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Composites 101

Gideon

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Ich werde hier in loser Folge über das Thema Faserverbundwerkstoffe referieren. Beginnen möchte ich mit einigen Grundlagen, die wichtig für das Verständnis der Zusammenhänge sind. Um auch interessierten Laien den Zugang zu ermöglichen, soll das Ganze locker flockig daherkommen. Ich werde mich sehr bemühen, so wenig Fremdwörter wie möglich zu benutzen. Wo nicht anders machbar, gibt´s dann den Verweis per Link zum Nachschlagen.
 
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Gideon

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Folge 1: Der Unterschied zwischen Steifigkeit & Festigkeit

Folge 1: Der Unterschied zwischen Steifigkeit & Festigkeit

Steifigkeit und Festigkeit werden häufig miteinander verwechselt bzw. gleichgestellt. Für Konstruktionen im Maschinenbau ist es allerdings wichtig, die genaue Unterscheidung beider Begrifflichkeiten zu kennen. Aber, was ist denn der Unterschied zwischen Steifigkeit und Festigkeit?

FESTIGKEIT

Die Festigkeit ist ein Maß dafür, wie hoch die ertragbare Beanspruchung eines Werkstoffs ist und stellt somit einen Wert dar, den man einfach aus dem Datenblatt des entsprechenden Materials herauslesen kann (z.B. die Zugfestigkeit).


STEIFIGKEIT

Dagegen ist die Steifigkeit sowohl von der Elastizität des Werkstoffs als auch von der Geometrie der Konstruktion abhängig – wie zum Beispiel von der Form und der Größe der Querschnittsfläche eines Profils. Das bedeutet folglich, dass die Steifigkeit keine Abhängigkeit von der Festigkeit hat.

Quelle: Maschinenbau-Wissen.de
 
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Gideon

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Folge 2: Faser- vs. matrixdominierte Eigenschaften

Folge 2: Faser- vs. matrixdominierte Eigenschaften

Jetzt geht es gleich mal mit etwas härterer Kost weiter. Anbei die Prüfungsergebnisse einer mechanischen Kennwertermittlung von strangezogenen CFK-Profilen gleichen Querschnitts (8 x 8 mm) einmal mit Epoxydharz- (DPP™) und einmal mit Vinylesterharzmatrix (VEC™). Zu beachten ist hierbei auch, dass das epoxydbasierte Profil einen höheren Faservolumenanteil aufweist, somit mehr Fasern beinhaltet. Dies ist auch sehr gut am Metergewicht zu erkennen, da die Dichte der Fasern (≈1,8 g/cm³) deutlich über der Dichte der Matrices (≈1,1 g/cm³) liegt.

Auf Druck ist das Profil mit höherem Harzanteil stärker belastbar, weil dadurch die Fasern besser vor dem Ausknicken geschützt sind. Alle weiteren Kennwerte sind beim Profil mit höherem Faservolumenanteil erkennbar höher. Das soll verdeutlichen, dass nicht nur ein hoher Faservolumenanteil das Maß aller Dinge ist, sondern, je nach Anwendungsfall, auch durchaus ein größerer Harzanteil im Laminat seine Berechtigung hat.

Wir erinnern uns: Die Matrix hat primär die Aufgabe, die Fasern zu stützen und die auf das Bauteil einwirkenden Kräfte gleichmäßig auf diese zu verteilen.

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Quelle: R&G Faserverbundwerkstoffe GmbH
 
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Gideon

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Anisotropie vs. Quasiisotropie

Anisotropie vs. Quasiisotropie

Quasi als Nachtrag meines letzten Posts, der -zugegebenermaßen- etwas hingerotzt wurde, hier ein Beispiel mit einem einmal anisotropen (links) und einem quasiisotropem Laminataufbau (rechts) und den daraus resultierenden Eigenschaften bei Durchbiegung (Plate Bending) und Zugbelastung (Plate Pulling). Das quasiisotrope Laminat zeigt in beiden Lastfällen die geringere Auslenkung.

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Quelle: Allred &*Associates Inc.


Ab hier geht es jetzt etwas mehr in die Tiefe. Ein quasiisotropes Laminat findet überwiegend bei der Substitution von metallischen Werkstoffen oder bei stark richtungsabhängigen Lasten Anwendung.

