DE10138036A1

DE10138036A1 - Structured self-cleaning surface is hydrophobic, and has a pattern of raised surfaces with lower burrs linking neighboring projections

Info

Publication number: DE10138036A1
Application number: DE10138036A
Authority: DE
Inventors: Markus Oles; Bernhard Schleich; Edwin Nun
Original assignee: Creavis Gesellschaft fuer Technologie und Innovation mbH
Current assignee: Creavis Gesellschaft fuer Technologie und Innovation mbH
Priority date: 2001-08-03
Filing date: 2001-08-03
Publication date: 2003-02-20
Also published as: WO2003013827A1

Abstract

Structured surface, to give self-cleaning effect, is formed by structured raised surfaces with linking burrs of a reduced height. The raised surfaces are in a random and/or periodic structure. The coarse structure of a period and the point-to-point gap is 20-30 micro m. The surface structure is formed by macroscopic shaping through casting, injection molding or in mold decoration (IMD).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft strukturierte Oberflächen mit einer niedrigen Oberflächenenergie, die Erhebungen aufweisen, wobei die Erhebungen untereinander durch Grate verbunden sind. Diese Oberflächen lassen sich aus stochastischen oder periodischen Feinstrukturen modellieren. The present invention relates to structured surfaces with a low Surface energy that have bumps, the bumps passing through each other Ridges are connected. These surfaces can be stochastic or periodic Model fine structures.

Es ist bekannt, dass Oberflächen mit einer Kombination aus Mikrostruktur und geringer Oberflächenenergie interessante Eigenschaften aufweisen. Eine geeignete Kombination aus Struktur und Hydrophobie macht es möglich, dass schon geringe Mengen bewegten Wassers auf der Oberfläche haftende Schmutzpartikel mitnehmen und die Oberfläche vollständig reinigen (WO 96/04123; US 33 54 022). Stand der Technik gemäß EP 0 933 380 ist, dass für solche Oberflächen ein Aspektverhältnis von > 1 und eine Oberflächenenergie von weniger als 20 mN/m erforderlich ist. Das Aspektverhältnis ist hierbei definiert als der Quotient von Höhe zur Breite der Struktur. It is known that surfaces with a combination of microstructure and less Surface energy have interesting properties. A suitable combination of Structure and hydrophobicity makes it possible that even small amounts of moving water Take dirt particles adhering to the surface and the surface completely clean (WO 96/04123; US 33 54 022). State of the art according to EP 0 933 380 is that for such surfaces have an aspect ratio of> 1 and a surface energy of less than 20 mN / m is required. The aspect ratio is defined here as the quotient of Height to the width of the structure.

Wasserabstoßende Oberflächen werden in der Literatur vielfach beschrieben. CH-PS-268258 beschreibt ein Verfahren, bei dem durch Aufbringen von Pulvern wie Caolin, Talkum, Ton oder Silikagel, strukturierte Oberflächen erzeugt werden. Diese Patentschrift beschreibt allerdings nicht, wie die Korngrößenverteilung ist. Die Schrift bleibt auch schuldig, wie die Krümmungsradien oder die sonstigen Strukturmerkmale der aufgebrachten Partikel sind. Water-repellent surfaces are widely described in the literature. CH-PS-268 258 describes a process in which by applying powders such as caolin, talc, clay or silica gel, structured surfaces are generated. This patent describes but not what the grain size distribution is. The writing remains guilty, like that Radii of curvature or the other structural features of the applied particles are.

WO 00/58410 kommt zu dem Ergebnis, dass es technisch möglich ist, Oberflächen von Gegenständen künstlich selbstreinigend zu machen. Die hierfür nötigen Oberflächenstrukturen aus Erhebungen und Vertiefungen haben einen Abstand zwischen den Erhebungen der Oberflächenstrukturen im Bereich von 0,1 bis 200 µm und eine Höhe der Erhebung im Bereich von 0,1 bis 100 µm. Die hierfür verwendeten Materialien müssen aus hydrophoben Polymeren oder haltbar hydrophobiertem Material bestehen. Ein Auslösen der Detergentien aus der Trägermatrix muss verhindert werden. Wie bei den zuvor beschriebenen Schriften wird auch hier keine Angabe über die geometrische Form der verwendeten Strukturen gemacht. WO 00/58410 comes to the conclusion that it is technically possible to produce surfaces of Make objects artificially self-cleaning. The necessary for this Surface structures from elevations and depressions have a distance between the elevations of the surface structures in the range from 0.1 to 200 µm and a height of the elevation in the Range from 0.1 to 100 µm. The materials used for this must be made of hydrophobic Polymers or durable hydrophobic material. Triggering the detergents from the carrier matrix must be prevented. As with the previously described fonts here too, no information is given about the geometric shape of the structures used made.

Verfahren zur Herstellung dieser strukturierten Oberflächen sind ebenfalls bekannt. Neben der detailgetreuen Abformung dieser Strukturen durch eine Masterstruktur im Spritzguss- oder Prägeverfahren sind auch Verfahren bekannt, die das Aufrauhen und anschließende Fluorieren von Oberflächen nutzen wie z. B. US 55 99 489. In DE 100 62 201 wird ein Verfahren zur Prägung von hydrophoben Polymeren beschrieben, bei welchem Erhebungen mit einer Höhe von 50 nm bis 1000 µm und einem Abstand von 50 nm bis 500 µm erzeugt werden. In DE 101 10 589 werden strukturierte Oberflächen und ein Verfahren zu deren Herstellung beschrieben, wobei die strukturierte Oberfläche aus Erhebungen mit einer Höhe von 50 nm bis 200 µm und einem Abstand von 50 nm bis 200 µm besteht und die Erhebungen eine äußere Form aufweisen, die durch eine mathematische Funktion mit einer Rotationssymetrie bezüglich eines Maximums beschrieben wird. Methods for producing these structured surfaces are also known. In addition to the detailed reproduction of these structures by a master structure in injection molding or Embossing processes are also known which involve roughening and subsequent Use surface fluorination such as B. US 55 99 489. DE 100 62 201 is a Process for embossing hydrophobic polymers described, in which surveys generated with a height of 50 nm to 1000 microns and a distance of 50 nm to 500 microns become. DE 101 10 589 describes structured surfaces and a method for their use Manufacture described, the textured surface from elevations with a height from 50 nm to 200 µm and a distance of 50 nm to 200 µm and the surveys have an external form, which is represented by a mathematical function with a Rotation symmetry is described with respect to a maximum.

Allen diesen Verfahren gemeinsam ist aber, dass das selbstreinigende Verhalten dieser Oberflächen durch ein sehr hohes Aspektverhältnis beschrieben wird und dass die Strukturen dreidimensional periodisch sind. Common to all of these processes is that the self-cleaning behavior of these Surfaces are described by a very high aspect ratio and that the structures are three-dimensional periodic.

In der kürzlich erschienen Arbeit von G. Öner und T. J. McCarthy in Langmuir 2000, 16, 7777-7782, zeigen die Autoren, dass kein Zusammenhang zwischen dem Aspektverhältnis und dem Fort- und Rückzugswinkel besteht. Der Kontaktwinkel ist somit unabhängig von der Höhe der Strukturen und, so beschreiben es die Autoren weiter, unabhängig von der Oberflächenchemie. Die Autoren berichten ferner, dass die Randwinkel unabhängig von den geometrischen Strukturen sind. Allerdings steigt der Rückzugswinkel mit zunehmendem Strukturabstand an. Dies widerspricht jedoch den Erfahrungen der Anmelderin. In the recently published work by G. Öner and T. J. McCarthy in Langmuir 2000, 16, 7777-7782, the authors show that there is no relationship between the aspect ratio and the exit and retreat angle. The contact angle is therefore independent of the Height of the structures and, as the authors describe it, regardless of the Surface chemistry. The authors also report that the contact angles are independent of the are geometric structures. However, the angle of withdrawal increases with increasing Structure distance. However, this contradicts the applicant's experience.

Es wurde gefunden, dass ein Aspektverhältnis von > 1 nicht ausschlaggebend für den Selbstreinigungs-Effekt ist. Wichtiger als das Aspektverhältnis ist der richtige Abstand der Strukturen zueinander und die Hydrophobie der Oberfläche. Nur durch die Kombination der Größe der den Tropfen angebotenen Oberfläche mit einer geringer Oberflächenenergie können Randwinkel größer 150° erreicht werden. It has been found that an aspect ratio of> 1 is not decisive for the Self-cleaning effect is. The correct spacing is more important than the aspect ratio Structures to each other and the hydrophobicity of the surface. Only by combining the Size of the surface offered to the drops with a low surface energy contact angles greater than 150 ° can be achieved.

Hohe Aspektverhältnisse im dreidimensionalen Raum, d. h. hohe, schmale, isoliert stehende Objekte sind nur schwer technisch realisierbar und besitzen eine geringe mechanische Stabilität. High aspect ratios in three-dimensional space, i.e. H. high, narrow, isolated Objects are difficult to implement technically and have a low mechanical Stability.

In DE 101 34 362 wurde deshalb eine strukturierte Oberfläche entwickelt, die linienförmige Erhebungen aufweist und die eine Höhe der Erhebungen voneinander von 50 nm bis 200 µm aufweisen. Obwohl linienförmige Erhebungen mechanisch deutlich stabiler im Vergleich zu spitzen- oder kegelförmigen Erhebungen sind, gilt dies allerdings nur bei Kräften, die in Richtung der Linien wirken. Beim Auftreten von Kräften senkrecht zu den Linien sind die Erhebungen weniger stabil. DE 101 34 362 has therefore developed a structured surface, the linear one Has elevations and the height of the elevations from each other from 50 nm to 200 microns exhibit. Although linear elevations are mechanically much more stable compared to are pointed or conical elevations, this only applies to forces that are in Act in the direction of the lines. If forces occur perpendicular to the lines, they are Surveys less stable.

Es bestand daher die Aufgabe, Oberflächenstrukturen zu finden, die einen hohen Randwinkel mit Wasser, d. h. den sogenannten LOTUS-Effekt® bzw. Selbstreinigung durch bewegtes Wasser aufweisen und gleichzeitig eine bessere mechanische Stabilität als herkömmliche selbstreinigende Oberflächen aufweisen. The task was therefore to find surface structures with a high contact angle with water, d. H. the so-called LOTUS-Effect® or self-cleaning by moving Have water and at the same time better mechanical stability than conventional ones have self-cleaning surfaces.

Überraschenderweise wurde gefunden, dass strukturierte, hydrophobe Oberflächen, deren Struktur von Erhebungen gebildet werden, wobei benachbarte Erhebungen durch Grate verbunden sind, die eine geringere mittlere Höhe als die durch sie verbundenen Erhebungen aufweisen, eine deutlich höhere Stabilität gegenüber Kräften aus allen Richtungen aufweisen, als herkömmliche Strukturen. Surprisingly, it was found that structured, hydrophobic surfaces whose Structure of surveys are formed, with neighboring surveys by ridges which are of a lower average height than the surveys connected by them have a significantly higher stability against forces from all directions, than conventional structures.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind deshalb strukturierte, hydrophobe Oberflächen gemäß Anspruch 1, deren Struktur von Erhebungen gebildet wird, welche dadurch gekennzeichnet sind, dass benachbarte Erhebungen durch Grate verbunden sind, die eine geringere mittlere Höhe als die durch sie verbundenen Erhebungen aufweisen. The present invention therefore relates to structured, hydrophobic surfaces according to claim 1, the structure of which is formed by elevations which thereby are characterized in that adjacent surveys are connected by ridges that a have a lower average height than the surveys connected by them.

Ebenso ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von strukturierten Oberflächen gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9 durch Abformen einer Negativform auf eine unstrukturierte Oberfläche, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Negativform eine Oberfläche aus Teilen von Kugeln oder abgerundeten Pyramidenstümpfen und zwischen den Kugelteilen talförmige Einschnitte aufweist. The present invention also relates to a method for producing structured surfaces according to at least one of claims 1 to 9 by molding a negative form on an unstructured surface, which is characterized by that the negative form is a surface made up of parts of spheres or rounded Has truncated pyramids and valley-shaped incisions between the spherical parts.

Außerdem ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung der strukturierten Oberfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Herstellung von Behältern, Folien, Halbzeugen oder Reaktionsgefäßen sowie bewegliche Objekte die eine äußere Hülle mit ganz oder teilweise strukturierten Oberflächen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweisen. The present invention also relates to the use of the structured Surface according to one of claims 1 to 8 for the production of containers, foils, Semi-finished products or reaction vessels as well as moving objects with an outer shell or partially structured surfaces according to one of claims 1 to 9.

Die erfindungsgemäßen Oberflächen haben den Vorteil, dass sie gegenüber herkömmlichen Oberflächen mit Selbstreinigungseffekt eine deutlich größere mechanische Stabilität aufweisen. Die erfindungsgemäßen Oberflächen sind außerdem einfach herzustellen. The surfaces according to the invention have the advantage that they are compared to conventional ones Surfaces with self-cleaning effect have a significantly greater mechanical stability exhibit. The surfaces according to the invention are also easy to produce.

Die erfindungsgemäßen strukturierten, hydrophoben Oberflächen, deren Struktur von Erhebungen, gebildet werden, zeichnen sich dadurch aus, dass benachbarte Erhebungen durch Grate verbunden sind, die eine geringere mittlere Höhe als die durch sie verbundenen Erhebungen aufweisen. Die Erhebungen selbst weisen vorzugsweise eine mittlere Höhe von 50 nm bis 200 µm, besonders bevorzugt eine mittlere Höhe von 100 nm bis 500 nm, von 0,5 µm bis 50 µm oder von 50 µm bis 200 µm und ganz besonders bevorzugt eine mittlere Höhe von 0,5 µm bis 10 µm auf. The structured, hydrophobic surfaces according to the invention, the structure of Surveys that are formed are characterized by the fact that neighboring surveys are characterized by Ridges are connected that have a lower mean height than those connected by them Have surveys. The surveys themselves preferably have an average height of 50 nm to 200 μm, particularly preferably an average height of 100 nm to 500 nm, of 0.5 µm to 50 µm or from 50 µm to 200 µm and very particularly preferably an average Height from 0.5 µm to 10 µm.

Die mittlere Höhe der die Erhebungen verbindenden Grate kann unterschiedlich ausgeführt sein. So sind flache und tiefe Ausprägungen der aus Erhebungen und Graten aufgebauten Strukturen möglich. Die mittlere Höhe der die Erhebungen verbindenden Grate beträgt vorzugsweise von 5 bis 99%, bevorzugt von 40 bis 90%, besonders bevorzugt von 40 bis 50%, von 50 bis 60%, von 60 bis 80% und ganz besonders bevorzugt von 60 bis 70% der mittleren Höhe der durch den Grat verbundenen Erhebungen. The average height of the ridges connecting the surveys can be designed differently his. So are flat and deep forms of those built up from elevations and ridges Structures possible. The average height of the ridges connecting the surveys is preferably from 5 to 99%, preferably from 40 to 90%, particularly preferably from 40 to 50%, from 50 to 60%, from 60 to 80% and very particularly preferably from 60 to 70% of the average height of the surveys connected by the ridge.

Die erfindungsgemäß strukturierten Oberflächen können Erhebungen aufweisen, die eine stochastische oder periodische Struktur aufweisen. The surfaces structured according to the invention can have elevations that have a have a stochastic or periodic structure.

Die stochastische Struktur ist vorzugsweise ein Specklemuster mit einer mittleren Specklegröße von 30 bis 50 µm, vorzugsweise von 30 bis 35 µm, 35 bis 40 µm, 40 bis 45 µm oder 45 bis 50 µm. The stochastic structure is preferably a speckle pattern with a medium one Speckle size from 30 to 50 µm, preferably from 30 to 35 µm, 35 to 40 µm, 40 to 45 µm or 45 to 50 µm.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die Struktur eine stochastische Struktur, der eine periodische Feinstruktur überlagert ist, aufweist. Diese Feinstruktur weist vorzugsweise eine Periode von 0,5 bis 10 µm, besonders bevorzugt eine Periode von 0,5 bis 3 µm, von 3 bis 6 µm oder von 6 bis 10 µm und ganz besonders bevorzugt eine Periode von 1 bis 2,5 µm auf. It may be advantageous if the structure is a stochastic structure that is periodic Fine structure is superimposed. This fine structure preferably has a period of 0.5 to 10 µm, particularly preferably a period from 0.5 to 3 µm, from 3 to 6 µm or from 6 to 10 µm and most preferably a period of 1 to 2.5 µm.

Ebenso vorteilhaft kann es sein, wenn die Struktur eine periodische Grobstruktur, der eine periodische Feinstruktur überlagert ist, aufweist. Die erfindungsgemäße strukturierte Oberflächen weist vorzugsweise eine Grobstruktur, die ein Muster aufweist, welches eine 2-, 3-, 4-, 6-, oder 8-zählige Symmetrie aufweist, auf. Es kann vorteilhaft sein, wenn die Grobstruktur eine Periode, also einen Abstand von Spitze zu Spitze von 20 bis 30 µm aufweist. Eine eventuell vorhandene Feinstruktur weist vorzugsweise eine Periode von 0,5 bis 10 µm, ganz besonders bevorzugt von 1 bis 2,5 µm auf. It can also be advantageous if the structure is a periodic rough structure, the one periodic fine structure is superimposed. The structured according to the invention Surfaces preferably has a coarse structure that has a pattern that has a 2-, Has 3, 4, 6 or 8-fold symmetry. It can be beneficial if the Coarse structure one period, i.e. a distance from tip to tip of 20 to 30 µm having. Any fine structure that may be present preferably has a period of 0.5 to 10 µm, very particularly preferably from 1 to 2.5 µm.

Die Satteltiefe also die Tiefe von Spitze zu Grat der Grobstruktur beträgt vorzugsweise von 2 bis 20 µm ganz besonders bevorzugt von 7 bis 11 µm. Insbesondere diese Tiefe kann variiert werden. Sowohl tiefe Grobstrukturen als auch flache Grobstrukturen eignen sich. Als besonders geeignet hat sich eine periodische Grobstruktur flach überlagert mit einer periodischen Feinstruktur erwiesen. The saddle depth, ie the depth from tip to ridge of the coarse structure, is preferably 2 to 20 µm very particularly preferably from 7 to 11 µm. This depth in particular can vary become. Both deep coarse structures and flat coarse structures are suitable. As A periodic coarse structure has been particularly suitable with a flat overlay periodic fine structure proven.

Die strukturierte Oberflächen kann aus den verschiedensten Materialien hergestellt sein. Ganz besonders bevorzugt weist die Oberfläche aber ein Polymer auf. The structured surface can be made from a wide variety of materials. All however, the surface particularly preferably has a polymer.

Die erfindungsgemäßen strukturierten Oberflächen werden vorzugsweise durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von strukturierten Oberflächen durch Abformen einer Negativform auf eine unstrukturierte Oberfläche hergestellt, wobei die Negativform eine Oberfläche aus Teilen von Kugeln oder abgerundeten Pyramidenstümpfen aufweist und die Negativform zwischen den Kugelteilen talförmige Einschnitte aufweist. Durch die Einschnitte, die die Kugeln oder Pyramidenspitzen verbinden, werden die Grate auf den strukturierten Oberflächen erzeugt. The structured surfaces according to the invention are preferably by the Process according to the invention for producing structured surfaces by molding a negative mold on an unstructured surface, the negative mold a Surface of parts of spheres or rounded truncated pyramids and the Negative shape between the spherical parts has valley-shaped incisions. Through the Incisions that connect the balls or pyramid tips become the ridges on the structured surfaces.

Das Abformen kann z. B. durch Prägen oder Walzen erfolgen. Das Abformen durch Prägen oder Walzen ist insbesondere geeignet zur Herstellung von erfindungsgemäßen Oberflächen auf planaren Gegenständen, wie z. B. Folien oder Platten. Ebenso ist es möglich, das Abformen beim makroskopischen Formen des Gegenstandes durch Gießen, Spritzgießen oder "In Mold Decoration" (IMD) auf die Oberfläche erfolgt. Das letztgenannte Verfahren ist insbesondere zur Ausstattung von nichtplanaren bzw. dreidimensionalen Gegenständen mit einer erfindungsgemäßen Oberfläche geeignet. The molding can e.g. B. done by embossing or rolling. Impression molding or rollers is particularly suitable for the production of surfaces according to the invention on planar objects, such as B. foils or plates. It is also possible that Molding when molding the object by casting, injection molding or "In Mold Decoration" (IMD) on the surface. The latter is especially for equipping non-planar or three-dimensional objects with suitable surface of the invention.

Das Abformen kann aber auch in flüssige oder pastöse Beschichtungen oder in Reaktivlacke unter simultaner Aushärtung der Beschichtung erfolgen. However, molding can also take place in liquid or pasty coatings or in reactive lacquers with simultaneous curing of the coating.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Oberflächen kann insbesondere durch Prägen in polymere Formkörper oder aber durch Abformen in und anschließendes Härten von Lacksystemen erfolgen. Idealer Weise bedient man sich dazu Walzen, die über dem Umfang entsprechende Muster aufweisen. The surfaces according to the invention can be produced in particular by embossing in polymer moldings or by molding in and subsequent hardening of Paint systems take place. Ideally, one uses rollers that extend over the circumference have corresponding patterns.

Polymere Formkörper im vorgenannten Sinne sind beispielsweise spritzgegossene Formkörper oder tiefgezogene Formkörper. Die Strukturierung kann gleichzeitig mit der Formgebung erfolgen. Flächige polymere Formkörper werden intelligenter Weise beim Walzen oder Kalandrieren mit den entsprechenden Strukturen versehen. Auch unter den Anspruch der vorliegenden Erfindung fällt ein nach der Formgebung anschließendes Lackieren und Abformen der Struktur in den Lack mit simultanem oder anschließendem Härten, beispielsweise durch UV-Licht. Polymer moldings in the aforementioned sense are, for example, injection molded Molded bodies or deep-drawn molded bodies. The structuring can be carried out simultaneously with the Shaping. Flat polymer moldings are used in an intelligent way Provide the appropriate structures for rolling or calendering. Even among the Claim of the present invention falls after the shaping Painting and molding the structure in the paint with simultaneous or subsequent Hardening, for example by UV light.

Als Material zur Herstellung von erfindungsgemäßen Oberflächen kann insbesondere ein Material, ausgewählt aus Weichmetallen oder Weichmetalllegierungen, Kunststoffen, thermoplastischen Kunststoffen oder duroplastischen Kunststoffen, insbesondere Polyamide, Polymethacrylate, Polysulfone, Polyoxymethylene, Polyparaphenylenoxide, Polyparaphenylensulfide oder Polyimide, eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist das Abprägen in hydrophobe Polymere, hydrophobe Copolymere oder hydrophobe Polymerblends. As a material for the production of surfaces according to the invention, in particular Material selected from soft metals or soft metal alloys, plastics, thermoplastics or thermosetting plastics, especially polyamides, Polymethacrylates, polysulfones, polyoxymethylenes, polyparaphenylene oxides, Polyparaphenylene sulfides or polyimides can be used. This is particularly advantageous Emboss into hydrophobic polymers, hydrophobic copolymers or hydrophobic Polymer blends.

Die Gegenstände müssen nicht vollständig aus den genannten Materialien bestehen, sondern es kann ausreichend sein, wenn die Gegenstände mit einem der genannten Materialien überzogen bzw. beschichtet sind, wobei die Dicke des Überzugs bzw. der Beschichtung zumindest so groß sein muß, dass die Abformung der erfindungsgemäßen Erhebungen möglich ist. The objects do not have to consist entirely of the materials mentioned, but rather it may be sufficient if the items are made with any of the materials mentioned are coated or coated, the thickness of the coating or coating must be at least so large that the impression of the elevations according to the invention is possible.

Die Oberfläche bzw. das Material der Oberfläche weist vorzugsweise hydrophobe Eigenschaften auf, wobei die Oberfläche bzw. das Material vor oder nach der Strukturierung hydrophobiert werden kann oder aber das Material selbst ohne eine Behandlung hydrophobe Eigenschaften aufweisen kann. Wird die Oberfläche hydrophobiert, geschieht dies vorzugsweise durch eine Behandlung der Oberfläche mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe der Alkylsilane, Perfluoralkylsilane oder Alkyldisilazane. The surface or the material of the surface is preferably hydrophobic Properties, the surface or the material before or after the structuring can be made hydrophobic or the material itself can be rendered hydrophobic without treatment Can have properties. If the surface is made hydrophobic, this happens preferably by treating the surface with at least one compound from the Group of alkylsilanes, perfluoroalkylsilanes or alkyldisilazanes.

Wie bereits erwähnt kann es vorteilhaft sein, wenn das Material zur Herstellung von erfindungsgemäßen Oberflächen hydrophobe Eigenschaften aufweist. Solche Materialien beinhalten insbesondere Bulkpolymere mit Polytetrafluorethylen, Polyvinylidenfluorid oder Polymere aus Perfluoralkyoxyverbindungen, sei es als Homo- oder Copolymer oder als Mischungsbestandteil eines Polymerblends. As already mentioned, it can be advantageous if the material for the production of surfaces of the invention has hydrophobic properties. Such materials include in particular bulk polymers with polytetrafluoroethylene, or polyvinylidene fluoride Polymers from perfluoroalkyoxy compounds, be it as homo- or copolymer or as Mixture component of a polymer blend.

Weiterhin sind Mischungen von Polymeren mit Additiven denkbar, die sich beim Formungsprozeß so ausrichten, dass an der Oberfläche hydrophobe Gruppen vorherrschen. Als Additiv kommen fluorierte Wachse, z. B. die Hostaflone der Hoechst AG in Frage. Mixtures of polymers with additives are also conceivable Align the molding process so that hydrophobic groups predominate on the surface. As an additive come fluorinated waxes, e.g. B. the Hostaflone of Hoechst AG in question.

Erfindungsgemäße Oberflächen können daher aus Materialien hergestellt werden, die bereits vor der Strukturierung ihrer Oberfläche hydrophobes Verhalten aufweisen. Surfaces according to the invention can therefore be made from materials that already exhibit hydrophobic behavior before structuring their surface.

Da insbesondere die chemischen Eigenschaften der obersten Monolage des Materials für die Hydrophobizität entscheidend sind, kann gegebenenfalls eine Oberflächenmodifikation mit Verbindungen, die hydrophobe Gruppen enthalten, ausreichen. Verfahren dieser Art beinhalten die kovalente Anbindung von Monomeren oder Oligomeren an die Oberfläche durch eine chemische Reaktion, so z. B. Behandlungen von Oberflächen mit Alkylfluorsilanen, wie Dynasilan F 8261 der Sivento Chemie Rheinfelden GmbH, mit fluorierten Ormoceren, oder durch eine Behandlung mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe der Alkylsilane, Perfluoralkylsilane oder Alkyldisilazane. Aber auch Materialien wie Fluoropel PFC 802A, Fluor_N 489 (Cytonix), Zynol TM (DuPont) und Tego Phobe 1035 (Degussa) sind geeignet. Because in particular the chemical properties of the top monolayer of the material for the Hydrophobicity are decisive, a surface modification can be carried out if necessary Compounds containing hydrophobic groups are sufficient. This type of procedure include the covalent attachment of monomers or oligomers to the surface by a chemical reaction, e.g. B. Treating surfaces with Alkyl fluorosilanes, such as Dynasilan F 8261 from Sivento Chemie Rheinfelden GmbH fluorinated ormocera, or by treatment with at least one compound from the Group of alkylsilanes, perfluoroalkylsilanes or alkyldisilazanes. But also materials like Fluoropel PFC 802A, Fluor_N 489 (Cytonix), Zynol ™ (DuPont) and Tego Phobe 1035 (Degussa) are suitable.

All diese chemischen Modifikationen können auch nach der Formgebung durchgeführt werden, so dass die Erhebungen nachträglich mit einem Material mit einer Oberflächenenergie von vorzugsweise kleiner 20 mN/m ausgestattet werden können. All of these chemical modifications can also be made after shaping so that the surveys can be made with a material with a Surface energy of preferably less than 20 mN / m can be equipped.

Weiterhin sind Verfahren, bei denen zunächst Radikalstellen auf der Oberfläche erzeugt werden, die bei An- oder Abwesenheit von Sauerstoff mit radikalisch polymerisierbaren Monomeren reagieren, zu nennen. Die Aktivierung der Oberflächen kann mittels Plasma, UV- oder Gamma-Strahlung sowie durch spezielle Photoinitiatoren erfolgen. Nach der Aktivierung der Oberfläche, d. h. nach der Erzeugung von freien Radikalen, können die Monomeren aufpolymerisiert werden. Ein solches Verfahren generiert eine mechanisch besonders widerstandsfähige Beschichtung. Furthermore, there are processes in which radical sites are first created on the surface be those with radically polymerizable in the presence or absence of oxygen React monomers to name. The surfaces can be activated using plasma, UV or gamma radiation and special photoinitiators. After activation the surface, d. H. after the generation of free radicals, the monomers can be polymerized. Such a method generates a mechanically special one resistant coating.

Die Beschichtung eines Werkstoffs oder einer strukturierten Oberfläche durch Plasmapolymerisation von Fluoralkenen oder ganz oder teilweise fluorierten Vinylverbindungen hat sich besonders bewährt. The coating of a material or a structured surface Plasma polymerization of fluoroalkenes or fully or partially fluorinated Vinyl compounds have proven particularly useful.

Die Hydrophobierung einer strukturierten Oberfläche mittels einer HF-Hohlkathoden- Plasmaquelle durch Plasmapolymerisation mit Argon als Trägergas und einem Fluormonomeren, wie z. B. C₄F₈, Octafluro-2-buten, Perfluorocyclobutan oder Tetrafluorethylen, als Monomer bei einem Druck von ca. 0,2 mbar stellt eine technisch einfache und elegante Variante zur nachträglichen Beschichtung dar. The hydrophobization of a structured surface by means of an HF hollow cathode plasma source by plasma polymerization with argon as the carrier gas and a fluoromonomer, such as. B. C ₄ F ₈ , octafluro-2-butene, perfluorocyclobutane or tetrafluoroethylene, as a monomer at a pressure of about 0.2 mbar is a technically simple and elegant variant for subsequent coating.

Auch die Hydrophobierung von beliebig geformten Polymeroberflächen mittels in Inertgas verdünntem, elementaren Fluor ist für entsprechend ausgerüstete Unternehmen ein elegantes Standardverfahren und ist deshalb zur Hydrophobierung von erfindungsgemäßen Oberflächen geeignet. Also the hydrophobization of any shaped polymer surfaces by means of inert gas diluted, elemental fluorine is an elegant one for suitably equipped companies Standard method and is therefore for the hydrophobization of surfaces according to the invention suitable.

Außerdem kann ein bereits gefertigter Gegenstand mit einer dünnen Schicht eines hydrophoben Polymeren überzogen werden. Dies kann in Form eines Lackes oder durch Polymerisation von entsprechenden Monomeren auf der Oberfläche des Gegenstandes erfolgen. Als polymerer Lack können Lösungen, Pasten oder Dispersionen von Polymeren wie z. B. Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Reaktivlacke zum Einsatz kommen. In addition, an already manufactured object with a thin layer of one hydrophobic polymers are coated. This can be in the form of a varnish or through Polymerization of appropriate monomers on the surface of the object respectively. Solutions, pastes or dispersions of polymers can be used as polymeric lacquer such as B. polyvinylidene fluoride (PVDF) or reactive paints are used.

Als Monomere für eine Polymerisation auf den Werkstoffen oder deren strukturierten Oberflächen kommen insbesondere Alkylfluorsilane wie Dynasilan F 8261 (Sivento Chemie Rheinfelden GmbH, Rheinfelden) in Frage. As monomers for a polymerization on the materials or their structured Surfaces come in particular alkyl fluorosilanes such as Dynasilan F 8261 (Sivento Chemie Rheinfelden GmbH, Rheinfelden) in question.

Die Negativform mit stochastischen Strukturen wird vorzugsweise durch Belichtung einer Photoresist-Platte mit einem Specklemuster hergestellt. Die Herstellung solcher Specklemuster wird ausführlich in dem Buch von Pramod K. Rastogi, Titel "Digital Speckle Pattern Interferrometry and Related Techniques", erschienen im Wiley-Verlag, Chichester 2000. Eine herausragende Eigenschaft dieser stochastischen Struktur ist, dass an der Oberfläche keine Interferenzerscheinungen auftreten. Die stochastischen Strukturen können durch Belichtung mit Specklemustern in einem Photoresist erzeugt werden. Das jeweilige Speckelmuster kann durch kohärente Durchstrahlung eines Primärdifusors generiert werden. Dabei ist es möglich sowohl die Größe als auch die Symmetrie der Speckles einzustellen. Als Primärdiffuser können beispielsweise geätzte Glasscheiben verwendete werden. The negative form with stochastic structures is preferably made by exposure to a Photoresist plate made with a speckle pattern. The production of such Specklemuster is described in detail in the book by Pramod K. Rastogi, entitled "Digital Speckle Pattern Interferrometry and Related Techniques ", published by Wiley-Verlag, Chichester 2000. An outstanding property of this stochastic structure is that at the No interference appears on the surface. The stochastic structures can by exposure to speckle patterns in a photoresist. The respective Speckle patterns can be generated by coherent radiation of a primary diffuser. It is possible to set both the size and the symmetry of the speckles. As Primary diffusers can, for example, use etched glass panes.

Die Negativformen weisen vorzugsweise Strukturen auf, die periodischen und/oder stochastischen Charakters sind. Solche Negativformen sind dadurch erhältlich, dass Positivformen mit stochastischen und/oder periodischen Strukturen hergestellt werden, von denen die Negativformen abgeformt werden. The negative forms preferably have structures that are periodic and / or are of a stochastic character. Such negative forms are available in that Positive forms with stochastic and / or periodic structures are made by where the negative forms are molded.

Die Positivformen weisen vorzugsweise stochastische Strukturen, die mit einer periodischen Feinstruktur überlagert sind oder periodische Grobstrukturen, die von einer periodischen Feinstruktur überlagert sind, auf. The positive forms preferably have stochastic structures that are periodic Fine structure or periodic coarse structures are superimposed by a periodic Fine structure are superimposed on.

Basis der stochastischen Struktur sind Specklemuster mit einer mittleren Specklegröße von 30 bis 50 µm. Nach der Erzeugung dieser stochastischen Grobstruktur wird diese Struktur mit einer periodischen Feinstruktur überlagert. Die Periode dieser Feinstruktur beträgt von 0,5 bis 10 µm, vorzugsweise von 1 bis 2,5 µm. The stochastic structure is based on speckle patterns with an average speckle size of 30 up to 50 µm. After the creation of this rough stochastic structure, this structure becomes with superimposed on a periodic fine structure. The period of this fine structure is from 0.5 to 10 µm, preferably from 1 to 2.5 µm.

Die periodische Grobstruktur, die von einer periodischen Feinstruktur überlagert ist, entsteht aus der Überlagerung zweier periodischer Strukturen. Die Grobstruktur hat vorzugsweise eine Periode zwischen 20 bis 30 µm. Auf diese Grobstruktur wird eine Feinstruktur mit einer Periode von 0,5 bis 10 µm, vorzugsweise von 1 bis 2,5 µm gelegt. Die Satteltiefe der Grobstruktur beträgt ca. 4 µm. Insbesondere diese Tiefe kann variiert werden. Sowohl tiefe Grobstrukturen als auch flache Grobstrukturen eignen sich. Als besonders geeignet hat sich eine periodische Grobstruktur flach überlagert mit einer periodischen Feinstruktur erwiesen. The periodic rough structure, which is overlaid by a periodic fine structure, is created from the overlay of two periodic structures. The rough structure preferably has one Period between 20 to 30 µm. A fine structure with a Period from 0.5 to 10 microns, preferably from 1 to 2.5 microns. The saddle depth of the Coarse structure is approx. 4 µm. This depth in particular can be varied. Both deep Coarse structures as well as flat coarse structures are suitable. Has proven to be particularly suitable a periodic rough structure overlaid with a periodic fine structure has been proven.

Erfindungsgemäß strukturierte Oberflächen weisen besonders hohe Randwinkel auf. Dies verhindert weitgehend die Benetzung der Oberfläche und führt zu einer raschen Tropfenbildung. Die Tropfen können bei entsprechender Neigung der Oberfläche auf den Erhebungen abrollen, nehmen hierbei Schmutzpartikel auf und reinigen somit gleichzeitig die Oberfläche. Surfaces structured according to the invention have particularly high contact angles. This largely prevents wetting of the surface and leads to rapid Dripping. If the surface is inclined appropriately, the drops can fall on the surface Roll surveys, pick up dirt particles and thus clean the at the same time Surface.

Gegenstände mit erfindungsgemäß strukturierten Oberflächen sind sehr leicht zu reinigen. Sofern abrollende Tropfen von z. B. Regenwasser, Tau oder sonstigem, im Einsatzbereich des Gegenstandes vorkommenden Wasser zur Reinigung nicht ausreichen, können die Gegenstände durch einfaches Abspülen mit Wasser gereinigt werden. Objects with surfaces structured according to the invention are very easy to clean. If rolling drops of z. B. rainwater, dew or other, in the area of application Object water not sufficient for cleaning, can Objects can be cleaned by simply rinsing them with water.

Bakterien und andere Mikroorganismen benötigen zur Adhäsion an eine Oberfläche oder zur Vermehrung an einer Oberfläche Wasser, welches an den hydrophoben Oberflächen der vorliegenden Erfindung nicht zur Verfügung steht. Erfindungsgemäß strukturierte Oberflächen verhindern das Anwachsen von Bakterien und anderen Mikroorganismen und sind somit bakteriophob und/oder antimikrobiell. Bacteria and other microorganisms need for adhesion to a surface or for Propagation on a surface water, which on the hydrophobic surfaces of the present invention is not available. Structured according to the invention Surfaces prevent bacteria and other microorganisms from growing are therefore bacteriophobic and / or antimicrobial.

Ein Anwendungsgebiet für die erfindungsgemäßen Oberflächen sind rückstandsfrei zu entleerende Behälter oder schnell zu reinigende Halterungen wie zum Beispiel Waferhalterungen in der Halbleiterproduktion. Wafer werden innerhalb ihres Herstellungsprozesses mit speziellen Halterungen (Cassetten) in verschiedene Bäder transportiert. Um ein Weitertragen der verschiedenen Badflüssigkeiten zu vermeiden, sind Reinigungsschritte, insbesondere der Halterungen, erforderlich. Die Reinigungs- oder Trocknungsschritte entfallen, wenn die jeweilige Badflüssigkeit beim Entfernen des Wafers aus dem Bad von der Halterung restlos abtropft. One area of application for the surfaces according to the invention is residue-free emptying containers or fast-cleaning holders such as Wafer holders in semiconductor production. Wafers are inside their Manufacturing process with special holders (cassettes) in different bathrooms transported. To avoid carrying the different bath fluids on Cleaning steps, especially the brackets, are required. The cleaning or Drying steps are not necessary if the respective bath liquid is removed when the wafer is removed drained completely from the bath from the holder.

Erfindungsgemäße Oberflächen eignen sich hervorragend zur Herstellung von Erzeugnissen, deren Oberflächen das Ablaufen von Flüssigkeiten begünstigt. Die erfindungsgemäßen strukturierten Oberflächen eignen sich insbesondere zur Herstellung von Behältern, Folien, Halbzeugen oder Reaktionsgefäßen. Bevorzugt werden erfindungsgemäße Oberflächen zur Herstellung von Erzeugnissen verwendet, die sich durch ablaufendes Wasser selbst reinigen oder entleeren. Bevorzugte Verwendungen sind Behälter, transparente Körper, Pipetten, Reaktionsgefäße, Folien, Halbzeuge oder Halterungen. Insbesondere durch Verwendung von Folien, die die erfindungsgemäße strukturierte Oberfläche aufweisen, können Gegenstände aus nahezu beliebigen Materialien durch Aufbringen und Fixieren der Folie auf dem Gegenstand mit den erfindungsgemäßen strukturierten Folien ausgestattet werden. Surfaces according to the invention are outstandingly suitable for the production of products whose surfaces favor the drainage of liquids. The invention structured surfaces are particularly suitable for the production of containers, foils, Semi-finished products or reaction vessels. Surfaces according to the invention are preferred for Manufacture of products that clean themselves by running water or empty. Preferred uses are containers, transparent bodies, pipettes, Reaction tubes, foils, semi-finished products or holders. Especially by using Films that have the structured surface according to the invention can be objects from almost any materials by applying and fixing the film on the Object can be equipped with the structured films according to the invention.

Insbesondere umfaßt die vorliegende Erfindung auch bewegliche Objekte die eine äußere Hülle mit ganz oder teilweise strukturierter, erfindungsgemäßer Oberfläche aufweisen. Solche Objekte können z. B. ausgewählt sein aus Fahrzeugen, Flügeln von Windkraftanlagen, Turbinenrädern oder Rührflügeln. Die beweglichen Objekte können insbesondere Fahrzeuge, wie z. B. Autos, Busse, Lastkraftwagen, Schiffe, Boote, Unterseeboote, Flugzeuge, Ballons, Zeppeline oder Raketen oder Spielzeug sein. In particular, the present invention also includes movable objects that are external Have casing with a completely or partially structured surface according to the invention. Such Objects can e.g. B. selected from vehicles, blades of wind turbines, Turbine wheels or impellers. The moving objects can in particular be vehicles, such as B. Cars, buses, trucks, ships, boats, submarines, planes, balloons, Zeppelins or rockets or toys.

Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Oberfläche werden Verschmutzungen der Fahrzeuge oder der Rührflügel weitestgehend vermieden. Im Vergleich zu herkömmlichen Erhebungen weisen die erfindungsgemäßen Erhebungen der vorliegenden Erfindung eine deutlich höhere Haltbarkeit auf. By using the surface according to the invention, soiling of the Avoid vehicles or the agitator as far as possible. Compared to conventional ones The surveys of the present invention have surveys significantly higher durability.

In den Figuren Fig. 1 bis Fig. 3 abgebildeten REM-Bildern (Rasterelektronenmikroskop) werden verschiedene erfindungsgemäße Strukturvarianten gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, ohne dass die Erfindung auf diese Ausführungsformen beschränkt sein soll. Depicted in the figures Fig. 1 to Fig. 3 SEM images (Scanning Electron Microscope) are different structural variants of the invention illustrated in accordance with the present invention, without the invention being restricted to these embodiments.

Fig. 1 zeigt eine REM-Aufnahme einer erfindungsgemäß hergestellten, selbstreinigenden Oberfläche, die eine stochastische Struktur aufweist. Die Herstellung dieser Oberfläche wird in Beispiel 1 beschrieben. Fig. 1 shows a SEM photograph of a self-cleaning surface produced according to the invention, having a stochastic structure. The production of this surface is described in Example 1.

Fig. 2 zeigt eine REM-Aufnahme einer erfindungsgemäß hergestellten, selbstreinigenden Oberfläche, die eine periodische Grobstruktur in der tiefen Ausprägung, überlagert von einer periodischen Feinstruktur aufweist. Die Herstellung dieser Oberfläche wird in Beispiel 2 beschrieben. Fig. 2 shows an SEM image of a self-cleaning surface produced according to the invention, having a periodic structure in the deep rough expression, overlaid by a periodic fine structure. The production of this surface is described in Example 2.

Fig. 3 zeigt eine REM-Aufnahme einer erfindungsgemäß hergestellten, selbstreinigenden Oberfläche, die eine periodische Grobstruktur in der flachen Ausführung, überlagert von einer periodischen Feinstruktur aufweist. Die Herstellung dieser Oberfläche wird in Beispiel 3 beschrieben. Fig. 3 shows a SEM photograph of a self-cleaning surface produced according to the invention, having a periodic structure in the rough flat version, overlaid by a periodic fine structure. The production of this surface is described in Example 3.

example 1 Production of a self-cleaning surface with a stochastic structure

Eine Glasscheibe wurde mit einem hochviskosen Positive-Photoresist ma-P1275, mit einer Lackdicke von ca. 15 µm, beschichtet. Das Speckelmuster wurde durch Bestrahlung eines Primärdiffusers generiert. Dabei wurde kohärentes Laserlicht, mit einer Dosis von 10 mJ/cm², bei einer Wellenlänge von 364 nm, verwendet. Nach der Belichtung wurde ein hoch konzentrierter Entwickler zum Entwickeln der Struktur genutzt. Der Photoresist wurde mit einer Goldschicht als Platierbasis besputtert und anschließen in Nickel galvanisch abgeformt. Mit den so hergestellten Nickelshim wurde die Struktur in einem hydrophoben, UV-härtenden Lacksystem abgeformt. A glass pane was coated with a highly viscous positive photoresist ma-P1275, with a lacquer thickness of approx. 15 µm. The speckle pattern was generated by irradiating a primary diffuser. Coherent laser light with a dose of 10 mJ / cm ² and a wavelength of 364 nm was used. After exposure, a highly concentrated developer was used to develop the structure. The photoresist was sputtered with a gold layer as the plating base and then electroplated in nickel. With the nickel shim thus produced, the structure was molded in a hydrophobic, UV-curing lacquer system.

Example 2 Production of a self-cleaning surface with a periodic Coarse structure, overlaid by a periodic fine structure in the deep expression

Eine Glasscheibe wurde mit einem hochviskosen Positive-Photoresist ma-P1275, mit einer Lackdicke von ca. 15 µm, beschichtet. Die Grobstruktur wie auch die Feinstruktur wurde durch Bestrahlung eines Kreuzgitters (27 µm und 2 µm Periode) mit unterschiedlichen Abständen generiert. Für die Herstellung der Grobstruktur wurde kohärentes Laserlicht, mit einer Dosis von 2 × 70 mJ/cm², bei einer Wellenlänge von 364 nm, verwendet. Für die anschließende Generierung der Feinstruktur wurde kohärentes Laserlicht, mit einer Dosis wie in Beispiel 1 verwendet. Bei der Grobstruktur konnte bei einer Höhe der Erhebungen von 9,5 bis 10 µm eine Satteltiefe von 9 µm erreicht werden. Der Höhenabstand von den niedrigsten zu den höchsten Erhebungen der Feinstruktur (gemessen Peak to Peak) betrug ebenfalls ca. 10 µm. Nach der Belichtung wurde ein hoch konzentriertet Entwickler zum Entwickeln der Struktur genutzt. Der Photoresist wurde mit einer Goldschicht als Platierbasis besputtert und anschließen in Nickel galvanisch abgeformt. Mit den so hergestellten Nickelshim wurde die Struktur in einem hydrophoben, UV-härtenden Lacksystem abgeformt. A glass pane was coated with a highly viscous positive photoresist ma-P1275, with a lacquer thickness of approx. 15 µm. The rough structure as well as the fine structure was generated by irradiating a cross grating (27 µm and 2 µm period) with different distances. Coherent laser light with a dose of 2 × 70 mJ / cm ² and a wavelength of 364 nm was used to produce the coarse structure. Coherent laser light with a dose as in Example 1 was used for the subsequent generation of the fine structure. In the case of the coarse structure, a saddle depth of 9 µm could be achieved at a height of 9.5 to 10 µm. The height distance from the lowest to the highest elevations of the fine structure (measured peak to peak) was also approx. 10 µm. After exposure, a highly concentrated developer was used to develop the structure. The photoresist was sputtered with a gold layer as the plating base and then electroplated in nickel. With the nickel shim thus produced, the structure was molded in a hydrophobic, UV-curing lacquer system.

Example 3 Production of a self-cleaning surface with a periodic Coarse structure, overlaid by a periodic fine structure in the flat form

Die Herstellung dieser Struktur erfolgt analog zu Beispiel 2. Allerdings wurden die Bestrahlungsdosen für die Grobstruktur auf 2 × 6 mJ/cm² reduziert. Hierdurch wurde eine flachere Struktur generiert. Die Grobstruktur wies eine Höhe der Erhebungen von 3 bis 3,5 µm auf. Die Grobstruktur hat bei dieser Variante eine Satteltiefe von 2 µm. This structure is produced analogously to Example 2. However, the radiation doses for the coarse structure were reduced to 2 × 6 mJ / cm ² . This created a flatter structure. The coarse structure had a height of 3 to 3.5 µm. The rough structure of this variant has a saddle depth of 2 µm.

An allen Strukturen wurden Versuche zur genauen Charakterisierung der Oberflächeneigenschaften durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle aufgelistet. Hierbei erwies sich die periodische flache Grobstruktur, die von einer periodischen Feinstruktur überlagert wurde, als besonders geeignet. Sowohl der Abrollwinkel als auch die Ergebnisse im Schmutzversuch wiesen herausragende selbstreinigende Eigenschaften aus.

Tests were carried out on all structures to precisely characterize the surface properties. The results are listed in the table below. The periodic flat coarse structure, which was overlaid by a periodic fine structure, proved to be particularly suitable. Both the roll angle and the results in the dirt test showed outstanding self-cleaning properties.

Progress and retreat angles

Mit einem Kontaktwinkel-Messgerät wurde der Kontaktwinkel einer Flüssigkeit mit der Oberfläche bestimmt. Je hydrophober die Oberfläche ist, umso so größer ist der Kontaktwinkel. In der Messung wird zwischen Fortschreit- und Rückzugswinkel unterschieden. Beim Fortschreitwinkel wird ein Tropfen auf die Oberfläche pipettiert und der Winkel der Tangente am Berührungspunkt zwischen Festkörper und sich ausbreitenden Flüssigkeitstropfen bestimmt. Beim Rückzugswinkel wird die Tangente eines sich im Volumen verkleinernden Wassertropfens gemessen. Gute Lotus-Oberflächen haben Fortschreit- und Rückzugswinkel von mehr als 150°. The contact angle of a liquid was measured with a contact angle measuring device Surface determined. The more hydrophobic the surface, the larger it is Contact angle. In the measurement there is a difference between the advancing and retreating angles distinguished. At the advancing angle, a drop is pipetted onto the surface and the Angle of the tangent at the point of contact between the solid and the spreading Liquid drops determined. At the retreat angle, the tangent becomes one in the Volume reducing water drop measured. Have good lotus surfaces Progress and retreat angles of more than 150 °.

dirt test

Eines der wichtigsten Kriterien bei der Beurteilung der Lotus-Oberflächen ist der Schmutztest. In einer Kammer wird eine definierte Menge Ruß (Printex 60) mit einem Stickstoffpuls aufgewirbelt. Anschließend schlägt sich dieser Staub auf die zu untersuchende Oberfläche nieder. Mit feinem Wassernebel wird diese Oberfläche dann für 60 sec. bestäubt. Diese Zeit reicht aus, um bei guten Lotus-Oberflächen den niedergeschlagenen Ruß wieder vollständig zu entfernen. Nach dem Trocknen wird das Absorptionsverhalten der Probe bestimmt. Mit einem Referenzwert, der vor der Verschmutzung gemessen wurde, lässt sich bestimmen, wie viel Ruß auf der Oberfläche zurückgeblieben ist. Oberflächen mit sehr guten selbstreinigenden Verhalten besitzen L-Werte von < 2. One of the most important criteria when evaluating the Lotus surfaces is the Dirt test. A defined amount of soot (Printex 60) is mixed with a Nitrogen pulse whirled up. Then this dust hits the one to be examined Surface down. This surface is then dusted with fine water mist for 60 seconds. This time is sufficient to restore the deposited soot on good lotus surfaces to remove completely. After drying, the absorption behavior of the sample certainly. With a reference value, which was measured before the pollution, determine how much soot is left on the surface. Surfaces with very good self-cleaning behavior has L values of <2.

roll-off

Der Abrollwinkel gibt an, bei welcher Neigung einer Oberfläche ein Wassertropfen selbständig von dieser Oberfläche abrollt. Je kleiner der Abrollwinkel ist, desto besser ist der Selbstreinigungseffekt. The roll angle indicates the inclination of a surface with a drop of water unrolls independently from this surface. The smaller the roll angle, the better it is Self-cleaning effect.

Claims

1. Structured, hydrophobic surfaces, the structure of which is formed by elevations, characterized in that adjacent elevations are connected by ridges which have a lower average height than the elevations connected by them.

2. Structured surfaces according to claim 1, characterized, that the surveys have a stochastic and / or periodic structure.

3. Structured surfaces according to claim 1 or 2, characterized, that the structure is a stochastic structure that overlies a periodic fine structure is.

4. Structured surfaces according to claim 1 or 2, characterized, that the structure is a periodic rough structure, that of a periodic fine structure is superimposed.

5. Structured surfaces according to claim 4, characterized, that the rough structure has a pattern which is a 2-, 3-, 4-, 6-, or 8-digit Has symmetry.

6. Structured surfaces according to claim 4, characterized, that the rough structure is a period, i.e. a distance from tip to tip of 20 to 30 µm.

7. Structured surfaces according to at least one of claims 3 to 6, characterized, that the fine structure has a period of 0.5 to 10 µm.

8. Structured surfaces according to claim 7, characterized, that the fine structure has a period of 1 to 2.5 µm.

9. Structured surfaces according to at least one of claims 1 to 8, characterized, that the surface has a polymer.

10. A method for producing structured surfaces according to at least one of the Claims 1 to 9 by molding a negative form on an unstructured Surface, characterized, that the negative form is a surface made up of parts of spheres or rounded Has truncated pyramids and valley-shaped incisions between the spherical parts.

11. The method according to claim 10, characterized, that the molding is done by embossing or rolling.

12. The method according to claim 10, characterized, that molding when molding the object by casting, Injection molding or In Mold Decoration (IMD) is done on the surface.

13. The method according to any one of claims 9 to 12, characterized, that a polymeric material is used as the material for producing the surface.

14. The method according to claim 13, characterized, that the material has hydrophobic properties.

15. The method according to claim 13, characterized, that the surface is hydrophobicized before structuring.

16. The method according to claim 13, characterized, that the surface becomes hydrophobic after structuring.

17. The method according to at least one of claims 15 or 16, characterized, that the surface by treatment with at least one compound from the Group of alkylsilanes, perfluoroalkylsilanes or alkyldisilazanes, is hydrophobized.

18. The method according to any one of claims 10 to 17, characterized, that the negative form by exposing a photoresist plate to a speckle pattern will be produced.

19. Use of the structured surface according to one of claims 1 to 9 for Manufacture of containers, foils, semi-finished products or reaction vessels.

20. Movable objects that have an outer shell with fully or partially structured Have surfaces according to one of claims 1 to 9.

21. Movable objects according to claim 19, characterized, that the objects are selected from vehicles, wind turbine blades, Turbine wheels or impellers.