FFD IM - Freudenberg Forschungsdienste SE & Co. KG

Ausgabe 3_2012
FFD IM
DIALOG
Mehr Informationen unter www.forschungsdienste.de
Plasma-Oberflächentechnik
u Produkte gezielt veredeln und optimieren
Freudenberg
Forschungsdienste

Inhaltsverzeichnis
2 Inhalt
1. Vorwort S. 3
2. Plasma-Oberflächentechnik S. 4
3. Kohlenstoffnanoröhren in elastomeren Werkstoffen S. 9
4. Neues von den Senior Scientists S. 13
5. Vorsicht Erfindung S. 16
6. Seminare S. 17
Quelle: Inno. CNT
Schematische Darstellung: Blick in eine Kohlenstoffnanoröhre

Vorwort
Liebe Geschäftsfreunde,
Für die Firma Freudenberg ist es von strategischer Bedeutung,
eine zunehmende Zahl von Produkten auf dem schnell wachsenden
Markt der Medizintechnik anbieten zu können. Aufgrund des
breit gefächerten Produktportfolios und des dazugehörigen technologischen
Know-hows ist Freudenberg bestens vorbereitet, eine
starke Position im Markt zu erreichen. Ein wesentlicher Faktor ist
dabei auch die Entwicklung neuer Produkte. FFD hat in diesem
Jahr begonnen, die ersten Entwicklungsprojekte für Helix Medical
durchzuführen. Außerdem erhöhen wir systematisch unser Knowhow
im Bereich Medizintechnik. Dabei nutzen wir unser Wissen
über Werkstoffe, Verfahren und Methoden und wenden dieses auf
die Entwicklung medizintechnischer Produkte an. Die Fragestel-
lungen sind sehr vielfältig, angefangen bei Biokompatibilität über
Beständigkeit, Sterilisation, Designfreiheit bis hin zu Normen und
gesetzlichen Regelungen.
Zum Thema Klebungen in der Medizintechnik finden Sie einen
Artikel in dieser Ausgabe des Dialogs (Seite 13).
Auch Methoden, um Oberflächen in einer Weise zu modifizieren,
dass sie kompatibel zu anderen Oberflächen oder auch Flüssigkeiten
sind, können für medizintechnische Produkte wichtig sein.
Mit einer Plasmabehandlung können diese, aber auch noch viele
andere Eigenschaften erreicht werden (Seite 4).
Carbon Nano Tubes (CNTs) sind nicht nur ein Meisterwerk der
chemischen Synthese, sie zeigen auch einige faszinierende Eigenschaften.
Eine Grundlagenentwicklung zu Materialkombinationen
und Verarbeitung soll zeigen, ob mit diesen Werkstoffen Leichtbauteile,
zum Beispiel Prothesen, oder kleine elastische Bauteile,
hergestellt werden können. Über einige Eigenschaften von CNTgefüllten
Elastomeren lesen Sie ab Seite 9.
Ich wünsche Ihnen eine spannende und anregende Lektüre.
Mit freundlichen Grüßen
Dr. Gerd Eßwein
Vorwort
3

Produkte gezielt veredeln und optimieren
4
PLAsMA-
OberFLächentechnIk
Plasma-Oberflächentechnik
Der Begriff „Plasma“ wurde 1928 von Irving Langmuir zuerst definiert
[Lan28]. Seitdem entwickelten Forscher in Wissenschaft und
Industrie eine Vielzahl von plasmabasierten Prozessen, von denen
einige nicht nur industriell etabliert sind, sondern auch zu nachhaltigen
Neuerungen des täglichen Lebens beigetragen haben. Die prominentesten
darunter sind vermutlich Plasmaprozesse in der Halbleitertechnik
zur Chipherstellung, in der Photovoltaik zur Produktion
von Solarzellen oder in der Automobiltechnik zur tribologischen
Optimierung von Motorkomponenten. Ende der 90er Jahre lag der
Umsatz deutscher Betriebe in der Plasmatechnologie jährlich bei
rund einer Milliarde Euro. Bis 2008 wuchs das Umsatzvolumen
trotz Wirtschaftskrise auf 1,6 Milliarden Euro [NN10].
Oftmals entsprechen Bauteileigenschaften nicht vollständig den gewünschten
Anforderungen, so dass erst durch oberflächenveredelnde
Maßnahmen das gewünschte Eigenschaftsspektrum bzw. die
gewünschte Produktqualität erreicht werden kann. Die gängigen
Verfahren wie Galvanisieren oder Lackieren werden zunehmend
durch plasmabasierte Verfahren ergänzt. Die Plasma-Oberflächentechnik
wird hierbei vermutlich am häufigsten verwendet, um die
Oberflächenspannung eines Werkstoffs zu modifizieren. Korona-
oder Barriere-Entladungen werden standardmäßig bei der Aktivie-

ung von Polyolefin-Folien vor dem Bedrucken eingesetzt [NN04].
Elastomerprofile und -dichtungen sowie Polyolefin- oder PTFE-Formteile
werden zur Verbesserung der Verkleb-, Bedruck- oder Lackierbarkeit
ebenfalls oftmals im Plasma gereinigt und aktiviert [Hen00].
Kontaktlinsen aus Sililkonhydrogelen, die von Natur aus äußerst
hydrophob und so für das Auge unverträglich sind, werden heute
üblicherweise im Plasma hydrophiliert [CMR04].
Abb. 1: Plasmaprozesse werden nicht nur zu Marketingzwecken eingesetzt, sondern
finden heute vielfach industriell Anwendung
Plasmaprozesse für die industrielle Anwendung
Der Plasmazustand wird häufig als der „vierte Aggregatzustand“
bezeichnet. Dies ist in erster Linie darauf zurückzuführen, dass
Feststoffe durch die Zufuhr von Energie (bspw. in Form von Hitze)
zunächst in den flüssigen, dann den gasförmigen und schließlich
in den Plasmazustand übergehen. Der Energieeintrag muss groß
genug sein, um Ionisationsprozesse auszulösen und ladungstragende
Spezies zu erzeugen [Gri94]. Wird einem Gas elektromagnetische
Strahlung zugeführt, so wird diese Energie zunächst
von der Elektronenhülle der Gasmoleküle absorbiert. Die Elektronen
werden beschleunigt und wechselwirken in elastischen und
inelastischen Stößen mit weiteren Bestandteilen. Neben den freien
Elektronen liegen in einem Plasma dann auch Neutralteilchen,
Ionen und Radikale vor. Nach außen hin ist ein Plasma jedoch
elektrisch neutral [Gri94, Ina96].
In der industriellen Anwendung lassen sich grundsätzlich zwei Klassen
von Plasmaprozessen unterscheiden: schichtbildende und nichtschichtbildende
Plasmaprozesse. Nichtschichtbildende Prozesse
werden in der Regel zur Reinigung, Aktivierung oder zum Ätzen von
Oberflächen eingesetzt. Anorganische Gase, wie bspw. Sauerstoff,
Stickstoff oder Argon, führen hier meist zu einem Abtrag sowie zu
einer leichten chemischen Modifikation der Oberfläche. Gerne wird
dieser Effekt bei der Feinstreinigung vor dem Lackieren oder Bedrucken
verwendet. Zusätzlich werden bei diesen Prozessen funktionelle
Gruppen in die Oberfläche eingebaut, was sich bei polymeren
Werkstoffen in erster Linie in der besseren Benetzbarkeit bemerkbar
macht. Viele Polymere weisen nach einer Plasmabehandlung einen
geringeren Kontaktwinkel mit den meisten Flüssigkeiten auf (Abb.
Plasma-Oberflächentechnik
5

Plasma-Oberflächentechnik
6 Plasma-Oberflächentechnik
2). Lacke oder auch Klebstoffe benetzen die Oberflächen somit bedeutend
besser. Zudem kann die Haftung zwischen dem Grundkörper
und diesen Flüssigkeiten durch eine Aktivierung verbessert
werden. Im Technikum der Abteilung Oberflächentechnik stehen zu
diesem Zweck sowohl Nieder- als auch Atmosphärendruckanlagen
zur Verfügung, die die Modifikation einer Vielzahl von Geometrien
erlauben; von Batchprozessen für Kleinstbauteile bis zur kontinuierlichen
Aktivierung von Bahnenware bis zu 1m Breite.
Abb. 2: Vergleich eines hydrophoben Polypropylen-Vliesstoffes vor (links) und nach der Aktivierung im Plasma (rechts)
Dieser Effekt der Behandlung (Hydrophilierung) polymerer Oberflächen
ist jedoch oft nur temporär wirksam. Die funktionellen Gruppen
in der Oberfläche drehen sich wieder in das Material hinein, um die
Oberflächenenergie zu minimieren, sodass der Werkstoff mit der Zeit
wieder hydrophober wird. Im Englischen wird dieser Vorgang als
„hydrophobic recovery“ bezeichnet und kann abhängig von Polymer
und Plasmaprozess zwischen wenigen Minuten bis hin zu mehreren
Monaten dauern [GMO98]. Eine permanente Oberflächenmodifikation
wird hingegen in Ätzprozessen herbeigeführt. Vor allem in Vakuumprozessen
können je nach Anwendung und bei geschickter Wahl
der Prozessparameter insbesondere Polymere massiv angeätzt und
ohne Schichtaufbau strukturiert werden (Abb. 3).
Abb. 3: Beispiele für eine plasmaaktivierte (links) und eine plasmageätzte Elastomeroberfläche (rechts)

Abb. 4: Prinzip des APPLD-Prozesses
Beschichtungen ermöglichen dagegen allgemein leichter eine
permanente Oberflächenmodifikation. Bei der Verwendung von
polymerisierbaren Präkursoren ergeben sich schichtbildende Plasmen,
aus denen funktionelle Beschichtungen auf Oberflächen abgeschieden
werden. Häufig werden hierzu Gase verwendet, die
dann im Plasma bzw. auf der Oberfläche polymerisieren. Dieser
Vorgang wird als Plasmapolymerisation bezeichnet [Ina96]. Bei
den Freudenberg Forschungsdiensten wurde in der Vergangenheit
zusammen mit Dow Corning Plasma Solutions eine Pilotanlage für
die plasmagestützte Modifikation von Bahnenware aufgebaut, die
die Möglichkeit bietet, flüssige Präkursoren in ein Heliumplasma
zu injizieren (Abb. 4). Die Flüssigkeiten werden im Plasma fein
vernebelt und als dünne Schicht
auf der Oberfläche von Vliesstoffen
oder anderer Bahnenware
deponiert. Zusammengefasst
wird dieser Prozess unter
der englischen Bezeichnung
Abb. 5: links: Oleophobierung eines Vliesstoffes (vor und nach dem „Atmospheric Pressure Plasma
APPLD-Prozess) rechts: Hydrophobierung von Baumwolle
Liquid Deposition“ (APPLD)
[NN03]. Chemische Funktionalitäten der Präkursoren werden dabei
im APPLD-Prozess weitestgehend erhalten, was ein gezieltes Design
der Oberflächenchemie über die Wahl der Präkursoren ermöglicht.
Bei Vakuumprozessen bzw. Prozessen, die auf gasförmige Präkursoren
zurückgreifen, ist eine genaue Steuerung der Oberflächenchemie
in dieser Art nicht möglich. Bisher realisierte Oberflächenfunktionalisierungen
zielten auch in diesem Zusammenhang häufig auf die
Hydrophilierung oder die Hydrophobierung der Oberflächen ab. Bei
Verwendung geringster Mengen von langkettigen Fluorkohlenwasserstoffen
konnten ölabweisende Schichten auf Vliesstoffen abgeschieden
werden (Abb. 5). Weitere Anwendungsmöglichkeiten bestehen
je nach Wahl der Beschichtungsstoffe in der pH-beständigen, haftvermittelnden,
permeationsdichten oder antimikrobiellen Oberflächenfunktionalisierung.
Neben der Entwicklung von Prozessen und
Schichten im Rahmen von Machbarkeitsstudien bieten die Freudenberg
Forschungsdienste hierbei auch die Lohnbeschichtung kleiner
Mengen von Bahnenware bis 1m Breite an.
Plasma-Oberflächentechnik
7

Plasma-Oberflächentechnik
8
Plasma-Oberflächentechnik
Literaturverzeichnis:
[CMR04] CHENG, L.; MULLER, S.J.; RADKE, C.J.: Wettability of silicone-hydrogel
contact lenses in the presence of tear-film components. Current Eye Research 28
(2004) 2, S. 93-108
[GMO98] GARBASSI, F.; MORRA, M.; OCCHIELLO, E.: Polymer Surfaces. From
Physics to Technology. Chichester: John Wiley & Sons, 1998
[Gri94] GRILL, A.: Cold Plasmas in Materials Technology. New York: Institute of
Electrical and Electronics Engineers, Inc., 1994
[Hen00] HENNEMANN, O.-D.: Kleben von Kunststoffen. Kunststoffe 90 (2000)
10, S. 184-189
[Ina96] INAGAKI, N.: Plasma Surface Modification and Plasma Polymerization.
Lancaster: Technomic Publishing Company, Inc., 1996
[Lan28] LANGMUIR, I.: Oscillations in Ionized Gases. In: Proceedings of the
National Academy of Sciences of the United States of America, 1928
[NN03] Schutzrecht WO 03/086031 A1 (2003-10-16)
[NN04] N.N.: Evaluierung Plasmatechnik. Düsseldorf: VDI Technologiezentrum
GmbH, 2004
[NN10] N.N.: Markt Plasma- und Oberflächentechnik. Plasma + Oberfläche
(2010) 1, S. 26-27
Ihr Ansprechpartner:
Dr. Friederike von Fragstein
Oberflächentechnik
Tel.: 06201 - 80 32 90
Fax: 06201 - 88 30 63
friederike.vonfragstein@
freudenberg.de

... in elastomeren Werkstoffen
kOhLenstOFFnAnOröhren
...
Kohlenstoffnanoröhren (Carbon Nanotubes, CNTs) haben in
den 20 Jahren seit ihrer Entdeckung einen beispiellosen Boom
in Wissenschaft und Forschung erfahren. Insbesondere die einzigartige
Kombination von zwei Eigenschaften fasziniert die
Entwickler bis heute: Die extrem hohe Zugfestigkeit und die sehr
gute elektrische Leitfähigkeit der CNTs. Um diese Eigenschaften
für Freudenberg und seine Kunden nutzbar zu machen, sind die
Freudenberg Forschungsdienste, gemeinsam mit Freudenberg
Sealing Technologies als Finanz- und technischem Kooperationspartner,
sowie möglichem Anwender von CNT-Materialien, seit
Anfang 2009 Teil der Innovationsallianz Inno.CNT. Diese vom
Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Initiative
hat das Ziel, die technologischen Grundlagen zur Erschließung
des wirtschaftlichen Potenzials von CNTs zu schaffen. Der Forschungsverbund
Inno.CNT besteht aus rund 90 namhaften Partnern
aus Wissenschaft und Industrie. Freudenberg arbeitet im
Rahmen der Innovationsallianz gemeinsam mit dem Deutschen
Institut für Kautschuktechnologie e.V. und der Rheinchemie
Rheinau GmbH im Verbundprojekt CarboElast, das sich mit der
Compoundierung und Charakterisierung von CNTs in Elastomeren
und thermoplastischen Elastomeren befasst. Im folgenden Artikel
Kohlenstoffnanoröhren in elastomeren Werkstoffen
9

Kohlenstoffnanoröhren in elastomeren Werkstoffen
10 Kohlenstoffnanoröhren in elastomeren Werkstoffen
soll ein Einblick in die interessantesten Ergebnisse gegeben werden,
die im Rahmen dieses Projektes in den Abteilungen Polyurethane
und Elastomere der FFD erarbeitet wurden.
Eine Herausforderung, die sich bei der Einarbeitung von CNTs in
hochviskose Materialien wie Kautschuk oder thermoplastische
Schmelzen immer wieder stellt, ist das Aufbrechen der CNT-Agglomerate,
die in folge der starken Wechselwirkungen zwischen den
CNTs vorhanden sind. Für die beiden Materialklassen Elastomere
und thermoplastische Polyurethane (TPUs) wurde in umfangreichen
Vorversuchen der jeweils optimale Dispersionsprozess ermittelt. Im
Falle von Elastomeren erwies sich der Weg über einen speziellen
Prozess der Masterbatchherstellung, im Falle von TPUs der Weg über
die direkte Einarbeitung am Extruder als besonders vorteilhaft. Abbildung
1 zeigt exemplarisch die exzellente Verteilung von CNTs in
Abb. 1: SEM Aufnahme der Verteilung von 2,5 vol% CNTs in TPU nach der Compoundierung,
20000 fache Vergrößerung. Die CNTs erscheinen weiß, da sie sich
im Elektronenstrahl wesentlich stärker aufladen als das umgebende TPU
einem TPU-Material.
Die Dispergierbarkeit von CNTs in Elastomeren ist stark abhängig von
der Grundviskosität und Polarität der Elastomermatrix. Aus diesem Grund
kommt es zu sehr unterschiedlichen Verstärkungseffekten in den verschiedenen
Kautschuken. Den bisher größten Einfluss auf die Eigenschaften des
Materials zeigen CNTs in Fluorkautschuken (FKM). Abbildung 2 zeigt die
deutlich verbesserte mechanische Verstärkung durch CNTs im Vergleich zu
handelsüblichem inaktivem Ruß, Graphit und hochaktivem Ruß.

Abb. 2: Relative Verstärkung (Spannwert in Bezug auf den Spannwert
der ungefüllten Probe bei 100% Dehnung) verschiedener Füllstoffe in FKM
Abb. 3: Elektrische Leitfähigkeit durch verschiedene Füllstoffe in FKM
Neben der mechanischen Verstärkung kann in FKM auch eine deutliche
Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit durch CNTs erreicht
werden. Schon mit einem sehr geringen Füllstoffgehalt von 2,3 Vol. %
CNTs wird hier die Perkolationsschwelle überschritten (Abbildung 3).
In thermoplastischen Polyurethanen kann ebenfalls eine mechanische
Verstärkung durch CNTs beobachtet werden, allerdings ist
diese nicht so stark ausgeprägt wie in Fluorelastomeren. Abbildung
4 zeigt den Vergleich zwischen CNTs und einem handelsüb-
Abb. 4: Relative Verstärkung
eines TPUs durch
CNTs
Ruß
und hochaktiven
Abb. 5: Elektrische Leitfähigkeit
eines CNT-gefüllten
TPUs in Abhängigkeit
der Verarbeitungsmethode
Kohlenstoffnanoröhren in elastomeren Werkstoffen 11

Kohlenstoffnanoröhren in elastomeren Werkstoffen
12 Kohlenstoffnanoröhren in elastomeren Werkstoffen
lichen hochaktiven Ruß bei geringen Füllgraden, wie sie in einer
Anwendung für TPUs wirtschaftlich wären.
Eine Besonderheit beim Einsatz von CNTs in TPUs ist die starke
Abhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit von der Art der Verarbeitung
der Materialien. Durch starke Scherkräfte während
der Verarbeitung, wie z. B. im Spritzguss wird das ausgebildete
Füllstoffnetzwerk zerstört und eine elektrische Leitung ist nur noch
eingeschränkt möglich. Abbildung 5 illustriert diesen Zusammenhang:
Ein TPU, welches durch Heißpressen verarbeitet wurde,
erreicht bei gleichem Füllgrad eine wesentlich höhere elektrische
Leitfähigkeit als ein TPU aus dem Spritzguss. Laufende Untersu-
chungen zielen darauf ab, dieses Phänomen durch z. B. einen
geänderten Tempervorgang zu umgehen.
Nachdem mit diesen Arbeiten die Grundlagen für die Handhabung
und Verarbeitung von CNTs gelegt wurden und ihr Potential
erkannt ist, hat nun die Suche nach konkreten Anwendungen
begonnen. Derzeit laufen erste Bauteilversuche mit CNT-gefüllten
Compounds in verschiedenen Geschäftsbereichen im Freudenberg-Konzern.
Dieses Projekt wird vom BMBF unter dem Förderkennzeichen
03X0055A gefördert und vom Projektträger Jülich betreut.
Ihre Ansprechpartner:
Dr. Christine Wagner
Elastomere
Tel.: 06201 - 80 57 73
Fax: 06201 - 88 30 63
christine.wagner@
freudenberg.de
Dr. Thorsten Röcker
Polyurethane
Tel.: 06201 - 80 60 10
Fax: 06201 - 88 30 63
thorsten.roecker@
freudenberg.de

Neues von den Senior Scientists
kleben in der Medizintechnik
Kleben ist in der Medizintechnik eine relativ neue Methode, gewinnt
aber zunehmend an Bedeutung. Kanülen, Endoskope, chirurgische
Instrumente und auch medizinische Geräte werden bereits
geklebt. Eine Herausforderung in der Medizintechnik ist, dass
Werkstoffe für den Einsatz am beziehungsweise im Menschen biokompatibel
und steril sein müssen.
biokompatibilität
Für Anwendungen, die im Innern des Menschen zum Einsatz
kommen (z. B. Insulinpumpen, Cochlea-Implantate oder Augen-
Innendrucksensoren) müssen die Klebstoffe – neben dem jeweils
gewünschten rheologischen und mechanischen Eigenschaftsprofil
– auch biokompatibel sein. Daher werden heute Klebstoffe mit
entsprechenden Unbedenklichkeitszertifikaten zum Einsatz in der
Medizintechnik verwendet: Es gibt beispielsweise den Nachweis
der Zytotoxizität (DIN EN ISO 10993-5; Prüfungen auf In-vitro-
Zytotoxizität) oder eine Zulassung gemäß USP Class VI (U.S. Pharmacopeia).
Die Auswahl der Klebstoffe für die Medizintechnik ist damit zwar
eingeschränkt, problematischer erweist sich jedoch die Forderung
nach einer ausreichenden Beständigkeit der Klebungen gegenüber
Sterilisationen.
sterilisation
Insbesondere bei mehrfachverwendbaren Produkten, wie etwa
bei chirurgischen Instrumenten, muss geklärt werden, wie sich
Klebstoffe über mehrere Sterilisationszyklen hinweg verändern.
Bei einer Heißdampfsterilisation 1 wird aufgrund der hohen Temperaturen,
die meist weit über der Glasübergangstemperatur der
Klebstoffe liegen und der feuchten Umgebung unter Überdruck erwartet,
dass sich die physikalischen und chemischen Eigenschaften
der Klebverbindung signifikant verändern. Bei einer Sterilisation
mit Ethylenoxid kann eine Änderung im chemischen Aufbau
und damit eine Änderung der physikalischen Eigenschaften der
Klebstoffe auftreten. Nur der Einsatz eines sogenannten Sterrads 2
sollte für wärme- und feuchtigkeitsempfindliche geklebte Instrumente
nicht schädlich sein.
Dr. Michael ballhorn
Schadensanalyse
Tel.: 06201 - 80 35 00
Fax: 06201 - 88 35 00
michael.ballhorn@
freudenberg.de
1 Die Heißdampfsterilisation
erfolgt im Autoklaven mit überhitztem
Wasserdampf (134 °C
/ 2-3 bar / 38 min).
2 Sterrad: Wasserstoffperoxid-
Diffusion in einer Kammer mit
anschließender „Anregung“ der
Wasserstoffperoxid-Moleküle
(Plasma-Phase) in trockener
Umgebung bei niedrigen Temperaturen.
Neues von den Senior Scientists 13

