Nanostrukturalne narzędzia do formowania tworzyw sztucznych
Elementy plastikowe są często wytwarzane przy pomocy niedrogiej i wydajnej metody — formowania wtryskowego. Do nano- i mikrowzorcowania powierzchni stosuje się różne techniki chemiczne. Dzięki wsparciu ze środków unijnych, w ramach projektu PLAST4FUTURE (Injection moulding production technology for multi-functional nano-structured plastic components enabled by nanoimprint lithography) opracowano metodę na bazie nanostemplowania, służącą do strukturyzowania swobodnych powierzchni narzędzi do formowania wtryskowego i ostrzy wstawianych. Nanostemplowanie to technika litograficzna umożliwiająca tworzenie wzorców przy pomocy odkształceń mechanicznych. Dzięki formom i narzędziom posiadającym powierzchnie o odpowiedniej strukturze możliwe jest znaczne uproszczenie procesu produkcji. Ponadto minimalizacja zanieczyszczenia surowca dodatkami, takimi jak pigmenty, pozwala poprawić możliwości recyklingu oraz znacząco ograniczyć zużycie energii związane z wytwarzaniem surowca. Partnerzy przemysłowi projektu PLAST4FUTURE, będący liderami w swoich dziedzinach, opracowali trzy zaawansowane urządzenia demonstracyjne do zastosowań w przemyśle motoryzacyjnym, oświetleniu i zabawkach funkcjonalnych, aby zademonstrować działanie technologii. Technologia PLAST4FUTURE jest inspirowana skrzydłami motyla, a jej działanie polega na poprawie rozdzielczości bocznej na powierzchniach swobodnych do skali mikrometrowej i nanometrowej. Technologia pozwala na nadanie funkcjonalności powierzchniom plastikowym przy pomocy topografii, a nie chemii. To znacząco ułatwia wprowadzanie nowych produktów na rynek, a także poprawia bezpieczeństwo ich wytwarzania i użytkowania. Opatentowana technologia umożliwia też wytwarzanie produktów plastikowych z funkcjonalizowanymi powierzchniami bezpośrednio w procesie formowania wtryskowego, co oznacza eliminację obróbki powierzchni po produkcji. W przypadku jednego z urządzeń demonstracyjnych koncepcja zastosowana w projekcie PLAST4FUTURE polegała na wykorzystaniu strukturalnego koloru, umożliwiającego wytwarzanie tworzywa sztucznego przy użyciu mniejszej liczby materiałów oraz ułatwiającego recykling zgodnie z filozofią produkcji "cradle-to-cradle". Zespół wytworzył formę silikonową z dużą liczbą nanootworów, a następnie uformował tworzywo i pokrył je cienką warstwą aluminium. W efekcie otrzymano kolorowy plastik bez pigmentów, a jego barwę można regulować w całym widmie światła widzialnego, zmieniając średnicę nanootworów. Oprócz koloryzacji zespół badał też sposoby na nadanie tworzywom właściwości przeciwmgłowych i hydrofobowych. W ramach projektu PLAST4FUTURE stworzono łańcuch produkcyjny umożliwiający wytwarzanie wysokiej jakości produktów o powierzchniach funkcjonalnych przy pomocy niedrogiego formowania wtryskowego. Technologia ta powinna znacznie uprościć wytwarzanie nanostrukturalnych komponentów plastikowych na potrzeby różnych branż oraz pozwolić UE zdobyć duży udział na globalnym rynku.
Słowa kluczowe
Nanostrukturalne, komponenty plastikowe, formowanie wtryskowe, PLAST4FUTURE, nanostemplowanie
