Anwendungen von Siliconen
Anwendungsspektrum von Siliconen
Im Jahre 2004 wurden weltweit mehr als 2 Millionen Tonnen Siliconprodukte verbraucht. Das entsprach einem Warenwert über 8 Milliarden €. Dabei wächst der Markt immer noch um ca. 5-8 % pro Jahr.
Die große wirtschaftliche Bedeutung von Silicon beruht auf der vielseitigen Anwendbarkeit der Siliconprodukte in allen Bereichen der Industrie aber auch im alltäglichen Leben.
Das liegt vor allem an den besonderen Eigenschaften dieser Stoffklasse:
- Gleichbleibendes physikalisches Verhalten in einem weiten Temperaturbereich
- Alterungs- und Witterungsbeständigkeit
- Gute elektrische Isoliereigenschaften
- Wasserabweisende Wirkung
- Umweltfreundlich bei Herstellung und Anwendung
Von der gesamten Siliconproduktion sind rund
45 % Siliconöle
25 % Silicondichtstoffe (RTV-1)
25 % sonstige Silicon-Elastomere und ca.
5 % Siliconharze
Man kennt weit über 10 000 Silicontypen. Etwa die Hälfte davon sind großvolumige Standardprodukte. Die andere Hälfte sind hochtechnologische Spezialprodukte.
Einsatzbereiche von Siliconen:
Anwendung und Anteile
Chemische Industrie 26%
Kautschuk- und Kunststoffindustrie 10%
Bauindustrie 21%
Automobilsektor 12%
Elektro- und Elektronikindustrie 9%
Papierindustrie 7%
Sonstige 15%
Silicone in der chemischen Industrie
In der chemischen Industrie werden Silico nprodukte wie Öle, Emulsionen, Antischaummittel und Harze
- bei der Synthese anderer chemischer Produkte
- als Additive und Hilfsstoffe
eingesetzt.
Mittels Siliconzusatz lassen sich beispielsweise die Eigenschaften von Lacken, Waschmitteln oder Kunststoffen gewaltig verbessern.
Silicone in Kautschuk- und Kunststoffindustrie
Silicone und Silane werden auch hier als Additive für die gezielte Einstellung von Polymereigenschaften von Kunststoffen (PE; PP; PVC; PS; PC; PET; PUR und deren Copolymere) eingesetzt.
Daneben spielen Silconkautschuke eine große Rolle.
Silicone in der Bauindustrie
Hier erweist sich die Wasser abweisende Wirkung (Hydrophobie) der Silicone als besondere Stärke, schließlich ist Wasser eine der Hauptverursacher schwerer Gebäudeschäden durch
- mechanische Korrosion: Frostschäden oder Salzschäden,
- chemische Korrosion: Bindemittelumwandlung (z. B. Kalk durch schwefelsauren Regen zum Gips),
- biologische Korrosion (Bewuchs und Befall von Baustoffen)
Zum Einsatz kommen Silicon-Fassadenbeschichtungssysteme . Das sind Siliconöle wie z. B: iso-Octyltriethoxysilan oder niedermolekulare, höheralkylierte Siloxane oder Siloxanharze wie Methylpolysiloxan aber auch Acrylharze. Das Bauwerk wird wie durch eine zweite Haut geschützt und das Wasser perlt ab.
Derartige Schutzanstriche können im Neubau vorbeugend aufgetragen werden, helfen aber in jedem Fall beim Schutz vor weiterer Verwitterung im Denkmalschutz.
In der dritten Welt ermöglichen silikongetränkte und damit wasserabweisende Faserzementplatten den Einsatz eines preiswerten Baustoffs, der sonst bei den vorherrschenden feuchten Klimabedingungen undenkbar wäre.
Fugen sind ein weiteres Feld für die Silikonanwendung. An jedem Hochbau müssen zwischen den großen Bauteilen Fugen angelegt werden, um die Dehn- und Schwingbewegungen der Bauteile abzufedern. Mit elastischen Silikon-Dichtstoffen wird zugleich sichergestellt, dass kein Wasser eindringen kann. Bekannt sind die Kartuschen mit RTV-1-Siliconkautschuken für Haushalt und Sanitärbereich. Das Kürzel RTV-1 bedeutet bei Raumtemperatur vernetzendes 1-Komponenten-System.
Silicone in der Papierindustrie
Selbstklebende Abziehetiketten und -bilder begegnen uns überall. Ihr Funktionsprinzip beruht auf der guten Trennwirkung von Siliconen gegenüber den klebrigen Schichten. Ein Silicon beschichtetes Trägermaterial gewährleistet Schutz gegen Verschmutzung der Klebeschicht. Auf dem Etikettuntergrund selbst ist eine Klebeschicht aufgetragen (ca. 20 µm) und darauf wiederum eine Siliconschicht (ca. 1 µm). Diese sehr dünn und gleichmäßig aufgetragenen Siliconöle besitzen eine geringe Oberflächenspannung. Daher haftet der Aufkleber zuverlässig auf seinem Untergrund, dem Trägermaterial. Da aber insgesamt nur schwache Wechselwirkungen entstehen, kann er jederzeit mühelos abgelöst werden.
Nach dem gleichen Prinzip sind Klebefolien aufgebaut.
Auch die im Haushalt beliebten Backfolien sind siliconbeschichtet.
Silicone und Textilien
Hier kommt der wasserabweisenden Ausrüstung große Bedeutung zu. Siliconelastomere allein oder in Kombination mit Acrylaten oder Polyurethanen zeichnen sich dabei neben der hohen Wasserdichtigkeit durch eine beachtliche Dampfdurchlässigkeit, also Atmungsaktivität aus. Außerdem fühlen sich die beschichteten Textilien sehr weich an, da die Reibungskräfte zwischen den Fasern verringert werden. Besonders geeignet sind dafür Polydimethylsiloxane, die in der Seitenkette aminhaltige Gruppen tragen. Die polaren Aminogruppen dienen der Verankerung des Silicons auf der polaren Fasern z. B. auf Baumwolle.
Ein anderes Beispiel ist die Imprägnierung von Zelt oder Markisenstoffen mit vernetzbaren, filmbildenden Siliconen.
Schematische Darstellung des Abziehens eines Etiketts vom Kleber.
Silicone in der Elektro- und Elektronikindustrie
Siliconkautschuke mit hoher Lichtbogenbeständigkeit werden für die Ummantelung der Leiterdrähte von Mittel- und Hochspannungskabeln eingesetzt. Sie weisen zudem hohe Elastizität, geringes spezifisches Gewicht, thermische Stabilität, hohe Flammpunkte und Beständigkeit gegen Ozon sowie ionisierende Strahlen auf.
Extrudierte Silikonkautschukisolatoren finden Verwendung für Heizdrähte, Motoranschlüsse, für Lichtleitungen und in TV-Hochspannungsleitungen. Konkret finden wir sie im Bügeleisen, im Elektrogrill oder im Tauchsieder, in der Waschmaschine oder in Halogenleuchten aber auch in vielen medizinischen Geräten oder beim Zündkabel im Kfz.
In der Elektronikindustrie ist eine zentrale Aufgabe das Aufbringen feinster Schaltstrukturen auf einem Siliciumchip. Schon bei der Produktion spielen hier Polysilane eine Rolle. Erst durch den Einsatz von Silicongelen oder Siliconkautschuk zum Verguss der empfindlichen Schaltungen, zum Schutz vor Feuchtigkeit und anderen schädigenden chemischen Substanzen, war es möglich die empfindlichen Chips auch in preiswerten Kunststoffgehäusen einzubauen.
Silicone als Schaumkontrollsysteme
Tenside neigen stark zur Schaumbildung an der Grenzfläche zwischen Wasser und Luft. Durch den Einsatz von Siliconölen oder Siliconemulsionen kann dies verhindert werden. Ursache ist die Tatsache, dass die Silicone eine noch geringere Oberflächenspannung als die Tenside haben und diese so von der Wasseroberfläche verdrängen. Man findet solche Schaumkontrollsysteme z. B. bei Waschmitteln, in Shampoos, Duschgels oder Seifen.
Die Palette der Anwendungen lässt sich noch fast unbegrenzt erweitern.
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