DUROPLAST – der Werkstoff
In der Gruppe der Polymere sind Duroplaste, auch Duromere genannt, vielseitige Stars, deren Vorteile gegenüber Thermoplasten oft überwiegen.
Als kompetenter Partner, Berater und Lieferant unterstützen wir unsere Kunden aus unterschiedlichen technischen Märkten, wie der Automobil-, Zulieferer- oder Elektroindustrie, seit Jahren mit Formteilen aus Duroplast.
Grund genug, sich den hochmodernen und belastbaren Werkstoff einmal näher anzuschauen. Was für ein Material ist Duroplast? Welche Eigenschaften haben Duromere? Wie hängen Eigenschaften und Inhaltsstoffe von Duroplast zusammen?
Auf diese und auch auf detailreichere Fragen zu unseren Duroplast Produkten haben wir die passende Antwort.
Wenn Sie spezifische Fragen zu unseren Leistungen haben, nehmen Sie einfach hier direkt Kontakt auf.
Duroplaste, die genaue Bezeichnung lautet Duromere, sind Kunststoffe, die aus dreidimensional vernetzten Polymerketten bestehen, damit aushärten und nach ihrer Aushärtung nicht mehr verformt werden können.
Diese zentrale Eigenschaft macht Duroplaste zum idealen Werkstoff für die Substitution von Metallbauteilen. Duromere sind darüber hinaus echte Leichtbauwerkstoffe, die sich vielseitig einsetzen lassen.
Auf der Liste der Produkteigenschaften der Duroplaste stehen die hohe Dimensionsstabilität und Formbeständigkeit sowie eine hohe thermische Belastbarkeit. Auch unter herausfordernden Betriebszuständen, etwa bei hohen Gebrauchstemperaturen (bis zu i.d.R. 200°C), behalten Duroplast ihre elektrischen und dielektrischen Eigenschaften. Ein Kriechen oder ein signifikanter Abfall von mechanischen Eigenschaften, wie bei vielen Thermoplasten bei höheren Temperaturen üblich, ist bei einem Duroplast Bauteil so nicht zu finden.
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Es gibt spezialisierte Verfahren wie das Spritzgießen, Pressen oder das Wickelverfahren, die je nach Anwendung und gewünschter Bauteilgeometrie eingesetzt werden.
Die Verarbeitungsverfahren werden danach unterschieden, ob sie unter hohem Druck oder unter geringem Druck erfolgen. Die Herstellung unter hohem Druck erfolgt in einem geschlossenen Werkzeug, hier wird noch einmal in Nassverfahren wie das Kalt- und Warmpressen sowie in Trockenverfahren mittels Pressmatten unterschieden.
Nach ihrer Verarbeitung und Aushärtung entfalten duroplastische Materialien die volle Bandbreite ihrer rentablen, individuellen und speziell gewünschten Eigenschaften. Die Vorprodukte sind in der Regel mit Füll- und Farbstoffen versetzte Kunstharze.
Die Endprodukte sind in ihrem Zieldesign nicht mehr verformbar.
In ihrer engmaschigen Vernetzung zeichnen sich DUROPLAST- Bauteile durch extreme Formstabilität und -beständigkeit sowie hohe Druckfestigkeit aus. Dennoch können sie durch Füllstoffe, sogenannte Additive wie Glaskugeln, Glasfasern etc., individuell und nach Ihren Anforderungen angepasst werden.
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Die spezifischen Eigenschaften von Duroplasten werden maßgeblich durch ihre Inhaltsstoffe bestimmt.
Die grundlegenden mechanischen und thermischen Eigenschaften bestimmen Harze, die die Basis des Duroplast bilden. Zusammen mit einer spezifischen Kombination von Füllstoffen entstehen dann die charakteristischen Eigenschaften der entsprechenden duroplastischen Kunststoffe. Epoxidharze bieten beispielsweise eine hohe Festigkeit und chemische Beständigkeit, während Phenolharze für ihre Wärmebeständigkeit und mechanischen Eigenschaften bekannt sind.
Zur Initiierung der Vernetzungsreaktion enthält Duroplast zudem Härter. Diese chemischen Verbindungen reagieren mit den Harzen. Die Wahl des Härters beeinflusst die Aushärtungszeit, die Endfestigkeit und die Temperaturbeständigkeit des Materials.
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Die richtige Lagerung von Duroplast-Vorprodukten ist entscheidend für ihre Verarbeitbarkeit und die Qualität des Endprodukts.
Einige Duroplast-Vorprodukte und auch Duroplastcompounds an sich erfordern eine kontrollierte Lagerungstemperatur, um eine vorzeitige Vernetzung mind. zu reduzieren.
Andere Duroplaste, wie viele Phenolharzmassen, sind weniger empfindlich gegenüber Umgebungstemperaturen und können bei Raumtemperatur gelagert werden. Bei diesen reicht eine nicht temperierte Lagerung aus. Dennoch sollten sie vor Feuchtigkeit und direkter Sonneneinstrahlung geschützt werden, um ihre Eigenschaften zu bewahren.
Chargenschwankungen in der Produktion von Duroplast lassen sich nicht immer vermeiden. Sie entstehen beispielsweise durch kleinere Schwankungen in den Rohstoffen. Bei ungenauer Dosierung oder unzureichender Homogenisierung der einzelnen Komponenten können ebenfalls variierende Materialeigenschaften die Folge sein. Daher ist darauf zu achten, dass der Material Compoundierer strenge Regeln einhält und diese überwacht werden, sodass ein definiertes leistungsfähiges Duroplastmaterial entsteht.
Letztlich entstehen Chargenschwankungen auch durch die prozessbedingte Herstellung des duroplastischen Compounds. Bei rieselfähigen Duroplasten startet der Materialhersteller bereits im Rahmen des Compoundierens (siehe Abschnitt oben: Herstellverfahren von Duroplasten) die chemische Vernetzung. Im weiteren Herstellprozess folgen dann ein schneller Abbruch dieses Vernetzungsprozesses, ein Abkühlen, ein Vermahlen und letztlich ein Verpacken des duroplastischen Granulats.
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Keine Volumenänderung während der Aushärtung: Dieser „Null-Schwund“ ist besonders in Anwendungen wichtig, bei denen präzise Maßhaltigkeit erforderlich ist.
Durch die Auswahl geeigneter Harz-Härter-Kombinationen und die Zugabe spezifischer Füllstoffe lässt sich der Schwund minimieren oder auch ganz eliminieren. Die Einstellbarkeit von Eigenschaften wie Schwingungsverhalten, Härte und Verarbeitbarkeit wird durch die gezielte Modifikation der Rezeptur und der Prozessparameter erreicht.
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Duroplaste finden weltweit in zahlreichen Industrien Anwendung: Von der Automobilindustrie über die Elektrotechnik, die Luft- und Raumfahrt bis hin zur Bauindustrie, um nur die stärksten Abnehmer-Branchen für Duroplast zu nennen.
In der Europäischen Union und weltweit werden Duroplaste intensiv erforscht und weiterentwickelt.
Zahlreiche Hochschulen (bspw. die TU Chemnitz (https://www.tu-chemnitz.de/mb/KunstStTechn/startseite.php) oder die RWTH Aachen (https://www.ikv-aachen.de), u.a.m.), sowie Forschungsinstitute untersuchen neue Rezepturen und Herstellungsverfahren, um die Materialeigenschaften weiter zu verbessern und neue Anwendungsbereiche zu erschließen.
Durch steigende Anforderungen in der Leistungselektronik und die zunehmende Funktionsdichte in Baugruppen, wie in der Antriebseinheit von Fahrzeugen, oder industriellen Anwendungen wächst das Interesse an funktionalisierten Kunststoffen. Diese können beispielsweise wärmeleitende, magnetische oder mechanische Eigenschaften aufweisen. Dank des hohen möglichen Füllstoffgehalts von oftmals 80% lassen sich Duroplaste gezielt an verschiedene Anforderungen anpassen.
Darum ist auch das Forschungsinteresse groß. Unternehmen und Universitäten, etwa die FAU in Nürnberg mit ihrem Lehrstuhl für Kunststofftechnik, befassen sich mit immer neuen Methoden und Optimierungsmöglichkeiten in der Duroplast-Verarbeitung.
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Duroplast kommt aktuell in strukturellen Bauteilen wie Abdeckungen, Gehäusen von Steuergeräten und Pumpen oder Bremssystemkomponenten zum Einsatz.
In der Elektroindustrie finden sich Duroplast-Produkte in Schaltern, Steckdosen und Isolatoren, da sie auch bei Hitze und Druck stabile elektrische Isolationswerte bieten.
Im Rahmen der Elektrifizierung von Antrieben und deren Steuerung sehen wir eine deutliche Zunahme der Verwendung von duroplastischen Kunststoffen. Dabei spielt es keine Rolle, ob ein Statorpaket mediendicht umhüllt werden muss, oder die Leistungselektronik samt Steckerpins in einem one-shot-Verfahren schonend mit serienerprobten duroplastischen Kunststoffen umspritzt werden. Im Rahmen der Entwicklungsphasen und intensiven Beratungen werden Lösungen erarbeitet, die oftmals kluge Systemintegrationen beinhalten. Früh eingebunden können wir die Bauteil- und Modulkonzeptionierung positiv begleiten, sodass unsere Kunden einen echten Mehrwert für sich erhalten.
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Duroplaste sind unverzichtbare Kunststoffe für zahlreiche anspruchsvolle Anwendungen. Ihre besondere Struktur und die dauerhafte Vernetzung der Moleküle verleihen ihnen eine hohe Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Hitze und hohen Temperaturen – Eigenschaften, die kaum ein anderer Leichtbauwerkstoff zu diesen kommerziellen Bedingungen mitbringt.
Die Herstellung unserer Duroplaste ermöglicht maßgeschneiderte Lösungen für unterschiedlichste Anforderungen. Wenn Sie mehr über die Vorteile von Duroplasten erfahren oder die beste Materialwahl für Ihr Projekt treffen möchten, vereinbaren Sie jetzt ein Beratungsgespräch mit den Experten von Baumgarten – wir unterstützen Sie gerne!
Hier geht es direkt zu Ihrem Ansprechpartner bei Baumgarten, den Experten für Duroplast-Formteile!
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