Untersuchung von Flüssigsilikonkautschuk-Polypropylen-Verbunden

Durch eine Funktionenintegration im Mehrkomponenten-Spritzgießen können unterschiedliche Eigenschaften zu einem synergetischen Bauteil zusammengeführt werden. Zielsetzung dieser Arbeit war die Erzeugung und Charakterisierung von Flüssigsilikonkautschuk-Polypropylen-Verbunden. Eine Herausforderung stellte die unzureichende Haftungskompatibilität zwischen den beiden Substratpartnern dar. Bislang bestehen am Markt noch keine verfügbaren selbsthaftenden Silikone für diese Materialkombination. Die Erzeugung einer Verbundhaftung ist hingegen durch eine geeignete Oberflächenaktivierung möglich. Daher erfolgte in dieser Arbeit die Herstellung der Verbunde mithilfe der Silikatisierung der Polypropylen-Oberflächen. Hierfür stellte die Parameterauswahl (Flammenabstand zum Substrat, Geschwindigkeit der Aktivierung) einen wesentlichen Aspekt der Arbeit dar. Vor diesem Hintergrund erfolgte mit den ausgewählten Parametern die Untersuchung der Langzeitbeständigkeit der Oberflächenaktivierung. Dadurch konnten Aussagen über den Zeitpunkt der Weiterverarbeitung (Überspritzung der Polypropylen-Komponente mit LSR) getroffen werden. Eine umfangreiche analytische Betrachtung wurde mittels der Drop-Shape-Analyse (Untersuchung des Benetzungsverhaltens), der FTIR-Spektroskopie (Detektion neuer chemischer Verbindungen) und der konfokalen Lasermikroskopie (Analyse der Oberflächenrauheit) durchgeführt. Zudem kann sich neben dem Verarbeitungsprozess zur Verbundherstellung (z.B. Werkzeugverweilzeiten und Temperaturen) ein anschließendes Nachbehandlungsverfahren auf die spätere Haftung auswirken. Insbesondere können erhöhte Temperaturen zu Änderungen der Materialeigenschaften führen. In diesem Zusammenhang erfolgten umfassende thermische und morphologische Untersuchungen an der Polypropylen-Komponente, um die Auswirkungen durch Nachbehandlungsprozesse (Temperaturlagerung) sowie die Einflüsse verschiedener Prozesseinstellungen zur Verbundherstellung (Werkzeugtemperaturen und Verweilzeiten) auf die Haftungseigenschaften zu ermitteln. Durch Peel-Versuche in Anlehnung an die VDI-Richtlinie 2019 konnten die Auswirkungen der Nachbehandlungs- und Verarbeitungsprozesse auf die Verbundhaftung aufgezeigt werden. Die gewonnenen Erkenntnisse in dieser Arbeit tragen dazu bei, das Material- und Prozessverständnis von LSR-Thermoplast-Verbunden zu stärken und somit eine Übertragung von neuen Materialkombinationen in verschiedene Bauteilgeometrien zu erleichtern.