DE102004035833A1

DE102004035833A1 - Nicht trennbare Verbundwerkstoffe mit reinen, nachwachsenden Natur-Stoffen als Matrix, ohne Verwendung eines Klebers und chemischer Re-Aktionen zur Fixierung des Verbundes

Info

Publication number: DE102004035833A1
Application number: DE102004035833A
Authority: DE
Inventors: Werner Schmitz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2006-02-16

Abstract

Verbundwerkstoff dessen Matrix aus einem nachwachsenden, hochwertigen Naturstoff in Reinform besteht.

Description

Die Erfindung betrifft neue Produkte aus kleberlosen, abriebbeständigen Materialverbünden mit hochwertigen Naturstoffen in einem Materialverbund, bei gleichzeitiger Verbesserung der Umweltverträglichkeit. Auch im Produktionsprozess, da CO²-neutral.

Der Stand der bisherigen Verbünde ist der, dass das organische Matrixmaterial z. B. als Dispersion auf das Substrat durch Rackeln, Pinseln, Sprühen usw. aufgetragen ist. Die Haftung der Matrix auf dem Substrat ist unzureichend. Sie kann durch eine Kleberzwischenschicht verbessert werden. Diese Zwischenschicht hat aber den Nachteil, dass sie z.B. flexible Substrate grifflich und optisch verändert. Ausserdem kann der Kleber das aufgetragene Matrixmaterial nach aussen hin abschotten und damit in der Funktion beeinträchtigen. Insbsondere geht es darum, dass Substrate der verschiedensten Arten und verschiedensten Formen mit Überlagerungen und in Hinterschneidungen mit dem gewachsenen und nachwachsenden natürlichen Rohstoff zuverlässig und haltbar mit einer Dünnstschicht im Nanobereich als Funktionsschicht lückenlos überzogen sind (siehe die beiden REM-Bilder der Anlage: Bild 1 die Dünnstummantelung und Bild 2 die lückenlose Beschichtung von Fasern). Mit der Koppelung von Implantiertechnik (statt eines Kleberverbundes) mit der Nanoschichttechnik sind Funktionsverbünde ralisierbar, die bisher nicht geboten werden konnten.

Vorteil des nunmehr möglich gewordenen Verbundes ist es, dass aus Nanoschichten kommend, der Materialverbund jedweder Form und Art die Eigenschften/Funktionen des aufgetragenen und implantierten Naturstoffes bekommen hat. Die naturgegebenen vielfältigen (multifunktionalen) Eigenschaften, die die Natur innerhalb von tausenden von Jahren optimiert hat, werden neuerdings auf Substraten im neuartigen Nanoverbund genutzt.

Es gibt viele natürliche, nachwachsende Rohstoffe mit besonderen von der Natur optimierten Eigenschaften/Funktionen. Auf Substraten ergibt das interessante Verbundwerkstoffe. Diese Rohstoffe ergänzen oder verstärken als dünne, geschlossene Schichten ohne Kleber und ohne Chemie abriebbeständig, (ab)waschbeständig auf- und eingetragen das Substrat. Dieser physikalische Vorgang muss, um das naturgegebene Matrixmaterial zu schonen, ohne Temperatureinflüsse schonend erfolgen. Um einen solchen Verbundwerkstoff zu bekommen bedarf es der Kombination zweier Schlüsseltechnologien, der Technik eines speziellen Niedertemperaturplasmas mit der Nanotechnik. Beides bewirkt sowohl in der Produktion als auch im erfindungsgemässen Verbund die besondere Umwwltverträglichkeit. Der Verbund ist CO²-neutral

Die Qualität der Funktionsabgabe im technischen Sinn ist bei diesem erfindungsgemässen neuartigen Materialverbund nicht von der aufgetragenen Menge des Matrixmateriales abhängig. Sehr vereinfachend lässt sich das bei Lebensmitteln mit dem Käse vergleichen. Der Käse setzt sein typisches Aroma (in der Technik ist das die Funktion) nicht durch Riesenmengen frei, sondern vielmehr durch eine möglichst grosse Oberfläche. Z.B. beim geriebenen Käse. Man kann 250 grs. Käse als Klotz oder in Form von 250 grs. gerieben Käses, also mit enorm vergrösserter Oberfläche servieren. Vom geriebenenen Käse gleichen Gewichts wird viel mehr Aroma freigsetzt als vom Käseblock. So sind in der vorliegenden Erfindung gleich mehrere Aufgaben gleichzeitig gelöst worden:

1. Es ist gelungen reine und nachwachsende Naturstoffe vielseitig als beständige, ungiftife Matrix, als einen maximal wirksamen Werkstoff zu nutzen.
2. Diese naturgeschaffenen Verbundwerkstoffe bewirken keine Erhöhung des klimabeeinflussenden CO².
3. Da gem. Erfindung als Matrix natürliche Materialien (wie z.B. Enzyme, Lignin, Kollagen, Proteine usw. verwendet werden, ist eine spätere Entsorgung problemlos.
4. Es entstehen bei der Entsorgung keine problematischen Schlämme.
5. Die Quellen der Matrixwerkstoffe aus natürlichen Rohstoffen sind fast unerschöpflich, da es sich um stets nachwachsende Naturstoffe handelt.
6. Der erfindungsgemässe Materialverbund ist ein Produkt der Biotek.

Das Bild Nr. 1 zeigt als Beispiel im Querschnitt eine Faser, die dünner als ein Haar ist. Diese Faser wurde mit einer nanostarken natürlichen Matrox ummantelt, um eine zusätzliche Funktion zu bekommen, ohne dass die Flexibilität der Faser leidet. Bei dieser beschichteten Faser haben wir es nicht mit einer chemisch veränderten Faser zu tun, sondern vielmehr mit einer dotierten Faser. Die Eigenschaften/Funktionen des Verbundes sind deshalb in ihrer Reinstform addiert. Auf Bild Nr. 2 erkennen wir in der Draufsicht die geschlossene Oberfläche der Matrix dieser Faser. Und Bild 3 zeigt zeigt ein beschictetes Ledermuster, das einen Antiflammeffekt aufgesetzt bekommen hat. Dank der Technikkombination von Plasma und Nano ist der neuartige zu patentierende Materialverbund mit addierten Funktionen entstanden

Claims

Verbundwerkstoff dessen Matrix aus einem nachwachsenden, hochwertigen Naturstoff in Reinform besteht.
Verbundwerkstoff dessen Matrix aus einer nanostarken Schicht besteht.
Verbundwerkstoff gem. 1 + 2 dessen Verbinung zwischen Substrat und Matrix ohne Chemie/Kleber entstanden ist, sondern vielmehr durch Implantierung bewirkt ist.
Verbundwerkstoff gem. 1 – 3 dessen Susbtrat mindestens eine, in der Regel aber mehrere Funktionen durch die Nanobeschichtung mit einem nachwachsenden Rohstoff zusätzlich erhalten hat (Multifunktionalität).
Verbundwerkstoff gem. 1 + 2 bei dem auch Überlagerungen innerhalb des Substrates (z.B. bei Geweben die Kett- und Schussfäden) rundum beschichtend lückenlos erfasst sind.
Verbundwerkstoff gem. 1 + 2 bei dem auch Hinterschneidungen beschichtend erfasst sind.
Verbundwerkstoff gem. 1 + 2 bei dem z. B. auch Hohlkörper im Inneren beschichtend erfasst sind, z.B. Rohre.
Kleinbehältnisse die als Schüttgut in einem Arbeitsgang innen und aussn mit Naturstoffen beschichtet worden sind.
Folien, z.B. Polykarbonat, die beidseitig beschichtet worden sind und aktiviert worden sind, um z.B. eine bessere Klebbarkeit oder eine bessere Bedruckbarkeit zu erreichen oder um sie beschreibbar zu machen.
Zahlreiche kleinteilige Verbundwerkstoffteile die gem. 1 – 4 als Schüttgut in einem einzigen Arbeitstakt beschichtet worden sind.
Kleinbehältnisse, die als Schüttgut in einem Arbeitsgang innen und aussen mit Naturstoffen beschichtet worden sind.
Als nachwachsende Matrixmaterialien kommen bei 1 – 9 um Beispiele zu nennen Proteine, Enzyme, Lignin, Kollagen und Andere in Frage. Die Materialaufzählung von nachwachsenden Matrizen ist damit nicht erschöpft.
Bei Beschichtungen gem. 1 – 12 kann es sich sowohl um organische als auch um anorganische Naturstoffe wie z.B. Silber, Silizium, TiO² oder auch dotierte Mischungen wie Indium-Zinkoxyd (ITO) handeln.