EPOXIDHARZ – ein Wort mit vielen Bedeutungen

Ganz gleich, ob als Rohstoff, fertige Formulierung oder ausgehärtetes Produkt – obwohl es sich um verschiedene Zustände eines Werkstoffs handelt, trägt alles denselben Namen: Epoxidharz. Dieses vielseitige Material hat sich in zahlreichen Branchen etabliert und bietet eine beeindruckende Bandbreite an Anwendungsmöglichkeiten. Von der Automobil-Branche über die Medizintechnik bis hin zur Elektronik – Epoxidharz ist aus vielen Bereichen des modernen Lebens nicht mehr wegzudenken. Seine herausragenden Eigenschaften wie hohe Festigkeit, chemische Beständigkeit und ausgezeichnete Haftung machen es zu einem unverzichtbaren Werkstoff. Auch die Tatsache, dass Epoxidharz eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen kann, spielt dabei eine Rolle. Doch was genau steckt hinter diesem faszinierenden Material? Welche chemischen Prozesse sind dafür verantwortlich, dass Epoxidharz so vielseitig einsetzbar ist und welche Innovationen und Entwicklungen prägen aktuell den Markt? Wir verraten Ihnen, welche Industrien von Epoxidharz profitieren!

Was ist Epoxidharz?

Es gibt zwei Haupttypen von Epoxidharzen: 1-komponentig (1K) und 2-komponentig (2K). Ein 1-komponentiges Epoxidharz ist gebrauchsfertig und erfordert keine zusätzliche Mischung vor der Anwendung, was es besonders benutzerfreundlich macht. Im Gegensatz dazu besteht ein 2-komponentiges Epoxidharz aus zwei separaten Bestandteilen – dem Harz und dem Härter –, die vor der Anwendung sorgfältig gemischt werden müssen. Dieses Material bildet sich durch eine chemische Reaktion, bei der eine stabile, dreidimensional vernetzte Struktur entsteht. Das Ergebnis ist ein duroplastisches Polymer, das für seine Robustheit und Stabilität bekannt ist.

Epoxidharz überzeugt durch seine bemerkenswerte Festigkeit, die sich in hoher Zug- und Druckfestigkeit äußert. Es bietet exzellente Beständigkeit gegenüber vielen Chemikalien, Ölen und Lösungsmitteln und haftet zuverlässig auf unterschiedlichen Materialien wie Metall, Glas, Keramik und Kunststoffen. Auch bei hohen Temperaturen und unter feuchten Bedingungen bleibt es stabil und unempfindlich. Zudem zeichnet sich Epoxidharz durch seine Wärmeleitfähigkeit und hervorragenden elektrischen Isoliereigenschaften aus, was es ideal für elektronische Anwendungen macht.

Was kann Epoxidharz?

Epoxidharz, oft als Epoxy bezeichnet, ist ein äußerst vielseitiges Material, das durch seine einzigartigen Eigenschaften besticht. Als duroplastischer Kunststoff vernetzt Epoxidharz nach dem Aushärten irreversibel, was ihm eine außergewöhnliche Stabilität verleiht. Das Spektrum an Epoxidharzen bei EPOXONIC umfasst auch spezielle Varianten wie flexibles Epoxidharz.

Zu den Eigenschaften von Epoxidharz zählen eine exzellente Chemikalienbeständigkeit sowie eine starke Haftung auf verschiedenen Oberflächen. Diese Eigenschaften machen es ideal für Anwendungen, bei denen Haltbarkeit und Widerstandsfähigkeit gefragt sind. Je nach Formulierung kann Epoxy entweder hart und unnachgiebig oder flexibel sowie anpassungsfähig sein, was seine Einsatzmöglichkeiten erheblich erweitert. Darüber hinaus zeigt Epoxidharz eine bemerkenswerte Temperaturbeständigkeit und ist sowohl feuchtigkeits- als auch wetterresistent, was es für eine Vielzahl von Umgebungen geeignet macht.

Ein weiterer Vorteil ist die gute elektrische Isolierfähigkeit des Materials, was es besonders wertvoll für elektronische Anwendungen macht. Zudem hat Epoxidharz eine Wärmeleitfähigkeit, die in technischen Anwendungen von Bedeutung ist, bei denen eine effiziente Wärmeableitung erforderlich ist.

Flexibles Epoxidharz. Ist das möglich?

Ein besonderes Material ist das flexible Epoxidharz. Während herkömmliches Gießharz nach der Aushärtung hart und starr ist, wird flexibles Epoxidharz speziell entwickelt, um eine gewisse Elastizität zu bieten. Die Härtung erfolgt durch Heißhärtung mit einem eigens dafür entwickelten Flexibilisator, um eine zuverlässige und dauerhafte Vernetzung zu gewährleisten. Die Entwicklungsabteilung arbeitet zurzeit an einem flexiblen Harzsystem mit niedrigeren Härtungstemperaturen.

