[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hydrophobierung und/oder Oleophobierung
eines Werkstoffs sowie ein Bauteil einer Elektromaschine umfassend oder bestehend
aus einem oleophobierten Werkstoff.
[0002] Bauteile bestehen häufig aus, zumindest in Teilbereichen, mit Polymeren überzogenen
Werkstoffen. Diese Polymere werden beispielsweise als Vergussmassen für elektrische
Maschinen, Leiterplatten oder elektrische Baugruppen, aber auch zur Verklebung und,
beispielsweise in Form von Schutzlacken, als Beschichtung verwendet. Viele Materialgruppen
der beteiligten Bauteile zeigen häufig Korrosions- beziehungsweise Aufquellerscheinungen
beim Kontakt mit öligen und/oder wässrigen Lösungen. Ein Beispiel hierfür ist die
sogenannte Kupferkorrosion, die häufig einsetzt, wenn elektrische und/oder elektronische
Bauteile mit für die Funktionsweise notwendigen Medien in Verbindung kommen. Im Bereich
der Verklebung treten hingegen insbesondere Probleme auf, wenn Feuchtigkeit zwischen
die Kontaktbereiche von Polymer und Bauteil eindringt und dort zu Korrosion, Zersetzung
und zum Aufquellen führt, was wiederum zu Zerstörung der Klebeverbindung und des Bauteils
führen kann. Besonderes relevant sind derartige Probleme im Bereich elektrischer Maschinen.
[0003] Elektrische Maschinen (elektromechanische Wandler), beispielsweise elektrische Antriebsmotoren
für Kraftfahrzeuge, Starter, Generatoren oder Starter-Generatoren, wandeln elektrische
Energie in mechanische Energie (Motoren) beziehungsweise mechanische Energie in elektrische
Energie (Generatoren) um. Diese elektromechanische Umwandlung beruht auf elektromagnetischer
Induktion. Derartige elektrische Maschinen umfassen einen feststehenden Stator (Ständer),
der nach einer häufigen Bauart einen Statorkern (Blechpaket) mit entsprechenden Drahtwicklungen
und darauf angeordneten Schaltringen umfasst, sowie eine bewegliche Komponente, die
bei dem häufigsten Bautyp als Rotor (Läufer) ausgebildet ist, welcher drehbar in oder
um den ringförmig ausgebildeten Stator gelagert ist und eine Vielzahl an Permanentmagneten
aufweist. Dabei wird aufgrund des bewegten Magnetfeldes des Rotors ein Stromfluss
in der Statorwicklung erzeugt (Generator) beziehungsweise aufgrund des durch den Stator
erzeugten Magnetfeldes die mechanische Bewegung/Rotation des Rotors bewirkt (Motor).
Umgekehrte Bautypen, bei denen der Rotor eine Wicklung und der Stator Magnete umfasst,
sind ebenfalls bekannt.
[0004] Teile des, die Wicklung und den Schaltring aufweisenden Stators und/oder Rotors sind
zum Zwecke ihrer elektrischen Isolation und ihres mechanischen Schutzes und des Schutzes
gegenüber chemischen Einflüssen in einer Vergussmasse eingebettet. Die Vergussmasse
wird insbesondere zur Einbettung des Schaltrings (auch als Verschaltungsring oder
Kontaktbrücke bezeichnet) verwendet, welcher die Einzelwicklungen elektrisch miteinander
verschaltet. Typischerweise basieren Vergussmassen auf einem Silikonkautschuk. Zur
Erhöhung ihrer Wärmeleitfähigkeit enthalten diese Silikonelastomere häufig einen Zusatz
hoher Füllstoffanteile, beispielsweise in Form von Quarzpartikeln. Derartige Materialien
erfüllen die meisten der technischen Anforderungen an Vergussmassen, insbesondere
weisen sie eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit auf, eine hohe Temperatur-
und Temperaturwechselbeständigkeit, eine hohe Wärmeleitfähigkeit, eine hohe Oxidationsstabilität,
eine gute Untergrundhaftung sowie eine einfache Aushärtung und eine hohe Verarbeitungstoleranz.
Problematisch ist jedoch die hohe Affinität der Silikone gegenüber Kohlenwasserstoffen.
So zeigen sie die Neigung, Motoren- und Getriebeöle zu inkludieren und dadurch aufzuquellen.
Durch die Quellung werden die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt. Beispielsweise
nimmt die Festigkeit und Materialhärte ab, die Temperaturbeständigkeit sinkt und eine
Ablösung und ggf. Versprödung der Vergussmasse kann die Folge sein. Insbesondere bei
ölgekühlten Elektromotoren, die bauartbedingt mit Getriebeölen in Kontakt kommen,
ist somit die Reduzierung oder Verhinderung der Ölaufnahme und -quellung des Silikonmaterials
wünschenswert.
[0005] Im Bereich der Magnetverklebung an Rotor oder Stator können eindringende Medien ebenfalls
zu Problemen führen. Als Klebstoff für die Magnete kommen insbesondere Silikonharzsysteme
zum Einsatz, die zum Teil mit Glaskugeln gefüllt werden, welche die Funktion von Abstandshaltern
aufweisen und somit letztlich die Einstellung der Dicke des Kleberfilms ermöglichen.
Die Magnetverklebung sollte grundsätzlich den gleichen technischen Anforderungen wie
die Vergussmasse entsprechen (s.o.) und zusätzlich eine gute Klebewirkung für die
Magnete bzw. Blechpakete aufweisen. Insbesondere sollte auch hier das verwendete Silikonharzsystem
nicht durch Eindringen von Feuchtigkeit oder Ölen beeinträchtigt und die Haftfestigkeit
herabgesetzt werden.
[0006] DE 31 33 734 C2 beschreibt eine elektrische Isolierung für einen Wickelkopf eines Stators oder Rotors
einer elektrischen Maschine, die gleichzeitig vor Feuchtigkeit schützt. Die Beschichtung
enthält einen Silikonkautschuk als Basismaterial, der anstelle eines mineralischen
Füllmaterials stäbchenförmige Copolymere auf Basis von Styrol-Butylacrylat enthält.
[0007] WO 98/ 54 397 A1 offenbart ein Verfahren zur Hydrophobierung bzw. Oleophobierung eines Werkstoffs.
Dabei wird die Oberfläche des Werkstoffs mit einem Mittel zur Oberflächenbehandlung
in Kontakt gebracht.
[0008] In
WO 2007/ 126 327 A1 ist ein Verfahren zum Hydrophobisieren oder Lipophobisieren eines Werkstoffs beschrieben.
Dabei wird superkritisches CO
2 als Trägermaterial für Polymer oder Co-Polymer verwendet, welches die Oberfläche
des Werkstoffs zu hydrophobisieren oder zu lipophobisieren vermag. Hierzu wird der
Werkstoff gemeinsam mit dem Polymer in einen Reaktor verbracht.
[0009] US 2002/ 192 380 A1 beschreibt die Behandlung eines keramischen Werkstoffs mit einem fluorierten Silan
zur Behandlung dessen Oberfläche. Das fluorierte Silan wird dazu in komprimiertem
CO
2 gelöst und anschließend auf die Oberfläche aufgesprüht.
[0010] Daneben ist die wasserabweisende Wirkung von fluorhaltigen Verbindungen aus vielen
technischen Bereichen bekannt. Beispielsweise werden Textilien mit PFTE beschichtet
oder Fluorcarbonketten kovalent an die Fasern angebunden, um hydrophobe und gleichzeitig
oleophobe Oberflächen zu erzeugen. Ebenfalls ist aus der Textilindustrie bekannt,
hydrophobe Beschichtungen auf Basis von Silikonen und Fluorcarbonen auf die Textilien
aufzubringen. Bei Synthetikfasern aus Polyolefinen oder Polyestern wird darüber hinaus
auch die Gasphasenfluorierung angewendet, die eine aufwändige Kombination von Plasmabehandlung,
Luftzufuhr, Pfropfen von Fluorcarbon-Monomeren und anschließend eine weitere Plasmabehandlung
in CF
4-Atmosphäre erfordert (
US 2011/045200A1).
[0011] US 5,416,373 beschreibt eine Wicklung eines Stators oder Rotors einer elektrischen Maschine, bei
der die Wicklung mit einem elektrisch isolierenden Film oder mit einem Glimmmerband
beschichtet ist. Im freiliegenden Wickelkopfbereich ist zusätzlich eine fluorhaltige
Beschichtung aufgebracht, um die Wicklung gegen Feuchtigkeit zu schützen.
[0012] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Hydrophobierung und/oder
Oleophobierung von Bauteilen bereitzustellen, welches die Probleme des Standes der
Technik löst oder zumindest mildert. Dabei soll insbesondere die Haltbarkeit und Beständigkeit
der Hydrophobierung und/oder Oleophobierung deutlich erhöht werden.
[0013] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch
ein Bauteil einer Elektromaschine, umfassend einen mit dem Verfahren oleophobierten
Werkstoff. Somit betrifft ein erster Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Hydrophobierung
und/oder Oleophobierung eines Werkstoffs, umfassend
- a. das Beladen eines komprimierten Gases mit einem Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittel,
- b. Inkontaktbringen des Werkstoffs mit dem komprimierten und beladenen Gas und
- c. Entfernen des Gases von dem Werkstoff,
wobei das Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittel eine Fluorcarbonverbindung
umfasst und der Werkstoff ein Polymer umfasst.
[0014] Die Verfahrensabfolge kann bedarfsweise mit dem gleichen oder einem anderen Hydrophobierungs-
und/oder Oleophobierungsmittel wiederholt werden. Bei konventionellem Aufbringen von
Hydrophobierung und/oder Oleophobierungsmitteln durch Aufstreichen, Aufsprühen oder
Eintauchen kann auf den zu isolierenden Werkstoffen lediglich eine Schutzschicht im
Nanometerbereich aufgetragen werden. Wird die Oberfläche beschädigt oder weist diese
Fremdphasen, zum Beispiel durch Füllstoffpartikel auf, kann Öl in diese Stellen eindringen,
den Werkstoff schädigen und ferner die Zerstörung der Isolationsschicht vorantreiben.
Das erfindungsgemäße Verfahren hingegen erreicht eine Tiefenimprägnierung des behandelten
Werkstoffs. Diese kann dadurch erreicht werden, dass ein komprimiertes Gas als Trägerstoff
für ein Hydrophobierung- und/oder Oleophobierungsmittel genutzt wird. Das beladene
Gas dringt mitsamt des Hydrophobierung- und/oder Oleophobierungsmittels tief in die
zu isolierenden Werkstoffe ein. Bei einem anschließenden Entfernen des Gases verbleibt
das Hydrophobierung- und/oder Oleophobierungsmittel im und auf dem Werkstoff. Durch
das erfindungsgemäße Verfahren kann demnach sowohl eine Tiefenimprägnierung von einigen
Nanometern als auch eine Oberflächenimprägnierung eines Werkstoffs erzielt werden.
Durch die Verwendung eines komprimierten Gases als Trägerstoff kann ein breites Spektrum
an löslichen Hydrophobierung- und/oder Oleophobierungsmitteln genutzt werden. Dabei
ist es völlig unerheblich, ob diese selbst im gasförmigen Zustand handhabbar sind.
Zudem muss für das eigentliche Lösungsmittel, nämlich das komprimierte Gas, kein giftiges
oder brennbares Lösungsmittel verwendet werden, was sowohl aus ökologischer als auch
ökonomischer Sicht Vorteile gegenüber bisherigen Verfahren darstellt, insbesondere
wenn das Lösungsmittel wiederverwendet, also recycelt wird.
