Duroplaste sind Alleskönner

Duroplaste haben ein äußerst vielfältiges Anwendungsspektrum und sind entsprechend überall zu finden: im Seitenruder des Airbus, in Bauteilen von Autos, in Schutzhelmen oder als Zahnfüllung. Professor Dr. Bernhard Möginger forscht jetzt mit mehreren Partnern an der Entwicklung eines standardisierten Prüfverfahrens für das Härtungsverhalten und die Modellierung dieser Kunststoffe.

Ein Anwendungsbeispiel, das viele kennen, war früher die Karosserieaußenhaut des Trabbi, die landläufig als "Plaste" bezeichnet wurde. Der Zusatz "Elaste" traf den Sachverhalt weniger, denn Duroplaste können nach ihrer Aushärtung nicht mehr verformt werden.

Woran Professor Dr. Bernhard Möginger (Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften) mit seinen Partnern - Universitäten, Industriepartner und Zahnkliniken - arbeitet, ist ein standardisiertes dielektrisches Prüfverfahren und dessen reaktionskinetische Modellierung (stadPreM). Das Projekt wird mit Mitteln des Programms FHprofUnd gefördert. Hintergrund ist die Tatsache, dass duroplastische Bauteile ihre volle Leistungsfähigkeit erst entfalten, wenn sie optimal ausgehärtet sind und auch ihre Lebensdauer vom Aushärtungsgrad abhängt. Andererseits liegen für die meisten dieser zunächst flüssigen bis plastösen Kunststoffe keine quantitativen Daten vor, wann die optimale Aushärtung erreicht ist.

Mittels der Dielektrischen Analyse (DEA) kann das Härtungsverhalten nun in Echtzeit verfolgt werden, indem die Beweglichkeit der Duroplastbestandteile gemessen wird. Das geht, weil diesen Bestandteilen elektrisch geladene Teilchen anhaften. Mit den damit ermittelten Daten kann ein sogenanntes reaktionskinetisches Modell der Härtungsprozesse entwickelt werden, in dem die Zusammensetzung der Duroplaste, der Härtungsverlauf und die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs berücksichtigt werden: Der Einfluss der einzelnen Rezepturbestandteile und der Prozessführung auf die Materialeigenschaften kann auf dieser Grundlage simuliert, neue Duroplaste wesentlich schneller "maßgeschneidert", mit optimierten Werkstoff- und Bauteileigenschaften entwickelt werden.

Das Verfahren soll später bei der Entwicklung neuer Duroplaste helfen, weil die Härtungskinetik - sprich: die Art und Weise, in der das Material in welcher Zeit aushärtet - der Bestandteile bekannt ist. Dadurch lässt sich die Prozessführung beeinflussen, was zu optimierten Werkstoff- und Bauteileigenschaften führen soll.

(Fotos: Bild 1: "DEA": Dielektrische Härtungssensoren Quelle: NETZSCH Gerätebau GmbH, Bild 2: "Lichthärtung": Fotopolymerisation einer lichthärtenden Dentalfüllung; Quelle: VOCO GmbH)