Kapsel mit flüssigem Schmierstoff

Längere Lebensdauer durch flüssigen Schmierstoff: SKZ und IAP entwickeln neuartige, selbstschmierende Compounds mit Mikrokapseln in der Matrix.

Dem SKZ ist es mit dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP erstmals gelungen, schmierstoffgefüllte Mikrokapseln in thermoplastische Kunststoffe einzuarbeiten und auf diese Weise selbstschmierende Werkstoffe herzustellen.

Hohe Reibungskräfte sind eine der häufigsten Ursachen für Schadensfälle bei tribologisch beanspruchten Kunststoffbauteilen. Die reibungsmindernden Additive, die derzeit für die Einarbeitung in Kunststoffbauteile zur Verfügung stehen, beschränken sich überwiegend auf Trockenschmierstoffe.

Ziel der Untersuchungen war es daher, auch den Einsatz von flüssigen bzw. pastösen Schmiermitteln in Kunststoffen zu ermöglichen. Diese zeichnen sich durch eine bessere Verteilung und eine größere stoffliche Vielfalt aus, daher lassen sie sich besser an die jeweilige Kunststoff-Matrix anpassen. Flüssige und pastöse Schmierstoffe konnten bislang nur durch externe Zugabe oder aufwändige Vorrichtungen dosiert werden.

Mit flüssigen Schmierstoffen gefüllte Mikrokapseln vereinen die Vorteile aus beiden Welten. Sie lassen sich als Pulver wie Trockenschmierstoffe verarbeiten, wirken aber nach ihrer Freisetzung wie Flüssigschmierstoffe.

SKZ und Fraunhofer IAP haben jetzt mit Flüssigschmierstoffen gefüllte Mikrokapseln entwickelt und erfolgreich in tribologisch funktionalisierte thermoplastische Compounds überführt. Bei mechanischer Beanspruchung brechen die Kapseln auf und setzen den Schmierstoff bedarfsgerecht frei, sodass die Reibung an der beanspruchten Stelle minimiert wird.

Dabei wurden zunächst die Verarbeitungsparameter zur Herstellung der Mikrokapseln optimiert. Im Folgenden wurde die Einarbeitung der Kapseln in die Kunststoffe wie PP, POM und PA6 sowie die Verarbeitung der Compounds untersucht, da während des Compoundier- bzw. Spritzgießprozesses idealerweise keine Schädigung der Mikrokapseln auftreten darf.

Die Effektivität der selbstschmierenden Kunststoffe wurde schließlich in tribologischen Untersuchungen durch deutliche Reibungs- und Verschleißminderungen bestätigt. Die Ergebnisse des Vorhabens erlauben interessierten Firmen sowohl die Entwicklung neuer als auch die Optimierung bestehender tribologisch beanspruchter Kunststoff-Teile.

mg