Die Einführung von faserverstärkten Kunststoffen Anfang der fünfziger Jahre hat einen Leistungssprung in damals ungeahnte Dimensionen eröffnet, dessen Innovationsschub bis heute anhält.

Die Entwicklung von immer neuen Fasern und Harzsystemen ermöglichen seitdem immer extremere Auslegungen der Konstruktionen zum Beispiel bei der Formel 1 in der Luftfahrt und im Bootsbau. So ermöglicht die Kohlefaser , Aramid und die Dyneemafaser den Bau von sehr steifen freistehenden Masten im Yachtbau und immer leichterer und sicherer Fahrgestelle im Fahrzeugbau, wobei die Entwicklung von der Luftfahrt und Automobilindustrie vorangetrieben wird.

Hier werden die wichtigsten Harzsysteme kurz charakterisiert:

Epoxyd-Harz

Der Begriff Epoxid steht für den gesättigten, dreigliedrigen, sauerstoffhaltigen Oxiran-Ring.
Das einfachste und technisch wichtigste Epoxi ist das Ethylenoxid.

H2 -- CH2
\ /
O

Epoxydharz ist das wichtigste Harzsystem im Formenbau, da es sich durch hohe Topfzeiten (also der Zeit vom Anmischen bis zum Beginn der Aushärtung) und geringe Schrumpfung auszeichnet. Weitere Vorteile sind die hohe Festigkeit und die Umweltverträglichkeit. Um das flüssige Epoxydharz in eine feste Matrix zu verwandeln, muss Härter in einem sehr genauen Mischungsverhältnis (±0.5 %) zugegeben werden. Hierbei handelt es sich um Aminhärter, der durch Polyaddition eine exotherme Reaktion auslöst. Zum Erreichen der Endfestigkeit muss das Bauteil über mehrere Stunden auf einer nach dem Harz definierte Temperatur gehalten (ausgehärtet)werden.

Eigenschaften
Aufgrund der hohen mechanischen Eigenschaften sind Boote aus Epoxi bis zu 50% leichter als aus Polyester. In Verbindung mit Kohle und Aramid können die positiven Eigenschaften voll und ganz genutzt werden.
Der chemische Aufbau von Epoxi verhindert im Unterschied zum Polyester die Osmosebildung bei Yachten.

Polyurethan

Ein Verdienst von Otto BAYER (1902-1982) ist die Entdeckung von Polyurethan. Dieser ist einer der wichtigsten Kunststoffe und entsteht durch Polyaddition von Diisocyanaten an Diolen und Polyolen.

Daraus sind die bekannten Purlacke und der Purschaum entstanden. Die eigentliche Polyreaktion findet bei der Vermischung von Harz und Härter statt.

Im Formenbau werden häufig Polyurethane als schnellaushärtende Harze benutzt. Um leichte Bauteile zu erstellen kann das Formenbaumaterial auch mit geringen Mengen an Wasser aufgeschäumt werden.

Polyesterharz

Polyesterharz ist im Formenbau und in der Carbonverarbeitung nicht mehr gebräuchlich, da es eine ganze Reihe unerwünschter Eigenschaften aufweist.

Polyesterharze werden meistens mit Härterzusatz ausgeliefert. Die als "Härter" zugegebene Substanz ist lediglich ein Beschleuniger (organische Peroxyde). Daher müssen die Behältnisse immer bestens verschlossen gehalten werden, um ein "Eintrocknen" zu vermeiden.

Die Beimischung muss genauso sorgfältig geschehen wie bei anderen Harzen, obwohl Polyester nicht so empfindlich gegen zuviel Härter ist (Harz wird spröder, Lack vergilbt stärker).
Beim Polyester findet ein Styrolausstoß statt, der sich als Materialschwund bemerkbar macht.

Acrylharz

Dieses Harz wird in 2K-Autolacken verwendet. Die Handhabung gestaltet sich sehr einfach, es muss jedoch auf die korrekte Härter- und Verdünnungsart geachtet werden.

Alcydharz

Dieses Harz wird ebenfalls in Lacken verwendet, benötigt aber keinen Härter zur Aushärtung, da er Sauerstoff aus der Luft zur Reaktion benutzt. Die Aushärtungszeit verlängert sich dadurch beträchtlich.

