DE10064520A1 - Method for producing structured surface with self-cleaning effect on vehicles, comprises producing micro- or nano-structure on carrier by anodic oxidation and transferring this structure to the surface - Google Patents
Method for producing structured surface with self-cleaning effect on vehicles, comprises producing micro- or nano-structure on carrier by anodic oxidation and transferring this structure to the surfaceInfo
- Publication number
- DE10064520A1 DE10064520A1 DE2000164520 DE10064520A DE10064520A1 DE 10064520 A1 DE10064520 A1 DE 10064520A1 DE 2000164520 DE2000164520 DE 2000164520 DE 10064520 A DE10064520 A DE 10064520A DE 10064520 A1 DE10064520 A1 DE 10064520A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- structured
- substrate
- self
- anodic oxidation
- micro
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 44
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 25
- 238000007743 anodising Methods 0.000 claims description 16
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 16
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 12
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 11
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 9
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 9
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims description 7
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 6
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 6
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 3
- 229920006037 cross link polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 2
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 claims description 2
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 claims 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 12
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 7
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L chromic acid Substances O[Cr](O)(=O)=O KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N furo[3,4-b]pyrazine-5,7-dione Chemical compound C1=CN=C2C(=O)OC(=O)C2=N1 AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 1
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 1
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003848 UV Light-Curing Methods 0.000 description 1
- 238000001015 X-ray lithography Methods 0.000 description 1
- GLLRIXZGBQOFLM-UHFFFAOYSA-N Xanthorin Natural products C1=C(C)C=C2C(=O)C3=C(O)C(OC)=CC(O)=C3C(=O)C2=C1O GLLRIXZGBQOFLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FJWGYAHXMCUOOM-QHOUIDNNSA-N [(2s,3r,4s,5r,6r)-2-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-dinitrooxy-2-(nitrooxymethyl)-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-trinitrooxy-2-(nitrooxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-3-yl]oxy-3,5-dinitrooxy-6-(nitrooxymethyl)oxan-4-yl] nitrate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](O[N+]([O-])=O)[C@H]1O[N+]([O-])=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](O[N+]([O-])=O)[C@H](O[N+]([O-])=O)[C@@H](CO[N+]([O-])=O)O1)O[N+]([O-])=O)CO[N+](=O)[O-])[C@@H]1[C@@H](CO[N+]([O-])=O)O[C@@H](O[N+]([O-])=O)[C@H](O[N+]([O-])=O)[C@H]1O[N+]([O-])=O FJWGYAHXMCUOOM-QHOUIDNNSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 description 1
- 238000007630 basic procedure Methods 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-N chloric acid Chemical compound OCl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940005991 chloric acid Drugs 0.000 description 1
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002991 molded plastic Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 1
- 238000007645 offset printing Methods 0.000 description 1
- 239000012860 organic pigment Substances 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 1
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 1
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 230000009476 short term action Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 238000005019 vapor deposition process Methods 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
- C25D11/18—After-treatment, e.g. pore-sealing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B17/00—Methods preventing fouling
- B08B17/02—Preventing deposition of fouling or of dust
- B08B17/06—Preventing deposition of fouling or of dust by giving articles subject to fouling a special shape or arrangement
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B17/00—Methods preventing fouling
- B08B17/02—Preventing deposition of fouling or of dust
- B08B17/06—Preventing deposition of fouling or of dust by giving articles subject to fouling a special shape or arrangement
- B08B17/065—Preventing deposition of fouling or of dust by giving articles subject to fouling a special shape or arrangement the surface having a microscopic surface pattern to achieve the same effect as a lotus flower
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
- B29C59/02—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing
- B29C59/022—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing characterised by the disposition or the configuration, e.g. dimensions, of the embossments or the shaping tools therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
- C25D11/12—Anodising more than once, e.g. in different baths
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
- B29C59/02—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing
- B29C59/022—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing characterised by the disposition or the configuration, e.g. dimensions, of the embossments or the shaping tools therefor
- B29C2059/023—Microembossing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C37/00—Component parts, details, accessories or auxiliary operations, not covered by group B29C33/00 or B29C35/00
- B29C37/0053—Moulding articles characterised by the shape of the surface, e.g. ribs, high polish
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mikro- oder nanostrukturierten Oberflächenstrukturen, die den sogenannten Selbstreinigungs effekt zeigen. Es kann insbesondere für die Oberflächenvergütung von Bauteilen für Verkehrsträger Anwendung finden.The present invention relates to a method for producing micro or nanostructured surface structures, the so-called self-cleaning show effect. It can be used in particular for the surface coating of components Find modes of transport.
Wenn in dieser Anmeldung von Nano- oder Mikrostruktur die Rede ist, so ist darunter immer zu verstehen, dass zumindest in einer Strukturdimension Abmessungen im Nano- oder Mikrobereich vorhanden sind.If this application speaks of nano- or microstructure, it is included always understand that dimensions in at least one structural dimension Nano or micro range are available.
Oberflächen oder Beschichtungen von Teilen oder Anbauteilen von Verkehrsträgern (Kraftfahrzeuge, Flugzeuge, schienengebundene Fahrzeuge, etc.) müssen höchsten Anforderungen im Hinblick auf Korrosionsschutz, Kratzbeständigkeit, Optik, Farbge bung, Chemikalienbeständigkeit und Beständigkeit gegen sonstige Umwelteinflüsse wie z. B. Vogelkot genügen. Dies stellt einerseits höchste Ansprüche an die einge setzten Materialien, andererseits stehen durch den hohen Wettbewerbsdruck in der Automobilindustrie die Herstellungsprozesse von Teilen, die Beschichtungsmateria lien und deren Applikation unter einem großen Kostendruck.Surfaces or coatings of parts or attachments of modes of transport (Motor vehicles, airplanes, rail-bound vehicles, etc.) must be the highest Requirements with regard to corrosion protection, scratch resistance, appearance, color exercise, chemical resistance and resistance to other environmental influences such as B. Bird droppings are sufficient. On the one hand, this places the highest demands on the materials, on the other hand, due to the high competitive pressure in the Automotive manufacturing processes of parts, the coating material lien and its application under great cost pressure.
Der Einsatz von z. B. durch chemisches Ätzen erzeugten Formkörpern und Oberflä chen bei der Herstellung von dekorativen, genarbten Oberflächen von Kunststofftei len ist allgemein bekannt. Die erzielbaren Strukturgrößen bewegen sich im oberen µm bis mm-Bereich.The use of e.g. B. moldings and surface produced by chemical etching Chen in the production of decorative, grained surfaces of plastic parts len is well known. The structure sizes that can be achieved are in the upper range µm to mm range.
