Füllstoffe

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.

Faserförmige Füllstoffe

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

 

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).

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.

 

Beispiel aus der Praxis

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 Epoxid- und Polyesterharzbasis enthalten Thixotropiermittel, um ein Ablaufen an senkrechten und geneigten Flächen zu verhindern.

 

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.

 

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-Ballons	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 Epoxidharz (Epoxidharz 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-Ballons 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