Nano-Beschichtung schützt empfindliche Oberflächen
Fenster reinigen sich von allein

Kalk abweisende Sanitärarmaturen, kratzfeste Autolacke und Glasscheiben, die immer sauber sind: Ein neues chemisches Verfahren zur Herstellung von Nano-Beschichtungen bietet vor allem für empfindliche und glänzende Oberflächen den perfekten Schutz. Experten erwarten ein Milliardengeschäft.

DÜSSELDORF. Die Nano-Technologie wird in Zukunft für Hochglanz sorgen: Mit einem neuen Verfahren lassen sich glatte Oberflächen so verändern, dass Schmutz oder Wasser darauf keinen Halt mehr finden. Dazu werden die Haftungskräfte geschwächt, die beispielsweise auf Badarmaturen für hässliche Flecken sorgen. Ein Verbund mehrerer Firmen und Forschungseinrichtungen hat den Überzug mit einer Schicht aus Sol-Gel entwickelt, die die Oberflächenspannung von metallischen Gegenständen senkt.

Ein Sol ist eine Lösung mit sehr kleinen, frei beweglichen Teilchen. Ihre Partikel bilden nach einer Wärmebehandlung starke und stabile Quervernetzungen. Sol-Gel-Oberflächen sind nicht nur Wasser abstoßend und Schmutz abweisend, sondern erhöhen auch den Korrosionswiderstand des beschichteten Bauteils. Damit unterscheidet sich die Methode vom Lotuseffekt - dabei wird die Struktur verändert, um eine Wasser und Schmutz abweisende Oberfläche herzustellen. "Das Gel-Sol-Verfahren ist der geeignete Schutz für dekorative Flächen, wenn man die Struktur nicht modifizieren möchte", sagt Siegfried Berg, Wissenschaftler am Fraunhofer für Produktionstechnik und Automatisierung-Institut (IPA) in Stuttgart.

Stahlwolle kann neuem Autolack nicht anhaben

Die chemische Rezeptur für das Sol-Gel stammt aus dem Haus der FEW-Chemicals in Wolfen. Die Qualität des Schutzes hängt aber davon ab, wie gut die winzigen Partikel der Nano-Beschichtung auf der Oberfläche haften. "In der Regel ist deren Haftung sehr schlecht", sagt Siegfried Berg. Dieses Problem hat das IPA mit Hilfe verschiedener chemischer und physikalischer Methoden gelöst, mit denen die Oberflächen vorher behandelt werden. Erst danach wird die Beschichtung auf den jeweiligen Gegenstand aufgetragen und ausgehärtet. Die Stuttgarter Hansa AG-Metallwerke wird dieses Verfahren voraussichtlich bis September dieses Jahres als erstes Unternehmen in der Fertigung einsetzen.

Auch das Saarbrücker Leibniz-Institut für Neue Materialien (INM) entwickelt Nano-Materialien, die über den Sol-Gel-Prozess hergestellt werden. Etwa einen superkratzfesten Autolack, dem selbst Stahlwolle nicht schaden kann. Ausgestattet mit einer hauchdünnen Beschichtung aus winzigen Keramikpartikeln ist die Lackoberfläche fast so stabil wie mineralisches Glas. Und auch für Windschutzscheiben will das INM die High-Tech-Werkstoffe in Kooperation mit der Leverkusener Bayer AG nutzen. "Wir arbeiten derzeit an kratzfesten Schichten für Polycarbonatscheiben aus Kunststoff, die robust und viel leichter sind als herkömmliche Scheiben", sagt INM-Geschäftsführer Helmut Schmidt.

Tropfen wie eine Murmel auf der Oberfläche

Doch nicht nur ihre Widerstandsfähigkeit gegen Schrammen macht die über den Sol-Gel-Prozess hergestellten Nano-Materialien so interessant. Ihr Einsatz als transparente Schmutzabweiser könnte dabei helfen, Reinigungskosten erheblich zu reduzieren. So hat das Wiesbadener Technologie-Unternehmen Nanogate, ein Spin-off des INM, für einen Hersteller keramischer Druckwalzen eine spezielle Oberflächenbeschichtung entwickelt. Und die Kölner Bayer-Ausgründung Sunyx Surface Nanotechnologies arbeitet an selbstreinigenden Fensterscheiben. Deren Oberfläche ist so beschaffen, dass ein Regentropfens statt üblicherweise mit 40 % nur noch mit 0,6 % seiner Fläche die Scheibe berührt. "Der Tropfen liegt wie eine Murmel auf der Oberfläche", erläutert Fraunhofer-Wissenschaftler Berg. "Und wenn er abfließt, nimmt er den Schmutz einfach mit."

Bei Fenstern oder Solarmodul-Flächen lasse sich so allein durch den Regen ein fast vollständiger Selbstreinigungseffekt erzielen, sagt Christine Neuy, Geschäftsführerin der Interessengemeinschaft zur Verbreitung von Anwendungen der Mikrostrukturtechniken. Die Beschichtungen eignen sich für Brillengläser und Autoscheiben, Spiegel und Glasfassaden. Für die Nachfrage nach den neuen Beschichtungen ist sie zuversichtlich: "Es wird ein Milliardenmarkt prognostiziert."

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