Derartig strukturierte Formkörper aus Stahl zur Erzeugung von selbstreinigenden Oberflächen schränken die für selbstreinigende Oberflächen verwendbaren Oberflächenmaterialien im Sinne des Auftretens des Selbstreinigungseffektes auf für Verkehrsträger nicht verwendbare Beschichtungsmaterialien bzw. Kunststoffmassen ein.Structured bodies of steel structured in this way for producing self-cleaning Surfaces restrict the surface materials that can be used for self-cleaning surfaces in the sense of the occurrence of the self-cleaning effect on for Non-usable coating materials or plastic masses on.
Selbstreinigende Oberflächen auf Basis des sogenannten Lotus-Effektes bestehen aus strukturierten Materialien mit einer geringen Oberflächenenergie.There are self-cleaning surfaces based on the so-called lotus effect made of structured materials with a low surface energy.
Die Oberflächenenergie der verwendeten Materialien muß so gering sein, daß ein Wassertropfen auf einer glatten Oberfläche des Materials einen Kontaktwinkel von mehr als 90° aufweist.The surface energy of the materials used must be so low that a Drops of water on a smooth surface of the material have a contact angle of has more than 90 °.
Je niedriger die Oberflächenenergie ist, um so schlechter werden die Oberflächen auch durch in der Technik und in der Natur vorkommende Substanzen mit niedriger Oberflächenenergie, wie z. B. Wachse, Öle, Baumharze benetzt.The lower the surface energy, the worse the surfaces become also due to lower-occurring substances in technology and in nature Surface energy, such as B. waxes, oils, tree resins.
Die Struktur von Oberflächenmaterialien mit niedrigen Oberflächenenergien für
selbstreinigende Oberflächen muß so beschaffen sein, dass
The structure of surface materials with low surface energies for self-cleaning surfaces must be such that
-
1. die Kontaktfläche für Tropfen mit dem Oberflächenmaterial minimiert (Festkör
per-Wasser-Grenzfläche) und die zwischen den Mikro- bzw. Nanostrukturen
eingeschlossene Luftmenge maximiert wird (Wasser-Luft-Grenzfläche). Dies
führt zu einer quantitativ berechenbaren Erhöhung des Kontaktwinkels.
Diese Bedingungen korrespondieren nicht mit der Erhöhung der Rauhigkeit von Oberflächen. Im Gegenteil, eine Rauhigkeitserhöhung kann u. U. zu einer drastischen Verschlechterung bzw. dem Verlust der Selbstreinigung führen. Umgekehrt können Wassertropfen auf Oberflächen mit Strukturen, die per De finition eine niedrige Rauhigkeit aufweisen, große Kontaktwinkel haben. (J. Bico et al. Europhysics Letters; 47 (1999), 220).1. The contact area for drops with the surface material is minimized (solid-water interface) and the amount of air enclosed between the micro- or nanostructures is maximized (water-air interface). This leads to a quantitatively calculable increase in the contact angle.
These conditions do not correspond to the increase in the roughness of surfaces. On the contrary, an increase in roughness can U. lead to a drastic deterioration or loss of self-cleaning. Conversely, water drops on surfaces with structures that by definition have a low roughness can have large contact angles. (J. Bico et al. Europhysics Letters; 47 (1999), 220). - 2. die Wechselwirkung von Schmutzpartikeln mit der Oberfläche möglichst minimiert wird.2. The interaction of dirt particles with the surface if possible is minimized.
Unter Fachleuten anerkanntes Merkmal selbstreinigender Oberflächen ist ein Was sertropfen, der beim Abrollen von der Oberfläche auf dieser Oberfläche befindliche Schmutz- und Staubpartikel mitreißt. Die Selbstreinigung tritt erst ab einem Kontakt winkel für Wasser von etwa 130° auf.A characteristic of self-cleaning surfaces recognized by experts is a what drop, the one that is on this surface when rolling off the surface Dirt and dust particles are carried away. Self-cleaning only occurs after contact angle for water of about 130 °.
Die Bedingung der niedrigen Oberflächenenergie wird am besten von solchen Materialien erfüllt, deren Oberflächenenegie kleiner 30 mN/m ist. Als für Verkehrsträ ger geeignete Materialien für Beschichtungen oder Herstellung von Anbauteilen kommen somit z. B. Polypropylen, Polyethylen, fluorierte Polyethylen-Copolymere, Polyvinylfluoride oder andere fluorierte Kunststoffmaterialien in Betracht.The condition of low surface energy is best of all Materials met, whose surface energy is less than 30 mN / m. As for traffic suitable materials for coatings or the production of attachments thus come z. B. polypropylene, polyethylene, fluorinated polyethylene copolymers, Polyvinyl fluoride or other fluorinated plastic materials.
Es sind eine große Anzahl von Verfahren zur Erzeugung extrem hydrophober Oberflächen bekannt. Allen Veröffentlichungen ist gemeinsam, daß die Selbstreini gung an sich nicht beschrieben ist.There are a large number of methods for making them extremely hydrophobic Known surfaces. All publications have in common that self-cleaning is not described per se.
In der CH 268 258 A ist ein Verfahren beschrieben, bei dem feine Partikel z. B. Tonpartikel hydrophobiert werden und durch ein aushärtbares Organosilikonharz auf einer Oberfläche fixiert werden.In CH 268 258 A a method is described in which fine particles such. B. Clay particles are made hydrophobic and by a curable organosilicone resin fixed on a surface.
Die US 3,354,022 bezieht sich auf strukturierte wasser- und ölabstoßende Oberflä chen und ihre Herstellung. Die Strukturen werden durch Prägeprozesse erzeugt. Als Prägewerkzeuge werden einseitig fixierte Hohlfasern oder mit Löchern versehene Nickel-Platten (mesh-plate) verwendet.US 3,354,022 relates to structured water and oil repellent surfaces chen and their manufacture. The structures are created by embossing processes. As Embossing tools are hollow fibers fixed on one side or with holes Nickel plates (mesh plate) are used.
In der EP 0825 901 B1 wird eine dünne Pigmentschicht desorganischen Pigmentes C. I. Pigment Red 149 im Vakuum auf einem metallisierten Polyimid-Film abgeschie den und durch Erwärmen auf 220°C rekristallisiert. Es bilden sich diskrete Whisker, die mit einem dünnen Metallfilm (Pd, Pt, Ag oder Au) bedampft und anschließend durch einen monomolekularen Fluoralkylthiolfilm hydrophobiert werden.EP 0825 901 B1 describes a thin pigment layer of the organic pigment C. I. Pigment Red 149 in vacuum on a metallized polyimide film and recrystallized by heating to 220 ° C. Discrete whiskers form which is vaporized with a thin metal film (Pd, Pt, Ag or Au) and then be made hydrophobic by a monomolecular fluoroalkylthiol film.
Weiterhin sind eine Vielzahl von Schriften bekannt, bei denen mit Hilfe eines Plasmas Teile von Oberflächen weggeätzt bzw. freigelegt werden. (EP 476 510 A1 oder US 5,693,236). Furthermore, a large number of writings are known, in which a plasma is used Parts of surfaces are etched away or exposed. (EP 476 510 A1 or US 5,693,236).
Der Selbstreinigungseffekt selbst wird in verschiedenen Veröffentlichungen beschrie ben.The self-cleaning effect itself is described in various publications ben.
In der DE 198 60 137 A1 wird ein Verfahren offenbart, mit dem ultraphobe Oberflä chen auf Basis von strukturiertem Aluminium hergestellt werden. Dazu wird die Oberfläche des Aluminiums mit einer periodischen Mikrostruktur mit einer Rauhtiefe von 1 bis 1000 µm versehen, nach dem Eloxieren und Kalzinieren mit einer Haftver mittlerschicht versehen und anschließend mit einer hydrophoben oder oleophoben Beschichtung versehen. Die Offenbarung ist allein auf Aluminiumoberflächen be schränkt. Der Fachmann auf dem Gebiet der KFZ-Lackierung bzw. Beschichtung weiß jedoch, daß derartig hergestellte Oberflächen den Anforderungen hinsichtlich Korrosionsschutz, Langzeitbeständigkeit (UV-, bzw. Florida-Test, Salzsprühtests etc. pp.) nicht genügen.DE 198 60 137 A1 discloses a method with which ultraphobic surface be made on the basis of structured aluminum. For this, the Surface of aluminum with a periodic microstructure with a roughness depth from 1 to 1000 µm, after anodizing and calcining with an adhesive middle layer and then with a hydrophobic or oleophobic Provide coating. The disclosure is only on aluminum surfaces limits. The specialist in the field of automotive painting or coating knows, however, that surfaces manufactured in this way meet the requirements with regard to Corrosion protection, long-term resistance (UV or Florida test, salt spray tests etc. pp.) are not sufficient.
In der WO 96/04123 werden Verfahren zur Herstellung von mikrostrukturierten selbstreinigenden Oberflächen auf Gegenständen beschrieben. Diese Oberflächen weisen eine künstliche Oberflächenstruktur aus Erhebungen und Vertiefungen auf. Der Abstand zwischen den Erhebungen und Vertiefungen soll dabei im Bereich von 5 bis 200 µm und die Höhe der Erhebungen im Bereich von 5 bis 100 µm liegen und die Erhebungen aus hydrophoben oder haltbar hydrophobierten Materialien beste hen.WO 96/04123 describes processes for the production of microstructured described self-cleaning surfaces on objects. These surfaces have an artificial surface structure of elevations and depressions. The distance between the elevations and depressions should be in the range of 5 up to 200 µm and the height of the elevations are in the range from 5 to 100 µm and the elevations are made of hydrophobic or durable hydrophobic materials hen.
In DE 198 03 787 A1 sind u. a. zur Formgebung oder Strukturierung von Oberflächen mit hydrophoben Eigenschaften Gießen, Spritzgießen und andere Verfahren ange geben. Dafür sind entsprechende Negativformen der erwünschten Struktur erforder lich. Zur Herstellung dieser Negativformen wird z. B. die Liga-Technik angegeben. Nach diesem Verfahren müssen zuerst mehrere Masken durch Elektronenstrahllitho graphie hergestellt werden, welche dann anschließend zur Belichtung einer Photore sistschicht durch Röntgentiefenlithographie dienen, wodurch eine Positivform entsteht. Anschließend werden die Zwischenräume im Photoresist durch galvanische Abscheidung eines Metalls aufgefüllt, so daß eine Metallstruktur als Negativform der gewünschten Struktur entsteht.In DE 198 03 787 A1 u. a. for shaping or structuring surfaces pouring, injection molding and other processes with hydrophobic properties give. Corresponding negative forms of the desired structure are required for this Lich. To produce these negative forms, for. B. specified the league technique. According to this method, several masks must first be passed through electron beam lithography graphie are produced, which then for exposure of a photore serve by deep x-ray lithography, creating a positive shape arises. Then the gaps in the photoresist are replaced by galvanic Deposition of a metal filled, so that a metal structure as a negative form of desired structure arises.
Das hier beschriebene Verfahren ist kompliziert und kostenintensiv. Dieser Prozeß ist besonders für die Herstellung von großen Negativformen mit nanostrukturierten Oberflächen, insbesondere für dreidimensional geformte Körper, sehr aufwendig und deshalb zur Erzeugung von Verkehrsträger-Bauteilen mit strukturierten, leicht zu reinigenden Oberflächen nicht sinnvoll anwendbar.The process described here is complicated and costly. This process is especially for the production of large negative molds with nanostructured ones Surfaces, especially for three-dimensional bodies, very complex and therefore to generate modes of transport components with structured, easy to cleaning surfaces not usable.
Allen bisher beschriebenen Verfahren ist gemeinsam, daß sie im Hinblick auf die Anforderungen an Beschichtungen im Bereich von Verkehrsträgern nicht industriell verwertbar sind.All of the methods described so far have in common that they are suitable for Requirements for coatings in the area of modes of transport not industrial are usable.
Die anodische Oxidation von Aluminium ist ein seit langem beschriebener Prozeß. Beispielsweise sind eine Vielzahl von Literaturstellen zur Herstellung von anodisch oxidierten flächigen Materialien und deren Verwendung bei der Herstellung von Offsetdruckplatten bekannt, z. B. EP 0 139 111 B1. Für die Druckplatten sind die Benetzbarkeit mit den Druckfarben sowie die Beständigkeit gegen die Entwicklerlö sung entscheidend. Es wird eine mittlere Rauhtiefe Rz von 1-15 µm der aufge rauhten Oberfläche angegeben. Die ungerichtete Aufrauhung der Oberfläche dient der Erhöhung der Benetzbarkeit und hat dabei nicht die Funktion einer zielgerichteten Strukturierung im Nanometerbereich.The anodic oxidation of aluminum has been a process that has been described for a long time. For example, a large number of references to the production of anodic Oxidized sheet materials and their use in the production of Offset printing plates are known, e.g. B. EP 0 139 111 B1. For the printing plates they are Wettability with the printing inks and the resistance to the developer decisive. An average surface roughness Rz of 1-15 µm is applied roughened surface specified. The non-directional roughening of the surface serves the increase in wettability and does not have the function of a targeted one Structuring in the nanometer range.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein industriell verwertbares, kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von Mikro- und insbesondere Nanostrukturen auf Oberflächen anzugeben, die selbstreinigende Eigenschaften aufweisen.The object of the invention is an industrially usable, inexpensive method for the production of micro- and especially nanostructures on surfaces to be specified which have self-cleaning properties.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved with the subject matter of patent claim 1. advantageous Comments are the subject of subclaims.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden zur Herstellung von selbstreinigenden Oberflächen auf der Oberfläche eines Hilfsträgers (z. B. einem Formteilwerkzeug) Negativstrukturen im Mikro- oder Nanometerbereich in einem bzw. zwei Prozeßschritten erzeugt. Anschließend erfolgt die Übertragung der Mikro- oder Na nostruktur auf das zu strukturierende Substrat.According to the present invention are used to manufacture self-cleaning Surfaces on the surface of an auxiliary carrier (e.g. a molding tool) Negative structures in the micro or nanometer range in one or two process steps generated. The micro or Na is then transferred structure on the substrate to be structured.
