Duroplaste – Definition

Duroplaste sind nicht schmelzbare, harte Kunststoffe mit einer stark vernetzten, dreidimensionalen Molekülstruktur. Nach der Aushärtung lassen sie sich nicht mehr umformen oder einschmelzen. Damit unterscheiden sie sich klar von den übrigen Kunststoffarten wie Thermoplasten und Elastomeren.

Duroplast-Kunststoffe sind unverzichtbar, wenn es um hohe Festigkeit, Wärmebeständigkeit und chemische Resistenz geht.

Sie werden vielfältig in der Elektrotechnik, im Automobilbau, in der Bauwirtschaft sowie in vielen Konsumgüterbereichen eingesetzt. Besonders eignen sich Duroplaste für sicherheits- und funktionskritische Anwendungen.

Die wichtigsten Eigenschaften von Duroplasten sind:

• hohe Temperatur- und Formbeständigkeit – thermisch stabil bis ca. 300 °C
• sehr hohe mechanische Festigkeit und Härte – dauerhaft dimensionsstabil
• chemische Beständigkeit – unempfindlich gegenüber Ölen, Lösungsmitteln und Chemikalien
• einmalige Aushärtung – keine nachträgliche Verformung möglich

Diese Eigenschaften machen Duroplast-Kunststoffe zu idealen Werkstoffen für anspruchsvolle industrielle Szenarien.

Thermoplaste lassen sich bei Hitze beliebig oft verformen und wieder einschmelzen – Duroplaste nicht. Elastomere sind dagegen weich und gummiartig dehnbar, während Duroplaste hart und spröde bleiben.

Duroplaste kommen in vielen Branchen zum Einsatz, u. a.:

• Elektrotechnik und Elektronik: Isolatoren, Schalter, Messwandler, Durchführungen für die Mittelspannungstechnik
• Automobilbau: hitzefeste Motorabdeckungen, Gehäuse, Strukturteile, Zierleisten, Cockpit-Verkleidung
• Bauindustrie: langlebige, wetterfeste Bauteile
• Haushaltsgeräte und Möbel: hitzebeständige Griffe, Formteile, Küchenspülen, Küchenarbeitsplatten, Sanitärteile

• hohe Temperaturbeständigkeit – ideal für Anwendungen mit starker Wärmebelastung
• exzellente Festigkeit und Formstabilität – auch unter mechanischer Dauerlast
• chemische Resistenz – unempfindlich gegenüber Lösungsmitteln, Ölen und vielen Chemikalien
• Langlebigkeit – hohe Alterungs- und Witterungsbeständigkeit, auch bei dauerhaftem Einsatz in anspruchsvollen Umgebungen

Duroplaste werden durch Aushärtung verarbeitet, z. B. im Press- oder Spritzpressverfahren. Die Aushärtezeiten sind je nach Harztyp unterschiedlich. Entscheidend für die späteren Bauteileigenschaften sind die Werkzeugqualität sowie Prozessparameter wie Temperatur, Druck und Aushärtezeit. Da der Prozess irreversibel ist, lassen sich Duroplaste nicht wie Thermoplaste erneut einschmelzen.

Zu den bekanntesten Duroplast-Kunststoffen zählen:

• Bakelit – erster industriell eingesetzter Kunststoff, hervorragende elektrische Isolierung
• Epoxidharze – Basis für Elektro-Vergussmassen, Hochleistungsklebstoffe und Verbundmaterialien
• Melaminharze – kratz- und hitzefeste Oberflächen, z. B. Küchenarbeitsplatten
• Phenolharze – widerstandsfähig gegen Hitze, eingesetzt im Maschinen- und Fahrzeugbau
• PMMA-Küchenspülen

Die lange Lebensdauer von Duroplasten ist ein großer ökologischer Vorteil und macht den Werkstoff auch ökonomisch besonders nachhaltig. Bauteile müssen dementsprechend seltener ausgetauscht werden. Nach dem Aushärten können Duroplasten allerdings nicht erneut eingeschmolzen werden. Die Recyclingfähigkeit von Duroplasten ist daher eingeschränkte.

Optionale Recyclingmöglichkeiten sind

• mechanisches Recycling (Zerkleinern und Wiederverwendung als Füllstoff) und
• energetische Verwertung (Verbrennung zur Energiegewinnung).

Die Entwicklung bio-basierter und leichter recycelbarer Duroplasten wird weiter intensiv erforscht.

