Polyurethanharze für Hochleistungs-Faserverbundwerkstoffe in Rotorblättern von Windenergieanlagen

Faserverstärkte Polyurethane sind für viele Anwendungen etabliert, aber fast ausschließlich in nicht-strukturellen Komponenten zu finden. Eine zentrale Anforderung bei der Herstellung großflächiger Strukturbauteile – wie Rotorblätter von Windenergieanlagen – sind ausreichend lange Verarbeitungsdauern des Harzsystems. Für PU-Harze stellt dies eine besondere Herausforderung dar, da Verarbeitbarkeit und gewünschte Endeigenschaften teilweise gegensätzliche Modifikationen in der Harzchemie erfordern. Die Aufklärung der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen systematisch variierter PU-Harze bildet die Basis, um schließlich mit einer auf die Zielanwendung ’Rotorblatt’ anforderungsgerecht optimierten Formulierung die PU-spezifischen Prozessrandbedingungen zur Herstellung von Faserverbundwerkstoffen mit hoher Laminatqualität zu erarbeiten. Derart dargestellte PU-Verbundwerkstoffe zeichnen sich durch ein hervorragendes Eigenschaftsprofil aus. Es wurde nachgewiesen, dass das Einsetzen erster Schädigungen – im Vergleich zu Werkstoffen mit Epoxidharz-Matrix – zu deutlich höheren Lasten verschoben ist. Die hohe Bruchzähigkeit und Ermüdungsbeständigkeit der PU-Harze wird durch ihre starke Anbindung an die Fasern sehr gut ins Laminat transferiert. Das schädigungsresistente Verhalten auch unter dynamischer Last und die Langzeittoleranz gegenüber existierenden Mikro- oder Makroschädigungen unterstreichen das Leichtbaupotential dieser Werkstofftechnologie.