Superhydrofobe spuitgietproducten dankzij lasertextureren

De vraag naar extra functionaliteiten op onderdelen of producten stijgt. Voor kunststof oppervlakken kan dit onder meer door textureren, vaak een duurzame, goedkope en snelle oplossing. Sirris en KU Leuven hebben een superhydrofoob oppervlak kunnen creëren door in een matrijsinsert een caviteitenpatroon aan te brengen en deze daarna te gebruiken in spuitgietproeven. De technologie laat toe om zonder warmte-inbreng snel en efficiënt complexe structuren aan te brengen.

Vanuit een hele reeks industriële sectoren is er een vraag om componenten en gebruiksgoederen extra functionaliteit te geven. Hierbij denken we dan aan superhydrofobe oppervlakken die voor een zelfreinigend effect zorgen of voor metalen werktuigkundige stukken met afgemeten wrijvingscoëfficiënten. Dit kan bereikt worden door onder andere de oppervlakken van deze stukken te textureren. Bepaalde structuren op een oppervlak zorgen dan bijvoorbeeld ervoor dat de contacthoek met water fors wordt verhoogd, licht wordt verstrooid of de wrijving wordt verhoogd, verlaagd of gecontroleerd. Het voordeel van op deze manier functionaliteiten aanbrengen is dat texturen veelal duurzaam en in bepaalde gevallen zeer goedkoop en snel aan te brengen zijn.

Spuitgieten

Een van de meest interessante manieren om dit te doen is via het klassieke spuitgieten. Het oppervlak van een matrijs of inzetstuk wordt met een negatief van de gewenste textuur voorzien. Tijdens het spuitgieten wordt het polymeer in de textuur gedrukt en deze neemt de vorm aan haar oppervlak over. Dit zonder het spuitgietproces trager of minder efficiënt te maken.

Sirris en de cel Kunststoffen van de KU Leuven, Campus Diepenbeek, hebben in een gezamenlijk onderzoek reeds een eerste superhydrofoob oppervlak kunnen creëren door in een matrijsinsert een caviteitenpatroon aan te brengen en deze daarna te gebruiken in spuitgietproeven. De caviteiteiten, met een grootte van enkele tientallen micrometers in diameter en diepte, zijn aangebracht door middel van een femtosecondelaser. Deze technologie laat toe om zonder warmte-inbreng snel en efficiënt complexe structuren aan te brengen. Door de afwezigheid van warmte-inbreng in het materiaal zijn er ook geen smeltzones of breuken die de matrijs zouden verzwakken.

Polypropyleen

De spuitgietproeven vonden plaats met PP als uitgangsmateriaal. Polypropyleen is een zeer wijdverspreide kunststof die toepassing kent in sectoren zoals de verpakkingsindustrie, de automobielindustrie, consumentenartikelen, ... en dit dankzij zijn lage prijs en goede eigenschappen. Door pilaren aan te brengen op het oppervlak van PP door middel van het spuitgieten in een gelasertextureerde matrijs werd de contacthoek met water verhoogd tot boven 140°, waar de normale contacthoek van ongestructureerde PP ongeveer 100° is. Dit opent de deur naar bijvoorbeeld verpakkingen die veel beter kunnen worden leeg gemaakt, wat verspilling tegengaat, of naar zelfreinigende fietsen en voertuigcomponenten.

Sirris zal in de komende maanden verder onderzoek doen naar de relaties tussen laserparameters, geometrie en functionaliteit, en dit in het bijzonder voor spuitgietprocessen.

Interesse in deze technologie? Contacteer ons!

Tags: