medizin&technik 02.2019

■ [ TECHNIK ]
Plasma verbindet zwei Komponenten
zu einem Bauteil
2K-Spritzguss | Kombinationen aus Thermoplast und Silikon werden auch in der
Medizintechnik immer beliebter. Der österreichische Silikonverarbeiter Elmet ist
Spezialist für die Fertigung von 2K-Bauteilen. Für die starke Verbindung bei
außergewöhnlichen Materialkombinationen sorgt eine Plasmabehandlung.
Wir sehen immer öfter, dass geforderte
Produkteigenschaften bei
neuen Anwendungen nur deshalb möglich
sind, weil es 2K-Lösungen gibt“, sagt
Mark Ostermann, Leiter Vertrieb bei der
Elmet Elastomere Produktions- und
Dienstleistungs-GmbH in Oftering. Bei
der 2K-Technologie wird durch die Kombination
verschiedener Materialien eine
Hart-Weich-Verbindung geschaffen. Thermoplast
(Hartteil) und Silikon (Weichteil)
gehen in einem Spezialverfahren eine
chemische Verbindung ein. Sollte aus
Gründen einer unpassenden Materialkombination
eine chemische Anbindung
IHR STICHWORT
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In einem aktuellen Membranen-Projekt wurde das Thermoplast PSU
als Hartkomponente verwendet. Das Weichteil besteht aus LSR
2-Komponenten-Spritzguss in einer
Fertigungszelle
Festigkeit von Verbundsystemen
Medtech-Membranen aus PSU und LSR
Plasma sorgt für starke Haftung
Bild: Elmet
nicht möglich sein, so kann eine mechanische
Verbindung der Werkstoffe die Lösung
sein. Damit lassen sich die physikalischen
Eigenschaften der Materialien optimal
miteinander kombinieren.
Bei der chemischen Verbindung kommen
selbsthaftende Silikone zum Einsatz,
die an den Grenzflächen Bindungen auf
Polymerebene eingehen und somit eine
Bauteilkombination aus „einem Guss“ ermöglichen.
Für eine mechanische Fügung
der Komponenten reichen die Eigenschaften
von Standard-Silikonen aus. Die
Materialverbindung erfolgt, indem bei
der härteren Thermoplast-Komponente
Durchbrüche und Bohrungen geschaffen
werden, in denen sich das Silikon formschlüssig
„verkrallen“ kann.
Neben den positiven Eigenschaften,
die sich aus den Materialpaarungen ergeben,
bietet der 2-Komponentenspritzguss
auch kosten- und zeitsparende Vorteile im
Fertigungsprozess. Durch das Entfallen
möglicher notwendiger Montageschritte
kommen diese Effekte gerade beim Herstellen
großer Stückzahlen signifikant
zum Tragen. Zudem können durch den
Einsatz einer 2K-Fertigungszelle entsprechende
Platzressourcen, die normalerweise
für Assemblierungsanlagen notwendig
sind, eingespart werden. Ein weiterer,
nicht zu unterschätzender Kostenvorteil
ist der verringerte Arbeitsaufwand
für Qualitätsprüfungen: Mussten vorher
mehrere Bauteile einzeln vermessen und
dokumentiert werden, reduziert sich dieser
auf ein Bauteil.
In vielen Bereichen ist eine starke Haftung
zwischen zwei Materialien notwendig
– und diese soll auf der kompletten
Grenzfläche auch ohne eine mechanische
Verbindung gegeben sein. Treffen jedoch
Materialkombinationen aufeinander, die
keine chemische Verbindung eingehen,
kann eine gezielte Oberflächenaktivierung
unerlässlich sein.
Plasmaaktivierung als
Haftvermittler
Die einfachste Möglichkeit einen Kunststoff
chemisch zu aktivieren, ist die Verwendung
eines Plasmas. Durch die Energie
aus dem Plasma werden chemische
Bindungen im Thermoplast (Hartteil)
aufgebrochen und bieten dadurch die
Möglichkeit, dass funktionelle Gruppen
aus dem Silikon „andocken“ können. Gerade
im Bereich der Medizintechnik vermeiden
spaltfreie Verbindungen das Eindringen
von Verschmutzungen und Mikroorganismen.
Mit all diesen Anforderungen wurde
Elmet bei einem vor kurzem abgeschlossenen
Projekt konfrontiert – die Realisierung
einer 2K-Membrane aus den Materialien
Polysulfon (PSU) und Silikon
(LSR) für eine medizintechnische Anwendung.
Polysulfon, ein Hochleistungskunststoff
aus der Gruppe der Polyarylsulfone,
hat ein breites Eigenschaftsspektrum
im Bereich thermischer und mechanischer
Belastbarkeit, zudem ist es durch
32 medizin&technik 02/2019