Wiederverarbeitbare Duroplaste und thermoplastische Epoxide:Eine wachsende Landschaft

Duroplast oder Thermoplast? Diese Frage wird oft gestellt, wenn CompositesWorld recherchiert die Geschichten, die es veröffentlicht. Nutzt eine bestimmte Composite-Anwendung die hohen mechanischen Eigenschaften vieler Duroplaste oder nutzt sie die Schweiß-, Umform- oder Recyclingfähigkeit von Thermoplasten? Dank einer Handvoll innovativer Unternehmen kann die Antwort für viele Anwendungen häufiger „beides“ lauten, da sich wiederverarbeitbare Duroplaste, die die Eigenschaften von Duroplasten und Thermoplasten vereinen, am Markt bewähren. Im Folgenden sind die aktuellen Top-Konkurrenten in diesem Bereich aufgeführt.

Duroplastische Thermoplaste

Das flüssige thermoplastische Harz Elium von Arkema (Colombes, Frankreich und König von Preußen, Pennsylvania, USA) wurde 2014 auf den Markt gebracht. Elium ist angeblich das erste auf dem Markt und ist ein thermoplastisches Harz – warmformbar, schweißbar, recycelbar – das wie ein Duroplast Harz, weist hohe mechanische Eigenschaften auf und ist mit herkömmlichen Herstellungsverfahren für duroplastische Harze kompatibel.

Das Unternehmen hat drei Elium-Sorten speziell für Infusion, Resin Transfer Moulding (RTM) und Nasskompression auf den Markt gebracht. Elium soll auch für die Pultrusion geeignet sein. Beispielanwendungen umfassen Windturbinenblätter, Betonverstärkungen und Fensterprofile, und Arkema hat gesagt, dass das Material auch Potenzial in den Automobil-, Luft- und Raumfahrt- und Sportartikelmärkten aufweist.

Cecence (Salisbury, Großbritannien) hat eine Familie thermoplastischer Epoxidprodukte namens K-Serie entwickelt, die als Prepreg, K_Plate Semipreg, aufwickelbarer K-Rod und K-Chip Formmasse erhältlich sind. Das Material wird als thermoplastisches Harz beschrieben, an dessen Ende Epoxidkomponenten gebunden sind.

Foto:Cecence

Im Gegensatz zu herkömmlichen Thermoplasten haben Harze der K_Serie eine relativ niedrige Viskosität, eher wie Duroplaste, was eine gleichmäßige Harzverteilung auf einer Vielzahl von Fasern und Kompatibilität mit Epoxidfaserschlichten ermöglicht. Produkte der K_Serie lassen sich auch leicht lackieren und verkleben, wie ein Duroplast. Wie typische Thermoplaste ermöglichen die Produkte der K_Serie jedoch das Umformen von Fertigteilen und gelten als zäh und energieabsorbierend.

Zu den Anwendungen gehören ein Oberleitungsausrüstungssystem (OHLE) für die Bahn sowie Demonstratoren und andere Projekte in der Automobilindustrie und im Bauwesen. Zu den Kernbereichen der Weiterentwicklung zählen laut Unternehmen Entwicklungen zur Geräuschreduzierung und zur Wiederverwertbarkeit.

Thermoplastähnliche Duroplaste

Bildnachweis:Mallinda

Die seit 2014 in Entwicklung befindlichen Vitrimerharze von Mallinda (Denver, Colorado, USA) sind die Industrialisierung einer Art von wiederverarbeitbaren Duroplasten, die erstmals im Jahr 2011 genannt wurden. Durch die Arbeit des Unternehmens entwickelt das Unternehmen hochstabile, aber rekonfigurierbare, iminverknüpfte Kohlenstoff-Stickstoff-Doppelbindungsnetzwerke innerhalb von Aufgrund der Chemie des Harzes können Vitrimere beim Erhitzen wie ein Thermoplast umgeformt und wiederverarbeitet und wie ein Duroplast ausgehärtet und vernetzt werden. Aufgrund der reversiblen Chemie von Vitrimeren können die gehärteten Materialien auch unter milden Bedingungen depolymerisiert und von Fasern getrennt werden.

Während andere Iterationen in der Entwicklung sind, sind die ersten beiden Vitrimer-Variationen von Mallinda Vitrimax T60 für Sportartikel und Vitrimax T130, die als Drop-In-Ersatz für standardmäßige strukturelle Epoxide in Automobil-, Wind- und Industriestrukturen dienen.

L&L Products (Romeo, Michigan, USA) hat einen reformierbaren Klebefilm auf Epoxidbasis namens T-Link Film formuliert, der sowohl die Adhäsionsvorteile eines Epoxids als auch die Recyclingfähigkeit, Reparierbarkeit und Formbarkeit eines technischen Thermoplasts aufweisen soll. T-Link Film soll im Vergleich zu herkömmlichen thermoplastischen Klebefolien leistungsstark sein und dient auch als Lösung, um unordentliche und zeitaufwendige flüssige Epoxide zu ersetzen. Das Produkt, ein kürzliches Rebranding der thermoplastischen Epoxidklebefolie L-F610 von L&L, ist als Folie, Harz oder beschichtetes Garn erhältlich.

Schließlich besteht das Hauptziel des elfköpfigen europäischen Airpoxy-Konsortiums unter der Führung von CIDETEC (San Sebastián, Spanien) darin, die Produktions- und Wartungskosten von Verbundteilen im Luft- und Raumfahrtmarkt durch die Entwicklung von thermoformbaren, reparierbaren, verklebbaren Epoxidharzen zu senken -basierte Verbundwerkstoffe (siehe „Wiederaufbereitbare, reparierbare und recycelbare Epoxidharze für Verbundwerkstoffe“).

Die neue Produktfamilie mit dem Namen Airpoxy wird aus dem, was das Konsortium „Smart Epoxy“ nannte, entwickelt, Duroplastharze, die reversible, dynamische chemische Bindungen aufweisen, die die Faserimprägnierfähigkeit und Stabilität von Duroplasten beibehalten und gleichzeitig die Wiederverarbeitbarkeit, Reparierbarkeit und Recyclingfähigkeit von Thermoplasten erhöhen. Derzeit dienen Flugzeug-Panel-Demonstratoren, die Airpoxy verwenden, dazu, die Technologie zu beweisen.