Zur Herstellung von Verbundwerkstoffen werden zwei Harzarten verwendet: Duroplaste und Thermoplaste. Duroplaste sind die mit Abstand am häufigsten verwendeten Harze, doch aufgrund der zunehmenden Verwendung von Verbundwerkstoffen gewinnen auch Thermoplaste wieder an Bedeutung.
Duroplastische Harze härten durch den Härtungsprozess aus. Dabei wird Wärme verwendet, um hochvernetzte Polymere mit unlöslichen oder unschmelzbaren starren Bindungen zu bilden, die beim Erhitzen nicht schmelzen. Thermoplastische Harze hingegen bestehen aus Verzweigungen oder Ketten von Monomeren, die beim Erhitzen weich werden und beim Abkühlen erstarren – ein reversibler Prozess, der keine chemische Bindung erfordert. Kurz gesagt: Thermoplastische Harze können wieder eingeschmolzen und neu formatiert werden, Duroplaste jedoch nicht.
Das Interesse an thermoplastischen Verbundwerkstoffen wächst, insbesondere in der Automobilindustrie.
Vorteile von duroplastischen Harzen
Duroplastische Harze wie Epoxidharze oder Polyester werden bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen bevorzugt, da sie eine niedrige Viskosität aufweisen und hervorragend in das Fasernetzwerk eindringen. Dadurch können mehr Fasern verwendet und die Festigkeit des fertigen Verbundwerkstoffs erhöht werden.
Die neueste Flugzeuggeneration besteht typischerweise zu über 50 Prozent aus Verbundwerkstoffkomponenten.
Beim Pultrusionsverfahren werden Fasern in ein duroplastisches Harz getaucht und in eine beheizte Form gelegt. Dieser Vorgang löst eine Aushärtungsreaktion aus, die das niedermolekulare Harz in eine feste dreidimensionale Netzwerkstruktur umwandelt, in der die Fasern fest verankert sind. Da die meisten Aushärtungsreaktionen exotherm verlaufen, laufen diese Reaktionen als Ketten ab, was eine Produktion in großem Maßstab ermöglicht. Sobald das Harz aushärtet, fixiert die dreidimensionale Struktur die Fasern an ihrem Platz und verleiht dem Verbundwerkstoff Festigkeit und Steifigkeit.
Veröffentlichungszeit: 19. Oktober 2022
