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Mit der Hilfe von Additiven und Füllstoffen erhalten Silikone nützliche Zusatzeigenschaften. Durch die Zugabe von Bariumsulfat lassen sich beispielsweise Silikonschläuche herstellen, die in der
Röntgendiagnostik eingesetzt werden können. Hitzestabilisatoren sorgen wiederum dafür, dass Silikone Temperaturen von bis zu 250?°C und mehr trotzen. Solche Silikonmischungen eignen sich beispielsweise für die Herstellung von Bauteilen, die ständig hoher Hitze ausgesetzt sind.
Elastosil R 781/80 ist mit magnetisierbaren Partikeln gefüllt. Die etwa zehn Mikrometer großen Teilchen bestehen aus dem ferrimagnetischen Material Magnetit. Sie sind fest in der Polymermatrix integriert und lassen sich in einem stark magnetischen oder elektromagnetischen Feld magnetisieren. Im Zusammenspiel mit anderen Magneten ist der Effekt besonders ausgeprägt. Das Silikon erlaubt beispielsweise die Herstellung von flexiblen magnetisierbaren Formteilen und Profilen. Diese haften nicht nur auf geraden, sondern auch auf gebogenen metallischen beziehungsweise magnetischen Untergründen. Da der Werkstoff sehr gut extrudierbar ist, lassen sich Profile in praktisch beliebiger Länge und Form sehr effizient fertigen.

Magnetit macht magnetisch
Eine besondere Herausforderung für die Materialentwickler war es, möglichst große Mengen der Magnetit-Partikel in das Elastomer einzubinden, ohne die bewährten Eigenschaften des Silikonkautschuks zu verändern. Mit einer Temperaturstabilität von -?40 bis
+?200?°C ist Elastosil R 781/80 mit Standardsilikonen durchaus vergleichbar. Das hochgefüllte Elastomer besitzt einen Magnetit-Anteil von 70 Gewichtsprozent und eine Shore-A-Härte von 80. Der vulkanisierte Silikonkautschuk lässt sich auf die doppelte Länge dehnen und besitzt eine Reißfestigkeit von 5,3 Newton pro Quadratmillimeter. Alle Inhaltsstoffe entsprechen den einschlägigen Empfehlungen des Bundesinstituts für Risikobewertung BfR (XV. Silikone bzw. IX. Farbmittel) sowie der US15.10.2013 amerikanischen Lebensmittelbehörde FDA. Das Produkt ist daher auch für Anwendungen geeignet, die mit Lebensmitteln in Kontakt kommen können.
Der Werkstoff lässt sich wie ein Festsilikonkautschuk im Formpress- oder Extrusionsverfahren verarbeiten und, wenn gewünscht, mit weiteren Silikonen und Additiven compoundieren. Letzteres ist vor allem für die Medizintechnik- und Lebensmittel-Verpackungsindustrie interessant. Bereits geringe Zumischungen von etwa einem Prozent Magnetit reichen beispielsweise aus, um Silikonmischungen herzustellen, die von Metalldetektionssystemen erkannt werden.

Ideen für den Lebensmittel- und Medizinbereich
Diese Eigenschaft lässt sich wiederum zur Qualitätssicherung in der Lebensmittelverpackungsindustrie oder in der Medizin- und Medizintechnikbranche nutzen. Industrielle Fertigungsstraßen mit ihren Förderbändern und Antriebsriemen benötigen an vielen Schlüsselstellen unterschiedlichste Elastomerbauteile. Solche Komponenten können aufgrund von Verschleiß oder prozessbedingtem Abrieb die Anlage und Produktion verunreinigen. Da Metalldetektoren bereits auf geringste Magnetstärken ansprechen, lassen sich durch die Beimischung des magnetischen Silikons Verunreinigungen zuverlässig aufspüren.
Die im Silikon verankerten Metalloxidpartikel haben darüber hinaus einen weiteren interessanten Effekt: Formteile aus Elastosil R 781/80 werden wegen des Magnetitanteils schneller heiß als Gegenstände aus ungefülltem Silikon. Die Wärmeleitfähigkeit liegt bei 0,64 Watt pro Meter und Kelvin. Zum Vergleich: Ein Standardsilikon mit einem Wert von
0,2 Watt pro Meter und Kelvin leitet Wärme deutlich schlechter. Dieses Phänomen ist vor allem für die Hersteller von Backformen interessant. Solche Formen erreichen auf der Innenseite höhere Temperaturen und garantieren damit besonders knusprige Backergebnisse.

Silikonfolien als künstliche Muskeln
Weil Silikonelastomere elektrisch isolieren, gute dielektrische Eigenschaften besitzen und mechanische Langzeitbelastungen nahezu ermüdungsfrei verkraften, lässt sich Elastosil Film auch als elektroaktives Polymer (EAP) einsetzen. EAPs verändern unter bestimmten Voraussetzungen ihre Form, wenn elektrische Spannung anliegt. Basierend auf diesem Prinzip lassen sich mit den Silikonfolien neuartige Sensoren, Aktoren und Generatoren entwickeln. Mögliche Anwendungen reichen von Spielzeugen über elektrische Relais und Ventile bis hin zu Prothesen und Schlauchpumpen. Als Bestandteil von „künstlichen Muskeln“ in Aktoren können Silikonfolien beispielsweise dazu beitragen, nicht nur lineare Bewegungen, sondern auch natürliche Bewegungsformen nachzubilden.

Magnetic Silicone Elastomers
The new high-consistency silicone rubber Elastosil R 781/80 contains tiny magnetic metal oxide particles. These particles give the ensuing molded part magnetic properties that can be used in a variety of ways. Refrigerator door gaskets, for example, can be manufactured using this silicone. With magnetite particles of about 40 microns in diameter firmly embedded in the silicone, the resulting gaskets have good magnetic adhesion. The gasket production process is made simpler as well, since magnets no longer need to be inserted manually into the rubber gasket.

Über den Autor

Florian Degenhart, Media Relations & Information, Wacker Chemie, München