DE2144253C3 - Verfahren zur oberflächlichen Pfropfung von Kunststoffolien oder -platten - Google Patents

Verfahren zur oberflächlichen Pfropfung von Kunststoffolien oder -platten

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DE2144253C3
DE2144253C3 DE19712144253 DE2144253A DE2144253C3 DE 2144253 C3 DE2144253 C3 DE 2144253C3 DE 19712144253 DE19712144253 DE 19712144253 DE 2144253 A DE2144253 A DE 2144253A DE 2144253 C3 DE2144253 C3 DE 2144253C3
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Emil Dr. Proksch
Erich Slais
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Oesterreichische Studiengesellschaft fur Atomenergie Wien GmbH
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Oesterreichische Studiengesellschaft fur Atomenergie Wien GmbH
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/12Chemical modification
    • C08J7/16Chemical modification with polymerisable compounds
    • C08J7/18Chemical modification with polymerisable compounds using wave energy or particle radiation

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Description

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Es ist bekannt, daß die Eigenschaften eines bellimmten Kunststoffes in vorhersagbarer Weise dadurch verändert werden können, daß Monomeren-•inheiten eines zweiten, abweichende Eigenschaften aufweisenden Kunststoffes als Seitenketten an die Polymerkette des ursprünglichen Kunststoffes anpolymerisiert, d. h. »aufgepfropft« werden. Initiiert · wird diese »Pfropfung« am einfachsten unter Zuhilfenahme energiereicher (ionisierender) Strahlung, wie z. B. Röntgen- oder Gammastrahlung, Betastrahlung oder schnelle Elektronen aus einem Elektronenbeschleuniger. Diese strahlenchemische Pfropfung kann auf verschiedene Art und Weise durchgeführt werden. Wenn nur eine oberflächliche Pfropfung gewünscht ist, d. h., wenn die Eigenschäften des Ausgangsmaterials nur oberflächlich verändert werden sollen, wird vorteilhaft zuerst das gewünschte Monomere nur oberflächlich eindütundieren gelassen und anschließend durch Bestrahlung die Pfropfung ausgelöst. Bei diesem sogenannten »direkten«; Verfahren wird die geringste Strahlendosis benötigt, was sowohl aus wirtschaftlichen Gründen als auch wegen der Verringerung der Nebenwirkungen (Abbau des Ausgangsmaterials, Verfärbung, Versprödung usw.) von Vorteil ist.
Dieses direkte Verfahren hat jedoch üblicherweise einen Nachteil. Bei den meisten zu pfropfenden Systemen, wie bei den meisten Polymerisationsreaktionen überhaupt, wirkt Luftsauerstoff als Inhibitor, d. h., die Reaktion wird durch den Luftsauerstoff gehemmt. Es ist daher erforderlich, während der Bestrahlung die Luft durch ein sausrstofffreies und inertes Schutzgas oder durch Vakuum zu ersetzen. Es ist jedoch schwer, ohne hohen und kostspieligen Aufwand die letzten Sauerstoffspuren zur Gänze zu entfernen. Dadurch kommt es dazu, daß während der Pfropfung aus dem Schutzgas bzw. Vakuum doch noch geringe Sauerstoffmengen in die Oberfläche eindiffundieren und daher gerade dort, wo die stärkste Pfropfung stattfinden soll, diese verlangsamen oder unter Umständen ganz unterdrücken. Dazu kommt noch, daß die im allgemeinen flüchtigen Monomeren aus der unmittelbaren Oberflächenschicht ganz oder zumindest teilweise abdampfen können, wenn die Pfropfung nicht schnell genug erfolgt. Besonders ausgeprägt sind beide störenden Effekte bei Bestrahlung mit geringer Dosisleistung, da dann die zur Pfropfung notwendige Dosis erst nach langer Zeit erreicht wird und daher für die Eindiffusion von Sauerstoff gleichwie für das Abdampfen des Monomeren genügend Zeit vorhanden ist. Von den derzeit für technische Zwecke verwendeten Strahlenquellen weisen vor allem Röntgen- und Gammastrahlenquellen eine niedrige Dosisleistung auf.
Erfindungsgemäß wird nun ein Verfahren zur oberflächlichen Pfropfung von Kunststoffolien, Platten u. dgl. durch oberflächliches Anqueilen mit Monomeren und anschließender Bestrahlung mit Röntgen- oder Gammastrahlung unter Schutzgas oder Vakuum vorgeschlagen, bei dem die zu behandelnden Kunststoffolien, Platten u. dgl. nach der Quellung in einem Monomerenbad noch in diesem Bad unter dem Flüssigkeitsspiegel mit dünnen Abde^kplatten, vorzugsweise Glasplatten, zu einem geschlossenen Paket vereinigt werden, wobei jede Kunstoffolie, Platte u. dgl. mit ihrer gesamten Oberfläche zwischen zwei Abdeckplatten zu liegen kommt, worauf dieses Paket, ohne geöffnet zu werden, dem Bad entnommen und in an sich bekannter Weise unter Schutzgas oder Vakuum bestrahlt wird.
Durch diese Vorgangsweise wird während der Bestrahlung die gesamte Kunstoffoberfläche dicht abgedeckt und dadurch sowohl die Eindiffusion von Sauerstoff in diese Oberfläche als auch umgekehrt das Abdampfen von Monomeren aus dieser Oberfläche heraus verhindert. Die Durchdringungsfähigkeit der genannten energiereichen elektromagnetischen Strahlungen ist groß genug, um auch durch mehrere Schichten von Kunststoff und Abdeckmaterial in das Innere der Pakete einzudringen. Gegebenenfalls mUssen die Dicke der Abdeckplatten, de.en spezifisches Gewicht und/oder die Zahl der Abdeckplatten und Kunststoffschichten der Durchdringungsfähigkeit der verwendeten Strahlung angepaßt werden. Die Abmessungen der Abdeckplatten
müssen auch auf eventuci! auftretende Langcniinderungen der Kunststoffolien, Platten u. dgl. bei dar Queüung Bedacht nehmen, ti. h. gegebenenfalls etwas größer sein als die ursprünglichen Kunststofffolien.
