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Duroplaste

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Als Duroplaste (auch unter der Bezeichnung Duromere und Thermodure bekannt) werden Kunststoffe bezeichnet, deren Makromoleküle durch Hauptvalenzen (homöopolare Bindungen) vernetzt sind. Die Vernetzung der Makromoleküle ist bei Duroplasten dreidimensional (räumlich), engmaschig und amorph.

Eine besondere Eigenschaft von Duromeren ist, dass sie in keinem Lösungsmittel löslich sind und keine Quellungserscheinungen mit Weichmachern aufweisen. Innerhalb ihrer Anwendungstemperatur sind diese Polymerwerkstoffe spröde und glasartige. Sie können nach ihrer Aushärtung (Herstellungsprozess) nicht mehr plastisch verformt werden.

Thermisches Verhalten von Duroplasten

In Abhängigkeit von der Temperatur lassen sich für Kunststoffe (wie auch Duroplaste) Zustandsbereiche feststellen, in denen der Werkstoff spezifische Eigenschaften aufweist. Bei Raumtemperatur befinden sich Duroplaste im hartelastischen Zustand. Dieser Bereich wird als Einfrierbereich oder auch Glasübergangsbereich (Glaspunkt) bezeichnet. Werden sie über diesen Bereich hinaus erhitzt, gelangen Duroplaste direkt in den Bereich der thermischen Zersetzung (Zersetzungsbereich).
Das bedeutet, im Gegensatz zu den Thermoplasten, durchlaufen Duromere bei Erwärmung nicht erst den thermoelastischen und thermoplastischen Zustand, bevor sie in die thermische Zersetzung geraten.
Diese Tatsache hat zur Folge, dass Duromere nicht durch spanlose, thermische Verformung bearbeitet werden können.

Thermisches Verhalten von Duroplasten
Thermisches Verhalten von Duroplasten

Hartelastischer Zustand (ca. Raumtemperatur und darunter)

Im hartelastischen Zustand sind Duroplaste spröde. Die Makromoleküle sind durch Kovalenzen sehr engmaschig miteinander verbunden und besitzen keine Beweglichkeit. Der hartelastische Zustand liegt ungefähr bei Raumtemperatur und Temperaturen darunter vor.

Thermische Zersetzung (hohe Temperatur)

Im Zustand der thermischen Zersetzung werden Duromere durch die Zerstörung der Hauptvalenzen und Abspaltung von Molekülteilen zersetzt. Der Bereich der thermischen Zersetzung beginnt bei Temperaturen, die über den hartelastischen Bereich hinausgehen – i.d.R. Temperaturen über 100°C.

Zustandsbereiche des Duroplasten Phenolharz
Zustandsbereiche des Duroplasten Phenolharz

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Duroplaste

Duroplast Molekülketten
Vernetzung von Makromolekülen von einem Duroplast

Verarbeitungsverfahren von Duroplasten

Mögliche Verarbeitungsverfahren für Duroplaste sind:

  • Spritzguss
  • Extrusion
  • Gießen
  • Pulltrusion
  • Prepregherstellung und Verarbeitung
  • Laminatherstellung
  • SMC-Verfahren (Sheet Molding Compound)
  • BMC-Verfahren (Bulk Moulding Compound)
  • DMC-Verfahren (Dough Moulding Compound)
  • PMC-Verfahren (Powder Moulding Compound)
  • RIM-Verfahren (Reaction Injection Molding)
  • RRIM-Verfahren (Reinforced Reaction Injection Molding)
  • RTM-Verfahren (Resin Transfer Moulding)
  • LFI-Verfahren (Long Fiber Injection)
  • IMD-Verfahren (In-Mold-Decoration)
  • PUR Formteile / Schäumen
  • Stereolithographie (Rapid Prototyping)

Mehr über die verschiedenen Verarbeitungsverfahren von Duroplasten ist in den folgenden Artikeln dieses Kunststofftechnik-Skripts nachzulesen.

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