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<!DOCTYPE html>

<title>Duroplaste</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Duroplaste</span></h1>

</header>

</div>

<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p><b>Duroplaste</b>, korrekt <b>Duromere</b><sup id="cite_ref-BNT_1-0" class="reference"><a href="#cite_note-BNT-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> genannt, sind <a href="Kunststoff" title="Kunststoff">Kunststoffe</a>, die nach ihrer Aushärtung durch Erwärmung oder andere Maßnahmen nicht mehr verformt werden können.<sup id="cite_ref-ISO_2-0" class="reference"><a href="#cite_note-ISO-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Sie enthalten harte, <a href="Amorphes_Material" title="Amorphes Material">amorphe</a>, unlösliche <a href="Polymer" title="Polymer">Polymere</a>. Die <a href="Makromolek%C3%BCl" title="Makromolekül">Makromoleküle</a> sind über <a href="Kovalente_Bindung" title="Kovalente Bindung">kovalente Bindungen</a> engmaschig <a href="Vernetzung_(Chemie)" title="Vernetzung (Chemie)">vernetzt</a>, was ihre fehlende Erweichung beim Erhitzen verursacht, daher sind sie nach der Aushärtung nur spanabhebend bearbeitbar. Die Vorprodukte (<a href="Prepolymer" title="Prepolymer">Prepolymere</a>) sind in der Regel <a href="Kunstharz" class="mw-redirect" title="Kunstharz">Kunstharze</a>, die noch schmelzbar bzw. löslich sind und – oft mit <a href="F%C3%BCllstoff" title="Füllstoff">Füll-</a> und <a href="Farbstoff" class="mw-redirect" title="Farbstoff">Farbstoffen</a> versetzt – gegossen oder warmgepresst werden können. Die Prepolymere sind tri- oder <a href="Funktionelle_Gruppe" title="Funktionelle Gruppe">mehrfunktionelle</a> Verbindungen, die mit Hilfe von Härtern und evtl. <a href="Katalysator" title="Katalysator">Katalysatoren</a> oder durch hohe Temperaturen <a href="Polymerisation" title="Polymerisation">polymerisieren</a> und zu einer engmaschigen Vernetzung führen.

</p><p>Die Begriffe Kunstharz und Duroplast werden nicht immer klar voneinander unterschieden. Korrekterweise könnte ein Duroplast als <i>gehärtetes Kunstharz</i> bezeichnet werden. Auch die schmelzbaren Vorprodukte für Duroplaste werden gelegentlich selbst Duroplaste genannt.<sup id="cite_ref-ISO_2-1" class="reference"><a href="#cite_note-ISO-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> In Analogie zu den schmelzbaren <i><a href="Thermoplaste" title="Thermoplaste">Thermoplasten</a></i> werden die nach erfolgter Aushärtung nicht mehr schmelzbaren Duroplaste auch <i>Thermodure</i> genannt.<sup id="cite_ref-BNT_1-1" class="reference"><a href="#cite_note-BNT-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-KunstChemIng_3-0" class="reference"><a href="#cite_note-KunstChemIng-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Die englische Bezeichnung für Duroplaste ist <i>thermoset</i> und bezieht sich auf die bei erhöhter Temperatur ablaufende Vernetzung der Ausgangsstoffe („thermisch aushärtend“). Die Reaktion kann dabei durch Erwärmung oder Be<a href="Strahlung" title="Strahlung">strahlung</a> ausgelöst werden. Eine Erwärmung kann aber auch durch die <a href="Exotherm" class="mw-redirect" title="Exotherm">exotherme</a> Reaktion von Härter mit flüssigem Harz selber bewirkt werden.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Klassifizierung">Klassifizierung</h2></div>

<p>Duroplaste sind eine von drei Gruppen, in die <a href="Kunststoff#Einteilung_nach_mechanisch-thermischem_Verhalten" title="Kunststoff">Kunststoffe</a> nach ihrem mechanisch-thermischen Verhalten eingeteilt werden. Man unterscheidet zwischen <a href="Thermoplast" class="mw-redirect" title="Thermoplast">Thermoplasten</a>, <a href="Elastomer" class="mw-redirect" title="Elastomer">Elastomeren</a> und Duroplasten. Während die Thermoplaste <a href="Schmelzen" title="Schmelzen">schmelzbar</a> sind, können Duroplaste aufgrund ihrer hohen Vernetzung nicht aufgeschmolzen werden und zerfallen nach Überschreiten ihrer Zersetzungstemperatur (<a href="Pyrolyse" title="Pyrolyse">Pyrolyse</a>). Auf hohe mechanische Einwirkung reagieren sie mit Rissen oder Sprüngen. Im Vordergrund stehen bei Duroplasten ihre hohen thermomechanischen Festigkeiten und im Vergleich zu Metallen ihre geringen spezifischen Gewichte.

</p>

<div class="gallerytext"><i>Duroplaste</i> bestehen aus engmaschig vernetzten Polymeren. Vernetzungen sind in der Abbildung als rote Punkte dargestellt.</div>

</li>

<div class="gallerytext"><i><a href="Elastomer" class="mw-redirect" title="Elastomer">Elastomere</a></i> bestehen aus weitmaschig vernetzten Polymeren. Die Weitmaschigkeit erlaubt unter Zugbelastung eine Streckung des Materials.</div>

</li>

<div class="gallerytext"><i><a href="Thermoplast" class="mw-redirect" title="Thermoplast">Thermoplaste</a></i> bestehen aus unvernetzten Polymeren, oft mit einer teilkristallinen Struktur (rot dargestellt). Sie haben eine <a href="Glas%C3%BCbergangstemperatur" title="Glasübergangstemperatur">Glastemperatur</a> und sind schmelzbar.</div>

</li>

</ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Allgemeine_Herstellung">Allgemeine Herstellung</h2></div>

<p>Zur Herstellung von duromeren Kunststofferzeugnissen werden erst niedermolekulare Vorprodukte (die Kunstharze) aus <a href="Monomer" title="Monomer">Monomeren</a> gewonnen. Die Bildung der Harze kann je nach Art der Monomere über <a href="Polykondensation" title="Polykondensation">Polykondensation</a> oder <a href="Polyaddition" title="Polyaddition">Polyaddition</a> erfolgen. Die Harze werden mit Härter und eventuell Beschleuniger und Zusatzstoffen, wie Farbstoffen und Trennmitteln, gemischt. Zu den Zusatzstoffen gehören auch feste Füll- und Verstärkungsstoffe (Harzträger), deren Anteil oft im Bereich von 40 bis 65 % liegt. Faserartige Harzträger werden im Bereich von 12 bis fast 80 % zugesetzt. Die Harzträger tragen wesentlich zu den mechanischen Eigenschaften des Endprodukts bei. Die erhaltenen Formmassen werden beispielsweise über Formpressen, Spritzgießen oder Schichtpressen in die gewünschte Form gebracht. Hier setzt die Härtung (Vernetzung) der Harze ein, oft gefördert durch Wärme, aber auch durch UV- oder IR-Strahlung. Der erhaltene duromere Formstoff hat im Vergleich zu einem Thermoplast eine höhere Steifigkeit und Härte, ist unlöslich, neigt kaum zur Verformung unter Last und Wärme, ist jedoch schlagempfindlicher.

</p><p>Der chemische Verlauf der Härtung beeinflusst die Herstellung eines Formstoffes. Bei <a href="Kondensationsharz" title="Kondensationsharz">Kondensationsharzen</a> erfolgt die Härtung über eine Polykondensation. Kondensat ist in der Regel Wasser. Die Verarbeitung erfolgt bei Temperaturen zwischen 140 und 180 °C und hohem Verarbeitungsdruck, um zu verhindern, dass der Wasserdampf das Produkt aufplatzen lässt. Die Härtung beispielsweise von <a href="Phenolharz" class="mw-redirect" title="Phenolharz">Phenolharz</a>, <a href="Harnstoffharz" title="Harnstoffharz">Harnstoffharz</a> und <a href="Melaminharz" title="Melaminharz">Melaminharz</a> erfolgt über <a href="Kondensationsreaktion" title="Kondensationsreaktion">Kondensationen</a>.

</p><p>Bei <a href="Reaktionsharz" title="Reaktionsharz">Reaktionsharzen</a> erfolgt die Härtung über Polyaddition oder <a href="Kettenpolymerisation" title="Kettenpolymerisation">radikalische Kettenpolymerisation</a>, also ohne Abspaltung von flüchtigen Verbindungen. Hier ist Gießen und Laminieren ohne erhöhten Druck möglich. Reaktionsharze spielen bei <a href="Faser-Kunststoff-Verbund" title="Faser-Kunststoff-Verbund">faserverstärkten Kunststoffen</a> eine wichtige Rolle. Mit Harzen vorimprägnierte Fasern (<a href="Prepreg" title="Prepreg">Prepregs</a>) lassen sich zu Laminaten in eine gewünschte Form verarbeiten, die anschließend gehärtet wird. Beispiele für Reaktionsharze sind <a href="Epoxidharz" title="Epoxidharz">Epoxidharze</a>, vernetzbare <a href="Polyurethane" title="Polyurethane">Polyurethane</a> und <a href="Unges%C3%A4ttigte_Polyesterharze" title="Ungesättigte Polyesterharze">ungesättigte Polyesterharze</a>.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Anwendungsgebiete">Anwendungsgebiete</h2></div>

<ul><li><a href="Bremsbelag" title="Bremsbelag">Bremsbeläge</a></li>

<li>in <a href="Faser-Kunststoff-Verbund" title="Faser-Kunststoff-Verbund">Faser-Verbundwerkstoffen</a>, wie <a href="Kohlenstofffaserverst%C3%A4rkter_Kunststoff" title="Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff">kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff</a> (CFK) oder <a href="Glasfaserverst%C3%A4rkter_Kunststoff" title="Glasfaserverstärkter Kunststoff">glasfaserverstärktem Kunststoff</a> (GFK) als Matrixwerkstoff</li>

<li>Gehäuse von <a href="Elektronisches_Bauelement" class="mw-redirect" title="Elektronisches Bauelement">elektronischen Bauelementen</a></li>

<li>Verkapselung von <a href="Baugruppe#Elektronische_Baugruppe" title="Baugruppe">elektronischen Baugruppen</a><sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup></li>

<li>Haushalt (Bügeleisenhitzeschild, Topfgriffe und Herdleisten)</li>

<li>Kabelbahnen</li>

<li>Karosserieteile</li>

<li>Leistungs- und Leitungsschutzschalter</li>

<li>Motorraumanwendungen (Wasserpumpengehäuse, Riemenscheiben, <a href="Kommutator_(Elektrotechnik)" title="Kommutator (Elektrotechnik)">Kommutatoren</a>, Ansaugstutzen u. Ä.)</li>

<li>Reflektoren (Autoscheinwerfer)</li>

<li>Schutzhelme, wie der <a href="Feuerwehrhelm" class="mw-redirect" title="Feuerwehrhelm">Feuerwehrhelm</a></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Recycling">Recycling</h2></div>

<p>Ausgehärtete Duroplaste sind aufgrund der vernetzten Polymerketten nicht wiederholt verarbeitbar. Mit mechanischen oder thermischen Verfahren kann die Struktur des FVK aufgebrochen und partikel- und faserförmige Fraktionen zur Verstärkung zurückgewonnen werden.<sup id="cite_ref-5" class="reference"><a href="#cite_note-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-BNT-1"><span class="mw-cite-backlink">↑ <sup><a href="#cite_ref-BNT_1-0">a</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-BNT_1-1">b</a></sup></span> <span class="reference-text"><i>Der Brockhaus, Naturwissenschaft und Technik</i>, F. A. Brockhaus, Mannheim; Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 2003.</span>

</li>

<li id="cite_note-ISO-2"><span class="mw-cite-backlink">↑ <sup><a href="#cite_ref-ISO_2-0">a</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-ISO_2-1">b</a></sup></span> <span class="reference-text"><a href="Internationale_Organisation_f%C3%BCr_Normung" title="Internationale Organisation für Normung">ISO</a> 472:2013(de), <i>Kunststoffe – Begriffe</i>. <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:472:ed-4:v1:de:sec:2.1181">iso.org</a></span>

</li>

<li id="cite_note-KunstChemIng-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-KunstChemIng_3-0">↑</a></span> <span class="reference-text">Wolfgang Kaiser: <i>Kunststoffchemie für Ingenieure</i>, 3. Auflage, Carl Hanser, München 2011, S. 409 ff.</span>

</li>

<li id="cite_note-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-4">↑</a></span> <span class="reference-text">Romit Kulkarni, Peter Wappler, Mahdi Soltani, Mehmet Haybat, Thomas Guenther, Tobias Groezinger, André Zimmermann: <cite style="font-style:italic">An Assessment of Thermoset Injection Molding for Thin-Walled Conformal Encapsulation of Board-Level Electronic Packages</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Journal of Manufacturing and Materials Processing</cite>. 3. Jahrgang, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>1</span>, 1. Februar 2019, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>18</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.3390/jmmp3010018">10.3390/jmmp3010018</a></span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Duroplaste&rft.atitle=An+Assessment+of+Thermoset+Injection+Molding+for+Thin-Walled+Conformal+Encapsulation+of+Board-Level+Electronic+Packages&rft.au=Romit%26%2332%3BKulkarni%2C%26%2332%3BPeter%26%2332%3BWappler%2C%26%2332%3BMahdi%26%2332%3BSoltani%2C+...&rft.date=2019-02-01&rft.doi=10.3390%2Fjmmp3010018&rft.genre=journal&rft.issue=1&rft.jtitle=Journal+of+Manufacturing+and+Materials+Processing&rft.pages=18&rft.volume=3.+Jahrgang" style="display:none"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-5"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-5">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.kunststoffe.de/fachinformationen/dissertationen/artikel/zum-recycling-von-faserverbundkunststoffen-mit-duroplastmatrix-530352.html"><i>kunststoffe.de: Dissertation Schiebisch, Universität Erlangen-Nürnberg (1995).</i></a><span class="Abrufdatum"> Abgerufen am 21. Oktober 2020</span>.</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ADuroplaste&rft.title=kunststoffe.de%3A+Dissertation+Schiebisch%2C+Universit%C3%A4t+Erlangen-N%C3%BCrnberg+%281995%29&rft.description=kunststoffe.de%3A+Dissertation+Schiebisch%2C+Universit%C3%A4t+Erlangen-N%C3%BCrnberg+%281995%29&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.kunststoffe.de%2Ffachinformationen%2Fdissertationen%2Fartikel%2Fzum-recycling-von-faserverbundkunststoffen-mit-duroplastmatrix-530352.html"> </span></span>

</li>

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