Neues von den Senior Scientists
14 Neues von den Senior Scientists
Von den Klebstoffherstellern werden zur Sterilisationsbeständigkeit
der Klebstoffe oft keine Angaben gemacht.
Zusätzlich können noch bauteilabhängige Belastungen durch die
Sterilisation auftreten. Bei Endoskopen beispielsweise werden
mehrere unterschiedliche optische Gläser zu einem Objektiv verklebt.
Wenn bei der Sterilisation das Endoskop auf 134 °C erhitzt
und dann schlagartig wieder auf Raumtemperatur abgekühlt wird,
dehnen sich diese Gläser unterschiedlich stark aus, was die Klebschichten
aushalten müssen.
beständigkeit in der jeweiligen Anwendung
Außerdem muss geklärt werden, inwiefern die eingesetzten
Klebstoffe durch die Belastungen in der jeweiligen Anwendung
altern: ob und wie sie sich durch den Einfluss von z. B. Körperflüssigkeiten
und Reinigungsmitteln verändern. Lediglich geklebte
chirurgische Instrumente werden nur kurzzeitig im Körper eingesetzt
und eine Belastung der Klebungen während des Einsatzes
durch Kontaminationen mit Körperflüssigkeiten, Mikroorganismen
und ähnlichem ist zu vernachlässigen. Hier wird die Belastung
hauptsächlich durch Feuchtigkeit und Temperatur während der
Sterilisation erfolgen.
Zum Alterungsverhalten der Klebstoffe in der Anwendung können
von den Klebstoffherstellern in der Regel keine Aussagen erhalten
werden.
Anforderungsprofil an klebungen in der Medizintechnik
Abhängig vom Bauteil, dem Einsatzgebiet und den damit verbundenen
Anforderungen werden also spezielle und neue Prüfvorrichtungen
und Modellprüfkörper benötigt, um Klebeverbindungen auf
ihre Eignung für den medizintechnischen Einsatz hin zu testen.
Um eine Systematik in die Untersuchungen an medizintechnischen
Produkten zu bekommen, wurden jetzt im Rahmen des Verbundprojekts
„Kleben in der Medizintechnik“ Anforderungsprofile an
solche Klebungen ermittelt und drei Einsatzgebiete identifiziert.
Tabelle 1 zeigt die Einsatzgebiete mit den jeweiligen Besonderheiten
und den typischerweise zu fügenden Substratmaterialien,
Klebstoffen und Oberflächenvorbehandlungen.

einsatzgebiet Anforderungen / besonderheiten Fügepartner / klebstoffe / Oberflächenvorbehandlung
Spritzen-, Kanülensysteme UV-transparente Fügepartner, kurze Fertigungszeiten,
hohe Stückzahlen, Einwegartikel, Heißdampfsterilisation,
Sterilisation mit Ethylenoxid
optische Klebungen: Endoskope geringe Klebespalte, exakte Positionierung, keine
strukturell zu übertragenden Lasten, Ausgleich
der unterschiedlichen Wärmedehnungen der
Fügepartner, Heißdampfsterilisation, Sterrad,
Spülmaschine
Kleben von chirurgischen Instrumenten
(Scheren, Pinzetten, Zangen)
Kleben unterschiedlicher Werkstoffe, Metall/Metall,
Metall/Kunststoff, Metall/Keramik,…
Strukturelle Klebungen, Einweg- und Mehrweginstrumente,
Heißdampfsterilisation, Spülmaschine
Tabelle 1: Einsatzgebiete der Medizintechnik mit den dazugehörigen Anforderungen und Besonderheiten
Abhängig vom Einsatzgebiet können jetzt die chemische und thermomechanische
Stabilität, die Alterung und der Einfluss von Kontaminationen
von Verklebungen in der Medizintechnik gezielt und
anwendungsnah untersucht werden.
PDL Handbook Series „The Effect of Sterilisation Methods on Plastics and Elastomers“,
(1994), Plastics Design Libary.
Kleben in der Medizintechnik Adhäsion 1-2/2012 S. 43-47
Fügepartner:
Metall, Glas, Kunststoff
Klebstoffe:
UV härtende Klebstoffe
Vorbehandlung:
Reinigung, Aktivierung mittels
Plasma
Fügepartner:
SiO2- und Al2O3-basierte Bauteile
(Glas, Saphir, Quarz, …), Metall
Klebstoffe:
2K-Epoxidharze
Vorbehandlung:
Reinigung, Feinstreinigung Glas
mittels Plasma
Fügepartner:
Metall, Keramik, Kunststoff
Klebstoffe:
2K-Epoxidharze
Vorbehandlung:
Reinigung, Plasma, mechanische
Vorbehandlung
Neues von den Senior Scientists 15

Vorsicht Erfindung (R. Teichgräber)
16 Rubrik: Vorsicht Erfindung

Anmeldungen bitte an:
Frau Ulrike Kast
Tel.: 06201 80 - 28 72
Fax: 06201 88 - 30 63
ulrike.kast@freudenberg.de
Seminare der Freudenberg Forschungsdienste
Ort: FFD,
Höhnerweg 2–4,
69465 Weinheim
Gebühr: Euro 1.350,–
zuzügl. MwSt.
Termin: 07. - 08.11.2012
Ort: FFD,
Höhnerweg 2–4,
69465 Weinheim
Gebühr: Euro 1.050,–
zuzügl. MwSt.
Termin: 20. - 21.11.2012
F&e-Förderung durch den bund -
nicht rückzahlbare Zuschüsse für Ihr Unternehmen
Zielgruppe: Das Seminar richtet sich an alle Projektleiter, die einen
Förderantrag stellen wollen oder bereits ein F&E-Förderprojekt beantragt/bewilligt
bekommen haben. Angesprochen sind alle, die
ihr Wissen über regelkonforme Abläufe komplettieren wollen und
Entscheidungshilfen benötigen.
Inhalt: Die Teilnehmer erfahren, wie ihr Unternehmen von der F&E-
Förderung des Bundes profitieren kann. Vermittelt werden Kenntnisse
zu den formalen Abläufen von der Vorbereitung einer Skizze
bis zum Projektabschluss inkl. Preisprüfung. Wichtige Elemente
der vorgeschriebenen Kooperationsvereinbarung, z. B. zum
Know-how-Schutz, werden vorgestellt. Die erfahrenen Referenten
geben Tipps aus der Verwaltungspraxis, in der sie zahlreiche F&E-
Fördervorhaben erfolgreich durchgeführt haben.
schadensanalyse an kunststoffbauteilen
Seminarleitung: Dr. Thomas Brümmer, FFD / Dr.-Ing. habil. Sonja Pongratz, VW
Das Seminar richtet sich an Ingenieure und Techniker, die ein
grundlegendes Verständnis der Schadensmechanismen bei Kunststoffbauteilen
erwerben und Methoden für eine systematische Ursachenanalyse
kennen lernen möchten. Im Rahmen des Seminars
werden mögliche Ursachen für Schäden an Formteilen und die
bei Schadensanalysen eingesetzten Untersuchungsmethoden vorgestellt.
Die systematische Bearbeitung von Schadensfällen wird
anhand eines Leitfadens aufgezeigt.
Gummi/Metall-bindung
Seminarleitung: Dr. Michael Ballhorn
Das Seminar richtet sich an Ingenieure, Chemiker, Techniker und
Werker des Arbeitsgebiets Gummi/Metall-Bindung. Inhalt: Gummi:
Klassen, Verarbeitung und Bindefähigkeit; Metall: Reinigung,
Vorbehandlung (Strahlen, Beizen, Phosphatieren), Benetzung;
Bindemittel: Zusammensetzung und Wirkungsweise, Applikation,
Adhäsionsmechanismen, Gummi- und Oberflächenanalytik, Vorgehensweise
und Abhilfemaßnahmen bei Schadensfällen, praktische
Demonstration und Übungen.
Anmeldungen bitte an:
Frau S. Heinzelbecker, Tel. 06201 80-5563, Fax 06201 88-5563,
sonja.heinzelbecker@freudenberg.de
Ort: Freudenberg,
Bau 23,
Höhnerweg 2-4
69469 Weinheim,
Gebühr: Euro 500,für
Freudenberg-
Mitarbeiter,
Euro 750,für
Externe,
jeweils zzgl. MwSt.
Termin: 15.11.2012,
8.45 - 17.00 Uhr
Seminare 17

Ort: FST-Academy
Bau 75
Gebühr: Euro 690,–
Termin: 09./10.10.2012
Ort: FST-Academy
Bau 75
Gebühr: Euro 690,–
Termin: 23./24.10.2012
Ort: FST-Academy
Bau 75
Gebühr: Euro 690,–
Termin: 20./21.11.2012
Ort: FST-Academy
Bau 75
Gebühr: Euro 690,–
Termin: 11./12.12.2012
Ort: FFD Bau 32
Gebühr: Euro 690,–
Termine: 18./19.12.2012
Ort: FFD Bau 32
Gebühr: Euro 690,–
Termin: 06./07.11.2012
18 Seminare
seminarreihe „elastomerverarbeitung bei Freudenberg“
Seminarleitung: Dr.-Ing. Andreas Kammann
Die Seminare wenden sich an technisch oder naturwissenschaftlich
vorgebildete Teilnehmer, insbesondere an neue Mitarbeiter in
Produktion, Entwicklung, Produktmarketing etc. Sie sollen sich mit
Hilfe dieser Seminare schnell und gezielt in das für die meisten
bis dahin unbekannte Gebiet der Elastomere einarbeiten können.
Modul 1: Werkstoffe 1
Grundlagen der Kunststoffchemie; Was ist „Gummi“?; Alterungsschutz
& Füllstoffe; Weichmacher & Verarbeitungshilfen; General
Purpose Rubber; Hochleistungskautschuke & Spezialitäten; Thermoplastische
Elastomere (TPE); Rheologie von Elastomeren.
In Kooperation mit der FST-Academy.
Modul 2: Werkstoffe 2
Dynamisch-mechanisches Verhalten von Kunststoffen; Haftung von
Gummi; praktische Vorführung; Oberflächenmodifizierung & Tribologie;
Flüssig-Silikonkautschuk (LSR); REACH; Chancen & Risiken
der Nanotechnik; Rezeptoptimierung; Technische Thermoplaste
als Metallersatz; Polyurethane.
In Kooperation mit der FST-Academy.
Modul 3: Verfahren 1
Technologie des Mischens; Besichtigung Rohmischwerk, Mischprozess
im Innenmischer; Alternative Mischverfahren; Entwicklung
eines Mischprozesses; Grundlagen der Vulkanisation; die Vulkanisationsverfahren;
Sonderverfahren; TPE-Verarbeitung; Rohlingsvorbereitung;
Prozessdatenerfassung; Heizzeitrechner.
In Kooperation mit der FST-Academy.
Modul 4: Verfahren 2
Weiterverarbeitung nach dem Mischen im Innenmischer; Alternative
Mischverfahren; Ansätze zur Mischprozessoptimierung; Herstellung
von Kautschuk-Bodenbelägen; Prozessoptimierung in der
Elastomerverarbeitung; Endbearbeitung von Gummi-Formteilen;
Energetische Betrachtung der Verarbeitungsprozesse; Rapid Prototyping;
Typische Verarbeitungsfehler; Statistische Versuchsmethodik,
Betriebsdatenerfassung.
In Kooperation mit der FST-Academy.
Modul 5: Produkte
In diesem Seminarmodul werden vorzugsweise von den Entwicklern
der einzelnen Produktbereiche die physikalischen Grund lagen ihrer
Produktgruppen behandelt. Die Teil nehmer erhalten einen breiten
Überblick über die Produktpalette von Freudenberg Dichtungs- und
Schwingungstechnik und von TrelleborgVibracoustic.
Modul 6: Werkzeugtechnik & Werkzeugreinigung
Werkzeugstähle, Kaltkanaltechnik, Werkzeugbeschichtungen, Physikalisch-technische
Grundlagen der Werkzeugreinigung, Mikro-
strahlen, Reinigung mit Trockeneis (inkl. praktischer Vorführung),
Reinigung mit Laser (inkl. praktischer Vorführung), Reinigung mit
Ultraschall; Trennmittel für die Elastomerverarbeitung, Grundlagen

Ort: FFD Bau 32
Gebühr: Euro 690,–
Termin: 16./17.10.2012
Ort: FFD Bau 32
Gebühr: Euro 450,–
Termin: 19.10.2012
Ort: FFD Bau 32
Gebühr: Euro 950,–
Termin: 22/23.01.2013
Ort: FFD Bau 32
Gebühr: Euro 950,–
Termin: 06./07.12.2012
Ort: FFD Bau 32
Gebühr: Euro 450,–
Termin: 16.11.2012
der Werkzeugtechnik, Rapid Tooling, Auslegung von Spritzgießwerkzeugen,
Laserstrukturieren.
Modul 7: Prüfmethoden & Analytik
Statische Prüfmethoden, Dynamische Prüfmethoden, Lebensdauerabschätzung,
Beständigkeitsprüfungen, Kalorische Eigenschaften,
Lichtmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie, Elastomeranalytik,
Schadensanalyse.
seminare zu anderen themen
Seminarleitung: Dr.-Ing. Andreas Kammann
Vom kautschuk zum Gummi – ein einsteigerseminar
Dieses Seminar beantwortet grundsätzliche Fragen zur Elastomerchemie.
Was ist überhaupt Gummi, was ist Kautschuk? Wie wird
aus Kautschuk Gummi? Wieso kommen in eine Gummimischung
so viele unterschiedliche Komponenten rein? Was passiert eigentlich
während der Formgebung und der Vulkanisation? Warum gibt
es so viele unterschiedliche Kautschuke?
Polyurethane – Materialien & Verarbeitung
Grundlagen der Polymerchemie, Rohstoffe für Polyurethane, Verarbeitungstechniken
(Gießen, RIM, Spritzguss, Extrusion, Schäumen,
Imprägnieren, …), mechanische und chemische Eigenschaften,
Analytische Untersuchungen.
Praxisseminar: einrichtung einer spritzgießmaschine & Fehlersuche
Das Seminar wendet sich an alle Maschinenbediener, die bereits
erste Erfahrungen in der Elastomerverarbeitung gesammelt haben
und zukünftig durch weitergehendes Prozessverständnis selbstständiger
arbeiten sollen bzw. Einrichteraufgaben übernehmen. Inhalt:
Grundlagen des Elastomerspritzgießens, Praktische Einrichtung einer
Spritzgießmaschine, Fehlererkennung und Abhilfemaßnahmen.
Gewerbliche schutzrechte – Patente, Marken und Geschmacksmuster
Das Seminar wendet sich an alle, die mit Entwicklung und Vertrieb
von technischen Produkten befasst sind (Chemieingenieure,
Chemiker, Ingenieure, technische Fachkräfte, Materialentwickler,
Einkäufer, Verkäufer und Kaufleute). Inhalt: Patente, Gebrauchsmuster,
Marken, Geschmacksmuster, Schutzbereich eines Patents
oder Gebrauchsmusters, Patentstrategie.
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Anmeldungen bitte an:
Frau Simone Horn, Tel. 06201 80-4880, Fax 06201 88-3063,
simone.horn@freudenberg.de
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Unternehmensgruppe zurückzuweisen.
Seminare 19

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Freudenberg
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Redaktion: Dr. Katharina Müller, Andrea Deis, Ulrike Kast,
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