Nanotechnologie 04.04.2003, 18:24 Uhr

Kleinen Strukturen winkt ein großer Beschichtungsmarkt

Die Oberflächentechnik glänzt mit den Leistungen der Nanotechnologie. Ob flexibler Autolack, den die Umwelt kaum noch kratzt oder hauchdünne Hörgeräte-Beschichtungen mit Antihafteffekt, kleinste Strukturen sind unsichtbare Schlüssel zu multifunktionaler Werkstoffqualität, wie die Chemie auf der European Coatings Show in Nürnberg zeigt.

Die Nanotechnologie ist für Dr. Alfred Oberholz ein wichtiger Schlüssel zu attraktiven neuen Märkten. Denn „die Zukunft der chemischen Welt spricht Nano“, bringt der für Forschung und Entwicklung zuständige Vorstand der Degussa, Düsseldorf, die Gründe prägnant auf einen Punkt, warum der Konzern seine Aktivitäten in diesem Wissenschaftsbereich verstärkt. Im Februar hat der Spezialchemie-Hersteller, der unter dem Motto „Smart Formulation“ seine Produktinnovationen auf der European Coatings Show im Zentrum der Halle 1 präsentieren wird, sein bisheriges „Projekthaus Nanomaterialien“ in ein eigenständiges Unternehmen überführt. In den nächsten vier Jahren sollen bis zu 25 Mio.! investiert werden, um das Start-up bis zum Jahr 2006 als profitable neue Geschäftseinheit zu etablieren.
Bereits im Sommer soll Degussa Advanced Nanomaterials, so heißt das neue Unternehmen, am Standort Hanau-Wolfgang erste Nanomaterialien im Tonnenmaßstab produzieren. Zu den Anwendungen zählen u.a. Sonnencremes und leitfähige Beschichtungen für Industrieböden.
Auch die Hanse Chemie aus Geesthacht befasst sich intensiv mit der chemischen Nanotechnologie und präsentiert in Nürnberg Nanokomposites, die die Eigenschaften von Klebstoffen, Faserverbundwerkstoffen, Vergussmassen und Imprägnierharzen hinsichtlich Kratz- und Abriebfestigkeit sowie erhöhter Bruch- und Schlagzähigkeit verbessern.
Einem Traum der Automobilindustrie nähert sich das Institut für Neue Materialien (INM), Saarbrücken, mit einem Nanokomposit, der ein transatlantisches Joint Venture zwischen Bayer und General Electric Plastics anstieß. Der Kunststoff Polycarbonat könnte als Fenster- und Karosseriematerial Automobile leichter machen und Designern neue Möglichkeiten eröffnen. Bislang jedoch scheiterten alle Entwicklungen an der höheren Kratzempfindlichkeit des Materials im Vergleich zu Glas. Mit einer hauchdünnen transparenten Beschichtung allerdings, die pro Quadratzentimeter Milliarden unsichtbarer Nanopartikel aus Keramik enthält, lässt sich das Problem lösen. In zwei bis drei Jahren könnten damit die ersten Autos aus der Serienproduktion mit kratzfest beschichteten Kunststoffscheiben auf die Straße rollen.
Auf diesem Gebiet forscht auch die BASF Coatings. Der im nordrhein-westfälischen Münster angesiedelte Lackproduzent rechnet mit großflächigen Einsätzen allerdings frühestens im Jahr 2007. Hintergrund sei die Tatsache, dass der Effekt der Nanoschichten noch nicht für die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs gewährleistet werden kann.
Das INM ist in der chemischen Nanotechnologie mit mehr als 90 Patentanmeldung weltweit führend und hat seitdem in Zusammenarbeit mit der Industrie zahlreiche Innovationen entwickelt. Vor kurzem brachte die Firma Audio Service, Herford, ein Innenohr-Hörgerät auf den Markt, das schmutzabweisend und keimtötend beschichtet ist. Viele Patienten, die bislang wegen ständiger Entzündungen im Ohr diese Hörhilfen nicht nutzen konnten, profitieren davon.
Das INM entwickelte dafür eine Nanokompositbeschichtung, die den Antihafteffekt fluorierter Moleküle mit Nanopartikeln aus Silber kombiniert. Diese geben ständig eine genau dosierte kleine Menge von Silberionen an die Oberfläche ab, die auf Bakterien und Pilze tödlich wirken.
Weiterhin hat das INM eine Technologie für Fensterscheiben entwickelt, die elektrisch gesteuert stufenlos abdunkeln. Die Fenster können die Lichttransmission zwischen 20 % und 80 % variieren und die Wärmestrahlung komplett sperren, wodurch Vorteile bei der Klimatisierung von Gebäuden entstehen.
Eine neue Lackgeneration für den Korrosionsschutz von Metalloberflächen und Produktgruppen, die „Easy-to-Clean“-Eigenschaften haben müssen, hat die Nano Tech Coating (NTC) aus Tholey entwickelt. Ohne die sonst notwendige Chromatierung können damit zum Beispiel Felgen aus Aluminium beschichtet werden. Der Nanolack verringert die Anhaftung von Bremsstaub, verlängert die Reinigungsintervalle und erleichtert den Reinigungsprozess selbst.
Eine Antihaft-Beschichtung, die sich seit einigen Jahren bewährt, hat die Nanogate Technologies aus Saarbrücken in Zusammenarbeit mit Duravit entwickelt. Die Easy-to-Clean-Beschichtung „Wondergliss“ erschwert Haftung von Schmutz und erleichtert die Reinigung von Sanitärobjekten erheblich. Zu den jüngsten Produkten gehören die Entwicklung eines Ski-Wachses und einer Oberflächenveredelung für die Druckindustrie. „Cerax Nanowax“ wird mit einem Schwamm in dünnen Schichten aufgetragen und sorgt dafür, dass die Skier besser drehen und gleiten. Beim „Nano-E2C“-System sorgt eine dünne, glasartige Beschichtung in Kombination mit der gezielten Strukturierung der Druckwalzen dafür, dass die Haftung der Farbe auf der Walzenoberfläche erheblich eingeschränkt wird und dadurch die Reinigung von einmal täglich auf einmal wöchentlich verringert werden kann. JOLA HORSCHIG/Si
Autolack, der mit unsichtbaren keramischen Nanopartikeln geschützt ist, zeigt sich auch nach einem Kratztest mit Stahlwolle noch voller Glanz. Foto: INM/Becker & Bredel
Nanolack verleiht Aluminium-Autofelgen „Easy-to-Clean“-Eigenschaften. Foto: NTC

Schlüsselfunktion für Werkstoffe des 21. Jahrhunderts
Wachstumsstarke Nanotechnologie
Eine allgemein anerkannte Datenbasis zum wirtschaftlichen Potenzial gibt es zwar noch nicht, aber die Nanotechnologie gilt als Wachstumsmarkt. Schätzungen gehen davon aus, dass der Markt im Jahr 2010 eine Größenordnung von 220 Mrd. Dollar erreichen wird. „Da Nanotechnologie ausschließlich über die geometrische Längenskala und der damit verbundenen physikalischen, chemischen oder biologischen Effekte definiert ist, sind fast alle technischen Branchen davon betroffen“, erklärt Dr. Matthias Werner vom Microtechnology Innovation Team der Deutschen Bank. Aus diesem Grund sei es sinnvoll, nicht von einem Marktvolumen der Nanotechnologie zu sprechen, sondern die Endprodukte, die durch diese Technologie beeinflusst seien, zu betrachten. Hierbei kämen gigantische Marktvolumina verschiedenster Branchen zusammen. Um Daten für eine realistische Markteinschätzung kümmert sich derzeit im Rahmen eines Forschungsvorhabens die Zukünftige Technologien Consulting des VDI-Technologiezentrums in Kooperation mit dem
Microtechnology Innovation Team der Deutschen Bank und der Hochschule für Bankwirtschaft. JH/Si

Von Jörg Horndasch/Jürgen Siebenlist

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