Zur Erzeugung feinster regelmäßiger Strukturen auf großen Oberflächen sind vornehmlich Verfahren geeignet, welche auf selbstorganisierenden Mechanismen beruhen. Erfindungsgemäß wird die an sich bekannte anodische Oxidation von Aluminium und anderer Metalle eingesetzt. Es können damit insbesondere Strukturen mit sehr regelmäßigen zylindrischen Poren hergestellt werden.To create the finest regular structures on large surfaces primarily suitable methods based on self-organizing mechanisms based. According to the known anodic oxidation of Aluminum and other metals used. It can be used for structures with very regular cylindrical pores.
Die erreichbaren Strukturdimensionen, also Abstand und Durchmesser der Poren, liegen zwischen etwa 10 Nanometer und 1 Mikrometer, also in dem Bereich, in dem die genannten Effekte der Selbstreinigung auftreten.The achievable structural dimensions, i.e. distance and diameter of the pores, are between about 10 nanometers and 1 micrometer, i.e. in the range in which the effects of self-cleaning occur.
Bei dem Substrat, dessen Oberfläche strukturiert werden soll, kann es sich um folien- oder schichtartige Körper handeln. Nach erfolgter Oberflächenstrukturierung können damit die gewünschten Bauteile oder Anbauteile überzogen oder beschichtet werden. Es ist auch möglich, die Strukturierung des folien- oder schichtartigen Substrats einerseits und die Beschichtung des Bauteils mit diesem Substrat in einem Verfah rensschritt zu erreichen (für glatte Oberflächen siehe z. B. EP 0 123 374 B1, EP 0320 925 B1).The substrate whose surface is to be structured can be foil or act like layered bodies. After surface structuring can so that the desired components or attachments are coated or coated. It is also possible to structure the film-like or layer-like substrate on the one hand and the coating of the component with this substrate in one process step (for smooth surfaces see e.g. EP 0 123 374 B1, EP 0320 925 B1).
Andererseits ist es aber auch möglich, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren direkt die Oberfläche eines dreidimensionalen Bauteils strukturiert wird.On the other hand, it is also possible that with the method according to the invention the surface of a three-dimensional component is structured directly.
Die Bedingung der niedrigen Oberflächenenergie wird am besten von solchen Materialien erfüllt, deren Oberflächenenergie kleiner 30 mN/m ist. Als für Verkehrs träger besonders geeignete Materialien für Beschichtungen oder Bauteile kommen somit z. B. Polypropylen, Polyethylen, fluorierte Polyethylen-Copolymere, Polyvinylflu oride oder andere fluorierte Kunststoffmaterialien in Betracht.The condition of low surface energy is best of all Materials whose surface energy is less than 30 mN / m are met. As for traffic particularly suitable materials for coatings or components thus z. B. polypropylene, polyethylene, fluorinated polyethylene copolymers, polyvinylfluor oride or other fluorinated plastic materials.
Wie die untenstehenden Beispiele zeigen, kann durch Wahl des Elektrolyten und sonstiger Anodisierparameter (z. B. Anodisierspannung, Badtemperatur und Anodisierzeit) die zu erzeugende Oberflächenstruktur hinsichtlich Strukturdurchmesser, der Strukturtiefe sowie der Strukturelementanzahl pro Flächeneinheit eingestellt werden.As the examples below show, by choosing the electrolyte and other anodizing parameters (e.g. anodizing voltage, bath temperature and anodizing time) the surface structure to be generated with regard to structure diameter, the Structure depth and the number of structural elements per unit area can be set.
Als Elektrolyte kommen beispielsweise Schwefelsäure, Phosphorsäure, Oxalsäure oder weitere bekannte Säuren in Frage. Die Art des zu verwendenden Elektrolyts richtet sich außerdem nach der Materialzusammensetzung des zu strukturierenden Werkzeugs.Examples of electrolytes are sulfuric acid, phosphoric acid and oxalic acid or other known acids in question. The type of electrolyte to use also depends on the material composition of the to be structured Tool.
Die im Elektrolytbad zwischen dem Werkzeug und einer geeigneten Kathode ange legte Anodisierspannung kann im Bereich von 10 bis 200 V liegen. Die Temperatur im Elektrolytbad liegt zwischen 0 und 30°C. Die Anodisierzeit kann von wenigen Minuten bis mehreren Stunden betragen.The in the electrolyte bath between the tool and a suitable cathode anodizing voltage can be in the range of 10 to 200 V. The temperature in the electrolyte bath is between 0 and 30 ° C. The anodizing time can be of a few Minutes to several hours.
Vor dem eigentlichen Anodisierschritt können die Werkzeugoberflächen geglättet werden. Dies kann entweder durch mechanisches Polieren der Oberflächen oder chemisches Elektropolieren geschehen. Als Elektropolierbad kommt z. B. eine Mischung aus 25 : 75 Volumenanteilen Chlorsäure und Ethanol zur Anwendung. Die durchschnittliche Rauhigkeit der polierten Oberfläche sollte über eine Fläche von 3 µm2 bei ca. 3 nm liegen.The tool surfaces can be smoothed before the actual anodizing step. This can be done either by mechanical polishing of the surfaces or chemical electropolishing. As an electropolishing bath comes e.g. B. a mixture of 25: 75 parts by volume of chloric acid and ethanol for use. The average roughness of the polished surface should be about 3 nm over an area of 3 µm 2 .
