Die fortschrittlichen Verbundwerkstoffe, wie wir sie heute kennen, sind das Ergebnis jahrzehntelanger Forschung und Innovation, die von einem gemeinsamen Ziel geleitet wurden: eine wirksame thermoelektrische Isolierung zu gewährleisten.
Wie bekannt ist, handelt es sich dabei um eine grundlegende Eigenschaft für die Herstellung zahlreicher Komponenten, die im Elektro- und Elektronikbereich zum Einsatz kommen und ohne die die korrekte Funktion von Schaltkreisen, Geräten und Systemen mehr oder weniger komplexer Art unweigerlich beeinträchtigt wäre. Der erste echte Durchbruch in dieser Richtung gelang zu Beginn des 20. Jahrhunderts mit der Erfindung von Bakelit, dem ersten duroplastischen Kunststoff der Geschichte.
Bakelit: das Material, das die Industrie verändert hat
Dank der brillanten Intuition des aus Belgien stammenden US-amerikanischen Chemikers Leo Hendrik Baekeland wurde Bakelit 1905 zum ersten Mal synthetisiert, um einen Ersatzstoff für den gängigen Schellack herzustellen.
Für sein Experiment kombinierte Baekeland erfolgreich Phenol und Formaldehyd und schuf so einen völlig neuen Kunststoff, der dunkel gefärbt und hitzebeständig und elektrisch isolierend war.
Das von ihm nach seinem Nachnamen benannte Bakelit wurde bald patentiert und in Produktion genommen, was eine echte Revolution in der Industrie auslöste.
Dieses Material unterschied sich von Anfang an durch seine hohe Qualität und Widerstandsfähigkeit von den bis dahin verwendeten Kunststoffen organischen Ursprungs.
Aus diesem Grund wurde seine Produktion im Laufe des 20. Jahrhunderts immer intensiver, mit einem besonderen Höhepunkt in den 1960er Jahren.
Dank seiner thermoelektrischen Isolationseigenschaften wurde Bakelit bald zu einem grundlegenden Material, insbesondere in der Elektronik- und Elektroindustrie, und wurde häufig für die Herstellung verschiedener Komponenten, darunter Schalter und Steckdosen, verwendet.
Die Entwicklung der Schichtwerkstoffe
Mit der Erfindung des Bakelits wurde in jeder Hinsicht ein echter Meilenstein in der Herstellung von Kunststoffen gesetzt. Daraus entstanden die Phenolharz-Schichtstoffe (auch HPL genannt – vom englischen „High Pressure Laminate“), die aus der Kombination von Bakelit mit Faserschichten wie Papier, Holz oder Leinwand hergestellt werden.
Diese Verbundwerkstoffe sind für ihre hohe mechanische Festigkeit bekannt und haben sich daher als geeignete Lösung für die Herstellung von Bauteilen erwiesen, die Verschleiß und Witterungseinflüssen wirksam standhalten.
Durch die Kombination von Glasfasern mit speziellen Epoxidharzen wurde dann ein neuer Verbundwerkstoff gewonnen, das Epoxidglas, das für seine hohe mechanische Festigkeit und eine noch stabilere Wärmeisolierfähigkeit bekannt ist.
Dank dieser beiden Haupteigenschaften sowie einer höheren Zuverlässigkeit aufgrund der Langlebigkeit der Epoxidverbindungen konnten vier verschiedene Arten von Epoxidglas (G10, G11, FR4 und FR5) definiert werden, um auch den professionellen Anforderungen der anspruchsvollsten elektrischen und elektronischen Produktionen gerecht zu werden, wie beispielsweise denen der Luft- und Raumfahrt sowie des Militärs und all jener Produktionsbereiche, die bei der Herstellung von Industriekomponenten zum Einsatz kommen, die auch sehr hohen Temperaturen und einer konstanten Luftfeuchtigkeit standhalten müssen.
Neben Epoxidgläsern, die nach wie vor in vielen Standard- und Spezialproduktionen weit verbreitet sind, kann die heutige Industrie auch auf den Einsatz fortschrittlicher Verbundwerkstoffe zurückgreifen, die durch die Kombination verschiedener Fasern (wie Glasfaser, Kohlefaser und Aramid) und spezifischen Polymermatrizen entwickelt wurden.
Dank der Verwendung dieser Komponenten bieten fortschrittliche Verbundwerkstoffe gleichzeitig Festigkeit und Steifigkeit und bleiben dabei bemerkenswert leicht.
Diese Materialien ermöglichen eine hohe Leistungsfähigkeit in jeder Situation und sind ein wesentlicher Bestandteil in vielen verschiedenen Produktionsbereichen: Von der Schiffbauindustrie über die Automobilindustrie über das Bauwesen bis hin zum Infrastrukturbau. Dank ihrer Fähigkeit, mechanischen und atmosphärischen Belastungen wirksam standzuhalten, sind fortschrittliche Verbundwerkstoffe zu einem Referenzstandard in der Hochtechnologieproduktion geworden.
Die Geschichte der isolierenden Schichtwerkstoffe zeigt eine fortschreitende Entwicklung, die von der kontinuierlichen und ehrgeizigen Suche nach Sicherheit, Widerstandsfähigkeit und Zuverlässigkeit angetrieben wird, Faktoren, die auch heute noch die Grundlage jeder technologischen und industriellen Innovation bilden.
