Forschung für die Zukunft der Kunststoffe

Innovative Kunststoffe und Polymere von Neopren bis Biopolymeren

Die Geschichte innovativer Kunststoffe und die Geschichte von DuPont sind eng miteinander verwoben. Die Materialwissenschaftler von DuPont sind von Beginn an Teil dieser Geschichte – von der Erfindung des Neoprens und Nylons über die Entwicklung robuster Materialien für unterschiedlichste Anwendungen vom Auto zum Smartphone bis hin zu Biopolymeren der nächsten Generation.

Neopren: Neue Wege in der organischen Chemie

DuPont zählte bereits zu den Vorreitern was die Forschung in der organischen Chemie betrifft, als im April 1930 Dr. Wallace Carothers und sein Team das erste Polyesterpolymer synthetisierten, den Vorläufer des Nylons. Der Compound wurde schließlich unter dem Namen Neopren vermarktet. DuPont erarbeitete im Anschluss zusammen mit den Herstellern praktische Anwendungsmöglichkeiten für dieses neue Material, wodurch der bis heute übliche Fokus auf die Zusammenarbeit seinen Anfang nahm. Neopren ist auch heute noch ein wichtiges Produkt. Seine Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen und chemischen Lösungsmittels eignet sich ideal für Dichtungen und Schläuche in Fahrzeugen sowie zur elektrischen Isolierung, um nur zwei Anwendungen zu nennen.

Nylon: Das erfolgreichste Kunststoffprodukt aller Zeiten

Dem Neopren folgte auf dem Fuße die nächste große Entdeckung von Dr. Carothers und seinem Forschungsteam, das Nylon. Nylon war die allererste Polyamidfaser und ist eines der erfolgreichsten Produkte aller Zeiten. Die kommerzielle Produktion wurde 1939 aufgenommen und seit seiner Markteinführung ist „Nylon“ gleichbedeutend mit „Strümpfen“. Nylonfaser wurde rasch für eine Vielzahl von Anwendungen entwickelt, von haltbaren Materialien bis hin Treibriemen in Autoreifen. Hier nahm auch der Weg des Nylons als technisches Produkt und Ersatz für Metall und Gummi seinen Lauf.

Zytel®: Ein würdiger Ersatz für Metalle

Die Ingenieure von DuPont erkannten schnell, dass innovative Kunststoffe so robust gemacht werden können, dass sie Metall mühelos ersetzen, was mit Produktions-, Kosten- und teilweise Leistungsverbesserungen einher ging. Automobiltechniker, die vielfach mit Kunststoffen nicht vertraut waren, griffen gerne zu den bislang üblichen Metallen.  Wenn Nylon verwendet wurde, dann nur selten in dem einen oder anderen Modell. Unter der Motorhaube kam Nylon aufgrund der hohen Temperaturen und aggressiven Chemikalien nur selten zum Einsatz.

Dann kam die Entwicklung des DuPont™ Zytel® Polyamidkunststoffes, einer mineralien- und glasfaserverstärkten  Hochleistungsvariante des PA66-Nylons, durch die die Anwendungsgebiete für Nylon erheblich erweitert wurden. Diese Leistungssteigerung brachte eine Reihe von Innovation auch unter der Motorhaube mit sich, wie beispielsweise elastische Motorgebläse, Getriebedruckscheiben und -federführungen sowie Luftfilterauflagekonsolen.  Andere Anwendungen waren Anschlussteile für Gaszüge, Hebelrückführungen und „Schirme“, Kabel zum Herunterschalten und Kabelmantel für den Haubenzug. Selbst Ölableitbleche am Ventilschaft, die Öl und Temperaturen von bis zu 320 °F standhalten müssen, wurden aus Nylon gefertigt.

Delrin®: Leistung in einer neuen Dimension

1956 erreiche die Kunststoffleistung mit DuPont™ Delrin® Polyacetal in vielerlei Hinsicht eine neue Dimension, u. a. was den geringen Verschleiß und niedrigen Reibungskoeffizienten betrifft. Die besonderen Eigenschaften von Delrin® in Verbindung mit der hohen Festigkeit und Steifigkeit hatten eine weite Verbreitung zur Folge, die bis heute andauert, mit heute neuen Güteklassen für bewegliche Bauteile, darunter Steuerungssysteme, Drosselklappenkomponenten, Getriebe und Motoren in der Automobilindustrie, Fördersysteme, Brennstoffsysteme, Schnallen und Reißverschlüsse, Skistiefel und -bindungen und Vieles mehr.

Hytrel®: Mehrere Eigenschaften in einem Hybrid

1984 folgte die Einführung des thermoplastischen Polyester-Elastomers DuPont Hytrel®, welches die Flexibilität von Gummi mit der Festigkeit und Verarbeitungsqualität von thermoplastischen Kunststoffen kombiniert. Bauteile aus dem thermoplastischen Polyester-Elastomerkunststoff Hytrel® sind noch lange, nachdem Gummi gebrochen wäre, Zyklus für Zyklus in diverse Richtungen biegsam. Ein Musterbeispiel ist die Gleichlaufgelenkkappe, ein Bauteil für die Automobilindustrie.  Das seit 29 Jahren mit über eine Milliarde Kappen, von denen jede über 150.000 km Stößen ausgesetzt ist, im Dauereinsatz befindliche Hytrel® kann für sich beanspruchen, dass es in der ganzen Zeit nicht einen Materialfehler gab.

Biopolymere: Senkung des Ölverbrauchs durch erneuerbare Rohstoffe Nachhaltige Rohstoffe

Die Märkte verändern sich mit den veränderten Bedürfnissen in der Welt und DuPont passt sich diesen neuen Anforderungen fortlaufend an. Eine zentrale Initiative ist die Zusammenarbeit mit den Herstellern, um nachhaltigere Lösungen zu entwickeln, seien es leichtere Materialien mit einer höheren Brennstoffeffizienz oder Biopolymere der nächsten Generation.

DuPont bietet eine der branchenweit umfangreichsten Paletten an Biopolymeren auf Basis erneuerbarer Rohstoffe, darunter DuPont™ Sorona® EP, Zytel® RS und Hytel® RS.  Dies sind die innovativen Kunststoffe, die vermutlich für die kommenden Generationen von historischer Bedeutung sein werden.