Irgendwas bleibt immer kleben: Produktion und Prüfung von Polyurethanen

22.06.2010

Wie bitteschön bestimmt man die „Offene Zeit“? Wer jetzt an eine Einladung aus dem Jugendzentrum denkt und die Veranstaltungsdauer ganz einfach mit der Armbanduhr messen will, ist definitiv kein Heimwerker und schon gar kein Kursteilnehmer bei „Mercedes, VW & Co“. So lautet der dynamische Titel des naturwissenschaftlichen Profils am Matthias-Claudius-Gymnasium (MCG). Es setzt sich gleichermaßen aus Physik und Chemie, jeweils fünfstündig zusammen und genau das ist für Chemieunternehmen und Entwicklungspartner der Automobilindustrie interessant. Die Sika Automotive GmbH ist beides und zugleich Kooperationspartner des MCG und hat in dieser Funktion die Oberstufenschüler zu sich eingeladen, genauer ins Hotmelt-Labor im zweiten Stock.

Heiße Phase

Während in den Laborräumen im ersten Stock Klebstoffe auf Wasserbasis, Dispersionsklebstoffe, entwickelt, gemessen und verbessert werden, geht es bei den Hotmelts heiß her: Diese Klebstoffe sind bei Raumtemperatur mehr oder weniger feste Produkte. Sie werden erhitzt und als Schmelze auf das zu verklebende Teil gebracht. Unmittelbar nach dem Abkühlen und Erstarren des Klebstoffs ist die Verbindung fest und funktionsfähig „Die Offene Zeit ist also die maximale Zeit, die für die Verarbeitung des Klebstoffes bleibt“, erklärt Chemielaborantin Kathrin Bien.

Irgendwas bleibt immer kleben: Produktion und Prüfung von Polyurethanen
Irgendwas bleibt immer kleben: Produktion und Prüfung von Polyurethanen
Irgendwas bleibt immer kleben: Produktion und Prüfung von Polyurethanen
Irgendwas bleibt immer kleben: Produktion und Prüfung von Polyurethanen

Klebstoffe selber machen

Die 23jährige hat vor einem Jahr ihre Ausbildung bei der Sika Automotive abgeschlossen und ist übernommen worden. Inzwischen leitet sie selbst schon Auszubildende an. Heute sind es 13 Oberstufenschüler - der halbe Profilkurs, die andere Hälfte kommt zwei Tage später dran. Mit einer vollen Belegung wäre es schlichtweg unmöglich, dass alle selbst Hand anlegen. Doch genau darum geht es: Die Schüler stellen zwei unterschiedliche Klebstoffe selbst her, Polyurethane mit und ohne Silan und vergleichen diese: „Die Schritte der Klebstoffherstellung sind identisch, bis auf die Zugabe von Silan“, erklärt Kathrin Bien.

Souveränes Auftreten

Die Chemielaborantin hat sich diese Aufgabenstellung nicht ausgedacht, sondern ist mehr oder weniger ins kalte Wasser geworfen worden. „Meine Chefin hat gesagt, es kommen zwei Schülergruppen, übernimm Du das bitte.“ Das hat der jungen Frau erst mal schlaflose Nächte bereitet: „Ich hatte keine Ahnung, was mich erwartet und kann auch gar nicht gut vor großen Gruppen sprechen.“ Reines Understatement - so scheint es jedenfalls im Nachhinein. Kathrin Bien bleibt ganz locker, wenn der Klebstoff dicke Fäden zieht, sich 13 Schüler gleichzeitig vor den Messgeräten drängeln oder mehr Handschuh als Klebe auf der Probe hängen bleibt.

Irgendwas bleibt immer kleben: Produktion und Prüfung von Polyurethanen
Irgendwas bleibt immer kleben: Produktion und Prüfung von Polyurethanen
Irgendwas bleibt immer kleben: Produktion und Prüfung von Polyurethanen

Klebriger Versuch

Auch sprachlich kommt die Laborantin locker an: „Jetzt landet der Klebstoff in der Tube und ihr könnt sagen, hey, toller Klebstoff. Wenn wir ihn verarbeiten wollen, kommt er in den Ofen, 140 Grad reichen. Aber was zeichnet ihn eigentlich aus?“ Offene Zeit, Viskosität, Durchhärtung und Anfangsfestigkeit sind die Eckdaten, die einen Klebstoff hauptsächlich ausmachen, lautet die Antwort, aber nicht alle lassen sich so einfach bestimmen, wie die Offene Zeit. Dazu führt Kathrin Bien die Schüler an eine Heizplatte, die mit 150 Grad temperiert ist. Silikonisiertes Papier und Rakel, das ist eine Art Spachtel mit Zahnung liegen schon bereit. Linda drückt den Klebstoff aus der Tube auf das Papier und streicht ihn mit der Rakel glatt. Anschließend nimmt sie das Papier von der Heizplatte herunter, Christoph stoppt die Zeit und Linda prüft mit Papierschleifen, ob die Schicht noch klebt. Ist dies nicht mehr der Fall, ist die Offene Zeit beendet. „32 Sekunden“, meldet Christoph.

Ähnlich, doch ganz anders

Ganz anders das Ergebnis bei dem silanterminierten Klebstoff. Anton setzt Papierstreifen neben Papierstreifen - alle bleiben kleben und es ist kaum noch Platz frei. Anton versucht, ein wenig nachzuhelfen: „Also, das kannst du jetzt wirklich nicht mehr Kleben nennen“, meint er. „Ja, wenn du die verkehrte Seite nimmst“, kontert Nele. „Lass lieber mal etwas mehr Zeit lassen“, schlägt die 17jährige vor. Zu recht: erst nach fünf Minuten lässt die Klebewirkung nach. „Das habt Ihr richtig gemessen“, bestätigt Kathrin Bien. „Wir haben nur einen Schritt mehr gemacht und doch einen ganz anderen Klebstoff, der völlig anders reagiert.“ Auch die Viskosität, gemessen mit einem Rotationsviskosimeter, ist eine andere, nämlich doppelt so hoch wie sie eigentlich sein sollte. „Der ist aber schwer zu verarbeiten“, urteilt Kathrin Bien. Diese Probe könnten die Schüler auf jeden Fall nicht auf den Markt bringen.

Spannende Alltagsprodukte

Wollen sie aber auch gar nicht. Die Gymnasiasten wollen den Alltag in einem Laborbetrieb kennen lernen - und das ist gelungen, lobt Anton. „Ich finde es cool, dass wir die Klebstoffe selbst herstellen dürfen und wie einfach es ist - nur mit einem Stoff mehr - verschiedene Klebstoffe herzustellen.“ Der 17jährige nimmt mit nach Hause, dass in der Klebstoffindustrie nach dem Prinzip Versuch und Irrtum gearbeitet wird und dass es ohne Physik in der Chemie nicht geht: „Schmelzpunkte und Viskosität, alle Testversuche sind eigentlich physikalische Versuche.“ Seine Mitschülerin Nele hat schon ein Praktikum als Chemielaborantin hinter sich und findet es total spannend, hinter die Alltagsprodukte wie eben ein Klebstoff zu schauen und damit zu experimentieren. Ihr Highlight des Tages: „Die Messung der offenen Zeit, das ist einfach und dennoch eindrucksvoll.“

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