Der Motor des Wandels

Vom Grundnahrungsmittel zum Hochleistungsmaterial – Stärke treibt den Wandel zu Glasfasern der nächsten Generation mit niedrigem Dielektrizität/Permittivität-Wert (DK-Wert) für die Elektronik von morgen voran.

Glasfaserschlichte – Unsichtbare Schlüsseltechnologie der modernen Elektronik

Vom Smartphone in der Tasche bis zum Computer auf dem Schreibtisch – nahezu jedes moderne Gerät enthält Glasfasern. Diese winzigen, vielseitigen Filamente sind unverzichtbar in der Elektronik, im Bauwesen, in der Automobilindustrie und sogar bei der Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung.

In der Elektronik dienen Glasfasern als zentrale Verstärkung in Leiterplatten (PCBs) und verleihen ihnen die notwendige Festigkeit und elektrische Isolierung für nahezu alle elektronischen Geräte – von Smartphones über Computer bis hin zu Fernsehern.

Eine weniger bekannte Rolle von Stärke

Beim Gedanken an Stärke denkt man selten an Glasfasern oder Hochleistungselektronik. Doch eine ihrer wichtigsten industriellen Anwendungen liegt in der Glasfaserschlichte.

Als Bindemittel und Schutzschicht hilft Stärke dabei, Glasfasern auf die anspruchsvollen Bedingungen moderner Elektronik vorzubereiten – sie verbessert die Haftung, schützt vor mechanischem Abrieb und unterstützt die Weiterverarbeitung.

Damit ist Stärke ein eindrucksvolles Beispiel dafür, wie nachwachsende Rohstoffe einen unsichtbaren, aber entscheidenden Beitrag zu moderner Technologie leisten – weit über ihren Ursprung als Grundnahrungsmittel hinaus.

Warum das Pre-Sizing entscheidend ist

Als Pre-Sizing wird das Auftragen der Schlichte auf die Glasfasern bezeichnet. Dies erfolgt unmittelbar nach dem Austritt des geschmolzenen Glases aus den Düsen und den daraus resultierenden Filamenten. Ohne diese Schutzbeschichtung könnten die frisch geformten Fasern nicht hergestellt oder weiterverarbeitet werden, ohne zu brechen. Die Schlichtelösung – die neben anderen Komponenten auch Stärke enthält – verbessert die Haftung zwischen den Filamenten, erhöht die Flexibilität und schützt die Fasern vor Beschädigungen in den ersten Phasen der Herstellung.

In der Hochleistungselektronik ist das richtige Pre-Sizing entscheidend, um Filamentbrüche von Anfang an zu reduzieren, die Kompatibilität mit der weiteren Verarbeitung sicherzustellen und eine starke Verbindung zwischen Fasern und Stärke zu gewährleisten – ohne die mechanische Festigkeit zu beeinträchtigen.

Wenn Glasfasern später zu Geweben für Anwendungen wie Leiterplatten weiterverarbeitet werden, durchlaufen sie in der Regel einen zusätzlichen Schlichteprozess –das sogenannte Warp Sizing –, das die Fasern während des Webvorgangs schützt und die Verarbeitungseigenschaften verbessert. Aufgrund des extrem stressigen Webevorgangs ist der zusätzliche Schlichteschritt unerlässlich.

Hier kommt die Emglass^®-Produktreihe der Emsland Group ins Spiel. Unsere Lösungen auf Stärkebasis sind konzipiert für optimale Schlichte-Eigenschaften und bieten:

• Starke Bindungskraft
• Niedrigen Aschegehalt für eine sauberere Verarbeitung
• Hervorragende Filmflexibilität und Haftfähigkeit
• Einfache Vorbereitung und Kompatibilität

Da unsere Stärken aus erneuerbaren, pflanzlichen Quellen stammen, bieten sie zusätzliche Nachhaltigkeitsvorteile – eine niedrigere Verbrennungstemperatur (was beim Entfernen der Schlichte weniger Energie und Emissionen bedeutet) , reduzierte Treibhausgasemissionen und biologische Abbaubarkeit – bei gleichbleibender Leistungsfähigkeit.

Wandel in der Glasfaserindustrie – Low-DK als neue Herausforderung

Die Glasfaserindustrie befindet sich mit der Einführung eines neuen Materials in einem tiefgreifenden Wandel: Glas mit niedrigem DK-Wert. Im Gegensatz zu herkömmlichem E-Glas weist dieses Glas aufgrund seiner veränderten Zusammensetzung – mit höherem Borgehalt und geringerem Kalziumanteil – andere physikalische Eigenschaften auf. Es ist weniger statisch aufgeladen, besitzt eine höhere elektrische Isolierfähigkeit und eignet sich dadurch besonders für Anwendungen in der Hochgeschwindigkeitselektronik und in KI-gesteuerten Systemen. Diese Vorteile bringen jedoch auch Herausforderungen mit sich: Low-DK-Fasern sind spröder, haben eine weniger glatte Oberfläche und sind schwieriger zu verarbeiten. Bestehende Schlichteformulierungen für E-Glas funktionieren bei diesem neuen Typ nicht optimal. Das führt zu einer wachsenden Nachfrage nach innovativen, stärkebasierten Schlichteprodukten, die Faserfestigkeit, Abriebverhalten und Verarbeitungseffizienz verbessern.

Forschung mit der RWTH Aachen – Innovation im Zusammenspiel

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, arbeitet die Emsland Group eng mit dem Institut für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen zusammen. Das ITA verfügt über spezielle Einrichtungen zur Herstellung und Prüfung von Glasfasern – eine Infrastruktur, die gezielte Forschung unter realen Bedingungen ermöglicht.

Diese Zusammenarbeit erlaubt es uns, Fasern mit unseren Schlichteproduktenrodukten herzustellen, anschließend detaillierte Analysen durchzuführen und daraus neue Erkenntnisse für die Entwicklung der nächsten Generation von Emglass®-Stärken zu gewinnen – speziell für den Einsatz bei Glas mit niedrigem DK-Wert.

Unsere Zusammenarbeit mit dem ITA verschafft uns einen klaren Vorteil: Wir können die Leistung unter praxisnahen Bedingungen bewerten, noch bevor Kundentests beginnen.

Zu den Testmethoden gehören:

• Tribologische Tests und Reibungsmessungen
• Abriebtests für Fasern und Garne
• Mikroskopische Analysen der Faseroberflächen
• Untersuchungen zur Filmbildung der Schlichtelösungen

Durch den Vergleich der Leistung verschiedener Stärkevarianten – von unseren aktuellen Emglass®-Produkten bis hin zu neuen, in Entwicklung befindlichen Formulierungen – können wir genau ermitteln, welche Modifikationen die beste Abriebfestigkeit, Haftung und Verarbeitbarkeit bieten.

Diese Erkenntnisse liefern belastbare Daten für Kundenversuche, verkürzen Entwicklungszyklen und stellen sicher, dass die pflanzlichen Lösungen der Emsland Group marktreif sind, wenn Glas mit niedrigem DK-Wert zum neuen Industriestandard wird.