Ein Bindemittel verbindet die Welt - Wacker Chemie AG


Ein Bindemittel verbindet die Welt

Erste Versuche mit Sonnenlicht

Doch noch fehlte es an Möglichkeiten zur Polymerisation, denn in diesen heroischen Anfangsjahren der Kunststoffchemie beherrschten die Chemiker noch keine Verfahren zur zielgerichteten Herstellung von Polymeren. Doch war bereits seit 1912, seit den Arbeiten des Frankfurter Chemikers Fritz Klatte, bekannt, dass flüssiges Vinylacetat unter Lichteinfluss dazu neigt, spontan zu polymerisieren. Anfangs ließen die WACKER-Techniker deshalb das Monomer in Zehn-Liter-Glasflaschen füllen; diese Behälter wurden dann so lange der Sonne ausgesetzt, bis sich in ihnen Polyvinylacetat-Festharz gebildet hatte. Um an den Inhalt zu gelangen, zerschlug man anschließend die Flaschen. Ein Jahr später – 1925 – stand dann mit Entdeckung der Peroxide ein Katalysator bereit, um den Polymerisationsprozess zu beschleunigen. Kurz darauf erhielt das Consortium ein umfassendes Anwendungspatent für Bindemittel und Klebstoffe auf Basis von Polyvinylacetat, die unter dem Markennamen VINNAPAS® verkauft wurden. Nach dem Durchbruch mit dem 1938 patentierten Polymerisationsverfahren entwickelten die WACKERChemiker das Bindemittel zügig weiter: Sie fügten den homopolymeren VINNAPAS® Dispersionen beispielsweise Weichmacher-Additive hinzu und schufen so elastische Verklebungen, die sich für Papieranwendungen eigneten. Auch Leimfarben bekamen durch den Zusatz eine bessere Wasserfestigkeit. Noch im Jahr 1943 wurden 2.600 Tonnen an VINNAPAS® Dispersionen in Burghausen hergestellt.

Dispersionsfarbe wird Standard

Arbeiter in der VINNAPAS® Anlage des Werks West Mitte der 1950er-Jahre.

Nach Kriegsende stand die Produktion zunächst still, bis sie im September 1945 wieder aufgenommen wurde. Die Ende der 1930er-Jahre entwickelten, sogenannten plastifizierten VINNAPAS® Dispersionen, denen ein Weichmacher zugesetzt wurde, setzten sich in den Nachkriegsjahren in der breiten Masse durch. Das Polyvinylacetat ersetzte bald den Leim als Bindemittel – und die Dispersionsfarbe wurde zum heute weltweit etablierten Standard.

In den Jahren des bundesdeutschen Wirtschaftswunders, den 1950er- und 1960er-Jahren, etablierten sich die neuen Bindemittel als Plattform für immer neue Innovationen. Die WACKER-Techniker experimentierten mit der chemischen Struktur der Polymerketten, bauten sogenannte Copolymere ein – und kreierten dadurch neue Eigenschaften. 1955 wurde die Type 50/25 VL auf den Markt gebracht, bei der Vinyllaurat als Monomer ohne weichmachende Additive im daraus hergestellten Copolymer fungierte. Durch diesen Molekülbaustein wurde der Dispersionsfilm plastisch; zudem konnte der Weichmacher nun nicht mehr verdunsten. Vorteil: Der Dispersionsfilm behielt langfristig seine hohe Flexibilität und wurde im Laufe der Zeit nicht spröde. Das Produkt eignete sich daher beispielsweise für Tapetenkleister und verbesserte dessen Nassklebekraft und Trockenfestigkeit.

1962 kamen terpolymere Dispersionen mit Vinylchlorid hinzu, und 1964 folgte ein echter Quantensprung: VINNAPAS® EP1, die erste wässrige Copolymer-Dispersion auf Basis von Vinylacetat und Ethylen, trat ihren Siegeszug an, zunächst auf dem Klebstoffmarkt. Die Copolymerisation mit Ethylen erweiterte schlagartig das Anwendungsspektrum der VINNAPAS® Dispersionen, da die Ethylenkomponente der Polymerkette eine größere Flexibilität verlieh und zudem ermöglichte, in späteren Formulierungen des Endproduktes auf Weichmacher zu verzichten.

