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Aminoharze


 

Materialentwicklung auf der Basis von Aminoharzen


Dr. Frank Börner Ihr Ansprechpartner

Dr. Frank Börner
Telefon +49 331 568-1221
Fax +49 331 568-2610
E-Mail frank.boerner@iap.fraunhofer.de


Aminoharze sind seit langem eingeführte Materialien mit attraktivem Preis/Leistungsverhältnis, wobei wegen der hervorragenden Eigenschaften insbesondere Melaminharze zum Einsatz kommen. Ihre Compounds mit organischen und anorganischen Füll- bzw. Verstärkungsstoffen sind kriechstromfest, schwer brennbar, weisen gute Wärmeformbeständigkeit auf, und besitzen ein ausgewogenes mechanisches Eigenschaftsniveau. Infolge ihrer ausgezeichneten Oberflächeneigenschaften (Härte, Glanz) finden sie vor allem bei der Beschichtung von Holzwerkstoffen sowie als Komponenten von ofenhärtenden Lacken Anwendung. Darüber hinaus werden Melaminharze in breitem Umfang bei der Nassfestausrüstung von Papier, als Textilhilfsmittel, in der Spanplattenverleimung sowie bei Formmassen und Laminaten eingesetzt. Eine weitere Anwendung finden sie in der Wandbildung bei der Mikroverkapselung.


Aus Schmelze verarbeitbare Melaminharze

Kommerzielle Melaminharze werden vorzugsweise als wässrige Lösung bereitgestellt und aus Lösung verarbeitet. Unveretherte Festharze werden in sprühgetrockneter Form kommerziell angeboten. Auch diese Festharze werden jedoch vor der Verarbeitung in Lösung gebracht und aus Lösung verarbeitet, da sie beim Aufschmelzen bereits aushärten. Thermoplastisch verarbeitbare Formmassen sind organisch / anorganisch gefüllt im Handel. Durch partielle Veretherung sind Harze stabiler und härten erst bei höheren Temperaturen aus. Ein Nachteil dieser Harze ist, dass sie bei Raumtemperatur in reinem Zustand flüssig sind und stark kleben.
Durch reaktive Extrusion wurde ein verethertes Harz entwickelt, das ohne Füllstoffe aus der Schmelze verarbeitet werden kann. Dabei werden durch kurze thermische Behandlung Methylol- und Ethergruppen abgespalten. Beim Aushärten kann sich kein Wasser bilden, das als Sperrschicht bei der Herstellung von Volllaminaten wirkt. Daher zeichnet es sich im aufgeschmolzenen Zustand durch seine gute Penetrationseigenschaften in die Materialien aus. In der Tabelle 1 werden die mechanischen Werte von Platten angegeben, die mit diesem Harz hergestellt wurden.

  Zugfestigkeit
[MPa]
Elastizitätsmodul
[GPa]
Energie bis zum
Bruch [kJ/m2]
Kohlefaserlaminat 410 8,7 1400
Laminat mit
regenerierter Zellulose
119 8 310
       
Tabelle 1. Mechanische Kennwerte von Volllaminaten, hergestellt mit einem schmelzbaren Harz


Melaminharzschäume

Melaminharze bilden an sich beim Aushärten sehr feste spröde Materialien. Auf dem Markt befindet sich jedoch ein aufgrund seiner Herstellung elastisch gehaltener offenporiger Melaminharzschaum der Firma BASF (BASOTECT). Der Nachteil dieses Produktes ist die Wasseraufnahmefähigkeit. Übergießt man den Schaum mit Wasser, saugt er das Wasser wie ein Schwamm auf.
Im IAP wurde ein Melaminharzschaum entwickelt und zum Patent eingereicht, der wasserabweisende Eigenschaften hat. Durch Kombination von Nanopartikeln mit schmelzbaren Melaminharzen konnten Schäume mit hydrophoben Eigenschaften hergestellt werden. Die Schäume weisen einen wasserabperlenden Effekt auf, der auch nach Bearbeitung z.B. durch Sägen, Schleifen, Fräsen oder Brechen erhalten bleibt.
Die Wärmeleitfähigkeit entspricht der von Hartschaumplatten aus dem Bausektor. Die Druckfestigkeit ist höher (Tabelle 2). Ein weiterer Vorteil ist, dass dieser Schaum ohne organische Lösungsmittel hergestellt wird. Der Schaum ist unbrennbar und im Gegensatz zu Styrodurplatten nicht schmelzend.

  Wärmeleitfähigkeit
(W/m2K)
Druckfestigkeit
(MPa)
Dichte
(g/cm3)
Melaminharzschaum 0,038 - 0,040 0,8 0,06 - 0,11
Styrodur 0,032 - 0,050 0,2 - 0,7 0,025 - 0,065
       
Tabelle 2. Kennwerte von kommerziellen und neu entwickelten Hartschaumplatten


Unser Angebot

Basierend auf dem im IAP verfügbaren Know-How zur Aminoharzsynthese und –applikation bieten wir die Mitarbeit bei Materialentwicklungen sowie bei der Identifizierung neuer Einsatzgebiete von Aminoharzen, z.B. an. Aufgrund der technischen Ausstattung können Mustermengen bis zum kg-Maßstab hergestellt werden.


Ausgewählte Patente:

F. Börner, G. Rafler
Treibmittelfreier Aminoharzschaum, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung
EP 1808454 (2007)

E. Bonatz, H. Remde, F. Börner, G. Rafler
Thermoplastisch verformbares Kompositmaterial und Verfahren zu dessen Herstellung
EP 1479722 (2002)

F. Börner, G. Rafler, E. Bonatz
Aus der Schmelze verarbeitbares Aminoharz auf Basis von 1,3,5-Triazinen und Aldehyden
DE10056398 (2000)