DE10118349A1 - Selbstreinigende Oberflächen durch hydrophobe Strukturen und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents
Selbstreinigende Oberflächen durch hydrophobe Strukturen und Verfahren zu deren HerstellungInfo
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Abstract
Die wirtschaftliche Bedeutung von mit selbstreinigenden Oberflächen ausgestatteten Gegenständen nimmt immer mehr zu. Es ist deshalb Ziel der Weiterentwicklungen auf diesem Gebiet, auf einfache Weise selbstreinigende Oberflächen bereitzustellen, die eine bessere selbstreinigende Wirkung aufweisen als die bisher bekannten Oberflächen. DOLLAR A Die vorliegende Erfindung betrifft deshalb ein Verfahren zur Herstellung von selbstreinigende Oberflächen auf Basis von Polymeroberflächen auf denen Partikel fixiert worden sind. Hierbei werden die verwendeten Polymeroberflächen mit einem Lösemittel, welches die Partikel aufweist, behandelt. Durch diese Behandlung werden die Polymeroberflächen angelöst und die Partikel, die nicht angelöst werden, lagern sich auf der angelösten Polymeroberfläche ab. Durch Entfernen/Abdampfen des Lösungsmittels werden die Partikel zumindest teilweise fixiert, da die Polymeroberfläche nach Entfernen des Lösemittels wieder aushärtet und die Partikel teilweise in der Polymeroberfläche stecken bleiben. DOLLAR A Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können alle Gegenstände, die mit einer Polymeroberfläche ausgestattet werden können, mit einer selbstreinigenden Oberfläche versehen werden.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Oberflächen, die durch Einbringen von hydrophoben,
partikulären Systemen in ein Trägermaterial einen guten Selbstreinigungseffekt erhalten. Die
Oberflächenenergie dieser Oberflächen ist sehr gering. Die Erfindung beschreibt ein Verfahren,
mit dem in Polymeroberflächen die partikulären Systeme ins Bulkmaterial fest eingebunden
werden können.
Es ist bekannt, dass zum Erzielen einer guten Selbstreinigung einer technischen Oberfläche die
Oberfläche neben einer sehr hydrophoben Oberfläche auch eine gewisse Rauhigkeit aufweisen
muss. Geeignete Kombination aus Struktur und Hydrophobie macht es möglich, dass schon
geringe Mengen bewegten Wassers auf der Oberfläche haftende Schmutzpartikel mitnehmen
und die Oberfläche reinigen (WO 96/04123; US 3 354 022).
Stand der Technik ist gemäß EP 0 933 388, dass für solche selbstreinigenden 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.
Vorgenannte Kriterien sind in der Natur, beispielsweise im Lotusblatt, realisiert. Die aus einem
hydrophoben wachsartigen Material gebildete Oberfläche der Pflanze weist Erhebungen auf, die
einige µm voneinander entfernt sind. Wassertropfen kommen im Wesentlichen nur mit diesen
Spitzen in Berührung. Solche Wasser abstoßenden Oberflächen werden in der Literatur vielfach
beschrieben.
CH-PS-268 258 beschreibt ein Verfahren, bei dem durch Aufbringen von Pulvern wie Kaolin,
Talkum, Ton oder Silicagel strukturierte Oberflächen erzeugt werden. Die Pulver werden durch
Öle und Harze auf Basis von Organosiliziumverbindungen auf der Oberfläche fixiert (Beispiele 1
bis 6). Diese Patentschrift beschreibt allerdings nicht, wie die Korngrößenverteilung ist und wie
die Partikel in die Matrix eingebracht werden.
EP 0 909 747 A1 lehrt ein Verfahren zur Erzeugung einer selbstreinigenden Oberfläche. Die
Oberfläche weist hydrophobe Erhebungen mit einer Höhe von 5 bis 200 µm auf. Hergestellt
wird eine derartige Oberfläche durch Aufbringen einer Dispersion von Pulverpartikeln und
einem inerten Material in einer Siloxan-Lösung und anschließendem Aushärten. Die
strukturbildenden Partikel werden also durch ein Hilfsmedium am Substrat fixiert.