Essigsäureflaschen in einem Versuchslabor im Consortium, der Forschungseinrichtung des WACKER -Konzerns in München, um das Jahr 1930. Die Essigsäure wurde damals noch mit Acetylen zu Vinylacetatmonomer umgesetzt.

Einige Jahre zuvor hatte VINNAPAS® einen weiteren Entwicklungssprung hingelegt: polymere Bindemittel in Form von sogenannten Dispersionspulvern. Hierbei wird speziellen Dispersionen über Sprühtechnik das Wasser entzogen, womit das polymere Bindemittel lagerfähig und gut transportierbar wurde. Der WACKER-Chemiker Dr. Max Ivanovits ließ sich bei der Entwicklung des Dispersionspulvers vom Prinzip des löslichen Pulverkaffees inspirieren – und baute eine Versuchsanlage zur Sprühtrocknung im Miniaturformat. Sein Hintergedanke: Wenn es dem Konzern gelingen sollte, Dispersionen als redispergierbare Pulver bereitzustellen, würde der Markt für polymere Bindemittel perspektivisch explodieren. Nachdem Ivanovits Versuche rasch von Erfolg gekrönt waren, begann am 2. Juli 1957 die industrielle Herstellung von Dispersionspulver in Burghausen: Die ersten 13,2 Tonnen rieselfähiges Dispersionspulver kamen aus einem PVC-Trockner. Die einzelnen Pulverteilchen bestehen aus einer wasserlöslichen Schutzkolloid-Matrix, in die wasserunlösliche Polymerteilchen eingebettet sind. Mittels eines sogenannten Antiblockmittels werden die Partikel vor dem Verkleben geschützt.

Produktionstechnisch gab es anfangs viel zu optimieren, vor allem bei der Sprühtrocknungstechnik. Doch die wohl größte Herausforderung zu dieser Zeit war, dass es anfangs keinen Markt für Dispersionspulver gab. Das änderte sich in den 1960er-Jahren jedoch schlagartig, als das Bauen zunehmend industrialisiert wurde und die Architekten neue Konstruktionen und Bauweisen erprobten. Die Weiterentwicklung der VINNAPAS® Bindemittel zu Vinylacetat-Ethylen-Copolymeren und die Entwicklung des Sprühtrocknerverfahrens kamen damals gerade zum richtigen Zeitpunkt.

Seit der Ölkrise in den 1970er-Jahren wurde das Energiesparen zur besonderen Herausforderung der Baubranche – 1977 trat in Deutschland die erste Verordnung über einen energiesparenden Wärmeschutz bei Gebäuden in Kraft, die etwa Isolier- oder Doppelverglasung für Neubauten vorschrieb. Mittlerweile ist die Energieeinsparverordnung, wie sie heute heißt, mehrfach verschärft worden. Weil die Gebäude auf Energieeffizienz getrimmt und seit Ende der 1980er- Jahre verstärkt mit Wärmedämmverbundsystemen ausgestattet wurden, mussten leistungsfähigere Mörtel her. Für die Chemiker und Anwendungstechniker des Geschäftsbereichs WACKER POLYMERS stellte sich die Herausforderung, VINNAPAS® Produkte für diese Systeme weiterzuentwickeln. Denn die Polystyrolplatten, die zur Wärmedämmung vor die Hausfassade gesetzt werden, haben den Nachteil, dass sie mit reinen Zementmörteln keine stabile Verbindung eingehen. Doch bereits ein Anteil von etwa vier Prozent VINNAPAS® Dispersionspulver im Mörtel reicht aus, damit sich zwischen Polystyrolplatte und Klebemörtel eine dauerhafte und stabile Bindung bildet.