Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prägelackzusammenset ^¬ zung für Riblet-Strukturen bestehend aus einer Präpolymerzusammensetzung, eine daraus hergestellte mikrostrukturierte Oberfläche und ein Flugzeugbauteil mit einer solchen mikro ^¬ strukturierten Oberfläche.

Mikrostrukturierte Oberflächen sind für eine Vielzahl von Anwendungen vorteilhaft. Bekannte Beispiele sind sogenannte strömungsgünstige Riblet-Strukturen auf Oberflächen von relativ zu einem Fluid oder sonstigem Medium bewegten Teilen, beispielsweise Außenflächen von Luftfahrzeugen, Schiffen oder Rotorblättern von Windkraftanlagen. Ebenfalls Verwendung finden solche Strukturen beispielsweise an Innenflächen von Pipelines .

Zur Herstellung solcher Riblet-Strukturen ist die sogenannte Nanoimprintlithographie (NIL) geeignet. Bei NIL-Prozessen wird eine Polymerzusammensetzung durch mechanisches Prägen strukturiert. Es handelt sich hierbei um ein hoch präzises Prägever ^¬ fahren, bei dem es möglich ist, auch kleinste Strukturen auf einem entsprechenden Substrat auszuformen. Insbesondere können auf diese Weise Substrate, wie Folien, mit einer mikrostruktu ^¬ rierten Oberfläche versehen werden, die anschließend auf ent ^¬ sprechende Oberfläche aufgeklebt werden. Mittels Rolle-zu-Rolle-UV-Nanoimprintlithographie (R2R-UV-NIL) können mikro- und nanostrukturierte Oberflächen, wie Ribletfo- lien, zur Strömungsreibungsreduktion großflächig und kostengünstig mit hohem Durchsatz hergestellt werden. Hierfür wird das auf einer Rolle befindliche Ausgangsmaterial auf einer Bahn aus beispielsweise Substratfolie mit in der Regel hohen Geschwindigkeiten abgerollt, bearbeitet und schließlich wieder aufgerollt. Als Ausgangsmaterialien können entsprechende Prä ^¬ gelacke dienen.

Solche Prägelacke sind aus dem Stand der Technik bekannt. In WO 2016/090395 AI wird beispielsweise eine Präpolymerzusammen ^¬ setzung offenbart durch die thiolhaltige Prägelacke erhalten werden. Aus EP 2 590 801 Bl ist ein Polymermaterial bekannt, das mindestens 60 Gew.-% Oligomer- und/oder Polymerverbindung, 2 bis 40 Gew.-% reaktiven Verdünner, 0,05 bis 10 Gew.-% hydrophober Zusatzstoffe und 0 bis 5 Gew.-% Photoinitiator umfasst.

Normalerweise ist der Anteil an Reaktivverdünner in den Präpo- lymerzusammensetzungen gering, da ein höherer Anteil an Verdünner in der Regel zu einer höheren Sprödigkeit der Prägela ^¬ cke führt und die Prägelacke daher nicht für alle Anwendungs ^¬ bereiche, insbesondere nicht für Außenanwendungen, geeignet sind .

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Prägelackzusammensetzung und eine mikrostrukturierte Oberflächen bereitzustellen, die aufgrund einer niedrigeren Viskosität der Präpolymerzusammensetzung eine einfache Be- Schichtung ermöglich und trotzdem eine geringe Versprödung zeigen. Insbesondere sollen (UV- ) IL-Prägelacke für bewitte- rungsstabile und abrasionsfeste Ribletoberflachen, beispiels ^¬ weise Ribletfolien, zur Reduzierung der Strömungsreibung von Verkehrsflugzeugen ermöglicht werden. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die erfindungsgemäße Prägelackzusammensetzung für Riblet-Strukturen bestehend aus einer Präpolymerzusammensetzung umfassend: a) 1 bis 59,5 Gew.-% von wenigstens einer Oligomer- und/oder Polymerverbindung, b) mehr als 40 Gew.-% von einem oder mehreren Reaktivverdünner ausgewählt aus (Meth) acrylat-Monomeren, wobei der Reaktivverdünner thiolfrei ist, und c) wenigstens einen Photoinitiator.

