Kunstharz

Was ist Kunstharz?

Sie sind synthetisch hergestellt Harze, die durch Naturstoffe wie natürliche Harze oder Öle modifiziert werden. Das Harz ist eine vorwiegend aus dem Holz von Nadelbäumen austretende, überaus zähflüssig-klebrige Absonderung in gelbbrauner bis weißlicher Färbung mit starkem Eigenduft.

Heutzutage werden im industriellen Bereich vorzugsweise und ganz überwiegend Harzarten aus Kunststoff verwendet – kurz Kunstharze. Künstliche Harze sind gemäß der ISO 4618:2014 als Stoffe zum Beschichten das Ergebnis aus Polymerisations-, Polyadditions- oder Polykondensationsreaktionen. Eine physikalische Reaktion ist die Verbindung von zwei Molekülen unter der Abspaltung von Wasser.

Kunstharze, alternativ als synthetische Harze bezeichnet, sind wahlweise flüssig oder fest amorph ohne Siede- und ohne Schmelzpunkt. Harze ganz allgemein sind ein mehr oder weniger flüssiges Produkt bestehend aus diversen chemischen Substanzen – Stichwort: Herstellung von Fußböden, Lack und Seife bis hin zu Terpentin und Arzneistoffen. Die beiden Komponenten Harze und Härter ergeben vermischt die reaktionsfähige Harzmasse aus Kunststoff.

Was für ein Material ist Kunstharz?

Das Ergebnis von Harz und Härter ist bei einer steigenden Viskosität die Härtung als der fachsprachliche Trommsdorff-Effekt. Nach der endgültigen Härtung wird daraus der unschmelzbare, anders gesagt duroplastische Kunststoff. Namensgeber dieses chemischen Vorganges sind der deutsche Chemiker Ernst Trommsdorff sowie der englische Chemiker Ronald George Wreyford Norrish.

Das Material der verschiedenen synthetischen Harze sind weiche Feststoffe beziehungsweise zähflüssige Substanzen aus Prepolymer als Sammelbegriff für Oligomere, die ihrerseits der Herstellung von Polymeren als Makromolekülen dienen.

In der Industrie werden all diejenigen Polymere als synthetisches Harz bezeichnet, die eine Basis für Kunststoffe sind – Stichwort: organische Beschichtungen und Lackierungen.

Synthetisches Harz wird als Material in vielen Fällen per Gießen, anders gesagt im Gussverfahren verarbeitet. Dabei wird das Gießharz wahlweise in eine verlorene oder eine wiederverwendbare Form gegossen. Art und Zusammensetzung des Materials entscheiden über Bezeichnung und Qualität des letztendlichen Kunststoffes Harz.

Bei vielen Bauarbeiten haben Harze aus Kunststoff eine große Bedeutung. Sie sind das Bindemittel von Holzwerkstoffen oder als Polyesterharze von Lack und Putz.

Kunstharz Eigenschaften

Die beiden gravierenden Eigenschaften mit Alleinstellungsmerkmal sind

• flüssig
• zähflüssig – amorph

Gießharz beispielsweise ist ein synthetisches Harz, das bis hin zum Endprodukt in flüssiger Form verarbeitet wird und als solches unverformbar erstarrt. Das Gießen des Flüssigharzes dient in den meisten Fällen

• zum Umhüllen als Schutz vor Eindringen und Einflüssen von Wasser, Feuchtigkeit, und Fremdkörpern
• der elektrischen Isolation mit Berührungsschutz sowie zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit
• einer Teilefixierung untereinander
• zur Erhöhung der mechanischen Stabilität des Formstückes
• der Steigerung von Schock- sowie von Vibrationsfestigkeit

Das abschließende Erstarren sowohl des flüssigen als auch des amorphen Kunststoffharzes geschieht durch eine chemische Vernetzungsreaktion – als Duroplast ist die Erstarrung irreversibel.

Auf dem Weltmarkt der Kunststoffe haben sich die Kunstharze aus ihrem, wie es gern genannt wird, unverwüstlichen Material in zahlreichen Produktbereichen als geradezu unersetzlich erwiesen. Ein Grund dafür sind die Eigenschaften des Materials, ein anderer die serielle Herstellung mit Gießen und Verarbeiten.

Unterschiede zwischen Kunstharz und Epoxidharz

Das Epoxid ist eine durch die Anlagerung von Sauerstoff an Olefine gewonnene chemische Verbindung – Olefine sind ihrerseits ungesättigte Kohlenwasserstoffe.

Epoxidharze, kurz EP-Harze, sind im Gegensatz zu den Kondensationsharzen Reaktionsharze.

