Prozessabbildende Materialcharakterisierung
Reaktive Kunststoffe werden in diversen Darbietungsformen in den unterschiedlichsten Anwendungen eingesetzt. Zu den häufigsten Vertretern gehören z. B. ungesättigte Polyesterharze (Pressmassen, Laminierharze), SMC, Polyurethane (Matratzen, Sitzkissen, Wärmeisolationsplatten, kompakte Verkleidungsteile, Oberflächen- oder Klebstoffanwendungen), Epoxidharze (Wärmeisolation, Klebstoffe, Composite-Bauteile) und Prepregs. Die Kunststoffe werden als Einkomponenten- (1K), Zwei- (2K) oder mehrkomponentige Systeme zuzüglich diverser additiver Stoffe (z. B. Katalysatoren, Trennmittel, Schlagzähmodifizierer) eingesetzt und kommen im Ausgangszustand als flüssige oder pastöse Systeme zum Einsatz. Die chemische Reaktion und das entstehende Produkt werden entscheidend durch das verwendete Material und die Prozess- oder Umgebungsparameter beeinflusst.
Diese Einflussparameter können auf den ersten Blick offensichtlich sein (z. B. Temperaturänderungen), aber auch zunächst als zweitrangig erscheinende Phänomene (z. B. Luft oder Gasgehalt des Materials, Verunreinigungen, Druck) können einen enormen Einfluss haben.
Eine große Herausforderung für den reproduzierbaren Einsatz dieser reaktiven Kunststoffe und eine erfolgreiche Vorhersage von entstehenden Bauteileigenschaften besteht in der genauen Abstimmung der Materialeigenschaften der Ausgangskomponenten und des Produktionsprozesses der Produkte. Dafür ist die Kenntnis der ablaufenden chemischen Reaktion und deren Einflussfaktoren zwingend notwendig. Moderne Materialien und Produktionsprozesse sind in Bezug auf die Komplexität der Reaktion und der Prozessführung jedoch sehr anspruchsvoll. Somit ist eine simple Eigenschaftsvorhersage und die Vorauswahl von anforderungsgerechten Materialsystemen auf rein theoretischer Basis aktuell nahezu unmöglich. Es besteht daher Bedarf die genauen Prozessbedingungen während der Materialanalyse und Kennwertermittlung abzubilden.
Die wissenschaftliche Basis für das prozessparameterabhängige Eigenschaftsspektrum reaktiver Kunststoffe ist ein Ergebnis andauernder Forschung und wird kontinuierlich vorangetrieben. So sind die komplexen Zusammenhänge für unterschiedliche Materialsysteme nicht abschließend verstanden. Auch die für eine prozessabbildende Materialanalyse notwendigen Messgeräte existieren kaum, wenn überhaupt als hochspezialisierte und komplexe Eigenentwicklungen in Forschungseinrichtungen.
In folgenden wissenschaftlichen Veröffentlichungen können Sie die Thematik weiter verfolgen:
Sahagun, C. M.:Molecular Network Development of a Thermosetting Epoxy-Amine Polymer