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ZUSCHLAGSTOFFE

Um die Eigenschaften von Harz weiter zu variieren, werden verschiedene Zuschlagstoffe verwendet.

Baumwollflocken

Die Beimengung von Baumwollflocken ("Micro-Cellulose") verwandelt das Harz in eine zähe Masse mit hervorragenden Klebeeigenschaften.

Microballoons

Wie der Name schon sagt, bestehen Microballoons aus kleinen, luftgefüllten Kunststoffbällchen. Diese Eigenschaft macht aus Harz eine sehr leichte und gut zu bearbeitenden Spachtelmasse.

Eine optimale Masse erhält man bei Vermischung von 65g Harz und ca. 400 ml Microballoons. Sie sind stark hygroskopisch, der Behälter sollte daher sofort wieder geschlossen werden. Eine Trocknung ist nur schwer möglich, da das Material stark verklumpt.

Aerosil

Aerosil ist extrem feines Kieselsäurepulver. Es wird vornehmlich als Dichtungsmasse benutzt.
Aerosil ist amorphes Siliziumdioxid und als Fließhilfsmittel im Lebensmittelbereich zugelassen, in Staubform gilt jedoch ein MAK-Wert (Maximale Arbeitsplatzkonzentration) von 4 mg/m3. Spätestens bei Überschreiten dieses Wertes sollte eine Staubmaske mit Partikelfilter getragen werden.

Quarzsand

Um Harz eine hohe Abriebfestigkeit zu verleihen, wird Quarzsand oder Granitstaub zugesetzt. Im Formenbau hat er hervorragende Eigenschaften weil es eine sehr maßgenaue und stabile Formen bildet. Nachteilig ist aber die schlechte Wärmeleitung, die bei der Fertigung der Formen für Carbonteile besonders wichtig ist.

Aluminiumgries

Im Formenbau für CFK Bauteile ist ein Harz - Alugries - Gemisch sehr vorteilhaft, weil die Form sich gut temperieren lässt. Vorsicht ist bei großen Bauteilen geboten, weil sich das Aluminium bei Temperaturerhöhung ausdehnt. Es kann die komplette Form reißen. Eine Lösung ist dann nur noch die Form aus CFK herzustellen, damit diese sich nicht ausdehnt.

Farbpasten

Farbpasten haben wenig Verwendung bei der Carbon Verarbeitung, weil nicht nur die hervorragenden mechanischen Eigenschaften, sondern auch das Design von Interesse ist. Sollte kein CFK verarbeitet werden, können die meist farblosen Harze eingefärbt werden, ohne deren Festigkeit zu beeinträchtigen. Hierzu werden spezielle Farbpasten und -pulver verwendet.

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TRENNMITTEL

Im Umfeld der Laminiertechnik wird eine ganze Reihe weiterer Chemie eingesetzt. Um ein laminiertes Teil überhaupt aus der Form zu bekommen, werden Trennmittel benutzt.

Trennwachs, fest

Die gebräuchlichstes und billigstes Trennmittel sind die aus fester Konsistenz. Die Verarbeitung ähnelt dem vom Schuhe putzen. Genaue Verarbeitungshinweise sind der Dosenaufschrift zu entnehmen. Es ist darauf zu achten, dass die Dosen immer sofort wieder verschlossen werden, da das Wachs leicht eintrocknet und dann nicht mehr zu gebrauchen ist.

Trennwachs, flüssig

Das flüssige Trennmittel wird einfach aufgestrichen, es ist jedoch deutlich teurer als festes Trennwachs. Allerdings lässt es sich schlechter polieren, kommt aber wesentlich besser in kleine Ecken.
An das Trennwachs ist ein Pinsel gebunden - dieser muss dort unbedingt an der Dose verbleiben und darf keinesfalls für andere Aufgaben benutzt werden.

Trennfolie , Trennlack

Dieses Trennmittel wird flüssig aufgespritzt und bildet eine Folie, die eine 100% sichere Trennung ermöglicht. Nach Gebrauch kann sie abgezogen oder mit Wasser entfernt werden. Diese hat den Vorteil, dass das Bauteil keine fettige Oberfläche hat. Nach einem leichten Anschleifen kann es weiter verarbeitet werden (verkleben oder Spritzen mit einem UV - beständigen Lack).


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