Die resultierenden flexiblen Epoxidharze behalten nahezu dieselben vorteilhaften Eigenschaften ihrer starren Gegenstücke, wie Chemikalienbeständigkeit und hervorragende Haftung bei, bieten jedoch zusätzlich eine verbesserte Stoß- und Vibrationsdämpfung. Das macht sie ideal für Anwendungen, bei denen Beweglichkeit erforderlich ist, ohne Kompromisse bei der Haltbarkeit einzugehen. Flexibles Epoxidharz wird oft mit Silikon verglichen, da es eine ähnliche Konsistenz und Elastizität aufweist. Anders als Silikon bietet Epoxy jedoch eine stärkere Haftung auf verschiedenen Substraten und eine höhere Beständigkeit gegenüber chemischen Einflüssen, was es in vielen technischen Anwendungen überlegen macht.

Wie entstehen neue Produkte?

Den Basisrohstoff bildet in den meisten Fällen der Bisphenol A-Diglycidylether. Mit ihm als Grundlage ist je nach Zugabe von weiteren Rohstoffen eine schier unendliche Variation von Formulierungen möglich. Es entstehen Produkte, die z. B.:

beschleunigt,
rheologisch angepasst,
zähelastifiziert,
wärmeleitfähig
oder elektrisch leitfähig sind.

Angepasst auf die jeweiligen Anforderungen entwickeln wir Epoxidharzformulierungen, aus denen nach der Härtung optimale Produkte entstehen.

Wie werden Epoxidharze gehärtet?

Es gibt mehrere Methoden, um Epoxidharze zu härten. Die Methode hängt von der Art des Gießharzes, der Anwendung und den gewünschten Eigenschaften des Endprodukts ab.

Aminhärtung

Eine Möglichkeit Epoxidharze zu härten, ist die Reaktion mit Aminen.

Es gibt ein großes Spektrum an Aminen, auf das bei der Härtung zurückgegriffen werden kann. Ob aliphatisch, cycloaliphatisch, aromatisch, langkettig oder kurzkettig – jedes dieser Amine kann mit Epoxidharz umgesetzt werden. Dabei sind je nach Anwendung und verwendetem Härter verschiedene Eigenschaften möglich: kalthärtend oder heißhärtend, Glasumwandlungstemperatur im Bereich von 50–150 °C sowie 2-Komponentensysteme (oder 1-Komponentensysteme). Ein gutes Beispiel ist hier unser EPOXONIC 382.

Anhydridhärtung

Eine weitere Möglichkeit Epoxidharze zu härten, ist die Reaktion mit Anhydriden.

Bei der Anhydridhärtung wird im ersten Schritt das Anhydrid geöffnet und reagiert im zweiten Schritt mit dem Diglycidylether. Für diese stufenweise Reaktion sind Härtungstemperaturen über 100 °C erforderlich. Im Gegenzug erlaubt dieses System eine Verarbeitungszeit von bis zu mehreren Wochen. Weitere Vorteile dieses Systems sind ein geringer Reaktionsschwund, die Möglichkeit große Volumina ohne Verlust der Reaktionskontrolle zu vergießen und eine gute Verarbeitbarkeit. Dieses Härtersystem erlaubt 1- oder 2-komponentige Formulierungen.

Katalytische Härtung

Epoxidharze können auch über Polymerisation mittels Katalysatoren gehärtet werden.

Die katalytische Härtung erfolgt wie die Anhydridhärtung bei Temperaturen über 100 °C. Hier lassen sich Hydroxygruppen, die im Diglycidylether vorhanden sind, mit dem Epoxidring eines weiteren Moleküls verbinden. Als Katalysatoren können z. B. tertiäre Amine oder Imidazole verwendet werden. Diese Systeme zeichnen sich durch eine lange Gebrauchsdauer aus und es können sehr hohe Glasübergangstemperaturen von bis zu 180 °C erreicht werden. Diese Formulierungen sind sowohl 1- als auch 2-komponentig möglich. Ein gutes Beispiel ist hier unser EPOXONIC 361.

Ein Einblick in unsere Analysegeräte für Epoxidharz

Auf dem Weg zur Entwicklung Ihres individuellen Produktes überprüfen wir kontinuierlich die spezifischen Materialeigenschaften – direkt, hausintern, kundenorientiert. Nachfolgend finden Sie einen Auszug unserer vielfältigen Analysemöglichkeiten und Geräte.

DSC

Sowohl für die Warenausgangsprüfung als auch bei der Entwicklung neuer Harzsysteme greifen wir auf die Dynamische Differenzkalorimetrie (DDK) – im englischen auch Differential Scanning Calorimetry (DSC) – mit effizienten Geräten zurück. Hiermit lassen sich beispielsweise Eigenschaften wie die Reaktivität der Mischung oder die polymertechnisch wichtige Kenngröße Glasumwandlungstemperatur bestimmen.

Aufgrund der unkomplizierten und schnellen Probenpräparation und Messung sowie der geringen Probenmaterialmenge ist die DSC eine der wichtigsten analytischen Werkstoffprüfungen bei EPOXONIC. Unsere DSC-Geräte sind hochmodern und dafür geeignet, selbst bei flexiblem Epoxidharz – unserem Spezialgebiet – Tieftemperatur-Messungen ab -80 °C durchzuführen.

TMA

Entscheidend beim Vergießen oder Verkleben von Bauteilen und Komponenten mit unterschiedlichem thermischen Ausdehnungsverhalten ist der thermische Ausdehnungskoeffizient (englisch: Coefficient of Thermal Expansion – CTE). Zur Bestimmung des CTE wird die Thermomechanische Analyse (TMA) verwendet. Unser modernes TMA-Gerät ist speziell darauf ausgelegt, selbst bei flexiblen Harzen Tieftemperatur-Messungen bis -80 °C präzise durchzuführen.

Materialprüfmaschine

Zur präzisen Durchführung unterschiedlicher mechanischer Tests an ausgehärteten Prüfkörpern verwenden wir unsere Materialprüfmaschine. Dieses Gerät ist in der Lage, wichtige mechanische Eigenschaften von Materialien zu bestimmen und somit deren Qualität und Leistungsfähigkeit zu bewerten.

Anwendungsfälle sind insbesondere Zug-, Biege- und Druckversuche.

Pendelschlagwerk

Das Pendelschlagwerk ist eine Prüfmaschine zur Bestimmung der Schlagzähigkeit an genormten Prüfstäben. Darüber wird die Robustheit eines Materials unter Schlagbelastung charakterisiert, indem die Energie gemessen wird, die ein Material absorbieren kann. Die Kenntnis der Energieabsorptionseigenschaften eines Materials ist entscheidend für die Vorhersage, welcher plastischen bzw. dauerhaften Verformung das Material standhalten kann, bevor es versagt. In der Praxis ist dieses Materialverhalten von großer Bedeutung, wenn Bauteile intensiver und schlagartiger Beanspruchung ausgesetzt sind. Sie ist damit eine wichtige Entscheidungsgrundlage in der Forschung und Entwicklung.

Rheometer

Unser innovatives luftgelagertes Rheometer ermöglicht eine Vielzahl an rheologischen Tests. Diese geben mit hoher Genauigkeit Aufschluss über die viskoelastischen Eigenschaften unserer Produkte. Messungen können sowohl in Rotation als auch in Oszillation durchgeführt werden, je nach Experiment und Anforderung. Dabei ist die Bestimmung der Viskosität, die eine sehr wichtige Produkteigenschaft darstellt, eine standardmäßige Warenausgangsprüfung.

Aber auch im Entwicklungsprozess neuer Produkte spielt das Rheometer eine bedeutende Rolle. Über die Fließgrenze oder Thixotropie können Eigenschaften wie die Standfestigkeit und das Ablaufverhalten des Produktes bestimmt werden. Des Weiteren sind wir mit diesem Messgerät auch in der Lage, das Sedimentationsverhalten der Füllstoffe in der Formulierung zu bestimmen.

Weitere Epoxidharz Analysemöglichkeiten:

Wärmeleitfähigkeit
IR
Shore-Härte
Scherfestigkeit
Dichtebestimmung
Füllstoffgehalt
Nasschemische Analysen

Epoxidharz bei EPOXONIC kaufen

Bei EPOXONIC begleiten wir Sie nicht nur bei der Auswahl der Materialien, sondern unterstützen Sie auch bei der Einführung des Materials, sodass Sie vollumfassend von den Vorteilen von Epoxidharz profitieren können. Sollten Probleme auftreten, stehen wir Ihnen kompetent zur Seite, um schnell effiziente Lösungen zu finden. Mit unserem erstklassigen Kundenservice unterstützen wir Unternehmen aus unterschiedlichsten Branchen – kontaktieren Sie uns bei Bedarf gerne persönlich und erhalten Sie standardisierte oder maßgeschneiderte Harze. Hart oder flexibel – hier finden Sie alles für Ihr Projekt!