Wie kann ich Gasdurchlässigkeit und Hauthaftung in Einklang bringen, ohne den Tragekomfort von Silikon-Wearables zu beeinträchtigen?

Wearables versagen im Alltag, wenn die Haut heiß, feucht und gereizt wird, selbst wenn die Elektronik funktioniert. Ich habe erlebt, wie gute Designs das Vertrauen der Nutzer verloren, weil die Materialwahl zu spät getroffen wurde.

Um Atmungsaktivität und Haftung in Einklang zu bringen, gehe ich vom Mikroklima der Haut aus, wähle dann ein Silikonsystem, das den Gas- und Feuchtigkeitstransport reguliert, und kombiniere es mit einer Haftungsstrategie, die Schweiß, Öl und wiederholtem Tragen standhält.

Früher dachte ich, ich könnte den Tragekomfort allein durch die Änderung der Haftfestigkeit verbessern. Dann begriff ich, dass Tragekomfort ein systemisches Problem ist. Er beginnt auf der Haut, breitet sich dann durch das Silikon aus und endet schließlich an der Grenzfläche.

Was ist das Hautmikroklima und warum entscheidet es darüber, ob sich ein Wearable “atmungsaktiv” anfühlt?

Unter Wearables entstehen Hitzestau und Schweißbildung, da die Haut lebt und sich ständig verändert. Ist die Oberfläche versiegelt, können sich Wärme und Feuchtigkeit schnell stauen. Die Folge sind Juckreiz, ein unangenehmes Rutschen und sogar Schmerzen. Ich habe erlebt, wie Nutzer das Gerät dafür verantwortlich machten, doch das eigentliche Problem war das Mikroklima.

Das Hautmikroklima ist die dünne Schicht aus Wärme, Feuchtigkeit und Hautfett, die zwischen dem Gerät und der Haut eingeschlossen ist und für Komfort, Rutschfestigkeit und Irritationen sorgt.

Worauf ich im Mikroklima als Erstes achte

Wenn ich ein Konzept für tragbare Technologie bewerte, stelle ich einfache Fragen, bevor ich über Chemie spreche.

• Wo wird es getragen und wie stark schwitzt man in diesem Bereich?
• Gibt es Haare, Bewegungen oder Biegungen, die Feuchtigkeit hinein und wieder heraus transportieren?
• Wird das Gerät 1 Stunde, 8 Stunden oder den ganzen Tag und die ganze Nacht getragen?
• Muss das Gerät gegen Wasser von außen abgedichtet werden?

Eine einfache Methode, um Risiken frühzeitig zu erfassen.

Ich verwende oft eine Kurzmatrix, damit das Team die Vor- und Nachteile ohne lange Besprechung erkennen kann.

Bei hohem Risiko beginne ich nicht mit “stärkerem Klebstoff”. Ich konzentriere mich zunächst auf Transport, Weichheit und die Gestaltung der Schnittstelle. Dadurch lässt sich die Haftung leichter kontrollieren.

Welche Silikonformulierungen beeinflussen die Gasdurchlässigkeit in einem Wearable?

Viele glauben, Silikon sei immer atmungsaktiv. Das stimmt in der Praxis nicht. Silikon weist zwar im Vergleich zu vielen Kunststoffen eine gute Gasdurchlässigkeit auf, das tatsächliche Ergebnis hängt jedoch von der Zusammensetzung und der Dicke ab. Auch dickere Bauteile können sich dicht anfühlen. Bei einem hohen Anteil an Füllstoffen kann die Durchlässigkeit sinken. Oberflächenbehandlungen oder Beschichtungen können die Eigenschaften des Materials ebenfalls verändern.

Die Gasdurchlässigkeit von Silikon wird durch die Polymerstruktur, den Füllstoffgehalt, die Vernetzungsdichte und die Dicke bestimmt, daher müssen Rezeptur und Geometrie gemeinsam ausgewählt werden.

Was ich vergleiche, wenn ich ein Silikon-Basissystem auswähle

Normalerweise vergleiche ich die Kandidaten anhand einer engeren Auswahl. Ich halte die Sprache einfach, damit sie für Design, Materialentwicklung und Qualitätssicherung gleichermaßen geeignet ist.

Eine praktische Regel, die ich anwende

Wenn das Wearable über längere Zeit getragen werden muss, bevorzuge ich nach Möglichkeit eine dünnere Silikonschicht, die ich aber durch eine stabile Struktur verstärke. Ich setze lieber auf Designrippen und eine durchdachte Geometrie, als das gesamte Bauteil dick zu gestalten. Dicke beeinträchtigt die Atmungsaktivität am schnellsten.

Welches Haftsystem sollte ich für Wearables wählen?

Haftung ist das Problem, an dem die meisten Entwickler von Wearables scheitern. Sie wünschen sich eine starke Verbindung, aber gleichzeitig eine rückstandsfreie Entfernung. Sie wollen, dass die Produkte auch bei Schweiß funktionieren, aber gleichzeitig die Haut nicht reizen. Das sind echte Konflikte, deshalb behaupte ich nicht, dass es die eine perfekte Lösung gibt.

Ich wähle das Haftsystem anhand der Tragedauer, der Entfernungshäufigkeit und der Hautempfindlichkeit aus und optimiere dann die Ablöse- und Scherfestigkeit für Schweiß und Bewegung, anstatt nur auf eine höhere Haftung zu achten.

Option 1: Medizinischer Haftklebstoff (PSA)

Medizinische PSAs können zuverlässig und vorhersehbar sein, wenn das Design stimmt.

• Ideal für: Einwegpflaster, lange Tragedauer, kontrollierte Entfernung
• Was mir gefällt: stabile Leistung, bekannte Testmethoden, ausgereifte Lieferkette
• Risiko: Hautablösung bei zu starker Ablösung und Rückstände bei unpassendem System.

Option 2: Oberflächenbehandlung zur Verbesserung der Haftung

Eine Oberflächenbehandlung kann hilfreich sein, wenn Silikon sich mit einer anderen Schicht verbinden muss oder wenn eine Beschichtung haften muss.

• Ideal für: Verklebung von Silikon mit Folien, Verbesserung der Beschichtungshaftung, Prozesskontrolle
• Was mir gefällt: Es kann die Haftfestigkeit erhöhen, ohne das Silikon selbst zu verändern.
• Risiken: Alterung der Behandlung, ungleichmäßige Behandlung und schwer zu behebende Feldausfälle

Option 3: Wiederverwendbare Klebe- oder “Re-Stick”-Systeme

Wiederverwendbare Reißnägel sehen für tragbare Konsumgüter attraktiv aus, aber sie müssen ehrlich getestet werden.

• Ideal für: Geräte, die häufig entfernt und wieder eingesetzt werden müssen.
• Was mir gefällt: Benutzerfreundlichkeit, wenn es funktioniert
• Risiko: Verunreinigung durch Schweiß und Hautfett, schneller Haftungsverlust und ein “schmutziges Gefühl”

Eine einfache Entscheidungstabelle, die ich verwende

Ich erinnere mich auch daran, dass “stark” nicht immer gut ist. Stark kann Hautschäden bedeuten. Ich strebe eine gleichmäßige und vorhersehbare Entfernung an. Das schafft oft Vertrauen bei den Anwendern.

Wie verändern Schweiß und Hautfett Silikon und dessen Haftung im Laufe der Zeit?

Schweiß besteht aus Wasser und Salzen. Hautfett ist eine Mischung aus Lipiden. Zusammen können sie die Reibung verändern, bestimmte Schichten weicher machen und die Haftung verringern. Selbst wenn Silikon an sich chemisch stabil ist, kann die Schnittstelle versagen. Ich habe erlebt, wie ein Wearable einen Trockenlabortest bestanden hat, aber im praktischen Einsatz schnell versagte, weil die Oberfläche rutschig wurde.

Schweiß und Hautfett greifen die Grenzfläche hauptsächlich durch Veränderung der Reibung und Verunreinigung der Klebstoffe an, daher teste ich unter realistischen Bedingungen mit Feuchtigkeit, Salz und Öl anstatt nur unter trockenen Bedingungen.

Auf welche Fehlermodi ich achte

• Kantenablösung nach dem Schwitzen, selbst wenn der Mittelkontakt gut aussieht
• Gleiten während der Bewegung, weil die Hautoberfläche geschmiert wird
• “Weißwerden” oder Erweichen des Klebstoffs nach Feuchtigkeitseinwirkung
• Geruchsbildung, weil der Bereich feucht und warm bleibt.

Wie ich diese Risiken durch Design, nicht nur durch Chemie, reduziere

• Ich verwende abgerundete Kanten und eine kontrollierte Kantenstärke, damit die Schälkräfte gering bleiben.
• Ich vermeide scharfe Kanten, die beim Biegen zu einer Konzentration der Belastung führen.
• Ich plane Belüftungswege und Mikrotexturierung ein, wenn es zum Produkt passt.
• Ich halte die Kontaktfläche so groß, dass die Last gleichmäßig verteilt wird.

Wenn ich diese Schritte befolge, wird die Wahl des Klebstoffs weniger extrem. Ich muss nicht mehr auf extrem hohe Klebkraft achten, wodurch das Risiko von Hautreizungen sinkt.

Wie gestalte ich Kleidung so, dass sie auch über längere Zeit angenehm zu tragen ist, und welche menschlichen Faktoren sind dabei am wichtigsten?

Komfort bedeutet nicht nur Weichheit. Komfort umfasst auch das Wärmeempfinden, das Feuchtigkeitsgefühl und die Art und Weise, wie sich das Gerät mit dem Körper bewegt. Das habe ich aus Nutzerfeedback gelernt, das zwar emotional klang, aber tatsächlich auf physischen Empfindungen beruhte. Viele beschrieben das Wearable als “bedrückend” oder “eng”. Das bedeutete meist, dass das Gerät Wärme staute oder bei Bewegung an der Haut spannte.

Der Tragekomfort über längere Zeit hängt von der Wärme- und Feuchtigkeitsregulierung, geringer Hautbelastung bei Bewegung und einer Geometrie ab, die Druckstellen vermeidet. Daher betrachte ich den Silikonteil als eine Komponente der menschlichen Faktoren.

Ich führe Prüfungen der menschlichen Faktoren durch

• Druckkartierung: Ich suche nach kleinen Hochdruckzonen in der Nähe von Rändern.
• Bewegungsprüfung: Ich biege und drehe das Gerät an der Stelle, an der es tatsächlich getragen wird.
• Entfernungsverhalten: Ich beobachte, wie die Benutzer es abziehen, nicht wie ich es abziehe.
• Kontrolle der Hautverfärbung: Ich überprüfe die Rötung nach 30 Minuten und dann nach längerer Tragedauer.

Meine Komfort-Designgewohnheiten

Ich achte darauf, dass sich das Wearable den Körperbewegungen anpasst. Außerdem reduziere ich Steifigkeitsunterschiede. Wenn ein Bereich steif und der nächste weich ist, entsteht an der Grenze Druck auf der Haut. Ich vermeide auch dicke Ränder, die wie eine Dichtung wirken. Falls eine Abdichtung nötig ist, setze ich diese nur in bestimmten Bereichen ein, nicht flächendeckend.

Welche Validierungsmethoden eignen sich am besten zum Nachweis von Atmungsaktivität und Haftung bei tragbaren Silikondesigns?

Wenn das Produkt alltagstauglich sein soll, muss auch der Testplan alltagstauglich sein. Ich nutze zwar weiterhin Standardtests, gehe aber noch einen Schritt weiter. Ich entwickle einen Test-Stack, der Materialdaten mit Nutzerergebnissen verknüpft. Das hilft mir, dem Team die Abwägungen zu erklären und Überraschungen zu vermeiden.

Ich validiere tragbare Silikonprodukte mit einer Kombination aus Patch-Tests, Schäl- und Schertests unter Feuchtigkeit und Dehnungszyklen mit Temperatur- und Schweißbelastung, da Tests unter nur einer Bedingung die Schnittstellenfehler nicht erkennen.

1) Patch-Test (Hautverträglichkeit)

Ich verwende Patch-Tests, um das Risiko von Hautreizungen zu prüfen. Außerdem vergleiche ich damit verschiedene Designvarianten. Schon kleine geometrische Änderungen können Rötungen beeinflussen. Ich dokumentiere Zeitpunkt, Stelle und Entfernungsmethode.

2) Schälkraft und wiederholtes Entfernen

Die Schälfestigkeit lässt sich nicht allein durch einen Messwert bestimmen. Ich messe sie nach Feuchtigkeitseinwirkung und Schweißkontakt. Bei wiederverwendbaren Produkten messe ich sie auch nach wiederholtem Auftragen und Entfernen. Dabei dokumentiere ich nicht nur die Krafteinwirkung, sondern auch Rückstände und das Hautgefühl.

3) Dehnungsradfahren und Bewegungssimulation

Wearables sind biegsam. Ich führe Dehnungszyklen durch, die der erwarteten Nutzung entsprechen. Außerdem teste ich Temperatur und Luftfeuchtigkeit, da sich die Weichheit und das Klebeverhalten von Silikon durch Wärme verändern können.

4) Temperatur- und Feuchtigkeitsstress

Ich lagere die Produkte unter warmen und feuchten Bedingungen und teste anschließend die Haftung erneut. Dies ist notwendig, da sich manche Oberflächenbehandlungen und Klebeschichten im Laufe der Zeit verändern können. Alterungsprozesse können unbemerkt bleiben, bis das Produkt versendet wird.

Eine einfache Validierungskarte, die mir gefällt

Abschluss

Ich bringe die Gasdurchlässigkeit und die Hauthaftung in Einklang, indem ich vom Mikroklima der Haut ausgehe, dann Silikon und Geometrie gemeinsam auswähle und anschließend die Schnittstelle unter Schweiß, Hitze und Bewegung validiere.