DE102019205941A1 - Method for treating at least one surface of a polymer - Google Patents

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DE102019205941A1
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German (de)
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Daniel Sebastian Podbiel
Julian Kassel
Daniel Czurratis
Jochen Hoffmann
Lorenz Boecking
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/02Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances with solvents, e.g. swelling agents
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    • C08J2369/00Characterised by the use of polycarbonates; Derivatives of polycarbonates

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung mindestens einer Oberfläche eines Polymers (10). Hierin erfolgt ein Behandeln (2001) der Oberfläche mit einem ersten Lösungsmittel (20), dessen Hildebrand-Parameter sich vom Hildebrand-Parameter des Polymers (10) um weniger als 3,6 MPa1/2unterscheidet und ein Überführen (2003) des Polymers (10) in ein zweites Lösungsmittel (21), dessen Hildebrand-Parameter sich vom Hildebrand-Parameter des Polymers (10) um mehr als 2,0 MPa1/2unterscheidet, und das mit dem ersten Lösungsmittel mischbar ist.The invention relates to a method for treating at least one surface of a polymer (10). The surface is treated (2001) with a first solvent (20), the Hildebrand parameter of which differs from the Hildebrand parameter of the polymer (10) by less than 3.6 MPa1 / 2, and the polymer (10 ) into a second solvent (21), the Hildebrand parameter of which differs from the Hildebrand parameter of the polymer (10) by more than 2.0 MPa1 / 2, and which is miscible with the first solvent.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung mindestens einer Oberfläche eines Polymers.The present invention relates to a method for treating at least one surface of a polymer.
  • Stand der TechnikState of the art
  • Ultrakurzpulslaser erlauben eine präzise Mikrostrukturierung von Polymersubstraten durch Ablation. Die Oberflächen der mittels Laserablation mikrostrukturierten Polymersubstrate weisen jedoch zumeist eine signifikante Rauigkeit auf. Diese Rauigkeit kann zum einen durch das diskrete Abrastern der Polymeroberfläche mit dem Laserstrahl und das räumlich inhomogene Intensitätsprofil des Laserstrahls hervorgerufen werden. Zum anderen kann es während der Laserbearbeitung auch zu einer Abscheidung von verdampften Polymerfragmenten auf der umgebenden Polymeroberfläche kommen. In vielen Anwendungsfällen ist die aus dem Laserablationsprozess resultierende raue Oberflächenbeschaffenheit der Polymersubstrate unerwünscht oder nachteilig: So führt die Rauigkeit der laserbearbeiteten Polymeroberflächen etwa zu schlechten optischen Eigenschaften der mikrostrukturierten Polymersubstrate, wie beispielsweise einer verminderten optischen Transmission. Bei mikrostrukturierten Polymersubstraten, welche für optische Anwendungen vorgesehen sind, kann eine hohe optische Transmission jedoch erwünscht sein. Ferner ermöglicht eine ausreichende optische Transmission der Polymeroberfläche ein Verfügen der mikrostrukturierten Polymersubstrate mittels Laserdurchstrahl-Schweißens. Darüber hinaus führt eine erhöhte Rauigkeit einer Oberfläche im Allgemeinen zu einem veränderten Benetzungsverhalten. Insbesondere für mikrofluidische Anwendungen kann eine durch die Rauigkeit der Substratoberfläche hervorgerufene Veränderung des Benetzungsverhaltens jedoch unerwünscht sein.Ultrashort pulse lasers allow precise microstructuring of polymer substrates by ablation. The surfaces of the polymer substrates microstructured by means of laser ablation, however, usually have a significant roughness. This roughness can be caused on the one hand by the discrete scanning of the polymer surface with the laser beam and the spatially inhomogeneous intensity profile of the laser beam. On the other hand, during laser processing, vaporized polymer fragments can also be deposited on the surrounding polymer surface. In many applications, the rough surface properties of the polymer substrates resulting from the laser ablation process are undesirable or disadvantageous: the roughness of the laser-processed polymer surfaces leads to poor optical properties of the microstructured polymer substrates, such as reduced optical transmission. In the case of microstructured polymer substrates which are intended for optical applications, however, a high optical transmission can be desirable. Furthermore, sufficient optical transmission of the polymer surface enables the microstructured polymer substrates to be joined by means of laser beam welding. In addition, an increased roughness of a surface generally leads to changed wetting behavior. In particular for microfluidic applications, however, a change in the wetting behavior caused by the roughness of the substrate surface can be undesirable.
  • Durch eine chemische Behandlung von Polymeroberflächen mit Lösungsmitteln kann ein Anlösen des Polymers und damit eine Reinigung/ Glättung der gesamten Polymeroberfläche erzielt werden. Durch ein Verdampfen von auf der Polymeroberfläche vorliegenden Lösungsmittelresten mit gelösten Polymerfragmenten kommt es hierbei jedoch zu einer unerwünschten Abscheidung von zuvor gelösten Polymerfragmenten auf der Polymeroberfläche. Die Abscheidung dieser Polymerfragmente führt wiederum zu einer rauen Oberflächenbeschaffenheit mit einer verringerten optischen Transmission oder einem veränderten Benetzungsverhalten der Oberfläche des Polymersubstrats.A chemical treatment of polymer surfaces with solvents can partially dissolve the polymer and thus clean / smooth the entire polymer surface. However, as a result of the evaporation of solvent residues present on the polymer surface with dissolved polymer fragments, this leads to an undesired deposition of previously dissolved polymer fragments on the polymer surface. The deposition of these polymer fragments in turn leads to a rough surface quality with reduced optical transmission or a changed wetting behavior of the surface of the polymer substrate.
  • Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
  • Das Verfahren zur Behandlung mindestens einer Oberfläche eines Polymers, umfasst ein Behandeln der Oberfläche mit einem ersten Lösungsmittel, dessen Hildebrand-Parameter sich vom Hildebrand-Parameter des Polymers um weniger als 3,6 MPa1/2, bevorzugt um weniger als 2,0 MPa1/2 unterscheidet. Der Hildebrand-Parameter ist die Quadratwurzel der Kohäsionsenergie des Polymers bzw. des Lösungsmittels. Die Kohäsionsenergie gibt an, um wieviel die innere Energie eines kondensierten Stoffes erhöht werden muss, um alle seinen intermolekularen Wechselwirkungen aufzuheben. Während die Kohäsionsenergie eines Lösungsmittels durch Verdampfung ermittelt werden kann, wird die Kohäsionsenergie von Polymeren üblicherweise indirekt ermittelt, da diese sich in der Regel vor ihrer Verdampfung zersetzen. Dies kann unter Verwendung von Gruppenbeitragsmodellen erfolgen. Hierauf folgt ein Überführen des Polymers in ein zweites Lösungsmittel, dessen Hildebrand-Parameter sich vom Hildebrand-Parameter des Polymers um mehr als 2,0 MPa1/2, bevorzugt um mehr als 3,6 MPa1/2 unterscheidet, und das mit dem ersten Lösungsmittel mischbar ist.The method for treating at least one surface of a polymer comprises treating the surface with a first solvent, the Hildebrand parameter of which differs from the Hildebrand parameter of the polymer by less than 3.6 MPa 1/2 , preferably by less than 2.0 MPa 1/2 is different. The Hildebrand parameter is the square root of the cohesive energy of the polymer or the solvent. The cohesion energy indicates by how much the internal energy of a condensed substance has to be increased in order to cancel all of its intermolecular interactions. While the cohesive energy of a solvent can be determined by evaporation, the cohesive energy of polymers is usually determined indirectly, since they usually decompose before they evaporate. This can be done using group contribution models. This is followed by transferring the polymer into a second solvent, the Hildebrand parameter of which differs from the Hildebrand parameter of the polymer by more than 2.0 MPa 1/2 , preferably by more than 3.6 MPa 1/2 , and that with the first solvent is miscible.
  • Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Betrag des Unterschieds zwischen dem Hildebrand-Parameter des ersten Lösungsmittels und dem Hildebrand-Parameter des Polymers geringer ist, als der Betrag des Unterschieds zwischen dem Hildebrand-Parameter des zweiten Lösungsmittels und dem Hildebrand-Parameter des Polymers.Furthermore, it is preferred that the amount of the difference between the Hildebrand parameter of the first solvent and the Hildebrand parameter of the polymer is smaller than the amount of the difference between the Hildebrand parameter of the second solvent and the Hildebrand parameter of the polymer.
