10.06.2010

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Fraunhofer Umsicht: Kunststoffteile mit Duftstoffen "impfen"

Fahrradhelme sind in allen Varianten erhältlich: Es gibt Modelle zum Falten, mit blinkendem Rücklicht oder mit iPhone-Display. Künftig werden sich Radler Helme kaufen können, die ­ einmal beschädigt ­ anfangen zu riechen. Ein neues Verfahren, das Fraunhofer Umsicht nachfolgend vorstellt, sorgt dafür, dass Duftöle ausströmen, wenn sich in Kunststoffen Risse bilden.

Kopfschutz mit Duftnote
Fahrradhelme haben nur einen Zweck: sie sollen den Kopf des Trägers schützen. Doch nur einwandfreie Helme halten im Notfall, was sie versprechen. Daher empfiehlt es sich, den Kopfschutz nach einiger Zeit auszutauschen. Aber wer erneuert schon gerne auf Verdacht seine Ausrüstung? Künftig wird das nicht mehr nötig sein. Ein neues Verfahren, das die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg in Kooperation mit dem Fraunhofer Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT in Oberhausen entwickelt haben, macht´s möglich: Bilden sich in Polymerwerkstoffen ­ also in Kunststoffen ­ kleine Risse, so beginnen diese zu riechen. Größere Risse stinken geradezu. Verantwortlich für den Geruch sind Duftöle, die in Mikrokapseln verschlossen sind. Das Team um Projektleiterin Christina Eloo, Fraunhofer UMSICHT, arbeitet die Kapseln als Additiv in eine Polypropylenmasse ein, die dann im Spritzgussverfahren zum endgültigen Bauteil verformt werden kann.

Bei Fraunhofer UMSICHT werden die Kapseln entwickelt: Eine Schicht aus Melaminformaldehydharz verschließt und schützt die Kügelchen, schließlich müssen diese die im Spritzgussverfahren üblichen hohen Temperaturen von 200 bis 300 Grad aushalten und darüber hinaus statischen Drücken von bis zu 100 bar standhalten. Um die nötige Druckstabilität zu gewährleisten, werden die Kapseln mit einem porösen, wenig deformierbaren Siliciumdioxid-Kern ausgerüstet, der den Duftstoff aufnimmt. Allein diese Idee ist neu und wurde bereits zum Patent angemeldet.

Um festzustellen, bei welchen Belastungen die winzigen, 1 bis 50 Mikrometer großen Kugeln aufbrechen, bearbeiten die Wissenschaftler diese am Fraunhofer IWM einzeln mit einem Eindringkörper ­ der Vickersspitze. Die erforderliche Anzahl der Kapseln errechnen die Ingenieure per numerischer Simulation am Computer. Abschließend unterziehen sie zudem das fertige Bauteil Biege- und Ziehtests. Nur dann, wenn die Kapseln sich kurz vor dem Bruch öffnen und die Duftstoffe austreten können, stufen die Experten die Tests als erfolgreich ein.

Das Verfahren eignet sich nicht nur für alle schwer auf Defekte zu testenden Teile wie Fahrrad-, Motorrad- oder Bauhelme. Vielmehr lässt es sich auch zum Überprüfen von Druckschläuchen wie Waschmaschinenzuleitungen einsetzen, die verdeckt verbaut sind. »Erdgas wird extra mit Geruchsstoffen versetzt, damit ein ungeplantes Austreten sofort und unmittelbar wahrgenommen wird. Warum sollte man dieses Prinzip nicht auch für sicherheitsrelevante Plastikprodukte übernehmen können?« erläutert Dr. Anke Nellesen, die mit ihrer Idee die Fraunhofer-Gesellschaft überzeugte, das Projekt zu finanzieren.

Weitere Informationen: www.umsicht.fraunhofer.de, www.iwm.fraunhofer.de