DFG-Projekt „Einfluss der Rezeptur von Liquid Silicone Rubber auf die Haftung zu Thermoplasten“

Am Fachgebiet Kunststofftechnik startet demnächst ein neues, von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördertes Forschungsprojekt zur Untersuchung der Haftung zwischen Flüssigsilikonkautschuk (Liquid Silicone Rubber, LSR) und Thermoplasten. Ziel des dreijährigen Projekts ist es, den Einfluss der Rezeptur und des Compoundierprozesses von LSR auf die Verbundhaftung zu untersuchen und den bislang nicht vollständig geklärten Haftungsmechanismus zwischen beiden Werkstoffgruppen aufzuklären.

Im Mittelpunkt des Forschungsvorhabens steht die Entwicklung und Untersuchung eigener LSR-Rezepturen. Während bisherige wissenschaftliche Arbeiten überwiegend auf kommerziell erhältliche Materialien mit unbekannter Zusammensetzung zurückgriffen, werden im Projekt alle relevanten Rezepturbestandteile – darunter Basispolymere, Füllstoffe, Vernetzer, Katalysatoren, Inhibitoren und Haftvermittler – gezielt variiert. Ergänzend werden die Einflüsse der Compoundierung sowie Verarbeitungsparameter im Spritzgießprozess untersucht. Die hergestellten LSR-Thermoplast-Verbunde werden umfassend hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften, ihrer Haftfestigkeit sowie der Grenzfläche zwischen beiden Werkstoffen charakterisiert. Moderne Analyseverfahren wie Rasterkraftmikroskopie (AFM), Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und thermische Analysen ermöglichen dabei detaillierte Einblicke in die Grenzschicht. Zusätzlich sollen Methoden des Machine Learning genutzt werden, um Zusammenhänge zwischen Materialrezeptur, Verarbeitung und Verbundhaftung zu identifizieren.

AFM-Untersuchung (Phasenbild) der Grenzschicht von einem PP-LSR-Verbund mit einer Silikatschicht durch eine Oberflächenbehandlung mittels Silikatisierung 

Obwohl LSR-Thermoplast-Verbunde bereits seit vielen Jahren industriell eingesetzt werden, ist bis heute nicht eindeutig geklärt, wodurch die Haftung zwischen beiden Materialien entsteht. Die bisherige Forschung konzentrierte sich vor allem auf Oberflächenvorbehandlungen der Thermoplaste oder auf kommerzielle LSR-Systeme, deren genaue Zusammensetzung nicht bekannt ist. Dadurch fehlen grundlegende Erkenntnisse darüber, welchen Beitrag einzelne Rezepturbestandteile zur Ausbildung der Haftung leisten. Mit der Untersuchung selbst entwickelter LSR-Formulierungen soll diese wissenschaftliche Lücke geschlossen werden. Die Ergebnisse des Projekts tragen dazu bei, die grundlegenden Haftungsmechanismen zwischen Flüssigsilikonkautschuk und Thermoplasten besser zu verstehen. Dadurch können leistungsfähige und langlebige Mehrkomponentenbauteile gezielt für technische und industrielle Anwendungen entwickelt werden.