Et stort dansk forskningsprojekt i nanoplast kan nu demonstrere de første resultater med farver skabt med nanostrukturer i overfladen i stedet for med pigment. Det giver mulighed for at tilføre farve og dekoration direkte i sprøjtestøbeprocessen. Nanostrukturerne skabes gennem en indsats, der kan monteres i et kommercielt støbeværktøj.
Af Alicia Johansson, Projektleder for Nanoplast, DTU-Nanotech
Nanoplast er et højprofilprojekt med 11 danske partnere der er støttet af Højteknologifonden (HTF). Projektet har gennem de seneste to år arbejdet med at fremstille funktionelle plastoverflader ved at mikro- og nanostrukturere overfladerne direkte i sprøjtestøbningsprocessen.
Udfordringerne har været store, men nu har Nanoplastprojektet demonstreret de første resultater af strukturelle farver på sprøjtestøbte plastemner. Farveeffekten kommer fra nanostrukturer i overfladen i stedet for at bruge pigmenter. Det betyder, at en farvedekoration eller logo kan overføres til helt almindelig plast direkte i sprøjtestøbprocessen – uden brug for efterfølgende dekorering. Med denne metode kan man fremstille produkter med farveeffekter eller andre funktionelle overflader så som anti-reflektive eller selvrensende overflader i ren plast uden brug af nye materialer eller potentielt farlige nanopartikler på overfladen.
Nanoplastprojektet er en af Højteknologifondens største investeringer siden fonden blev oprettet. Projektet har 11 partnere og det samlede budget er 90 mio. kroner, hvor HTF har investeret 50 mio. kroner.
Læs mere under annoncen… ###REKLAME###
Glimmereffekt
Strukturelle farver er allerede kendt fra naturen, hvor f.eks. både sommerfuglens vinger og billernes skjold får deres fascinerende farver ved hjælp af nanostrukturer.
Plast emnerne har et mønster med pixels, hvor hver pixel har en nanostruktur, som giver en specifik farveeffekt. Farverne er changerende, det vil sige vinkelafhængige, og en glimmereffekt opstår, når man bevæger overfladen. Glimmermønstret er blevet udviklet på Danmarks Tekniske Universitet (DTU) i samarbejde mellem DTU-Nanotech og DTU-Fotonik.
Projektets partnere:
DTU IPU Cemecon Scandinavia NIL Technology ToolPartners InMold FORCE Technology Dansk Fundamental Metrologi (DFM) LEGO SE Design Plastindustrien I Danmark
Læs mere om projektet på: www.htfnanoplast.dk. |
Nanostrukturer i kommercielt sprøjtestøbværktøj
Fremstillingen af nanomønstret kræver adgang til avanceret nanoteknologiudstyr i Danchips rentrum på DTU. I Nanoplastprojektet er der dog blevet brugt mange ressourcer på at udvikle en unik metode til at overføre nanostrukturerne til en indsats, som kan monteres i et kommercielt støbeværktøj. For at løse opgaven har et tæt samarbejde mellem DTU og virksomhederne i projektet været nødvendig, og partnerne er eksperter indenfor nanoteknologi, værktøjsfremstilling, overfladebehandlinger, metrologi og sprøjtestøbning.
Indsatserne fremstilles hos TOOLpartners, og IPU deponerer efterfølgende et tyndt lag elektrolytisk nikkel på indsatserne. De fungerer dels som en slags automatiseret polering og dels som et veldefineret nanokrystallinsk ætsesubstrat. Nanostruktureringen stiller nemlig enormt høje krav til indsatsernes overfladeruhed.
– Udfordringen med at bearbejde overflader klar til nanostrukturering er store, og vi anvender den nyeste teknologiske viden i arbejdet med at løse denne udfordring, siger Michael Døssing, direktør i TOOLpartners.
NIL Technology er ansvarlige for at overføre mønstret til indsatsen ved hjælp af en unik teknologi, som er udviklet eksklusivt af NIL Technology gennem flere år, og som er forfinet indenfor projektet. Nanostrukturerne ætses i indsatsen med CemeCon Scandinavia A/S´s avancerede PVD teknologi. Virksomheden er kendt for deres overfladebehandling af værktøjer til sprøjtestøbeindustrien, men har i projektet udviklet en metode til at ætse veldefinerede nanostrukturer i en overfladebelægning på værktøjsindsatsen.
– Det er et utroligt spændende arbejde at udvikle disse avancerede ætsningsmetoder, og der er store kommercielle perspektiver. Vi har derfor satset ved at udføre ætsningsudviklingen i industrielle udstyr og ikke i mindre laboratorieudstyr. Det gør den efterfølgende industrielle tilpasning og anvendelse nemmere, fortæller Niels J. Mikkelsen, Kvalitets og Udviklingschef hos CemeCon Scandinavia A/S.
Selvrensende og tredimensionelle overflader
Ud over farveeffekter udvikles der også superhydrofobe eller selvrensende overflader på DTU-Nanotech. Selvrensende overflader er også kendt fra naturen på blandt andet lotusblomstens blade. Anvendelsesområderne er mange f.eks. indenfor emballage til mad- og mejeriprodukter, hvor en selv-rensende emballage kunne tømmes lettere og derved reducere madspild.
Glimmereffekten er i første omgang demonstreret på plane plastemner, men partnerne i projektet er godt i gang med at demonstrere metoden på 3D- plastemner.
– Det er ikke en helt triviel proces. Dels skal man finde ud af, hvordan den flade struktur ser ud, for at man får en bestemt effekt på den dobbeltkrumme overflade. Dels skal man finde ud af at overføre en nanostruktureret overflade til en dobbeltkrum overflade, siger Rafael Taboryski, Platform leder for Nanoplast.