Was ist Bakelit?
Bakelit ist das meistproduzierte duroplastische Harz und das erste von Menschen hergestellte Kunstharz.
Bakelit wurde erstmals 1872 von Bayer in Deutschland durch eine Reaktion zwischen Phenol und Formaldehyd entdeckt.
Es wurde dann 1907 von Bakeland industrialisiert und weltweit verbreitet.
Anwendungen von Bakelit
Bakelit ist sehr hitze-, säure- und ölbeständig und wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Spezifische Anwendungen sind die folgenden:
1. Formmaterialien
Formmaterialien werden am häufigsten für Teile von Elektrogeräten verwendet, wobei die Hauptanwendungsbereiche Güter des täglichen Bedarfs, Automobilteile und Teile von Telekommunikationsgeräten sind.
2. Laminierte Produkte
Die meisten Anwendungen für laminierte Produkte sind gedruckte Schaltungen, die in Haushaltsgeräten und elektronischen Geräten verwendet werden.
3. Schalengießen
Das Schalengießen ist ein Metallgießverfahren, das hauptsächlich beim Gießen von Kraftfahrzeugteilen eingesetzt wird. Der Rohstoff für die Formen, die bei diesem Verfahren verwendet werden, ist eine Mischung aus Quarzsand und Bakelit, die als Harzsand bezeichnet wird.
4. Klebstoffe für die Holzverarbeitung
Holzverarbeitungsklebstoffe werden häufig bei der Herstellung von Sperrholz, Hartfaserplatten und Spanplatten verwendet. Weitere Anwendungen sind Schleifscheiben, Schleifmittel, Bremsbeläge, Isolierlacke und Farben.
Aus Bakelit hergestellte Farben können rauen Umgebungen standhalten, da sie chemikalien- und rostbeständig sind. Als Bindemittel für Sandformen für 3D-Drucker kann Bakelit außerdem zur Herstellung festerer Sandformen verwendet werden, so dass präzisere Abmessungen gedruckt werden können.
Eigenschaften von Bakelit
Kunststoffe können in thermoplastische und duroplastische Harze unterteilt werden, wobei Bakelit in die letztere Kategorie fällt. Duroplastische Harze entstehen durch Reaktionshärtung von flüssigen Rohstoffen durch Erhitzen.
Einmal geformt, kehren sie bei erneuter Erwärmung nicht mehr in den flüssigen Zustand zurück, was die Herstellung hoch hitzebeständiger Formteile ermöglicht. Seit den späten 2000er Jahren steht Bakelit in Bezug auf das inländische Produktionsvolumen unter den duroplastischen Harzen stets an erster Stelle.
Zu den Vorteilen von Bakelit gehören elektrische Isolierung, Hitzebeständigkeit, Flammenbeständigkeit, Haftung, chemische Beständigkeit, Säurebeständigkeit und Wärmeisolierung. Vor allem die hohe Wärmebeständigkeit ist sein größtes Merkmal, weshalb viele Produkte mit dieser Eigenschaft hergestellt werden.
Nachteilig sind dagegen die Anfälligkeit gegenüber Alkalien und die geringe Schlagfestigkeit. Die Schlagzähigkeit kann daher durch Zugabe eines Verstärkungsmittels verbessert werden.
Weitere Informationen zu Bakelit
Wie wird Bakelit hergestellt?
Bakelit wird durch Polymerisation von Phenol und Formaldehyd hergestellt. Je nach verwendetem Katalysator werden zwei Arten von Bakelit-Vorläufern synthetisiert: Novolak und Resol.
Aus diesen Vorläufern wird Bakelit durch Zugabe eines Vernetzungsmittels hergestellt, um die Reaktion weiter voranzutreiben.
1. Novolak
Ein Gemisch aus Phenol und Formaldehyd wird bei oder oberhalb des Siedepunkts 1,5-3 Stunden lang mit Salzsäure oder Oxalsäure als saurem Katalysator zur Reaktion gebracht. Dabei werden die Additions- und Kondensationsreaktionen wiederholt, so dass ein lineares Polymer entsteht, in dem das Phenol mit CH2-Gruppen verknüpft ist.
Nach der Reaktion werden das Wasser und das nicht umgesetzte Phenol entfernt, das Produkt wird aus dem Reaktionstank entnommen, abgekühlt und verfestigt und dann zerkleinert, um Novolac zu erhalten. Durch die Reaktion mit dem Härter Hexamethylentetetramin entsteht durch die intermolekulare Vernetzung des Novolacs ein wärmehärtendes, unlösliches Bakelit.
2. Resol
Die Reaktion wird bei 80-100 °C für 1,5-3 Stunden mit einem alkalischen Katalysator und mit einem Überschuss an Formaldehyd über Phenol durchgeführt. Dabei entsteht ein Gemisch aus Monomethylphenol, Dimethylphenol und Trimethylphenol, das zu Resol kondensiert.
Die weitere Reaktion unter Hitze und Druck führt zur Vernetzung der Dimethylolphenol- und Trimethylolphenol-Anteile zu wärmehärtendem unlöslichem und unlöslichem Bakelit. Die Reaktion der Resole mit einem alkalischen Katalysator, Phenol- und Formaldehydresolen findet im Allgemeinen bei der Verarbeitung von Bakelit-Formteilen statt.