Reprozessierbare Duroplaste & Thermoplastische Epoxide: Wachsende Frontier in Composite-Materialien

Thermoset oder Thermoplast? Frage, die CompositesWorld oft bei Recherchen stellt. Nutzt Composite-Anwendung hohe mechanische Eigenschaften vieler Thermoset-Harze oder Schweißbarkeit, Formbarkeit, Recyclingfähigkeit von Thermoplasten? Dank innovativer Unternehmen wird Antwort für viele Anwendungen häufiger „beides“ – reprozessierbare Duroplaste, die Thermoset- und Thermoplasteigenschaften kombinieren, beweisen sich am Markt. Top-Kontender aktuell:

Thermoset-ähnliche Thermoplaste

Arkema (Colombes, Frankreich / King of Prussia, Pennsylvania, USA) Elium Flüssig-Thermoplast-Harz, 2014 eingeführt. Angeblich erstes am Markt: Thermoplast-Harz – thermoformbar, schweißbar, recyclingfähig – das wie Thermoset-Harz hohe mechanische Eigenschaften aufweist und mit konventionellen Thermoset-Fertigungsprozessen kompatibel ist.

Drei Elium-Varianten speziell für Infusion, RTM, Nasspressformen. Auch für Pultrusion geeignet. Beispielanwendungen: Windrotorblätter, Betonverstärkung, Fensterprofile. Arkema sieht Potenzial in Automotive, Aerospace, Sportartikel.

Cecence (Salisbury, UK) entwickelte Thermoplast-Epoxid-Produktfamilie K-Series: Prepreg, K_Plate Semi-Preg, coilable K-Rod, K-Chip Molding Compound. Material: Thermoplast-Harz mit Epoxid-Komponenten am Ende angebunden.

Anders als traditionelle Thermoplaste: K-Series Harze relativ niedrige Viskosität (wie Thermosets) → gleichmäßige Harzverteilung auf diversen Fasern, Kompatibilität mit Epoxid-Faser-Sizing. K-Series Produkte leicht lackierbar und klebbar wie Thermoset. Wie typische Thermoplaste: Umformen fertiger Teile möglich, zäh, energieabsorbierend.

Anwendungen: Overhead Line Equipment (OHLE) System für Schiene, Demonstratoren/Projekte Automotive, Bau. Schlüsselweiterentwicklung: Lärmreduktion, Recyclingfähigkeit.

Thermoplast-ähnliche Duroplaste

Seit 2014 in Entwicklung: Mallinda (Denver, Colorado, USA) Vitrimer-Harze – Industrialisierung reprozessierbarer Duroplaste, erstmals 2011 benannt. Durch hochstabile, aber rekonfigurierbare Imin-verknüpfte Carbon-Stickstoff-Doppelbindungsnetzwerke in Harzchemie: Vitrimere formbar/reprozessierbar bei Hitze wie Thermoplast, aushärtbar/vernetzbar wie Duroplast. Durch reversible Chemie: ausgehärtete Materialien unter milden Bedingungen depolymerisierbar, von Faser trennbar.

Weitere Iterationen in Entwicklung. Mallindas erste zwei Vitrimer-Varianten: Vitrimax T60 (Sportartikel), Vitrimax T130 (Drop-In-Ersatz Standard Strukturepoxide Automotive, Wind, Industriestrukturen).

L&L Products (Romeo, Michigan, USA) formulierte reformierbares Epoxid-basiertes Klebefilm T-Link Film: Haftungsvorteile Epoxid + Recyclingfähigkeit, Reparierbarkeit, Formbarkeit Engineering-Thermoplast. T-Link Film: High-Performing vs. traditionelle Thermoplast-Klebefilme, Lösung vs. unordentliche, zeitaufwendige Flüssigepoxide. Verfügbar als Film, Harz, beschichtetes Garn.

11-Mitglieder Europäisches Airpoxy-Konsortium (Lead: CIDETEC, San Sebastián, Spanien): Ziel – Produktions-/Wartungskosten Composite-Teile Aerospace senken via thermoformbare, reparierbare, klebbare, epoxidbasierte Composites (siehe „Reprocessable, repairable and recyclable epoxy resins for composites“).

Airpoxy: Neue Produktfamilie aus „Smart Epoxy“ – Duroplast-Harze mit reversiblen, dynamischen Chemischen Bindungen, die Faserimprägnierfähigkeit und Stabilität von Duroplasten behalten, aber Reprozessierbarkeit, Reparierbarkeit, Recyclingfähigkeit von Thermoplasten hinzufügen. Aktuell: Aircraft Panel Demonstratoren beweisen Technologie.