Forschung & Entwicklung

Antireflex-Spritzguss

07.06.2010

Eine im BMBF-geförderten nanoskin-Projekt entwickelte Technik zur Abformung von Oberflächen-Nanostrukturen erlaubt eine kostengünstige Herstellung entspiegelter Kunststoffbauteile, die zugleich kratzfest und leicht zu reinigen sind.

Das neue Entspiegelungsverfahren beruht auf dem natürlichen Vorbild von Mottenaugen und deren winzigen Ausstülpungen, die periodisch angeordnet und kleiner als die Wellenlängen sichtbaren Lichts sind. Durch die Oberflächen-Nanostruktur entsteht ein sanfter Brechungsindex-Übergang zwischen der Luft und der Hornhaut. Dadurch werden Reflexe auf den Facettenaugen des Nachtfalters minimiert – und er bleibt von Fressfeinden unentdeckt.
So weit ist dies auch in technischen Anwendungen noch nicht neu, aber Forscher vom Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, Freiburg, haben nun einen Weg gefunden, wie man die Oberfläche von Kunststoff-Spritzgussbauteilen schon während der Herstellung entspiegeln kann, ohne dass ein zweiter Arbeitsschritt zum Aufbringen einer Antireflexschicht benötigt wird. Sie modifizierten herkömmliche Spritzgussverfahren so, dass die Oberfläche der gefertigten Kunststoff-Bauteile bereits bei der Abformung die gewünschte, etwa 100 nm tiefe Nano-struktur erhält. Dafür wurde eine hybride Hartstoff-Beschichtung für die formgebenden Werkzeuge entwickelt, welche die optisch wirksame Oberflächenstruktur in die zähflüssige Kunststoffschmelze überträgt. Dies spart Kosten und steigert die Fertigungseffizienz.
Während die Oberfläche von gewöhnlichem Acrylglas (PMMA) mechanisch empfindlich ist, wie auch manche Antireflex-Beschichtungen, entstehen mit dem neuen nanoskin-Prozess wischbeständige und kratzfeste Oberflächen. Dazu wird die Gussform zusätzlich mit einer dünnflüssigen Polyurethan-Lösung durchflutet. Die organische Substanz dringt in alle Vertiefungen ein, härtet aus und bildet eine nanoskalig strukturierte, optisch wirksame Polyurethan-Haut. Diese verbindet sich beim Spritzguss mit dem Bauteil und wird mit diesem aus der Form entnommen. Die Werkzeugoberfläche wird dann in situ mit einem Atmosphären-Plasma regeneriert. Anwendungen sind u.a. entspiegelte Abdeckscheiben für Mobiltelefone und Instrumententafeln sowie Visiere. Gemeinsam mit Industriepartnern z.B. aus der Automobilindustrie sollen nun Komponenten mit ansprechender Optik entwickelt werden, die beständig und gut zu reinigen sind.

Photonik 3/2010

• http://www.iwm.fraunhofer.de/n...