Bei der Herstellung duroplastischer Kunststoffe spielen unsere Hochleistungsfüllstoffe eine herausragende Rolle. Die hohen Ansprüche an die vielfältigen Duroplaste, wie hohe Festigkeiten und hohe Wärmebeständigkeiten, können nur durch funktionelle Füllstoffe erfüllt werden. Außerdem führt deren Einsatz in den Fertigteilen zu optisch ansprechenden, widerstandsfähigen Oberflächen.

Die folgende Übersicht zeigt welche Eigenschaften von Duroplasten durch den Einsatz unserer Hochleistungsfüllstoffe beeinflusst werden:

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.

In der Elektronik werden Epoxidharzformstoffe als Umhüllungssysteme, als Laminierharze für Schaltungen sowie als Hilfsstoffe für die Leiterplattenfertigung verwendet. In der Elektrotechnik setzt man Epoxidharze im Wandlerbau sowie für die Fertigung von Isolatoren und Trockentransformatoren ein.

Die erforderlichen mechanischen, thermischen und elektrischen Charakteristika von Epoxidharz werden zum großen Teil von dem gewählten funktionellen Füllstoff bestimmt. Zum Einsatz kommen Füllstoffe auf Basis von Quarz, Quarzgut, Wollastonit, Glimmer, Aluminiumhydroxid und Edelkorund.

Seit Jahrzehnten haben sich die Hochleistungsfüllstoffe SILBOND^® silanisiertes Quarzfeinstmehl und MILLISIL^® Quarzmehl in EP-Harzsystemen bewährt. Zum einen werden sie aufgrund ihrer herausragenden mechanischen Eigenschaften eingesetzt, zum anderen liefern sie einen wichtigen ökonomischen Beitrag.

High Performance Fillers auf Quarzbasis zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:

• hohe Witterungs- und Chemikalienbeständigkeit
• hohe mechanische Festigkeiten
• gute Füllgrade
• exzellente Verarbeitbarkeit
• niedrige Wärmedehnung

Aufgrund der hervorragenden Einbindung von oberflächenmodifiziertem Quarzmehl (SILBOND^® W 12 EST) in das EP-Polymersystem ist dieses seit langem Standard für witterungsbeständige Freiluftanwendungen. SILBOND^® Quarzmehl wird heute auch zunehmend für „Indoor-Gießharzteile“ verwendet, u.a. für optisch glänzende, hochwertige Produktoberflächen.

Eine Weiterentwicklung des etablierten silanisierten Quarzmehls SILBOND^® W 12 EST ist das SILBOND^® 126 EST, das eine Erhöhung des Füllgrades bei konstanter Viskosität bietet. So kann kostengünstiger formuliert werden, da weniger Harz eingesetzt werden muss.

EP-Vergussmassen und metallische Werkstoffe sind in der Elektrotechnik starken thermischen Wechselbeanspruchungen ausgesetzt. Damit keine Schäden im Bauteil auftreten, müssen die temperaturbedingten Dimensionsänderungen der unterschiedlichen Werkstoffe möglichst gleich sein. Epoxidharz ist durch einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 65 x 10^-6/K gekennzeichnet, Metalle hingegen weisen eine thermische Dehnung zwischen 12-24 x 10^-6/K auf.

Durch den Einsatz ausgewählter funktioneller Füllstoffe mit einem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten in EP-Vergussmassen können die unterschiedlichen temperaturbedingten Dimensionsänderungen zwischen Vergussmasse und Metall minimiert werden. Erst dadurch wird es möglich, rissempfindliche Teile (große metallische Eingießteile oder komplexe Geometrien) herzustellen.

Der blockförmige und der nadelförmige TREMIN^® Wollastonit zeichnen sich durch gute elektrische Eigenschaften, niedrige thermische Dehnung und sehr gute verstärkende Eigenschaften aus.

SILATHERM^® Plus wurde speziell für Anwendungen entwickelt, bei denen elektrische Isolierung mit Wärmeleitfähigkeit kombiniert werden muss. Mit diesem Spitzenprodukt lassen sich hohe Füllstoffgehalte realisieren, ohne die ausgezeichneten Fließeigenschaften zu beeinträchtigen.

Viele unserer Füllstoffe sind mit Oberflächenbehandlung verfügbar. Auch werden Produkte mit optimierter Korngrößenverteilung für höhere Füllgrade angeboten. Bitte sprechen Sie uns an!

Viele unserer Füllstoffe sind mit Oberflächenbehandlung verfügbar. Auch werden Produkte mit optimierter Korngrößenverteilung für höhere Füllgrade angeboten. Bitte sprechen Sie uns an: