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Polyurethanharz Ratgeber – Alles was Sie wissen sollten

polyurethanharz

 

Wenn Sie mit Harz arbeiten wollen, haben Sie die Qual der Wahl. Es sind mehrere unterschiedliche Harze auf dem Markt erhältlich und jede Sorte hat ihre Vor- und Nachteile – so auch Polyurethangießharz. In unserem Polyurethanharz Ratgeber nennen wir Ihnen die wichtigsten Polyurethangießharz Eigenschaften und verraten Ihnen, worauf Sie achten müssen, wenn Sie Polyurethan kaufen möchten.

 

 

 

Was ist Polyurethan Gießharz?

Ganz allgemein versteht man unter Polyurethanen Kunstharze oder auch Kunststoffe, welche aus einer Polyadditionsreaktion zwischen Dialkoholen oder Polyolen und Polyisocyanaten hervorgehen.

Polyurethan Gießharz weist verschiedenste Eigenschaften auf, die von Anwendung zu Anwendung variieren und eine große Bandbreite an Möglichkeiten abdecken. So entstehen daraus nicht nur thermoplastische, sondern auch duroplastische Kunststoffe sowie Elastomere.

Generell besteht das Gießharz aus einem Zweikomponentensystem aus Harz und Härter, die nach der Vermischung durch eine chemische Reaktion aushärten. PU Gießharze können, ebenso wie Epoxidharz und Polyesterharz, mit verschiedenen Additiven sowie Füllmaterialien oder Färbemitteln versetzt werden. Dadurch erhalten sie die gewünschten Eigenschaften. Der Anwender kann dem Harz beispielsweise einen Inhibitor beimischen, um die sogenannte Topfzeit, also die Verarbeitungszeit, zu erhöhen. Dadurch kann diese sehr variabel gestaltet werden, so dass sie jeder Anwendung gerecht wird.

Weiterhin gibt es Farbpigmente sowie fluoreszierende Farbstoffe, die dem Polyurethanharz eine individuelle Farbe verleihen können. Dadurch können Sie das Harz ganz auf Ihre eigenen Bedürfnisse anpassen. Beispiele für Füllstoffe sind, neben anderen, Baumwollflocken, Glasfasern, mineralische Füllstoffe und Leichtfüllstoffe. Mit diesen kann der Anwender Einfluss nehmen auf Eigenschaften wie mechanische Festigkeit, Steifigkeit oder auch Oberflächenhärte.

 

 

Vor- und Nachteile von Polyurethanharz

Bevor Sie PUR-Harz kaufen, sollten Sie sich natürlich gewissenhaft über die Polyurethan Gießharz Eigenschaften informieren, um herauszufinden, ob es für Ihre Zwecke geeignet ist. Generell ist PU Gießharz ein sehr angenehmer Werkstoff, der viele Vor- und nur wenige Nachteile aufweist.

 

Vorteile

 

  • Es verfügt über sehr gute Fließeigenschaften und lässt sich dadurch leicht vermischen und verarbeiten
  • Seine Viskosität ist dabei jedoch nicht zu hoch, so dass es sich optimal gießen und auch formen lässt
  • Es härtet schnell aus und seine Entformzeit ist sehr kurz
  • Es hat eine gute Füllbarkeit
  • Es lassen sich damit auch sehr kleine und dünnwandige Modelle herstellen, die dennoch eine hohe Stabilität aufweisen
  • Es ist als Elektrovergussmasse geeignet
  • Sie können verschiedenste Zusätze einmischen, beispielsweise Additive wie Inhibitoren oder auch Füllmaterialien und Farbpasten
  • Es besteht nur eine geringe Schwundmenge bei der Aushärtung
  • Es verfügt über eine sehr hohe Hitzebeständigkeit nach dem Aushärten
  • Abhängig von der Zusammensetzung sind sowohl Elastomere als auch duroplastische Kunststoffe erhältlich; Erstere lassen sich nach der Aushärtung durch Vulkanisieren miteinander verbinden

Nachteile

 

  • Es besitzt eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit; damit einhergehend entstehen zum Teil unerwünschte Reaktionen wie Aufschäumen
  • Um gegenüber UV-Licht unempfindlich zu werden, sind bestimmte Zusätze vonnöten
  • Es ist nach der Aushärtung nicht schweißbar
  • Während der Aushärtung kommt es durch das Styrol zu einer starken Geruchsbildung und damit einhergehend zu einer potentiellen Gesundheitsgefahr
  • Die adhäsive Eigenschaft von PU Harz fällt geringer aus als bei Epoxidharz

 

PU Harze, die rasch verarbeitet werden müssen, sich aber zugleich auch schnell entformen lassen, heißen allgemein Schnellgießharze. Wenn Sie mit einem solchen Harz arbeiten möchten, müssen Sie also unbedingt auf die Topfzeit achten, sonst härtet das Material zu schnell aus und Sie müssen wieder von vorn beginnen. Dies kann als Nachteil, aber auch als Vorteil gewertet werden, denn schließlich entsteht dadurch auch die schnelle Entformbarkeit.

Wenn Sie Polyurethanharz kaufen möchten, sollten Sie außerdem auf den Härtegrad achten und ob dieser für Ihr Projekt passend ist. Der Härtegrad wird in Shore angegeben und sollte auf der jeweiligen Verpackung vermerkt sein. Nach der Aushärtung werden weiche Materialien in Shore-Härte A angegeben und härtere Materialien in Shore-Härte D. Erstere weisen dabei eine gummiartige Konsistenz auf.

 

 

 

Anwendungsgebiete von PU Harz

Die Anwendungsgebiete von PU-Harz sind unglaublich vielfältig. Sowohl für die Industrie als auch für den Heimwerker ist Polyurethangießharz ein sehr interessanter Werkstoff.

So lassen sich beispielsweise Schaumstoffe aus PU herstellen, aber auch Lacke, Klebstoffe und Beschichtungen. PU schützt jedoch auch elektronische Baugruppen vor verschiedensten Umwelteinflüssen wie mechanischen Belastungen oder Feuchtigkeit. Daher werden diese meist vergossen.

Aber auch für die Herstellung von Dämpfungs- und Federelementen, Gießreifen, Messwandlern für die Mittel- und die Hochspannungstechnik, Antriebselementen sowie diversen Verschleißteilen ist das PU Harz mittlerweile von unschätzbarer Bedeutung.

Anders als bei der Herstellung von Schaumstoff, bei der eine Reaktion mit Wasser und die damit einhergehende Schaumbildung erwünscht sind, sollten bei allen anderen Anwendungen die Oberflächen, mit denen das flüssige PU Harz in Berührung kommt, vollkommen trocken sein. Sonst kann das Polyurethan Gießharz seine positiven Eigenschaften verlieren.

 

Bodenbeschichtungen

Gerade in industriell genutzten Gebäuden wie KFZ-Werkstätten oder verschiedenen Hallen wird Polyurethangießharz gern eingesetzt, da es nicht nur optisch punktet und den darunter liegenden Boden – oft Beton – vor hohen Belastungen schützt, sondern auch viele andere positive Eigenschaften besitzt. Als Bodenbelag ist es abriebfest und sehr elastisch. Es hält nicht nur hohen thermischen, sondern auch mechanischen Belastungen stand und ist einfach aufzubringen. Außerdem ist es nicht zu kostenintensiv.

Im Außenbereich sollte es gegenüber der Beschichtung mit Epoxidharz bevorzugt werden, da es, anders als das Letztgenannte, durch seine hohe UV-Beständigkeit nicht zum Vergilben neigt und auch hohen Temperaturschwankungen optimal standhält.

Auch in Kindergärten und Schulen wird eine Beschichtung aus Polyurethanharz oft verwendet, da diese die Rutsch- und somit die Unfallgefahr verringert.

Die Sanierung von Flachdächern findet oftmals mithilfe von PU Gießharz statt. Das Gießharz bietet dabei große Vorteile, da es leicht aufzubringen und sehr haltbar ist. Auch hierbei kommt die große UV-Beständigkeit des Materials zum Tragen.

polyurethan giessharz

 

 

PU Gießharz für das Formengießen

Beim Formengießen werden beide miteinander vermischten, flüssigen Komponenten in eine Form gegossen. Danach härtet das Material aus.

Für das Formengießen ist Polyurethanharz durch seine geringe Viskosität und verschiedene andere Eigenschaften hervorragend geeignet, egal ob es sich dabei um eine verlorene oder eine wiederverwendbare Form handelt. Möchten Sie Polyurethan gießen, sind dabei jedoch grundsätzlich zwei Dinge zu berücksichtigen:

  • Das PU Gießharz ist nur aus der Form zu lösen, wenn diese zuvor mit einem Trennmittel behandelt wurde
  • Bei elastischen Polyurethanen sind Schäden am Urmodell möglich, da durch die Aushärtung hohe Temperaturen entstehen

 

Anwendungsgebiete beim Formengießen sind, neben anderen, die folgenden:

  • Verguss sowie Herstellungsprozesse von elektronischen Bauteilen, beispielsweise Halbleitern, Baugruppen und Isolatoren
  • Abgüsse und Verwendung bei Denkmal- sowie Gebäuderestaurierung
  • Umhüllung von vergänglichen Objekten und damit einhergehend die Verwendung als Klarsichtverguss
  • Beschichtung und Glasur von verschiedenen Objekten
  • Modellbau, vor allem als Nachbildung von Gewässern
  • Verguss offener Kontaktstellen bei Leitungen

Das Formengießen erfreut sich sowohl in der Industrie als auch beim Kleinanwender großer Beliebtheit und kann nicht nur maschinell erfolgen, sondern auch von Hand. Dabei ist es wichtig, dass das Gießharz sorgfältig angemischt und langsam in die Form gegossen wird, da ansonsten eine zu hohe Beimischung von Luftblasen erfolgt. Nach dem Einfüllen können Sie einige Male leicht mit den Fingern gegen die ausgefüllte Form klopfen, damit die eingearbeiteten Luftblasen entweichen können. Um eine zu große Lufteinmischung zu verhindern, können Sie optimalerweise die Form von unten her auffüllen statt das Gießharz von oben einzuschütten.

In der Industrie werden sowohl Gießmasse als auch Gießling in manchen Anlagen mithilfe von Vakuum getrocknet und zuvor entgast.

 

polyurethan giessen

 

 

 

Verarbeitung von PU Gießharz – Step-by-Step-Anleitung

Wie genau Sie PU Gießharz verarbeiten, hängt natürlich von seinem Verwendungszweck ab. Wir gehen in unserem Polyurethanharz Ratgeber von der Verwendung als Bodenbeschichtung auf Beton sowie dem Formenguss aus.

  • Bevor Sie das Polyurethanharz gießen, legen Sie sich alle benötigten Materialien zurecht, denn die Verarbeitungszeit von zweikomponentigem PU Gießharz ist natürlich begrenzt. Rühren Sie im Zweifelsfall lieber weniger des Gemischs an oder geben Sie einen Inhibitor zu, wenn Sie große Flächen bearbeiten oder große Formen ausgießen möchten.
  • Bei der Verwendung als Bodenbelag ist es unerlässlich, dass der Boden zuerst vorbereitet wird. Reinigen Sie diesen gründlich von Staub, Schmutz und Fett. Verspachteln Sie eventuelle Fugen und Risse, so dass der komplette Boden plan ist. Natürlich sollten Sie die Spachtelmasse zunächst trocknen lassen, bevor das Gießharz aufgebracht wird. Nachdem Sie den Untergrund vorbereitet haben, können Sie den Boden zunächst grundieren. Dazu verwenden Sie optimalerweise eine zweikomponentige Grundierung auf PU-Harz-Basis ohne Lösungsmittel.

 

polyurethan beschichtung

Vor dem eigentlichen Gießen des PU-Harzes empfiehlt sich bei einer Bodenbeschichtung eine Vor-Grundierung.  Bilder: bhakpong – stock.adobe.com

 

  • Nun können Sie das Polyurethanharz-Gemisch anrühren, falls Sie mit zwei Komponenten arbeiten. Dieser Arbeitsschritt fällt natürlich weg, wenn Sie mit nur einer Komponente arbeiten.
  • Halten Sie sich beim Anmischen an die Herstellerangaben. Rühren Sie möglichst gründlich um und schütten Sie das Gemisch auch ein bis zwei Mal um, damit die beiden Komponenten perfekt miteinander vermischt werden.
  • Nach dem Vermischen wird das Gießharz aufgetragen oder in die Form gegossen. Bei Bodenbeschichtungen beträgt die gewünschte Dicke in der Regel nur wenige Millimeter, bei allen anderen Objekten kommt es selbstverständlich auf die Art Ihres Projektes an. Möchten Sie das Harz nicht zum Gießen eines Bodenbelags, sondern für einen Formenguss verwenden, bearbeiten Sie die verwendete Form vorher unbedingt mit einem geeigneten Trennmittel.

 

polyurethan kaufen

Beim Misch-Prozess ist es dringend ratsam äusserst gründlich zu arbeiten.  Bilder: Chinnabanchon9Job / shutterstock.com

 

  • Nun muss das Harz natürlich aushärten. Wie lange dies dauert, hängt ebenfalls von Ihrem Projekt sowie der Art des verwendeten Harzes ab. Es sind sowohl kalthärtende als auch warmhärtende Harze erhältlich. Manche PU Gießharze können auch mithilfe von Ultraviolettstrahlung, also beispielsweise einer UV-Lampe, ausgehärtet werden.
  • Vorsicht ist geboten beim Gießen von großen Objekten, denn bei diesen kann durch den Aushärtungsprozess ein relativ großräumiger Schwund entstehen. Diesem können Sie durch Nachgießen entgegenwirken. Dabei müssen Sie jedoch darauf achten, keine Lunker oder äußere Einzüge einzuarbeiten. Nach der vollständigen Aushärtung ist ein Nachgießen übrigens nicht mehr möglich, sonst drohen Risse oder zumindest Eigenspannungen im Material.

 

pu harzBilder: bhakpong – stock.adobe.com

 

  • Achten Sie beim Aushärtungsprozess auch auf die durch den exothermen Verlauf abgegebene Wärme. Diese sollte entsprechend abtransportiert werden können, da sonst die Temperaturen im Gießling immer weiter ansteigen und der Härtungsprozess zu sehr beschleunigt wird. Auch dadurch können Schwachstellen im Material entstehen.
  • Objekte, die mit PUR gegossen wurden, können nach der Reinigung und gründlichen Entfernung des Trennmittels beliebig weiterverarbeitet werden. Sie können sowohl grundiert als auch lackiert werden. Wird das so entstandene Objekt im Außenbereich eingesetzt, ist eine Lackierung empfohlen, um die UV- sowie Witterungsbeständigkeit zu erhöhen.

PU Harze für die Bodenversiegelung eignen sich perfekt für die Versiegelung von 3D Fussböden.

 

 

Lagerung und Haltbarkeit von PUR-Gießharzen

Bei der Lagerung von Polyurethangießharz ist auf die Vermeidung großer Temperaturschwankungen zu achten. Generell sollte PUR-Gießharz bei einer Temperatur von 15 bis 25 Grad Celsius in verschlossenen Behältern gelagert werden. Achten Sie bei bereits geöffneten Verpackungen auf das luft- sowie feuchtigkeitsdichte Wiederverschließen. Verarbeiten Sie die angebrochenen Gebinde möglichst rasch und schütteln Sie die beiden Komponenten vor dem Vermischen vorsichtig, aber gründlich auf.

Es ist möglich, dass das PU Harz durch die Lagerung leicht kristallisiert. Dann können Sie es auf höchstens 70 Grad Celsius langsam und vorsichtig erwärmen, um es zu entkristallisieren. Lassen Sie es in diesem Fall auf Raumtemperatur abkühlen, ehe Sie es weiterverarbeiten.

 

 

Sicherheitshinweise zur Verarbeitung von Polyurethan Gießharz

  • Die im Polyurethangießharz enthaltenen Isocyanate sind allergieauslösend sowie eventuell krebsverursachend. Diese Eigenschaften beziehen sich jedoch nur auf das noch nicht ausreagierte Material. Ist die Reaktion vollständig abgeschlossen, sind keine gesundheitlichen Schädigungen durch den Werkstoff mehr zu erwarten. Dennoch sollten Sie im Umgang mit dem PU Gießharz Vorsicht walten lassen.
  • Auch verschiedene Additive können gesundheitsschädigend sein, beispielsweise Weichmacher oder auch Flammschutzmittel.
  • Halten Sie sich unbedingt an die vom Hersteller bereitgestellten Informationen zur Arbeit mit dem PU-Gießharz. Verwenden Sie während Ihres Arbeitsprozesses einen Atemschutz sowie Handschuhe und tragen Sie langärmelige Kleidung. Lüften Sie Ihren Arbeitsplatz gut und achten Sie darauf, alle benötigten Werkzeuge griffbereit zu haben.
  • Vermeiden Sie offenes Feuer in der Nähe. Sollte das Gemisch in Kontakt mit Ihren Augen oder Schleimhäuten gelangen, spülen Sie diese für mehrere Minuten gründlich aus und suchen Sie anschließend unbedingt einen Arzt auf.

 

 

Fragen und Antworten

Was ist Polyurethan?

Polyurethan ist ein Kunststoff, der uns in unserem täglichen Leben überall begegnet. Er hat verschiedene positive Eigenschaften, die sich nicht nur die Industrie, sondern auch der Privatanwender gern zunutze macht. PUR entsteht durch eine exotherme, also Wärme freisetzende Polyadditionsreaktion.

Polyurethan ist also ein sehr interessanter Werkstoff, ebenso für industrielle Zwecke wie auch für den Hausgebrauch. Seine einfache Anwendung und seine vielen positiven Eigenschaften ermöglichen eine saubere Fertigung auch ohne große Vorkenntnisse.

 


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