Kunststoff.NRW -  Aachen. Reibung und Verschleiß beeinflussen die Lebensdauer sich bewegender Teile und den Wirkungsgrad technischer Systeme entscheidend. Allein in Deutschland entstehen dadurch Kosten in Höhe von etwa 4,5 % des Bruttoinlandproduktes. Chemiker vom Institut DWI – Interactive Materials Research an der RWTH in Aachen erzeugen Kunststoffe mit noppenartiger Oberfläche, minimieren so den Abrieb und verbessern die Ressourceneffizienz.

 

Beispiele für reibungsarmes Verhalten und ausgeprägte Abriebfestigkeit liefert die Natur. Eines davon ist der Sandfisch, eine kleine Eidechse, mit der Fähigkeit, sich „schwimmend“ durch den Wüstensand zu bewegen. Von Prof. Rechenberg, TU Berlin, wurde entdeckt, dass der Gleitreibungskoeffizient seiner Haut deutlich unter dem herkömmlicher Materialien wie Glas, Stahl oder Teflon liegt.

 

Nach dem Vorbild der Sandfischhaut haben die Aachener zusammen mit Kollegen vom Lehrstuhl für Kunststofftechnik der Universität Erlangen-Nürnberg und vom Deutschen Institut für Kautschuktechnologie in Hannover verschiedene Kunststoffmatrices modifiziert. Insbesondere konnten die Abriebeigenschaften des Massenkunststoffs Polypropylen, aber auch einiger Elastomere optimiert werden.

 

Dazu werden anorganische Mikro- und Nanopartikel in einem flüssigen oberflächenaktiven, polymeren SiO2-Precursor (Polyalkoxysiloxane – PAOS) dispergiert. PAOS sorgt für eine Hydrophobierung der harten Teilchen, deren „Wanderung“ an die Oberfläche und Anbindung an die Polymermatrix. Die Herstellung und Verarbeitung erfolgt in gängigen polymertechnologischen Prozessen wie Extrusion und Spritzguss. Während des Abkühlprozesses segregieren die Partikel und erzeugen eine mikroraue, noppenartigen Oberflächenstruktur. Diese Oberflächen haben gegenüber unmodifiziertem Polypropylen ein bis zu 25 % besseres Verschleißverhalten.

 

Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie im Rahmen der Industriellen Gemeinschaftsforschung über die DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V. mit insgesamt 733.000 Euro gefördert. Seitdem stoßen diese neuen Materialien auf ein reges Interesse seitens der Industrie, die darin eine Möglichkeit zur Erweiterung des Anwendungsspektrums preisgünstiger Massenkunststoffe wie PP sehen.