aus der Polymerindustrie im Bereich organische Peroxidinitia toren für Duro - 

plaste. 2005 wechselte er zu Evonik in die Anwendungstechnik, wo er sich mit Silica 

für ungesättigte Polyesterharze beschäftigt. 

+1 732 981-5015, jim.toth@evonik.com 

DR. STEFAN UHRLANDT 

Jahrgang 1967 

Stefan Uhrlandt leitet im Evonik-Geschäftsbereich 

Inor ganic Materials die Anwendungstechnik Perfor - 

mance Solutions, NAFTA. Nach Chemiestudium und 

Promo t ion an der Universität Hannover kam er 1995 

zu Evonik Industries und beschäftigte sich zunächst mit 

Forschung und Entwicklung von Silica als Entschäumer 

und für Reifenanwendungen. Ab 1998 war er verantwortlich 

für Erweiterung und Betrieb der Pilotanlage 

für gefällte Silica. Vier Jahre später wechselte er nach 

Piscataway, New Jersey, USA, in den Bereich 

Anwendungstechnik, dessen Leitung er 2004 übernahm. 

+1 732 981-5326, stefan.uhrlandt@evonik.com 


+++ Neuer Vertriebskanal für Homogenkatalysatoren 

Sigma-Aldrich vertreibt seit dem 1. Februar die catASium ® und 

cataCXium ® -Produktfamilien von Evonik Industries. Für Forschungs - 

zwecke können Mustermengen von diesen Homogenkatalysatoren 

direkt über die Sigma-Aldrich Corporation, St. Louis (Missouri, USA), 

bezogen werden. Das Angebot umfasst Liganden und Metall kom - 

plex-Katalysatoren für die asymmetrische Hydrierung (catASium ® - 

Familie) sowie für Palladium-katalysierte C-X-Kupp lungs reaktionen 

(cataCXium ® -Familie). „Mit diesen Liganden decken wir ein breites 

Spektrum an organischen Synthesen ab, um aus einfachen Aus gangs - 

ver bindungen komplexe Moleküle herzustellen“, sagt Dr. Jürgen 

Krau ter, verantwortlich für das Marketing im Evonik-Geschäfts ge - 

biet Catalysts. „Durch die umfangreichen Ver triebsmöglichkeiten 

von Sigma-Aldrich bieten wir Chemikern in Forschung und Entwick - 

lung einen einfachen Zugang zu den Homogenkatalysatoren.“ 

„Dies ist für uns ein bedeutsamer Schritt, um zum führenden An - 

bie ter im Bereich der (asymmetrischen) Katalyse zu werden, einem 

der heutzutage wichtigsten Gebiet der organischen Chemie“, freut 

sich Dr. Daniel Weibel, Produktmanager für die asymmetrische Syn - 

the se bei Sigma-Aldrich. Kommerzielle Mengen der Homogen ka ta - 

ly satoren werden weiterhin direkt von Evonik vertrieben. 

Sigma-Aldrich gehört zu den führenden Life Science- und High- 

Tech-Unternehmen und ist der weltweit größte Kataloganbieter von 

Chemikalien. Die biochemischen und organischen Chemikalien und 

+++ Stärkung des Exklusivsynthesegeschäfts 

Evonik Industries hat die verbleibenden 49 Prozent an dem bisherigen 

Joint Venture Degussa Lynchem Co. Ltd., Dalian (China), von den 

chinesischen Anteilseignern Yuncai Wang und Jingkun Wang übernommen. 

Damit wird Degussa Lynchem eine hundertprozentige 

Tochter von Evonik. Die Anteile werden über die Evonik Degussa 

China Co. Ltd. gehalten. Hinsichtlich der finanziellen Bedingungen 

wurde Stillschweigen vereinbart. Die Transaktion steht noch unter 

dem Vorbehalt behördlicher Genehmigungen. 

Das Joint Venture wurde 2006 zwischen Evonik und den chinesischen 

Partnern durch einen Anteilskauf von 51 Prozent an der 

news 

Kits des Unternehmens kommen unter anderem in der wissenschaftlichen 

und genomischen Forschung, der Biotechnologie, der pharmazeutischen 

Entwicklung, in der Diagnose von Krankheiten und als 

Schlüsselkomponenten in der Herstellung von Pharmazeutika oder 

anderen Hightechbereichen zum Einsatz. 

Evonik ist ein führender Lieferant von katalytischen Systemlö - 

sun gen. Das Unternehmen bietet ein breites Portfolio an homogenen 

und heterogenen Katalysatoren aus einer Hand sowie ein umfassendes 

Servicepaket für Kunden aus den Bereichen Life Sciences, Fein - 

chemie, Industriechemikalien, Zwischenprodukte und Polymere. 

Die catASium ® -Produktfamilie kommt 

bei der asymmetrischen Hydrierung 

zum Einsatz. Das Bild zeigt exemplarisch 

catASium ® MN(R), einen Bisphospho - 

lan-Pyrrol-2,5-dion-Liganden 

Die cataCXium ® -Produktfamilie ist für 

Pd-katalysierte C-X-Kupp lungs - 

reaktionen geeignet. Das Bild zeigt 

exemplarisch cataCXium ® A, einen 

Bisadamantylbutylphosphin-Liganden 

Lynchem Co. Ltd. gegründet. „Mit der Übernahme der restlichen An - 

teile von Degussa Lynchem stärken wir unser weltweites Ex klu siv - 

synthesegeschäft und bauen es im Sinne unserer er folg reichen 

Strategie der horizontalen Integration weiter aus“, sagt Dr. Alfred 

Oberholz, Mitglied des Evonik-Vorstands und zuständig für das 

Geschäftsfeld Chemie. 

Evonik ist der erste europäische Lieferant, der das Konzept der 

horizontalen Integration in der Exklusivsynthese umgesetzt hat. Dies 

sieht vor, Zwischen- und Wirkstoffvorprodukte sowie nicht patentgeschützte 

Wirkstoffe zu wettbewerbsfähigen Kosten in China zu 

produzieren. An seinen europäischen Standorten konzentriert sich 

Evonik auf höher veredelte Zwischenprodukte und patentgeschützte 

Wirkstoffe. Damit profitieren die Kunden sowohl vom Technolo gie - 

portfolio an den europäischen Evonik-Standorten als auch von der 

langjährigen Erfahrung hinsichtlich der Einhaltung behördlicher und 

patentrechtlicher Vorgaben bei patentgeschützten Zwischenpro duk - 

ten und Wirkstoffen. 

Das Geschäftsgebiet Exclusive Synthesis von Evonik konzentriert 

sich auf die kundenspezifische Herstellung von pharmazeutischen 

Zwischenprodukten, Wirkstoffen und Feinchemikalien mit hohen 

Qualitätsanforderungen. Mit seinem weltweiten Produktions- und 

Forschungsnetzwerk bietet Evonik hier einen nahtlosen Service – 

von der Syntheseentwicklung im Labormaßstab bis hin zur kommerziellen 

Produktion in FDA-zertifizierten Anlagen (FDA = Food and 

Drug Administration, USA). Das Geschäftsgebiet Exclusive Synthesis 

gehört zum Geschäftsbereich Health & Nutrition. 


KUNSTSTOFFE FÜR DIE PHOTOVOLTAIK 

26 

Mit schlanken Solarzellen preiswert 

DR. CLAUDIUS NEUMANN, DR. JOCHEN ACKERMANN 

Die Solarbranche sucht dringend nach neuen, preiswerten 

Materialien, denn trotz eines anhaltenden Booms ist 

die Photovoltaik im Vergleich zu anderen regenerativen 

Energiequellen ohne staatliche Sub ven tion immer noch 

nicht wettbewerbsfähig. Um Solar zellen den Weg in 

einen ebenso nachhaltigen wie zukunftsträchtigen Ener - 

gie markt zu ebnen, müssten ihre Herstellungs- und 

Installations kosten deutlich gesenkt werden. Den Schlüs - 

sel zu einer höheren Wirtschaftlichkeit könnte die 

moder ne Dünnschicht technologie in Verbindung mit 

leistungsfähigen Kunststoffen liefern. Ent wick ler des 

Projekthauses Functional Films & Surfaces von Evonik 

haben für dieses Vorhaben bereits eine strategische 

Marschroute erarbeitet. 

Allen Einsparungen zum Trotz wird die Energie - 

nachfrage in den kommenden Jahrzehnten unaufhörlich 

steigen. Die Inter nationale Energieagentur 

(IEA) geht in ihrem aktuellen World Energy Outlook 

davon aus, dass der weltweite Energiebedarf von derzeit 10,8 

Milliarden Tonnen Öleinheiten bis 2030 auf 16,3 Milliarden 

Tonnen wachsen wird, was einem An stieg von über 50 Prozent 

entspricht. Den Prog nosen zufolge wird es auch in den kommenden 

Jahr zehnten bei einem Energiemix blei ben, bei dem 

der Anteil der erneuerbaren Energien aller Voraus sicht nach 

aber überproportional steigen wird. Heu te sind weltweit über 

180 GW elektrische Leistung aus erneuerbaren Energien in - 

stal liert; dies entspricht rund 18 Prozent des globalen Ener gie - 

auf kom mens. 

Im Spektrum der erneuerbaren Energien gilt die Photovol - 

ta ik als besonders zukunftsträchtig. Ob wohl der Anteil des So - 

lar stroms am Gesamtstrom ver brauch in Deutschland gegenwärtig 

noch im Promillebereich angesiedelt ist, weist dieser 

Sek tor derzeit zweistellige Wachstumsraten pro Jahr auf. Damit 

ist die Photovoltaik die Erneuerbare-Ener gien-Technologie mit 

dem höchsten Wachstum und den größten Zukunftsperspek - 

tiven. Das liegt unter anderem daran, dass die dafür notwendigen 

Solar module umweltverträglich auf Hausdächern und Frei - 

flächen untergebracht werden können. Weiter hin steht der 

Energiespender Sonne quasi unendlich zur Verfügung: Das 

Energieangebot der Sonne ist mehr als 10.000-fach größer als 

der weltweite Energiebedarf. 

Ungeachtet der hohen Attraktivität der Photo vol taik müssen 

die Kosten für Solarstrom von derzeit etwa drei Euro pro Watt - 

peak auf mindestens einen Euro sinken, um ohne Subven tionen 

wettbewerbsfähig zu sein. Hinter Wattpeak (Wp) verbirgt sich 

ein standardisiertes Maß für die Leistungsfähigkeit von Solar zel - 

len und Modulen, da zu Vergleichs zwecken Modul preise üb - 

licher weise in Euro/Wp angegeben werden. Dabei entspricht 

ein Wp der elek trisc hen Leistung, die erreicht wird, wenn So - 

lar strahlung mit 1.000 Watt je m 2 senkrecht auf das Modul trifft 

und die Temperatur der Solarzellen bei 25 °C gehalten wird. 

Solarstrom soll wettbewerbsfähig werden 

Die europäische Photovoltaik-Technologieplatt form, ein Zu - 

sam menschluss der wichtigsten Dia log führer im Photovol ta ik - 

bereich auf europäischer Ebene, hat im Juni 2007 eine Strategic 

Research Agenda (SRA) veröffentlicht. Um Europas weltweite 

Führungsrolle in der Photovoltaik zu festigen, werden in dem 

Dokument kurz-, mittel und langfristige Forschungsprioritäten 

gesetzt. Der SRA zufolge kann Solarstrom in Südeuropa bis 

2015 mit konventioneller Stromerzeugung wettbewerbsfähig 

sein und bis 2020 in fast ganz Europa. Laut SRA lässt sich die als 

Grid Parity bezeichnete Wettbewerbs fä hig keit durch eine starke 

Marktentwicklung erreichen, sofern die nötigen Marktein - 

führungsinstrumente in so vielen europäischen Ländern wie 

mög lich etabliert sind. Als beispielhaft wird das deutsche Er - 

neu erbare-Energien-Gesetz (EEG) bezeichnet. 


die Sonne anzapfen 

Grid parity 

Grid parity, auf deutsch „Netz-Gleichwertigkeit“, wird dann er - 

reicht, wenn Strom aus einer Photovoltaikanlage zum gleichen 

Preis wie der Endverbraucherpreis von Steckdosenstrom angeboten 

werden kann. Wenn z. B. Steckdosenstrom eines Tages 

rund 25 Cent/kWh kostet (2007: ca. 19 Cent) und die 

Einspeisever gütung für Solarstrom z. B. 24 Cent beträgt, kann es 

für den einzelnen Hauseigentümer sinnvoller sein, seinen 

Solarstrom direkt zu verbrauchen, statt ihn ins öffentliche Netz 

einzuspeisen. Nicht zu verwechseln ist Grid Parity mit dem 

Vergleich der Produk tions kosten von Solarstrom und konventionell 

erzeugtem Strom. Denn die reinen Produktionskosten z. B. 

für Atom- oder Kohle strom liegen nur bei 3 bis 8 Cent/kWh 

(Produktionskosten plus Kosten für CO2-Zertifikate plus 

Netzentgelte). Erst wenn Solar strom zum selben Preis hergestellt 

werden kann, ist er wirklich wettbewerbsfähig. Erst dann 

kann es für einen Energieversorger rein betriebswirtschaftlich 

sinnvoll sein, ein Solar- statt ein Kohle kraftwerk zu errichten. 

Eines zeichnet sich bereits deutlich ab: Im Ver gleich zu der 

Entwicklung bei den etablierten Solar zellen auf Basis von 

mo no- oder polykristallinem Si li zium lässt sich die Kon kur - 

renz fä hig keit von Solar strom über neue Dünn schicht tech - 

nologien wesentlich schneller realisieren. Als eines der derzeit 

leistungsfähigsten Dünnschichtverfahren gilt die CIGS-Tech - 



nologie, die im Gegensatz zum Si li ziu m wafer auf wenige 

Mikrometer dicken, photovoltaisch aktiven Kupfer-Indium- 

Gallium-Selenid-Halbleiter schichten basiert. Die Herstellung 

erfolgt durch Ver dampfung der Halbleitermaterialien im Va - 

kuum und Abschei dung auf Glas als Substrat ma te rial (Abb. 1, 

S. 28). Dieses Verfahren konnte in den letzten Jahren auf einen 

Stand gebracht werden, der die Serien fer tigung von Modulen in 

der Größe von 120 x 80 cm erlaubt. 

