Kunststoffe - im Wandel der Zeit
"Plastikbomber"
Das Material, aus dem die Sachen gefertigt sind, ist teuflisch gut.
Es
ist kostengünstig, haltbar und rostet nicht. Gemeint sind Bauteile
aus
"Plastik".
Ein Ausdruck, den Fachleute allerdings überhaupt
nicht gerne hören. Doch welcher Biker ist schon Kunststoffexperte?
Text: Winni
Scheibe
Fotos: Scheibe, Archiv Redman
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Zeitmaschine - aber: Spitzname
"Joghurtbecher"
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Triumph
ist mächtig stolz auf ihre Bonneville. Keine Verkleidung stört den
Blick auf den wunderschönen Twin-Motor, das Outfit ist klassisch und
die Speichenräder sind stilvoll. Ein Motorrad wie aus Chrom und Stahl,
und das in einer Zeit, wo "light" in ist. Wer es nicht glauben
will, darf ruhig mal aufs vordere Schutzblech klopfen - die Betonung
liegt auf "blech" - , kein schnöder Plastik, sondern echt
Stahl! |
Moderner Klassiker: Triumph Bonneville
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Anfang
der 70er Jahre war die Motorradindustrie mächtig stolz. Erstmals im
Großserienbau waren Radabdeckungen, Seitendeckel, Scheinwerfergehäuse
und Instrumentenhalterungen aus Plastik. So wurde jedenfalls dieser
neumoderne thermoplastische Kunststoff im umgangsüblichen
Sprachgebrauch genannt. Ein Werkstoff, der bald nicht mehr wegzudenken
war und immer häufiger Verwendung fand als Blinklichtschalter,
Luftfilterkasten, Kettenschutz, Sitzbank und zu guter Letzt sogar als
Touren- und Sportverkleidungen.
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Kawasaki Z 900 "Z1" von 1973.
Seitendeckel und Bürzel aus "Plastik"
BMW R 100 RS von 1977. Erstes Serienbike
mit Vollverkleidung
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Und weil vom Motorrad nun
bald kaum noch mehr etwas zu erkennen war und man nur noch
auf "Plastik" guckte, erhielten diese Flitzer schnell den
Spitznamen "Joghurtbecher". Joghurtbecher deswegen, weil die
Verkleidungen eben aus dem gleichen Werkstoff wie besagte Quarkbottiche
waren.
Doch bei aller Häme, dieser Kunststoff verfügt über beachtenswerte
Eigenschaften. Er ist schlag-unempfindlich, elastisch, federleicht,
pflege- und wartungsfrei, rostet nicht, die Farbe ist mit eingefärbt
und hält ewig, und die Herstellungskosten, da Massenproduktion, sind
sehr günstig. Doch Plastik, oder richtig gesagt Kunststoff, ist nicht
gleich Kunststoff. Die im Fahrzeugbau eingesetzten Materialien werden in
zwei Gruppen, "duroplastische Kunststoffe" und „thermoplastische
Kunststoffe", unterteilt.
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"Duroplastischer
Kunststoff"
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Anno 1907 hatte Leo
Hendrik Baekeland durch Kondensation von Formaldehyd und Phenol das
Phenolharz (PF) erfunden. 1910 gründete er die Bakelite Gesellschaft
mbH in Erkner bei Berlin, und damit war das Unternehmen weltweit der
erste Hersteller vollsynthetischer Kunststoffe. Der Handelsname war
"Bakelit", gleichzeitig bürgerte sich im Sprachgebrauch der
Name „Bakelit" aber auch als Bezeichnung für andere Kunststoffe
ein. Dieser duroplastische Kunstharz war transparent oder gelb-braun
gefärbt, dunkelte aber mit der Zeit nach und hatte einen
langanhaltenden stinkenden Geruch, war hart und spröde, verfügte
dafür aber über gute Isolationsfähigkeit. Darüber hinaus war er als
Pressmischung bestens zur Produktion von Massengütern geeignet. Und
somit wurde er ein ideales Herstellungsmaterial für Bauteile in der
Elektrotechnik, z. B Gehäuse, Schalter und Trägerplatten. Beim
Hantieren dieser relativ leichten Bauteile bedurfte es allerdings
gewisser Sorgfalt. Das spröde Material zerbrach bei unsachgemäßer
Behandlung und war für eine Reparatur nicht schweißbar. Ein weiterer
Nachteil war die geringe Temperaturbeständigkeit. Wurde der Kunststoff
über längere Zeit hoher Temperatur ausgesetzt, verkohlte er.
