Das Wort „Polyester“ wird in zwei unterschiedlichen Welten verwendet, und die Verwechslung ist an der Tagesordnung. In der Textilbranche ist Polyester eine thermoplastische Faser auf PET-Basis. In der Verbundwerkstoffindustrie meint man ungesättigtes Polyesterharz (UP-Harz): ein duroplastisches Bindemittel, das nach dem Aushärten nicht wieder aufgeschmolzen werden kann.
Dieser Beitrag behandelt das zweite — das Harz in jedem GFK-Bauteil, vom Bootsrumpf bis zum Bahnpaneel.
Was ungesättigtes Polyesterharz ist
Ungesättigtes Polyesterharz entsteht durch Polykondensation einer zweibasigen Säure (Phthalsäureanhydrid, Isophthalsäure oder Maleinsäureanhydrid) mit einem Glykol (Propylenglykol, Ethylenglykol). Das Attribut „ungesättigt“ bezieht sich auf die reaktionsbereiten Doppelbindungen entlang der Polymerkette — genau über diese läuft die Aushärtung.
In der Herstellungsform ist das Harz bei Raumtemperatur nahezu fest. Um verarbeitbar zu werden, wird es in einem reaktiven Lösungsmittel gelöst — fast immer Styrol. Handelsübliches Polyesterharz enthält typischerweise 30–45 % Styrol. Styrol ist dabei kein bloßer Verdünner: Während der Härtung vernetzt es die Polymerketten und wird Teil der Struktur.
Wie die Aushärtung abläuft
Polyester härtet über radikalische Polymerisation aus. Drei Komponenten sind erforderlich:
- Harz + Styrol — das Grundsystem.
- Beschleuniger — meist Cobaltoctoat, in der Regel bereits werkseitig zugesetzt („vorbeschleunigtes“ Harz).
- Härter / Initiator — MEKP (Methylethylketonperoxid), etwa 1–2 Gew.-%.
Sobald MEKP zugegeben wird, zerlegt das Cobalt es in freie Radikale; diese greifen die Doppelbindungen in Styrol und in den Polyesterketten an, und es entsteht ein dreidimensionales, vernetztes Netzwerk. Der Vorgang ist exotherm. In dicken Laminaten führt unkontrollierte Exothermie zu Rissen und Verfärbungen.
Sicherheitshinweis: Cobaltbeschleuniger niemals direkt mit MEKP mischen. In reiner Form reagieren beide heftig. Der Beschleuniger kommt stets zuerst ins Harz, der Härter erst danach in die Mischung.
Gelzeit, Aushärtung und Temperung
- Gelzeit: die Zeit, bis die Mischung ihre Fließfähigkeit verliert — typischerweise 15–40 Minuten. Sie wird über Temperatur, Härteranteil und Harztyp eingestellt.
- Aushärtung: Nach wenigen Stunden ist das Bauteil entformbar.
- Temperung: Die endgültige mechanische und chemische Beständigkeit stellt sich bei Raumtemperatur erst nach Wochen ein. Einige Stunden bei 40–80 °C verkürzen das und verbessern die Kennwerte.
Harztypen
| Typ | Charakter | Typische Anwendung |
|---|---|---|
| Orthophthalisch | Universell, wirtschaftlich, mittlere Chemikalien- und Wasserbeständigkeit | Innenverkleidungen, allgemeine GFK-Teile, Karosserie |
| Isophthalisch | Höhere Wasser-, Hydrolyse- und Chemikalienbeständigkeit, bessere Zähigkeit | Bootsrümpfe, Wasser- und Chemietanks, Außenbauteile |
| Isophthalisch-NPG | Hervorragende Wasser- und UV-Beständigkeit, geringes Osmoserisiko | Marine-Gelcoat, Sperrschicht im Yachtrumpf |
| Bisphenolisch | Hohe Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit | Chemieanlagentanks, Kamine, Säureleitungen |
| DCPD | Geringer Schwund, niedrige Styrolemission, gute Oberfläche | Fahrzeugaufbauten, Sichtflächen |
| Flammhemmend | ATH-gefüllt oder halogen-/phosphormodifiziert | Schienenfahrzeuge, Schifffahrt, ÖPNV-Innenräume |
Vinylester: zwischen Polyester und Epoxid
Vinylesterharz besitzt ein Epoxid-Grundgerüst, wird aber wie Polyester in Styrol gelöst und mit MEKP gehärtet. Es bietet deutlich bessere Wasser- und Chemikalienbeständigkeit sowie höhere Schlagzähigkeit als Polyester, ist jedoch günstiger und einfacher zu verarbeiten als Epoxid. In Yachtrümpfen werden die ersten Lagen hinter dem Gelcoat häufig in Vinylester als Osmosesperre ausgeführt.
Stärken und Grenzen
Stärken: niedrige Kosten, Aushärtung bei Raumtemperatur, einfache Verarbeitung, große Formulierungsbreite, hervorragende Verträglichkeit mit Glasfaser, gute Oberflächengüte.
Grenzen: 5–8 % Volumenschwund beim Härten, geringere Haftung und mechanische Leistung als Epoxid, Styrolemission mit entsprechendem Lüftungs- und Arbeitsschutzbedarf sowie Osmoserisiko bei dauerhaftem Wasserkontakt.
Der letzte Punkt ist der meistdiskutierte und hängt unmittelbar mit der Gelcoat-Auswahl zusammen.
Styrol, Arbeitsschutz und Umwelt
Styrol ist eine flüchtige organische Verbindung; Einatmen und Hautkontakt müssen begrenzt werden. Geschlossene Verfahren — Vakuuminfusion und RTM — senken die Styrolemission gegenüber dem offenen Handlaminieren drastisch. Das ist eines der stärksten Argumente für den Wechsel zum geschlossenen Verfahren, sowohl für die Gesundheit der Beschäftigten als auch für die Konformität mit ISO 45001 und ISO 14001.
Polyester bei Zenginler İmalat
Zenginler İmalat fertigt seit 1977 mit Polyester. Das in Bahnanwendungen eingesetzte Laminat entsteht mit flammhemmendem Harz Büfa Firestop 8175-W-1 und Şişecam-Glasfaser, an der Oberfläche mit Büfa Firestop GC S285-SV Brandschutz-Gelcoat. Diese Rezeptur wurde von der TSE nach TS EN 45545-2:2023 geprüft und im Klassifizierungsbericht Nr. 304218 als konform mit dem Anforderungssatz R1 in den Gefährdungsstufen HL1, HL2 und HL3 dokumentiert.