Verfahren zur Herstellung strukturierter Oberflächen in Polymeren sind ebenfalls bekannt.
Neben der detailgetreuen Abformung dieser Strukturen durch einer Masterstruktur im
Spritzguss oder Prägeverfahren sind auch Verfahren bekannt, die das Aufbringen von Partikeln
auf eine Oberfläche nutzen wie z. B. in US 5 599 489 beschrieben. Auch dieses Verfahren
benutzt wieder eine haftvermittelnde Schicht zwischen Partikeln und Bulkmaterial. Zur
Ausbildung der Strukturen eignen sich Ätz- und Beschichtungsverfahren zum Aufkleben der
strukturbildenden Pulver sowie Formgebungsverfahren unter Einsatz entsprechend strukturierter
Negativformen.
All diese Verfahren haben aber gemeinsam, dass beim Aufbringen von partikulären Systemen ein
Haftvermittler zwischen Träger und Partikelsystem eingesetzt wird. Die Verwendung eines
solchen Haftvermittlers weist viele technische Probleme auf. Zum Einen tauchen die Partikel
häufig im Haftvermittler ab und sind so für den gewünschten Effekt verloren. Zum Anderen
lassen sich technisch nur sehr wenige Systeme finden, die ein hydrophobes Primärteilchen
abbrasionsstabil einbinden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren zu beschreiben, mit dem
partikuläre Systeme bzw. Partikel ohne Haftvermittler in verschiedene Polymere an der
Oberfläche eingebunden werden können.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass durch kurzes Eintauchen bzw. Behandeln von
Polymerflächen in/mit Lösungsmittel, welche Partikel der gewünschten Größe aufweisen, die
oberste Schicht der Polymere angelöst werden und sich die im Lösungsmittel befindlichen
Partikel mit der Oberfläche der Polymeren fest verbinden. Nach dem Abdampfen/Abtrocknen
des Lösungsmittels von der Oberfläche sind die partikulären Systeme (also die Partikel) fest an
der Oberfläche des Materials verankert.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb ein Verfahren gemäß Anspruch 1 zur
Herstellung von selbstreinigenden Oberflächen, bei dem eine geeignete, zumindest teilweise
hydrophobe Oberflächenstruktur durch Fixieren von Partikeln auf einer Polymeroberfläche
geschaffen wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest ein Lösemittel, welches
die Partikel aufweist und welches die Polymeroberfläche anlöst, auf die Polymeroberfläche
aufgebracht wird und durch Entfernen des Lösemittels ein Teil der Partikel an der
Polymeroberfläche fixiert wird.
Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine selbstreinigende Polymeroberfläche,
hergestellt nach einem Verfahren gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 16, die eine
künstliche, zumindest teilweise hydrophobe Oberflächenstruktur aus Erhebungen und
Vertiefungen aufweist, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Erhebungen und
Vertiefungen durch an der Polymeroberfläche fixierte Partikel gebildet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die Partikel direkt in eine
Polymeroberfläche eingebunden werden können und nicht über ein Hilfsmittel, wie z. B. einen
Kleber, an eine Oberfläche fixiert werden müssen. Auf diese Weise können Oberflächen mit
selbstreinigenden Eigenschaften ausgestattet werden, ohne dass Unverträglichkeiten von
Oberfläche und verwendetem Hilfsmittel beachtet werden müssen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von selbstreinigenden Oberflächen, bei dem
eine geeignete, zumindest teilweise hydrophobe Oberflächenstruktur durch Fixieren von
Partikeln auf einer Polymeroberfläche geschaffen wird, basiert vermutlich darauf, dass
zumindest ein Lösemittel, welches die Partikel aufweist und welches die Polymeroberfläche
anlöst, auf die Polymeroberfläche aufgebracht wird und durch Entfernen des Lösemittels ein Teil
der Partikel an der Polymeroberfläche fixiert wird. Durch das Anlösen der Polymeroberfläche
wird diese weich und die Partikel können in die angelöste Oberfläche zumindest teilweise
einsinken. Nach dem Entfernen des Lösemittels härtet die Polymeroberfläche wieder aus und die
Partikel, die zumindest teilweise in die Polymeroberfläche eingesunken sind, sind an der
Polymeroberfläche fixiert.
Als Partikel können Partikel eingesetzt werden, die zumindest ein Material, ausgewählt aus
Silikaten, dotierten oder pyrogenen Silikaten, Mineralien, Metalloxiden, Kieselsäuren oder
Polymeren aufweisen. Vorzugsweise werden Partikel eingesetzt, die einen Partikeldurchmesser
von 0,02 bis 100 µm, besonders bevorzugt von 0,2 bis 50 µm und ganz besonders bevorzugt
von 0,3 bis 30 µm aufweisen. Die selbstreinigenden Oberflächen weisen die einzelnen Partikel
auf der Oberfläche in Abständen von 0-10 Partikeldurchmesser, insbesondere von 2-3
Partikeldurchmesser, auf.
Die Partikel können auch als Aggregate oder Agglomerate vorliegen, wobei gemäß DIN 53 206
unter Aggregaten flächig oder kantenförmig aneinander gelagerte Primärteilchen (Partikel) und
unter Agglomeraten punktförmig aneinander gelagerte Primärteilchen (Partikel) verstanden
werden. Als Partikel können auch solche eingesetzt werden, die sich aus Primärteilchen zu
Agglomeraten oder Aggregaten mit einer Größe von 0,2-100 µm zusammenlagern.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die eingesetzten Partikel eine strukturierte Oberfläche haben.
Vorzugsweise werden Partikel, die eine unregelmäßige Feinstruktur im Nanometerbereich auf
der Oberfläche aufweisen, eingesetzt. Die Feinstruktur der Partikel ist vorzugsweise eine
zerklüftete Struktur mit Erhebungen und/oder Vertiefungen im Nanometerbereich.
Vorzugsweise weisen die Erhöhungen im Mittel eine Höhe von 20 bis 500 nm, besonders
bevorzugt von 50 bis 200 nm auf. Der Abstand der Erhöhungen bzw. Vertiefungen auf den
Partikeln beträgt vorzugsweise weniger als 500 nm, ganz besonders bevorzugt weniger als
200 nm.
Als Partikel, insbesondere als Partikel, die eine unregelmäßige Feinstruktur im Nanometer
bereich an der Oberfläche aufweisen, werden vorzugsweise solche Partikel eingesetzt, die
zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus pyrogener Kieselsäure, Aluminiumoxid,
Siliziumoxid, pyrogenen Silikaten oder pulverförmige Polymeren aufweisen. Es kann vorteilhaft
sein, wenn die eingesetzten Partikel hydrophobe Eigenschaften aufweisen. Ganz besonders
eignen sich als Partikel unter anderem hydrophobierte pyrogene Kieselsäuren, so genannte
Aerosile.
Die hydrophoben Eigenschaften der Partikel können durch das verwendete Material der Partikel
inhärent vorhanden sein. Es können aber auch hydrophobierte Partikel eingesetzt werden, die
z. B. durch eine Behandlung mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe der Alkylsilane,
Perfluoralkylsilane, Paraffine, Wachse, Fettsäureestern, funktionalisierte langkettige Alkan
derivate oder Alkyldisilazane, hydrophobe Eigenschaften aufweisen.
Ebenso ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, dass die Partikel nach
dem Fixieren auf dem Träger mit hydrophoben Eigenschaften ausgestattet werden. Auch in
diesem Fall werden die Partikel vorzugsweise durch eine Behandlung mit zumindest einer
Verbindung aus der Gruppe der Alkylsilane, Perfluoralkylsilane, Paraffine, Wachse,
Fettsäureestern, funktionalisierte langkettige Alkanderivate oder Alkyldisilazane mit hydro
phoben Eigenschaften ausgestattet.
Das Lösemittel, welches die Partikel aufweist, weist diese vorzugsweise in suspendierter Form
auf. Als Lösemittel können alle Lösemittel eingesetzt werden, die in der Lage sind das
entsprechende Polymer, welches die Polymeroberfläche aufweist, anzulösen. Als Lösemittel für
diese Anwendungen eignen sich prinzipiell alle Lösemittel für die jeweiligen Polymere. Eine
endliche, aber nicht abschließende Auflistung findet sich beispielsweise in Polymer Handbook,
Second Edition; J. Brandrup, E. H. Immergut; im Kapitel IV, Solvents and Non-Solvents for
Polymers. Hier sind auch weitere, unten nicht aufgelistete Polymere und deren Lösemittel
genannt, die ebenfalls Gegenstand der Erfindung sein sollen.
Als Lösemittel wird vorzugsweise zumindest eine als Lösemittel für das entsprechende Polymer
geeignete Verbindung aus der Gruppe der Alkohole, der Glykole, der Ether, der Glykolether,
der Ketone, der Ester, der Amide, der aliphatischen Kohlenwasserstoffe, der aromatischen
Kohlenwasserstoffe, der Nitro-Verbindungen und/oder der Halogenkohlenwasserstoffe oder
eine Mischung von einer oder mehrerer dieser Verbindungen eingesetzt. Ganz besonders
bevorzugt wird als Lösemittel zumindest eine als Lösemittel für das entsprechende Polymer
geeignete Verbindung ausgewählt aus Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Octanol,
Cyclohexanol, Phenol, Kresol, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Diethylether, Dibutylether,
Anisol, Dioxan, Dioxolan, Tetrahydrofuran, Monoethylenglykolether, Diethylenglykolether,
Triethylenglykolether, Polyethylenglykolether, Aceton, Butanon, Cyclohexanon, Essigsäureester
(Ethylacetat), Butylacetat, Iso-Amylacetat, Ethylhexylacetat, Glykolester, Dimethylformamid,
Pyridin, N-Methylpyrrolidon, N-Methylcaprtolacton, Acetonitril, Schwefelkohlenstoff,
Dimethylsulfoxid, Sulfolan, Nitrobenzol, Dichlormethan, Chloroform, Tetrachlormethan,
Trichlorthen, Tetrachlorethen, 1,2-Dichlorethan, Chlorphenol, Chlorfluorkohlenstoffen,
Benzine, Petrolether, Cyclohexan, Methylcyclohexan, Decalin, Tetralin, Terpene, Benzol,
Toluol und/oder Xylol oder eine Mischung aus zwei oder mehreren dieser als Lösemittel
geeigneten Verbindungen eingesetzt.
Durch die Verwendung der verschiedenen Lösemittel kann nahezu jedes Polymer als
Polymeroberfläche verwendet werden. Entscheidend bei der Auswahl des Lösemittels ist es,
dass das partikuläre System vom Lösemittel nicht angegriffen wird, das Polymersystem
hingegen angelöst wird.
Die Polymeroberfläche kann durch die verschiedensten gebräuchlichen Polymere gebildet sein.
Vorzugsweise wird als die Polymeroberfläche bildende Polymere zumindest ein Polymer,
ausgewählt aus Polycarbonaten, Polyacrylnitrilen, Poly(meth)acrylaten, Polyamiden, PVC,
Polyethylenen, Polyalkylentherephthalate, Polypropylenen, Polystyrolen, Polyestern oder
Polyethersulfonen, sowie deren Gemische oder Copolymere, deren Monomere auch aus anderen
Monomerklassen stammen können, eingesetzt.
Das Lösemittel, welches die Partikel aufweist, kann bei Raumtemperatur auf die
Polymeroberfläche aufgebracht werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsart des
erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Lösemittel, welches die Partikel aufweist, vor dem
Aufbringen auf die Polymeroberfläche auf eine Temperatur von -30 bis 300 C, bevorzugt 25 bis
100°C, vorzugsweise auf eine Temperatur von 50 bis 85°C, erwärmt.
Das Aufbringen des die Partikel aufweisenden Lösemittels auf die Polymeroberfläche kann z. B.
durch Aufsprühen, Aufrakeln, Auftropfen oder durch Eintauchen der Polymeroberfläche in das
die Partikel aufweisende Lösemittel erfolgen.
Durch die Konzentration an Partikeln im Lösemittel und die Temperatur des Lösemittels sowie
durch die Eintauchzeit kann die Anzahl der auf die Oberfläche eingebrachten Teilchen reguliert
werden. Hierbei gilt, je länger die Kontaktzeit und je geeigneter das Lösemittel ist, je mehr
Teilchen werden in das Polymer eingebracht. Nachteil einer langen Kontaktzeit ist allerdings,
dass nicht nur die oberste Schicht des Polymers angelöst wird, sondern auch tiefere
Polymerschichten angelöst, beziehungsweise angequollen werden. Hierdurch kann es ungewollt
zur vollständigen Zerstörung des Polymers kommen. Ebenso ist eine Dimensionsänderung der
polymeren Formteile möglich. Als besonders geeignet haben sich folgende Parameter erwiesen.
Vorzugsweise weist das Lösemittel die Primärteilchen in einer Konzentration von 0,1 bis
20 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Konzentration von 1 bis 12 Gew.-% und ganz
besonders bevorzugt in einer Konzentration von 1 bis 7 Gew.-% auf. Die Kontaktzeiten sind
stark abhängig vom Lösemittel und der Temperatur. Vorzugsweise liegt die Kontaktzeit bei
1 sec. bis 75 min., besonders bevorzugt bei 1 sec. bis 1 min. und ganz besonders bevorzugt bei 1 sec.
bis 10 sec. Um aber die äußere Geometrie des polymeren Formkörpers nicht zu verzerren,
haben sich kurze Kontaktzeiten und ggf. mehrmaliges Eintauchen des Probenkörpers bewährt.
Mit einem Ultraschallbad können die agglomerierten Partikel deagglomeriert und durch
ständiges Rühren die Partikel in Schwebe gehalten werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können selbstreinigende Polymeroberfläche hergestellt
werden, die eine künstliche, zumindest teilweise hydrophobe Oberflächenstruktur aus
Erhebungen und Vertiefungen aufweist, die sich dadurch auszeichnen, dass die Erhebungen und
Vertiefungen durch an der Polymeroberfläche fixierte Partikel gebildet werden.
Die erfindungsgemäßen selbstreinigenden Polymeroberflächen weisen Partikel eines Materials,
ausgewählt aus Silikaten, dotierten Silikaten, Mineralien, Metalloxiden, Kieselsäuren, pyrogenen
Kieselsäuren, Fällungskieselsäuren, Metallpulvern oder Polymeren auf. Ebenso weisen die
Polymeroberflächen zumindest ein Polymer, ausgewählt aus Polycarbonaten, Poly(meth)
acrylaten, Polyamiden, PVC, Polyethylenen, Polypropylenen, Polystyrolen, Polyestern oder
Polyethersulfonen, oder deren Gemische oder Copolymere, auf. Die Partikel, die an der
Polymeroberfläche fixiert sind, weisen vorzugsweise einen mittleren Partikeldurchmesser von
0,02 bis 100 µm, vorzugsweise von 0,2 bis 50 µm und besonders bevorzugt von 0,1 bis 30 µm
auf. Die Partikel können auch als Aggregate oder Agglomerate vorliegen, wobei gemäß DIN
53 206 unter Aggregaten flächig oder kantenförmig aneinander gelagerte Primärteilchen
(Partikel) und unter Agglomeraten punktförmig aneinander gelagerte Primärteilchen (Partikel)
verstanden werden.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
selbstreinigenden Polymeroberfläche weist diese Partikel auf, die eine unregelmäßige
Feinstruktur im Nanometerbereich auf der Oberfläche aufweisen. Durch das Vorhandensein
einer Feinstruktur im Nanometerbereich auf der Oberfläche der Partikel wird eine besonders
gute selbstreinigende Wirkung erzielt, da der Abstand der Erhebungen und Vertiefungen sich
nicht allein aus dem Abstand der Partikel und damit der Partikelgröße ergibt, sondern auch
durch die Abstände der Erhöhungen und Vertiefungen auf den Partikeln.
Vorzugsweise weisen die Partikel auf der erfindungsgemäßen Polymeroberfläche hydrophobe
Eigenschaften auf. Durch die Hydrophobie der Polymeroberfläche bzw. der Partikel wird eine
zumindest teilweise hydrophobe Oberflächenstruktur erzielt, durch die die selbstreinigende
Wirkung der Oberflächen gezielt erhöht werden kann, da Verunreinigungen auf der Oberfläche
durch geringe Mengen von Wasser entfernt werden können bzw. durch Regen automatisch
(Selbstreinigunsgeffekt) entfernt werden.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich Gegenstände mit einer selbstreinigenden
Oberfläche herstellen. Diese Gegenstände sind durch Beschichten des Gegenstands mit
zumindest einem Polymer um eine Polymeroberfläche zu erhalten und anschließendes Fixieren
von Partikeln an dieser Polymeroberfläche mittels eines Verfahrens gemäß zumindest einem der
Ansprüche 1 bis 16 erhältlich.
Decalin wird auf eine Temperatur von 80°C geheizt. Das Decalin enthält 3 Gew.-% pyrogener
Kieselsäure (Aerosil R 8200, Degussa AG). Aerosil R 8200 ist ein hydrophobes Aerosil mit
einer Primärteilchengrößenverteilung von ca. 5 bis 50 µm. Mit einem Ultraschallbad werden
agglomerierte Teilchen deagglomeriert. Die Lösung wird unter ständigem Rühren gehalten. Eine
Polypropylenplatte der Größe 5 × 5 cm wird in die Suspension für ca. 3 sec. getaucht. Nach dem
Abtrocknen des Lösemittels wird die Platte ein zweites Mal in die Suspension für 3 sec.
getaucht. Fig. 1 zeigt die so erzeugte selbstreinigende Lotus-Oberfläche. Auf der raster
elektronenmikroskopischen Aufnahme (REM) ist klar erkennbar, dass die Teilchen in die
Polymermatrix eingebunden wurden. Die so erzeugte Oberfläche ist in der Chemikalien-
Beständigkeit von der des Polypropylens nicht zu unterscheiden und zeigt einen sehr guten
Lotuseffekt. Wassertropfen rollen schon bei einem Winkel von weniger als 4° selbständig ab
und bei einer Verschmutzung der Oberfläche mit Ruß reichen schon geringste Mengen Wasser
aus, um die Oberfläche wieder vollständig vom Ruß zu befreien.
In heißem Dimethylsulfoxid (DMSO) werden 3 Gew.-% pyrogene Kieselsäure (Aerosil R 8200,
Degussa AG) suspendiert. Eine handelsübliche 5 × 5 cm große Polyesterplatte wird für 5 sec. in
diese Lösung getaucht. Fig. 2 zeigt die in das Polyester eingebundenen Primärteilchen. Auch
hier wird ein sehr guter Selbstreinigungseffekt (Lotus-Effekt) gefunden. Wassertropfen rollen
schon bei einem Winkel von weniger als 14° selbständig ab und bei einer Verschmutzung der
Oberfläche mit Ruß reichen schon geringste Mengen Wasser aus, um die Oberfläche wieder
vollständig vom Ruß zu befreien.
In den Fig. 1 und 2 werden die erfindungsgemäß hergestellten Oberflächen aus den
Beispielen dargestellt.
Fig. 1 REM-Aufnahme einer Polypropylenplatte mit Aerosil R 8200, die gemäß Beispiel 1
hergestellt wurde.
Fig. 2 REM-Aufnahme einer Polyesterplatte, die Partikel von pyrogener Kieselsäure aufweist,
welche durch Tauchen der Platte in eine die Partikel aufweisende DMSO-Lösung hergestellt
wurde.
Claims (25)
1. Verfahren zur Herstellung von selbstreinigenden Oberflächen, bei dem eine geeignete
zumindest teilweise hydrophobe Oberflächenstruktur durch Fixieren von Partikeln auf einer
Polymeroberfläche geschaffen wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Lösemittel, welches die Partikel aufweist und welches die
Polymeroberfläche anlöst, auf die Polymeroberfläche aufgebracht wird und durch Entfernen
des Lösemittels ein Teil der Partikel an der Polymeroberfläche fixiert wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass Partikel, die zumindest ein Material, ausgewählt aus Silikaten, dotierten Silikaten,
Mineralien, Metalloxiden, Kieselsäuren oder Polymeren aufweisen, eingesetzt werden.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Partikel in dem Lösemittel suspendiert sind.
4. Verfahren gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass als die Polymeroberfläche bildende Polymere zumindest ein Polymer, ausgewählt aus
Polycarbonaten, Polyacrylnitrilen, Poly(meth)acrylaten, Polyamiden, PVC,
Polyalkylentherephthalate, Polyethylenen, Polypropylenen, Polystyrolen, Polyestern oder
Polyethersulfonen, sowie deren Gemische oder Copolymere, eingesetzt wird.
5. Verfahren gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Lösemittel zumindest eine als Lösemittel für das entsprechende Polymer geeignete
Verbindung aus der Gruppe der Alkohole, der Glykole, der Ether, der Glykolether, der
Ketone, der Ester, der Amide, der organischen Stickstoff-Verbindungen, der organischen
Schwefel-Verbindungen, der Nitro-Verbindungen, der Halogenkohlenwasserstoffe und/oder
der Kohlenwasserstoffe oder eine Mischung von einer oder mehrerer dieser Verbindungen
eingesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Lösemittel zumindest eine als Lösemittel für das entsprechende Polymer geeignete
Verbindung ausgewählt aus Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Octanol, Cyclohexanol,
Phenol, Kresol, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Diethylether, Dibutylether, Anisol, Dioxan,
Dioxolan, Tetrahydrofuran, Monoethylenglykolether, Diethylenglykolether, Triethylen
glykolether, Polyethylenglykolether, Aceton, Butanon, Cyclohexanon, Essigsäureester
(Ethylacetat), Butylacetat, Iso-Amylacetat, Ethylhexylacetat, Glykolester, Dimethyl
formamid, Pyridin, N-Methylpyrrolidon, N-Methylcaprtolacton, Acetonitril, Schwefel
kohlenstoff, Dimethylsulfoxid, Sulfolan, Nitrobenzol, Dichlormethan, Chloroform, Tetra
chlormethan, Trichlorethen, Tetrachlorethen, 1,2-Dichlorethan, Chlorphenol, Chlor
fluorkohlenstoffen, Benzine, Petrolether, Cyclohexan, Methylcyclohexan, Decalin, Tetralin,
Terpene, Benzol, Toluol und/oder Xylol oder eine Mischung aus zwei oder mehreren dieser
als Lösemittel geeigneten Verbindungen eingesetzt wird.
7. Verfahren gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Lösemittel, welches die Partikel aufweist, vor dem Aufbringen auf die
Polymeroberfläche auf eine Temperatur von -30 bis 300°C, vorzugsweise 25 bis 100°C
erwärmt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Lösemittel, welches die Partikel aufweist, vor dem Aufbringen auf die
Polymeroberfläche auf eine Temperatur von 50 bis 85°C erwärmt wird.
