Mechanische Eigenschaften von Harzsystemen

Die zwei wichtigsten, mechanischen Eigenschaften eines Harzsystems sind seine Zugfestigkeit und seine Steifigkeit. In den Grafiken 22 und 23 sind die entsprechenden Vergleichswerte für Polyester, Vinylester und Epoxid vergleichend dargestellt, jeweils ausgehärtet bei 20°C bzw. 80°C.

 

Beim Vergleich der Werte nach Aushärtung bei 20°C wird deutlich, dass Epoxid die beiden Mitbewerber deutlich übertrifft, wobei die 80°C Aushärtung fast alle Werte anhebt und die Rückstände – besonders des Vinylesters – etwas verringert. Interessant ist, dass Epoxidharz durch Tempern sogar leicht an Steifigkeit verliert; das liegt an der überproportionalen Zunahme der Zähigkeit dieses Harzes (= hohe Bruchdehnung), in deren Folge die Steifigkeit geringfügig abnimmt.
Von fast ebenso großer Bedeutung für Konstrukteure und Hersteller von Faserverbundbauteilen ist der Grad der Schrumpfung des Harzes während und nach der Aushärtung bzw. Temperung. Die Schrumpfung entsteht durch die Neu-Anordnung der an der Reaktion beteiligten Moleküle während des Aushärtungsvorganges, insbesondere während der Gelierphase. Sowohl Polyester als auch Vinylester erfahren durch die katalytische Aushärtung eine tiefgreifende Veränderung der Molekularstruktur und schrumpfen im Verlauf daher bis zu 8 % (!!). Das völlig andere, additive Reaktionsprinzip der Epoxidharze bringt dagegen nur geringfügige Umordnungen der Moleküle mit sich und es werden auch keine Reaktionsprodukte freigesetzt; Epoxidharz unterliegt daher nur einer typischen Schrumpfung von etwa 2 %. Da das Schrumpfen der Harzmatrix immer zu Spannungen im Laminat und damit einer Schwächung führt, ist die geringere Schrumpfung von Epoxidharz einer der Hauptgründe für die strukturelle Überlegenheit dieses Werkstoffes.
Auch der unerwünschte Effekt der reliefartigen Abbildung von Verstärkungsstrukturen an der Materialoberfläche (der sogenannte „print through“-Effekt, etwa zu übersetzen mit „Durchzeichnung“) ist auf die Schrumpfung des Harzes zurückzuführen.Wer einmal offenen Auges über eine Bootsausstellung gelaufen ist, hat diesen Effekt bestimmt schon einmal eindrucksvoll erlebt und weiß, dass sich die Qualität eines Yachtrumpfes hier schon auf den ersten Blick offenbart....

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