DE102007006634B4 - Verfahren zur PTFE-Oberflächenmodifizierung, Verfahren zum Verkleben einer Oberfläche aus PTFE sowie Bauteil mit einer Oberfläche aus PTFE - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Modifizierung wenigstens eines Bereichs einer Oberfläche aus Polytetrafluorethylen, PTFE, durch Bestrahlung mit gepulstem UV-Laserlicht (12), dadurch gekennzeichnet, dass der zu modifizierende Oberflächenbereich zur Erzeugung einer Oberflächenrauigkeit durch direkte Materialablation mit Laserpulsen (12) einer Wellenlänge größer 180 Nanometer, nm, einer Pulsenergiedichte von mehr als 2 Joule pro Quadratzentimeter und Puls, J/cm2, und einer Pulsdauer von wenigen Nanosekunden, ns, abgerastert wird, wobei jeder Punkt des Oberflächenbereichs nicht mehr als 1 bis 15 derartigen Bestrahlungspulsen (12) ausgesetzt wird.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Modifizierung wenigstens eines Bereichs einer Oberfläche aus Polytetrafluorethylen, PTFE, durch Bestrahlung mit gepulstem UV-Laserlicht.
  • Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zum Verkleben einer Oberfläche aus Polytetrafluorethylen, PTFE, mit einer Partneroberfläche, umfassend die Schritte:
    • a) Modifizieren wenigstens eines Bereichs der PTFE-Oberfläche durch Bestrahlung mit gepulstem UV-Laserlicht,
    • b) Auftragen eines Klebemittels auf die modifizierte PTFE-Oberfläche und/oder die Partneroberfläche,
    • c) Mechanisches Kontaktieren der PTFE-Oberfläche und der Partneroberfläche.
  • Die Erfindung bezieht sich schließlich auf ein Bauteil mit einer Oberfläche aus Polytetrafluorethylen, PTFE.
  • Stand der Technik
  • Polytetrafluorethylen, PTFE, auch bekannt unter dem Handelsnahmen Teflon, ist aufgrund seiner extremen chemischen Trägheit, seiner geringen Reibung und seiner Temperaturresistenz ein weit verbreiteter Werkstoff, der zudem sowohl hydro- als auch lipophob ist. Die vorgenannten Eigenschaften erweisen sich jedoch als nachteilig, wenn PTFE-Oberflächen miteinander oder mit anderen Oberflächen beispielsweise durch Kleben verbunden werden sollen. Übliche Klebemittel zeigen im Zusammenhang mit PTFE-Oberflächen nur sehr geringe Klebekräfte. Ähnliche Probleme ergeben sich z. B. bei medizinischen Implantaten, deren Oberflächen einerseits die genannten Eigenschaften von PTFE gezielt ausnutzen, die jedoch andererseits wenigstens bereichsweise auch einen Haftgrund für anwachsende Körperzellen bilden sollen.
  • Zur Verbesserung der Hafteigenschaften von PTFE-Oberflächen sind vielfältige Ansätze vorgeschlagen worden. Die gattungsbildende US 5,362,525 A offenbart ein Verfahren zur Modifizierung von PTFE-Oberflächen, bei dem UV-absorbierende partikuläre Siliziumkomponenten durch Bestrahlung mit Laserpulsen eines KrF-Excimerlaser der Wellenlänge 248 nm oder eines ArF-Excimerlasers der Wellenlänge 193 nm in die PTFE-Oberfläche eingeschmolzen werden. Die Bestrahlung erfolgt dabei mit sehr hohen Pulszahlen von bis zu 5.000 Pulsen mit jeweils einer Pulsenergiedichte von ca. 10 bis ca. 400 mJ/cm2 (Millijoule pro Quadratzentimeter). Grundlage dieses Ansatzes ist die Erkenntnis, dass PTFE im ultravioletten Spektralbereich oberhalb seines ersten linearen Absorptionsmaximums bei 160 nm im Wesentlichen transparent ist, während Siliziumkomponenten, wie etwa Silikate, Siliziumoxide, Siliziumnitride und Siliziumkarbide in diesem Bereich eine hohe Absorption zeigen. Entsprechend bewirkt die Bestrahlung eine starke Aufheizung der Partikel, die sich dann lokal in die PTFE-Oberfläche einschmelzen, ohne dass benachbarte Oberflächenbereiche durch die Bestrahlung in irgendeiner Weise verändert würden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist im Fall, dass nur sehr kleine, ausgewählte Oberflächenbereiche modifiziert werden sollen, die Schwierigkeit, diese Bereiche exakt mit dem einzuschmelzenden Partikelmaterial zu belegen. Dies erfordert hohen mechanischen Aufwand. Zudem werden durch die Inkorporierung von Fremdpartikeln außer den mechanischen auch die chemischen Oberflächeneigenschaften verändert, was bei bestimmten Anwendungen unerwünscht ist.
  • Aus der DE 689 23 854 T2 ist ein Verfahren zum Bohren feiner Durchgangslöcher in eine dielektrische Schicht, die ein Fluorpolymer, z. B. PTFE, enthält, bekannt, wobei mittels eines gepulsten UV-Lasers Material der dielektrischen Schicht ablatiert wird. Um eine hinreichende Absorption der abzutragenden Schicht für das verwendete UV-Licht zu erreichen, wird als Schichtmaterial ein Composit-Material aus dem Fluorpolymer und partikulären, UV absorbierenden Füllstoffen gewählt. Der Füllstoffanteil kann den Fluorpolymeranteil übersteigen und insbesondere bis zu 60 Prozent betragen. Es liegt auf der Hand, dass die Materialablation auf dem oben bereits erläuterten Effekt der lokalen Aufheizung im Bereich der absorbierenden Partikel und einem nachfolgenden Wegschmelzen des Fluorpolymers beruht. Es handelt sich somit, wie auch im oben erläuterten Fall, um eine indirekte Materialablation. Hieraus folgt die Unmöglichkeit der Verwendung reinen PTFEs, was im Kontext der zitierten Druckschrift jedoch unerheblich ist, da es dort im Wesentlichen auf die dielektrischen Eigenschaften der zwischen zwei Metallschichten laminierten Polymerschicht ankommt.
  • Ein weiterer Ansatz ist die gezielt chemische Modifizierung von PTFE-Oberflächen. So offenbart die JP 05-306346 C ein Verfahren, bei dem eine PTFE-Oberfläche unter einem Wasserfilm mit im Wesentlichen denselben Beleuchtungsparametern wie in der vorgenannten US 5,362,525 A bestrahlt wird, um zu bewirken, dass C-F-, C-C- und C-O-Bindungen der Oberfläche aufgebrochen und durch H- oder OH-Gruppen aus dem Wasserfilm ersetzt werden.
  • Die JP 06-293837 B2 offenbart ein Verfahren, bei dem hydrophile Aluminium-, Bor- oder Lithiumgruppen induziert durch ArF-Excimerlaserstrahlung an die PTFE-Oberfläche gebunden werden, um diese hydrophiler zu gestalten.
  • Beide vorgenannten Verfahren bergen den bereits genannten Nachteil der ggf. unerwünschten chemischen Modifikation der PTFE-Oberfläche.
  • Weitere Ansätze zielen auf eine rein mechanische Aufrauung der Oberfläche durch nasschemische Ätzung, Plasmaätzung, Elektronenstrahlbeschuss oder Elektroerosion ab. Dies ist hinsichtlich des Verfahrensergebnisses günstig; die Verfahrendurchführung birgt jedoch erhebliche Nachteile. Ätzverfahren sind aufgrund der umweltunverträglichen Nebenprodukte nachteilig, Elektronenstrahlbeschuss erfordert einen hohen apparativen Aufwand und Elektroerosionsverfahren bieten nicht die in vielen Fällen gewünschte Strukturfeinheit der Oberflächengestaltung.
  • Aus dem Bereich des sogenannten „Micromachining” sind Verfahren zur scharfkantigen Materialablation durch Laserbearbeitung von PTFE-Oberfläche bekannt. Wang, Z. B. et. al.: ”Femtosecond laser ablation of polytetrafluorethylene (Teflon) in ambient air”, Journal of applied physics, Bd. 93, Nr. 10 (2003), Seite 6375 ff. offenbart ein Verfahren zur Gestaltung exakter Löcher in einer PTFE-Oberfläche unter Verwendung eines Femtosekunden-Ti:Saphir-Lasers von 780 nm. Fiebig, M. et. al.: „New aspects of micromachining and microlithography using 157-nm excimer laser radiation”, Appl. Phys. A69 [Suppl.], S305–S307 (1999), offenbart ein Verfahren zum Bohren exakter Löcher in eine PTFE-Oberfläche mithilfe einer Kontaktmaske, durch die die Oberfläche mit extrem kurzwelliger F2-Excimerlaserstrahlung von 157 nm Wellenlänge bestrahlt wird. Diese Verfahren zielen jeweils auf die Schaffung tiefer Löcher mit glatter Oberfläche in einer PTFE- Schicht ab. Zur Verbesserung der Hafteigenschaften von PTFE-Oberflächen sind sie jedoch völlig ungeeignet. Einerseits ist die Schaffung tiefer Löcher gerade in dünnen PTFE-Oberflächen oder Oberflächenbeschichtungen mit PTFE unerwünscht. Zum anderen führen die glatten Lochwände und -ränder nicht zu einer Verbesserung von Hafteigenschaften, wie sie beispielsweise durch eine mechanische Aufrauung erreicht werden kann.
  • Aufgabenstellung
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung der Hafteigenschaften von PTFE-Oberflächen zur Verfügung zu stellen, das eine feinstrukturierte Oberflächenmusterung ohne die Notwendigkeit von die modifizierten Oberflächen kontaminierenden Fremdpartikeln erlaubt. Weiter ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Klebeverfahren für PTFE-Oberflächen sowie ein Bauteil mit PTFE-Oberfläche und verbesserten Hafteigenschaften zur Verfügung zu stellen.
  • Darlegung der Erfindung
  • Die Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass der zu modifizierende Oberflächenbereich zur Erzeugung einer Oberflächenrauigkeit durch direkte Materialablation mit Laserpulsen einer Wellenlänge größer 180 Nanometer, nm, einer Pulsenergiedichte von mehr als 2 Joule pro Quadratzentimeter und Puls, J/cm2, und einer Pulsdauer von wenigen Nanosekunden, ns, abgerastert wird, wobei jeder Punkt des Oberflächenbereichs nicht mehr als 1 bis 15 derartigen Bestrahlungspulsen ausgesetzt wird.
  • Die Aufgabe wird weite gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 8 sowie ein Bauteil mit den Merkmalen von Anspruch 11.
  • Überraschend wurde gefunden, dass bei geeignet hoher Pulsenergiedichte eine Bestrahlung mit vergleichsweise leicht zu erzeugenden Nanosekunden-Pulsen im UV-Wellenlängenbereich über 180 nm eine PTFE-Oberfläche im Bereich ihrer obersten Schicht bereits durch wenige Pulse so angegriffen wird, dass bei flächendeckender Abrasterung der Oberfläche eine mechanische Aufrauung erfolgt, ohne dass tiefe Krater in die Oberfläche gerissen würden oder die Oberfläche chemisch modifiziert würde. Im Ergebnis führt diese rein mechanische Aufrauung zu einer erheblichen Verbesserung der Hafteigenschaften und zwar sowohl bei Klebeanwendungen als auch im Hinblick auf das Anwachsen biologischer Zellen, insbesondere menschlichen oder tierischen Gewebes.
  • Im Gegensatz zu der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Oberflächenbehandlung führt eine Bestrahlung mit niedrigeren Pulsenergiedichten zu unerwünschten Strukturveränderungen oder Blasenbildung, jedoch nicht zu der erwünschten Aufrauung. Steigerung der Pulsenergiedichte führt zu einer Effizienzsteigerung des Verfahrens, d. h. es werden zur Erzielung einer vergleichbaren Aufrauung der Oberfläche weniger Pulse benötigt. Erstaunlicherweise stellt sich jedoch ab einer Pulsenergiedichte von mehr als 6 bis 7 J/cm2 ein Sättigungseffekt ein, sodass eine weitere Steigerung der Pulsenergiedichte keine weitere Effizienzsteigerung zur Folge hat. Im Hinblick auf den apparativen und energetischen Aufwand wird daher die Verwendung von Pulsenergiedichten von ca. 2 J/cm2 bis ca. 6 J/cm2 als besonders vorteilhaft angesehen. Insbesondere können in diesem Bereich Einstellungen der Pulsenergiedichte zur Optimierung des Verfahrens auf den jeweiligen Anwendungsfall genutzt werden.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn in dem dynamischen Bereich zwischen unterer Schwelle und Sättigungsbereich die insgesamt in die zu modifizierende Oberfläche eingetragene Gesamtenergiedichte in einem Bereich zwischen 10 und 35 J/cm2 liegt. Dies kann beispielsweise durch Bestrahlung jedes Oberflächenpunktes mit 5 bis 15 Pulsen einer Pulsenergiedichte von 2,3 J/cm2 pro Puls, mit 2 bis 5 Pulsen einer Pulsenergiedichte von 6 J/cm2 pro Puls oder eine andere Kombination von Pulszahl und Pulsenergiedichte innerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs erfolgen. Bei deutlich höherer Wahl der Gesamtenergiedichte muss damit gerechnet werden, dass es statt zu einer gleichmäßigen Aufrauung zur Ausbildung unerwünschter Löcher kommt, was insbesondere bei Verwendung dünner Teflonfolien zu deren Perforation führen kann.
  • Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung gegenüber bekannten Methoden liegt darin, dass weder nasschemische Abfallprodukte anfallen noch Hilfsstoffe erforderlich sind, die nach Behandlung die modifizierten Oberflächenbereiche dauerhaft kontaminieren. Auch ist nicht der Einsatz aufwendiger Ultrakurzpulssysteme im UV- oder IR-Bereich notwendig. Vielmehr wird ein völlig neuer Anwendungsbereich der vergleichsweise einfach aufgebauten Nanosekunden-Pulslaser im moderaten UV eröffnet. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit erstmals eine besonders feine Strukturierung bzw. eine sehr selektive Aufrauung definierter Oberflächenbereiche mit vergleichsweise einfachen Mitteln möglich. Zur Erzeugung ähnlich selektiv aufgerauter Oberflächen mittels nasschemischer Verfahren müsste zur Maskierung und räumlich definierten Ätzung dagegen ein unverhältnismäßig hoher verfahrenstechnischer Aufwand getrieben werden.
  • Die eingesetzten Pulslängen liegen typischerweise im Bereich zwischen 1 und 50 ns, wobei jedoch auch Langpulslaser von bis zu 100 ns Pulslänge einsetzbar sind. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung eines Argonfluorid-Excimerlasers erwiesen, der bevorzugt bei einer Wellenlängen von 193 nm eingesetzt wird, sowie die Verwendung eines Kryptonfluorid-Excimerlaser mit einer Wellenlänge von 248 nm.
  • Zur Beleuchtung der zu modifizierenden Oberfläche wird bevorzugt eine Beleuchtungsmaske verkleinert auf die Oberfläche abgebildet. Typische Größenordnungen sind dabei 10 bis 20fache Verkleinerungen einer Beleuchtungsmaske zur Bestrahlung von Bestrahlungsbereichen in der Größenordnung von wenigen Quadratmillimetern. Selbstverständlich wird der Fachmann die Größe des Beleuchtungsfeldes und die Leistungsfähigkeit seines Lasersystems so aufeinander abstimmen, dass die erfindungsgemäß zu verwendenden Pulsenergiedichten bzw. Gesamtenergiedichten realisiert werden.
  • Zur Aufrauung eines größeren Bereiches ist es zwar grundsätzlich möglich, den Beleuchtungsstrahl durch bewegliche optische Elemente über die zu modifizierende Oberfläche wandern zu lassen. Günstiger ist es jedoch, ein die zu modifizierende Oberfläche tragendes Trägerelement zwischen einzelnen Pulsen oder Gruppen von Pulsen motorisch zu verfahren, um so eine flächendeckende Abrasterung zu erzielen. Alternativ zu einer solchen schrittweisen Bewegung des Trägerelementes ist es auch denkbar, den Träger kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit zu verfahren, die auf die Pulswiederholfrequenz des verwendeten Lasersystems abgestimmt ist, so dass im Ergebnis jeder Oberflächenpunkt im Mittel mit der gewünschten Pulsanzahl beaufschlagt wird.
  • Wie erwähnt, gibt es zwei Hauptanwendungsgebiete für das vorgeschlagene Verfahren. Das erste Anwendungsgebiet ist die Verklebung von PTFE-Oberflächen untereinander oder mit anderen Partneroberflächen. Dazu wird zunächst die PTFE-Oberfläche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren modifiziert. Anschließend wird ein Klebemittel auf die modifizierte PTFE-Oberfläche und/oder die Partneroberfläche aufgetragen. Nach evtl. erforderlicher Zwischentrocknung werden die Oberflächen, d. h. die PTFE-Oberfläche und die Partneroberfläche mechanisch kontaktiert, was ggf. unter Aufwendung eines Anpressdrucks erfolgen kann. Wie sich herausgestellt hat, wird die Klebekraft insbesondere bei Verwendung eines cyanoacrylhaltigen Klebstoffs oder eines epoxidhaltigen Klebstoffs (z. B. Epoxidharz) gegenüber der Verwendung nicht-modifizierter PTFE-Oberflächen wesentlich verbessert.
  • Der zweite wesentliche Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die wenigstens bereichsweise Aufrauung von PTFE-Oberflächen von medizinischen Implantaten. Wie sich herausgestellt hat, erfolgt die Anwachsung von umgebendem Gewebe nach Implantation an erfindungsgemäß modifizierten Oberflächenbereichen wesentlich schneller und dauerhafter als an nicht-modifizierten Oberflächenbereichen. Die Erfindung ermöglicht daher eine gezielte Mustergebung der Gewebeanwachsung an Implantaten, wobei die günstigen chemischen und biochemischen Eigenschaften von PTFE-Oberflächen erhalten bleiben, d. h. die Gefahr einer Abstoßung des Implantates aufgrund immunologischer oder biochemischer Wechselwirkung bleibt minimiert.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines optischen Aufbaus zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 2 zwei aus SEM-Aufnahmen ermittelte Konturbilder zum Vergleich einer nicht-modifizierten und einer erfindungsgemäß modifizierten PTFE-Oberfläche und
  • 3 eine schematische Darstellung einer Versuchsanordnung zum Nachweis der Klebkraftverbesserung aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 1 zeigt schematisch einen optischen Aufbau 10, wie er zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft eingesetzt werden kann. Wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist ein gepulster Laserstrahl 12. Dieser wird verwendet, um mithilfe einer Abbildungsoptik 14 eine Beleuchtungsmaske 16 auf die zu modifizierende PTFE-Oberfläche, die auf einem motorisch bewegbaren Halter 18 aufgebracht ist, abzubilden. Der Beleuchtungsmaske 16 vorgeschaltet ist eine Feldlinse 20 zur Reduktion der Kanteneffekte. Ein Abschwächer 22 kann eingesetzt werden, um die Pulsenergiedichte auf das gewünschte Maß einzustellen. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Aufbaus 10, die auch im Rahmen der weiter unten detailliert beschriebenen Beispiele eingesetzt wurde, wird als Laser ein ArF-Excimerlasersystem (Lamdaphysik Lpx 315i) bei einer Arbeitswellenlänge von 193 nm verwendet. Die Abbildungslinse 14 hat einen f-Wert von 100 mm und die Beleuchtungsmaske 16 eine rechteckige Form von 25 × 11 mm2. Die Größe des beleuchteten Bereichs auf der PTFE-Oberfläche beträgt 1,6 × 0,7 mm2. Bei den unten beschriebenen Beispielen wurde der Träger 18 motorisch so verfahren, dass insgesamt eine Fläche von 1 × 1 cm2 beleuchtet wurde. Selbstverständlich ist auch die Wahl anderer Lasersysteme, anderer Dimensionierungen der Maske 16 und der Abbildungslinse 14 möglich. Auch völlig andere Aufbauten mit fokussiertem Laserstrahl o. ä. sind denkbar, solange die Beleuchtungsparameter im Rahmen der erfindungsgemäßen Bereiche gehalten werden.
  • 2 zeigt das Ergebnis einer erfindungsgemäßen Behandlung einer PTFE-Oberfläche. Mit dem Bezugszeichen 24 ist die Darstellung einer unmodifizierten PTFE-Oberfläche bezeichnet; mit dem Bezugszeichen 26 ist die Darstellung einer modifizierten PTFE-Oberfläche bezeichnet. Den Darstellung 24 und 26 lagen rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen zugrunde, die zur besseren Darstellung des erzielten Aufrauungseffektes mit einem Konturalgorithmus nachbearbeitet wurden.
  • Zur Erzeugung der Oberfläche gemäß Darstellung 26 wurde die PTFE-Oberfläche gemäß Darstellung 24 mittels des optischen Aufbaus von 1 mit 6 Pulsen einer Pulsenergiedichte von 3,5 J/cm2 bei 193 nm bestrahlt. Obgleich die Darstellung 26 nur einen kleinen, ca. 60 μm breiten Ausschnitt der Oberfläche zeigt, wurde im gesamten abgerasterten Bereich im Wesentlichen dasselbe Ergebnis erzielt. Erstaunlicher Weise wurde festgestellt, dass sich bei Anwendung deutlich geringerer Pulsanzahlen, z. B. 2 Pulsen pro Oberflächenpunkt, starke Unterschiede zwischen einzelnen bestrahlten Bereichen zeigten. Es wird angenommen, dass diese Unterschiede von Materialinhomogenitäten des verwendeten PTFE-Materials herrühren. Beachtenswert ist, dass sich diese Unterschiede bei einer Steigerung der Bestrahlung auf 6 Pulse praktisch völlig ausgleichen. Die Bestrahlung jedes Oberflächenpunktes mit 5 bis 10 Pulsen wird daher gegenüber anderen Pulsanzahlen bevorzugt.
  • 3 zeigt schematisch einen Messaufbau zur Beurteilung der Klebkraftverbesserung bei der Verklebung erfindungsgemäß modifizierter PTFE-Oberflächen im Vergleich zu nicht-modifizierten PTFE-Oberflächen. zur Durchführung der Versuche wurde ein PTFE-Filmstreifen 28 von 1 cm Streifenbreite mit einem Klebstoff 30 auf ein Substrat 32 aufgeklebt. Nach angemessener Trockenzeit wurde der Filmstreifen 28 gemäß dem Kraftpfeil 34 abgezogen, wobei die Kraft gemessen wurde, die zur Ablösung erforderlich war. Als PTFE-Filmstreifen 28 wurden Teflonfilme der Dicke 25 μm (Norton Pampus), 50 μm, 100 μm und 250 μm (Goodfellow) verwendet. Als Klebstoff 30 wurden ein Cyanoacrylat-basierter Klebstoff (Pattex Blitz-Kleber-Gel) sowie ein Zweikomponenten-Epoxidharz (Pattex-Kraftmix) verwendet. Als Substrat 32 diente ein herkömmlicher Mikroskop-Objektträger aus Glas.
  • Zur Ablösung der unmodifizierten Filmstreifen 28 vom Substrat 32 war bei Verwendung des Cyanoacrylat-Klebers eine Ablösekraft von 0,4 N und bei Verwendung des Epoxidharzes eine Ablösekraft von 0,9 N erforderlich. Nach erfindungsgemäßer Oberflächenmodifikation des Filmstreifens 28 war bei Verwendung des Cyanoacrylat-Klebers eine Ablösekraft von 6,5 ± 0,5 N und bei Verwendung des Epoxidharzes eine Ablösekraft von 8,9 ± 0,7 N erforderlich.
  • Diese Versuche belegen die wesentliche Verbesserung der Klebeeigenschaften von PTFE-Oberflächen durch die erfindungsgemäße Oberflächenmodifikation.
  • Beispiel
  • Versuche mit einem ArF-Excimerlaser der Wellenlänge 193 nm und einer Pulslänge von ca. 16 ns haben für eine Teflonfolie von 13 Mikrometer Dicke folgende Resultate erbracht. Eine massive Aufrauung der Oberfläche ergab sich bei den in Tabelle 1 aufgeführten Pulsenergiedichten ab den ebenfalls aufgeführten Pulszahlen:
    Pulsenergiedichte [J/cm2] Pulszahl
    2,3 10
    3 5
    4 3
    >= 6 2
    Tabelle 1
  • Eine Perforation der Folie wurde bei den in Tabelle 2 aufgeführten Wertekombinationen erreicht:
    Pulsenergiedichte [J/cm2] Pulszahl
    3 10
    4 5
    >= 6 5
    Tabelle 2
  • Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren dargestellten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Im Lichte der hier offenbarten Lehre sind dem Fachmann vielfältige Variationsmöglichkeiten anhand gegeben. Insbesondere ist die Form der zu modifizierenden PTFE-Struktur nicht auf Filme beschränkt. Vielmehr können auch Oberflächen massiver PTFE-Bauteile oder PTFE-beschichteter Bauteile erfindungsgemäß modifiziert werden. Auch spielt die spezielle Wahl des verwendeten Lasersystems, der verwendeten Wellenlängen, der verwendeten Pulsdauern und Pulsenergiedichten sowie des konkreten optischen Aufbaus für die Erfindung keine Rolle, solange sich die Bestrahlungsparameter, denen die zu modifizierende Oberfläche ausgesetzt wird, im Rahmen der in den beigefügten Patentansprüchen definierten Bereiche bewegen. Auch der Einsatz der erfindungsgemäßen Oberflächenmodifikation zur Verbesserung der Haftfähigkeit im Zusammenhang mit Klebeverbindungen stellt keine Beschränkungen der vorliegenden Erfindung dar. Beispielswiese kann auch die Verbesserung des Anwachsens biologischen Gewebes an definierten Bereichen von PTFE-Oberflächen Anlass zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sein.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Modifizierung wenigstens eines Bereichs einer Oberfläche aus Polytetrafluorethylen, PTFE, durch Bestrahlung mit gepulstem UV-Laserlicht (12), dadurch gekennzeichnet, dass der zu modifizierende Oberflächenbereich zur Erzeugung einer Oberflächenrauigkeit durch direkte Materialablation mit Laserpulsen (12) einer Wellenlänge größer 180 Nanometer, nm, einer Pulsenergiedichte von mehr als 2 Joule pro Quadratzentimeter und Puls, J/cm2, und einer Pulsdauer von wenigen Nanosekunden, ns, abgerastert wird, wobei jeder Punkt des Oberflächenbereichs nicht mehr als 1 bis 15 derartigen Bestrahlungspulsen (12) ausgesetzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in die zu modifizierende Oberfläche eingetragene Gesamtenergiedichte im Bereich zwischen 10 und 35 J/cm2 liegt.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulslänge im Bereich von 1 bis 50 ns liegt.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Laserpulserzeugung ein Excimerlaser verwendet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserpulse (12) eine Wellenlänge von 193 nm oder 248 nm haben.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestrahlung eine Beleuchtungsmaske (16) verkleinert auf die Oberfläche abgebildet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abrastern des Oberflächenbereichs ein die Oberfläche tragendes Trägerelement (18) zwischen einzelnen Pulsen (12) oder Gruppen von Pulsen (12) motorisch verfahren wird.
  8. Verfahren zum Verkleben einer Oberfläche aus Polytetrafluorethylen, PTFE, mit einer Partneroberfläche, umfassend die Schritte: a) Modifizieren wenigstens eines Bereichs der PTFE-Oberfläche durch Bestrahlung mit gepulstem UV-Laserlicht (12), b) Auftragen eines Klebemittels (30) auf die modifizierte PTFE-Oberfläche und/oder die Partneroberfläche, c) Mechanisches Kontaktieren der PTFE-Oberfläche und der Partneroberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenmodifikation in Schritt (a) mittels eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche erfolgt.
  9. Verfahren nach einem Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebemittel (30) ein cyanoacrylathaltiger Klebstoff ist.
  10. Verfahren nach einem Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebemittel (30) ein epoxidhaltiger Klebstoff ist.
  11. Bauteil mit einer Oberfläche aus Polytetrafluorethylen, PTFE, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche wenigstens bereichsweise mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 modifiziert ist.
  12. Bauteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die modifizierte Oberfläche Teil einer Oberfläche eines medizinischen Implantates ist.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102271911A (zh) * 2008-12-31 2011-12-07 美国圣戈班性能塑料公司 多层聚合物物品以及制造它们的方法
DE102009017492B4 (de) 2009-04-16 2020-07-16 Fft Produktionssysteme Gmbh & Co. Kg Verfahren und Werkzeug zum Kleben von Bauteilen
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DE102012213787A1 (de) * 2012-08-03 2014-02-06 Robert Bosch Gmbh Oberflächenstrukturierung für zellbiologische und/oder medizinische Anwendungen
US9919502B2 (en) 2014-04-23 2018-03-20 Schaublin Sa Method and apparatus for preparing a surface for bonding a material thereto
IL308120B1 (en) 2017-06-14 2024-08-01 Vertex Pharma Devices and methods for drug administration
AU2018342581B2 (en) 2017-09-29 2024-06-20 Vertex Pharmaceuticals Incorporated Cell housing device
CN113412453A (zh) * 2019-02-19 2021-09-17 Asml控股股份有限公司 激光粗加工：工程化突节顶部的粗糙度
CN111361161A (zh) * 2020-03-18 2020-07-03 衢州市中通化工有限公司 一种聚四氟乙烯片材表面改性的方法
CN114101920B (zh) * 2021-11-22 2023-09-26 湖北科技学院 一种基于皮秒激光构建异性超疏水聚四氟乙烯的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE68923954T2 (de) * 1988-08-12 1996-03-14 Rogers Corp Verfahren zur durchbohrung mit laser von fluorpolymer-materialien.

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07110904B2 (ja) 1992-04-28 1995-11-29 グンゼ株式会社 親水性フッ素系フィルム
JP3176740B2 (ja) 1992-12-08 2001-06-18 倉敷紡績株式会社 フッ素樹脂の紫外レーザー光を用いる表面改質法
JP3340501B2 (ja) 1993-04-07 2002-11-05 学校法人東海大学 親水性フッ素樹脂多孔質膜の製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE68923954T2 (de) * 1988-08-12 1996-03-14 Rogers Corp Verfahren zur durchbohrung mit laser von fluorpolymer-materialien.

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