Bei der Werkstoffsubstitution von Metallen wird der Vorteil genutzt, dass sich das quasiisotrope Laminat als Scheibe wie ein metallischer Werkstoff verhält. Die Scheibensteifigkeit wird über die Laminatdicke angepasst. Der Aufwand der Umkonstruktion ist daher gering.

Bei stark richtungsabhängigen Lasten sind spezialisierte Laminate ungeeignet. Sie zeigen meist nur in ihren Vorzugsrichtungen gute Eigenschaften (z. B. ausgeglichener Winkelverbund und unidirektionale Schicht).

Laminate, die aus Wirrfasermatten oder Vliesen hergestellt werden, verhalten sich ebenfalls quasiisotrop. Die einzelnen Kurz- oder Langfaserbündel sind orthotrop. Durch die statistische Verteilung der Faserwinkel heben sich die Orthotropieffekte auf. Quasiisotrope Laminate aus Wirrfasern haben schlechtere Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften als quasiisotrope Aufbauten aus Geweben.

Schichtweiser Aufbau:

Quasiisotrope Laminate können aus unendlich vielen Werkstoffkombinationen und Faserwinkeln erstellt werden. Die Klassische Laminattheorie) zeigt, ob eine gewählte Kombination quasiisotrop ist. Es gibt eine Reihe von gebräuchlichen, quasiisotropen Laminaten, die aus Faser-Kunststoff-Verbunden hergestellt werden. Die quasiisotropen Laminate unterscheiden sich in der Anzahl der Schichten (unidirektionale Schichten), aus denen sie aufgebaut sind. Ein quasiisotropes Laminat mit weniger als drei Schichten ist nicht möglich.



3 Faserrichtungen:
Die Fasern des Verbundes schneiden sich unter dem Winkel 1.png. Jede unidirektionale Schicht muss die gleiche Schichtdicke besitzen. Der Verbund ist somit ein AWV60 mit einer zusätzlichen, unidirektionalen Schicht.


4 Faserrichtungen:
Die Fasern des Verbundes schneiden sich unter dem Winkel 2.png. Jede unidirektionale Schicht muss die gleiche Schichtdicke besitzen. Der Verbund besteht somit aus zwei AWV45 , die um 45° zueinander gedreht wurden. Dieser quasiisotrope Aufbau lässt sich besonders einfach mit zwei Gewebelagen oder Kreuzverbunden herstellen. Dazu wird eine Gewebelage um 45° gedreht.


5 Faserrichtungen:
Die Fasern des Verbundes schneiden sich unter dem Winkel 3.png. Jede unidirektionale Schicht muss die gleiche Schichtdicke besitzen.


Eigenschaften:

Das quasiisotrope Laminat ist als Scheibe isotrop und damit auch orthotrop. Es kann jedoch eine Scheiben-Platten-Kopplung besitzen (siehe: Klassische Laminattheorie). Da die Scheiben-Platten-Kopplung im Allgemeinen unerwünscht ist, finden praktisch nur symmetrisch geschichtete, quasiisotrope Laminate Anwendung. Nach seinen elastischen Eigenschaften verhält sich das quasiisotrope Laminat wie ein metallischer Werkstoff.

Quelle: Chemie.de
 

Gideon

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Kalthärtung vs. Warmhärtung von EP-Systemen

Kalthärtung vs. Warmhärtung von EP-Systemen

Da hier schon seit einer Weile nichts mehr passiert ist und mich Erwin so nett gefragt hat, möchte ich hier einen kurzen Abriss zum Thema Tempern und die daraus resultierenden Veränderungen in den mechanischen Eigenschaften machen.

Wichtig ist hier zunächst einmal das Verständnis, dass alle reaktiven Harzsysteme einem mehr oder weniger langen Reaktionsprozess unterliegen, bevor deren mechanische und chemische Eigenschaften vollständig ausgebildet sind. Man liest häufig die Angabe von 24 h. Das bedeutet in der Regel, dass nach dieser Zeit das Bauteil entformt und bearbeitet werden kann. Die bestmöglichen Eigenschaften werden aber häufig erst deutlich später erreicht. Man spricht hier vom Vernetzungsgrad oder dem Reaktionsumsatz. Je höher dieser ist, desto besser. Über den Anstieg der Glasübergangstemperatur (Tg) über Zeit kann man schön den sich erhöhenden Reaktionsumsatz erkennen. Bei größerer Dauer ist die resultierende Tg auch entsprechend größer.

Bildschirmfoto 2015-01-16 um 19.30.39.jpg


Bei den nachfolgenden Zug- und Biegeversuchen sieht man sehr schön, dass bei einer Warmhärtung bei 50 °C die relevanten Eigenschaften deutlich ansteigen. Bei 80 °C steigt die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung weiter an, während der Zug-E-Modul etwas abnimmt (das ist übrigens selbst bei Prepregs so). Es verbessern sich auch (nicht dargestellt) die Schlagzähigkeit und die Interlaminare Scherfestigkeit.

Tensile strength = Zugfestigkeit

Elongation at tensile strength = Bruchdehnung (bis zum Überschreiten der Zugfestigkeit)

Tensile modulus = Zug-E-Modul


Bildschirmfoto 2015-01-16 um 19.30.59.jpg

Quelle: Huntsman


Fast alle strukturellen EP-Laminierharze mit Topfzeiten > 60 Minuten entwickeln bei RT-Härtung eine ausgeprägte Sprödigkeit. Um diese zu beseitigen, reicht es in der Regel aus, das Bauteil über 40 °C (10 -12 h) zu bringen. Wie bereits oben dargelegt, profitieren die mechanischen Eigenschaften signifikant von dieser Wärmenachbehandlung. Aber nicht nur diese, auch die chemische und die thermische Beständigkeit steigt mit höherem Vernetzungsgrad an. Gerade letztere kann durch eine entsprechende Temperaturhöhe gesteuert werden. Bei einer Warmhärtung stellt sich ein Tg-Vorlauf von ungefähr 20 bis maximal 40 °C ein, das ist oben in der Tabelle auch schön ersichtlich. In der letzten Spalte sieht man zudem, dass wenn zu lange mit der Warmhärtung gewartet wird, die finale Tg etwas geringer ausfällt, trotz höherer Härtungstemperatur. Sinnvoll ist hier eine Anhärtung bei 23 °C über 24-72 h mit anschließender Nachbehandlung mit höheren Temperaturen. Bei freistehender (bereits entformter) Warmhärtung sollte zudem mit einer definierten Aufheizrate die Temperatur erhöht werden. 5 bis maximal 10 K/h sind hier empfehlenswert.
 
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Gideon

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Strukturelles Kleben von Faserverbundwerkstoffen

Strukturelles Kleben von Faserverbundwerkstoffen

Ich möchte hier gerne mit den Besonderheiten von strukturellen Klebeverbindungen anschließen. Hier zunächst ein Video zur Verdeutlichung der Unterschiede der Klebeeigenschaften von ungesättigten Polyester- und Epoxydharzen.


Edit 13.1.17: Da die Vimeo-Enbindung auf IOS-Geräten derzeit nicht sicher funktioniert, hier der Link zum Video:
https://vimeo.com/42809730
 
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Gideon

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Die 3 am meisten verwendeten Klebstoffe für strukturelle Verklebungen

Die 3 am meisten verwendeten Klebstoffe für strukturelle Verklebungen

Da ich hier schon seit Ewigkeiten nichts mehr geschrieben habe, möchte ich das Thema Klebstoffe wieder etwas beleben.

Für strukturelle Verklebungen werden hauptsächlich 3 Typen unterschieden. Ich möchte deren Vor- und Nachteile stichwortartig beschreiben.



1. Epoxydharze

- variable Reaktivität (von sehr schnell bis sehr langsam)
- variable Rheologie (von flüssig bis thixotrop)
- Scherfestigkeiten von bis zu 40 MPa und sehr hohe Schälfestigkeiten
- geringe Elastizität (teilweise zähmodifiziert)
- gute chemische Beständigkeit (insbesondere sehr gute Feuchtigkeitsbeständigkeit)
- lösungsmittelfrei
- Servicetemperatur von -50 °C bis 120 °C (teilweise auch kurzzeitig bis 200 °C nach entsprechende Wärmenachbehandlung)
- lange Haltbarkeit (quasi unbegrenzt)

Wenn es um höchste Klebefestigkeiten, gute Alterungsbeständigkeit und die Aufnahme von dynamischen Lasten geht, sind Klebstoffe aus Epoxydharz die erste Wahl. Allerdings sollten speziell formulierte Klebstoffe nicht mit Laminierharzen über einen Kamm geschoren werden. Die damit erzielbaren Klebeeigenschaften liegen deutlich über denen ihrer niederviskosen Geschwister.



2. Methylmethacrylate (auch nur als Acrylate oder MMA abgekürzt)

- unempfindlich gegenüber schlecht vorbereiteten Oberflächen
- sehr schnelle Durchhärtung
- Scherfestigkeiten von bis zu 25 MPa und hohe Schälfestigkeiten
- hohe Elastizität (teilweise zähmodifiziert)
- gute chemische Beständigkeit
- lösungsmittelhaltig
- Servicetemperatur von -55 °C bis 80 °C (teilweise auch kurzzeitig bis 200 °C nach entsprechende Wärmenachbehandlung)
- geringe Haltbarkeit (in der Regel 6 Monate, gekühlt länger)

Thermoplastische Kunststoffe wie ABS, PMMA, PVC, Polycarbonat, ja selbst Polyolefine wie PP und PE lassen sich mit Methylmethacrylaten sehr gut verkleben. Auch für Metalle und Composite sind diese oftmals die erste Wahl, da sie sehr zäh sind und eine hohe Anfangsfestigkeit entwickeln. Die hohe Toleranz gegenüber einer schlechten Oberflächenvorbeitung ist ebenfalls ein nicht zu unterschätzender Vorteil. Wenn es sehr schnell gehen muss und die zu verklebenden Oberflächen lösungmittelbeständig sind, dann können Methylmethacrylate verwendet werden. Die dabei zu errzielenden Klebefestigkeiten liegen deutlich über denen von 5 Minuten-Epoxy (bei gleicher Reaktionsdauer wohlgemerkt!).




3. Polyurethane

- sehr schnelle Durchhärtung
- Scherfestigkeiten von bis zu 20 MPa und sehr hohe Schälfestigkeiten
- sehr hohe Elastizität
- teilweise hochtransparent und UV-beständig
- lösungsmittelfrei
- Servicetemperatur bis von -55 °C bis 80 °C
- geringe Haltbarkeit (in der Regel 6 Monate)

Ebenfalls sehr gut für thermoplastische Kunststoffe wie ABS, PMMA, PVC und Polycarbonat geeignet. Auch für Metalle und Composite lassen sich diese einsetzen. Insbesondere für große Klebespalte und Fügepartner, die sehr unterschiedliche Wärmeausdehnungen (z.B. Metalle und Composite) haben, geeignet.
 

Gideon

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Formenbau - Unterschiede der einzelnen Methodiken

Formenbau - Unterschiede der einzelnen Methodiken

Anleitungen zum Bau von Formen gibt es ja diverse, meist wird dort aber nur auf eine bestimmte Art der Fertigung eingegangen. Ich möchte einmal die Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Methodiken beleuchten.

Der Ausgangspunkt ist immer die Art und Weise der Bauteilherstellung.


Wird z.B. klassisch ein Rumpf als reines Handlaminat mit überlappenden Rändern nass in nass erstellt, dann reicht eine recht weiche Form mit einer Laminatdicke < 5 mm, die nur die Trennebene als Rand vorsieht, für Rumpflängen bis zu 1500 mm locker aus.

Vorteile: Sehr einfache und kostengünstige Fertigung, leichtes Entformen durch die Möglichkeit, die Formhälften zu tordieren.

Nachteile: Für reine Handlaminate sehr gut geeignet. Zusätzliches Vakuumpressen ist möglich, sollte aber sehr vorsichtig durchgeführt werden, um keine verzogenen Bauteile zu produzieren.



Geometrisch ausgesteift werden kann mit einem zusätzlichen, um 90° aufgekanteten Rand. Das hat zudem den Vorteil, dass die Formen standsicher abgelegt werden können. Eine zusätzliche Hinterfüllung mit Poraver (bei kleineren Formen wie z.B. für Luftschrauben kann auch mit Sand hinterfüllt werden) sorgt für eine komplett geschlossene, quaderförmige Geometrie.

Vorteile: Für steife Formen, die absolut verzugsfrei sein müssen. Für das Vakuumpressen (ohne und mit zusätzlicher Aufsatzleiste zur Blindverklebung) sehr gut geeignet. Mit zusätzlicher Hinterfüllung und Deckelung zum Schlauchblasen geeignet. Leicht sauber zu halten und zu reinigen

Nachteile: Wenn nur ein geringster Verzug besteht, dann schließt die Form in der Regel nicht mehr vollständig. Großvolumige Formen können je nach Dicke einigermaßen schwer werden.



Es können allerdings auch beide Verfahren kombiniert angewandt werden - also weich & steif-, um jeweils deren Vorteile auszunutzen.
 

Gideon

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Formenbau - Optimaler Laminataufbau

Formenbau - Optimaler Laminataufbau

Ich habe es bereits an diversen Stellen geschrieben, dass ich ein Verfechter eines quasiisotropen und symmetrischen Laminataufbaus bei der Herstellung von Formen bin.

Jede Gewebelage wird sowohl in 0°/90° und auch in ± 45° abgelegt. Symmetrie wird dadurch erzeugt, dass je nach gewünschter Laminatdicke bis zu einer bestimmten Lagenanzahl (immer gerade) gearbeitet wird, um dann spiegelverkehrt wieder zurückzubauen. Zudem sollte nach dem Auftrag des Formenharzes mit sehr fadenstarken Glasgewebe gearbeitet werden. Sinnvoll ist hier das Glasgewebe 105 g/m² von Interglas (Style 91111 / Kreuzköper) zu verwenden. Aber auch mit dem Glasgewebe 163 g/m² von Interglas (Style 92110 / Köper) lassen sich bereits sehr gute Oberflächengüten erzielen.

Ein mögliches Abzeichnen ist ein Zusammenspiel aus vielen Faktoren. Meist reicht es aus, die Formen lange genug auf dem Urmodell härten zu lassen, bevor letzteres entfernt wird, um einen möglichst hohen Vernetzungsgrad bzw. Reaktionsumsatz des verwendeten Formen- und Laminierharzes zu erreichen. Ich würde hier mindestens 3 bis 4 Tage bei mindestens 23 °C empfehlen.

Eine moderate Temperaturanhebung bis 40 °C reicht in der Regel schon aus, um langsame Systeme mit Topfzeiten > 60 Minuten entsprechend anzukicken, so dass diese durch die Sprödphase (weiter oben beschrieben) kommen. Das gilt explizit auch für Formenharze. Systeme mit kürzeren Topfzeiten haben hier eindeutig den Vorteil einer schnelleren Durchhärtung. In der Regel sind die Laminatdicken noch so gering, dass eine mögliche Exothermie (Reaktionswärme) hier keine oder nur eine untergeordnete Rolle spielt. Eine reine Raumtemperaturhärtung ist dann meistens mit keinen weiteren Problemen verbunden, auch wenn derartige Systeme ebenfalls von einer anschließenden Warmhärtung merklich profitieren.
 

Gideon

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Abzeichnen von Gewebestruktur – Warum ist das so und was kann ich dagegen machen?

Abzeichnen von Gewebestruktur – Warum ist das so und was kann ich dagegen machen?

"Ich habe einen signifikanten Unterschied bemerkt...wenigstens mit den Epoxydharzsystemen die ich benutze. Fast alle Teile die ich herstelle sind fertig eingefärbt. Ich habe haufenweise Versuche gemacht, um das Problem der Gewebeabzeichnung zu erkennen und zu beseitigen. Wenn man sich die Schwindungskurve anschaut, stellt man fest, dass der größte Teil der Schwindung erst gegen Ende der Aushärtung passiert. Sehr wenig Schwingung passiert während der ersten 70 % der Aushärtung. Danach steigt die Schwindung dramatisch mit jeder Phase des Härtungsfortschritts an. Die Vernetzung des Harzes verbessert sich, weil die höhere Temperatur eine höhere Beweglichkeit der Moleküle ermöglicht. Wenn das Bauteil sich noch in der Form befindet, bildet sich das Molekülgitter um die Moleküle, die an der Formoberfläche "kleben". Bei genügend langer Härtungsdauer sind keine Molekülverbindungen mehr möglich und die Oberfläche wird fest (solange die Tg nicht überschritten ist). Wenn das Bauteil nicht in der Form ist, können die oberflächennahen Moleküle sich neu anordnen und die Gewebestruktur wird sichtbar."

Übersetzung des Posts von Adam Pequette aka Wyowindworks: http://www.compositescentral.com/sho...37&postcount=8

Konkret heißt das, solange zu härten, bis der Vernetzungsgrad entsprechend hoch ausgebildet ist, und erst dann zu entformen. Das wird mit einer Warmhärtung erreicht, die einer 24-stündigen Anhärtung bei Raumtemperatur folgt. Um über die Sprödphase so mancher Harzsysteme überhaupt erst hinauszukommen, ist eine Warmhärtung bei mindestens 40 °C sogar obligatorisch. Gerne kann hier auch noch gefahrlos bis 50 °C gehärtet werden, um gleichzeitig eine möglichst hohe Glasübergangstemperatur zu erreichen. Die Temperaturen sollten dabei –von Raumtemperatur ausgehend– mit Aufheiz- und Abkühlraten von 5-10 K/h erhöht bzw. verringert werden. Hier lohnt es sich definitiv, etwas mehr Geld in eine sinnvolle Temperatursteuerung zu investierten.
 

Gideon

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Arbeitsschutz

Arbeitsschutz

Schutzhandschuhe und die Permeationszeiten (Durchbruchszeiten) nach EN374-3:2003 in Minuten, am Beispiel des Nitrilhandschuhs Sol-Vex 37-675 mit 0,38 mm Dicke. Wohlgemerkt, das sind richtig dicke Dinger!

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Aceton: 7 min

Ethylamin: 85 min

Methylmethacrylat: 19 min

Styrol: 24 min

Quelle: Ansell Healthcare Europe N.V.
 

Gideon

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Aminröte und Carbamatbildung

Aminröte und Carbamatbildung

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AMINRÖTE

Bei Raumtemperatur ausgehärtetes Epoxydharz erscheint manches Mal klebrig und weniger glasklar und glatt auf der Oberfläche, im Vergleich zu im Ofen gehärteten Proben. Die Ursache ist höchstwahrscheinlich auf eine chemische Nebeneaktion von Feuchtigkeit in der Luft (erhöhte Luftfeuchtigkeit bei Wetterwechseln) in Wechselwirkung mit dem Härter zurückzuführen. Dieses Phänomen ist in der Epoxydchemie als "Aminröte" oder "Carbamatbildung" bekannt.


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Was ist Aminröte?

Aminröte kann als ein klebriges, öliges oder wachsartiges Aussehen auf der Oberfläche eines ausgehärteten Epoxyds beschrieben werden. Es kann als schmierig-weiße Flecken oder sogar als salzartige, kristalline Ablagerungen erscheinen. Häufig kann es auch wolkig, milchig oder grau gefärbt sein, mit Opazität und Stumpfheit.



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Was sind die Unterschiede zwischen Aminröte und Carbamatbildung?

Aminröte und Carbamatbildung ergeben im Allgemeinen das gleiche unerwünschte Aussehen nach der Aushärtung, unterscheiden sich aber in ihrem chemischen Ursachen. Wenn sich Aminröte auf Feuchtigkeit bezieht, die auf der Oberfläche des Epoxyds kondensiert, ist das Ausblühen oder Carbamatbildung im Wesentlichen die umgekehrte Reaktion, bei der wasserlösliche Verbindungen an die Oberfläche wandern oder "auslaugen", was zu klebrigen Ablagerungen wie Wasserflecken im Sand führt.

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Warum tritt Carbamatbildung auf?

Da Aminhärter hygroskopisch sind (Feuchtigkeit absorbieren), können sie mit der Feuchtigkeit in der Luft reagieren und Ammoniumcarbamat-Nebenprodukte bilden.


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Aminhärter mit einer längeren Topfzeit sind anfälliger für Aminröte/Carbamatbildung, da sie in der Gelphase viel langsamer Oligomere bilden. Dies ermöglicht dann mehr Zeit, um mit der Feuchtigkeit negativ zu interagieren, anstelle mit den Epoxydgruppen.


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Wie vermeidet man Aminröte und Carbamatbildung?
Es gibt mehrere Möglichkeiten, dieses Problem zu lösen, im Wesentlichen durch "Aushungern" des Aushärtungsprozesses von Feuchtigkeit.

1. Vermeiden Sie offene Aushärtungsprozesse. Die Aushärtung bei 23 °C in einem (geschlossenen) Ofen ist besser als die (offene) Aushärtung bei 23 °C im Labor (Werkstatt).

2. Aushärtung mit der Technik des geschlossenen Systems. Ähnlich wie bei Punkt 1 wird empfohlen, die Teile gegen Umgebungsfeuchtigkeit in einem Kastenofen, einem Abzug, einem Exsikkator, einem Stickstoff-Trockenkasten oder einer Glasglocke abzudichten.

3. Vermeiden Sie Schwankungen der Umgebungstemperaturen und der Luftfeuchtigkeit, die durch monatliche oder jahreszeitliche Veränderungen bedingt sind. Die Aushärtung bei 28 °C ist besser als die Aushärtung bei 25 °C; die Aushärtung bei 23 °C ist besser als 21 °C.

4. Immer bei einer Temperatur oberhalb des Taupunktes aushärten. Bei Temperaturen unter oder nahe dem Taupunkts kommt es zu einer Bildung von Kondensationsfeuchtigkeit und häufigem Auftreten von Aminröte. Durch Aushärtung einige Grad über dem Taupunkt können Sie klebrige Aushärtungen und ein unansehnliches Aussehen vermeiden. Eine gängige Praxis ist es, mindestens 3 °C über den Taupunkt zu gehen. Wenn dies nicht möglich ist, können Ventilatoren und Heizlampen verwendet werden, um Feuchtigkeitswechselwirkungen auf der Epoxydoberfläche zu verhindern.

5. Achten Sie bei der Verarbeitung von kleineren Mengen weniger als ein Gramm. Davon auszugehen, dass bei der Verarbeitung von Kleinstmengen diese richtig ausgehärtet werden, ist bei einer Aushärtung unter Umgebungsbedingungen riskant, da kaum Exothermie entstehen kann. Deshalb ist die Verwendung größerer Ansätze, als für Ihre Teile benötigt werden, empfohlen.

6. "Treibstoff" zum Anfachen der Reaktion. "Das Anfachen der Exothermie" ist eine massenbegünstigte chemische Reaktion wie Gelieren und Aushärten. In diesem Schritt bilden sich günstig Amin-Epoxyd-Reaktionen aus, anstelle von unerwünschten Wechselwirkungen zwischen Amin und Feuchtigkeit. Lassen Sie das gemischte Epoxydharz in einem Behälter sitzen und warten Sie einige Zeit ab, bis die Reaktion in Richtung des Gelstadiums kommt. Das "Staging" des Epoxyharzes ist ein anderer Begriff, der dies ausdrückt. Als allgemeine Regel gilt: je kürzer die Topfzeit, desto schneller das Gelstadium und damit auch die Zeit zum Erwärmen durch Exothermie.

7. Extra Schichtdicke. In einigen Fällen ist die Aushärtung der oberflächlichen Epoxyharzdschicht, die in direktem Kontakt mit den Umgebungsbedingungen steht, problematisch, während dasselbe Epoxydharz in tieferen Bereichen, insbesondere zum Boden des Vergussbehälters oder der Form hin, völlig problemfrei aushärtet. Ein Trick besteht darin, die Proben zu übergießen. Mit anderen Worten, wenn eine Vergussstärke von 10 mm erforderlich ist, wird eine 12 mm tiefe Form verwendet, bei der die zusätzlichen 2 mm durch mechanische Bearbeitung durch Fräsen, Schleifen oder Lappen anschließend wieder entfernt werden.

Quelle: Epoxy Technology Inc.
 

Gideon

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Hochmodul-Epoxydharze


Da wir's gerade von den mechanischen Eigenschaften von Epoxydharzen haben, hier 3 Exemplare die hierin herausragend sind. Beide Harzsysteme sind auf Basis von Epoxy-Novolaken formuliert, die sowohl physikalisch als auch chemisch gegenüber herkömmlichen Bisphenol A/F-Harzen deutlich überlegen sind

Huntsman Araldite LY5052 + Aradur 5052 ≥ 2 h Topfzeit

LY5052 + ARADUR5052.png



Sicomin SR 1700 + SD 2803 ≥ 90 min Topfzeit

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Sicomin SR 1700 + SD 2806 ≥ 30 min Topfzeit

SR1700 + SD2806.png


Quellen: Huntsman Advanced Materials GmbH & Sicomin
 
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