[0015] Das Beladen des komprimierten Gases findet grundsätzlich unter Druck statt und kann
in einer Druckkammer, beispielsweise einem Autoklaven, vorgenommen werden. Unter Beladen
wird in vorliegender Erfindung ein Vorgang verstanden, bei dem es durch Sorption zu
einer Anreicherung eines Stoffs, insbesondere des Hydrophobierung- und/oder Oleophobierungsmittels,
in einer Phase des Werkstoffs oder an einer Phasengrenze kommt. Bei dem zu beladenen
Stoff handelt es sich um ein komprimiertes Gas, welches aufgrund eines gegenüber normalem
Luftdruck erhöhten Drucks verdichtet vorliegt. Die Stoffmenge von 1 mol eines komprimierten
Gases nimmt gegenüber dem unverdichteten, idealen Gaszustand unter Normbedingungen
ein kleineres Volumen als 22,4 l ein. Unter einem Hydrophobierung- und/oder Oleophobierungsmittel
ist in vorliegender Erfindung ein Mittel zu verstehen, welches den oleophoben, also
den ölabweisenden Charakter eines Stoffs, insbesondere dessen Oberfläche erhöht, also
selbst eine höhere Oleophobizität als der Werkstoff aufweist. Die Oleophobizität ist
beispielsweise durch (insbesondere statische) Messung des Kontaktwinkels eines Tropfens
Öls auf einer planen Oberfläche des Materials messbar, wobei mit zunehmender Oleophobizität
der Kontaktwinkel entsprechend steigt. Für Hydrophobierungsmittel und Hydrophobie
gelten analoge Zusammenhänge, wobei hier der wasserabweisende Charakter unter Verwendung
eines Tropfens Wasser gemessen wird.
[0016] Im Sinne der Erfindung schließen Hydrophobierung- und/oder Oleophobierungsmittel
auch und bevorzugt solche ein, die über ihre oleophobierende auch eine hydrophobierende
Wirkung zeigen.
[0017] Das Hydrophobieren und/oder Oleophobieren eines Werkstoffs erfolgt erfindungsgemäß
durch Inkontaktbringen des Werkstoffs mit dem beladenen Gas. Diese Werkstoffe sind
Teil eines Bauteils. Unter Bauteilen sollen Materialien verstanden werden, die in
Produktionsprozessen verarbeitet werden und in die Endprodukte eingehen oder diese
darstellen. Hier sind davon sowohl Halbzeuge, wie einzelne Bauteile, Halbfertigprodukte,
wie Statoren und Rotoren in einer Fertigungsstufe, aber auch Fertigprodukte, wie E-Maschinen
umfasst. Ferner sollen sowohl Bauteile aus Metallen und Nichtmetallen als auch aus
organischen und anorganischen Materialien sowie deren Verbundwerkstoffe umfasst sein.
[0018] Das Inkontaktbringen des Werkstoffs mit dem beladenen Gas kann ebenfalls in einer
Druckkammer geschehen, welche zweckmäßigerweise zu der Druckkammer benachbart ist,
in welcher das komprimierte Gas mit dem Hydrophobierung- und/oder Oleophobierungsmittel
beladen wurde. Das Öffnen einer Schleuse würde dann dazu führen, dass sich das beladene
Gas in der Kammer, in dem sich das Bauteil befindet, ausbreitet und diese füllt. Dabei
ist bevorzugt, dass es nicht zu einer Dekompression des Gases kommt, sondern das Gas
weiterhin komprimiert vorliegt, so dass das komprimierte Gas die Oberfläche und den
oberflächennahen Bereich des Werkstoffs sättigt. Nach einer vorbestimmten Verweilzeit
kann das Gas vom Werkstoff getrennt und aus der Kammer entfernt werden. Dabei kommt
es zu einer Trennung zwischen Gas und Hydrophobierung- und/oder Oleophobierungsmittel.
Das Hydrophobierung- und/oder Oleophobierungsmittel verbleibt am und/oder im Werkstoff.
Das Gas hingegen kann dem Prozess wieder zugeführt und wiederverwendet werden. Der
Werkstoff kann nachfolgenden Behandlungen, z.B. einem Temperaturschritt zum Ausreagieren
des reaktiven Hydrophobierung- und/oder Oleophobierungsmittels mit dem Werkstoff,
unterworfen werden.
[0019] In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei dem Bauteil um ein
oder mehrere Teile einer Elektromaschine. Elektromaschinen, insbesondere Rotoren,
Statoren, Spulen, deren Nutisolationen, Crimpverbindungen, Hochspannungs- und Spulenanschlüsse
sowie Schaltringe, sind häufig Motoren- und/oder Getriebeölen ausgesetzt. Sie bestehen
jedoch häufig aus Materialien, wie Kupfer, Zinn und anderen Metallen, welche unter
dem Einfluss von derartigen Ölen zu Korrosion und damit Zerstörung neigen. Somit sind
insbesondere diese Bauteile durch eine Hydrophobierung und/oder Oleophobierung zu
schützen, deren Haltbarkeit in einem sinnvollen Verhältnis zur Nutzzeit, beispielsweise
Laufzeit der Elektromaschine beziehungsweise der Teile einer Elektromaschine, steht.
[0020] Zum Zwecke von elektrischer Isolation und/oder Verkapselung weisen Bauteile, zumindest
in Teilbereichen, eine ein Polymer umfassende Oberfläche auf. In bevorzugter Ausgestaltung
der Erfindung handelt es sich bei dem zu hydrophobierendem und/oder oleophobierendem
Werkstoff um ein Polymer. Polymere sind dabei chemische Verbindungen, insbesondere
Kohlenwasserstoffverbindungen, aus Ketten oder verzweigten Molekülen, die wiederum
aus gleichen oder gleichartigen Einheiten, den so genannten Wiederholeinheiten, bestehen.
Besonders bevorzugt zur Isolation von Bauteilen sind Silikone. Diese können vorteilhafterweise
sowohl zum Abdichten als auch zur Verklebung geeignet sein. Die häufige Verwendung
von Silikon, wie beispielsweise als Vergussmasse bei Elektromaschinen, rührt insbesondere
aus der Kombination von hoher Elastizität bei gleichzeitiger geringer elektrischer
Leitfähigkeit, hoher Temperaturwechselbeständigkeit, hoher Wärmeleitfähigkeit und
hoher Oxidationsstabilität bei gleichzeitig guter Untergrundhaftung her. Solche Eigenschaften
finden sich vor allem bei Silikonen und Epoxidharzen, vor allem zähmodifizierten Epoxidharzen.
[0021] Bezogen auf das erfindungsgemäße Verfahren zeigen Polymere, insbesondere Silikone,
vorteilhafterweise eine hohe Durchdringbarkeit für das komprimierte Gas. Somit wird
gewährleistet, dass das beladene Gas beim Inkontaktbringen mit dem Bauteil nicht nur
die Oberfläche des Polymers benetzt, sondern vielmehr das Polymer durchdringt Bevorzugt
dringt das beladene komprimierte Gas ebenfalls in den oberflächennahen Bereich des
polymeren Werkstoffs ein. Somit ist auch im Falle einer Beschädigung des Polymers
eine Hydrophobierung und/oder Oleophobierung des Bauteils in diesem Bereich sichergestellt.
[0022] Vorzugsweise liegt das komprimierte Gas als superkritisches Fluid vor. Ein Stoff
liegt dann als superkritisches Fluid vor, wenn Druck und Temperatur über dem kritischen
Punkt des Stoffs liegen. Der Stoff befindet sich dann in einem Zustand, in dem die
Unterschiede zwischen flüssig und gasförmig aufhören zu existieren. Superkritische
Fluide haben daher deutlich andere Eigenschaften, als Gase oder Flüssigkeiten. Zumeist
ähnelt die Diffusibilität der des Gases, wobei das Lösungsvermögen eher dem der Flüssigkeit
nahe kommt. Die Lösungsmitteleigenschaften hängen wiederum stark von der Dichte ab,
die sich in einem relativ weiten Bereich beeinflussen lässt. Eine höhere Dichte erhöht
dabei die Löslichkeit der meisten Stoffe. Überkritische Fluide sind dank ihrer hohen
Diffusibilität überaus agile Substanzen. Dadurch können sie in andere Stoffe eindringen.
Liegt das im erfindungsgemäßen Verfahren genutzte komprimierte Gas derart komprimiert
vor, dass es als superkritisches Fluid vorliegt, verfügt es nicht nur über eine hohe
-Diffusibilität, welche es befähigt, den Werkstoff beziehungsweise das Polymer zu
durchdringen. Vielmehr ist das Lösungsvermögen des Gases, insbesondere in Bezug auf
Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittel, im Vergleich zum gasförmigen Zustand
sehr stark erhöht. Wird das als superkritische Fluid vorliegende komprimierte Gas
mit dem Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittel beladen, kann eine sehr hohe
Konzentration an Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittel erzielt werden.
Kommt das beladene Fluid dann mit dem Werkstoff in Kontakt, kann die Oberfläche des
Werkstoffs beziehungsweise der oberflächennahe Bereich innerhalb des Werkstoffs in
verhältnismäßig kurzer Zeit mit dem Hydrophobierungs- und/oder. Oleophobierungsmittel
gesättigt werden. Somit kann die Verwendung eines superkritischen Fluids als Trägerstoff
zu einer besonders gleichmäßigen, lückenlosen und/oder tiefen Hydrophobierung bzw.
Oleophobierung des Werkstoffs führen.
[0023] Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Gas, insbesondere bei dem superkritischen
Fluid, um Kohlendioxid. Kohlendioxid ist ein bei Raumtemperatur gasförmig vorliegender
ungiftiger Stoff. Durch die schwache Polarität ist es, insbesondere im superkritischen
Zustand ein ideales Lösungsmittel für die meisten Hydrophobierungs- und Oleophobierungsmittel.
Der kritische Punkt von Kohlendioxid liegt bei 31 °C und 73,8 bar. Daher ist Kohlendioxid
in Produktionsbetrieben unter mäßigem Aufwand leicht handhabbar und bietet somit für
das erfindungsgemäße Verfahren einen guten Trägerstoff. Ebenfalls als Trägerstoff
bevorzugt ist Sauerstoff, insbesondere kritischer Sauerstoff. Die Lage des kritischen
Punktes (50,4 bar und - 118,4 °C) gestaltet jedoch die Handhabung in der Produktion
schwieriger. Zudem ist das Lösungsverhalten bei Sauerstoff auf unpolare Lösungsmittel
beschränkt und deckt somit nicht den gesamten Bereich der bevorzugten Hydrophobierungs-
und/oder Oleophobierungsmittel in der Werkstoffkunde ab.
[0024] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittel
Fluorcarbonverbindungen umfasst. Fluorcarbonverbindungen sind teil- oder perfluorierte
Kohlenwasserstoffverbindungen. Bevorzugt handelt es sich bei der Fluorcarbonverbindung
um ein Fluoralkylsiloxan. Hierbei handelt es sich um trifunktionelle organische Verbindungen,
genauer um durch Fluoralkylgruppen und gegebenenfalls Aminoalkylgruppen funktionalisierte
Oligosiloxane. Der besondere Vorteil gegenüber anderen Fluorcarbonverbindungen liegt
darin, dass es zusätzlich zu den hydrophoben und oleophoben Eigenschaften der Verbindung
unter Ausbildung von Si-O-Bindungen und nachfolgender Quervernetzung zu chemischen
Reaktionen mit der Oberfläche des Werkstoffs, insbesondere eines Polymers, kommen
kann, wodurch sich eine besonders gute Verbindung zwischen Oberfläche und Hydrophobierungs-
bzw. Oleophobierungsmittel herausbildet. Besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung
von Tridecafluoroctyltrietoxysiloxan als Fluoralkylsiloxan erwiesen. Diese Verbindung
ist insbesondere für die Produktion sehr gut geeignet, da sie zum einen sehr gute
Haftungs-, Hydrophobierungs- und Oleophobierungseigenschaften zeigt und zudem aber
auch ungiftig und damit mit wenig Aufwand verarbeitbar ist.
[0025] Alternativ weisen die Fluorcarbonverbindungen polare und/oder ionische funktionelle
Gruppen auf. Diese erhöhen den oleophoben Charakter der Fluorcarbonverbindungen. Vorzugsweise
handelt es sich bei der Fluorcarbonverbindung dann um ein Fluortensid, insbesondere
ein ionisches Fluortensid. Fluortenside umfassen einerseits kurze bis mittellange
teil- oder perfluorierte Kohlenstoffketten, welche einen hydrophoben Charakter aufweisen.
Andererseits weisen Fluortenside eine polare, insbesondere eine ionische Gruppe, in
vorzugsweise terminaler Position auf, welche der Verbindung den gewünschten oleophoben
Charakter verleiht. Bevorzugte Kettenlängen der hydrophoben teil- oder perfluorierten
Kohlenstoffkette liegen im Bereich von 2 bis 40 Kohlenstoffatomen, insbesondere von
4 bis 30 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise von 5 bis 15 Kohlenstoffatomen.
[0026] Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung findet das Hydrophobieren bzw.
Oleophobieren, also das Inkontaktbringen des Werkstoffs mit dem komprimierten Gas
über einen Zeitraum von einer Minute bis zu 10 Stunden statt. Innerhalb dieses Zeitraums
kommt es zur Einstellung eines Gleichgewichtes der Konzentration des Gases innerhalb
des Werkstoffs und außerhalb des Werkstoffs und damit zu einer Gleichgewichtskonzentration
des Hydrophobierungs- bzw. Oleophobierungsmittels innerhalb und außerhalb des Werkstoffs.
Diese Gleichgewichtskonzentration an Hydrophobierungs- bzw. Oleophobierungsmittel
stellt gleichzeitig die maximal zu erreichende Konzentration des Hydrophobierungs-
bzw. Oleophobierungsmittels innerhalb des Werkstoffs unter den gegebenen äußeren physikalischen
Bedingungen dar. Um die Oberfläche des Werkstoffs beziehungsweise den innerhalb des
Werkstoffs mit Hydrophobierungs- bzw. Oleophobierungsmittel beladenem Gas nahezu zu
sättigen, werden Zeiträume von 1 bis 7 Stunden, insbesondere von 2 bis 3 Stunden besonders
bevorzugt. Die Sättigungskurve zeigt typischer Weise einen hyperbelähnlichen Verlauf.
Um eine möglichst kurze Produktionszeit bei möglichst großer Sättigung zu realisieren,
stellten sich Expositionszeiten von zwei bis drei Stunden als vorteilhaft heraus.
[0027] Die Konzentration von Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittel an der Oberfläche
und innerhalb des Werkstoffs ist proportional zur Konzentration des Hydrophobierungs-
bzw. Oleophobierungsmittels innerhalb des Trägerstoffs, also des Gases, beziehungsweise
des superkritischen Fluids. Die Konzentration des Hydrophobierungs- bzw. Oleophobierungsmittels
innerhalb des Trägerstoffs hängt wiederum vom Lösungsvermögen des Trägerstoffs ab.
Die Lösungsmitteleigenschaften des Trägerstoffs wiederum verhalten sich insbesondere
im superkritischen Zustand proportional zur Dichte des Trägerstoffs. Da der Trägerstoff
bevorzugt zumindest nahezu mit Hydrophobierungs- bzw. Oleophobierungsmittel gesättigt
vorliegen sollte, findet das Hydrophobieren bzw. Oleophobieren bevorzugt unter einem
Druck von mindestens 55 bar und/oder bei einer Temperatur von mindestens 25 °C statt.
[0028] Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Entfernen des Gases durch
Druckverminderung ausgelöst. Nach Sättigung des Werkstoffs mit dem beladenen Gas erfolgt
vorzugsweise zunächst eine Druckverminderung auf Umgebungsdruck, wobei insbesondere
ein möglichst großer Druckgradient realisiert wird. Bevorzugt erfolgt somit ein schlagartiges
Entspannen. Durch das spontane Entspannen des Gases erfolgt eine Separation des Gases
von dem Hydrophobierungs- bzw. Oleophobierungsmittel. Durch den Übergang vom superkritischen
in den gasförmigen Zustand entweicht der Trägerstoff aus dem Werkstoff. Das Hydrophobierungs-
bzw. Oleophobierungsmittel hingegen verbleibt auf dem Werkstoff beziehungsweise im
Werkstoff. Der nunmehr gasförmig vorliegende, vorzugsweise von Hydrophobierungs- bzw.
Oleophobierungsmittel befreite Trägerstoff kann durch geeignete Apparaturen in die
erste Kammer, in der vormals die Beladung des Trägerstoffs mit Hydrophobierungs- bzw.
Oleophobierungsmittel stattfand, zurückgeleitet und somit recycelt werden. Im Vergleich
zu herkömmlichen Hydrophobierungs- bzw. Oleophobierungsverfahren kann das beschriebene
Verfahren besonders ökologisch und ökonomisch durchgeführt werden.
[0029] Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Bauteil einer Elektromaschine,
umfassend einen Werkstoff oder bestehend aus einem solchen, wobei ein Hydrophobierungs-
und/oder Oleophobierungsmittel in einem oberflächennahen Bereich des Werkstoffs bis
zu einer Tiefe von zumindest 1 mm, insbesondere zumindest 2mm, vorzugsweise zumindest
2,5 mm, in dem Werkstoff nachweisbar ist. Dabei weist das Hydro- und/oder Oleophobierungsmittel
in den genannten Tiefen vorzugsweise einen Massenanteil von wenigstens 1 Gew.-% bezogen
auf die Gesamtmasse aus Werkstoff und Hydro- bzw. Oleophobierungsmittel auf. Das erfindungsgemäße
Bauteil ist beispielsweise mit dem oben beschriebenen Verfahren hydro und/oder oleophobierbar.
Bei konventionellem Aufbringen von Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittel,
wie beispielsweise durch Aufstreichen, Aufsprühen oder Eintauchen, kann lediglich
eine oberflächliche Schutzschicht im Nanometerbereich auf dem Bauteil erzielt werden.
Wird die Oberfläche des Werkstoffs beschädigt oder weist diese Fremdphasen auf, kann
es zur Zerstörung des Werkstoffs und somit des Bauteils durch ölbedingte Korrosion
kommen. Findet hingegen im oberflächennahen Bereich des Werkstoffs eine Tiefenoleophobierung
statt, so kann trotz oberflächlicher Beschädigung des Werkstoffs eine Hydrophobierung
und/oder Oleophobierung des Werkstoffs sichergestellt werden. Eine Hydrophobierung
und/oder Oleophobierung im oberflächennahe Bereich innerhalb des Werkstoffs erhöht
somit die Haltbarkeit der Hydrophobierung und/oder Oleophobierung, insbesondere dann,
wenn das Bauteil infolge von Benutzung schädigenden äußeren Einflüssen ausgesetzt
ist. Darüber hinaus ist die Hydrophobierung und/oder Oleophobierung nicht an die Haltbarkeit
von eventuellen Zwischenschichten, wie beispielsweise Polymeren gebunden.
[0030] Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind,
sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
[0031] Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen
erläutert. Es zeigt:
- Figur 1
- eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
[0032] Nachfolgend soll die Erfindung anhand der in Figur 1 gezeigten schematischen Darstellung
und einem konkreten Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Das Verfahren wird
in bevorzugter Weise in zwei miteinander verbundenen Kammern 30 und 35 durchgeführt
und ist grundsätzlich in vier Verfahrensschritte gliederbar. Figur 1 zeigt das erfindungsgemäße
Verfahren zur Hydrophobierung und/oder Oleophobierung eines Werkstoffs 15 in vier
Schritten.
[0033] Zu Beginn wird, wie in der Figur 1a gezeigt, in einer ersten Kammer 30 ein komprimiertes
Gas 22, hier superkritisches Kohlendioxid mit einem Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittel
21 beladen. Bei der Kammer 30 sollte es sich um eine Druckkammer handeln, die an die
notwendigen Druck- und Temperaturverhältnisse zum Erzeugen eines superkritischen Gases
angepasst ist.
[0034] Das Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittel 21 umfasst bevorzugt eine Fluorcarbonverbindung,
welche im vorliegenden Beispiel polare und/oder ionische Gruppen aufweist. Vorzugsweise
handelt es sich bei der Fluorcarbonverbindung um ein Fluoralkylsiloxan wie von der
Firma Evonik unter den Markennamen Dynasylan® F8261, Dynasylan®F8263, Dynasylan®F8815,
Dynasylan® Sivo und Dynasylan®Sivo Clear sowie Dynasylan®Sivo Clear EC vertrieben
wird. Alternativ ist auch die Verwendung eines ionischen Fluortensids als Hydrophobierungs-
und/oder Oleophobierungsmittel 21 bevorzugt, insbesondere eines teilfluorierten C2-
bis C40-Phosphorsäurealkylester. Vorzugsweise wird als ein solcher Vertreter ein Reaktionsprodukt
aus 1H, 1H, 2H, 2H, Perfluor-1-oktanol und Phosphorpentoxid oder einem Salz von diesem
Produkt, insbesondere ein Ammoniumsalz verwendet. Dieses enthält vorzugsweise ein
Bindemittel und/oder Netzmittel auf Acrylatbasis. Ein entsprechendes Produkt ist unter
der Markenbezeichnung Capstone® FS-63 (Fa. DuPont) erhältlich. Alternativ können die
Produkte Capstone® FS-81, Capstone FS 22, Capstone FS 61, Capstone FS 63, Capstone
FS 81, Capstone FS 3100, oder Zonyl® FSP (alle von DuPont), verwendet werden.
[0035] Ist das komprimierte Gas 22 mit Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittel
21 gesättigt, wird das nunmehr beladene Gas 20 über eine hier nicht dargestellte Leitungsverbindung
in eine zweite Kammer 35 eingeleitet (Figur 1b). Bevorzugterweise gleichen die Bedingungen
innerhalb der zweiten Kammer 35 nach Einlass des beladenen Gases 22 denen in der ersten
Kammer 30. In der zweiten Kammer 35 befindet sich beim Eintreffen des beladenen Gases
20 bereits ein Bauteil 10, welches einen zu hydro- und/oder oleophobierenden Werkstoff
15 umfasst. Alternativ kann das Bauteil 10 auch nach dem Einleiten des Gases über
eine nicht dargestellte Schleuse in die Kammer 35 eingebracht werden. Bei dem Bauteil
10 handelt es sich zum Beispiel um einen Stator einer Elektromaschine.
[0036] Bauteil 10 weist an seiner Oberfläche einen Werkstoff 15 auf. Der Werkstoff 15 kann
eine Schicht eines Polymers, hier eine Vergussmasse sein. Dabei ist unerheblich, ob
die Schicht vollflächig oder nur in einem bestimmten Bereich der Oberfläche aufgebracht
ist.
[0037] Der Werkstoff 15 ist insbesondere ein Silikon, bevorzugt ein Methylpolysiloxan-Kautschuk,
beispielsweise ein Vinylmethyl-Polysiloxan-Kautschuk (VMQ) oder ein Phenylvinylmethyl-Polysiloxan-Kautschuk
(PVMQ). Beispielsweise kann hier das unter der Marke RAKU-SIL® 10-S 13/9 (Fa. Rampf
Giessharze GmbH & Co. KG) vertriebene Silikonelastomer verwendet werden. Es werden
bevorzugt additionsvernetzende Silikon-Kautschuke verwendet. Das Polymer ist abhängig
von dem komplett einzugießenden Bauteil, typischerweise in einer Dicke von mehreren
Millimetern, beispielsweise 5 mm, aufgetragen.
[0038] Das beladene Gas 20 verteilt sich aufgrund normaler physikalischer Prozesse und der
gegebenen Freiheitsgrade gleichmäßig in der Kammer 35. Dabei lagert es sich ebenfalls
auf der Oberfläche des Bauteils 10, insbesondere auf dem Werkstoff/Polymer 15 ab (Figur
1c). Aufgrund der hohen Diffusibilität komprimierter Gase dringt das beladene Gas
20 in den oberflächennahen Bereich des Werkstoffs 15 ein. Ebenfalls begünstigt wird
das Einbeziehungsweise Durchdringen des beladenen Gases 20 durch die im Inneren der
Kammer 35 herrschenden Bedingungen, wie Druck und Temperatur. Beide Parameter sind
in Bezug auf die normalen Bedingungen (25°C und 1 bar) erhöht. Da beide Parameter
wiederum in direktem Zusammenhang mit der Diffusibilität des beladenen Gases 20 und
damit mit der Eindringtiefe stehen, begünstigen die Bedingungen innerhalb der Kammer
35, dass sich beladenes Gas 20 so hoch wie möglich im Werkstoff 15 konzentriert. Neben
einer möglichst hohen Eindringtiefe ist es vorteilhaft, dass das beladene Gas 20 möglichst
gleichmäßig an der Oberfläche des Werkstoffs 15 konzentriert ist. Diese Parameter
werden bevorzugt durch die Expositionszeit, also die gemeinsame Verweilzeit von beladenem
Gas 20 und Werkstoff 15 in der Kammer 35 unter erhöhtem Druck, beeinflusst. Ideale
Expositionszeiten liegen zwischen einer Minute und 10 Stunden, bevorzugt aber zwischen
1 und 7 Stunden. Innerhalb dieser Zeit tritt eine Sättigung des Werkstoffs 15 mit
beladenem Gas 20 ein.
[0039] Anschließend wird das komprimierte Gas 20 vom Werkstoff 15 getrennt (Figur 1d). Dies
kann vorzugsweise durch Druckerverminderung geschehen, wobei das komprimierte Gas
20 entspannt wird und in einen gasförmigen Zustand übergeht. Damit verliert es seine
hervorragenden Trägereigenschaften und das Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittel
21 liegt nicht länger im Gas 22 gelöst vor. Während das Gas 22 aus dem Werkstoff 15
entweicht und über einen nicht dargestellten Weg aus der Kammer 35 geleitet wird,
verbleibt das trägere Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittel 21 im und auf
dem Werkstoff 15. Überschüssiges Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittel
21, also solches, welches nicht in den Werkstoff 15 eingedrungen ist und auch nicht
kondensiert auf der Oberfläche vorliegt wird ebenfalls aus der Kammer 35 geleitet.
[0040] Sowohl das Gas 22, als auch überschüssiges Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittel
21 werden im erfindungsgemäßen Verfahren nicht verunreinigt, so dass sie wieder in
die erste Kammer 30 eingeleitet, gegebenenfalls aufkonzentriert und wiederverwendet
werden können. Dieses Recycling der Ausgangsstoffe ermöglicht eine ökonomische und
zugleich ökologische Hydrophobierung und/oder Oleophobierung von Werkstoffen.
[0041] Die einzelnen Schritte werden nachfolgend an einem konkreten Ausführungsbeispiel
nochmals erläutert.
[0042] In einer möglichen Ausführungsform wird in einem Hochdruckreaktor (Kammer 30) ein
Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittel (21) in superkritischem Kohlendioxid
(komprimiertes Gas 22) bei einem Druck von 75 bar und einer Temperatur von 35 °C in
Lösung gebracht. Wenn das nunmehr als superkritisches Gas vorliegende Kohlendioxid
(komprimiertes Gas 22) mit Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittel gesättigt
ist, wird das entstandene beladene Gas (20) in eine zweite Kammer (35) geleitet. In
dieser zweiten Kammer wurde zuvor ein Stator (Bauteil 10) einer Elektromaschine eingeschleust.
Hier herrschen in Bezug auf Druck und Temperatur die gleichen Bedingungen wie in der
ersten Kammer. Da sich das beladene Gas im superkritischen Zustand befindet verfügt
es über besondere Transport- und Trägereigenschaften in Bezug auf das Hydrophobierungs-
und/oder Oleophobierungsmittel. Es dringt tief in den Werkstoff 15, insbesondere in
Vergussmasse, Imprägnierharz und Nutisolationen des Stators ein und schleppt das Hydrophobierungs-
und/oder Oleophobierungsmittel mit. Nach etwa zwei bis drei Stunden ist die Einstellung
des Gleichgewichts und damit auch die Gleichgewichtskonzentration an Hydrophobierungs-
und/oder Oleophobierungsmittel im und am Stator erreicht. Anschließend wird der Druck
in der zweiten Kammer schlagartig, durch Öffnen eines Ventils in eine dritte Kammer,
reduziert, wodurch das Kohlendioxid vom superkritischen Zustand in den gasartigen
Zustand übergeht. Dies hat zur Folge, dass das Kohlendioxid schlagartig seine besonderen
Träger- und Transporteigenschaften verliert und das Kohlendioxid unter Zurücklassung
des Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittels aus den hydrophobierten bzw.
oleophobierten Bauteilen des Stators entweicht. Das außerhalb des Stators zurückbleibende
Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittel sowie das expandierte Kohlendioxid
werden aus der zweiten und dritten Kammer in die erste Kammer des Hochdruckreaktors
zurück gepumpt und dort unter Hinzufügung von weiterem Hydrophobierungs- und/oder
Oleophobierungsmittel durch Druckerhöhung erneut in den superkritischen Zustand überführt.
Gleichzeitig wird der hydrophobierte und/oder oleophobierte Stator aus der zweiten
Kammer ausgeschleust und ein neuer zu hydrophobierender bzw. oleophobierender Werkstoff
in die Kammer eingeschleust. Der Prozess kann von neuem beginnen.
[0043] Weitere Versuche, welche mit Kohlendioxid durchgeführt worden sind, zeigten, dass
auch schon auf 50 bar komprimiertes Kohlendioxid bei Raumtemperatur und einer Sättigungsdauer
von 14 Stunden ausreichende Transporteigenschaften für das Hydrophobierungs- und/oder
Oleophobierungsmittel Dynasylan F8815 zeigt, so dass Werkstoffe mit Hydrophobierungs-
und/oder Oleophobierungsmittel hinreichend "durchtränkt" werden konnten. Die Bruchflächen
der behandelten Silikonenplättchen wurden hierzu mit EDX auf Fluor untersucht. In
ca. 1 mm Tiefe konnte eine Fluorkonzentration von 3,98 Gew.-% gegenüber 32,8 Gew.-%
auf der Oberfläche nachgewiesen werden. Beim klassischen Tauchen waren nur 0,36-0,95
Gew.-% Fluor in 1 mm Tiefe nachweisbar. Auch wenn die Massen absolut nicht ganz wegen
fehlendem Wasserstoffs beim EDX stimmen- so ist der Unterschied doch deutlich sichtbar.
Bezugszeichenliste
[0044]
- 10
- Bauteil
- 15
- Werkstoff
- 20
- beladenes Gas
- 21
- Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittel
- 22
- komprimiertes Gas
- 30
- erste Kammer
- 35
- zweite Kammer
1. Verfahren zur Hydrophobierung und/oder Oleophobierung eines Werkstoffs (15), der Teil
einer Elektromaschine ist, umfassend:
a. Beladen eines komprimierten Gases (22) mit einem Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittel
(21),
b. Inkontaktbringen des Werkstoffs (15) mit dem komprimierten und beladenen Gas (20)
und
c. Entfernen des Gases (22) von dem Werkstoff (15),
wobei das Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittel (21) eine Fluorcarbonverbindung
umfasst und der Werkstoff (15) ein Polymer umfasst oder aus einem solchen besteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das komprimierte Gas (22) als superkritisches Fluid vorliegt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas (22) Kohlendioxid ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Inkontaktbringen des Werkstoffs (15) mit dem beladenen Gas über einen Zeitraum
von 1 Minute bis 10 Stunden stattfindet.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Inkontaktbringen des Werkstoffs (15) mit dem beladenen Gas unter einem Druck
von mindestens 55 bar und/oder bei einer Temperatur von mindestens 25 °C stattfindet.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen des Gases (22) durch Druckverminderung ausgelöst wird.
7. Bauteil (10) eines elektrischen Antriebsmotors für Kraftfahrzeuge, eines Starters,
eines Generators oder Starter-Generators, wobei das Bauteil einen Werkstoff (15) umfasst
oder aus einem solchen besteht, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittel (21) umfassend eine Fluorcarbonverbindung
in einem oberflächennahen Bereich des Werkstoffs (15) bis zu einer Tiefe von zumindest
1 mm in dem Werkstoff (15) nachweisbar ist, wobei der Werkstoff (15) ein Polymer umfasst
oder aus einem solchen besteht.
1. Method for hydrophobizing and/or oleophobizing a material (15) that is part of an
electric machine, comprising:
a. loading a compressed gas (22) with a hydrophobizing agent and/or oleophobizing
agent (21),
b. bringing the material (15) into contact with the compressed and loaded gas (20),
and
c. removing the gas (22) from the material (15),
wherein the hydrophobizing and/or oleophobizing agent (21) comprises a fluorocarbon
compound and the material (15) comprises a polymer or consits of such.
2. Method according to claim 1, characterised in that the compressed gas (22) is present as supercritical fluid.
3. Method according to one of the preceding claims, characterised in that the gas (22) is carbon dioxide.
4. Method according to one of the preceding claims, characterised in that the step of bringing the material (15) into contact with the loaded gas takes place
over a period of 1 minute to 10 hours.
5. Method according to one of the preceding claims, characterised in that the step of bringing the material (15) into contact with the loaded gas takes place
under a pressure of at least 55 bar and/or at a temperature of at least 25 °C.
6. Method according to one of the preceding claims, characterised in that the removal of the gas (22) is activated by a decrease in pressure.
7. Component (10) of an electric drive motor for motor vehicles, of a starter, a generator
or starter generator, wherein the component comprises a material (15) or consists
of such, characterised in that a hydrophobizing agent and/or oleophobizing agent (21) comprising a fluorocarbon
compound is detectable in a near-surface area of the material (15) up to a depth of
at least 1 mm in the material, wherein the material (15) comprises a polymer or consists
of such.
1. Procédé d'hydrophobisation et/ou d'oléophobisation d'un matériau (15) qui est un élément
d'une machine électrique, comprenant :
a. charger un gaz comprimé (22) avec un agent d'hydrophobisation et/ou d'oléophobisation
(21),
b. mettre en contact le matériau (15) avec le gaz comprimé et chargé (20) et
c. éliminer le gaz (22) du matériau (15),
l'agent d'hydrophobisation et/ou d'oléophobisation (21) comprenant un composé de fluorocarbure
et le matériau (15) comprenant un polymère ou étant constitué d'un tel matériau.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz comprimé (22) est présent sous forme de fluide supercritique.
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz (22) est un dioxyde de carbone.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la mise en contact du matériau (15) se fait avec le gaz chargé sur une durée de 1
minute à 10 heures.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la mise en contact du matériau (15) se fait avec le gaz chargé à une pression d'au
moins 55 bars et/ou à une température d'au moins 25 °C.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élimination du gaz (22) est provoquée par une réduction de pression.
7. Élément (10) d'un moteur d'entraînement électrique pour véhicules automobiles, d'un
démarreur, d'un générateur ou d'un démarreur-générateur, l'élément comprenant un matériau
(15) ou étant constitué d'un tel matériau, caractérisé en ce qu'un agent d'hydrophobisation et/ou d'oléophobisation (21) comprenant un composé de
fluorocarbure peut être détecté dans une région proche de la surface du matériau (15)
jusqu'à une profondeur d'au moins 1 mm dans le matériau (15), le matériau (15) comprenant
un polymère ou étant constitué d'un tel matériau.