Unter Kunststoffen versteht man Materialien, die hauptsächlich aus Harzen (oder Monomeren, die während der Verarbeitung direkt polymerisiert werden) bestehen und durch Zusatzstoffe wie Weichmacher, Füllstoffe, Schmiermittel und Farbstoffe ergänzt werden, und die während der Verarbeitung in Form gebracht werden können.
Wichtige Eigenschaften von Kunststoffen:
① Die meisten Kunststoffe sind leicht und chemisch stabil und korrosionsbeständig.
② Hervorragende Schlagfestigkeit.
③ Gute Transparenz und Verschleißfestigkeit.
④ Isolierende Eigenschaften mit geringer Wärmeleitfähigkeit.
⑤ Im Allgemeinen einfach und kostengünstig zu formen, einzufärben und zu verarbeiten.
⑥ Die meisten Kunststoffe weisen eine geringe Hitzebeständigkeit und eine hohe Wärmeausdehnung auf und sind entflammbar.
⑦ Dimensionsinstabilität, anfällig für Verformungen.
⑧ Viele Kunststoffe weisen bei niedrigen Temperaturen eine schlechte Leistung auf und werden bei Kälte spröde.
⑨ Anfällig für Alterung.
⑩ Einige Kunststoffe lösen sich leicht in Lösungsmitteln auf.
PhenolharzePhenolharze werden häufig in FRP-Anwendungen (Faserverbundkunststoff) eingesetzt, die FST-Eigenschaften (Feuer-, Rauch- und Toxizitätseigenschaften) erfordern. Trotz gewisser Einschränkungen (insbesondere Sprödigkeit) bleiben Phenolharze mit einer weltweiten Jahresproduktion von fast 6 Millionen Tonnen eine wichtige Kategorie kommerzieller Harze. Phenolharze bieten eine hervorragende Dimensionsstabilität und chemische Beständigkeit und bleiben in einem Temperaturbereich von 150–180 °C stabil. Diese Eigenschaften, kombiniert mit ihrem Preis-Leistungs-Verhältnis, begründen ihren anhaltenden Einsatz in FRP-Produkten. Typische Anwendungen sind Flugzeuginnenraumkomponenten, Frachtraumauskleidungen, Schienenfahrzeuginnenräume, Gitter und Rohre für Offshore-Ölplattformen, Tunnelmaterialien, Reibungsmaterialien, Raketendüsenisolierungen und andere FST-bezogene Produkte.
Arten von faserverstärkten Phenolverbundwerkstoffen
Faserverstärkte PhenolverbundwerkstoffeZu den Werkstoffen zählen Materialien, die mit Schnittfasern, Geweben und Endlosfasern angereichert sind. Frühere Schnittfasern (z. B. aus Holz, Zellulose) werden noch heute in Phenolformmassen für verschiedene Anwendungen verwendet, insbesondere für Automobilteile wie Wasserpumpendeckel und Reibungskomponenten. Moderne Phenolformmassen enthalten Glasfasern, Metallfasern und neuerdings auch Kohlenstofffasern. Die in Formmassen verwendeten Phenolharze sind Novolakharze, die mit Hexamethylentetramin gehärtet werden.
Vorimprägnierte Gewebematerialien werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, beispielsweise im RTM-Verfahren (Resin Transfer Molding), in Wabensandwichstrukturen, im ballistischen Schutz, in Flugzeuginnenverkleidungen und in Frachtraumverkleidungen. Endlosfaserverstärkte Produkte werden durch Filamentwickeln oder Pultrusion hergestellt. Gewebe und Endlosfasernfaserverstärkten VerbundwerkstoffenIn der Regel werden wasser- oder lösungsmittellösliche Resolphenolharze verwendet. Neben Resolphenolen werden auch andere verwandte Phenolsysteme – wie Benzoxazine, Cyanatester und das neu entwickelte Calidur™-Harz – in FVK eingesetzt.
Benzoxazin ist ein neuartiges Phenolharz. Im Gegensatz zu herkömmlichen Phenolen, deren Molekülsegmente über Methylenbrücken [-CH₂-] verknüpft sind, bilden Benzoxazine eine zyklische Struktur. Benzoxazine lassen sich leicht aus Phenolen (Bisphenol oder Novolak), primären Aminen und Formaldehyd synthetisieren. Ihre Ringöffnungspolymerisation erzeugt keine Nebenprodukte oder flüchtigen Bestandteile, was die Dimensionsstabilität des Endprodukts erhöht. Neben hoher Hitze- und Flammbeständigkeit weisen Benzoxazinharze Eigenschaften auf, die herkömmlichen Phenolen fehlen, wie z. B. geringe Feuchtigkeitsaufnahme und stabile dielektrische Eigenschaften.
Calidur™ ist ein einkomponentiges, raumtemperaturstabiles Polyaryletheramid-Duroplast der nächsten Generation, das von Evonik Degussa für die Luft- und Raumfahrt sowie die Elektronikindustrie entwickelt wurde. Das Harz härtet bei 140 °C in 2 Stunden aus und erreicht eine Glasübergangstemperatur (Tg) von 195 °C. Calidur™ bietet bereits zahlreiche Vorteile für Hochleistungsverbundwerkstoffe: keine flüchtigen Emissionen, geringe exotherme Reaktion und geringe Schrumpfung während der Aushärtung, hohe Wärme- und Nassfestigkeit, überlegene Druck- und Scherfestigkeit sowie ausgezeichnete Zähigkeit. Dieses innovative Harz stellt eine kostengünstige Alternative zu Epoxid-, Bismaleimid- und Cyanatesterharzen mit mittlerer bis hoher Tg in der Luft- und Raumfahrt, im Transportwesen, im Automobilbau, in der Elektro-/Elektronikindustrie und anderen anspruchsvollen Anwendungen dar.
Veröffentlichungszeit: 24. Juni 2025
