Duroplaste, auch Duromere genannt, sind Kunststoffe, die nach ihrer Aushärtung nicht mehr verformt werden können. Duroplaste sind harte, glasartige Polymerwerkstoffe, die über chemische Hauptvalenzbindungen dreidimensional fest vernetzt sind. Die Vernetzung erfolgt beim Mischen von Vorprodukten mit Verzweigungsstellen und wird entweder bei Raumtemperatur mit Hilfe von Katalysatoren chemisch oder bei hohen Temperaturen thermisch aktiviert.

Klassifizierung

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Duromere bilden eine von drei Gruppen, in die Polymere eingeteilt werden. Man unterscheidet hierbei je nach dem Vernetzungsgrad zwischen den makromolekularen Hauptketten nach Thermoplasten, Elastomeren und Duroplasten. Während die Thermoplaste keine Vernetzungsstellen aufweisen und daher aufschmelzbar sind, können Elastomere und Duroplaste aufgrund ihrer Vernetzung nicht aufgeschmolzen werden und zerfallen nach Überschreiten der Zersetzungstemperatur (Pyrolyse).

Duroplaste sind im Unterschied zu Elastomeren wesentlich stärker vernetzt, was in ihrem Herstellungsprozess durch Polykondensation und Polyaddition begründet liegt. Beim Aushärtungsprozess bilden sich hierbei lineare Kettenmoleküle, die sich auch untereinander dreidimensional vernetzen und dabei eine stabile Struktur bilden. Nach dem Aushärten können sie ihre Form nicht mehr verändern. Auf mechanische Einwirkung reagieren sie mit Rissen oder Sprüngen. Durch während der Polykondensation entstehende Spaltprodukte werden Duroplaste anfangs oft Blasen. Zusätzlich neigen einige zum Schrumpfen, Springen und Zerbröseln. Letzteres liegt in dem Abbau von während der Herstellung entstehenden Eigenspannungen begründet.

Zu den Duroplasten zählen die Aminoplaste und die Phenoplaste, die beide über Methylenbrücken (—CH₂—) oder Methylenetherbrücken miteinander verbunden sind.

Geschichte des Werkstoffs

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Duroplaste aus Kunstharzen gehören zu den ersten industriell produzierten Kunststoffen. Ursprünglich konnten sie nur in Pressformen aus ihren Vorstufen (z. B. Phenoplaste aus Phenolharzen) hergestellt werden und wurden deshalb auch als Pressmassen bezeichnet, im Gegensatz zu Thermoplasten, die man als Spritzgießmassen bezeichnete. Erst ab Mitte der 1960er Jahre wurden Verfahren entwickelt, die die Herstellung von Duroplasten im Spritzgießverfahren ermöglichten. Heutzutage werden Duroplaste in zahlreichen Verfahren verarbeitet. Im Vordergrund stehen dabei immer die hohe thermomechanische Festigkeit und das im Vergleich zu Metall geringe spezifische Teilegewicht.

Anwendungsgebiete

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• Motorraumanwendungen (Wasserpumpengehäuse, Bremskolben, Riemenscheiben, Kommutatoren, u.ä.)
• Schutzhelme, wie der Feuerwehrhelm
• Kabelbahnen (Ebo)
• Leistungs- und Leitungsschutzschalter
• Karosserieteile
• Reflektoren (Autoscheinwerfer)
• Haushalt (Bügeleisenhitzeschild, Topfgriffe und Herdleisten)

Ein weiteres Anwendungsgebiet war früher die Karosserieaußenhaut des Pkw Trabant.

Heutzutage werden zahlreiche Baugruppen aus Metall im Automobil-Motorraum durch Duroplast-Bauteile substituiert. Aufgrund der geringen Dichte, der höheren Temperaturstabilität und der häufig geringeren Bauteilkosten nimmt dieser Trend deutlich zu.

Weitere Informationen beim Arbeitskreis Duroplast.

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