Zunächst seien einige im Rahmen der Erfindung verwendete Be ^¬ griffe erläutert.

Der Begriff Prägelack bezeichnet eine Zusammensetzung, die sich mittels einer geeigneten Vorrichtung auf eine Substratoberfläche aufbringen und dort zu einer mikrostrukturierten Oberfläche, insbesondere Riblet-strukturierten Oberfläche, aushärten lässt. Unter einer Präpolymerzusammensetzung ist dabei eine Art Zwischenprodukt auf Basis von Monomeren, Oligome- ren und/oder Polymeren zu verstehen, das erst durch Härtung (d.h. Polymerisation) das auspolymerisierte Endprodukt bildet. Das Aushärten des Prägelackes erfolgt bevorzugt mittels UV- Strahlung. Es können jedoch zusätzlich auch alle übrigen dem Fachmann bekannten Aushärtungsmechanismenverwendet werden. Ge ^¬ gebenenfalls kann zusätzlich auch eine thermische Aushärtung hinzutreten, insbesondere bei sogenannten Dual-Cure-Systemen. Die gewünschte mikrostrukturierte Oberfläche wird in dem be ^¬ reits aufgebrachten Prägelack vor oder während dessen Aushärtung erzeugt. Die Prägelacke sind zum Einsatz in Rolle-zu- Rolle, Rolle-zu-Platte oder Blatt-zu-Blatt-Verfahren geeignet. Besonders bevorzugt werden die Prägelacke in Rolle-zu-Rolle- UV-NIL-Verfahren eingesetzt und weisen sehr gute Abformungsei- genschaften auf. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass die Präpolymerzusammen ^¬ setzung 41 bis 53 Gew.-%, vorzugsweise 47 Gew.-%, der wenigstens einen Oligomer- und/oder Polymerverbindung umfasst.

Erfindungsgemäß ist es ferner bevorzugt, dass die Präpolymer- Zusammensetzung 41 bis 53 Gew.-%, vorzugsweise 47 Gew . ~6 , von dem einen oder mehreren Reaktivverdünner ausgewählt aus

(Meth) acrylat-Monomeren umfasst.

Erfindungsgemäß ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Misch- Verhältnis von Oligomer- und/oder Polymerverbindung zu Reaktivverdünner 1:1 in der Präpolymerzusammensetzung ist.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter dem Begriff (Meth) acrylat-Monomer entweder ein Methacrylat-Monomer oder ein Acrylat-Monomer zu verstehen. Bevorzugt sind die (Meth) ac- rylat-Monomere der einzige Reaktivverdünner in der Präpolymerzusammensetzung. Dieses bedeutet, dass insbesondere keine an ^¬ deren Typen von Reaktivverdünnern, wie beispielsweise thiol- haltige Monomere oder andere lediglich als Verdünner dienende Monomere, in der Präpolymerzusammensetzung eingesetzt werden. Unter thiolhaltigen Monomeren sind monomere Verbindungen zu verstehen, die wenigstens eine Thiolgruppe (-SH) als funktio ^¬ nelle Gruppe aufweisen. Die Lagerstabilität von thiolhaltigen UV-Lacken ist sehr begrenzt. Thiolhaltige Lacke härten häufig auch schon im Dunkeln innerhalb von Stunden bis Tagen aus. Daher ist es in der Regel notwendig, die Lacke erst kurz vor der Verarbeitung anzurühren, was meist unerwünscht ist. Weiterhin weisen derartige Lacke einen starken Geruch auf.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das eine oder mehrere (Meth) acrylat-Monomere aus ^¬ gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Hexandioldiacrylat (HDDA) , Isobornylacrylat (IBOA), Norbonylacrylat , Decandioldi- acrylat (DDDA) , (2-Ethoxyethoxy) ethylacrylat (EOEOA) , Phen- oxyethylacrylat (PEA) , Cyclohexylacrylat , 2-Ethylhexylacrylat , Tetrahydrofuran-Acrylat und ethoxiliertes Trimethylolpro- pantriacrylat (TMP (EO) xTA) .

