High-tech für eine Region mit exzellenten Chancen

Bayer auf der Utech Asia / PU China 2002, 16-18. April, Stand 210

Neue PUR-Entwicklungen für den Appliance-Sektor / Polyurethane für die Olympischen Spiele in Peking 2008

Asien ist nach wie vor eine Weltregion, die zu großen Hoffnungen Anlass gibt. Auch die vielseitigen Polyurethane (PUR) werden von der wirtschaftlichen Aufwärtsentwicklung in diesem aufstrebenden Teil der Welt profitieren und ihrerseits den Aufschwung unterstützen. Zwei besonders vielversprechende Beispiele für die Potenziale, die in dieser Werkstofffamilie stecken, stellen die Schuh- und die Kältegeräteindustrie dar. Um sie drehen sich denn auch gleich drei Vorträge von Andrew Tong, Jordan Lam und Dr. Zie Zhang im Konferenzprogramm, das die Utech Asia/PU China vom 16. bis 18. April 2002 begleitet. Die drei Referenten beurteilen aus Sicht des Polyurethan-Erfinders und Marktführers Bayer die Aussichten der Kältegeräteindustrie in China, stellen Fortschritte auf dem Gebiet der wärmedämmenden Polyurethan-Hartschaumstoffe vor und beleuchten die Impulse, die spezielle Bayer-Polyurethane der Bayflex®-Footwear-Familie der chinesischen Schuhindustrie geben können.

Chinas Appliance-Industrie als Beispiel für die Chancen eines großen Marktes

„Chinas Eintritt in die Welthandelsorganisation wird das Wirtschaftswachstum dieses Landes entscheidend fördern,“ schreibt Andrew Tong im Manuskript seines Vortrags „Refrigerated Appliances: An Integrated Part of the PUInsulation Business“. Tong weiter: „Die Appliance-Industrie ist ein sehr gutes Beispiel für Chinas neue Märkte. China wird als großer Verbraucher und bedeutender Produktionsstandort die Landschaft der weltweiten Appliances-Industrie nachhaltig verändern.“

Tatsächlich sind die Zeichen, die derzeit aus China zu empfangen sind, günstig: Der Markt für privat genutzte Kältegeräte ist in den chinesischen Küstenregionen erst zu rund 85% gesättigt – in den USA und Europa liegt diese Zahl bei 99,9 bzw. 98%. Auf dem Land liegt die Marktsättigung sogar nur bei lediglich 12%. Auch wenn man berücksichtigt, dass sich dieser Wert in näherer Zukunft aufgrund der zuweilen schwierigen Versorgung mit Elektrizität und der konservativen Konsumgewohnheiten der chinesischen Landbevölkerung – hier stehen vor allem frische Nahrungsmittel auf dem Speiseplan – bei geschätzten 30% einpendeln dürfte, finden Anbieter hier einen hochinteressanten Markt.

Die Herausforderungen des chinesischen Kältegeräte-Sektors dürften denn auch weniger in der Schaffung entsprechender Produktions-kapazitäten liegen – ein Großteil der Produktionsanlagen ist derzeit schon nicht ausgelastet -, sondern in der Schaffung geeigneter Vertriebswege, die das weite Land abdecken können. Aus ähnlichen Gründen liegen auch in der Schaffung einer ausgreifenden Kühlketten-Logistik noch große Chancen: derzeit ist noch ein großer Anteil geernteter Lebensmittel einem zu raschen Verderb ausgeliefert, weil entsprechende Kühlkapazitäten fehlen. Auch steigende Lebensmittel-Importe werden für ein Wachstum dieses Sektors sorgen.

Für die Zukunft rechnen die Experten daher mit einem sehr lebendigen „Kälte-Markt“ in China. Tong: „Der PU-Insulation-Sektor wird hier in den kommenden Jahren jährlich um rund 11% wachsen.“ Die Aufnahme Chinas in die Welthandelsorganisation wird den Aufwärtstrend noch verstärken. Großer Markt, niedrige Lohnkosten: „Der Standort China wird immer attraktiver werden und hat alle Voraussetzungen, sich zur zentralen Drehscheibe eines globalen OEM-Netzwerks der Appliance-Industrie zu entwickeln,“ schreibt Tong. „Das macht uns optimistisch, was die Zukunft unserer PU-Aktivitäten in China angeht. Daher wollen wir auch weiterhin in dieses Land investieren.“ Alles in allem bieten sich hier dem in Sachen Wärmedämmung konkurrenzlosen Werkstoff Polyurethan also glänzende Marktaussichten.

Die Aussicht auf eine glänzende Zukunft soll natürlich nicht den Blick darauf verstellen, dass sich die Leistungen der Chinesen heute schon ohne weiteres sehen lassen können: So wurden im Reich der Mitte im Jahre 2001 rund 14 Millionen Kühlschränke und -Truhen sowie rund vier Millionen Quadratmeter Metall-PUR-Verbundpaneele für die Errichtung von Kühlhäusern produziert. So wächst in China die Sensibilität für die wichtige Rolle, die die verwendeten Rohstoffe für qualitativ hochwertige Produkte im heiß umkämpften Markt der Zukunft spielen werden, bereits jetzt. Bayer hat hier als Markt- und Technologieführer traditionell ein starkes Standbein: Bereits seit Anfang der 80er Jahre liefert der Leverkusener Weltkonzern Rohstoffe, Anwendungstechnik und Know-how in die Region. „Damit haben wir am Quantensprung der Kühlschrank-Industrie in China maßgeblichen Anteil,“ so Tong.

Neue Hartschaumqualitäten für die effektive Wärmedämmung

Der Aufstieg der Kältegeräte-Industrie in China dürfte die Ingenieure in dieser Weltregion natürlich ein besonders scharfes Auge auf die neuesten Entwicklungen im Bereich der hochwärmedämmenden PUR-Hartschaumsysteme werfen lassen. Eigens mit diesem Thema befasst sich daher der Vortrag „Latest development of HC-blown rigid foam for the Chinese appliance industry“ von Dr. Jie Zhang, die seit Januar 2002 die Polyurethan-Anwendungstechnik im R&D-Center der Bayer China Shanghai leitet. Zhangs Botschaft ist: Polyurethan-Hartschaumdämmstoffe werden dank weiterer Dichtereduzierungen, feinerer Zellstrukturen und intelligenter, ozonunschädlicher Treibmittelsysteme immer leistungsfähiger.

Während die USA nach dem Montrealer Protokoll, das den Verzicht auf Fluorchlorkohlenwasserstoffhaltige Treibmittel verlangte, auf ozonunschädliche Alternativen wie HFC-245a setzte, konnten sich in Europa und nun auch in Asien eher Kohlenwasserstoffe, allen voran Cyclopentane, als Treibmittel durchsetzen. „Traditionelle Cyclopentan-getriebene Systeme hatten aufgrund der schlechteren Wärmeleitfähigkeit und des niedrigeren Dampfdrucks des Cyclopentans jedoch eine um etwa 1,5 mW/mK höhere Wärmeleitfähigkeit und eine um etwa 10% höhere Dichte als 50% CFC 11-getriebene Hartschaumstoffe,“ schreibt Zhang. „Dieses Problem haben wir mit einer neuen, von Bayer entwickelten Generation CP-getriebener Systeme mit niedriger Wärmeleitfähigkeit und Schaumdichte jedoch inzwischen gelöst.“

Das Problem, vor dem die Entwickler standen: Der niedrige Dampfdruck des Cyclopentans führt zu einem niedrigen Zellinnendruck und damit zu einem unerwünschten Schrumpfen der Poren im Schaumstoff. Dies ließ sich ausgleichen, indem man die Porenwände verstärkte und damit die Schaumdichte erhöhte – was allerdings zu einem erhöhten Materialverbrauch führt, der sich natürlich negativ auf die Fertigungskosten auswirkt.

Dieser Zielkonflikt zwischen optimaler (geringer) Wärmeleitfähigkeit und niedriger Schaumdichte wurde von Bayer gelöst – indem die Schaumbläschen durch gezielten Einsatz von Katalysatoren und Emulgatoren ihre isotrope Zellstruktur erst ganz am Ende des Schäumprozesses ausbilden. Während die ersten Cyclopentan-getriebenen „Nach-Montreal-Systeme“ noch Wärmeleitfähigkeiten von 21,1 mW/mK aufwiesen, erreichen die Bayer-Techniker inzwischen Werte von 19,3 mW/mK – bei Schaumdichten von lediglich 24,3 kg/m3. Außerdem glänzt das neue System durch eine außergewöhnlich homogene Porenverteilung und eine sehr gleichförmige Wärmeleitfähigkeit über den gesamten Blockquerschnitt. Damit können Kältegerätehersteller das Gewicht ihrer Dämmschichten im Vergleich zu herkömmlichen Schaumstoffen nun um etwa 10% reduzieren – unter Beibehaltung der guten mechanischen Eigenschaften. Inzwischen werden diese PUR-Hartschaumstoffe auch auf dem chinesischen Markt eingesetzt.

Der Wärmeleitfähigkeitswert von 19,3 mW/mK ist aber durchaus nicht der unterste mögliche: durch Minimierung des Wassergehalts und Erhöhung der PUR-Reaktivität (die verhindert, dass Cyclopentan zu früh aus dem Schaumstoff entweicht) konnten Zhang und ihre Mitarbeiter im Emulsionsverfahren PUR-Hartschaum-Dämmstoffe mit einer Zellgröße von lediglich 120 µm herstellen, die eine Wärmeleitfähigkeit von nur noch 18,4 mW/mK aufweisen, ohne die im Lösungsverfahren auftretenden Schwachpunkte an den Tag zu legen. Bei tiefen Einsatztemperaturen schlägt dieses System sogar R 141b-geschäumte Schaumstoffe. Auch die Schaumdichte lässt sich durchaus noch weiter reduzieren, indem man das Treibmittel Cyclopentan durch eine Mischung aus Cyclo- und Isopentan ersetzt. Dieses Gemisch hat einen höheren Dampfdruck und führt zu Schaumstoffen mit größeren Porendurchmessern – was, bei lediglich leichten Zugeständnissen an die Wärmeleitfähigkeit des Schaumstoffs, zu einer im Vergleich zu Cyclopentan-getriebenen Systemen um zehn bis 15 Prozent niedrigeren Fülldichte führt.

Polyurethane für erfolgreiche Sportler

Von einer ganz anderen Seite nähert sich der Vortrag „PU Opportunities for the Olympic Games“ von Jordan Lam der komplexen Erfolgsgeschichte der Polyurethane in Asien. Der Begriff „Erfolgsgeschichte“ ist hier durchaus wörtlich zu nehmen, denn Lam, Technical Manager bei der Bayer South East Asia Pte Ltd. erläutert in seiner Präsentation, wie die Additionsprodukte aus Polyolen und Polyisocyanaten Sportlern zu neuen Bestleistungen verhelfen können – die Olympischen Spiele in Peking werfen ihre Schatten woraus.

Außer in Bowling-Kugeln oder leichgewichtigen Fahrradrahmen, in Hochleistungsrollen von Rollerskates und Skateboards oder in Wettkampf-Surfbrettern, die aus einem leichten und verwindungssteifen Kern aus einem Baydur®-Integralschaumstoff und einer unverwüstlichen Hülle aus einem Faser-PUR-Verbundwerkstoff (Baypreg®) bestehen können, dürften Polyurethane im Sport vor allem in der wichtigen Schnittstelle zwischen Sportler und Boden eine wichtige Rolle spielen: In den Sohlen hochleistungsfähiger Sportschuhe. Der Schuhbereich dürfte auf der UTECH Asia besonderes Interesse wecken, denn China ist bekanntlich der größte Schuhlieferant der Welt: allein im Jahr 2001 produzierte dieses große Land über sechs Milliarden (!) Paar Schuhe – 53 Prozent des Weltmarkts.

In dieser Branche hat Bayer mit seiner Bayflex Footwear PUR-Palette einen starken Läufer am Start, wie Jordan Lam erläutert: „Das breite Eigenschaftsprofil von Bayflex Footware macht diesen Werkstoff zum Material der Wahl für viele Anwendungen. Unsere Kernkompetenzen sind: exzellenter Tragekomfort und maßgeschneiderte Funktionalität. Daher sind wir mit Bayflex in allen Schlüsselmärkten vertreten: im Sicherheitsschuhbereich ebenso wie im Modeschuh-, im Freizeit- oder Sportschuhsektor.“

Für die besonderen Herausforderungen in der Sportarena sind vor allem die eigens auf die Hersteller von Sportschuhen zugeschnittenen Polyurethanrohstoffe aus dem Bayflex-Active-Segment geeignet. So lassen sich aus dem weichen, thermoplastischen Polyurethan (TPU) Bayflex Active thermoplastic zum Beispiel Sohlen mit Härten unter 65 Shore A produzieren, die trotz der geringen Dicke der Laufsohlen alle Eigenschaften vereinen, die man von dieser Materialfamilie kennt; diese Sohlen lassen sich nahezu unbegrenzt einfärben (auch opake und transluzente Produkte sind möglich), setzen dem Designer dank ihrer guten Haftung zur Zwischensohle und ihrer exzellenten Fließfähigkeit in der Form kaum Grenzen und verfügen außer über eine gute Hydrolysebeständigkeit auch bei niedrigen Temperaturen über eine hohe Biegebeständigkeit und einen guten Grip.

Mit Bayflex Active transparent, um nur ein weiteres Beispiel zu nennen, hat Bayer zudem einen Sohlenwerkstoff in der Hand, mit dem der Schuhhersteller den durch das olympische Großereignis inspirierten Sportfans auch im Sportschuhbereich besondere modische Highlights bieten kann: Mit diesem Werkstoff lassen sich besonders einfach transparente Schuhsohlen herstellen, die mit einer guten Abriebbeständigkeit und guten Entformungseigenschaften glänzen. Abgerundet wird das Bayer-Polyurethanprogramm für Athleten durch Polyether-basierte PUR-Rohstoffe, die zudem über eine herausragende Alterungsbeständigkeit verfügen.

Damit die Sportler ihre Kraft jedoch auch wirkungsvoll auf den Untergrund übertragen können, benötigen sie natürlich auch den optimalen Bodenbelag. Auch hier hat Bayer eine Polyurethan-Lösung parat, die sich vom Feld anderer Bahnwerkstoffe positiv absetzt: elastische MDI-basierte Beschichtungen für Laufbahnen und Tennisplätze, die ohne das in Verruf geratene MOCA (4,4-Methylen-Bis(2-Chloranilin)) auskommen und obendrein die Produktivität bei der Beschichtung von Sportplätzen erhöhen. Eine chemische Bestleistung des PUR-Pioniers Bayer – Chemierekorde für wirtschaftliche und sportliche Höchstleistungen.

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