Unsere Miniserie über Kunststoffe geht weiter – heute mit Epoxidharz (EP-Harz), Freund vom Skateboard und Feind von Graffiti

Wenn sie auch die ersten Teile unserer Miniserie über Kunststoffe gelesen haben, sind sie langsam ein kleiner Experte. Wir fordern sie jetzt weiter und beschäftigen und heute mit Epoxidharzen. Die Epoxid-Gruppe ist chemisch gesehen ein Ring, der aus zwei Kohlenstoffatomen und einem Sauerstoffatom besteht.

Kunstharze sind synthetische Harze, die durch Polymerisations-, Polyadditions- oder Polykondensationsverfahren hergestellt werden. Im industriellen Bereich werden heute mengenmäßig vorwiegend Kunstharze verwendet, Naturharze werden nur selten genutzt. Kunstharze bestehen aus mindestens zwei reaktiven Komponenten, das Harz und der Härter. Die Vermischung ergibt die Harzmasse, bei deren Härtung die Viskosität ansteigt. Unter Epoxidharzen sind nun die Kombination der Epoxid-Gruppe und des Kunstharzes. Nach der Härtung liegt ein unschmelzbarer Kunststoff vor, der nicht mehr verformt werden kann (duroplastisch).

Duroplaste bestehen im Gegensatz zu den Thermoplasten aus engmaschig vernetzten Polymeren. Dadurch werden sie beim Erhitzen nicht weich. Die durch Vernetzung erzeugten Duroplaste besitzen gute mechanische Eigenschaften sowie eine gute Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit und gelten als hochwertige und eher teure Kunststoffe.

Epoxidharz-Produkte werden über unterschiedliche Kennzahlen charakterisiert. Hierzu zählen die Molmasse bzw. die Molmassenverteilung, die Hydroxylzahl sowie das Epoxid-Äquivalentgewicht. Des Weiteren spielt die Glasübergangstemperatur eine entscheidende Rolle für die Eigenschaften der später erhaltenen Produkte. Wie könnte es daher anders sein, auch bei den technischen EP-Harzen gibt es verschiedene Varianten. Nachstehend eine kurze Auflistung:

• Bisphenol-F-Harze
• Cycloaliphatische EP-Harze
• Heterocyclische EP-Harze
• Novolak-Epoxidharze
• Aliphatische Epoxidharze
• Halogenierte Epoxidharze
• Thermoplastische Epoxidharze

Da EP-Harze wegen ihrer Polarität eine gute Adhäsion zu Metallen, Keramik und Glas besitzen, werden sie vorwiegend zum Kleben, Gießen, Laminieren und als Lackharze eingesetzt. Epoxidharze sind aufgrund ihrer guten Haftung, der guten Wärme- und Chemikalienbeständigkeit sowie der exzellenten elektrischen Eigenschaften seit Jahrzehnten ein wichtiger Rohstoff für die Elektrotechnik und Elektronik.

Anwendungsbereiche für EP:

• Bau & Konstruktion – Industriefußboden, Betonbeschichtung, Anstrich Korrosionsschutz, Lacke zum Schutz vor Graffiti, Rotorblattflügel Windkraftanlage
• Elektrik & Elektrotechnik – Umhüllungssysteme, Laminierharze, Leiterplatten, Wandlerbau, Isolatoren- und Trockentransformatorenbau
• Mobilität & Transport – Flugzeugbau, Schiffbau (Korrosionsschutz),
• Sport & Freizeit – Bootsbau, Modellbau, Segelflugzeugbau, Kanten von Skateboard-Rampen, Matrix für Faserverbundmaterialien im Motorsport

Epoxidharz-Härter-Systeme eignen sich gut für die Aufnahme von pulvrigen, faserförmigen oder gewebeartigen Füllstoffen und können mit Press- oder Spritzverfahren oder als faserhaltige sogenannte „Prepregs“ oder als glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) zu hochwertigen Bauteilen verarbeitet werden. Die erforderlichen mechanischen, thermischen und elektrischen Charakteristika von Epoxidharz werden zum großen Teil von dem gewählten funktionellen Füllstoff bestimmt.

Und jetzt kommen wieder Produkte der Quarzwerke Gruppe ins Spiel: Seit Jahrzehnten haben sich unsere Füllstoffe der Division 3 in EP-Harzsystemen bewährt. Zum einen werden sie wegen ihrer herausragenden mechanischen Eigenschaften eingesetzt, zum anderen liefern sie einen wichtigen ökonomischen Beitrag.

Seit langem sind oberflächenbeschichtete Quarzmehle Standard für witterungsbeständige Freiluftanwendungen und werden heute auch zunehmend für „Indoor-Gießharzteile“ verwendet. Zusätzlich führt der Einsatz silanisierter Füllstoffe zu optisch anspruchsvollen, mechanisch und elektrisch widerstandsfähigeren Fertigteilen.

EP-Vergussmassen und der metallische Werkstoff sind in der Elektrotechnik starken thermischen Wechselbeanspruchung ausgesetzt. Damit keine Schäden im Bauteil auftreten, müssen die temperaturbedingten Dimensionsänderungen der unterschiedlichen Werkstoffe möglichst gleich sein. Durch den Einsatz ausgewählter Quarzgutmehle werden die unterschiedlichen temperaturbedingten Dimensionsänderungen zwischen Vergussmasse und Metall minimiert, die Herstellung von komplexen Bauteilen ermöglicht und eine Rissbildung verhindert.

Langnadelige Wollastonit-Typen zeichnen sich besonders durch exzellente Schlagzähigkeitswerte aus. Deshalb eignen sich Wollastonitmehle hervorragend für den Einsatz in rissempfindlichen Anwendungen.

Durch den Zusatz spezieller mineralischer Füllstoffe kann die Wärmeleitfähigkeit der Kunststoffe signifikant erhöht werden. Sie verleihen EP-Systemen außerdem bessere mechanische Festigkeiten sowie thermische und dielektrische Eigenschaften.

Wichtige Quarzwerke Produkte für EP-Harze: SILBOND®, MILLISIL®, TREMIN®, SEPASIL®, HYDRAFIL®, SILATHERM®.

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Weitere Informationen dazu finden Sie auf der Homepage.

Der nächste Blog-Artikel „Füllstoffe in Kunststoffen“ beschäftigt sich mit dem vielseitigem Material Polyurethan (PU).