Weiter ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die wenigstens eine Oligomer- und/oder Polymerverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyurethanacrylaten, Polyacrylaten, Epo- xidacrylaten, Silikonacrylaten, Polyetheracrylaten und Mi- schungen hiervon. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die wenigstens eine Oligomer- und/oder Polymerverbindung ein Urethan-Acrylat-Oligomer . Kommerziell erhältliche erfindungsgemäße Oligomer- und/oder Polymerverbindungen sind beispielsweise Ebecryl 8402, Ebecryl 4858, Ebecryl 4680 (Fa. Allnex) sowie Miramer PU2200 und Miramer PU2100 (Fa. Miwon) .

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Oligomer- und/oder Polymerverbindung auch reaktive (Meth) Acrylatgruppen auf .

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Oligomer- und/oder Polymerverbindung Acryl-funktionalisiert . Bevorzugt ist der wenigstens eine Photoinitiator ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (Alkyl- ) -Benzoyl-Phenyl-Phosphi- noxiden, 1-Hydroxyalkylphenylketonen, 2 , 2-Dimethoxy-l , 2-diphe- nylethan-l-on, Thioxanthonen, Ketosulfonen und Mischungen hiervon. Die Photoinitiatoren werden vorzugsweise in einem Gewichtsanteil von etwa 3 Gew.-% in der Präpolymerzusammenset ^¬ zung eingesetzt. Kommerziell erhältliche erfindungsgemäße Pho ^¬ toinitiatoren sind beispielsweise Omnirad TPO-L (IGM), Ge- nocure TPO (Rahn) , Genocure LTM (Rahn) , Omnirad 819 (IGM).

Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass weitere Bestandteile der Präpolymerzusammensetzung unabhängig voneinander ausgewählt sind aus: d) UV-Absorbern, e) Radikalfängern und f) Antihaft-Additiven .

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Bestandteile Photoinitiator, UV-Absorber, Radikalfänger und/oder Antihaft- Additiv insgesamt mit einem Gewichtsanteil von 0,1 bis 18 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 7 Gew.-%, noch bevorzugter etwa 6 Gew.-%, in der GesamtZusammensetzung der Präpolymerzusammensetzung enthalten.

Erfindungsgemäß ist es bevorzugt vorgesehen, dass die UV- Absorber ausgewählt sind aus organischen und anorganischen UV- Absorbern. Bevorzugte organische UV-Absorber sind Hydroxyphe- nyltriazinen (HTP) , Hydroxybenzotriazolen (HBT) und Mischungen hiervon. Die organischen UV-Absorber werden vorzugsweise in einem Gewichtsanteil von etwa 2 Gew.-% in der Präpolymerzusammensetzung eingesetzt. Kommerziell erhältliche erfindungsge ^¬ mäße organische UV-Absorber sind beispielsweise Tinuvin 479 (BASF), Tinuvin 400 (BASF), Tinuvin 328 (BASF), Tinuvin 384-2 (BASF), Tinuvin 982 (BASF) und Tinuvin 1130 (BASF). Bevorzugte anorganische UV-Absorber sind Nanopartikel von Ti0 ₂ , ZrC>2, ZnO, Ce02 und Mischungen hiervon.

Durch die Zugabe von UV-Absorber wird die UV-Stabilität der Prägelacke, bereits mit geringen Anteilen von vorzugsweise etwa 1 Gew.-%, signifikant erhöht. Auf diese Weise können die Prägelacke der außerordentlichen Belastung durch UV-Strahlung in Verkehrsflughöhe von mehr als 10000 Metern dauerhaft stand ^¬ halten. Die Zugabe von anorganischen UV-Absorbern und insbe- sondere UV-absorbierenden anorganischen Nanopartikeln bietet zudem den Vorteil, dass diese eine größere UV-Stabilität und damit eine längere Lebensdauer aufweisen. Sie können aufgrund ihrer Härte insbesondere auch die Kratzfestigkeit und Abrasi ^¬ onsbeständigkeit zusätzlich erhöhen.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Präpolymerzusammensetzung weiter wenigstens einen Radikalfänger. Bei einer bevorzugten Variante ist der Radikalfänger ein HALS (hindered amine light stabilizer / sterisch gehinderte Amin-Lichtstabi- lisator) . Bevorzugte HALS sind Bis ( 1 , 2 , 2 , 6, 6-pentamethyl-4- piperidyl) sebacat, Methyl- (1,2,2, 6, 6-pentamethyl-4-piperi- dyl) sebacat, Bis- ( l-octyloxy-2 , 2, 6, 6-tetramethyl-4-piperidi- nyl) sebacat, 2,4-Bis [N-butyl- [ l-cyclohexyloxy-2 , 2, 6, 6-tetra- methylpiperidin-4-yl) amino] -6- (2-hydroxyethylamine) -1, 3, 4-tri- azin und Mischungen hiervon. HALS werden vorzugsweise in einem Gewichtsanteil von etwa 1 Gew.-% eingesetzt. Kommerziell er ^¬ hältliche erfindungsgemäße HALS sind beispielsweise Tinuvin 292 (BASF), CHISORB 292 (Bouble Bond Chemical Ind., Co.,

Ltd.), Tinuvin 123 (BASF) und Tinuvin 152 (BASF).

Bevorzugte Antihaft-Additive sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkyl- (Meth- ) Acrylaten, Poly-Siloxan (Meth- ) Ac- rylaten, Perfluoralkyl- (Meth- ) Acrylaten, Perfluorpolyether- (Meth- ) Acrylaten, Alkyl-Vinylethern, Poly-Siloxan-Vinylethern, Perfluoralkyl-Vinylethern und Perfluorpolyether-Vinylethern . Normalerweise führt ein höherer Anteil an Reaktivverdünner zu einer höheren Sprödigkeit der ausgehärteten Prägelacke, so dass diese in der Regel nicht für Außenanwendungen und insbe ^¬ sondere zur Ausbildung von Riblet-Strukturen geeignet sind. Überraschenderweise erfüllt die erfindungsgemäße Prägelackzu ^¬ sammensetzung mit einem erhöhten Anteil von (Meth) acrylat-Mo- nomer als Reaktivverdünner und einem niedrigen Anteil an Oli- gomer- und/oder Polymerverbindung die außerordentlich hohen Anforderungen zur Fertigung von Riblet-strukturierten Oberflä- chen für Verkehrsflugzeuge. Auf diese Weise können insbeson ^¬ dere UV-NIL-Prägelacke und entsprechende mikrostrukturierte Oberflächen mit hervorragender Bewitterungsstabilität und Ab ^¬ rasionsfestigkeit erhalten werden, die ein hohes Anwendungspo ^¬ tential zur Reduktion der Strömungsreibung in der Luftfahrt aufweisen.

Gegenstand der Erfindung ist daher auch eine mikrostruktu ^¬ rierte Oberfläche, vorzugsweise mit Riblet-Struktur, die aus ^¬ gehend von der erfindungsgemäßen Prägelackzusammensetzung er- halten wird.

Mikrostrukturierte Oberflächen weisen eine Struktur bzw. Topographie mit Erhebungen bzw. Vertiefungen auf, deren Abstand voneinander und Tiefe bzw. Höhe im Submillimeterbereich liegen. Bevorzugt liegen Abstand zueinander und Tiefe im Bereich 0,5 bis 100 ym, weiter vorzugsweise 0,5 bis 60 ym. Eine bevor ^¬ zugte mikrostrukturierte Oberfläche ist im Rahmen der Erfin ^¬ dung vorzugsweise eine Oberfläche mit Riblet-Struktur . Ein Riblet bezeichnet dabei eine Oberflächengeometrie, die eine Verminderung des Reibungswiderstandes auf in eine bestimmte Strömungsrichtung turbulent überströmten Oberflächen bewirkt.