Das Material der zur Verwendung gelangenden Abdeckplatten sollte ein möglichst geringes spezifisches Gewicht aufweisen, damit die dadurch hervorgerufene Schwächung der Intensität der eingestrahlten Strahlung möglichst gering ist. Außerdem muß das Material resistent sowohl gegenüber der Stra'h'ungseinwirkung als auch gegenüber dem Pf-Opfungsmittel sein. In dieser Hinsicht besondere vorteilhaft sind Platten aus einem anorganischen Glas, gegebenenfalls auch solche aus einem glasüberzogenen Cd. h. emaillierten) Leichtmetall, wie ;:. B. Aluminium, Magnesium u. dgl.
Besonders oneiihaft wird die beschriebene Vereinigung zu einem geschlossenen Paket so durchgerührt, daß zuerst ein loses Paket hergestellt wird, lias abwechselnd aus den zu behandelnden Kunststoffolien. Platten u. dgl. und aus dünnen Abdeckplatten sowie aus Abstandha'tcrn zwischen sämtlichen benachbarten Oberflächen besteht, daß dann dieses lose Paket ins Monomerenbad eingesetzt wird, nach der Quellung die Abstandhalter entfernt werden und djs bisher lose zu einem geschlossenen Paket ,rasa ην en geschoben wird, das anschließend dem Bad entnommen und bestrahlt werden kann
[se das Paket einma1 geschossen, wird es durch die dtinnan FlüssigkeitsfiiTie zwischen den einzelnen Oberflächen und die von diesen ausgeübten Kapillarkräfte so weit zusammengehalten, daß es ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen dem Bad entnommen werden kann, ohne daß wieder Luft eindringt.
1st das zu pfropfende System besonders sauer.stofternpfindlich. dann ist es vorteilhaft, vor der Herstellung des Paketes auch den im Monomerenbad gelösten Sauerstoff zu entfernen, so daß im fertigen Paket auch die dünnen, den Kunststoffoberflachen <,„ anhaftenden Flüssigkeitsfilme sauerstofffrei sind. Dies kann dadurch erreicht werden, daß vor dem Schließen des Paketes der im Monomerenbad gelöste Luftsauerstoff durch Spülen mit Inertgas oder Anlegen eines Vakuums entfernt wird. Bei relativ wenig sauerstoffempfindlichen Systemen ist die in den dünnen Flüssigkeitsfilmen enthaltene Sauerstoffmenge im allgemeinen zu gering, um sich bemerkbar zu machen.
Werden an die oberflächliche Beschaffenheit der zu pfropfenden Kunststoffoberfliichen besondere Ansprüche gestellt, so müssen auch die Oberflächen der verwendeten Abdeckplatten entsprechend hochwertig, d. h. eben, glatt und frei von Fehlern sein. Höchsten Ansprüchen wird entsprochen, wenn -die Oberflächen der verwendeten Glasplatten optische Qualität aufweisen.
Neigen die gepfropften Kunststoffoberflächen dazu, sich nicht mehr von den Abdeckoberflächen trennen zu lassen und diesen anzuhaften, was nur bei Propfung mit besonders stark polaren Monomeren der Fall ist, so kann dies leicht dadurch verhindert werden, daß die verwendeten Glasplatten vor dem Einsatz mit einem Silikonöl, einer paraffin- oder wachsartigen Substanz oder einem anderen Trennmittel in dünner Schicht behandelt werden.
Irr; folgenden wird das Wesen der Erfindung an Hand von Beispielen näher erläutert, wobei die Wahl der Beispiele keineswegs den Anwendungsbereich der Erfindung einschränkt.
Beispiel I
ID Platten aus Weieh-PVC ä 300 > 200 - 1 mm wurden mit Ii Glasplatten ä .UO ·' 210 ■<·'-. 1 mm zu einem losen Paket zusammengestellt und jeweils zwei gegenüberliegende Flächen durch zwei an den Rändern des Paket« eingebrachte und miteinander zu einem gabelförmigen Gebilde vereinigte Glasstäbe auf Distanz gehalten. Dieses Paket wurde dann stehend in ein auf 40 C·temperiertes und intensiv gerührtes Bad aus wasserfreier Acrylsäure eingebracht; nach 15 min wurden die Distanzhalter herausgezogen und wurde das bisher lose Paket mit Hilfe einer Zange zu einem iieschlossenen zusammengeschoben. Dieses Paket wurde sodann dem Bad entnommen und nunmehr liegend in einen Besirühlungsbehäller transferiert, in dem es nach kurzem Spülen mit Reinstickstoff in einer "0Co-Bestrahlungsanlage (Dosisleistung O.5 Mradh) mit einer Strahlungsdosis «on 0.2 Mrad bestrahlt wurde.
Von fertigen Proben wurden Querschnitte hergestellt und diese Schnitte mit verschiedenen basischen, nur auf die gepfropften Bezirke der PVC-Platten aufziehenden Farbstoffen eingefärbt. Dabei wurde festgestellt, daß die stärkste Färbung und somit die stärkste Pfropfung immer unmittelbar an der Oberfläche auftrat und gegen das Innere der Platten zu abnahm.
Parallelversuche an sonst gleich behandelten, aber einzeln bestrahlten Proben, deren Oberfläche daher direkt dem Schutzgas ausgesetzt war, zeigten nach den Färbeversuchen stets e;ne oberflächliche, etwa 5 11 starke Zone, in der eine deutliche Farbstoftverarmung und daher eine -verminderte Pfropfung auftrat.
Beispiel 2
10 Platten aus nichtweichgemachtem PVC wurden bei einer Aerylsäurebadtemperatur von 60 C, ansonsten wie unter Beispiel 1 beschrieben, behandelt. Unter diesen Bedingungen klebt das PVC stark am Glas und ist bei den angegebenen Plattenabmessungen nicht mehr vom Glas abzulösen, ohne daß die Platten dabei zerbrechen.
In einem Parallelversuch wurden die Glasplatten vor ihrem Einsatz gereinigt, kurz in einer 3" oigen Lösung von Wacker-Silikonöl AK in Trichloräthylen gebadet, aus dem Bad herausgezogen, wurde der anhaftende Flüssigkeitsfilm durch 4stündiges Behandeln im Trockenschrank bei 200 : C eingebrannt und mit den so behandelten Glasplatten wie mit den unbehandelten Glasplatten weitergearbeitet. Die gepfropften Kunststoffplatten lassen sich nach der Bestrahlung mühelos und ohne Beschädigung von der Glasunterlage abnehmen. Die Wirksamkeit der Silikonisierung hält über mindestens 5 Verwendungen an, bevor sie erneuert werden muß. Färbeversuche ergaben wieder, daß auch die silikonisierten Glasplatten ein Pfropfungsmaximum direkt an der Oberfläche bewirken. Einzeln bestrahlte Proben ergaben dagegen auch hier eine oberflächliche Abreicherung cer aufgepfropften sauren Gruppen.

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur oberflächlichen Pfropfung von Kunststoffolien oder -platten durch oberflächliches Anquellen mit Monomeren und anschließender Bestrahlung mit Röntgen- oder Gammastrahlung unter Schutzgas oder Vakuum, dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandelnden Kunststoffolien oder -platten nach der Quellung in einem Monomerenbad noch in diesem Bad unter dem Flüssigkeitsspiegel mit dünnen Abdeckplatten zu einem geschlossenen Paket vereinigt werden, wobei jede Kunststofffolie oder -platte mit ihrer gesamten Oberfläche zwischen zwei Abdeckplatten zu liegen kommt, worauf dieses Paket, ohne geöffnet zu werden, dem Bad entnommen und in an sich bekannter Weise unter Schutzgas oder Vakuum bestrahlt wird.
2. Verfahren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein loses Paket hergestellt wird, das abwechselnd aus Kunststoffolien oder -platten und aus dünnen Abdec.'cplatten sowie aus Abstandhaltern zwischen sämtlichen benachbarten Oberflächen besteht, daß dieses lose Paket ins Monomerenbad eingesetzt wird, nach der Quellung die Abstandhalter entfernt werden und das bisher lose zu einem geschlossenen Paket zusammengeschoben wird, das anschließend dem Bad entnommen und bestrahlt werden kann.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schließen des Pakeies der im Monomerenbad gelöste Luftsauerstoff durch Spülen mit Inertgas oder Anlegen eines Vakuums entfernt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der verwendeten Abdeckplatten optische Qualität aufweisen.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Abdeckplatten mit einem Silikonöl, einer paraffin- oder wachsartigen Substanz oder einem anderen Trennmittel vorbehandelt werden.
DE19712144253 1970-09-04 1971-09-03 Verfahren zur oberflächlichen Pfropfung von Kunststoffolien oder -platten Expired DE2144253C3 (de)

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DE2144253A1 DE2144253A1 (en) 1972-03-16
DE2144253B2 DE2144253B2 (de) 1973-07-19
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AT305648B (de) 1973-03-12
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DE2144253A1 (en) 1972-03-16

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