Füllstoffe

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Füllstoffarten und Anwendungen

Füllstoffe sind Zusatzstoffe, die bestimmte Eigenschaften der Harze verändern, beispielsweise die Härte und Abriebfestigkeit, die chemischen, mechanischen, thermischen und elektrischen Werte. Die Vernetzung des Bindemittels (Harz) sollte durch die Zugabe von Füllstoffen nicht behindert werden. Es ist deshalb besonders darauf zu achten, daß die Zusätze keine Feuchtigkeit enthalten. Dies gilt vor allem für Naturprodukte wie Holzmehl oder Baumwollflocken.
Füllstoffe unterscheiden sich in ihrer Zusammensetzung, Struktur und Dichte.


Zusammensetzung

Organische Füllstoffe

...sind z.B. die Naturfasern Baumwolle, Jute, Hanf und Sisal. Häufig verwendete anorganische Produkte sind Glasfasern, Glashohlkugeln (Glass-Bubbles) oder Metallpulver.
Die Struktur der Füllstoffe bestimmt neben den spezifischen Füllstoffestigkeiten die Eigenschaften der Formstoffe.


Baumwolle.png


Faserförmige Füllstoffe

... sind z.B. Glasfaserschnitzel und Baumwollflocken.
Sie verbessern die Zug-, Druck- und Biegefestigkeit und das Bruchverhalten. Das Gewicht der gefüllten Harzmassen erhöht sich, die Fließfähigkeit wird verringert.

Glasschnitzel.png



Pulverförmige Füllstoffe

... sind z.B. Quarzmehl, Talkum und Kreide.
Je nach Härte ergeben sie sehr abrieb- und verschleißfeste Harzmassen (Quarzmehl) oder aber leicht schleifbare Endprodukte (Talkum, Kreide).


Talkum.png


Kugelförmige Füllstoffe

... wie Glass Bubbles erhöhen die Schlagzähigkeit und Druckfestigkeit, jedoch nicht die Zugfestigkeit.
Durch den Kugellagereffekt verbessern sie in geringen Zusatzmengen die Fließfähigkeit der Harze.

Microglaskugeln.png


Beispiel aus der Praxis

3M-GlassBubbles.jpg

3M Glass Bubbles sind ein funktioneller Leichtbaufüllstoff aus absolut gleichförmigen Glashohlkugeln im Mikrobereich. Im PU-System Bayflex® Lightweight ersetzen sie gemeinsam mit weiteren Additiven die bisher verwendeten Mineralfasern. Das Ergebnis: mit 0,9 kg/ Liter bis zu 30 Prozent Gewichtseinsparung.

3M Glass Bubbles senken Kosten und Gewicht, verbessern die Materialeigenschaften, steigern die Prozesseffizienz, ermöglichen innovative Materialien und Produkte, sind erprobt und zuverlässig.

(Quelle: 3M Newsletter 4/2013)


Thixotropiermittel

... werden zum Eindicken von Harzen benötigt. Es handelt sich um hochdisperse Kieselsäuren mit hoher spezifischer Oberfläche.
Praktisch alle Deckschichtharze (Gelcoats) auf Epoxyd- und Polyesterharzbasis enthalten Thixotropiermittel, um ein Ablaufen an senkrechten und geneigten Flächen zu verhindern.

Thixo.png


Farbpigmente

Auch Farben sind Füllstoffe. Das Einmischen ist sehr einfach, da im Regelfall fertige Pigmentpasten verfügbar sind.
Das qualitativ oft schlechtere Selbstanreiben trockener Pigmente entfällt.

Pigment blau.png


Flammschutzmittel

Alle Füllstoffe beeinflussen das Brandverhalten mehr oder weniger. Als ausgesprochene Brandschutzausrüstung gelten Zusätze von Antimontrioxid, Aluminiumhydroxid und halogenierten Verbindungen.


Vergleich der Eigenschaften typischer Füllstoffe

Dichtevergleich g/cm3 bei 20 °C Wert
Glass-Bubbles 0,21/0,12
Micro-Airballons 0,19/0,43
Microglaskugeln 2,5
Poraver 1-2 mm 0,23
Talkum 2,7
Holzmehl Durchschnittswert 1,2
Glasfasern 2,54
Baumwolle 1,54
Alupulver
2,7


Anwendungen

Deckschichtharze (Gelcoats)

  • Thixotropiermittel und evtl. Farbpaste


Formenharze

  • Thixotropiermittel und Farbpaste, je nach gewünschter Härte und Wärmeleitfähigkeit Titandioxid, Quarzmehl, Stahl- und Alupulver.


Faserspachtel

  • Glasfasern mit Thixotropiermittel


Feinspachtel

  • Thixotropiermittel mit Kreide/Talkum


Leichtspachtel

  • Micro-Ballons und Thixotropiermittel


Metallspachtel

  • Thixotropiermittel mit Metallpulver, meist Aluminium


Kupplungsschichten im Formenbau

  • Glasfaserschnitzel mit Baumwollflocken (1:1)


Kleber

  • Thixotropiermittel, für dickere Klebefugen Baumwollflocken


Rieselfähige Preßmassen

  • Baumwollflocken


Wärmeleitfähige Gießmassen

  • Thixotropiermittel und Alu-Pulver


syntaktische Schäume

  • leichte, hohle Füllstoffe wie z.B. Microhohlkugeln (Glas-Bubbles)


Rezepturen

Empfohlene Zugabemenge zu 100 g Epoxydharz (Epoxydharz L + Härter L) für eine breiartige Konsistenz der Mischung.

Füllstoff Zugabemenge
Glasfaserschnitzel 6 mm 50 g
Glasfaserschnitzel 3 mm 65 g
Glasfaser gemahlen 0,2 80 g
Kohlefaserschnitzel 3 mm 22 g
Kohlefaser gemahlen 0,2 mm 25 g
Kohlefaser gemahlen extrafein 0,1 mm 37 g
Baumwollflocken 21 g
Thixotropiermittel (auch TM 100) 7 g
3M Scotchlite ™ Glass Bubbles 0,12 g/cm³
20 g
3M Scotchlite ™ Glass Bubbles 0,21 g/cm³
30 g
Micro Airballons® 0,19 g/cm³
35 g
Microglaskugeln 2,5 g/cm³
400 g
Talkum
120 g
Aluminiumpulver
180 g
Poraver® 1-2 mm
1500 g
Quarzsand
400 g