Polyesterharz

Werden zweiwertige (oder mehrwertige) Alkohole und Dicarbonsäuren in einem speziellen Destillationsverfahren miteinander umgesetzt, entsteht in mehreren Umsetzungsstufen ein spezielles Kunstharz, das Polyesterharz.

Dieses Harz kann auf sehr vielfältige Weise verwendet werden, etwa zur Herstellung von Gießharzen oder Spachtelmassen aber auch zur Herstellung von glasfaserverstärkten Kunststoffen und Glasfasermatten. Für die weitere Verarbeitung werden dabei immer ungesättigte Polyesterharze eingesetzt.

Eigenschaften

Die technischen Eigenschaften von Polyesterharzen lassen sich in einem sehr weiten Bereich gezielt beeinflussen. So kann etwa die Härte der entstehenden Polyester im ausgehärteten Zustand von sehr weich bis relativ hart liegen.

Die Löslichkeit ist bei allen Polyesterharzen gleich, sie lösen sich nur in starken Säuren und Basen, sind schwachen Säuren und Basen gegenüber allerdings weitgehend resistent, auch gegen Öl und Benzin sind Polyesterharze resistent.

In Estern, Ketonen und chorierten Kohlenwasserstoffen sind alle Polyesterharze löslich, diese Eigenschaft führt dazu, dass sie auch als Lackbindemittel häufig eingesetzt werden.

Die grundsätzlich unverzweigten Polymerketten lassen sich durch den Einbau spezieller Gruppen in das Molekül so verändern, dass das Molekül später vernetzen und aushärten lassen. Ungesättigte Polyesterharze werden dagegen mithilfe von Styrol oder Peroxiden wie etwa Dibenzoylperoxid ausgehärtet.

Anwendungen

Polyesterharze können zum einen als Kunststoff verwendet werden, in dieser Verwendungsweise werden sie vor allem für hitzeisolierende und elektrisch isolierende Griffe (z. B. bei Töpfen) verwendet. Auch als Isolationsmaterial können Polyesterharze in dieser Weise verwendet werden, daneben auch für viele weitere Produkte, wie Fahrzeugteile, Waschbecken, diverse Rohre, Küchenarbeitsplatten und Apparategehäuse.

Auch für Speziallacke (z. B. im Bootsbau), Haushaltslacke und Hartlacke sowie als Laminierharze können Polyesterharze eingesetzt werden, in glasfaserverstärkter Form finden sie häufig auch bei der Herstellung von Rotoren für Windkraftwerke Verwendung. Faserverstärkte Kunststoffe können zudem mit einer sogenannten Gelcoat-Schicht (Farbpaste aus mit Kieselsäure angedicktem, ungesättigtem Polyesterharz) aufgetragen werden, was die Oberfläche der faserverstärkten Kunststoffe abriebfester macht.

Herstellungsweg

Das Herstellungsverfahren verläuft mehrstufig (Polykondensation). Zunächst werden Alkohole (z. B. Ethylenglykol, Glycerin, 1,4-Butandiol) mit Carbonsäuren (z. B. Maleinsäure) unter hohen Temperaturen in einem Destillationsverfahren verestert. Mithilfe eines eingesetzten Schleppmittels wird im nächsten Schritt das durch die Veresterung enstehende Wasser dann entfernt. Die Polykondensation ist dabei eine sogenannte Stufenwachstumsreaktion, anders als bei der Kettenpolymerisation stoppt die Umsetzungsreaktion hier, wenn entstehendes Wasser nicht laufend abgeführt wird oder wenn die Ausgangsprodukte in einem falschen Mengenverhältnis vorliegen. Die Herstellung ist also kompliziert und erfordert sehr viel Sorgfalt in der Ausführung.

Unterschiede zwischen Polyesterharz und Epoxidharz

In der Praxis liegen die Vorteile von Polyesterharz in der etwas einfacheren Handhabung, zudem ist es kostengünstiger als Epoxidharz. Polyesterharz lässt sich auch deutlich besser mit Glasfasermatten verarbeiten als Epoxidharz. Durch flexible Härterzugabe lässt sich auch die Verarbeitungszeit im Gegensatz zu Expoxidharz hier gut steuern.

Der Vorteil von Epoxid-Harz liegt umgekehrt darin, dass es nach der Aushärtung weniger schrumpft, was es für den Werkzeug- und Formenbau deutlich besser geeignet macht. Da es zu keinen Styrol-Ausdünstungen kommt, ist auch die Geruchsentwicklung beim Aushärten geringer. Die Klebeeigenschaften sind ebenfalls deutlich besser, inbesondere auf Holz und Metall, dadurch entsteht auch eine höhere Faserhaftung. Mit der deutlich größeren Resistenz gegenüber Osmose empfiehlt sich Epoxid-Harz auch für den Einsatz bei allen Teilen, die in größerem Umfang mit Wasser in Berührung kommen, etwa beim Bootsbau. Sogenanntes vorbeschleunigtes Polyesterharz auf Basis von thixotroper Orthopthalsäure ist aber ebenfalls gut für die Anwendung in kaltem Wasser geeignet und kann damit gegebenenfalls in solchen Bereichen ebenfalls eingesetzt werden.

Fazit

Kunstharze spielen heute eine wichtige Rolle in vielen Bereichen, in unserer modernen Welt sind sie nicht wegzudenken. Als Klebstoffe, Laminierstoffe, Isoliermaterial und Bestandteil von Lacken ebenso wie in ausgehärteter Form als Kunststoff gibt es ein weites Feld von Anwendungen, in denen Kunstharze heute zum Einsatz kommen. Auch in der in Zukunft immer wichtiger werdenden Bereich der sehr leichten, dabei aber hoch belastbaren faserverstärkten Kunststoffe spielen Kunstharze wie Polyesterharz eine entscheidende Rolle.

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