Gegenstand der Erfindung ist zudem auch ein Flugzeugbauteil mit der erfindungsgemäßen mikrostrukturierte Oberfläche, vor ^¬ zugsweise mit Riblet-Struktur.

Die Erfindung wird nun anhand einiger vorteilhafter Ausführungsformen beispielhaft beschrieben.

Es wurden Prägelackzusammensetzungen bestehend aus einer Präpolymerzusammensetzung enthaltend gleiche Anteile (1:1 Misch ^¬ verhältnis) von Oligomer- und/oder Polymerverbindung zu

(Meth) acrylat-Monomer als Reaktivverdünner hergestellt. In den vorliegenden Beispielen wurden jeweils 47 Gew.-% der Oligomer- und/oder Polymerverbindung und jeweils 47 Gew.-% des (Meth) ac- rylates als einzigem Reaktivverdünner eingesetzt. Tabelle 1 zeigt die in den Beispielen verwendeten Oligomer- und/oder Polymerverbindungen und (Meth) acrylat-Monomere als Reaktivverdünner .

Tabelle 1: Verwendung von unterschiedlichen Oligomer- und/oder Polymerverbindungen und Reaktivverdünnern.

Beispiel47 Ge .-% Oligo47 Ge .-% Reaktiwer- nummer mer- und/oder Po- dünner

1ymerverbindung

1 E4858 HDDA 2 E4858 IBOA

3 E4858 Cyclohexylacrylat

4 E4858 2-Ethylhexylacrylat

5 E4858 THF-Acrylat

6 E8402 HDDA

7 E8402 IBOA

8 E8402 Cyclohexylacrylat

9 E8402 2-Ethylhexylacrylat

10 E8402 THF-Acrylat

11 E4680 HDDA

12 E4680 IBOA

13 E4680 Cyclohexylacrylat

14 E4680 2-Ethylhexylacrylat

15 E4680 THF-Acrylat

16 PU2100 HDDA

17 PU2100 IBOA

18 PU2100 Cyclohexylacrylat

19 PU2100 2-Ethylhexylacrylat

20 PU2200 THF-Acrylat

21 PU2200 HDDA

22 PU2200 IBOA

23 PU2200 Cyclohexylacrylat

24 PU2200 2-Ethylhexylacrylat

25 PU2200 THF-Acrylat

Die kommerziell erhältlichen Verbindungen Ebecryl 8402 und Ebecryl 4858 (Fa. Allnex) sind aliphatische Urethan-Diac- rylate. Ebecryl 4680 (Fa. Allnex) ist ein aliphatisches

Urethan-Diacrylat , welches zusätzlich mit 1 , 6-Hexandioldiac- rylat (HDDA) verdünnt ist. Bei den kommerziell erhältlichen Miramer PU2100 und PU2200 (Fa. Miwon) handelt es sich um Urethan-Diacrylate .

In den Beispielzusammensetzungen setzen sich die restlichen 6 Gew.-% der Präpolymerzusammensetzung aus den Anteilen von Pho toinitiator (3 Gew.-% TPO-L) , UV-Absorber (2 Gew.-% Tinuvin 479) und Radikalfänger (1 Gew.-% Tinuvin 292) zusammen. Optional ist auch die Zugabe von Antihaft-Additiven möglich.

Die Beispielformulierungen zeigen überraschenderweise trotz hoher Anteile an Reaktivverdünner eine erstaunlich geringe

Sprödigkeit, so dass die Präpolymerzusammensetzungen als Prä ^¬ gelacke für Riblet-Strukturen geeignet sind. Die höhere Ver ^¬ dünnung ermöglicht aufgrund der geringeren Viskosität zudem eine einfachere Beschichtung der Prägelacke auf der Substrat- folie in R2R-UV-NIL-Prägeverfahren . Die erhaltenen mikrostrukturierten Oberflächen zeichnen sich durch eine gute Bewitte- rungsbeständigkeit sowie Abrasionsbeständigkeit aus und sind daher besonders gut für Außenanwendungen geeignet.