KUNSTSTOFFE
Duroplastische Kunststoffe (Harze)
Duroplastische unterscheiden sich von den thermoplastischen Kunststoffen durch ihre Molekularstruktur sowie das damit verbundene thermische Verhalten. Im Gegensatz zu den Thermoplasten verfügen die duroplastischen Harze über eine vernetzte Molekularstruktur, die ein Erweichen bei zunehmender Temperaturbelastung verhindert. Die Temperaturbeständigkeit dieser Kunststoffe wird einzig durch deren thermisch-oxidativen Abbau begrenzt.
Duroplastische Kunststoffe werden als Harze in Verbundwerkstoffen, insbesondere bei den Schichtpressstoffen eingesetzt. Hier unterstützen diese Harze mit ihren vor allem guten elektrischen und thermischen Isolationseigenschaften die wesentliche Funktion der Schichtpressstoffe. Der Vorteil dieser Verbundwerkstoffe liegt in dem besonderen Verhalten unter Temperatureinfluss.
Die duroplastischen Kunststoffe können je nach Type dauerhaft zwischen 130 und 150 °C, in Sonderfällen sogar bis 180 °C eingesetzt werden. In Verbindung mit den entsprechenden Trägermaterialien werden sie insbesondere für temperaturbelastete Strukturbauteile verwendet. Für dynamische Anwendungen sind sie nur bedingt geeignet und auch das Verhalten unter Feuchtigkeit und gegenüber aggressiven Chemikalien bedarf einer entsprechenden Typenauswahl.
Die HENDERKOTT & RÖCKER bietet die folgenden duroplastische Kunststoffe standardmäßig für unterschiedliche Anforderungen und Einsatzbedingungen an:
- Phenolharz (PF)
- Melaminharz (MF)
- Epoxidharz (EP)
- Polyesterharz (UP)
- Silikonharz (SI)
- Sonstige Harze und Hilfsstoffe
Phenolharz (PF)
Phenolharze entstehen in einem Mehrstufigen Prozess aus der chemischen Reaktion von Phenol mit Formaldehyd (Phenol-Formaldehyd – PF). Bei entsprechender Temperatur reagiert das Harz in der letzten Verarbeitungsstufe in einer dreidimensionalen Vernetzung unter Abspaltung von Wasser (Polykondensation) bis hin zur völligen Aushärtung. Die Phenolharze gehören zu den ältesten bekannten Kunststoffen überhaupt.
Phenolharze sind die universellen Standardmaterialien unter den Duroplasten. Sie zeichnen sich durch ein gutes Preis-Leistungsverhältnis sowie durch gute Eigenschaften sowohl in mechanischen als auch in elektrischen Anwendungen aus. Sie sind gegen Öle und Fette sowie organische Lösungsmittel gut beständig. Verbundwerkstoffe auf Phenolharz-Basis eignen sich bedingt auch für dynamische Anwendungen im Maschinenbau, z.B. für Rollen, Räder, Zahnräder etc.
Haupteigenschaften in Schichtpressstoffen:
- gute mechanische Eigenschaften
- Grenztemperatur (VDE 0304) 100 bis 120 °C
- Dichte 1,3 bis 1,4 g/cm³
Epoxidharz (EP)
Epoxidharze entstehen aus der chemischen Reaktion mehrwertiger Phenole (Bisphenol A) mit Epichlorhydrin. Die daraus resultierenden reaktiven cyklischen Ätherverbindungen reagieren durch den Zusatz von Aktivatoren zum dreidimensional vernetzten Epoxidharz. Dabei bilden sich je nach Harzsystem mechanisch, elektrisch und thermisch hochwertige Qualitäten.
Epoxidharze sind beständig gegen Treibstoffe und Hydrauliköle. In der Verbindung mit Glasgewebe eigenen sich für thermisch und auch elektrisch hoch belastete Anwendungen. Sie sind nur bedingt gegen Säuren und Basen beständig. Schichtpressstoffe auf Epoxidharz-Basis werden insbesondere für thermisch und/oder elektrisch isolierende Anwendungen, z.B. Isolierkörper, Isolierplatten, Leiterplatten etc. eingesetzt.
Haupteigenschaften in Schichtpressstoffen:
- gute mechanische und elektrische Eigenschaften
- Grenztemperatur (VDE 0304) 130 bis 150, max. 180 °C
- Dichte 1,7 bis 1,9 g/cm³
Polyesterharz (UP)
Polyesterharze werden aus organischen Säuren und Alkoholen synthetisiert. Im Gegensatz zu den thermoplastischen, aromatischen (gesättigten) Polyestern (PET, PBT, PC …), liegen hier aber Estergruppen mit noch ungesättigten, reaktionsfähigen Doppelbindungen vor. Aus diesen entstehen in einer Lösung von Monomeren unter Temperatureinfluss sowie durch Zuführung entsprechender Katalysatoren die dreidimensional vernetzten Polyesterharze.
Die Polyesterharze sind nicht beständig gegenüber Laugen und starken Säuren. Sie zeichnen sich insbesondere in Verbindung mit Glasmatten bzw. Glasvlies durch ein verhältnismäßig gutes Preis-Leistungsverhältnis aus. Sie werden daher gerne für einfachere, nicht so stark belastete elektrisch und thermisch isolierende Bauteile eingesetzt.
Haupteigenschaften in Schichtpressstoffen:
- gutes Preis-Leistungsverhältnis
- Grenztemperatur (VDE 0304) bis 150 °C
- Dichte 1,8 bis 1,9 g/cm³
Melaminharz (MF)
Melaminharze werden – ähnlich den Phenolharzen – aus Melamin und Formaldehyd (Melamin-Formaldehyd – MF) synthetisiert. Entsprechend entsteht aus den Vorprodukten in einer dreidimensionalen Vernetzung das duroplastische Melaminharz.
Im Hinblick auf thermisch belastete Elektroisolationsanwendungen ist der höhere Stickstoffanteil des Melamingrundkörpers vorteilhaft. Aufgrund des hohen Stickstoffanteils neigt Melamin bei höherer Temperaturbelastung weniger zur Verkohlung, was wiederum Vorteile bei der Kriechstrombeständigkeit bewirkt.
Darüber hinaus gilt Melaminharz in ausgehärteter Form als physiologisch unbedenklich. Mit Melaminharz kaschierte Platten (z.B. Hartpapier) bieten glatte, lebensmittelkompatible Oberflächen.
Haupteigenschaften in Schichtpressstoffen:
- gute Kriechstromfestigkeit
- Grenztemperatur (VDE 0304) bis 130 °C
- Dichte 1,8 bis 2,0 g/cm³
Silikonharz (SI)
Das mit dem Kohlenstoff chemisch verwandte Silizium zeigt in vielen Punkten ein dem Kohlenstoff, als Basismaterial für Kunststoffe im Allgemein, ähnliches Verhalten. So ist es auch beim Silizium möglich, aus kleinen Einheiten dreidimensional vernetzte Systeme herzustellen, die als vorkondensierte Gemische unter Temperatur zu Silikonharzen aushärten.
Silikonharze zeichnen sich insbesondere durch ihre hohe Temperaturbeständigkeit und ihre ausgezeichneten dielektrischen Eigenschaften aus. Sie werden daher häufig in thermisch belasteten Hochfrequenzanwendungen eingesetzt.
Haupteigenschaften in Schichtpressstoffen:
- Gute dielektrische Eigenschaften
- Grenztemperatur (VDE 0304) bis 180 °C
- Dichte 1,6 bis 1,7 g/cm³