SKZ: Superhydrophobe Oberflächen durch Mikrokapseln in Kunststoffen

Prinzipskizze zur Funktionsweise der nachhaltigen SHP-Polymerkomposite und -Beschichtungen - (Skizze: SKZ).

Durch die Integration von Mikrokapseln in Kunststoffcompounds lassen sich vielfältige Eigenschaftsverbesserungen in Bauteilen erzielen. Am Kunststoff-Zentrum SKZ werden superhydrophobe Oberflächen durch Mikrokapseln in Kunststoffen entwickelt.

Extrem wasserabweisende oder superhydrophobe Oberflächen bieten viele Vorteile. Sie werden beispielsweise im Schiffbau oder in Rohrleitungssystemen eingesetzt, um die Reibung mit Wasser oder anderen Flüssigkeiten zu minimieren.

Bei kalten Außentemperaturen kann man oft beobachten, dass Autofahrer kräftig an den Türen ziehen, was bei Schließsystemen von Autotüren zu erhöhter Reibung oder sogar zum Blockieren des Schließsystems führen kann, da sich zwischen dem Metallrahmen und den beweglichen Teilen Eis bildet. Auch hier können superhydrophobe (SHP) Oberflächen diese Eisbildung verhindern. Aufgrund der hohen Beanspruchung und der damit verbundenen Belastung verliert die Beschichtung in diesem Anwendungsbereich jedoch schnell ihre Wirkung bzw. nutzt sich auf Dauer einfach ab.

Um diese Herausforderung zu meistern, hat sich ein Projektteam zusammengefunden. Das Kunststoff-Zentrum SKZ kooperiert mit dem Fraunhofer Institut für angewandte Polymerforschung, der Carl Bechem GmbH und der 4D Concepts GmbH, um eine SHP-Oberfläche zu entwickeln, deren Wirkung nachhaltig und dauerhaft u.a. die Eisbildung an beweglichen Teilen von Schließsystemen verhindern soll.

„Unser Ansatz ist es, eine Beschichtung mit Mikrokapseln zu entwickeln, die mit einer superhydrophoben Substanz gefüllt ist und direkt ins Material eingebracht wird, wodurch sich die Schicht immer wieder erneuert. Das Bauteil würde dadurch langlebiger und auch ressourceneffizienter, denn eine immer wiederkehrende externe Applikation auf die Oberfläche wäre dann nicht mehr nötig“, erklärt Patrick Limbach, Senior Engineer am SKZ.

Durch die Integration von Mikrokapseln in Kunststoffcompounds lassen sich vielfältige Eigenschaftsverbesserungen in Bauteilen erzielen. Das Kunststoff-Zentrum SKZ verfügt bereits aus anderen Forschungsprojekten über umfangreiche Erfahrungen in der Entwicklung und Einarbeitung von Mikrokapseln in Kunststoffsysteme. Bei erfolgreichem Abschluss des im September 2024 gestarteten und bis 2027 geplanten Forschungsvorhabens sind weitere Anwendungen für selbstregenerierende SHP-Oberflächen denkbar. Überall dort, wo tribologisch beanspruchte Beschichtungen im Außenbereich eingesetzt werden, kann die Entwicklung Vorteile bringen.

Als Beispiele werden Rolltore oder Außenrollos genannt, bei denen Vereisung zu ähnlichen Problemen führen und den Antriebsmotor belasten.

Weitere Informationen: www.skz.de

SKZ - Das Kunststoff-Zentrum, Würzburg

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