Gefragt: Clevere Antworten für die Composite-Industrie

Siliconharze haben eine niedrige Feuerlast, können mit anderen Füllstoffen und Fasern interagieren und keramifizieren. Während eines Feuers schützen Siliconharze die Integrität des Verbundwerkstoffs. Silionharzbasierte Faserverbundwerkstoffe zeigen beim Kontakt mit Flammen eine niedrige thermische Leitfähigkeit (hoher Temperaturunterschied zwischen Vorder- und Rückseite).

Siliconharze leisten in Verbundwerkstoffen für Batterieabdeckungen oder Hitzeschilde einen großen Beitrag zum Schutz vor einem Thermal Runaway. Sie erhöhen die thermische Beständigkeit und die Feuerbeständigkeit von Faserverbundwerkstoffen signifikant.

Mit Siliconharzen als Bindemittel lassen sich hochbelastbare Verbundwerkstoffe für elektrotechnische oder konstruktive Zwecke herstellen. Durch den Siliconharzanteil widerstehen sie dauerhaft extremen Temperaturen und behalten dabei ihre elektrischen und wasserabweisenden Eigenschaften sowie ihre hohe mechanische Festigkeit.

Durch Behandlung mit GENIOSIL^® Silanen und WACKER^® Fluids & Emulsions kann die Oberfläche von Füllstoffen oder Pigmenten hydrophobiert und somit die Wechselwirkung zwischen den Pulverpartikeln verringert werden.

HDK^® pyrogene Kieselsäure verringert die Wechselwirkungen zwischen den Pulverpartikeln und verbessert so den Pulverfluss erheblich. HDK^® dringt nicht in die Oberfläche der Pulverpartikel ein. Dadurch bleibt der freie Fluss auch über lange Lagerzeiten stabil.

Durch Hydrophobierung von mineralischen Füllstoffen oder Pigmenten mit GENIOSIL^® Silanen oder WACKER^® Fluids & Emulsions kann die benötigte Mischenergie und Mischzeit bei der Einarbeitung in eine polymere Matrix verringert werden. Zum einem können durch die Hydrophobierung die Füllstoffe besser aufgeschlossen und gleichmäßiger verteilt werden. Außerdem wird die Viskosität beim Mischvorgang weniger erhöht, womit das Risiko von thermischer Degradation verringert sowie ein höherer Füllstoffgehalt ermöglicht wird.

Werden Füllstoffe oder Pigmente in eine Polymermatrix eingesetzt, bleiben diese auf mikroskopischer Ebene getrennt. Um die Wechselwirkung zwischen Polymer und Füllstoff und deren Kompatibilität zu verbessern, können beide durch Einsatz funktioneller Silane über eine chemische Bindung verbunden werden. GENIOSIL^® organofunktionelle Silane mit unterschiedlichen Funktionalitäten stehen zur Verfügung. Insbesondere für die Reaktion mit verschiedenen duroplastischen Harzen sind Silane mit Amino-, Epoxy-, Methacryloxy- und Vinylfunktionalitäten von Bedeutung.

Bei der Herstellung von Glasfasern ist das Aufbringen der Faserschlichte ein kritischer Schritt, bei dem die frisch extrudierten Fasern mit einer wässrigen Emulsion beschichtet werden, um eine angemessene Verarbeitbarkeit der Fasern und eine optimale Verbundleistung zu gewährleisten. GENIOSIL^® organofunktionelle Silane sind eine Schlüsselkomponente der Schlichteformulierungen und dienen als Kopplungsmittel zwischen der Faser und der Matrix in glasfaserverstärkten Verbundwerkstoffen.

Zur Verbesserung der Haftung zwischen der Glasfaser und /oder Füllstoffen und der Matrix stehen organofunktionelle Silane mit unterschiedlichen Funktionalitäten für die Reaktion mit verschiedenen duroplastischen Harzen zur Verfügung. Hierfür sind unter anderem die Amino-, Epoxy-, Methacryloxy- und Vinylfunktionalitäten von großer Bedeutung.

Durch Behandlung von mineralischen Füllstoffen oder Pigmenten mit alkylierten GENIOSIL^® Silanen oder WACKER^® Fluids & Emulsions wird deren Oberfläche hydrophobiert und somit wasserabweisend.

Mit GENIOSIL^® organofunktionellen Silanen können organische Polymere und anorganische Materialien wie Glas, Metall, Keramik und zahlreiche Füllstoffe verbunden werden. Die bifunktionellen Moleküle kombinieren die Funktionalität einer reaktiven organischen Gruppe mit der anorganischen Funktionalität eines Alkoxysilans in einem einzigen Molekül und wirken so als Haftvermittler.

Die Nutzung wiederverwendbarer Vakuumhauben aus Siliconkautschuk hilft, anfallende Abfälle aus Einmalartikeln wie Folien und Klebebändern zu reduzieren.

Anstatt zeitintensiv und für jedes Composite Teil wiederholt mit Vakuumfolie und -klebeband zu versiegeln, bringt das Auflegen einer wiederverwendbaren Vakuumhaube Prozessicherheit, kurze Produktionszyklen und geringeren Arbeitsaufwand.

Raumtemperaturvernetzender Siliconkautschuk ist ein ideales Material für die Herstellung aufblasbarer Bälge / Ballons, Platzhaltern und Druckkeilen. Die Elastizität des Materials und die guten Trenneigenschaften erlauben eine gute Entformbarkeit nach der Harzinjektion bzw der Erstellung des Composite Teils. Die Platzhalter und Bälge können aufgrund hervorragender mechanischer Eigenschaften wiederverwendet werden.

ELASTOSIL^® C 1200 kann als Auftragsmethode sowohl gestrichen oder gesprüht werden. Die Thixotropie des Materials erlaubt Arbeiten auf geneigten und vertikalen Flächen und kann durch Zugabe von Additiven noch weiter erhöht werden.

Durch den Einsatz von SILRES^® BS 7070 öffnet sich für Kunststeinhersteller die Welt des Außenbereichs. Produkte basierend auf SILRES^® BS 7070 weisen eine herausragende Beständigkeit gegen UV-Licht auf. Alle gängigen Vorteile von Kunststeinen wie unbegrenzte Designfreiheit und mechanische Robustheit bleiben erhalten.

Durch den Einsatz eines Silans der GENIOSIL^® Reihe wird eine chemische Bindung eines organischen Harzes mit dem anorganischen Mineral ausgebildet. Dadurch wird die mechanische Festigkeit der Kunststeinplatten deutlich erhöht und die Prozessierbarkeit während der Herstellung (z.B. während des Polierens und Schneidens) erheblich verbessert.

Durch den Einsatz von VINNAPAS^® Low Profile Additiven, insbesondere von carboxylierten Produkten wie VINNAPAS^® C 501 kann 0 % linearer Schrumpf erreicht werden. Falls gewünscht kann sogar Expansion in Sheet Molding Compounds (SMC) und Bulk Molding Compounds (BMC) erzielt werden.

Die Oberflächenqualität ist hoch, der Prozess ist einfach und wirtschaftlich. Abhängig von der Gesamtrezeptur kann Class-A-Qualität, wie von der Automobilindustrie gefordert, realisiert werden. Durch die effiziente Schrumpfkontrolle werden Spannungen im Bauteil abgebaut und Risse auch bei sehr schnellen Prozessen und kurzen Taktzeiten vermieden.

Statische mechanische Werte wie Biege-E-Modul bleiben trotz Zusatz des thermoplastischen VINNAPAS^® Additivs auf einem hohen Niveau. So können z.B. in typischen kommerziellen Class-A-SMC-Formulierungen problemlos E-Modul-Werte um 13.000 MPa erreicht werden.

VINNAPAS^® Low Profile Additive (LPA) reduzieren den hohen Schrumpf der zumeist in der Pultrusion verwendeten ungesättigten Polyester- (UP) und Vinylester-(VE)-Harzen wirkungsvoll. Dadurch werden Spannungen in den Profilen abgebaut und die Anbindung des Matrixharzes an die Fasern wird verbessert.

Im Ergebnis sind weniger Risse, geringere Ausschussraten und eine verbessere Ermüdungsbeständigkeit in der Produktion von faserverstärkten Profilen. Durch den LPA-Effekt entsteht außerdem während der Härtung eine homogene, tiefweiße Färbung. So werden Fasern besser abgedeckt und teure Weißpigmente in der Formulierung können verringert oder sogar eliminiert werden.

Unsere neuen Raumtemperatur-LPAs VINNEX^® RT 50 und VINNEX^® RT 200 ermöglichen in geeigneten UP- und VE-Harzen 0 % Volumenschrumpf. Die LPA-Additive funktionieren auch bei geringen Temperaturspitzen.

Dies ermöglicht die Herstellung von Bauteilen mit deutlich reduziertem Faserabdruck auf der Bauteiloberfläche. Bei reaktiveren UP und VE-Harzen werden teilweise auch mit VINNAPAS^® B-Harzen sehr gute Ergebnisse erreicht. In jedem Fall ist eine detaillierte Optimierung im jeweils eingesetzten Harzsystem notwendig. Wir unterstützen Sie gerne in unserem LPA-Labor in Burghausen.