DE2165805B2 - Verfahren zur hydrophilierung der oberflaechen von polysiloxanformkoerpern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hydrophilierung der Oberflächen von Polysiloxanformkörpern einschließlich von Kontaktlinsen.

Viele Kunststoffoberflächen sind nicht benetzbar.

Zum Beispiel bei Polysiloxanen ist deren Hydrophobie ein Hinderungsgrund für eine Verwendung dieses Materials für Kontaktlinsen, obwohl andere E_lgenschaften des Stoffes hierfür vorteilhaft sind.

Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen mit dem die Oberflächen von Gegenständen aus Polysiloxanen hydrophil zu machen sind, ohne daß sonstige vorteilhafte Eigenschaften des Materials in merklichem Ausmaß nachteilig verändert werden

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Oberflächen in einer Gasatmosphäre von 10-' bis 10-Torr in einer Glimmentladung zum Einwirken von in einem elektrischen Feld zwischen zwei Elektroden unter einer angelegten Spannung von 0,5 bis 10 kV beschleunigten Gasionen ausgesetzt werden, und daß der Enlladungsstrom der Glimmentladung so eingestellt wird daß die Oherflächentemperatur der zu hydrophilierenden Oberfläche zwischen 20 und 60° beträgt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, daß zusätzlich organische Verbindungen zur Reaktion mit den Oberflächen und dem Gas gebracht werden.

Was die Gasatmosphäre betrifft, so kann sie aus Sauerstoff, Stickstoff oder einem Gemisch dieser Gase bestehen. Besonders vorteilhaft ist es in dem Fall, bei dem zusätzliche organische Verbindungen nicht verwendet weiden, eine Kohlendioxidatmosphäre und bei Verwendung der organischen Verbindungen eine Edelgasatmosphäre, beispielsweise aus Argon zu verwenden.

Die Gase werden durch die anliegende Spannung ionisiert und treffen auf die zu behandelnde Oberfläche, wodurch die Molekülketten des Polysiloxans an der Oberfläche aufgespalten werden und mit den aktivierten Restgasen reagieren. Dadurch werden Atome bzw. Atomgruppen in den verbleibenden Polysiloxanverband eingebaut, die eine Hydrophilierung bewirken.

Nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden organische Verbindungen verwendet die unter Einfluß des ionisierten Gases mit dem Grundmaterial reagieren. Erfindungsgemäß werden solche Verbindungen verwendet, die eine Doppelbindung sowie eine endständige funktionell Gruppe aufweisen.

Als geeignet und vorteilhaft haben sich ungesättigte Carbonsäuren, beispielsweise Acrylsäure oder Crotonsäure bzw. deren Homologe, erwiesen. Vorteilhaft sind auch ungesättigte Polyglykole, beispielsweise solche mit der Allylgruppe.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Teile mit den zu hydrophilierenden Oberflächen in die organische Verbindung eingelagert und nach Eindiffundieren derselben der Glimmentladung unterzogen.

Es ist auch möglich, die organische Verbindung durch Einreiben in die zu hydrophilierende Oberfläche einzubringen oder sie in das noch nicht ausvulkanisierte Material der Teile mit den zu hydrophilierenden Oberflächen einzuwalzen.

Da die Teile der eingelagerten organischen Stoffe, die nicht durch Einwirkung der Entladung verändert werden, bei bestimmten Gegenständen, beispielsweise Kontaktlinsen, unerwünscht sein können, ist es vorgesehen, nach Beendigung der Glimmentladung in der Oberfläche verbliebene Reste der organischen Verbindung durch Einlegen der Teile in Wasser wieder zu entfernen. Weiter können die verbliebenen Reste auch durch Entgasen, beispielsweise bei höherer Temperatur,

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entfernt werden.

Durch dieses Verfahren werden weder die Transparenz noch die Flächenpasse der dem Verfahren unterzogenen Gegenstände wesentlich verändert Abgesehen von der Benetzbarkeit durch Flüssigkeiten wird außerdem bei nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Oberflächen auch eine bessere Adhäsion won Klebern erreicht. Dadurch können Werkstoffe, bei denen dies bisher nicht ohne weiteres möglich war, in einfacher Weise durch Verkleben miteinander verbunden werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens werden an Hand einer schematischen Darstellung einer bekannten Anlage, die zur Durchführung des Verfahrens benutzt wird, beschrieben.

Aus einem Rezipienten 1 wird mittels einer Pumpe 2 das darin befindliche Gas entfernt, bis ein Druck von etwa 10"' bis 10~³ Torr herrscht. Zum Einspeisen eines Cases in den Rezipienten 1 dient ein Ventil 3. Innerhalb des Rezipienten 1 befinden sich zwei Elektroden 4 und 5, die durch Hülsen 4a und 5a gegenüber dem Boden la des Rezipienten 1 elektrisch isoliert sind. Auf der Elektrode 4 befindet sich das Material 6, dessen Oberfläche zu hydrophilieren ist. Die Form des Rezipienten und die Lage der Elektroden kann auch anders gewählt werden.

Durch Anlegen einer geeigneten Gleich- oder Wechselspannung zwischen etwa 500 V und 10 kV werden die im Rezipienten 1 befindlichen Restgase ionisiert und treffen auf das an der Elektrode 4 angebrachte Material 6. Als Füllgase dienen beispielsweise Luft, Sauerstoff, Stickstoff oder Kohlendioxyd. Durch das Auftreffen der energiereichen Ionen auf die Oberfläche 6 werden die Molekülketten des Polysil-Oxans aufgespalten und reagieren mit den aktivierten Rastgasen. Dadurch werden Atome bzw. Atomgruppen in den verbleibenden Polysiloxanverband eingebaut, die tine Hydrophilierung bewirken. Besonders günstig erweist sich die Verwendung von Kohlendioxyd als Restgas. Der mit Hilfe der beschriebenen Methode erzielte Benetzungseffekt ist so stark, daß bei der Randwinkelmessung sogar Werte von Silikatglas und besser erzielt wurden. Zum Beispiel werden bei einer Unbehandelten Probe Randwinkel von 115° gemessen, während sie bei der behandelten Probe nur 20^c betragen. Wichtig ist die Einhaltung einer bestimmten Temperaturgrenze, wobei die Oberfläche 6 während der Behandlung auf keinen Fall heißer als 100°C werden darf, da sonst der Effekt nicht auftritt.

Eine Modifikation des beschriebenen Verfahrens besteht in der Anwendung organischer Verbindungen, welche unter dem Einfluß der ionisierten Gase mit dem Grundmaterial 6 reagieren können. Hierbei treten außerdem Nebenreaktionen zwischen den ionisierten Gasen und dem Grundmaterial einerseits und den ionisierten Gasen und den einzubauenden Verbindungen andererseits auf. Der Haupteffekt wird aber im wesentlichen durch die weit höhere Konzentration der organischen Verbindungen hervorgerufen.

Der Vorteil dieser Substanzen liegt in ihrem relativ geringen Dampfdruck, wodurch die Gefahr eines vorzeitigen Abdampfens während der Behandlung vermieden wird.

Zur Vorbehandlung werden die Proben in die entsprechenden Substanzen eingelagert. Nach der Entnahme werden sie abgerieben und im trockenen Zustand in den Rezipienten der Anlage gebracht. Die in das Material eindiffundierte Substanzmenge reicht zur Erzielung einer guten hydrophilen Oberfläche vollständig aus. Da eine quantitative Umsetzung der in das Material eingebrachten Substanzen nicht erfolgt, ist es aus physiologischen Gründen vorteilhaft, diese nach der Behandlung durch längeres Einlagern in Wasser auszuwaschen oder durch Ausgasen zu entfernen. Das Einbringen der geeigneten Verbindungen in das Grundmaterial kann neben dem Einlagern noch durch Einreiben in die Oberfläche bzw. Einwalzen in das noch nicht ausvulkanisierte Ausgangsmaterial erfolgen. Äußerst vorteilhaft erfolgt das Einbringen der organischen Verbindungen in die Oberfläche durch zerselzungsfreies Vergasen im Rezipienten.

Um die schon erwähnten Nebenreaktionen mit dem Restgas zu vermeiden, ist es besonders günstig, bei Verwendung zusätzlicher organischer Verbindungen als Restgas im Rezipienten 1 ein Edelgas, wie Argon, zu verwenden.

Bei dem mit dem beschriebenen Verfahren erzielten Effekt handelt es sich um einen Oberflächeneffekt, bei dem die Zeitdauer und die Höhe der angelegten Spannung über die Eindringtiefe entscheiden.

Durch die geschilderten Verfahren werden weder die Transparenz noch die Formtreue der eingebrachten Proben wesentlich verändert. Der hydrophile Effekt der Oberfläche läßt selbst bei längerer Lagerdauer nicht nach und erfährt keine Veränderung durch mechanische Beanspruchung, beispielsweise durch Putzen oder Reiben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Hydrophilierung der Oberflächen von Polysiloxanformkörpern einschließlich von Kontaktlinsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen in einer Gasatmosphäre von 10-' bis ΙΟ-³ Torr in einer Glimmentladung dem Einwirken von in einem elektrischen Feld zwischen zwei Elektroden unter einer angelegten Spannung von 0,5 bis 10 kV beschleunigten Gasionen ausgesetzt werden, und daß der Entladungsstrom der Glimmentladung so eingestellt wird, daß die Oberflächentemperatur der zu hydrophilierenden Oberfläche (6) zwischen 20 und 60° beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich organische Verbindungen zur Reaktion mit den Oberflächen (6) und dem Gas gebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu hydrophilierenden Oberflächen (6) an einer Elektrode (4) angebracht sind.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Gasatmosphäre Sauerstoff, Kohlendioxyd, Edelgas und/oder Stickstoff verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ais organische Verbindungen solche mit einer Doppelbindung und/oder einer endständigen funktioncllen Gruppe verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Teile mit den zu hydrophilierenden Oberflächen in die organische Verbindung eingelagert werden und nach Eindiffundieren derselben der Glimmentladung im Rezipienten unterworfen werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Verbindung durch Einreiben in die zu hydrophilierende Oberfläche eingebracht wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbringen der organischen Verbindungen in die Oberfläche durch zersetzungsfreies Vergasen im Rezipienten erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Verbindung durch Einwalzen in das noch nicht ausvulkanisierte Material der Teile mit den zu hydrophilierenden Oberflächen erfolgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung der Glimmentladung in der Oberfläche verbliebene Reste der organischen Verbindung durch Einlegen der Teile in Wasser wieder entfernt werden

U. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die im Material verbliebenen Reste durch Ausgasen entfernt werden.