Module müssen leichter und schlanker werden 

Das Verfahren bietet den Vorteil, dass es die Hersteller vom derzeit 

knappen Rohstoff Silizium unabhängig macht und darüber 

hinaus eine elegante technologische Alternative zum etablierten 

Kristallisationsverfahren bei der Solarsiliziumherstellung 

darstellt. Eine weitere Trumpfkarte von Dünnschicht technolo - 

gien ist die Fähigkeit, im Gegensatz zu Siliziummodulen auch 

bei schwachem oder diffusem Restlicht, etwa auf nicht zum 

Son nenverlauf optimal ausgerichteten Dachflächen, Energie zu 

liefern. 

Nach wie vor nachteilig wirken sich indessen die teuren und 

schweren Glasplatten der Dünnschichtmodule aus, zwischen 

denen die photovoltaisch aktiven Schichten eingebettet sind. In 

dieser Schichtstruktur dient die untere Glasplatte als Träger, 

während die obere Glasschicht als Barriere gegen Feuchtigkeit 

und Sauerstoff wirkt, die die geforderte garantierte Haltbarkeit 

von mindestens 20 Jahren ermöglicht. Die Montage solcher >>> 

27

Glas-Glas-Module auf Hausdächer setzt in der Regel starke 

Unter konstruktionen voraus, wodurch etwa ein Drittel der an - 

fal lenden Gesamtkosten auf die Installation entfällt. Der näch s te 

logische Schritt in der Fortentwicklung der Dünn schicht tech - 

nologie sind daher Maßnahmen, die zu wesentli chen Ge wichtsund 

Kostenreduzierungen bei den Solar mo du len führen. Genau 

an dieser Stelle setzt die Kompetenz des Pro jekthauses Func - 

tional Films & Surfaces von Evonik an. 

Das Projekt „Polymer Materials for Solar Energy Gene r a - 

tion“ verfolgt das Ziel, die gläsernen Barrieren der Solarmodule 

durch ein geeignetes Foliensystem zu ersetzen. Dieses muss die 

photovoltaisch aktive Schicht mit hoher Zuverlässigkeit gegen 

Umwelteinflüsse schützen und zugleich mindestens die Trans - 

mission von Glas aufweisen – Voraussetzungen, die mit Poly - 

methylmethacrylat (PMMA)-Folien erfüllt werden könnten. 

Evonik kann bei den entsprechenden Entwicklungsarbeiten an 

Abbildung 1 

Bei der CIGS-Techno logie können 

Dünn schichtsolarzellen und -module 

in einem kontinuierlichen Prozess 

vom Substrat bis zum fertigen Modul 

hergestellt werden 

Abbildung 2 

Aufbau eines konventionellen silizium - 

basierten Solarmoduls. Verglasung, 

Verkapselung und Rahmen sind mögliche 

Innovations felder für Kunststoff - 

hersteller in der Photo voltaikindustrie 

Substrat 

Floatglasreinigung 

Solarzellen 

Rückseitenkontakt auftragen 

Mo, DC-Sputtern 

Frontseitenkontakt auftragen 

ZnO:Al, RF-Sputtern 

Isolierschnitt 

Laserstrukturierung 

Rückseitenkontakt herstellen 

Mechanische Strukturierung 

Isolierschnitt Kontakte auftragen 

Mechanische Strukturierung 

seine langjährige Erfahrung mit diesen Materialien in An wen - 

dungen mit hohem Anspruch an Witterungsbeständigkeit 

anknüpfen. 

Kunststoffe als bedeutende Konstruktionselemente 

von Solarmodulen 

Bereits im Aufbau konventioneller siliziumbasierter Solar mo - 

du le (Abb. 2) leisten Folienmaterialien auf Polymerbasis heute 

schon einen wesentlichen Beitrag zur Haltbarkeit, mechanischen 

Sta bilität und elektrischen Betriebssicherheit. Zum einen 

werden die verlöteten Solarzellen in einen thermisch aushärtenden 

Kunst stoff eingebettet, der sie vor mechanischer Belas - 

tung schützt. Während die Frontseite für den Lichteintritt aus 

Glas besteht, wird die Rückseite der Module durch eine Folie 

isoliert. Deren Aufgabe besteht im Schutz vor Witterungs- >>> 

k k k 

v v 

k k k 

Glasabdeckung Vorderseite 

• Schutz vor schädlichen 

Umwelteinflüssen 

• Transmission > 90 % 

EVA* -Laminierung 

• Struktureller und 

mechanischer Träger für 

photovoltaische Schichten 

• Elektrische Isolierung 

• Wärmeleitung 

TPT*-Abdeckung Rückseite 

• Schutz vor schädlichen 

Umwelteinflüssen 

• Elektrische Isolierung von 

der Umgebung 

* Ethylenvinylacetat 

* Kunststoffverbundfolie mit 

einem Aufbau aus 

Polyvinylfluorid-Polyester- 

Polyvinylfluorid 

Absorberschicht 

CIGS, Inline-Koverdampfung 

Pufferschicht 

CdS, chemisches Bad 

i-ZnO, RF-Sputtern 

Verkapselung 

EVA/Sicherheitsglasrahmung 

28 elements23 EVONIK SCIENCE NEWSLETTER 

v

Abbildung 3 

Je nach Anwendung sind die Anforde - 

rungen an Wasserdampf durchlässigkeit 

(WVTR, Water Vapour Transfer Rate) 

und Sauerstoffdurchlässigkeit (OTR, 

Oxygen Transfer Rate) eines Barriere - 

materials unterschiedlich. Während 

bei Verpackungsfolien für technische 

Teile ein Wert von eins genügt, erfordern 

flexible organische Leuchtdioden 

(OLEDs) einen hohen Schutz vor 

Feuchtigkeit und Sauerstoff mit Durch - 

lässigkeitswerten von etwa 10 -6, die 

nur mit anorganischen Schichten 

erreicht werden können. Für Kunst - 

stoff folien für flexible Dünnschich t - 

module müssen daher neue Konzepte 

für die Barriereschicht entwickelt 

werden 

Abbildung 4 

Die Barriereeigenschaften 

eines konventionellen Kunststoffs 

gegenüber Wasserdampf und 

Sauerstoff lassen sich durch die 

Beschichtung mit anorganischen 

Metalloxiden verbessern 

Abbildung 5 

Die Entwickler im Projekthaus 

Functional Films & Surfaces von 

Evonik arbeiten an Kunststoff - 

folien für flexible Solarzellen, 

die in einem kontinuierlichen 

Rolle-zu-Rolle-Prozess gefertigt 

werden könnten 

+ Hybrid (Sol-Gel) 

PECVD (plasmagestützte 

Abscheidung von Schichten) 

Elektronenstrahlverdampfung 

Flexible OLEDs 

Durchlässigkeitsbereich 

von Barrierematerialien 

Polymer 

Flexible LCDs 

und organische 

Solarzellen 


Zwei anorganische Schichten Eine anorganische Schicht 

Einzelne Polymerschicht 

OTR [cm 3 /(m 2 •d •bar)] 

WVTR [g/(m 2 •d)] 

Sputtern 

Rolle mit 

flexiblem 

Substrat 

10 -4 

Substrat aus 

Hochtemperaturkunststoff 

(z. B. PI, PEEK) 

Rückkontakt 

elements23 EVONIK SCIENCE NEWSLETTER 29 

10 -2 

10 -2 

10 -6 

Solarzellenverkapselung 

Verpackung von 

technischen Teilen 

10 -2 

10 -1 

10 -1 

10 0 

Photovoltaische 

Schicht 

Abscheidung 

10 0 

10 0 

10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 10 1 10 2 

WVTR [g/(m 2 •d)], OTR [cm 3 /(m 2 •d•bar)] 

Frontkontakt 

10 -2 

10 2 

Rolle mit 

Barriere - 

und 

Frontfolie 

10 -1 

Verkapselung 

10 0 

Rolle mit flexibler 

photovoltaischer Zelle 

Flexible Barriere-Kunststofffolie 

(z. B. EVA, Silikone, TPU) 

Flexible transparente Folie für die 

Frontseitenabdeckung 

(z. B. PMMA, ECTFE)

einflüssen und der Vermeidung des Durchschlagens der elek - 

trischen Spannung auf der Modulrückseite. 

Die besondere Herausforderung bei Dünnschichtmodulen 

besteht im Ersatz der Frontabdeckung aus Glas durch eine 

trans parente Folie mit hoher Lichtdurchlässigkeit, die trotzdem 

die photovoltaisch aktive Schicht vor Witterungseinflüssen und 

mechanischer Beschädigung schützt. Dazu müssen konventionellen 

Kunststoffen durch entsprechende Oberflächenfunk tio - 

nalisierung Barriereeigenschaften verliehen werden, die den 

Durch tritt von Feuchtigkeit und Sauerstoff deutlich verringern. 

Ein Maß für diese Barriereeigenschaften sind die Wasserdampfund 

die Sauerstoffdurchlässigkeit. Im Vergleich zu konventionellen 

Verpackungsfolien müssen diese beiden Messgrößen für 

Dünnschichtmodule um ein bis zwei Größenordnungen verringert 

werden (Abb. 3, S. 29). 

Lösungsansätze für diese Herausforderung bieten Be - 

schich tungstechnologien, die heute schon bei der Herstellung 

von Verpackungsmaterialien standardmäßig zum Einsatz kommen. 

Dabei werden metallische Oxide beispielsweise des 

Siliziums oder Aluminiums im Vakuum durch den Beschuss mit 

Elektronen verdampft und als nanometerdünne Schicht auf der 

Kunststoffoberfläche abgeschieden. Die Barrierewirkung dieser 

Beschichtung kann durch den zusätzlichen Auftrag eines 

Lackes noch verbessert werden (Abb. 4, S. 29). 

Module wie Dachbahnen verkleben 

Mit halben Sachen wollen sich die Entwickler des Projekthauses 

mittelfristig aber nicht zufriedengeben. Vielmehr haben sie be - 

reits konkrete Vorstellungen zur Herstellung von Folien für 

Module, bei denen auch die zweite tragende Glasschicht durch 

ein Polymer ersetzt wird. Solche Module wären voll flexibel und 

könnten – so die Vision – wesentlich wirtschaftlicher als bis her 

in einem kontinuierlichen Rolle-zu-Rolle-Prozess gefertigt 

werden (Abb. 5, S. 29). Auf diese Weise ließen sich sehr leichte 

Solar zellen realisieren, die sich in Form von Dachbahnen ohne 

zusätzlichen Unterbau einfach auf dem Dach verkleben lassen. 

Unabhängig davon könnten die Folien erstmals auch an 

schwer zugänglichen Stellen oder auf beliebig geformte Ober - 

flächen installiert werden. Das sind Bereiche, wo man bisher 

keine Solarzellen aufbringen konnte. Derzeitige Entwicklun - 

gen zielen darauf ab, Polymere in Hochtemperatursubstrate 

Wegen seiner hohen Witterungsbeständigkeit und Transmission erfüllt PMMA wichtige 

Voraussetzungen, um als Ersatz für die Glasabdeckung Solarmodule leichter zu machen. 

Evonik kann hier in Forschung und Entwicklung an seine langjährige Erfahrung bei der Folienproduktion 

anknüpfen. Das Bild rechts zeigt eine entsprechende Anlage in Weiterstadt 

umzuwandeln, damit sie mit dem Abscheidungsprozess kompatibel 

sind. 

Ausschlaggebend für den Einstieg in die neue Technologie 

waren die Bedürfnisse des Marktes. So sucht die Solarwirtschaft 

aufgrund des enormen Marktwachstums gerade im Bereich der 

Dünnschichtphotovoltaik nach neuen Produkten, um die Mo - 

dul herstellung vor allem auch für den Bau von großen Solar - 

kraftwerken in Gebieten mit hoher Sonneinstrahlung wett - 

bewerbsfähig zu machen. Dabei erscheint die Dünnschicht - 

tech nologie wegen der Möglichkeit, auch bei vergleichsweise 

ungünstigen Lichtverhältnissen Strom zu erzeugen, in Verbin - 

dung mit flexiblen Folien als große Chance, auch in mittleren 

Breiten die Sonne erfolgreich, das heißt vor allem wirtschaftlich 

anzuzapfen. Insgesamt wird die Entwicklung künftig darauf 

hinauslaufen, dass jede Technik in einem bestimmten Markt - 

segment der Solarwirtschaft zur Anwendung kommen wird. ● 

DR. CLAUDIUS NEUMANN 

Claudius Neumann ist im Projekthaus Functional 

Films & Surfaces von Evonik verantwortlich für das 

Projekt „Polymere Materialien für Solare Energie - 

erzeugung“. Er studierte Chemie an den Universitäten 

Erlangen, Mainz und Dijon. Nach seiner Promotion an 

der Uni Mainz kam er 1997 als Mitarbeiter zu Evonik, 

wo er sich zunächst mit Entwicklung und Verbesserung 

von superabsorbierenden Polymeren beschäftigte. 

2000 wechselte er in den früheren Geschäftsbereich 

Methacrylates und leitete dort den technischen Service 

und die Anwendungstechnik des Geschäftsgebiets 

Performance Monomers. Ab 2005 verantwortete er im Bereich F&E des damaligen 

Geschäftsbereiches Advanced Polymer Shapes die Arbeit der Gruppe Functional 

Plastics. Ende 2006 wechselte er in das damals neu gegründete Projekthaus. 

+49 6181 59-6287, claudius.neumann@evonik.com 

DR.-ING. JOCHEN ACKERMANN 

Jochen Ackermann leitet seit Juli 2006 das Evonik-Pro - 

jekthaus Functional Films & Surfaces in Hanau-Wolf - 

gang. Nach dem Studium des Chemie-Ingenieurwesens 

an der Universität Erlangen-Nürnberg und der Pro mo - 

tion am dortigen Institut für Technische Chemie startete 

er 2000 seine berufliche Laufbahn als Entwicklungs - 

ingenieur in der Monomerverfahrenstechnik der Evonik 

Röhm GmbH. Nach einer Station als Gruppenleiter 

Mono merverfahrenstechnik in Darmstadt wechselte er 

zur amerikanischen Evonik-Tochter CYRO Industries 

in Fortier, Louisiana. Hier war er verantwortlich für den 

Neubau einer Monomer pro duk tionsanlage, bis er seine aktuelle Position übernahm. 

+49 6181 59-6375, jochen.ackermann@evonik.com 


+++ MaDriX: Verbundprojekt für gedruckte Elektronik gestartet 

Die Unternehmen PolyIC, BASF, Evonik Industries, Elantas Beck und 

Siemens haben ein vom Bundesministerium für Bildung und For - 

schung (BMBF) gefördertes Verbundprojekt mit dem Namen 

MaDriX gestartet. Mit diesem Projekt wird die Entwicklung leis - 

tungsfähigerer gedruckter Funketiketten (Radio Frequency 

Identification, RFID) vorangetrieben. 

Die aktuelle Generation der RFID-Etiketten enthält Siliziumchips 

und wird aufgrund ihres aufwändigen Herstellungsverfahrens überwiegend 

für die Kennzeichnung teurer Produkte eingesetzt. Mit Hil - 

fe der Technologie der gedruckten Elektronik können RFID-Etiket - 

ten kostengünstiger hergestellt werden. Dazu trägt die Entwicklung 

neuer Materialien wie elektrisch leitender und halbleitender Kunst - 

stoffe bei. Diese werden in hochproduktiven Druckverfahren zur 

Her stellung kostengünstiger RFID-Etiketten eingesetzt. Damit eignen 

sich die gedruckten Funketiketten für die Kennzeichnung preiswerter 

er Konsumgüter und könnten die bisher bekannten Barcodes 

ablösen. 

Bei dem für drei Jahre geplanten Gemeinschaftsprojekt hat 

PolyIC die Konsortialführerschaft. Die Gesamtinvestitionssumme be - 

läuft sich auf rund 15 Millionen Euro, an denen sich das BMBF mit 

rund acht Millionen Euro beteiligt. Das Projekt wird im 5. Rah men - 

programm „Schlüsseltechnologien – Forschung für Innovationen Be - 

reich Kommunikationstechnologie“ des BMBF gefördert. Pro jekt trä - 

ger ist das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR). 

Mit MaDriX sichern die beteiligten Un - 

ternehmen zu sammen mit dem Bun - 

desministerium die derzeit führende Po - 

sition des For schungs standorts Deut sch - 

land im Bereich der gedruckten Elek - 

tronik. 

Mit RFID-Etiketten ausgezeichnete 

Wa ren lassen sich per Funk identifizieren 

und kom men in der Warenlogistik bis hin 

zur Super marktkasse zum Einsatz. Darü - 

ber hinaus werden Pro dukte fälschungssicherer. 

Eine schrittweise Marktein füh - 

rung gedruck ter RFID-Eti ket ten ist innerhalb 

der nächsten zehn Jahre realistisch. 

Ein wesentlicher Schlüssel zum Erfolg 

von MaDriX ist die enge Zu sam menarbeit 

der Unternehmen. PolyIC beschäftigt sich 

mit den Themen Bau elementcharak te ri - 

sie rung und Prozess entwicklung so wie 

mit dem Aufbau von Demonstratoren. 

BASF, Evonik Indus tries und Elantas Beck 

steuern neue Materialien zur Herstellung 

von Halb leitern und Isolatoren bei, die in 

elektronischen Schaltungen eingesetzt 

werden. Für die Qua litätskontrolle im 

Druck prozess entwickelt Siemens neue 

Ver fah ren im Bereich der optischen Echt - 

zeit-Druck inspektion. Darüber hinaus 

arbeiten mehrere Universitäten sowie 

Forschungs ins ti tute an MaDriX mit. 

news 

Schwerpunkt bei Evonik sind neuartige 

Halbleitersysteme 

Der Beitrag von Evonik zum Verbundprojekt MaDriX teilt sich in 

zwei Bereiche. Auf der einen Seite steht die Synthese von neuartigen 

Halbleitersystemen bei verschiedenen Unterauftragsnehmern, auf 

der anderen Seite die Übertragung der gewonnenen Erkenntnisse in 

industrielle Prozesse und das Upscaling. Der strategische For - 

schungs- und Entwicklungsbereich von Evonik, die Creavis Techno - 

l ogies & Innovation, kooperiert im Bereich des Ver bundprojekts 

extern mit der Universität Wuppertal, der TU Berlin, der Universität 

Erlangen-Nürnberg und dem MPI für Polymerfor schung in Mainz. 

Neben den Tätigkeiten bei der Creavis sollen die Kompetenzen 

von Evonik in den Bereichen Nanomaterialien und PMMA in das Pro - 

jekt eingebracht werden. „Wir halten dazu engen Kontakt zu Dr. 

Sven Hill, New Business Development Aerosil, und zu Dr. Günter 

Schmitt vom Bereich New Business Development im Ge schäfts - 

bereich Coatings & Additives”, erklärt Dr. Heiko Thiem, Projektleiter 

MaDriX von Seiten Creavis, die engen Kooperationen. 

Im Science-to-Business-Center Nanotronics von Evonik werden 

die Halbleiter und Dielektrikasysteme für die Verwendung in standardisierten 

Messplätzen getestet, die im Rahmen von MaDriX ent wi - 

ckelt werden. Auch die Überführung der Materialsysteme in un ter - 

schiedliche Druckprozesse gehört zu den Projektaufgaben von 

Evonik. 

Das erste gedruckte polymere RFID-Tag 

[13,56 MHz] (Foto: PolyIC) 

Kilometerlange gedruckte Logikschaltkreise 

für RFID-Tags (Foto: PolyIC) 


JUNI 08 

01.06.– 04.06.2008 

4th International Conference on 

Renewable Resources & Biorefineries 

ROTTERDAM (NIEDERLANDE) 

www.rrbconference.com 

JULI/AUGUST 08 

20.07.–24.07.2008 

48th Symposium on Polymer Colloids 

PRAG (TSCHECHISCHE REPUBLIK) 

www.imc.cas.cz/sympo/48micros 

SEPTEMBER 08 

07.09.–10.09.2008 

7th European Symposium 

on Biochemical Engineering Science 

FARO (PORTUGAL) 

www.esbes2008.org 

SEPTEMBER/OKTOBER 08 

28.09.– 01.10.2008 

Green Solvents 

KONSTANZ 

events.dechema.de/gspsa.html 

Evonik Industries AG 

Rellinghauser Straße 1–11 

45128 Essen 

www.evonik.com 

01.06.– 05.06.2008 

Nanotech 2008 

BOSTON (MASSACHUSETTS,USA) 

www.nsti.org/Nanotech2008 

27.07.– 01.08.2008 

17th International Conference 

on Photochemical Conversion and 

Storage of Solar Energy 

SYDNEY (AUSTRALIEN) 

www.ips17.com 

07.09.–11.09.2008 

4th International Symposium 

on Macro- and Supramolecular 

Architectures and Materials 

DÜSSELDORF 

www.chemie.uni-duesseldorf.de/ 

Faecher/Organische_Chemie/OC2/ 

ritter/MAM_08 

28.09.– 02.10.2008 


on Combinatorial and High Throughput 

Materials Science 

SEEON 

www.dechema.de/seeon 

02.06.– 03.06.2008 

American Coatings Show 

CHARLOTTE (NORTH CAROLINA, USA) 

www.american-coatings-show.com 

28.07.– 01.08.2008 

23rd IUPAC Symposium 

on Photochemistry 

GÖTEBORG (SCHWEDEN) 

photoscience.la.asu.edu/ 

Goteborg2008 

16.09.–20.09.2008 

2nd EuCheMS Chemistry Congress 

TURIN (ITALIEN) 

www.euchems-torino2008.it 

07.10.– 09.10.2008 

ProcessNet Jahrestagung 2008 

KARLSRUHE 

www.dechema.de/jt2008 

Impressum 

Herausgeber 


Innovation Management 

Chemicals 

Rellinghauser Straße 1–11 

45128 Essen 

Wissenschaftlicher Beirat 

Dr. Norbert Finke 


Innovation Management Chemicals 

norbert.finke@evonik.com 

Redaktion 

Dr. Karin Aßmann 

(verantwortlich) 

Evonik Services GmbH 

Konzernredaktion 

karin.assmann@evonik.com 

termine 

22.06.–25.06.2008 

7th World Surfactants Congress 

PARIS (FRANKREICH) 

www.cesio2008.com/index.htm 

31.08.– 03.09.2008 


on Environmental Catalysis 

BELFAST (UNITED KINGDOM) 

www.centacat.qub.ac.uk/5icec/ 

index.html 

28.09.–30.09.2008 


on Inorganic Materials 

DRESDEN 

www.im-conference.elsevier.com/ 

index.htm 

07.10. – 09.10.2008 

European BioPerspectives 

HANNOVER 

www.bioperspectives.org 

Redaktionelle Mitarbeiter 

Dr. Angelika Fallert-Müller 

Dr. Rolf Froböse 

Klaus Jopp 

Michael Vogel 

Gestaltung 

Michael Stahl, München 

Fotos 

Evonik Industries 

Dieter Debo 

Markus Schmidt 

Stefan Wildhirt 

Würth Solar (S. 26) 

DIGITALstock (S. 8 links) 

Getty Images (S. 22) 

Mauritius Images (S. 18) 

Druck 

Mediahaus Biering GmbH 

München 

Nachdruck nur mit 

Genehmigung der Redaktion

Elements23 - Evonik

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