• Kondensationsharze sind synthetisch, die mit der Abspaltung von Nebenprodukten wie Wasser zu Duroplasten ausgehärtet werden
• Reaktionsharze werden ohne diese Abspaltung, und zwar durch Kettenpolymerisation beziehungsweise durch Polyaddition, zu Duroplasten ausgehärtet

Synthetische Gießharze werden wahlweise als Vergussmasse oder zum Einbetten von Objekten verwendet – sie können, müssen aber nicht in jedem Fall glasklar sein. Der Unterschied zwischen EP-Harz und Polyesterharz besteht im Wesentlichen darin, dass EP-Harz kaum bis gar nicht mit Verstärkungsfasern verarbeitet wird.

In der praktischen Anwendung haben beide ihre spezifischen Besonderheiten und Leistungsmerkmale.

• Polyesterharze lassen sich einfach verarbeiten, härten recht schnell durch und bieten ein kundenfreundliches Preis-Leistungs-Verhältnis. Bei Verarbeitung und Aushärtung sind sie geruchsintensiv, auf festem Untergrund sind ihre Haft- und Klebeeigenschaften überschaubar bis wenig zufriedenstellend.
• EP-Harze enthalten keine Lösungsmittel und sind insofern geruchsarm bis geruchlos. Ihre Klebeeigenschaft ist gut bis sehr gut, ebenso wie die Faserhaftung. Der Schwund ist beim Verarbeiten marginal, was sich für Formbauteile positiv auswirkt. Gegenüber den Polyesterharzen dauert der Härtungsprozess sichtbar länger und der Preis ist spürbar höher.

Produkte aus Kunstharz

Die Vielfalt an Kunstharztypen macht es möglich oder anders gesagt erforderlich, für die Vielzahl an Anwendungsbereichen den genau passenden Harztypus herzustellen und anzubieten.

Ob professionell oder ob als Heim- und Hobbywerker DIY – im Grunde genommen lassen sich nahezu alle Gegenstände in Polyester- beziehungsweise in EP-Harz gießen.

Dazu eine Auswahl von A bis Z für die Anwendung von Kunstharztypen

• Abdichtungssysteme
• Baustoffe
• Bodenbeschichtungen
• Fugenfüller
• Gießharze
• Holzfaserwerkstoffe
• Imprägnierungen
• Injektionspräparate
• Klebstoffe
• Lacke
• Leime
• Polymerbetone
• Schaumstoffe
• Verbunde Faser-Kunststoff
• Zahnprothesen

Kunstharzprodukte werden sowohl online als auch stationär im Fachhandel angeboten. Hauptsächlich zum Einsatz kommen sie in den drei Branchen Chemie, Lebensmittel und pharmazeutische Industrie.

Herstellung von Kunstharzen

Die Entwicklung der ersten Kunstharztypen geht zurück bis in die 1900er-Jahre. Zu den damaligen Pionieren und Entwicklern gehörten der belgisch-US-amerikanische Chemiker Leo Hendrik Baekeland, Carl Heinrich Meyer oder auch Dr. Ludwig Berend und Dr. Kurt Albert. In den 1930er-Jahren wurde das erste Epoxidharz von dem schweizerischen Chemiker Pierre Castan entwickelt. Der besondere Charakter des Epoxidharzes war die Langlebigkeit für Beschichtungen. Im Anschluss an die Patentierung wurde sofort nach Ende des Zweiten Weltkrieges mit der industriellen Herstellung begonnen – an dieser Herstellung wird bis heute weiterentwickelt.

Herstellung ist gleichbedeutend mit der Verarbeitung mehrerer Komponenten wie Synthetikharz und Härter. Das Ergebnis ist eine reaktionsfähige Harzmasse. Mit dem Härtungsvorgang steigt die Zähigkeit, anders gesagt die Viskosität bis hin zur Härtung. Das Ergebnis ist dann das Duroplast als ein unschmelzbarer Kunststoff. Die Kunstharzverarbeitung erfolgt als Variante im Gussverfahren – das Gießharz wird in eine Form gegossen, die ein- oder auch mehrmalig nutzbar ist. Mehr zur Herstellung von Kunstharz.

Ist Kunstharz giftig?

Die Schadstoffreinheit von Kunst- und von Gießharzen ist seit jeher ein durchaus belastendes Dauerthema. Erfahrungsgemäß lässt die Schadstoffbelastung mit zunehmender Aushärtung nach, bis hin zur rückstandslosen Verflüchtigung.

Der gesundheitliche Schaden entsteht durch das wiederholte Einatmen. Chemische Konzentration einerseits sowie Dauerhaftigkeit des Einatmens austretender Dämpfe andererseits können ursächlich zu nachhaltigen Gesundheitsschäden führen: Diabetes, Unfruchtbarkeit oder Krebs.

Ausgehärtete Epoxidharze sind ungiftig und insofern ungefährlich – sofern sie wirklich komplett ausgehärtet sind. Ist das nicht der Fall, dann können durchaus starke allergische Reaktionen schon durch einen minimalen Augen- oder Hautkontakt ausgelöst werden. Die Ausdünstungszeit von Epoxidharzen dauert erfahrungsgemäß eine Woche und mehr.

Eine besondere Eigenschaft ist die absolute Geruchlosigkeit der Epoxidharze. Einerseits ist das angenehm im Umgang und bei der Anwendung, andererseits fehlt dadurch ein greifbarer Anhaltspunkt, ab welchem Zeitpunkt sie absolut gesundheitsunschädlich sind. Hier gilt der Grundsatz: eher etwas länger als üblich warten.

Fußboden gießen mit Kunstharz

Fußböden mit der Epoxidharz-Beschichtung zu gießen, bietet langfristig und nachhaltig mehrere Vorteile zugleich. Zu ihnen gehören Abriebfestigkeit sowie Witterungsbeständigkeit. Die Bodenbeschichtung ist nur schwer entzündbar und eignet sich gut für elektrische Isolierungen – sie ist überaus kriechstromfest. Letztlich ist die Fußbodenbeschichtung auch beständig gegen jegliche Säuren, gegen Alkohol, Mineralöl und Benzin bis hin zu Chlorkohlenwasserstoff.

Boden grundieren mit Kunstharzen

Zum Fußböden grundieren, beispielsweise als Estrich Kunstharz-Grundversiegelung, empfiehlt sich ein hoch konzentriertes Grundieren. Mit dem Grundieren wird der bis dahin poröse Untergrund dauerhaft vor vielfältigen Einflüssen geschützt. Grundieren lohnt sich sowohl auf glattem als auch auf porösem Untergrund - durch das Grundieren wird der Untergrund weniger saugfähig. Das wiederum verlängert die Lebensdauer der Bodenbeschichtung als solcher – ergänzend dazu kann das Grundieren auch noch eine Rostbildung verhindern.

Kunstharze und ihre Beschichtungen

Heutzutage werden zunehmend mehr Fußboden Beschichtungen aus Epoxid- oder aus PU-Harzen gewünscht. PU ist die Abkürzung für Polyurethan als ein reaktiver Kunstharztyp, der durch chemische Reaktion aushärtet. Zu den Inhalts- und Füllstoffen dieser Fußboden Beschichtung gehören Epoxydharz, Polyurethanharz, Methacrylatharz sowie andere Polymere.

Kurz gesagt: Dieses Beschichten des Fußbodens ist ein Überzug aus lösungsmittelfreien Reaktionsharzen mitsamt Füllstoffen und gegebenenfalls auch noch mit Farbpigmenten. Das Beschichten gewährleistet eine mechanisch stärker beanspruchbare Verschleißschicht mit guter Chemikalienbeständigkeit samt pflegeleichter Oberfläche.

Bodenbelag aus Kunstharz (Kunstharzbeläge)

Der Kunstharzbodenbelag ist eine Beschichtung bestehend aus der Kunsthartkomponente sowie aus dem Härter. Dieser Fußboden ist heute, zu Beginn der 2020er-Jahre, voll im Trend und lässt sich vielfältig gestalten. Ist er erst einmal getrocknet, bildet die Beschichtung einen fugenlosen Fußboden ohne jede Ausdünstung. Bei einem neuen Estrich als Untergrund des Fußbodens ist Grundieren das A und O. Ein Fußboden mit dieser Beschichtung ist für Wohnräume ebenso gut geeignet wie für Nutzräume – Stichwort: Küche, Sanitärbereich, Hauswirtschaftsraum.

Kunstharz-Anlagen von PURPLAN

Die PURPLAN GmbH mit Stammsitz in der niedersächsischen Gemeinde Wallenhorst plant, konstruiert und baut Anlagen rund um die Herstellung, Lagerung sowie Speicherung einer Vielfalt an Kunstharztypen. Gängige und viel gefragte Kunstharz-Anlagen sind die Bindemittel-, Dispersions- oder auch die Polyesterharzanlagen.

Das familiengeführte mittelständische Unternehmen mit deutschlandweit zwei weiteren Niederlassungen in Dresden/Sachsen und Wuppertal/NRW sowie mit zwei internationalen Niederlassungen in Shanghai/China sowie in Charlotte im US-Bundesstaat North Carolina ist auf dem Weltmarkt so bekannt wie präsent.

Reaktionsanlagen für die Kunstharzproduktion, Tanklager sowie Abfüllanlagen sind seit jeher die Kernkompetenzen rund um die Kunstharzherstellung.