Kunststoffe sind Werkstoffe, die hauptsächlich aus Harzen (oder Monomeren, die direkt während der Verarbeitung polymerisiert werden) bestehen und mit Zusatzstoffen wie Weichmachern, Füllstoffen, Gleitmitteln und Farbstoffen ergänzt werden, welche während der Verarbeitung in Form gebracht werden können.
Haupteigenschaften von Kunststoffen:
① Die meisten Kunststoffe sind leicht und chemisch stabil und korrosionsbeständig.
② Ausgezeichnete Stoßfestigkeit.
③ Gute Transparenz und Verschleißfestigkeit.
④ Isolierende Eigenschaften bei geringer Wärmeleitfähigkeit.
⑤ Im Allgemeinen einfach und kostengünstig zu formen, zu färben und zu verarbeiten.
⑥ Die meisten Kunststoffe weisen eine schlechte Hitzebeständigkeit, eine hohe Wärmeausdehnung und Entflammbarkeit auf.
⑦ Dimensionsinstabilität, Neigung zur Verformung.
⑧ Viele Kunststoffe weisen ein schlechtes Verhalten bei niedrigen Temperaturen auf und werden unter kalten Bedingungen spröde.
⑨ Anfällig für Alterungsprozesse.
⑩ Manche Kunststoffe lösen sich leicht in Lösungsmitteln auf.
PhenolharzePhenolharze werden häufig in Faserverbundkunststoffen (FVK) eingesetzt, die feuer-, rauch- und toxizitätsbeständige Eigenschaften erfordern. Trotz gewisser Einschränkungen (insbesondere Sprödigkeit) stellen Phenolharze mit einer weltweiten Jahresproduktion von fast 6 Millionen Tonnen weiterhin eine wichtige Kategorie kommerzieller Kunststoffe dar. Sie bieten ausgezeichnete Dimensionsstabilität und Chemikalienbeständigkeit und sind im Temperaturbereich von 150–180 °C stabil. Diese Eigenschaften, kombiniert mit ihrem günstigen Preis-Leistungs-Verhältnis, tragen zu ihrer anhaltenden Verwendung in FVK-Produkten bei. Typische Anwendungsbereiche sind Flugzeuginnenausstattungen, Frachtraumauskleidungen, Schienenfahrzeuginnenausstattungen, Roste und Rohre für Offshore-Ölplattformen, Tunnelmaterialien, Reibmaterialien, Raketendüsenisolierungen und andere Produkte mit Anforderungen an Feuerbeständigkeit, Rauchbeständigkeit und Toxizität.
Arten von faserverstärkten Phenolharz-Verbundwerkstoffen
Faserverstärkte Phenolharz-VerbundwerkstoffeDazu gehören Werkstoffe, die mit Kurzfasern, Geweben und Endlosfasern verstärkt sind. Früher verwendete Kurzfasern (z. B. Holz, Zellulose) werden noch heute in Phenolharz-Formmassen für verschiedene Anwendungen eingesetzt, insbesondere für Automobilteile wie Wasserpumpengehäuse und Reibungskomponenten. Moderne Phenolharz-Formmassen enthalten Glasfasern, Metallfasern oder, in jüngerer Zeit, Kohlenstofffasern. Die in den Formmassen verwendeten Phenolharze sind Novolakharze, die mit Hexamethylentetramin gehärtet werden.
Vorimprägnierte Gewebematerialien finden in vielfältigen Anwendungen Verwendung, beispielsweise im RTM-Verfahren (Resin Transfer Molding), in Wabenkern-Sandwichstrukturen, im ballistischen Schutz, in Flugzeuginnenverkleidungen und in Frachtraumauskleidungen. Endlosfaserverstärkte Produkte werden durch Filamentwicklung oder Pultrusion hergestellt.Faserverstärkte VerbundwerkstoffeTypischerweise werden wasser- oder lösungsmittellösliche Resol-Phenolharze verwendet. Neben Resol-Phenolen kommen auch andere verwandte Phenolsysteme – wie Benzoxazine, Cyanatester und das neu entwickelte Calidur™-Harz – in Faserverbundwerkstoffen zum Einsatz.
Benzoxazin ist ein neuartiger Phenolharztyp. Im Gegensatz zu traditionellen Phenolen, bei denen die Molekülsegmente über Methylenbrücken [-CH₂-] verknüpft sind, bilden Benzoxazine eine Ringstruktur. Sie lassen sich leicht aus Phenolverbindungen (Bisphenol oder Novolak), primären Aminen und Formaldehyd synthetisieren. Ihre ringöffnende Polymerisation erzeugt keine Nebenprodukte oder flüchtigen Bestandteile, was die Dimensionsstabilität des Endprodukts erhöht. Neben hoher Hitze- und Flammbeständigkeit weisen Benzoxazinharze Eigenschaften auf, die traditionellen Phenolen fehlen, wie z. B. geringe Feuchtigkeitsaufnahme und stabile dielektrische Eigenschaften.
Calidur™ ist ein von Evonik Degussa für die Luft- und Raumfahrt- sowie die Elektronikindustrie entwickeltes, einkomponentiges, raumtemperaturstabiles Polyaryletheramid-Duroplast der nächsten Generation. Dieses Harz härtet bei 140 °C innerhalb von 2 Stunden aus und weist eine Glasübergangstemperatur (Tg) von 195 °C auf. Calidur™ bietet zahlreiche Vorteile für Hochleistungskomposite: keine flüchtigen Emissionen, geringe exotherme Reaktion und Schrumpfung während der Aushärtung, hohe thermische und Nassfestigkeit, überlegene Druck- und Scherfestigkeit sowie ausgezeichnete Zähigkeit. Dieses innovative Harz stellt eine kostengünstige Alternative zu Epoxid-, Bismaleimid- und Cyanatesterharzen mit mittleren bis hohen Glasübergangstemperaturen in der Luft- und Raumfahrt, im Transportwesen, in der Automobilindustrie, in der Elektrotechnik/Elektronik und anderen anspruchsvollen Anwendungen dar.
Veröffentlichungsdatum: 24. Juni 2025