Diese grundlegende
Erfindung war Basis für weitere Entwicklungen duroplastischer
Kunststoffe, deren Boom in den 30er Jahren stattfand, die unter anderem
als Ergebnis Polyester und 1934 Epoxydharze hervorbrachten. Massive
Konkurrenz bekamen die duroplastischen Kunststoffe 1934 durch die
Entwicklung der thermoplastischen Kunststoffe, die ab 1942 in den USA
kommerziell produziert wurden, sich aber noch nicht durchsetzen konnten.
Wir kommen später darauf zurück.
Und so blieben Bauteile aus "Bakelit" bis einige Jahre nach dem
Zweiten Weltkrieg im Gebrauch. Im Motorradbereich tauchten Anfang der
fünfziger Jahre duroplastische Kunststoffe zur Herstellung von
Faserverbundwerkstoffen auf.
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Ab dieser Zeit gab es den
legendären Cromwell-Halbschalenhelm aus diesem glasfaserverstärkten
Polyesterharz, kurz GFK. Das Außenmaterial bestand aus mehreren
Schichten Glasfasergewebematten, die mit Kunstharz getränkt waren. Die
GFK-Schale wurde handlaminiert und zeigte hervorragende Eigenschaften.
Sie war außergewöhnlich stabil, unempfindlich gegen
Witterungseinflüsse und Lösungsmittel, ließ sich individuell
lackieren und nach Lust und Laune mit Aufklebern dekorieren. Heute hat
die "Knalltüte" Kultstatus.
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Honda-Star: Jim Redman
(Foto: Archiv Redman) |
Als erster Motorradhersteller verwendete Vincent den modernen Werkstoff.
Um seine Maschinen "salonfähig" zu machen, sprich das Image des
schmuddeligen und ölverschmierten Motorradfahrers aus der Welt zu
schaffen, hatte der clevere Edelradhersteller 1954 die beiden 1000er
Tourenmodelle Black Knight und Black Prince mit wahrlich futuristischen
GFK-Verkleidungen ausgestattet.
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Vollverkleidete 1000er Vincent Black
Prince von 1954
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Die vollverkleideten
Maschinen waren allerdings der Zeit um Lichtjahre voraus, keiner wollte
sie, sie wurden zum Flop. Ende 1955 schloss die englische Nobelmarke
für immer die Tore.
Im Rennsport hatte man ebenfalls GFK entdeckt. Sitzbänke,
Radabdeckungen, Tanks und Verkleidungen setzten hinsichtlich
Leichtbauweise neue Maßstäbe. Heute ist dieser Werkstoff in allen
möglichen Bereichen nicht mehr wegzudenken.
Die Herstellung dieser Bauteile erfolgt, ganz gleich ob in aufwändiger
Einzelanfertigung oder Kleinserie, immer per Handarbeit und ist relativ
teuer.
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GFK Bauteile werden
in Handarbeit hergestellt - GFK-Matten werden handlaminiert
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Voraussetzung für die
einwandfreie Ausführung dieser Leichtbauteile ist penible Sauberkeit,
sorgfältige Arbeitsweise und das entsprechende Know-how. Ohne
handwerkliches Geschick und hinreichende Erfahrungen geht hier nichts.
Die einzelnen Arbeitsgänge zur Herstellung eines GFK-Bauteiles muss man
sich folgendermaßen vorstellen. Von einem Originalbauteil oder einem
Holz- oder Gipsmodell wird eine Negativform aus GFK gemacht. Diese Form
muss jedoch äußerst stabil sein und haargenau dem Original
entsprechen. Damit das neue Kunststoffteil eine absolut glatte
Oberfläche bekommt, ist es erforderlich, dass die Innenseite in der
Negativform spiegelglatt ist. Um später das Bauteil problemlos aus der
Form zu bekommen, wird die Fläche zunächst gleichmäßig mit einem
Trennmittel eingestrichen und danach die erste Harzschicht - sie ist die
Deckschicht oder Grundierung für die Oberfläche des in Arbeit
befindlichen Bauteiles - aufgetragen. Je nachdem welcher Harz mit
welchem Härter verwendet wird, muss der Kunststoff 15 bis 60 Minuten
antrocknen. Im nächsten Arbeitsgang wird eine weitere Harzschicht
aufgetragen und die erste Glasfasermatte in die Negativform "laminiert".
Hierbei ist es wichtig, dass die Lage faltenfrei in der Form liegt und
gleichmäßig mit Harz durchtränkt wird. Wie viel Lagen anschließend
weiter dazukommen, ist von der Verwendungsart abhängig. Das Laminieren
verlangt vom Kunststoffbauer viel Geschick und eine saubere
Arbeitsweise. Nur wenn alle Lagen gleichmäßig mit Harz durchtränkt
sind, ist gewährleistet, dass die Wandstärke über das gesamte Bauteil
verteilt immer gleichmäßig verläuft und es später die geforderte
Stabilität besitzt.
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GFK-Matten |
AFK-Matten |
CFK-Matten |
GFK- CFK- und AFK-Matten
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Neben den Glasfasermatten
(GFK) gibt es mittlerweile auch Aramid/Kevlargewebe (AFK), Hybrid-Gewebe
(Kohlenstofffaser/Kevlargewebe - C-Faser) oder die sündhaft teure CFK,
die zur Herstellung von handlaminierten Kunststoffbauteilen benutzt
wird. Da es sich bei diesen Materialien allerdings um High-Tech Produkte
handelt, ist kaum zu befürchten, dass jemand seine Norton Manx mit
einer Rennverkleidung aus C-Faser "veredelt". Alle Bauteile, die
in diesem handwerklichem Verfahren hergestellt wurden, lassen sich nach
einer Beschädigung mehr oder weniger problemlos reparieren.
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"Thermoplastischer
Kunststoff"
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Ebenfalls
"Plastik",
aber von einem ganz anderem Schlag, ist der thermoplastische Kunststoff.
Zu dieser Gruppe gehören zum Beispiel die Polycarbonate. Der Boom
dieses Werkstoffs begann Mitte der sechziger Jahre.
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Da für jedes Bauteil
aber ein entsprechendes Formwerkzeug gebaut werden muss, rentiert sich
ihre Herstellung nur in großer Menge. Thermoplastische Bauteile sind
daher immer Massenprodukte. Als Basismaterial dienen Granulate, die in
computergesteuerten Fertigungsmaschinen zu einer breiigen
Kunststoffmasse erhitzt und anschließend in die geschlossene Form unter
Zufuhr von hohem Druck (mehrere Tonnen) eingespritzt werden. Vom
Lichtschalter bis zur mächtigen Tourenverkleidung, vom Motorradhelm bis
zum Topcase werden Gegenstände aus Thermoplasten hergestellt. In den
meisten Fällen kommen die Bauteile, abgesehen von benötigten
Bohrlöchern und Dekors, fix und fertig aus den Fertigungsmaschinen.
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Helme aus
Thermoplast werden
maschinell hergestellt |
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Gab es jahrelang kaum
eine Möglichkeit, thermoplastische Bauteile zu reparieren, lassen sich
mittlerweile Risse und Brüche durch moderne Schweißverfahren wieder
zusammenflicken.
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"Das Kunststoff
Ein-Mal-Eins"
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Duroplastische
Kunststoffe
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Glasfaserverstärkter-Kunststoff
(GFK) Bauteile aus GFK lassen
sich in Einzelanfertigung oder Kleinserie herstellen. Die Preise für
diese Bauteile werden maßgeblich von der aufgewendeten Arbeitszeit
bestimmt. Die Materialkosten sind nicht so teuer. GFK-Bauteile werden
handlaminiert, sind einfach weiterzuverarbeiten und lassen sich in jeder
Farbe lackieren.
Anwendungsbeispiele:
Radabdeckungen,
Verkleidungen, Sitzbänke, Abdeckungen, Tanks und Motorradhelme.
GFK-Bauteile lassen sich problemlos (aus Sicherheitsgründen keine
Helme!) reparieren.
