Polyurethan-Gießharze

Unter den zweikomponentigen Werkstoffen gehören die Polyurethan-Gießharze zu den am einfachsten zu verarbeitenden Materialien. Sie lassen sich leicht und schnell vermischen und aufgrund ihrer meist niedrigen Viskosität auch in komplizierte Formen vergießen. Sofern sie über sehr kurze Topf- und Entformzeiten verfügen, werden sie als Schnellgießharze bezeichnet. Beim Aushärten schwinden PUR-Gießmassen nur sehr gering (< 0,5 %).

Polyurethane entstehen durch eine exotherme Reaktion der polyolbasierten Komponente (i.d.R. Harz) mit dem isozyanatbasierten Härter. Insbesondere die isozyanathaltigen Komponenten (manchmal ist das auch das Harz) sind sehr feuchtigkeitsempfindlich. Die ausgehärteten Harze sind in der Regel nicht UV-beständig, es sei denn, sie sind mit entsprechenden Zusätzen versehen (z.B. unsere transparenten PUR-Gießharze 1770/330 und 1784/330). Sie sind hitzebeständig bis zum Verkohlen und daher nicht durch Wärme untereinander schweißbar.

Je nach ihrer Zusammensetzung und den daraus resultierenden physikalischen und mechanischen Eigenschaften nach der Aushärtung werden die PUR-Harze zu den Elastomeren oder den Duroplasten gerechnet. Als Elastomere bleiben sie elastische, unter Spannung dehnbare Kunststoffe, die sich durch Vulkanisieren miteinander verbinden lassen.

Die Angabe „Sh-A“ bzw. “Sh-D” steht für „Shore-Härte“, die den Härtegrad von Elastomeren und Kunststoffen angibt. Bei weichen, gummiartigen Materialien ist das die Shore-Härte A, bei härteren die Shore-Härte D. In den nach DIN 53505 und DIN 7868 genormten Verfahren wird ein Stahlstift aus gehärtetem Stahl, dessen Form bei A und D variiert, mit einer bestimmten Kraft in das Material gedrückt und die Eindringtiefe gemessen. Der Messwert wird auf einer Skala von 0 (Durchdringung) bis 100 (kein Eindringen) angegeben – je höher die Zahl, desto härter das Material.

Aufgrund ihrer z.T. sehr guten mechanischen Eigenschaften und ihrer deutlich längeren Standzeit beim Reproduzieren mit aggressiven Medien werden elastische Polyurethane auch als Abformmassen an Stelle von Silikonen in ähnlicher Preislage eingesetzt. Für Abformungen mit diesen Harzen kommen aber nur Massivformen (Gießverfahren) in Betracht, weil die zur Entformung von Hautformen notwendigen niedrigen Shore-Härten mit PUR-Elastomeren nicht erzielt werden können. Beim Abformen mit elastischen Polyurethanen muss berücksichtigt werden, dass die isozyanathaltigen Harze und die während der Aushärtung entstehenden hohen Temperaturen dem Urmodell schaden können. Da Polyurethane nicht die selbsttrennenden Eigenschaften von Silikon haben, muss unbedingt ein Trennmittel verwendet werden.

Lagerung und Haltbarkeit der PUR-Gießharze

Polyurethanharze sollen in verschlossenen Gebinden bei Temperaturen zwischen 15 °C und 25 °C gelagert werden. Angebrochene Verpackungen sind sofort wieder feuchtigkeitsdicht zu verschließen und baldmöglichst zu verarbeiten. Nach längerer Lagerung müssen beide Komponenten unbedingt intensiv aufgeschüttelt werden, bevor sie vermischt werden. Durch ungünstige Lagerbedingungen kristallisierte Komponenten sind durch vorsichtiges, möglichst kurzzeitiges Erwärmen auf max. 70 °C zu entkristallisieren und vor der Verarbeitung wieder auf Raumtemperatur abzukühlen.

Sicherheit und Arbeitsschutz bei der Verwendung von Polyurethan-Gießharzen

Die Härterkomponenten der PUR-Gießharze (manchmal auch die Harze) enthalten Isocyanat (MDI). Sie können daher Haut, Augen und Atemwege reizen sowie allergische Reaktionen auslösen. Bei Überempfindlichkeit (Asthma, chronische Bronchitis) wird vom Umgang mit den PUR-Gießharzen abgeraten.

Bei Verschlucken oder bei Augenkontakt mit dem gemischten Harz oder dessen Komponenten ist sofort ein Arzt aufzusuchen, die Augen sind sofort gründlich (10 bis 15 Minuten) mit kaltem Wasser auszuspülen. Versehentliche Spritzer auf der Haut abwischen und mit Seifenwasser entfernen. Auf gute Belüftung ist zu achten, offenes Feuer ist zu vermeiden. Im flüssigen, nicht völlig ausgehärteten Zustand sind die Komponenten wassergefährdend und dürfen deshalb nicht in die Kanalisation oder ins Erdreich gelangen.

Bitte beachten Sie auch die Gefahren- und Sicherheitshinweise auf der Verpackung und die Hinweise zu Sicherheit und Arbeitsschutz unter der Rubrik ‚Gießharze’. Sicherheitsdatenblätter senden wir Ihnen gerne zu.

Verarbeitung von PUR-Gießharzen

Sämtliche von uns angebotenen PUR-Gießharze werden bei Temperaturen zwischen 18 °C und 25 °C verarbeitet. Vor Gebrauch müssen die oft gefüllten Komponenten – besonders nach längerer Lagerung – durch intensives Schütteln sorgfältig homogenisiert werden. Anschließend sollte man die Gebinde noch einige Stunden stehen lassen, damit die eingeschüttelten Luftblasen aus der Masse entweichen können. Damit die feuchtigkeitsempfindlichen Materialien nicht mit der Luftfeuchtigkeit reagieren, müssen die Gebinde nach der Entnahme von Teilmengen sofort wieder feuchtigkeitsdicht verschlossen werden. Auch bei der Verarbeitung ist auf trockene Bedingungen und trockene Formoberflächen zu achten. Bei Kontaminierung durch Feuchtigkeit schäumt das Material auf - ein Effekt den man sich bei Klebstoffen zu Nutzen macht, der beim Abformen hingegen sehr unerfreulich ist.

Die meisten PUR-Gießharze können mit diversen Füllstoffen gefüllt werden. Füllstoffe werden ab Wandstärken von ca. 25 mm eingesetzt, um folgendes zu erreichen:

• den Schwund der Mischung zu verringern, 
• Kosten zu sparen, 
• das Gewicht des Gießlings zu reduzieren, 
• die Verarbeitungseigenschaften zu verändern (Spachteln), 
• die späteren Eigenschaften oder das Aussehen des Werkstoffs zu beeinflussen, 
• die Reaktionstemperaturen und damit die Topfzeiten beim Vergießen großer Teile herabzusetzen.

Das Mischungsverhältnis zwischen angerührter Gießharzmischung und Füllstoff ist abhängig vom Füllstoff und den gewünschten Eigenschaften. Ein PUR-Schnellgießharz, dessen Harz mit dem Härter im Verhältnis 1:1 angemischt wird (z.B. G26), eignet sich z.B. für folgenden Mischansatz: 1 kg Harz auf 1 kg Härter mit 2 bis 3 kg Füllstoff. Beim Füllen wird jeweils zuerst die Hälfte des Füllstoffs in Harz bzw. Härter eingerührt (mit der nicht-isozyanathaltigen Komponente beginnen – die isozyanathaltige Komponente möglichst lange geschlossen halten).

Die beiden (gefüllten) Komponenten werden zügig, aber sorgfältig unter Einhaltung des angegebenen Mischungsverhältnisses vermischt. Formen aus nicht selbsttrennenden Materialien müssen unbedingt mit Trennmittel behandelt werden.

Ausgehärtete, duroplastische PUR-Gießharze lassen sich i.d.R. gut spanabhebend bearbeiten. Nach Entfernung des Trennmittels kann man sie grundieren und lackieren. Dieses ist immer dann notwendig, wenn die gegossenen Objekte im Außenbereich eingesetzt werden sollen, denn PUR-Harze sind zwar witterungs-, aber nicht UV-beständig.