Im Rahmen des Projektes wurde die Erzeugung von superhydrophoben Oberflächen auf Kunststoff durch Abformen untersucht. Ziel war die Realisierung eines Verfahrens zur Erzeugung von superhydrophoben Oberflächenstrukturen auf großflächigen Substraten.
Durch die Funktionalisierung von Oberflächen, insbesondere durch superhydrophob und / oder antimikrobiell wirkende Mikro- und Nanostrukturen soll eine Verringerung der eingesetzten Mengen an Reinigungs- und Desinfektionsmitteln ermöglicht werden. Durch die Strukturen wird die Anlagerung von Schmutz verringert, er wird leichter entfernbar und somit die Keimlast auf den Oberflächen gesenkt. Um die Wirkung zu maximieren ist eine Umsetzung auf großen Flächen anzustreben, wobei auf eine spätere Serienfertigung abgezielt wird.Abformung notwendigen negativen LIPSS auf den Formoberflächen, die bedingt durch ihre Morphologie eine instantane Erzeugung von shO auf den Werkstücken ermöglichen.
Das Projekt umfasste folgende Arbeitspakete:
Die Oberflächenstrukturierung erfolgte mittels Lasern auf dem 5-Achs-Laserbearbeitungszentrum GF LP 400 U. Die Oberflächenstrukturen wurden in einem weiteren Schritt durch Heißprägen auf unterschiedliche Kunststoffe (z.B. ABS, PP, PC) übertragen.
Es wurden Laserstrukturen auf zylindrische Stempel in den Abmessungen 8×18 mm aufgebracht. Das Video links zeigt einen Hydrophobizitätstest auf einem gelaserten Werkzeug aus Stahl, rechts auf einem heißgeprägten Kunststoff.
Im Rahmen der Untersuchungen wurden sehr viele unterschiedliche Strukturen auf den Werkstücken aufgebracht. Die Abbildung zeigt beispielhafte Konfokalbilder von erzeugten Strukturen.
Nach dem Übertragen des Musters per Heißprägen auf die Kunststoffe wurde die Hydrophobizität der Abformungen untersucht. Abhängig von der Struktur wurde bei einigen Strukturen erfolgreich Hydrophobizität nachgewiesen. Das Heißprägen wurde auf einer Versuchspresse durchgeführt, deren Temperatur und Belastung angepasst werden konnte.
Weiterhin wurden Tests zur antimikrobiellen Wirksamkeit der modifizierten Oberflächen entsprechend ISO 22196:2011 durchgeführt und folgende Ergebnisse mit Escherichia Coli gezeigt (Anzahl der aeroben Kolonien pro cm² der verschiedenen Materialien nach 24-stündiger Inkubation mit E. coli-Zellen (n= 3)). In allen Fällen konnte die antimikrobielle Wirksamkeit signifikant verbessert werden.
