Epoxyd-Gießharze

Epoxydharze gehören wie Polyestergießharze zu den Duroplasten, zu jener Gruppe von Kunststoffen also, die nach einmaliger Aushärtung nicht erneut plastisch verformt werden können – wie es bei Thermoplasten der Fall ist. Das Alternativmaterial zu Epoxydharz ist bei vielen Anwendungen Polyesterharz, das bei einfachen, transparent-farblosen Gießanwendungen den großen Vorteil hat, dass es keinen Farbstich aufweist. Werden allerdings höhere Anforderungen an Festigkeit und/oder Haftung gestellt, ist das Epoxy dem Polyester deutlich überlegen. So ist Epoxydharz auch in besonderer Weise temperaturbeständig: Sinkt die Temperatur (auch weit unter Null), wird das Harz tendenziell noch fester und die Zug-, Druck- und Biegefestigkeiten nehmen zu. Außerdem hat es im Hinblick auf die Maßhaltigkeit besonders gute Eigenschaften, denn es weist einen nur geringen Härtungsschwund (im Gegensatz zu Polyester) auf. Weitere Vorteile sind seine Langlebigkeit, die guten dielektrischen (isolierenden) Eigenschaften und die für einen Kunststoff hervorragende Chemikalienbeständigkeit, neben einer sehr guten Resistenz gegen Witterungseinflüsse. Epoxydharz ist also hart in jeder Hinsicht und hat deshalb auch ein breites Anwendungsspektrum:

• Bei der Herstellung von Faserverbundwerkstoffen wird das Harz als Matrixmaterial verwendet; fadenförmige oder zu einem Gelege oder Vlies verarbeitete Fasern werden (beispielsweise im Laminierverfahren) in das Harz eingebettet.
• In unterschiedlichen Materialkombinationen wird es zur Herstellung von einfachen aber auch höchst beanspruchbaren Bauteilen eingesetzt, beispielsweise im Boots- und Fahrzeugbau, besonders in der Luft- und Raumfahrt und auch zunehmend in der Architektur. Das Besondere dieser Technologie ist die Möglichkeit, extrem leichte Bauteile den strukturellen Anforderungen gemäß zu gestalten - Segelboote, riesige, extrem sparsame Flugzeuge oder auch Brücken mit über 20 km Spannweite sind bereits angedacht.
• Mit Epoxy werden Sandwichbauteile mit Holz- oder Schaumkern, beispielsweise im Modellbau hergestellt (sehr gute Adhäsion des Materials ...).
• Es wird in niedrigviskoser Form zu Bauteilen vergossen.
• Elektrische Bauteile, Baumaterialien (bspw. Beton) oder andere Objekte werden zwecks Isolation und Korrosionsschutz eingegossen/eingebettet oder (u.a. im Tauchverfahren) beschichtet. Stichwort: Gelcoat, das Aufbringen einer schützenden, sehr harten Schicht zur Versiegelung.
• Das Harz funktioniert als Bindemittel für lose Werkstoffe wie Kiesel bei der Herstellung von widerstandsfähigen Bodenbelägen.
• Epoxydharz wird als flüssig- oder knetförmiger Klebstoff (siehe beispielsweise Uhu Plus endfest, Weicon Repair Stick, Epoxydharz-Kitt) mit verschiedensten Einstellungen verarbeitet.

Lagerung und Haltbarkeit von Epoxyd-Gießharzen

In geschlossenen Originalgebinden und bei kühler Lagerung sind die Komponenten zwölf Monate (und eigentlich weit darüber hinaus) lagerfähig. Bei Temperaturen unter 15 °C können sie sich etwas verfestigen und eintrüben, korrekter, sie können kristallisieren. Dieser Effekt kann und muss vor der Weiterverwendung durch langsames Erwärmen in einem Wasserbad auf circa 60 °C beseitigt werden (oder vorsichtig in der Mikrowelle: 30 Sekunden auf mittlerer Stufe, rausnehmen und Wärme prüfen. Flasche schütteln. Dann ggf. wiederholen).

Sicherheit und Arbeitsschutz beim Umgang mit Epoxyd-Gießharzen

Epoxy kommt in zwei Komponenten, das Harz selbst ist mindestens „reizend“, der Härter dazu in der Regel als „ätzend“ eingestuft. Das ausgehärtete Material ist dagegen gesundheitlich unbedenklich. Die Geruchsbelastung während der Verarbeitung ist relativ gering, vergleicht man auch hier mit dem stechenden Geruch von Styrol bei der Verarbeitung von Polyester. Am Arbeitsplatz sollte man dennoch für eine gute Belüftung sorgen und natürlich den Kontakt mit Haut und Augen vermeiden, das Tragen von Handschuhen und Schutzbrille ist ratsam. Außerdem darf das Epoxydharz und sein Härter nicht in Kanalisation, Gewässer oder Erdreich gelangen, also am besten Reste zur Aushärtung bringen und Gebinde korrekt entsorgen: Gefahrstoff-Sammelstellen nehmen Harze und Härter problemlos an. Gehärtete Reste können als Haus- oder Gewerbemüll entsorgt werden.

Verarbeitung der Epoxydharze

Besonders wichtig bei der Verarbeitung von Epoxydharzen: Harz und Härter müssen ausgesprochen sorgfältig gemischt werden. Auch beim Einwiegen der Komponenten ist Genauigkeit gefragt, denn bereits geringe Abweichungen vom vorgegebenen Verhältnis können die Eigenschaften des ausgehärteten Materials beeinträchtigen – das Material wird spröde, die Oberfläche bleibt klebrig ...

Wie bei Gießmassen allgemein üblich, sollten die Komponenten bei Raumtemperatur (20-25 °C) und nach Gewichtsanteilen ins richtige Verhältnis gebracht werden. Gibt man mehr Härter als vorgeschrieben hinzu, bewirkt dies keine schnellere Härtung, sondern beeinträchtigt höchstens das Ergebnis. Auch die andere Richtung, d.h. weniger Härter als angegeben, bewirkt keine Verlängerung der Topfzeit. Diese ist bei Epoxydharz in erster Linie abhängig von der angesetzten Menge und der Verarbeitungstemperatur. Bei größeren Mengen verkürzt sie sich aufgrund der Wärme, die bei der (exothermen) Aushärtung entsteht, kleinere Mengen (unter 100 g) haben eine etwas längere Verarbeitungszeit. Eine höhere Temperatur von Harz und Härter beschleunigt die Reaktion, eine niedrigere verlängert die Topfzeit, hierzu kann als Faustregel gelten: Steigt die Temperatur um 10 °C an, halbiert das die Topfzeit.

Nach dem Abwiegen des Harzes wird die entsprechende Menge Härter in das Harz eingerührt und die Mischung mindestens zwei Minuten homogenisiert. Nach dem sorgfältigen Mischen sollte die angesetzte Menge für eine gewisse Zeit ruhen, damit eingeschlossene Luftbläschen entweichen können. Im Anschluss kann die Mischung je nach Einsatz verarbeitet werden.

Wenn das Mischungsverhältnis eingehalten und die Komponenten gründlich verrührt wurden, vernetzt (härtet) das Harz zu über 90 %. Eine zusätzliche Warmhärtung erhöht dann nochmals die mechanische Festigkeit und die Wärmeformbeständigkeit. Dieser Aufwand ist aber nur bei hochwärmefesten Harzen und bei Luftfahrtprodukten zwingend erforderlich.

Hier wollen wir uns auf einen kurzen, allgemeinen Hinweis für kalthärtende Harze beschränken: Das ausgehärtete Material kann zur Verbesserung der Eigenschaften für bis zu drei Stunden bei ungefähr 50 bis 60 °C getempert werden.

Ausgehärtete Epoxydharze können weiterverarbeitet, also gesägt, durchbohrt, geschliffen und poliert werden. Fürs Polieren sind aufgrund der Härte des Materials allerdings besondere Schwabbel-Aufsätze und Polierpasten oder -wachse zu verwenden (die wir momentan noch nicht im Sortiment führen).