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Tank-Sitzbankkombination aus GFK
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Aramidgewebeverstärkter-
Kunststoff (AFK)
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Bauteile aus
Aramid, auch
Kevlar genannt (Kevlar ist ein Markenname der Firma Du Pont), sind
gegenüber GFK leichter, bruchfester und schlagzäher. Die Herstellung
erfolgt in der gleichen Arbeitsweise wie GFK. Aramidbauteile lassen sich
in jeder Farbe lackieren.
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Anwendungsbeispiele:
Airbox, Verkleidungen und
Radabdeckungen, Aramidgewebe dient auch als Schleifschutz unter den
Protektoren in der Lederkombi oder als Kombi-Obermaterial.
Aramid-Bauteile lassen
sich nicht so einfach reparieren, da die Faser beim Schleifen und
Schneiden ausfranst.
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Hybrid-Gewebe (Aramid-Kohlenstoff-Fasern)
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Dieses Gewebe ist eine
Mischung aus Aramid und C-Faser. Je nach Verwendung ist die
Zusammensetzung der beiden Faseranteile unterschiedlich. Kohlefaser ist
superleicht, hochzugfest und besitzt eine hohe Steifigkeit, hat aber
eine geringe Bruchdehnung und ist spröde. Dieses Manko fängt das
Aramidgewebe auf, es ist schlagzäh und schleiffest.
Bauteile aus
Hybrid-Gewebe sind passgenau und stabil. Durch die hochwertigen
Eigenschaften des Materials sind weniger Lagen erforderlich, was
wiederum bedeutet, dass das Bauteil bei gleicher Stabilität weniger
Gewicht auf die Waage bringt. Die Bauteile werden ebenfalls
handlaminiert und je nach Einsatzzweck lackiert.
Anwendungsbeispiele:
Radabdeckungen,
Verkleidungen, Sitzbänke, Airbox und Felgen. Kunststoffbauteile aus
Hybrid-Gewebe lassen sich recht problemlos reparieren.
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Kohlenstofffaserverstärkter
Kunststoff (CFK)
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Neben Glasfaser, Aramid
und Hybrid-Gewebe hat die C-Faser inzwischen einen hohen Stellenwert
eingenommen. Sie ist das High-Tech Material unter den Kunststoffen und
entsprechend teuer. Der große Vorteil ist das geringe Gewicht. Die
Elastizität von C-Faser-Bauteilen wird durch die Faserrichtung
bestimmt. Bauteile aus diesem Material können in Faserrichtung hoch
belastet werden. Quer zur Faserrichtung besteht allerdings Bruchgefahr.
Aufgrund dieser Eigenschaft müssen die Kräfte, die auf das Bauteil
wirken, unbedingt bekannt sein.
Bauteile aus C-Faser
lassen sich lackieren, werden es aber kaum, da die schwarze
Fadenstruktur High-Tech und kompromisslosen Leichtbau sichtbar macht.
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Anwendungsbeispiele:
Radabdeckungen,
Verkleidungen, Räder, Tanks, Sitzbänke, Hinterradschwingen und Rahmen.
C-Faserteile lassen sich reparieren.
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CFK-Einarmschwinge |
Thermoplastischer
Kunststoff
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Thermoplastische
Kunststoffprodukte werden immer unter Temperatur und hohem Druck
maschinell hergestellt. Für jedes Bauteil ist eine kostspielige
Stahlform erforderlich. Thermoplastische Bauteile lassen sich
individuell einfärben oder nachträglich lackieren, sind gegenüber
Bauteilen aus Stahl um ein Vielfaches leichter, Temperatur und UV-Licht
beständig, beidseitig glatt, 100prozentig baugleich sowie passgenau,
sie sind pflege- und wartungsfrei. Auf Grund der Massenfertigung lassen
sich selbst hochkomplizierte Bauteile kostengünstig herstellen.
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Anwendungsbeispiele:
Scheinwerfergehäuse,
Lichtschalter, Radabdeckungen, Spiegelgehäuse, Seitendeckel,
Verkleidungen, Sitzbänke Heckbürzel, Luftfilterkasten, Kettenschutz,
Sicherungskasten, Topcase, Motorradhelme, Packtaschen und vieles mehr.
Zerbrochene Bauteile lassen sich nur mit einem speziellen
Schweißverfahren (aus Sicherheitsgründen keine Helme!) reparieren.
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