Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kunststoffe mit Kohlendioxid imprägnieren

03.01.2011
Kohlendioxid gilt als Klimakiller Nummer 1. Doch das Gas hat auch positive Eigenschaften. Forscher imprägnieren jetzt sogar Kunststoffe mit komprimiertem CO2. Die Einsatzmöglichkeiten des neuen Verfahrens sind vielfältig ­– sie reichen von gefärbten Kontaktlinsen bis hin zu antibakteriell ausgestatteten Türklinken.

CO2 ist mehr als nur ein Abfallprodukt. Es lässt sich vielseitig einsetzen. Die chemische Industrie verwendet das farblose Gas etwa zum Herstellen von Harnstoff, Methanol und Salicylsäure. Harnstoff dient als Düngemittel, Methanol als Kraftstoffzusatz. Salicylsäure ist Bestandteil des Medikaments Aspirin.


Dieser Propeller wurde bei 90 Grad Celsius und 200 bar in nur fünf Minuten gelb gefärbt. Das gelbe Farbpulver löste sich bei diesem Druck im CO2 auf und verblieb im Kunststoff. (© Fraunhofer UMSICHT)

Einen neuen Ansatz verfolgen die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT in Oberhausen: Sie prüfen, ob sich Kohlendioxid zum Imprägnieren von Kunststoffen nutzen lässt. Bei Temperaturen von 30,1 Grad Celsius und einem Druck von 73,8 bar geht CO2 in einen überkritischen Zustand über, in dem es ein lösemittelähnliches Verhalten zeigt. Es eignet sich in diesem Zustand als »Transportmittel«, um beispielsweise Farbe, Additive und medizinische Wirkstoffe aufzulösen und in Polymere einzuschleusen. »Wir pumpen flüssiges Kohlendioxid in einen Hochdruckbehälter mit den zu imprägnierenden Kunststoffteilen und erhöhen Temperatur und Druck so lange, bis das Gas den überkritischen Zustand erreicht. Anschließend steigern wir den Druck. Bei 170 bar löst sich pulverförmiger Farbstoff vollständig im CO2 auf und diffundiert mit dem Gas im Kunststoff. Dieser Vorgang dauert nur wenige Minuten. Beim Öffnen des Hochdruckbehälters entweicht das Gas aus der Oberfläche, die Farbe bleibt im Polymer. Sie lässt sich auch nachträglich nicht mehr abwischen«, erläutert Dipl.-Ing. Manfred Renner, Wissenschaftler am UMSICHT.

In Tests ist es den Forschern sogar gelungen, Polycarbonat mit Nanopartikeln zu imprägnieren und antibakteriell auszustatten. Auf die Oberfläche aufgebrachte E-Coli-Bakterien wurden bei den Versuchen im institutseigenen Hochdrucklabor komplett abgetötet. Somit lassen sich beispielsweise Türklinken hervorragend mit Nanopartikeln imprägnieren. Auch Tests mit dem entzündungshemmenden Arzneistoff Flurbiprofen und mit Siliziumdioxid waren erfolgreich. »Unser Verfahren eignet sich zum Imprägnieren von teilkristallinen und amorphen Polymeren. Dazu zählen etwa Nylon, TPE, TPU, PP und Polycarbonat. Auf kristalline Polymere lässt es sich nicht anwenden«, schränkt Renner ein.

Das Verfahren birgt großes Potential, denn Kohlendioxid ist nicht brennbar, nicht toxisch und kostengünstig. Es zeigt zwar ein lösemittelähnliches Verhalten, hat aber nicht die Nebenwirkungen der gesundheits- und umweltschädigenden Lösemittel, die beispielsweise beim Lackieren verwendet werden. Auch sind lackierte Oberflächen schnell beschädigt und nicht kratzbeständig. Konventionelle Verfahren, um Kunststoffe zu funktionalisieren und zu imprägnieren, weisen zahlreiche Nachteile auf. So können beim Spritzguss keine hitzeempfindlichen Substanzen wie Brandschutzmittel und UV-Stabilisatoren ins Material eingebracht werden. Viele Farben ändern sich, aus Purpurrot wird Schwarz. »Mit unserer Methode lassen sich hochwertige Kunststoffbauteile und Lifestyle-Produkte wie Handyschalen kundenspezifisch ändern. Der Clou: Farbe, Additive und Wirkstoffe werden ohne den Einsatz von aggressiven Lösemitteln umweltschonend weit unterhalb der Schmelztemperatur in oberflächennahe Schich ten eingebracht«, sagt Renner. Das Verfahren biete sich etwa zum Färben von Kon taktlinsen an: Man könne die Sehhilfen auch mit pharmazeutischen Wirkstoffen an reichern, die über den Tag verteilt kontinuierlich ans Auge abgegeben würden. Dies könne eine Alternative zur kurzfristigen Stoßtherapie mit Augentropfen sein, wie sie beim Grünen Star angewendet wird. Das Anwendungsspektrum der neuen Imprägnier-Methode ist sehr vielfältig.

Manfred Renner | Fraunhofer Mediendienst
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/presse/presseinformationen/2010-2011/13/kunststoff-impraegnieren.jsp

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Staubarmes Recycling wertvoller Rohstoffe aus Elektronikschrott
16.11.2016 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

nachricht Mikrostrukturen mit dem Laser ätzen
25.10.2016 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie