Ein Generalist feiert Geburtstag - Wacker Chemie AG


Ein Generalist feiert Geburtstag

HDK® steuert Rheologie

Pyrogene Kieselsäure entsteht, wenn Chlorsilane mit Sauerstoff und Wasserstoff bei über 1.000 Grad Celsius in einer Knallgasflamme verbrannt werden. Dabei entstehen Siliciumdioxid und Chlorwasserstoff. Letzterer wird wieder als Hilfsstoff in den Produktionskreislauf eingespeist. Die in der Flamme gebildeten Partikel sind zunächst nur wenige Nanometer groß und verschmelzen beim Abkühlen zu größeren, hochverzweigten flockigen Aggregaten, die schließlich einige Mikrometer umfassen – auf diese Weise entsteht die große Oberfläche von HDK®.

Stetig gewachsen sind mit der Leistungsfähigkeit der Anlagen auch die Anforderungen an deren Materialien. Die Flügelspitze eines 50-Meter-Rotorblatts dreht sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 340 Stundenkilometern. Dadurch treten Fliehkräfte auf, die dem 18-Fachen der Erdbeschleunigung entsprechen. Vor allem die Rotorblatthalbschalen, die aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehen, müssen absolut reißfest und langfristig stabil miteinander verbunden werden. Eine tragende Rolle kommt dabei dem Klebstoff zu, der die Bauteile zusammenhält. HDK® steuert das Fließverhalten des Klebstoffs und verhindert Separationseffekte sowie das Absetzen von Füllstoffen.

„Pyrogene Kieselsäure sorgt dafür, optimale Verarbeitungsbedingungen zu schaffen“, fasst Maria-Anna Biebl die vielfältigen Wirkungen dieses Additivs zusammen. Ohne pyrogene Kieselsäure wäre der Klebstoff dünnflüssig und nicht standfest.

HDK® wird durch die Reaktion von Chlorsilanen mit Wasserstoff und Sauerstoff in einer Knallgasflamme bei über 1.000 Grad Celsius hergestellt. Die in der Flamme zunächst gebildeten kugelförmigen Primärpartikel (siehe Grafik oben) verschmelzen fest zu größeren, hochverzweigten Aggregaten mit einem Durchmesser von 100 bis 500 Nanometern. Diese bilden beim Abkühlen flockige, mehrere Mikrometer große Agglomerate.

Versuche mit Wasser

In der HDK®-Abfüllung in Burghausen: Weil pyrogene Kieselsäure eine so geringe Dichte hat, sind die Säcke sehr leicht zu transportieren.

In diesem Jahr feiert das hochreine, amorphe Siliciumdioxid von WACKER sein 50-jähriges Jubiläum. Die ersten Arbeiten zur Herstellung von Kieselsäure hatten 1955 parallel zu den Forschungen an Reinstsilicium in Burghausen begonnen. Chemiker versuchten, das anfallende Silicium-Tetrachlorid mit Wasser zu reiner Kieselsäure weiterzuverarbeiten. Allerdings schienen die Schwierigkeiten bald zu groß, diesen Weg verfolgten die Chemiker nicht weiter.

1966 brachten Forschungen im Elektroschmelzwerk Kempten Erfolge aus einer ganz anderen Richtung. Dort versuchten Wissenschaftler unter Leitung von Dr. Günter Kratel, minderwertiges Siliciumcarbid in Pulverform nutzbringend zu verwerten. Es wurde zu Tetrachlorsilan chloriert und anschließend gereinigt und mit Wasserstoff verbrannt. Das Ergebnis war eine nutzbringende weiße Asche – sehr reine Kieselsäure in besonders fein verteilter Form.

Die industrielle HDK®-Produktion in Kempten begann 1972. Es war der Start für ein Erfolgsprodukt mit stetig wachsenden Volumina. Mit weiteren Anlagen in Burghausen (ab 1978), Nünchritz (ab 2002) und Zhangjiagang (ab 2008) stieg WACKER zu den führenden Kieselsäureherstellern der Welt auf. 2011 übernahm Burghausen zudem die Produktionskapazitäten des mittlerweile geschlossenen Standorts Kempten. Nach WACKER-Schätzungen wächst der Markt für Kieselsäure jedes Jahr zwischen drei und sechs Prozent.

Neben ihren vielen anderen Qualitäten ist HDK® auch ein hervorragender Wärmeisolator. So besitzt beispielsweise ein 15 Millimeter dickes Vakuumisolationspanel aus HDK® eine vergleichbare Dämmleistung wie eine 100 Millimeter starke Platte aus Polystyrol. Insbesondere wenn extrem hohe oder niedrige Temperaturen zu kontrollieren sind und kaum Platz zur Verfügung steht, sind HDK®-basierte Hochleistungsdämmstoffe das Mittel der Wahl. So werden Dämmstoffe aus HDK® beispielsweise in industriellen Hochtemperaturbereichen verwendet. Im Alltag findet man HDK® in Strahlungsheizkörpern für Cerankochfelder und in Kühlschränken.