DE4309068A1 - Verfahren zur Pfropfung von anorganischen Stoffen auf organische Hochpolymere - Google Patents

Verfahren zur Pfropfung von anorganischen Stoffen auf organische Hochpolymere

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Joerg Heymann
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von festhaftenden Partikeln aus Schmelzen oder Lösungen auf die Oberflächen von hochpolymeren Materialien natürlichen oder synthetischen Ursprungs.
Die Anwendungsgebiete liegen sowohl im Bereich der Metallurgie, der keramischen Industrie, der Leichtindustrie und des Bauwesens bei der Herstellung von Verbundstoffen und der Schaffung neuer Erzeugnisse mit projektierbaren Eigenschaften.
Zur Erreichung einer Haftung von organischen Hochpolymeren untereinander oder in Verbundwerkstoffen ist eine Vielzahl von Verfahren bekannt.
So wird zum Beispiel in der DE-OS 28 16 856 vorgeschlagen, zur Verbesserung der Haftung zwischen Polymeren und Metall die Polymeroberfläche während einer Vakuum-Glimmentladungsbehandlung zu erhitzen. Dagegen sollen nach der DD-PS 1 47 647 die Haft- und Benetzungseigenschaften einer Folienoberfläche durch Kopplung einer Coronabehandlung mit einer Ozonbehandlung verbessert werden.
In der DD-PS 2 40 400 ist ein Verfahren zur Veredlung von Textilmaterialien beschrieben, bei dem u. a. ein strahlungschemisch initiiertes Pfropfen eines Monomeren mittels beschleunigter Elektronen bei Dosen von 0,2 . . . 1,2 Mrd. und hohen Dosisleistungen von 1,0 . . . 5,0 Mrd./s erfolgt.
Diese angeführten bekannten Lösungen haben als Mängel jeweils einen hohen apparativen Aufwand und sind durch einen hohen Energiebedarf gekennzeichnet, wobei ihre Anwendbarkeit zumeist nur auf bestimmte Materialarten festgelegt ist.
Bei dem in der DE-OS 35 08 552 beschriebenen Verfahren zur Bewehrung mineralisch gebundener Bauglieder erfolgt eine Infrarotbestrahlung von Fadenscharen aus synthetischer Seide. Die dadurch erhöhte Affinität auf der Oberfläche wird zur Anlagerung von polysilikatbildenden Bindemitteln zur Verklebung und Formfixierung von Fadenbündeln genutzt. Obwohl hier bereits ein relativ geringer energetischer und anlagentechnischer Aufwand erreicht wird, sind trotzdem noch zusätzliche mechanische Verfahrensschritte, zum Beispiel das Verstrecken der Fadenschar, zur Erzeugung des erfindungsgemäßen Effektes erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das mit geringem anlagentechnischen und energetischen Aufwand durchgeführt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 4 angegeben.
Die mit der Erfindung zu erreichenden Vorteile bestehen darin, daß die zu aktivierenden organischen Hochpolymere ungespannt geführt, kontinuierlich unter einem Lichtband oder einem Laserstrahl hindurchbewegt werden, ohne daß außer dem im Pfropfvorgang eingesetzten Materialien weitere chemische Zusätze sowie Druck oder Wärme und insbesondere Strahlenschutz eingesetzt werden müssen.
Der Aufpfropfvorgang kann im Tauchverfahren oder im Sprühverfahren erreicht werden. Dabei wird der anorganische Stoff in der dosierten Konzentration unmittelbar nach der Strahlenbehandlung auf die organischen Hochpolymere aufgebracht.
Die auf den Oberflächen der organischen Hochpolymere aufgebrachten Partikel verbessern in der Weiterverarbeitung die so behandelten Materialien, und in Verbundwerkstoffen begünstigen sie die Einbindung in die Grundmatrix des Werkstoffes.
Je nach Art der die Einbindung schaffenden Materialien können die organischen Hochpolymere als Stütz-, Bewehrungs- oder Füllstoffe in metallische oder keramische Verbundwerkstoffe sowie in hochpolymere Mischungen eingearbeitet werden. Die aufgepfropften anorganischen Stoffe geben den mit ihren Trägermaterial hergestellten Verbunden nicht nur höhere Festigkeitseigenschaften, sondern sie verleihen ihnen auch Eigenschaftsmodifizierungen, die nach herkömmlichen Verfahren nur durch hohen analogetechnischen, energetischen und materialintensiven Hilfsmitteleinsatz möglich ist.
Ausführungsbeispiele
Die Erfindung soll anhand folgender Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
Beispiel 1
Ein durch die Strahlenwirkung von Halogen-Infrarotstrahlern aktivierter Strang hochpolymerer Fäden wird nach der Strahlenbehandlung durch ein etwa 120°C heißes Metallbad einer niedrigschmelzenden Legierung, zum Beispiel Wood-, Roses- oder Newtonmetall, geführt und entsprechend der gewünschten Metallpartikel- Auflage abgerakelt. Nach einer kurzen Kühlstrecke wird der so metallisierte Faserstrang aufgewunden und einer Weiterverarbeitung, zum Beispiel Armierung von mehrschichtigen Metallplatinen, im Walz- und Aufschmelzverfahren zugeleitet.
Beispiel 2
Ein textiler Vliesstoff wird beidseitig mit einem Infrarot- Hellstrahler über die gesamte Breite aktiviert, in einer Lösung aus keramischen Massen getaucht und als Zwischenschicht in einen keramischen Verbundstoff eingebracht. Aus der breiigen Lösung keramischer Stoffe bilden sich festhaftende Partikel an den aktivierten Fasern der Vliesstoffoberfläche aus und geben so einen dauerhaften Verbund zwischen der organischen Einlage und den anorganischen Schichten auf beiden Seiten der Einlage.
Beispiel 3
Eine Lösung aus einem 10%igem Natriumsilikatgel wird mit einer 6%igen wäßrigen Boraxlösung gemischt. Durch das Gemisch wird ein mit Infrarot-Hellstrahlern aktivierter Vliesstoff hindurchgeführt und allseitig mit der Lösung getränkt. Die auf der Vliesstoff-Oberfläche sich ausbildende Schicht aus Borax-Natriumsilikat-Partikeln modifiziert die Eigenschaften des Vliesstoffes im Hinblick auf die Erhöhung des Feuerwiderstandes, der Verrottungsbeständigkeit des organischen Anteils im Vliesstoff und der Erhöhung der Strahlenschutzwirkung.

Claims (4)

1. Verfahren zur Pfropfung von anorganischen Stoffen auf organische Hochpolymere, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Hochpolymere mit einer Lichtstrahlung hoher Leistungsdichte und einem Lichtquanten-Energiespektrum mit einem Maximum bei 1,2 eV aktiviert und an die dadurch entstandenen ionenaffinen Molekülgruppen des Hochpolymeren anorganische Stoffe mit reaktionsfähigen Ionenverbindungen aufgepfropft werden, wobei die anorganischen Stoffe aus Lösungen oder Schmelzen an die aktivierten organischen Hochpolymeren gelangen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufzupfropfenden anorganischen Stoffe in einer Aufschwemmung mit Zusätzen von polymerisierbaren Monomeren enthalten sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche der aktivierten organischen Hochpolymere verteilt Metallpartikel aus einer Schmelze mit niedrigem Schmelzpunkt festhaftend abgelagert werden, wobei das Metall vorzugsweise eine Mehrstofflegierung sein kann.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aufzupfropfende anorganische Stoff in der Grundmatrix Beimengungen anderer anorganischer Verbindungen enthält.
DE4309068A 1993-03-20 1993-03-20 Verfahren zur Pfropfung von anorganischen Stoffen auf organische Hochpolymere Withdrawn DE4309068A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6316153B1 (en) 1998-04-21 2001-11-13 The University Of Connecticut Free-form fabricaton using multi-photon excitation
US6713772B2 (en) 1998-04-21 2004-03-30 The University Of Connecticut Free-form fabrication using multi-photon excitation

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