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17.01.2011

Überkritisches Kohlendioxid bringt Additive in Kunststoffoberflächen

Dieser Propeller wurde in wenigen Minuten gelb gefärbt. Das Farbpulver löst sich im überkritischen Kohlendioxid auf und verbleibt im Kunststoff. (© Fraunhoder Umsicht)

Dieser Propeller wurde in wenigen Minuten gelb gefärbt. Das Farbpulver löst sich im überkritischen Kohlendioxid auf und verbleibt im Kunststoff. (© Fraunhoder Umsicht)

Bei Temperaturen von 30,1° C und einem Druck von 73,8 bar geht Kohlendioxid in einen überkritischen Zustand über. Es verhält sich dann ähnlich wie ein Lösungsmittel und eignet sich in diesem Zustand als Transportmittel, um beispielsweise Farbe, Additive und medizinische Wirkstoffe aufzulösen und in Polymere einzuschleusen.

Am Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik wurde untersucht, ob Kohlendioxid zum Einfärben von Kunststoffoberflächen genutzt werden kann. Dabei wurde pulverförmiger Farbstoff im Kohlendioxid unter entsprechendem Druck aufgelöst und in Kunststoffoberflächen eindiffundiert. Das Kohlendioxid konnte nach wenigen Minuten aus der Oberfläche entfernt werden, während die Farbe in der Kunststoffoberfläche zurückblieb.

In weiteren Tests konnten die Forscher Bauteile aus Polycarbonat mit Nanopartikeln imprägnieren und antibakteriell ausstatten. Auf die Oberfläche aufgebrachte E-Coli-Bakterien wurden bei den Versuchen komplett abgetötet. Mit dieser Methode lassen sich beispielsweise Türklinken mit Nanopartikeln imprägnieren. Auch Tests mit einem entzündungshemmenden Arzneistoff und mit Siliziumdioxid waren erfolgreich.

Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass Farben, Additiven und Wirkstoffe bei relativ geringen Temperaturen in die Kunststoffoberflächen eingebracht werden können. Daher eignet es sich vor allem für temperaturempfindliche Substanzen. Überkritisches Kohlendioxid ist kostengünstig und hinterlässt nach dem Abdampfen keine giftigen Rückstände. Es kann für teilkristalline und amorphe Kunststoffe eingesetzt werden.

Dr.-Ing. Harald Sambale
sambale <AT> hanser.de

Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT
Osterfelder Straße 3
DE 46047 Oberhausen
Tel: +49 208 8598-0
Fax: +49 208 8598-1290


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