Melaminharze (Melamin-Formaldehyd-Kondensationsharze, DIN-Kurzzeichen: MF) sind Kunstharze (Kondensationsharze), die auf den Verbindungen Melamin und Formaldehyd basieren und zu den Aminoplasten zählen.[1] Nach dem Durchhärten über eine Polykondensation bilden die Harze duroplastische Kunststoffe. Neben den klassischen Melamin-Formaldehyd-Kondensationsharzen werden auch modifizierte Melaminharze, wie Melamin-Phenol-Formaldehyd-Harze (DIN-Kurzzeichen: MPF) und Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Harze (DIN-Kurzzeichen: MUF) hergestellt.
Geschichte
Melamin wurde 1834 von Justus Liebig erstmals dargestellt. In Deutschland und der Schweiz begann in den Jahren 1936 bis 1938 die großtechnische Melaminharzproduktion.[2] 1957 kamen Melamin-Phenol-Formaldehyd-Copolykondensate auf den Markt.[3]
Herstellung von Melamin-Formaldehyd-Kondensationsharzen
Als Zwischenprodukt werden Hydroxymethylmelamine (Hexamethylolverbindungen) durch Addition von Formaldehyd an Melamin in wässriger Lösung gewonnen. Je nach Menge an Formaldehyd bilden sich Tri- bis Hexa-Hydroxymethylmelamine:
Das in Wasser lösliche Produkt wird als Lösung oder nach Trocknung als Pulver weiterverarbeitet. Mit Füllstoffen (z. B. Zellstoff) und Zuschlägen, wie Farbstoffe und Katalysatoren, werden nach Trocknung Formmassen gewonnen. Bei 140–160 °C unter Druck erfolgt eine Polykondensation, die zu unlöslichen und nicht schmelzbaren Formteilen oder Beschichtungen führen. Die Kondensationsreaktionen führen zur Verknüpfung der Monomere über Ether- und Methylengruppen:[4]
Bei vollständiger Härtung bilden sich jedoch engmaschig über Methylengruppen vernetzte Kunststoffe:[3]
- Mögliche Struktur eines gehärteten Melamin-Formaldehyd-Harzes. Gestrichelte Linien deuten die Fortsetzung des Makromoleküls an.
Eigenschaften
Die Eigenschaften von Melaminharzen sind deutlich von den Zuschlägen abhängig. Sie sind im Vergleich zu anderen Duroplasten gut witterungs- und lichtbeständig. Sie sind dauerhaft thermisch (80–130 °C), kurzzeitig auch 150 °C, bei Sondereinstellungen (Additive) mehr, und mechanisch stabil und sind mittelgute elektrische Isolatoren. Sie neigen jedoch zur Rissbildung wegen Nachschwindung. Melaminharze besitzen eine hohe Oberflächenhärte und Kratzfestigkeit, einen hohen Oberflächenglanz und eine hohe Kriechstromfestigkeit. Sie sind beständig gegen schwache Säuren und Laugen, Öle und Fette, nicht jedoch gegen starke Säuren und Laugen. Sie besitzen auch eine gewisse Wärme- und Feuchtigkeitsbeständigkeit. Allerdings kann Melaminharz in geringem Maße auch zu Melamin und Formaldehyd zurückreagieren, vor allem, wenn es in Kontakt mit heißen Flüssigkeiten kommt. Das Bundesinstitut für Risikobewertung warnt daher davor, heiße, flüssige Lebensmittel wie Kaffee oder Suppe in Geschirr aus Melaminharz einzufüllen, denn zum Teil würden dabei „hohe Mengen an Melamin oder Formaldehyd freigesetzt“,[5] welche gesundheitsschädlich seien.
Verwendung
Melaminharze werden zur Herstellung von Formteilen mit Füllstoffen (40 % – 50 %) für elektrische Isolierteile, Schalterteile, Essgeschirr, Beschläge von Kochgeschirr verwendet. Als Schichtpressstoffe, beispielsweise mit Papier, Glasfasern oder Baumwollgewebe, werden sie für Möbel- und Türbeschichtungen verwendet. Vorkondensate werden als Leim- oder Lackharze (Einbrennlacke) genutzt.
Schon 1989 wurden Melaminharzfasern (MF) von der BASF in den USA entwickelt. Sie weisen eine außerordentliche thermische Beständigkeit (Dauertemperatur-Beständigkeit bis 200 °C) auf, sind unschmelzbar und haben eine gute Alkali- und Säurebeständigkeit. Die Stapelfasern können in Mischungen mit Baumwollfasern oder synthetischen Chemiefasern zu feuerfesten Textilien (z. B. Feuerschutzanzügen) eingesetzt werden.[6][7][8] In letzter Zeit ist auch die Herstellung von Melamin-Meltblown-Vliesstoffen bekannt geworden.[9]
Modifizierte Melaminharze
- Melamin-Phenol-Formaldehyd-Harze (MPF)
- Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Harze (MUF)
- Melamin-Polyester
- MUPF-Leim
Handelsnamen
- MF: Basotect (Melaminharzschaum)[10], Melopas, Textolite
- MPF: Bakelite
- Schichtpressstoffe: Resopal, Resonit, SprelaCart
Einzelnachweise
- ↑ Eintrag zu Melaminharze. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 20. Juni 2014.
- ↑ Hans-Dieter Jakubke, Ruth Karcher (Hrsg.): Lexikon der Chemie. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2001.
- ↑ a b Wolfgang Kaiser: Kunststoffchemie für Ingenieure. 3. Auflage, Carl Hanser, München 2011, S. 423 ff.
- ↑ Eintrag zu Melamin-Formaldehyd-Harze. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 20. Juni 2014.
- ↑ BfR: Fragen und Antworten zu Geschirr und Küchenutensilien aus Melamin-Formaldehyd-Harz, FAQ des BfR vom 25. November 2019
- ↑ Dieter Veit: Fasern – Geschichte, Erzeugung, Eigenschaft, Markt. Springer Berlin 2023, ISBN 978-3-662-64468-3, S. 810/811.
- ↑ Fabia Denninger (Hrsg.): Lexikon Technische Textilien. Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2009, ISBN 978-3-86641-093-0, S. 262.
- ↑ Walter Loy: Chemiefasern für technische Textilprodukte. 2., grundlegende überarbeitet und erweiterte Auflage. Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2008, ISBN 978-3-86641-197-5, S. 111.
- ↑ Meltblown-Vliesstoffe aus Melaminharz.
- ↑ Melaminharzschaum der BASF, In: Basotect.de.