Als besonders vorteilhaft haben sich Verfahren erwiesen, bei denen das Werkzeug in einem zweistufigen Prozeß anodisch oxidiert wird, wobei durch Variation der Para meter Elektrolytzusammensetzung, Anodisierspannung, Badtemperatur und Anodi sierzeit die auf dem Werkzeug zu erzeugende zylindrische Porenstruktur gezielt beeinflußt werden kann.Methods have proven to be particularly advantageous in which the tool in a two-stage process is anodized, by varying the Para meters of electrolyte composition, anodizing voltage, bath temperature and anodi the cylindrical pore structure to be created on the tool can be influenced.
Vor dem Anodisieren ist es zweckmäßig, die Werkzeugoberflächen mit geeigneten Verfahren zu reinigen und zu entfetten. Nach dem ersten Anodisierschritt wird die erzeugte porige Oxidschicht durch ein selektives Ätzverfahren wieder entfernt. Dies kann z. B. mit einem Beizmittel, bestehend aus Phosphorsäure und Chromsäure bei erhöhter Temperatur (z. B. 50-70°C) durchgeführt werden. Trotz der Anwendung des Ätzverfahrens bleiben Reste der Oxidschicht erhalten, die dann während des sich anschließenden zweiten Anodisierschritts als Keime wirken. Before anodizing, it is advisable to use suitable tool surfaces Process to clean and degrease. After the first anodizing step, the generated porous oxide layer removed by a selective etching process. This can e.g. B. with a mordant consisting of phosphoric acid and chromic acid elevated temperature (e.g. 50-70 ° C). Despite the application of the etching process, residues of the oxide layer are retained, which are then during the the subsequent second anodizing step act as germs.
Der zweite Anodisierschritt kann sowohl mit denselben Parametern durchgeführt werden, die bereits im ersten Anodisierschritt verwendet wurden, jedoch sind auch andere Parameter möglich.The second anodizing step can be carried out with the same parameters that were already used in the first anodizing step, but are also other parameters possible.
Eine Möglichkeit besteht hierbei in der nachträglichen Aufweitung der Porendurch messer im oberen Bereich. So kann beispielsweise durch das kurzeitiges Einwirken eines selektiven Beizmittels (Phosphorsäure und Chromsäure) erreicht werden, daß sich zum Porengrund hin eine pyramidale Struktur ausbildet. Diese gezielte Poren aufweitung, d. h. Verbreiterung des Porendurchmessers und Verjüngung zum Poren grund hin führt bei der späteren Übertragung der Struktur auf ein geeignetes Substrat zu einer pyramidalen Whiskerstruktur und damit zu einer erhöhten mechanischen Stabilität.One possibility is the subsequent widening of the pores knife in the upper area. For example, due to the short-term action a selective pickling agent (phosphoric acid and chromic acid) can be achieved that a pyramidal structure forms towards the base of the pores. This targeted pores expansion, d. H. Broadening of the pore diameter and tapering to the pores basically leads to the later transfer of the structure to a suitable substrate to a pyramidal whisker structure and thus to an increased mechanical Stability.
Nach dem angegebenen 2-Stufen-Verfahren für die anodische Oxidation führt die Verwendung von 0,3 M Oxalsäure als Elektrolyt bei einer Badtemperatur von 5°C unter Anlegung einer Gleichspannung von 40 V an ein Aluminiumsubstrat zu einem Porendurchmesser von ca. 100 nm.According to the specified 2-step process for anodic oxidation, the Use of 0.3 M oxalic acid as electrolyte at a bath temperature of 5 ° C applying a DC voltage of 40 V to an aluminum substrate into one Pore diameter of approx. 100 nm.
Werden größere Porendurchmesser benötigt, so können z. B. durch die Verwendung von ca. 10%iger Phosphorsäure als Elektrolyt bei einer Badtemperatur von etwa 3°C und einer angelegten Gleichspannung von ca. 160 V Porendurchmesser von bis zu 300 nm erzeugt werden. Bei einer Anodisierzeit von 10 min resultiert eine Porentiefe von ca. 300 nm.If larger pore diameters are required, z. B. through use of about 10% phosphoric acid as electrolyte at a bath temperature of about 3 ° C and an applied DC voltage of approx. 160 V pore diameter of up to 300 nm are generated. With an anodizing time of 10 minutes, the pore depth results of approx. 300 nm.
Zur Erzeugung von regelmäßigen porigen Nano- und Mikrostrukturen auf Werkzeug oberflächen, die nicht metallisch sind oder aus einem Metall bestehen, das sich nicht anodisch strukturieren läßt, kann auf der Werkzeugoberfläche als Hilfsschicht eine dünne Aluminiumschicht aufgebracht werden. Dies kann z. B. durch galvanische Abscheideverfahren oder auch durch Aufdampfverfahren erreicht werden. Die Dicke dieser Hilfsschicht kann zwischen ca. 100 nm und mehreren µm liegen. For the production of regular porous nano and micro structures on tools surfaces that are not metallic or consist of a metal that is not can be anodically structured, can be used as an auxiliary layer on the tool surface thin aluminum layer can be applied. This can e.g. B. by galvanic Deposition processes or can also be achieved by vapor deposition processes. The fat this auxiliary layer can be between approximately 100 nm and several μm.
Zur Übertragung der Mikro und Nanostruktur auf geeignete Substrate im Sinne eines
Replikationsprozesses kommen mehrere Möglichkeiten in Betracht:
There are several options for transferring the micro and nanostructure to suitable substrates in the sense of a replication process:
- - Heißprägen einer Folie im Durchlaufverfahren;- hot stamping of a film in a continuous process;
- - Spritzguss in eine Werkzeugform, welche die nano- oder mikrostrukturierte Oberfläche trägt, mit einem Thermoplasten;- Injection molding into a mold that is nano or micro structured Surface wearing, with a thermoplastic;
- - Füllen einer mikrostrukturierten Werkzeugform oder eines Kalanders mit einem Monomer und anschließendes Polymerisieren unter Verwendung von chemi schen, thermischen oder UV-Startern sowie Kombinationen;- Filling a micro-structured tool shape or a calender with one Monomer and then polymerizing using chemi , thermal or UV starters and combinations;
- - Füllen einer mikrostrukturierten Werkzeugform oder eines Kalanders mit einer nicht oder nicht vollständig ausgehärteten oder physikalisch trocknenden Be schichtungsmasse (sog. In-der-Form-Beschichtungsmasse, In-mold-coating com position), wie es in der Schrift EP 0 123 374 B1 für glatte Oberflächen beschrie ben ist und anschließendes Polymerisieren unter Verwendung von chemischen, thermischen oder UV-Startern sowie Kombinationen;- Filling a micro-structured tool shape or a calender with one not or not fully cured or physically drying Be Layering compound (so-called in-mold coating compound, in-mold-coating com position), as described in EP 0 123 374 B1 for smooth surfaces ben and subsequent polymerization using chemical, thermal or UV starters and combinations;
- - prinzipiell möglich ist auch ein Verfahren nach EP 0320 925 B1, bei dem ein Herstellverfahren für Kunststoff-Formteile mit dekorativ geprägter Oberflächenbe schichtung beschrieben wird. Dazu wird eine ungeprägte, tiefziehfähige Folie in ein Werkzeug eingelegt, daß mindestens auf Teilbereichen seiner Innenoberflä che eine Strukturierung aufweist, und anschließend hinterspritzt. Die für eine von Bauteilen für Verkehrsträger bevorzugte Mikro- und insbesondere Nanostrukturie rung (kleiner Wellenlänge sichtbares Licht) durch die in der vorliegenden Erfin dung beschriebenen Werkzeuge kann aber nur durch eine völlig andere als in der EP 0320 925 B1 beschriebene Prozeßgestaltung sowie völlig andere Materialei genschaften der Tiefziehfolie erreicht werden. Das Nanospritzgießen erfordert eigene Entwicklungen hinsichtlich Werkzeugtemperaturen, Prozeßführung sowie zu erzielendem Aspektverhältnis der abzuformenden Nanostrukturen. Die zu prä gende Oberfläche der Folie kann dabei aus einem thermoplastischen Polymer oder aus einem ein- oder mehrschichtigen Beschichtungsaufbau auf Basis von z. B.: Polyestern, Polyurethanen, Acrylaten und deren Derivate, Epoxidharzen, Nitrocellulose, Phenolharze, Melamineharzen oder natürlich nachwachsenden Harzen bestehen, welche üblicherweise für die Darstellung von organischen Be schichtungen eingesetzt werden. Die einzelnen Beschichtungsmaterialien können dabei mit künstlichen oder natürlich vorkommenden Rohstoffen gefüllt sein. Die Additivzusammensetzung kann aus mitvernetzenden und aus nichireaktiven Zu schlagstoffe auf Basis von halogenhaltigen oder siliconhaltigen Produkten beste hen. Die Aushärtung kann mittels Strahlung oder thermisch nach oder während des Prägungsvorgangs stattfinden und dabei die abgeformte Nanostruktur fixie ren. Dabei kann die Aushärtung der Beschichtung nach Entnahme aus dem Werkzeug oder innerhalb der Verweildauer der Folie im Werkzeug stattfinden. Als weitere Methode kann man die Aushärtung der Beschichtungsmaterialien durch obige Methoden starten und während des Aushärtungsprozess die Nanostruktur abformen.- In principle, a method according to EP 0320 925 B1, in which a Manufacturing process for molded plastic parts with a decorative embossed surface stratification is described. For this purpose, an embossed, thermoformable film is placed in inserted a tool that at least on parts of its inner surface che has a structure, and then injection molded. The one for Components for transport modes preferred micro and especially nanostructures tion (small wavelength visible light) by the in the present invention However, the tools described can only be replaced by a completely different one than in the Process design described in EP 0320 925 B1 and completely different materials properties of the thermoformed film can be achieved. Nano injection molding requires own developments regarding tool temperatures, process control and aspect ratio of the nanostructures to be molded. The to pre The surface of the film can be made of a thermoplastic polymer or from a single or multi-layer coating structure based on z. For example: polyesters, polyurethanes, acrylates and their derivatives, epoxy resins, Nitrocellulose, phenolic resins, melamine resins or naturally renewable Resins exist, which are usually used for the representation of organic be layers are used. The individual coating materials can be filled with artificial or naturally occurring raw materials. The Additive composition can consist of co-crosslinking and non-reactive additives best impact materials based on halogen-containing or silicon-containing products hen. The curing can take place by means of radiation or thermally after or during of the embossing process and the molded nanostructure fixie Ren. The curing of the coating after removal from the Tool or within the dwell time of the film in the tool. As Another method is to cure the coating materials Start the above methods and the nanostructure during the curing process molding.
Natürlich sind auch die unterschiedlichsten, aus der Kunststofftechnik bekannten Varianten dieser Basisverfahren anwendbar. Beispielsweise kann der Prägevorgang oder das Hinterspritzen mit einem teilvernetzten Polymer vorgenommen werden, welches erst nach dem Ablösen aus der Form oder der Druckmatrize durch Bestrah lung auspolymerisiert.Of course, there are also the most varied ones known from plastics technology Variants of these basic procedures can be used. For example, the embossing process or the back injection is carried out with a partially crosslinked polymer, which is only after the detachment from the mold or the pressure matrix by irradiation polymerized out.
Besonders geeignet für die direkte anodische Oxidation sind Werkzeuge aus Alumi niumlegierungen wie AlZnMgCu 1,5, Stahlnormungsnummer: 3.4565 Zugfestigkeit: 530 N/mm2, oder AlZnMgCu 0,5 Stahlnormungsnummer: 3.4345 Zugfestigkeit: 450 N/mm2. Ebenso die in der Luft- und Raumfahrt eingesetzte Aluminium-Knetlegierung WL3.1354, Zugfestigkeit 440 N/mm2. Alle drei Materialien erfüllen die Anforderungen an ein Formeinsatzmaterial in der Kunststoffverarbeitung, besonders im Hinblick auf die Zugfestigkeit, aber auch anderer Parameter wie z. B. Verschleißfestigkeit und Standzeit.Tools made of aluminum alloys such as AlZnMgCu 1.5, steel standard number: 3.4565 tensile strength: 530 N / mm 2 , or AlZnMgCu 0.5 steel standard number: 3.4345 tensile strength: 450 N / mm 2 are particularly suitable for direct anodic oxidation. Likewise the wrought aluminum alloy WL3.1354 used in the aerospace industry, tensile strength 440 N / mm 2 . All three materials meet the requirements for a molding insert in plastic processing, especially with regard to tensile strength, but also other parameters such as. B. Wear resistance and service life.
Die Bemusterungen zur Herstellung von Kunststoffbauteilen mit selbstreinigenden Oberflächen wurden auf einer Spritzgießmaschine der Firma Krauss-Maffei, Typ KM 150-460 B2, mit einer max. Schließkraft von 1500 kN und einem Schneckendurch messer von 45 mm durchgeführt. The samples for the production of plastic components with self-cleaning Surfaces were made on an injection molding machine from Krauss-Maffei, type KM 150-460 B2, with a max. Closing force of 1500 kN and a screw through knife of 45 mm.
Ein erster Nachweiß der Funktionalität des nanostrukturierten Spritzgießwerkzeugs wurde unter Verwendung von Polypropylen (PP), Novolen 1100 UC, der Fa. BASF durchgeführt.A first proof of the functionality of the nanostructured injection mold was made using polypropylene (PP), Novolen 1100 UC, from BASF carried out.
Beim zweiten Spritzversuch wurde eine ASA/PC-Trägerfolie aus Luran S KR 2861/1 C mit einem UV-härtenden und einem thermisch-vernetzenden Klarlacksystem beschichtet und anschließend die Trägerfolie auf der Spritzgießmaschine mit Luran S KR 2861/1 C, Hersteller BASF, hinterspritzt. Die in das Spritzwerkzeug eingebrachte Nano/Mikro-Struktur soll beim Hinterspritzvorgang auf die Oberfläche der un-/ teilvernetzten Klarlackschicht abgeprägt werden.In the second spray test, an ASA / PC carrier film made from Luran S KR 2861/1 C with a UV-curing and a thermally cross-linking clear coat system coated and then the carrier film on the injection molding machine with Luran S KR 2861/1 C, manufacturer BASF, injection molded. The one brought into the injection mold The nano / micro structure should be applied to the surface of the un- / partially cross-linked clear coat are embossed.
Bei allen Musterungen (mit PP, ASA/PC-Trägerfolie mit Lack) wurden unten ge nannte Parameter in den angegebenen Bereichen variiert.For all samples (with PP, ASA / PC carrier film with varnish) were ge below named parameters varied in the specified ranges.
Der Kontaktwinkel zwischen Oberfläche und Wasser als Indiz für das Vorhandensein einer selbstreinigenden Oberfläche lag bei o. g. Ausführungsbeispielen in einem Bereich von 130°-140°C.The contact angle between surface and water as an indication of the presence a self-cleaning surface was above. Embodiments in one Range from 130 ° -140 ° C.
Claims (11)
- - Erzeugung einer Mikro- oder Nanostruktur auf der Oberfläche eines Hilfsträ gers durch anodische Oxidation;
- - Übertragung der Oberflächenstruktur des Hilfsträgers auf das zu strukturie rende Substrat.
- - Generation of a micro or nanostructure on the surface of an auxiliary carrier by anodic oxidation;
- - Transfer of the surface structure of the subcarrier to the substrate to be structured.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000164520 DE10064520A1 (en) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | Method for producing structured surface with self-cleaning effect on vehicles, comprises producing micro- or nano-structure on carrier by anodic oxidation and transferring this structure to the surface |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000164520 DE10064520A1 (en) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | Method for producing structured surface with self-cleaning effect on vehicles, comprises producing micro- or nano-structure on carrier by anodic oxidation and transferring this structure to the surface |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10064520A1 true DE10064520A1 (en) | 2002-07-04 |
Family
ID=7668623
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000164520 Withdrawn DE10064520A1 (en) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | Method for producing structured surface with self-cleaning effect on vehicles, comprises producing micro- or nano-structure on carrier by anodic oxidation and transferring this structure to the surface |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10064520A1 (en) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006021507A1 (en) * | 2004-08-26 | 2006-03-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Surface comprising a microstructure that reduces adhesion and associated production method |
WO2007011663A1 (en) * | 2005-07-14 | 2007-01-25 | 3M Innovative Properties Company | Nanostructured article and method of making the same |
DE102006050365A1 (en) * | 2006-10-25 | 2008-04-30 | MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Solid body structured surface for use in e.g. transportation engineering, has characteristics of projections and/or carrier layer specifically changeable such that adhesive power of contact surface is adjustable |
DE102007007409A1 (en) * | 2007-02-12 | 2008-08-14 | Leonhard Kurz Gmbh & Co. Kg | In-mold decoration molding tool for manufacturing laminar shaped part decorated with decorative layer of embossing film, has mold upper part and mold lower part, which are covered in transparent molded part surface area with metal layer |
WO2009113822A1 (en) * | 2008-03-14 | 2009-09-17 | Postech Academy-Industry Foundation | Method for fabricating 3d structure having hydrophobic surface using metal foil |
US7651863B2 (en) | 2005-07-14 | 2010-01-26 | 3M Innovative Properties Company | Surface-enhanced spectroscopic method, flexible structured substrate, and method of making the same |
WO2010032925A1 (en) * | 2008-09-22 | 2010-03-25 | 엘지전자(주) | A stamper including a micro pattern |
DE102008060800A1 (en) | 2008-11-26 | 2010-05-27 | Gesellschaft zur Förderung von Medizin-, Bio- und Umwelttechnologien e.V., Arbeitsgruppe funktionelle Schichten | Coating composition, useful to produce layer with hierarchical micro- and nano-structured surface, comprises mixture of nanocrystalline metal oxide particles, titanium dioxide sol and compounds from glass-forming elements |
DE10248118B4 (en) * | 2002-10-10 | 2011-07-21 | Süddeutsche Aluminium Manufaktur GmbH, 89558 | Method for applying a thin-ceramic coating material to a surface to be coated of a motor vehicle attachment and motor vehicle attachment |
DE202008018474U1 (en) | 2008-11-26 | 2014-07-08 | Gmbu E.V., Fachsektion Dresden | Layer with hierarchical micro- and nanostructured surface and composition for its production |
US9134471B2 (en) | 2006-06-28 | 2015-09-15 | 3M Innovative Properties Company | Oriented polymeric articles and method |
EP3115414A1 (en) * | 2015-07-08 | 2017-01-11 | PARAT Beteiligungs GmbH | Component, method for producing the same, and spray material |
DE102016213404A1 (en) * | 2016-07-22 | 2018-01-25 | Robert Bosch Gmbh | Method for producing a fluidic device for a lab-on-chip system and fluidic device for a lab-on-chip system |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19803787A1 (en) * | 1998-01-30 | 1999-08-05 | Creavis Tech & Innovation Gmbh | Structured surfaces with hydrophobic properties |
EP1016621A2 (en) * | 1998-12-25 | 2000-07-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for producing narrow pores and structure having the narrow pores, and narrow pores and structure produced by the method |
WO2000050232A1 (en) * | 1999-02-25 | 2000-08-31 | Seiko Epson Corporation | Structure member excellent in water-repellency and manufacturing method thereof |
-
2000
- 2000-12-22 DE DE2000164520 patent/DE10064520A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19803787A1 (en) * | 1998-01-30 | 1999-08-05 | Creavis Tech & Innovation Gmbh | Structured surfaces with hydrophobic properties |
EP1016621A2 (en) * | 1998-12-25 | 2000-07-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for producing narrow pores and structure having the narrow pores, and narrow pores and structure produced by the method |
WO2000050232A1 (en) * | 1999-02-25 | 2000-08-31 | Seiko Epson Corporation | Structure member excellent in water-repellency and manufacturing method thereof |
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10248118B4 (en) * | 2002-10-10 | 2011-07-21 | Süddeutsche Aluminium Manufaktur GmbH, 89558 | Method for applying a thin-ceramic coating material to a surface to be coated of a motor vehicle attachment and motor vehicle attachment |
WO2006021507A1 (en) * | 2004-08-26 | 2006-03-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Surface comprising a microstructure that reduces adhesion and associated production method |
US7888129B2 (en) | 2005-07-14 | 2011-02-15 | 3M Innovative Properties Company | Surface-enhanced spectroscopic method, flexible structured substrate, and method of making the same |
WO2007011663A1 (en) * | 2005-07-14 | 2007-01-25 | 3M Innovative Properties Company | Nanostructured article and method of making the same |
US7906057B2 (en) | 2005-07-14 | 2011-03-15 | 3M Innovative Properties Company | Nanostructured article and method of making the same |
US7651863B2 (en) | 2005-07-14 | 2010-01-26 | 3M Innovative Properties Company | Surface-enhanced spectroscopic method, flexible structured substrate, and method of making the same |
US9134471B2 (en) | 2006-06-28 | 2015-09-15 | 3M Innovative Properties Company | Oriented polymeric articles and method |
US9259885B2 (en) | 2006-06-28 | 2016-02-16 | 3M Innovative Properties Company | Oriented polymeric articles and method |
DE102006050365A1 (en) * | 2006-10-25 | 2008-04-30 | MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Solid body structured surface for use in e.g. transportation engineering, has characteristics of projections and/or carrier layer specifically changeable such that adhesive power of contact surface is adjustable |
DE102007007409A1 (en) * | 2007-02-12 | 2008-08-14 | Leonhard Kurz Gmbh & Co. Kg | In-mold decoration molding tool for manufacturing laminar shaped part decorated with decorative layer of embossing film, has mold upper part and mold lower part, which are covered in transparent molded part surface area with metal layer |
DE102007007409B4 (en) | 2007-02-12 | 2020-01-02 | Leonhard Kurz Gmbh & Co. Kg | IMD mold and method of making an IMD mold |
CN101970726B (en) * | 2008-03-14 | 2013-09-25 | 浦项工科大学校产学协力团 | Method for fabricating 3d structure having hydrophobic surface using metal foil |
US8257630B2 (en) | 2008-03-14 | 2012-09-04 | Postech Academy-Industry Foundation | Method for fabricating 3D structure having hydrophobic surface using metal foil |
WO2009113822A1 (en) * | 2008-03-14 | 2009-09-17 | Postech Academy-Industry Foundation | Method for fabricating 3d structure having hydrophobic surface using metal foil |
CN102066070A (en) * | 2008-09-22 | 2011-05-18 | Lg电子株式会社 | Stamper including a micro pattern |
WO2010032925A1 (en) * | 2008-09-22 | 2010-03-25 | 엘지전자(주) | A stamper including a micro pattern |
DE102008060800A1 (en) | 2008-11-26 | 2010-05-27 | Gesellschaft zur Förderung von Medizin-, Bio- und Umwelttechnologien e.V., Arbeitsgruppe funktionelle Schichten | Coating composition, useful to produce layer with hierarchical micro- and nano-structured surface, comprises mixture of nanocrystalline metal oxide particles, titanium dioxide sol and compounds from glass-forming elements |
DE202008018474U1 (en) | 2008-11-26 | 2014-07-08 | Gmbu E.V., Fachsektion Dresden | Layer with hierarchical micro- and nanostructured surface and composition for its production |
EP3115414A1 (en) * | 2015-07-08 | 2017-01-11 | PARAT Beteiligungs GmbH | Component, method for producing the same, and spray material |
DE102016213404A1 (en) * | 2016-07-22 | 2018-01-25 | Robert Bosch Gmbh | Method for producing a fluidic device for a lab-on-chip system and fluidic device for a lab-on-chip system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE10064520A1 (en) | Method for producing structured surface with self-cleaning effect on vehicles, comprises producing micro- or nano-structure on carrier by anodic oxidation and transferring this structure to the surface | |
DE4010669C1 (en) | ||
US8784713B2 (en) | Method of making articles with super-hydrophobic and/or self-cleaning surfaces | |
WO2003013827A1 (en) | Structured surfaces that show a lotus effect | |
EP1171529B1 (en) | Method of producing self-cleaning detachable surfaces | |
AT516558B1 (en) | Embossing lacquer, embossing method and substrate surface coated with the embossing lacquer | |
DE4219667C2 (en) | Tool and method for producing a microstructured plastic layer | |
DE10346124A1 (en) | Tool for creating microstructured surfaces | |
DE102006002728A1 (en) | Process for the preparation of a mold used in the preparation of a hydrophobic polymer substrate | |
WO2011101057A1 (en) | Method for producing coated molded bodies | |
DE10134362A1 (en) | Structured hydrophobic surfaces, used to produce e.g. containers, pipettes, comprise projections which are parallel and linear, and which have a saw tooth shape | |
DE102007046910A1 (en) | Deformable substrate with microstructured surface, comprises applied material, where applied material is configured as individual pixels, which is printed onto substrate | |
Choi et al. | Direct metal to metal imprinting for developing 1-step manufacturing process of patterned metal surface | |
DE4126877C1 (en) | Plastic microstructure prodn. for high temp. resistance - by forming poly:methyl methacrylate] mould unit, filling with plastic resin and dissolving in solvent, for high accuracy moulds | |
DE102004026479B4 (en) | Product with topcoat and impression layer | |
DE102005032664A1 (en) | Composite component e.g. plastic window, producing method for e.g. household appliance, involves injecting synthetic material into hollow space between foils, and inserting molded part into cavity or injection molding tool | |
WO2005016641A1 (en) | Method for producing molded plastic parts having functional surfaces | |
WO2009146890A2 (en) | Composite material | |
EP1216847A2 (en) | Decorative film made of synthetic resin | |
DE102014111559B4 (en) | Process for the production of layer sequences and moldings from a number of layers | |
DE102023001224B3 (en) | Process for producing a modular structure with superhydrophobic properties | |
EP3239219A1 (en) | Moulded parts made of fibre-reinforced materials with coated surfaces, and intermediate product involved in production | |
DE3137598A1 (en) | Production of an injection mould for small production runs of up to 5,000 items | |
DE102008027040A1 (en) | Producing a flat application material, useful for introducing a nanostructure on a molded body, comprises applying a mask having a nanostructure on a film, transferring nanostructured patterns of mask in film and removing mask from film | |
DE102013022562B3 (en) | Use of an etched PET film to produce an embossing die with texturing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |