DE10213080A1 - Mit nanodünnen Funktionsschichten versehene flexible Substratbahnen - Google Patents

Mit nanodünnen Funktionsschichten versehene flexible Substratbahnen

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Abstract

Gegenstand der Erfindung sind allerdünnste Funktionsschichten aus organischem oder anorganischem Matrixmaterial, vor allem aus mmu-körnigen Pulverpartikeln. Diese Dünnstschichten verleihen dem flexiblen Substrat zusätzliche Eigenschaften zu den bereits vorhandenen hinzu.

Description

  • Die Erfindung betrifft bisher technisch nicht darstellbare Dünnstschichten (Matrix) in Nanostärke, aus µm-körnigem Pulver, als Funktionsschicht auf flexiblen Substraten (siehe Anspruch 1.)
  • Es ist üblich und Stand der Technik, dass flexible Substrate wie Leder, Textilien, Papier und Kunststofffolien zusätzliche Eigenschaften verliehen bekommen (Veredelung) indem meist Wasser als Carrier (Trägermedium) für das Matrixmaterial genutzt wird (Suspension). Je nachdem welche Technik in Anwendung kommt (sprühen, tauchen usw.) wird viel Energie gebraucht, um zuletzt das Substrat auch wieder zu trocknen. Und es werden verhältnismässig grosse Mengen an Matrixmaterial in der Suspension gebraucht, aber nur zum Teil auf das Substrat übertragen und damit wirklich verbraucht. Ein sehr beachtlicher Rest bleibt im Carrier, z. B. im Wasser und bewirkt damit dessen Verunreinigung. Dieses Wasser und die verbliebene suspendierte Matrix müssen kostenintensiv voneinander getrennt werden. Der Rest/Schlämme sind zu entsorgen. Es konnten bisher keine dünneren Schichten aufgetragen werden, als es der Körnung des entsprechenden Pulvers entspricht. Man weiss aber, dass nur nanostarke Schichten genügen würden, um Funktionen zu übertragen.
  • Die gestellte Aufgabe ist demnach, dass ein trockenes Verfahren verwendet wird, um auf flexiblen Substraten neue Funktionen zu deponieren bzw. zu implantieren. Es liegt auf der Hand, dass dabei "molekulardisperse" Dispersionen am geeignetsten sind, wenn nicht das trockene Pulver verwendet werden kann. Molekulardispers heisst, dass der Teilchendurchmesser etwa bei 100 nm oder kleiner liegt. D. h., dass der Teilchendurchmesser geringer sein sollte, als man Pulver rationell insustriell herstellen kann. Deshalb bietet sich der hochfrequente (im Megaherzbereich) kalte Plasmatrahl bei Atmosphärendruck als Carrier für Pulver an. In diesem kalten Plasmastrahl wird das µm-grosse Pulver vernebelt, also nicht verdampft und wird in diesem Aggregatzustand auf das Substrat geschleudert.
  • Die Vorteile eines ultrafeinen nanoskaligen Pulvers bestehen darin, dass dieses auf eine Fläche aufgetragen, die Flexibilität des Substrates in keiner Weise beeinträchtigen. Das ist etwa so wie bei Kies: feiner Sand fliesst leichter und geschmeidiger als grober Kies.
  • Bisher ist es nur gelungen entsprechend feinen Nanostaub (der dann aber leider nicht mehr rieselfähig ist) herzustellen, indem der Ausgangsstoff durch fein fokussierte Lasersrtahlen verdampft wird, um dann anschliessend zu winzigen Kügelchen zu kondensieren. Es wurde jetzt aber die erstaunliche Tatsache festgestellt, dass fast jedes organische pulvrige und liquide Material im hochfrequenten kalten Plasma vernebelt, aber nicht verdampft wird. Im Nebel bleiben, wie z. B. beim H2O im ntürlichen Nebel, die Moleküle erhalten und behalten somit ihre Grundeigenschaften. Diese neue Erkenntnis führt zu Entwicklungen, die es ermöglichen jedweden flexiblen Substraten neue und zusätzliche Eigenschaften zu verleihen, ohne die Flexibilität zu beeinträchtigen. Dank dieser Erkenntnis wird es nunmehr möglich rationell, preisgünstig, Energie sparend, Wasser sparend und problematische Abfälle vermeidend, Dünnstbeschichtungen durchzuführen, um dem Substrat damit neue Eigenschaften zu verleihen.
  • Die Möglichkeit in µm-Körnung nur nanostarke Schicht (normalerweise ein Paradoxon) auf Subtrate aufzutragen ist eine neue Erkenntnis und wird jetzt erst durch das sog. Atmosphärenplasma möglich. Der Plasmatrahl ist kalt und führt deshalb nicht zur Verdampfung des in den Plasmastrahl eingerieselten Pulvers. Es gibt nur eine Vernebelung, bei der die Eigenschaften des Matrixmateriales erhalten bleiben.

Claims (14)

1. Erzeugung von nanostarken Schichten aus µm-körnigm Pulver auf flexiblen Subtraten u. A. zum Zwecke des Über- und Auftragens neuer und zusätzlicher Eigenschaften /Funktionen. D. h. es werden, unabhängig von der Matrixkorngrösse nur nanostarke Funktionsschichten erzeugt, ohne die natürliche Flexibilität des Substrates zu beeinträchtigen.
2. Nanoschichten gemäß Anspruch 1. Aus liquidem Matrixmaterial (z. B. Dispensionen)
3. Die nanoschichten können nicht nur gemäß 1. Funktionen übertragen, sondern auch z. B. die flexiblen Flächen passiveren oder aktivieren.
4. Die nanostarken Schichten gemäß 1. sind geschlossen und können auch als Diffusionssperre dienen.
5. Die Schichten gemäß 1.-4. bestehen aus anorganischem Material.
6. Die Schichten gemäß 1.-4. bestehen aus organischem Matrixmaterial.
7. Die Schichten gemäß 1.-4. bestehen aus naturgewachsenen Polymeren.
8. Die Beschichtung gemäß 1.-4. wird auf Leder aufgebracht.
9. Die Beschichtung gemäß 1.-4. wird auf Textilien jedweder Art aufgebracht.
10. Die Beschichtung gemäß 1.-4. wird auf Papier aufgebracht.
11. Die Beschichtung gemäß 1.-4. wird auf Kunststofffolien aller Art aufgebracht.
12. Die Beschichtungen 1.-11. können auch der Erzielung optischer Effekte z. B. Farbgebung oder Interferenz oder Spiegelung dienen.
13. Die Beschichtungen gemäß 1.-11. Versiegeln vorhandene Porungen nicht.
14. Die Beschichtungen gemäß 1.-11. Erfassen auch die Innenränder vorhandener Porungen.
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WO2010029586A1 (en) * 2008-09-11 2010-03-18 Biotecnology Advice And Designer International S.R.L. Surface treatment method, particularly for materials, fabrics and other laminar elements having similar properties, and product obtained with the method

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