Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Silikonelastomere mit vorteilhafter Haptik, minimierter Reibung und reduzierter Schmutzanfälligkeit

Ziel des geplanten Forschungsvorhabens sind Silikonmaterialien mit vorteilhafter Haptik, minimierter Reibung und reduzierter Schmutzanfälligkeit.

Nutzbar gemacht werden diese Attribute durch Bestrahlung der Oberflächen mittels Licht aus Vakuum-UV-Lampen. Ergebnisse sind a) die Bereitstellung eines Verfahrens zur Erzeugung der Effekte, b) die Schaffung von Grundlagenverständnis zur Ausprägung der Effekte zwecks Einstellbarkeit und c) die anwendungsbezogene Charakterisierung vor dem Hintergrund der Haupteinsatzfelder, dabei werden im Forschungsvorhaben sowohl körpernahe als auch technische Anwendungen adressiert.

Als Ausgangspunkt für die Untersuchungen dienen kommerzielle Lampen, die sich durch geringe Investitions- und Betriebskosten und eine hohe Flexibilität (inline einsetzbar, Luftatmosphäre, bis zu 2 m Behandlungsbreite) auszeichnen. Eine Integration in bestehende industrielle Produktionsprozesse ist nach Einschätzung von Anlagenherstellern meist einfach möglich (< 1 Jahr).

Nach einer erfolgten Umsetzung ist der Nutzen für KMU als besonders hoch einzu-schätzen: sie werden erstmals in die Lage versetzt, den Aufwand zur Veredelung selbst zu leisten, der derzeit extern in Form einer Gasphasenfluorierung oder einer Beschichtung mit Fremdmaterialien erfolgt. Jenen Technologien entgegen werden die produktseitigen Vorteile mittels VUV-Verfahren unter Erhalt der vorteilhaften Materialeigenschaften wie Elastizität des Volumenmaterials, Biokompatibilität und thermischer Beständigkeit erzielt. Die Forschungsergebnisse stärken somit aufgrund ihres innovativen Charakters zusätzlich die wirtschaftliche Position der Anwender am Markt.

Ergebniszusammenfassung:

Die Ziele des Forschungsvorhabens wurden erreicht. Durch eine geeignete Wahl der Parameter kann die Haptik der Silikonoberfläche je nach Anwendungsfall individuell eingestellt werden. Die Anhaftung sowie die Reibung der Silikonoberflächen kann durch die VUV-Bestrahlung signifikant verbessert werden. Im Gegensatz zu den anderen positiven Effekten (vorteilhaftere Haptik, reduzierte Schmutzanfälligkeit) ergaben sich hierbei deutliche Unterschiede zwischen den beiden verwendeten Lampensystemen. Die Beständigkeit ist nach Bestrahlung mit einer Quecksilber-Niederdrucklampe deutlich besser als nach Bestrahlung mit einer Xenon-Excimerlampe. Eine signifikant verringerte Staubanhaftung ist ebenfalls nachweisbar.

Die Untersuchungen zum Grundlagenverständnis bestätigen die SiOx-artige Veränderung der Silikonoberfläche durch die VUV-Bestrahlung. Es kommt nicht zu einer vollständigen Oxidation. Die Modifikation führt zu einem Gradientenaufbau. Die Bestrahlung mit einer Xenon-Excimerlampe führt zu einer stärkeren Härtung an der Oberfläche verglichen mit der Quecksilber-Niederdrucklampe. Diese führt allerdings zu einem in die Tiefe weiter modifizierten Bereich.

Die Ergebnisse bieten Anwendungsmöglichkeiten in verschiedenen Bereichen, beispielsweise der Automobilindustrie, Elektronikindustrie und Textilindustrie. Mögliche Anwendungsfälle sind Dichtungen und Schläuche, die aufgrund der Reibungsreduktion einfacher montiert und länger verwendet werden können. Aufgrund des materialtreuen Verfahrens sind zudem besonders Anwendungen im medizinischen Bereich sowie in der Lebensmittelindustrie vorstellbar, wie beispielsweise Prothesen oder Hilfsmittel in der Küche. Die verringerte Staubanhaftung ist einerseits vorteilhaft hinsichtlich einer besseren Hygiene. Andererseits bietet sie für alle Produkte einen optischen Vorteil.