Polyesterharz - Wissenswertes über Polyesterharz
Polyesterharz entsteht aus der Veresterung ungesättigter und gesättigter Dicarbonsäuren mit Alkohol. Man spricht hierbei von ungesättigtem Polyesterharz, also Polyesterharz. Der Begriff des ungesättigten Polyesterharzes resultiert aus der Tatsache, dass die an der Reaktion beteiligten Dicarbonsäuren zum Teil Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen aufweisen. Diese Bindungen sind ihrer chemischen Eigenschaft nach ungesättigt.
Die durch Zuhilfenahme von Polyesterharz hergestellten Faserverbundwerkstoffe zählen zur Gruppe der Duroplaste. Als Faserverbundwerkstoffe werden Produkte bezeichnet, die in der Regel aus einem Verbund von Kunstharz und Verstärkungsfasern hergestellt werden. Duroplaste sind im Gegensatz zu Thermoplasten Kunststoffe, die nach der Aushärtung nicht erneut plastisch verformt werden können. Sie sind unlöslich,nicht schweiß- und nicht schmelzbar.
Polyesterharz stellt in einem Faserverbundwerkstoff die sog. Matrix. Die Matrix ist das Einbettungsmaterial für das Verstärkungsgewebe. Die gängigsten Verstärkungsfasern sind Glasfasermatte, Glasfilamentgewebe, Glasfasergelege und Carbongewebe. Darüber hinaus sorgt es für die Einleitung der auftretenden Kräfte in die Fasern. Nicht zu vernachlässigen ist auch die Schutzfunktion der Matrix, welche die Fasern umschließt und schützt.
In der Verbundfaserwerkstoffverarbeitung spielt Polyesterharz eine herausragende Rolle. Die Hauptargumente für die Verwendung von Polyesterharz sind die einfache Verarbeitung und der geringere Preis im Vergleich zum Epoxidharz, zum Venylestherharz oder dem Polyurethanharz.
Polyesterharz bildet bei der Härtung langkettige unverzweigte Moleküle. Die Querverzweigung bei Polyesterharz kann bspw. durch Styrol erzwungen werden.
Durch die Einschränkung des Versandes und der Abgabe von Monostyrolhaltigem Polyesterharz hat in letzter Zeit eine Weiterentwicklung von Polyesterharz eingesetzt. Monostyrolfreie Polyesterharz erreichen heute ebenso gute und z.T. bessere Fertigungsergebnisse. Diese können in der Regel genauso wie styrolhaltige Polyesterharze verarbeitet und eingesetzt werden.
Polyesterharz besitzt den Vorteil, dass seine Verarbeitungszeit über die Zugabe der Härtermenge in einer gewissen Spanne „eingestellt“ werden kann. Die Aushärtezeit bestimmt sich beim Polyesterharz in der Regel aus der Vorbeschleunigung und der Härtermenge. Im Gegensatz zu Epoxidharz, das ein genaues Epoxidharz-Härter-Verhältnis benötigt, kann man bei der Verarbeitung mit Polyesterharz durch die Härterzugabe eine gewisse Flexibilität bei der Verarbeitungszeit erreichen.
Ein weiterer Vorteil von Polyesterharz ist seine Verwendungsfreiheit bezüglich des Verstärkungsgewebes. Als Verstärkungsgewebe wird bei Bauteilen aus Polyesterharz in der Regel Glasfasermatte, Glasfasergelege bzw. Glasfilamentgewebe verwendet.
Es lässt sich sowohl mit Glasfasermatte, Glasfilamentgewebe wie auch Glasfasergelege verwenden.
Verarbeitung Polyesterharz
Zu Beginn des Verarbeitungsprozesses muss für ein geeignetes Arbeitsumfeld gesorgt werden. Dazu zählt eine saubere Arbeitsumgebung, um spätere Einschlüsse in der Deckschicht zu vermeiden. Als Deckschichtharz werden in der Regel Gelcoat und Topcoat bezeichnet. Ebenso muss für ausreichende Be- und Entlüftung des Verarbeitungsumfeldes gesorgt werden. Darüber hinaus müssen alle Werkstücke sauber, trocken und fettfrei sein. Zur Entfettung ist Aceton gut geeignet. Aceton ist ein Reinigungsmittel und wird ebenso als Lösemittel verwendet.
Empfehlenswert ist bei der Arbeit mit Faserverbundwerkstoffen das Tragen von Einweghandschuhen mit ausreichend Tastgefühl. Als Faserverbundwerkstoffe werden Produkte bezeichnet, die in der Regel aus einem Verbund von Kunstharz und Verstärkungsfasern hergestellt werden.
Von großer Bedeutung ist die Umgebungstemperatur. Polyesterharz und ebenso auch Epoxidharz, Gelcoat und Topcoat werden in der Regel für eine Verarbeitung bei Raumtemperatur (20 °C) eingestellt. Diese sollte nicht unter 15 °C liegen. Ideal sind 18-25 °C. Bei höheren Temperaturen wird die Verarbeitungszeit verringert, während bei niedrigeren Temperaturen die Verarbeitungszeit verlängert wird. Ist die Verarbeitungstemperatur zu niedrig kann dies zu einer Nichtaushärtung bzw. einer Nichtdurchhärtung vom Polyesterharz führen. Gleiches gilt für Gelcoat und Topcoat auf Basis Polyesterharz.
Die angemischte Polyesterharz-MEKP-Härter-Menge sollte auf die Werkstückgröße abgestellt sein. So ist es bspw. bei einem großen Bootsrumpf und einem Laminierer unvorteilhaft, die gesamte Menge Polyesterharz gleich zu Beginn mit dem MEKP-Härter zu versetzen, wenn die angegebene Gelzeit / Gelierzeit / offene Zeit bei 30 Minuten liegt. Die Zugabe des MEKP-Härter zum Polyesterharz sollte so genau wie möglich erfolgen. Als sehr hilfreich für die Dosierung gelten Waagen, Spritzen und Pipetten.
Beim Mischen ist auf eine sehr gute Durchmischung des Polyesterharz-MEKP-Härter-Systems zu achten. Der Boden des Mischbechers sollte wiederholt abgestreift werden. Auch wiederholtes Umtopfen (hierbei wird das Polyesterharz von einem Behälter in einen zweiten Behälter gegossen) kann beim Mischen des Polyesterharz-MEKP-Härter-Systems von Vorteil sein. Bei nicht vorbeschleunigten Polyesterharzen ist darauf zu achten, dass Kobalt und MEKP-Härter nicht zeitgleich in das Kunstharz eingerührt werden. Dies kann zu einer Verpuffung führen!