  • Durch die Verwendung eines zweiten Lösungsmittels, in welchem sich zwar das erste Lösungsmittel gut löst, jedoch nicht oder nur geringfügig das zu behandelnde Polymer, kann verhindert werden, dass es nach dem Anlösen des Polymers mit dem ersten Lösungsmittel zu einer unerwünschten Anlagerung von in dem ersten Lösungsmittel gelösten Fragmenten des Polymers an die Oberfläche des behandelten Polymers kommt, wie es bei einem Verdampfen von Resten des ersten Lösungsmittels mit gelösten Fragmenten des Polymers auf der behandelten Polymeroberfläche in einer gasförmigen Umgebung der Fall ist. Es kann auch eine selektive Glättung von Polymeroberflächen an Bauteilen erfolgen, welche aus weiteren Materialen bestehen, die gegenüber den verwendeten Lösungsmitteln chemisch inert sind.By using a second solvent in which the first solvent dissolves well, but not or only slightly the polymer to be treated, it can be prevented that there is an undesirable accumulation of in the first after the first solvent has partially dissolved the polymer Solvent-dissolved fragments of the polymer comes to the surface of the treated polymer, as is the case with evaporation of residues of the first solvent with dissolved fragments of the polymer on the treated polymer surface in a gaseous environment. There can also be a selective smoothing of polymer surfaces on components which are made of other materials that are chemically inert to the solvents used.
  • Ein Dampfdruck des ersten Lösungsmittels ist vorzugsweise größer als ein Dampfdruck des zweiten Lösungsmittels ist. Alternativ oder zusätzlich ist ein Siedepunkt des ersten Lösungsmittels vorzugsweise kleiner als ein Siedepunkt des zweiten Lösungsmittels. Hierdurch verdampft das erste Lösungsmittel schneller als das zweite Lösungsmittel in eine gasförmige Umgebung, sodass die Konzentration des ersten Lösungsmittels in dem zweiten Lösungsmittel abgesenkt wird.A vapor pressure of the first solvent is preferably greater than a vapor pressure of the second solvent. Alternatively or additionally, a boiling point of the first solvent is preferably less than a boiling point of the second solvent. As a result, the first solvent evaporates faster than the second solvent in a gaseous environment, so that the concentration of the first solvent in the second solvent is lowered.
  • Das erste Lösungsmittel ist bevorzugt ein Keton, besonders bevorzugt Aceton. Das zweite Lösungsmittel ist bevorzugt ein Alkohol, besonders bevorzugt Isopropanol. Diese Lösungsmittelkombination ist insbesondere für das Behandeln von Polycarbonaten geeignet, welche als transparente Polymere eine möglichst glatte Oberfläche aufweisen sollten, um sie beispielsweise für optische Anwendungen einsetzen zu können.The first solvent is preferably a ketone, particularly preferably acetone. The second solvent is preferably an alcohol, particularly preferably isopropanol. This solvent combination is particularly suitable for treating polycarbonates which, as transparent polymers, should have a surface that is as smooth as possible in order to be able to use them for optical applications, for example.
  • Das Polymer wird in dem zweiten Lösungsmittel vorzugsweise einer Strömung des zweiten Lösungsmittels ausgesetzt. Dadurch werden darin vorhandene Fragmente des Polymers von der Oberfläche des Polymers weggeführt.The polymer is preferably exposed to a flow of the second solvent in the second solvent. As a result, fragments of the polymer present therein are carried away from the surface of the polymer.
  • Es ist bevorzugt, dass das Polymer aus dem zweiten Lösungsmittel entnommen wird und anschließend einem Absorptionsmittel ausgesetzt wird, welches eingerichtet ist, um das zweite Lösungsmittel und Fragmente des Polymers zu absorbieren. Auch auf diese Weise können Fragmente des Polymers sowie das zweite Lösungsmittel von der Oberfläche des Polymers entfernt werden.It is preferred that the polymer is removed from the second solvent and then exposed to an absorbent which is arranged to absorb the second solvent and fragments of the polymer. In this way, too, fragments of the polymer and the second solvent can be removed from the surface of the polymer.
  • Das Behandeln der Oberfläche mit einem ersten Lösungsmittel und das Überführen des Polymers in das zweite Lösungsmittel werden vorzugsweise abwechselnd mehrfach wiederholt. Ist lediglich eine Reduktion einer Oberflächenrauheit, beispielsweise zum Einstellen bestimmter Benetzungseigenschaften des Polymers, gewünscht, erlaubt das Verfahren durch entsprechende Wahl der Wiederholungen einen definierten und selektiven Polymerabtrag und somit eine definierte Glättung der Polymeroberfläche.The treatment of the surface with a first solvent and the transfer of the polymer into the second solvent are preferably alternately repeated several times. If only a reduction of a surface roughness is desired, for example to set certain wetting properties of the polymer, the method allows a defined and selective polymer removal and thus a defined smoothing of the polymer surface by appropriate selection of the repetitions.
  • Die mindestens eine Oberfläche wird vor dem Behandeln bevorzugt mikrostrukturiert. Besonders bevorzugt erfolgt das Mikrostrukturieren mittels Laserablation. Abhängig von den gewählten Prozessparametern, beispielsweise der Dauer des in Kontakttretens des ersten Lösungsmittels mit dem zu behandelnden Polymer, kann eine unterschiedliche Glättung der Polymeroberfläche erzielt werden. Zusätzlich kann neben einer Glättung der Oberfläche des Polymersubstrats auch eine Abrundung von Kanten des mikrostrukturierten Polymers erzielt werden. Dabei hängt der Aufwand für eine Glättung der Polymeroberfläche nicht wesentlich von der Komplexität der Mikrostrukturierung des Polymers ab.The at least one surface is preferably microstructured before the treatment. The microstructuring is particularly preferably carried out by means of laser ablation. Depending on the selected process parameters, for example the duration of the contact between the first solvent and the polymer to be treated, different smoothing of the polymer surface can be achieved. In addition, in addition to smoothing the surface of the polymer substrate, the edges of the microstructured polymer can also be rounded. The effort for smoothing the polymer surface does not depend significantly on the complexity of the microstructuring of the polymer.
  • FigurenlisteFigure list
  • Ausführungsbeispiele der Erfindungen sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
    • 1 zeigt schematisch den Ablauf eines Verfahrens zur Behandlung einer Oberfläche eines Polymers gemäß dem Stand der Technik.
    • 2 zeigt schematisch den Ablauf eines Verfahrens zur Behandlung einer Oberfläche eines Polymers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • 3 zeigt schematisch den Ablauf eines Verfahrens zur Behandlung einer Oberfläche eines Polymers gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • 4 zeigt schematisch weitere Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Behandlung einer Oberfläche eines Polymers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • 5 zeigt schematisch weitere Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Behandlung einer Oberfläche eines Polymers gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the description below.
    • 1 shows schematically the sequence of a method for treating a surface of a polymer according to the prior art.
    • 2 shows schematically the sequence of a method for treating a surface of a polymer according to an embodiment of the invention.
    • 3 shows schematically the sequence of a method for treating a surface of a polymer according to another embodiment of the invention.
    • 4th shows schematically further method steps of a method for treating a surface of a polymer according to an embodiment of the invention.
    • 5 shows schematically further method steps of a method for treating a surface of a polymer according to another embodiment of the invention.
  • Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention
  • 1 zeigt eine Behandlung einer Oberfläche eines Polymers 10 mit einem ersten Lösungsmittel L1 20 in einem Verfahren gemäß dem Stand der Technik. Bei dem Polymer handelt es sich vorliegend um Polycarbonat, dessen Oberfläche durch Laserablation mikrostrukturiert wurde. Zunächst liegt das Polymer 10 in einer gasförmigen Umgebung 30, nämlich in Luft, vor. Im ersten Schritt 1001 wird das Polymer 10 mit Aceton als erstem Lösungsmittel 20 in Kontakt gebracht. Polycarbonat weist einen Hildebrand-Parameter von 20,0 MPa1/2 auf und Aceton weist einen Hildebrand-Parameter von 19,9 MPa1/2 auf. 1 shows a treatment of a surface of a polymer 10 with a first solvent L 1 20th in a method according to the prior art. In the present case, the polymer is polycarbonate, the surface of which has been microstructured by laser ablation. First is the polymer 10 in a gaseous environment 30th , namely in the air. In the first step 1001 becomes the polymer 10 with acetone as the first solvent 20th brought in contact. Polycarbonate has a Hildebrand parameter of 20.0 MPa 1/2 and acetone has a Hildebrand parameter of 19.9 MPa 1/2 .
  • Der Differenzbetrag der beiden Hildebrand-Parameter beträgt also 0,1 MPa1/2. Im zweiten Schritt 1002 wechselwirkt das Polymer 10 an seiner Oberfläche mit dem ersten Lösungsmittel 20, sodass Fragmente 101 des Polymers 10 in dem ersten Lösungsmittel 20 gelöst werden. Im dritten Schritt 1003 wird das Polymer 10 aus dem ersten Lösungsmittel 20 genommen. Lösungsmittelreste, welche dabei unweigerlich auf der Oberfläche des Polymers 10 verbleiben, verdampfen in die gasförmige Umgebung 30. Dabei bleiben unerwünscht Fragmente P1 101 auf der Oberfläche des Polymers 10 zurück. Die resultierende Oberfläche des Polymers 10 ist dadurch rau und ungeeignet für beispielsweise optische, mikrofluidische oder biochemische Anwendungen.The difference between the two Hildebrand parameters is 0.1 MPa 1/2 . At the second step 1002 the polymer interacts 10 on its surface with the first solvent 20th so that fragments 101 of the polymer 10 in the first solvent 20th be solved. In the third step 1003 becomes the polymer 10 from the first solvent 20th taken. Solvent residues, which inevitably on the surface of the polymer 10 remain, evaporate into the gaseous environment 30th . Fragments P 1 101 remain undesirably on the surface of the polymer 10 back. The resulting surface of the polymer 10 is therefore rough and unsuitable for optical, microfluidic or biochemical applications, for example.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zunächst liegt das Polymer 10 ebenfalls in der gasförmigen Umgebung 30 vor. Ebenso wird im ersten Schritt 2001 des Verfahrens das Polymer 10 mit dem ersten Lösungsmittel 20 in Kontakt gebracht und im zweiten Schritt 2002 wechselwirkt das erste Lösungsmittel 20 mit dem Polymer 10. Dadurch werden Fragmente 101 des Polymers 10 im ersten Lösungsmittel 20 gelöst. Abhängig von der Dauer dieses Schritts 2002 und der Beschaffenheit der Oberfläche des Polymers 10 kann durch ein Anlösen des Polymers 10 gegebenenfalls auch eine Verrundung von Kanten des Polymers 10 erzielt werden. Im dritten Schritt 2003 des Verfahrens wird das Polymer 10 dann in Isopropanol als zweites Lösungsmittel L2 21 überführt. Reste des ersten Lösungsmittels 20, welche sich dabei auf der Oberfläche des Polymers 10 befinden, werden ebenfalls in das zweite Lösungsmittel 21 überführt. Der Transfer des Polymers 10 von dem ersten Lösungsmittel 20 in das zweite Lösungsmittel 21 erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel des Verfahrens durch die gasförmige Umgebung 30, welche als Entkopplungsmedium zwischen den beiden Lösungsmitteln 20, 21 dient. Bei dem Transfer des Polymers 10 durch die gasförmige Umgebung 30 wird darauf geachtet, dass keine signifikante Verdampfung der auf dem Polymer 10 befindlichen Reste des ersten Lösungsmittels 20 auftritt, um eine Abscheidung von in dem ersten Lösungsmittel 20 gelösten Fragmenten 101 auf dem Polymer 10 zu vermeiden. 2 shows a schematic representation of a first embodiment of the method according to the invention. First is the polymer 10 also in the gaseous environment 30th in front. Likewise in the first step 2001 of the process the polymer 10 with the first solvent 20th brought in contact and in the second step 2002 the first solvent interacts 20th with the polymer 10 . This creates fragments 101 of the polymer 10 in the first solvent 20th solved. Depending on the duration of this step 2002 and the nature of the surface of the polymer 10 can by partially dissolving the polymer 10 optionally also a rounding of edges of the polymer 10 be achieved. In the third step 2003 of the process becomes the polymer 10 then converted into isopropanol as the second solvent L 2 21. Remnants of the first solvent 20th which is thereby on the surface of the polymer 10 are also in the second solvent 21st convicted. The transfer of the polymer 10 from the first solvent 20th into the second solvent 21st takes place in this embodiment of the method through the gaseous environment 30th , which acts as a decoupling medium between the two solvents 20th , 21st serves. When transferring the polymer 10 through the gaseous environment 30th Care is taken that there is no significant evaporation of the on the polymer 10 residues of the first solvent 20th occurs to a deposition of in the first solvent 20th dissolved fragments 101 on the polymer 10 to avoid.
  • Auf diese Weise werden Reste des ersten Lösungsmittels 20, insbesondere auf der Oberfläche des Polymers 10 befindliche, in das zweite Lösungsmittel 21 überführt, das mit dem ersten Lösungsmittel 20 mischbar ist. Die in dem ersten Lösungsmittel 20 gelösten Fragmente 101 fallen dabei in der Lösung aus, ohne dass sich diese unmittelbar auf der Oberfläche des Polymers 10 abscheiden. Dies beruht darauf, dass Isopropanol einen Hildebrand-Parameter von 23,8 MPa1/2 aufweist. Der Differenzbetrag der Hildebrand-Parameter von Polycarbonat und Isopropanol beträgt also 3,8 MPa1/2. Im vierten Schritt 2004 wird die Konzentration des ersten Lösungsmittels 20 in dem zweiten Lösungsmittel 21 in der unmittelbaren Umgebung des Polymersubstrats 10 soweit herabgesetzt, dass ein weiteres Anlösen des Polymers 10 durch Reste des ersten Lösungsmittels 20 in dem zweiten Lösungsmittel 21 weitestgehend unterbunden wird. Die Herabsenkung der Konzentration des ersten Lösungsmittels 20 in dem zweiten Lösungsmittel 21 erfolgt durch ein unterschiedliches Verdampfungsverhalten der Lösungsmittel 20, 21, wobei das erste Lösungsmittel 20 schneller als das zweite Lösungsmittel 21 in die gasförmige Umgebung 30 verdampft, sodass die Konzentration des ersten Lösungsmittels 20 in dem zweiten Lösungsmittel 21 herabgesenkt wird. Dies basiert darauf, dass Aceton einen Dampfdruck von 246 hPa bei 20 °C und einen Siedepunkt von 56 °C aufweist, während Isopropanol einen Dampfdruck von 42,6 hPa bei 20 °C und einen Siedepunkt von 82°C aufweist.This way there will be leftovers of the first solvent 20th , especially on the surface of the polymer 10 located in the second solvent 21st transferred that with the first solvent 20th is miscible. The ones in the first solvent 20th dissolved fragments 101 precipitate in the solution without this being directly on the surface of the polymer 10 deposit. This is based on the fact that isopropanol has a Hildebrand parameter of 23.8 MPa 1/2 . The difference between the Hildebrand parameters of polycarbonate and isopropanol is therefore 3.8 MPa 1/2 . In the fourth step 2004 becomes the concentration of the first solvent 20th in the second solvent 21st in the immediate vicinity of the polymer substrate 10 reduced to such an extent that further dissolving of the polymer 10 by residues of the first solvent 20th in the second solvent 21st is largely prevented. Lowering the concentration of the first solvent 20th in the second solvent 21st occurs due to the different evaporation behavior of the solvents 20th , 21st , the first solvent 20th faster than the second solvent 21st into the gaseous environment 30th evaporated, so the concentration of the first solvent 20th in the second solvent 21st is lowered. This is based on the fact that acetone has a vapor pressure of 246 hPa at 20 ° C and a boiling point of 56 ° C, while isopropanol has a vapor pressure of 42.6 hPa at 20 ° C and a boiling point of 82 ° C.
  • Die Herabsenkung der Konzentration des ersten Lösungsmittels 20 in dem zweiten Lösungsmittel 21 erfolgt zusätzlich bereits durch die Verwendung einer ausreichenden Menge des eingesetzten zweiten Lösungsmittels 21 im Rahmen des dritten Schritts 2003 des Verfahrens durch eine hinreichende Verdünnung der ersten Lösungsmittels 20 in dem zweiten Lösungsmittels 21. Durch die Anwesenheit des zweiten Lösungsmittels 21 wird verhindert, dass sich durch das erste Lösungsmittel 20 angelöste Fragmente 101 unmittelbar auf der Oberfläche des Polymers 10 abscheiden.Lowering the concentration of the first solvent 20th in the second solvent 21st takes place additionally through the use of a sufficient amount of the second solvent used 21st as part of the third step 2003 of the process by sufficiently diluting the first solvent 20th in the second solvent 21st . By the presence of the second solvent 21st is prevented from getting through the first solvent 20th loosened fragments 101 directly on the surface of the polymer 10 deposit.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Verfahrens. Die Oberfläche des Polymers 10 weist dabei zu Beginn eine signifikante Rauigkeit auf, welche von einem vorherigen Laserablationsprozess herrührt. Nach der Durchführung der Schritte 2001 - 2004 wie sie auch im ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt werden liegt die Oberfläche des Polymers 10 geglättet vor. 3 shows a schematic representation of a second exemplary embodiment of the method. The surface of the polymer 10 has a significant roughness at the beginning, which originates from a previous laser ablation process. After completing the steps 2001 - 2004 as they are also carried out in the first embodiment, the surface of the polymer lies 10 smoothed before.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Weiterführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem dritten Ausführungsbeispiel. Im Anschluss an den vierten Schritt des Verfahrens gemäß dem ersten oder dem zweiten Ausführungsbeispiel wird in einem fünften Schritt 2005, welcher nach oder während dem vierten Schritt 2004 ausgeführt wird, eine Strömung 40 in dem zweiten Lösungsmittel 21 hergestellt, sodass darin vorhandene Fragmente 101 von der Oberfläche des Polymers 10 weggeführt werden. In einem sechsten Schritt 2006 wird das Polymer 10 aus dem zweiten Lösungsmittel 21 herausgenommen, sodass auf der Oberfläche des Polymers 10 vorliegende Reste des zweiten Lösungsmittels 21 verdampfen. Das Polymersubstrat 10 liegt daraufhin in der gasförmigen Umgebung 30 vor, wobei es eine gereinigte bzw. geglättete Oberfläche aufweist. 4th shows a schematic representation of a continuation of the method according to the invention in a third embodiment. Following the fourth step of the method according to the first or the second exemplary embodiment, in a fifth step 2005 which is after or during the fourth step 2004 running a flow 40 in the second solvent 21st produced so that fragments present therein 101 from the surface of the polymer 10 be led away. In a sixth step 2006 becomes the polymer 10 from the second solvent 21st taken out so that on the surface of the polymer 10 residues of the second solvent present 21st evaporate. The polymer substrate 10 is then in the gaseous environment 30th before, wherein it has a cleaned or smoothed surface.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung einer anderen Weiterführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem vierten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel wird in einem ersten zusätzlichen Schritt 2007, welcher nach dem vierten Schritt 2004 des Verfahrens gemäß dem ersten oder dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird, ein Absorptionsmedium 50 eingesetzt, welches sowohl Fragmente 101, als auch Reste des zweiten Lösungsmittels 21 aufnimmt. In einem zweiten zusätzlichen Schritt 2008 wird das Absorptionsmedium 50 entfernt, sodass das Polymer 10 mit einer gereinigten bzw. geglätteten Oberfläche in der gasförmigen Umgebung 30 vorliegt. Bei dem Absorptionsmedium 50 handelt es sich beispielsweise um ein absorbierendes Tuch, welches in Berührung mit der Oberfläche des Polymers 10 gebracht wird. 5 shows a schematic representation of another continuation of the method according to the invention in a fourth embodiment. In this embodiment, in a first additional step 2007 which after the fourth step 2004 of the method according to the first or the second embodiment is carried out, an absorption medium 50 used, which both fragments 101 , as well as residues of the second solvent 21st records. In a second additional step 2008 becomes the absorption medium 50 removed so the polymer 10 with a cleaned or smoothed surface in the gaseous environment 30th present. With the absorption medium 50 it is, for example, an absorbent wipe that comes into contact with the surface of the polymer 10 is brought.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Behandlung mindestens einer Oberfläche eines Polymers (10), umfassend die folgenden Schritte: - Behandeln (2001) der Oberfläche mit einem ersten Lösungsmittel (20), dessen Hildebrand-Parameter sich vom Hildebrand-Parameter des Polymers (10) um weniger als 3,6 MPa1/2 unterscheidet, - Überführen (2003) des Polymers (10) in ein zweites Lösungsmittel (21), dessen Hildebrand-Parameter sich vom Hildebrand-Parameter des Polymers (10) um mehr als 2,0 MPa1/2 unterscheidet, und das mit dem ersten Lösungsmittel mischbar ist.A method for treating at least one surface of a polymer (10), comprising the following steps: treating (2001) the surface with a first solvent (20), the Hildebrand parameter of which differs from the Hildebrand parameter of the polymer (10) by less than 3 , 6 MPa 1/2 differs, - transferring (2003) the polymer (10) into a second solvent (21) whose Hildebrand parameter differs from the Hildebrand parameter of the polymer (10) by more than 2.0 MPa 1/2 differs, and which is miscible with the first solvent.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hildebrand-Parameter des ersten Lösungsmittels (20) sich um einen geringeren Betrag vom Hildebrand-Parameter des Polymers (10) unterscheidet als der Hildebrand-Parameter des zweiten Lösungsmittels (21).Procedure according to Claim 1 , characterized in that the Hildebrand parameter of the first solvent (20) differs from the Hildebrand parameter of the polymer (10) by a smaller amount than the Hildebrand parameter of the second solvent (21).
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dampfdruck des ersten Lösungsmittels (20) größer als ein Dampfdruck des zweiten Lösungsmittels (21) ist.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that a vapor pressure of the first solvent (20) is greater than a vapor pressure of the second solvent (21).
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Siedepunkt des ersten Lösungsmittels (20) kleiner als ein Siedepunkt des zweiten Lösungsmittels (21) ist.Method according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that a boiling point of the first solvent (20) is lower than a boiling point of the second solvent (21).
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lösungsmittel (20) ein Keton ist und das zweite Lösungsmittel (21) ein Alkohol ist.Method according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the first solvent (20) is a ketone and the second solvent (21) is an alcohol.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer (10) in dem zweiten Lösungsmittel (21) einer Strömung (40) des zweiten Lösungsmittels (21) ausgesetzt wird (2005).Method according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the polymer (10) in the second solvent (21) is exposed to a flow (40) of the second solvent (21) (2005).
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer (10) aus dem zweiten Lösungsmittel (21) entnommen wird und anschließend einem Absorptionsmedium (50) ausgesetzt wird (2007), welches eingerichtet ist, um das zweite Lösungsmittel (21) und Fragmente (101) des Polymers (10) zu absorbieren.Method according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that the polymer (10) is removed from the second solvent (21) and then exposed (2007) to an absorption medium (50) which is set up to remove the second solvent (21) and fragments (101) of the polymer (10) absorb.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandeln (2001) der Oberfläche mit dem ersten Lösungsmittel (20) und das Überführen (2003) des Polymers (10) in das zweite Lösungsmittel (21) abwechselnd mehrfach wiederholt werden.Method according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that treating (2001) the surface with the first solvent (20) and converting (2003) the polymer (10) into the second solvent (21) are alternately repeated several times.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Oberfläche vor dem Behandeln (2001) mikrostrukturiert wird.Method according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the at least one surface is microstructured before the treatment (2001).
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrostrukturieren mittels Laserablation erfolgt.Procedure according to Claim 9 , characterized in that the microstructuring takes place by means of laser ablation.
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