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Samstag, 01.10.2016
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Forscher lösen Shampooflaschen-Problem

Seife läuft dank Mikro-Beschichtung mühelos aus der Flasche

Nie wieder Reste: Dank einer speziellen Beschichtung könnten Shampooflaschen künftig ganz von alleine leerlaufen. Die Entwickler der neuen Methode versprechen ein Ende des alltäglichen Kampfes um die letzten Tropfen. Der Trick: Y-förmige Nanopartikel aus Quarz auf der Innenseite der Flasche verhindern, dass Seife am Plastik kleben bleibt. Stattdessen bilden sich Luftkissen – und auf ihnen gleiten auch die kleinsten Reste problemlos aus der Flasche.
Danke Mikrostruktur gleitet dieses Shampoo von dem Plastikstück ab ohne Rückstände zu hinterlassen

Danke Mikrostruktur gleitet dieses Shampoo von dem Plastikstück ab ohne Rückstände zu hinterlassen

Das Problem kennt wohl jeder: Das Shampoo ist fast leer, doch die letzten Tropfen wollen einfach nicht aus der Flasche kommen. Jetzt beginnt der Kampf um die Reste. Die Flasche auf den Kopf stellen, mit Wasser auffüllen oder aufschneiden – auch mit den gängigen Tricks bleiben am Ende oft Produktrückstände im Inneren kleben.

"Wir alle mühen uns daheim mit Shampooflaschen ab, um die letzten Tropfen herauszubekommen", sagt Bharat Bhushan von der Ohio State University in Columbus. "Am Ende geben wir auf und werfen sie weg." Milliarden Flaschen landen jährlich mit einem Rest ihres Inhalts im Müll. Das ist nicht nur ärgerlich, sondern auch schlecht für die Umwelt. Doch dank Bhushan und seinen Kollegen könnte das lästige Alltagsproblem schon bald der Vergangenheit angehören.

Seife ist hartnäckig


Im Auftrag eines Shampooherstellers haben die Forscher eine Methode entwickelt, mit der man den hartnäckigen Tropfen beikommen kann. Ihre Idee: Durch eine spezielle Beschichtung sollen Plastikflaschen mit Shampoo, Duschbad oder Spülmittel künftig ganz von alleine vollständig leerlaufen.


Für den Lebensmittelbereich gibt es solche Beschichtungen bereits. Seife allerdings stellt für Entwickler eine besondere Herausforderung dar. Denn die in ihr enthaltenen Tenside verfügen über eine geringe Oberflächenspannung. Die Moleküle haften deshalb weniger gut zusammen und bleiben leicht am Plastik kleben. "Verglichen mit Seife ist es fast schon trivial, Ketchup aus einer Flasche zu bekommen", sagt Bhushan.

Seifenverhalten auf einem normalen Stück Polycarbonat (links) und auf einem beschichteten Plastikstück.

Seifenverhalten auf einem normalen Stück Polycarbonat (links) und auf einem beschichteten Plastikstück.

Gleiten auf Luftkissen


Um diese ungünstige Eigenschaft der Seife zu umgehen, sieht die Methode der Wissenschaftler vor, das Innere der Flaschen mit mikroskopisch kleinen Nanopartikeln einzusprühen. Mithilfe eines Lösungsmittels wird das Plastik dabei aufgeweicht, sodass die winzigen Strukturen aus Quarz nach der Wiedererhärtung des Materials fest in die Oberfläche integriert sind.

Die einzelnen Partikel der Beschichtung bedecken das Innere der Flasche in Abständen von jeweils wenigen Mikrometern. Sie ragen etwas empor und haben eine Y-ähnliche Form. Der Clou: Flüssigkeiten ist es auf diesen Strukturen physikalisch nicht möglich, Tropfen zu bilden, die zwischen den Ästen des Ypsilons hindurchfallen und das Plastik berühren könnten. Stattdessen bilden sich in den Zwischenräumen kleine Luftkissen. Auf ihnen gleitet selbst Seife problemlos entlang und perlt ab – das Innere der Flasche berührt sie dabei nicht.

Patent angemeldet


Im Gegensatz zu vergleichbaren Ansätzen ist die neue Beschichtung den Forschern zufolge weniger aufwendig und günstiger in der Herstellung. Die Methode funktioniert bei dem sehr häufig für Verpackungen genutzten Kunststoff Polypropylen – Bhushans Team testet die Beschichtung jedoch bereits an einem weiteren Plastik: Auch bei Polycarbonat, das unter anderem in Auto-Scheinwerfern verbaut wird, zeigt sie sich vielversprechend.

In Zukunft wollen die Wissenschaftler ihre Entwicklung weiter vorantreiben und lizenzieren. Dabei haben sie nicht nur Shampooflaschen im Blick: "Auch für andere Plastikprodukte, die sauber bleiben müssen, könnte sich die Beschichtung eignen. Zum Beispiel für biomedizinische Geräte oder Katheter", schreibt das Team. Ein Patent für ihre Erfindung haben die Löser des Shampooflaschen-Problems bereits angemeldet. (Philosophical Transactions of the Royal Society A, 2016; doi: 10.1098/rsta.2016.0193)
(Ohio State University, 28.06.2016 - DAL)
 
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