9. Verfahren gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass Partikel, die einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,02 bis 100 µm aufweisen,
eingesetzt werden.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass Partikel, die einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,3 bis 30 µm aufweisen,
eingesetzt werden.
11. Verfahren gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass Partikel, die eine unregelmäßige Feinstruktur im Nanometerbereich auf der Oberfläche
aufweisen, eingesetzt werden.
12. Verfahren gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass Partikel, die zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus pyrogener Kieselsäure,
Aluminiumoxid, Siliziumoxid, pyrogenen Silikaten oder pulverförmige Polymeren aufweist,
eingesetzt werden.
13. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass Partikel, die hydrophobe Eigenschaften aufweisen, eingesetzt werden.
14. Verfahren gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass Partikel eingesetzt werden, die durch eine Behandlung mit zumindest einer Verbindung
aus der Gruppe der Alkylsilane, Perfluoralkylsilane, Paraffine, Wachse, Fettsäureestern,
funktionalisierte langkettige Alkanderivate oder Alkyldisilazane, hydrophobe Eigenschaften
aufweisen.
15. Verfahren gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Partikel nach dem Fixieren auf dem Träger mit hydrophoben Eigenschaften
ausgestattet werden.
16. Verfahren gemäß Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Partikel durch eine Behandlung mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe
der Alkylsilane, Perfluoralkylsilane, Paraffine, Wachse, Fettsäureestern, funktionalisierte
langkettige Alkanderivate oder Alkyldisilazane, mit hydrophoben Eigenschaften
ausgestattet werden.
17. Selbstreinigende Polymeroberfläche, hergestellt nach einem Verfahren gemäß zumindest
einem der Ansprüche 1 bis 16, die eine künstliche, zumindest teilweise hydrophobe
Oberflächenstruktur aus Erhebungen und Vertiefungen aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Erhebungen und Vertiefungen durch an der Polymeroberfläche fixierte Partikel
gebildet werden.
18. Polymeroberfläche gemäß Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass Partikel ein Material, ausgewählt aus Silikaten, dotierten Silikaten, Mineralien,
Metalloxiden, Kieselsäuren oder Polymeren aufweisen.
19. Polymeroberfläche gemäß einem der Ansprüche 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Polymeroberfläche zumindest ein Polymer, ausgewählt aus Polycarbonaten,
Poly(meth)acrylaten, Polyamiden, PVC, Polyethylenen, Polyalkylentherephthalate,
Polypropylenen, Polystyrolen, Polyestern oder Polyethersulfonen, oder deren Gemische
oder Copolymere, aufweist.
20. Polymeroberfläche gemäß zumindest einem der Ansprüche 17 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Partikel einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,02 bis 100 µm aufweisen.
21. Polymeroberfläche gemäß Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Partikel einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,1 bis 30 µm aufweisen.
22. Polymeroberfläche gemäß zumindest einem der Ansprüche 17 bis 21,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Partikel eine unregelmäßige Feinstruktur im Nanometerbereich auf der Oberfläche
aufweisen.
23. Polymeroberfläche gemäß zumindest einem der Ansprüche 17 bis 22,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Partikel hydrophobe Eigenschaften aufweisen.
24. Polymeroberfläche gemäß zumindest einem der Ansprüche 17 bis 23,
dadurch gekennzeichnet,
dass die einzelnen Partikel auf der Oberfläche Abstände von 0-10 Partikeldurchmesser,
insbesondere von 2-3 Partikeldurchmesser, aufweisen.
25. Gegenstände mit einer selbstreinigenden Oberfläche, erhältlich durch Beschichten des
Gegenstands mit zumindest einem Polymer um eine Polymeroberfläche zu erhalten und
Fixieren von Partikeln an dieser Polymeroberfläche mittels eines Verfahrens gemäß
zumindest einem der Ansprüche 1 bis 16.
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Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |