Imprägnieren von Kunststoff mit komprimiertem CO2

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT in Oberhausen prüfen, ob sich Kohlendioxid zum Imprägnieren von Kunststoffen nutzen lässt. Bei Temperaturen von 30,1 Grad Celsius und einem Druck von 73,8 bar geht CO2 in einen überkritischen Zustand über, in dem es ein lösemittelähnliches Verhalten zeigt.

Es eignet sich in diesem Zustand als »Transportmittel«, um beispielsweise Farbe, Additive und medizinische Wirkstoffe aufzulösen und in Polymere einzuschleusen. Bei 170 bar löst sich pulverförmiger Farbstoff vollständig im CO2 auf und diffundiert mit dem Gas in den Kunststoff. Dieser Vorgang dauert nur wenige Minuten. Beim Öffnen des Hochdruckbehälters entweicht das Gas aus der Oberfläche, die Farbe bleibt im Polymer. Sie lässt sich auch nachträglich nicht mehr abwischen.

Es war sogar gelungen, Polycarbonat mit Nanopartikeln zu imprägnieren und antibakteriell auszustatten. Auf die Oberfläche aufgebrachte E-Coli-Bakterien wurden bei den Versuchen im institutseigenen Labor komplett abgetötet. Somit lassen sich beispielsweise Türklinken hervorragend mit Nanopartikeln imprägnieren. Das Verfahren eignet sich zum Imprägnieren von teilkristallinen und amorphen Polymeren. Dazu zählen etwa Polyamid, TPE, TPU, PP und Polycarbonat. Auf kristalline Polymere lässt es sich nicht anwenden.
CO2 zeigt zwar ein lösemittelähnliches Verhalten, hat aber nicht die Nebenwirkungen einiger Lösemittel, die beispielsweise beim Lackieren verwendet werden.  Konventionelle Verfahren, um Kunststoffe zu funktionalisieren und zu imprägnieren, weisen Nachteile auf. So können beim Spritzguss keine hitzeempfindlichen Additive ins Material eingebracht werden. Presseinformation >



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Bild: Fraunhofer UMSICHT
Propeller, bei 90 °C und 200 bar in nur fünf Minuten gelb gefärbt. Das gelbe Farbpulver löste sich bei diesem Druck im CO2 auf und migriert in den Kunststoff.
 

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