DE102004035833A1 - Compound material comprises a matrix which takes the form of a nanolayer consisting of a regrowable natural material in its pure form - Google Patents

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    • C08J5/005Reinforced macromolecular compounds with nanosized materials, e.g. nanoparticles, nanofibres, nanotubes, nanowires, nanorods or nanolayered materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08J2369/00Characterised by the use of polycarbonates; Derivatives of polycarbonates

Abstract

The compound material comprises a matrix which takes the form of a nanolayer consisting of a regrowable natural material in its pure form.

Description

Die Erfindung betrifft neue Produkte aus kleberlosen, abriebbeständigen Materialverbünden mit hochwertigen Naturstoffen in einem Materialverbund, bei gleichzeitiger Verbesserung der Umweltverträglichkeit. Auch im Produktionsprozess, da CO2-neutral.The invention relates to new products of non-adhesive, abrasion-resistant material composites with high-quality natural materials in a composite material, while improving the environmental performance. Also in the production process, since CO 2 -neutral.

Der Stand der bisherigen Verbünde ist der, dass das organische Matrixmaterial z. B. als Dispersion auf das Substrat durch Rackeln, Pinseln, Sprühen usw. aufgetragen ist. Die Haftung der Matrix auf dem Substrat ist unzureichend. Sie kann durch eine Kleberzwischenschicht verbessert werden. Diese Zwischenschicht hat aber den Nachteil, dass sie z.B. flexible Substrate grifflich und optisch verändert. Ausserdem kann der Kleber das aufgetragene Matrixmaterial nach aussen hin abschotten und damit in der Funktion beeinträchtigen. Insbsondere geht es darum, dass Substrate der verschiedensten Arten und verschiedensten Formen mit Überlagerungen und in Hinterschneidungen mit dem gewachsenen und nachwachsenden natürlichen Rohstoff zuverlässig und haltbar mit einer Dünnstschicht im Nanobereich als Funktionsschicht lückenlos überzogen sind (siehe die beiden REM-Bilder der Anlage: Bild 1 die Dünnstummantelung und Bild 2 die lückenlose Beschichtung von Fasern). Mit der Koppelung von Implantiertechnik (statt eines Kleberverbundes) mit der Nanoschichttechnik sind Funktionsverbünde ralisierbar, die bisher nicht geboten werden konnten.Of the Status of the previous associations is that the organic matrix material z. B. as a dispersion on the substrate by racking, brushing, spraying, etc. is applied. The Adhesion of the matrix to the substrate is insufficient. She can through an adhesive interlayer can be improved. This intermediate layer but has the disadvantage that it is e.g. flexible substrates handy and visually changed. In addition, the adhesive can the applied matrix material to the outside seal off and thus impair their function. Especially it works that is, substrates of various kinds and diverse Shapes with overlays and in undercuts with the grown and renewable natural Raw material reliable and durable with a thin layer in the nanoscale as a functional layer are completely covered (see the two SEM images of the plant: Figure 1, the thin-walled casing and Figure 2 the gapless Coating of fibers). With the coupling of implant technology (Instead of a Kleberverbundes) with the nano-layer technology functional groups are ralisierbar, the could not be offered so far.

Vorteil des nunmehr möglich gewordenen Verbundes ist es, dass aus Nanoschichten kommend, der Materialverbund jedweder Form und Art die Eigenschften/Funktionen des aufgetragenen und implantierten Naturstoffes bekommen hat. Die naturgegebenen vielfältigen (multifunktionalen) Eigenschaften, die die Natur innerhalb von tausenden von Jahren optimiert hat, werden neuerdings auf Substraten im neuartigen Nanoverbund genutzt.advantage of now possible It has become a composite that comes from nanolayers, the Material composite of any form and type the Eigenschften / functions of the applied and implanted natural product. The naturally diverse (multifunctional) properties that nature within thousands has been optimized for years on substrates in the novel Used nanocompound.

Es gibt viele natürliche, nachwachsende Rohstoffe mit besonderen von der Natur optimierten Eigenschaften/Funktionen. Auf Substraten ergibt das interessante Verbundwerkstoffe. Diese Rohstoffe ergänzen oder verstärken als dünne, geschlossene Schichten ohne Kleber und ohne Chemie abriebbeständig, (ab)waschbeständig auf- und eingetragen das Substrat. Dieser physikalische Vorgang muss, um das naturgegebene Matrixmaterial zu schonen, ohne Temperatureinflüsse schonend erfolgen. Um einen solchen Verbundwerkstoff zu bekommen bedarf es der Kombination zweier Schlüsseltechnologien, der Technik eines speziellen Niedertemperaturplasmas mit der Nanotechnik. Beides bewirkt sowohl in der Produktion als auch im erfindungsgemässen Verbund die besondere Umwwltverträglichkeit. Der Verbund ist CO2-neutralThere are many natural, renewable resources with special nature-optimized properties / functions. On substrates this results in interesting composites. These raw materials supplement or reinforce as thin, closed layers without adhesive and without chemical abrasion resistant, washable from (ab) and registered the substrate. In order to preserve the naturally occurring matrix material, this physical process must be carried out gently without the influence of temperature. In order to obtain such a composite material, it is necessary to combine two key technologies, the technology of a special low-temperature plasma with nanotechnology. Both causes the special Umwwltverträglichkeit both in production and in the inventive composite. The composite is CO 2 -neutral

Die Qualität der Funktionsabgabe im technischen Sinn ist bei diesem erfindungsgemässen neuartigen Materialverbund nicht von der aufgetragenen Menge des Matrixmateriales abhängig. Sehr vereinfachend lässt sich das bei Lebensmitteln mit dem Käse vergleichen. Der Käse setzt sein typisches Aroma (in der Technik ist das die Funktion) nicht durch Riesenmengen frei, sondern vielmehr durch eine möglichst grosse Oberfläche. Z.B. beim geriebenen Käse. Man kann 250 grs. Käse als Klotz oder in Form von 250 grs. gerieben Käses, also mit enorm vergrösserter Oberfläche servieren. Vom geriebenenen Käse gleichen Gewichts wird viel mehr Aroma freigsetzt als vom Käseblock. So sind in der vorliegenden Erfindung gleich mehrere Aufgaben gleichzeitig gelöst worden:

  • 1. Es ist gelungen reine und nachwachsende Naturstoffe vielseitig als beständige, ungiftife Matrix, als einen maximal wirksamen Werkstoff zu nutzen.
  • 2. Diese naturgeschaffenen Verbundwerkstoffe bewirken keine Erhöhung des klimabeeinflussenden CO2.
  • 3. Da gem. Erfindung als Matrix natürliche Materialien (wie z.B. Enzyme, Lignin, Kollagen, Proteine usw. verwendet werden, ist eine spätere Entsorgung problemlos.
  • 4. Es entstehen bei der Entsorgung keine problematischen Schlämme.
  • 5. Die Quellen der Matrixwerkstoffe aus natürlichen Rohstoffen sind fast unerschöpflich, da es sich um stets nachwachsende Naturstoffe handelt.
  • 6. Der erfindungsgemässe Materialverbund ist ein Produkt der Biotek.
The quality of the functional release in the technical sense is not dependent on the applied amount of matrix material in this inventive novel composite material. In a simplistic way, this can be compared to the cheese for food. The cheese does not release its typical aroma (in the technology this is the function) by huge quantities, but rather by a surface as large as possible. For example, when grated cheese. You can 250 grs. Cheese as a log or in the form of 250 grs. Grated cheese, so serve with enormously enlarged surface. Grated cheese of the same weight releases much more flavor than the cheese block. Thus, several tasks have been solved simultaneously in the present invention:
  • 1. It has been possible to use pure and renewable natural materials versatile as a stable, non-toxic matrix, as a maximum effective material.
  • 2. These naturally-produced composites do not increase the climate-affecting CO 2 .
  • 3. Since gem. Invention as a matrix natural materials (such as enzymes, lignin, collagen, proteins, etc. are used, a later disposal is easy.
  • 4. There are no problematic sludges when disposed of.
  • 5. The sources of matrix materials from natural resources are almost inexhaustible, since they are always renewable natural products.
  • 6. The composite material according to the invention is a product of Biotek.

Das Bild Nr. 1 zeigt als Beispiel im Querschnitt eine Faser, die dünner als ein Haar ist. Diese Faser wurde mit einer nanostarken natürlichen Matrox ummantelt, um eine zusätzliche Funktion zu bekommen, ohne dass die Flexibilität der Faser leidet. Bei dieser beschichteten Faser haben wir es nicht mit einer chemisch veränderten Faser zu tun, sondern vielmehr mit einer dotierten Faser. Die Eigenschaften/Funktionen des Verbundes sind deshalb in ihrer Reinstform addiert. Auf Bild Nr. 2 erkennen wir in der Draufsicht die geschlossene Oberfläche der Matrix dieser Faser. Und Bild 3 zeigt zeigt ein beschictetes Ledermuster, das einen Antiflammeffekt aufgesetzt bekommen hat. Dank der Technikkombination von Plasma und Nano ist der neuartige zu patentierende Materialverbund mit addierten Funktionen entstandenThe Image No. 1 shows as an example in cross-section a fiber thinner than a hair is. This fiber was made with a nanostark natural Matrox sheathed to an extra Get function without the flexibility of the fiber suffers. At this coated fiber we do not have it with a chemically modified Fiber, but rather with a doped fiber. The features / functions of the composite are therefore added in their purest form. On picture No. 2, we can see in the plan view the closed surface of the Matrix of this fiber. And picture 3 shows a covered leather pattern, which has gotten an anti-flame effect. Thanks to the technology combination from Plasma and Nano is the novel composite material to be patented emerged with added functions

Claims (13)

Verbundwerkstoff dessen Matrix aus einem nachwachsenden, hochwertigen Naturstoff in Reinform besteht.Composite whose matrix consists of a renewable, high-quality natural substance in pure form. Verbundwerkstoff dessen Matrix aus einer nanostarken Schicht besteht.Composite whose matrix is a nanostarken Layer exists. Verbundwerkstoff gem. 1 + 2 dessen Verbinung zwischen Substrat und Matrix ohne Chemie/Kleber entstanden ist, sondern vielmehr durch Implantierung bewirkt ist.Composite material acc. 1 + 2 its connection between Substrate and matrix without chemistry / adhesive is created, but rather caused by implantation. Verbundwerkstoff gem. 1 – 3 dessen Susbtrat mindestens eine, in der Regel aber mehrere Funktionen durch die Nanobeschichtung mit einem nachwachsenden Rohstoff zusätzlich erhalten hat (Multifunktionalität).Composite material acc. 1 - 3 whose susbtrate at least one, but usually several functions through the nano-coating with a renewable raw material additionally received (multifunctionality). Verbundwerkstoff gem. 1 + 2 bei dem auch Überlagerungen innerhalb des Substrates (z.B. bei Geweben die Kett- und Schussfäden) rundum beschichtend lückenlos erfasst sind.Composite material acc. 1 + 2 which also overlays within the substrate (e.g., the warp and weft threads in fabrics) coating completely are recorded. Verbundwerkstoff gem. 1 + 2 bei dem auch Hinterschneidungen beschichtend erfasst sind.Composite material acc. 1 + 2 in which also undercuts coated are covered. Verbundwerkstoff gem. 1 + 2 bei dem z. B. auch Hohlkörper im Inneren beschichtend erfasst sind, z.B. Rohre.Composite material acc. 1 + 2 at the z. B. also hollow body in Coated inside, e.g. Tube. Kleinbehältnisse die als Schüttgut in einem Arbeitsgang innen und aussn mit Naturstoffen beschichtet worden sind.small containers as bulk goods coated in one operation inside and out with natural materials have been. Folien, z.B. Polykarbonat, die beidseitig beschichtet worden sind und aktiviert worden sind, um z.B. eine bessere Klebbarkeit oder eine bessere Bedruckbarkeit zu erreichen oder um sie beschreibbar zu machen.Foils, e.g. Polycarbonate coated on both sides have been activated and activated, e.g. a better bondability or to achieve better printability or to be writable about it do. Zahlreiche kleinteilige Verbundwerkstoffteile die gem. 1 – 4 als Schüttgut in einem einzigen Arbeitstakt beschichtet worden sind.Numerous small-piece composite parts the gem. 1 - 4 as bulk material have been coated in a single stroke. Kleinbehältnisse, die als Schüttgut in einem Arbeitsgang innen und aussen mit Naturstoffen beschichtet worden sind.Small containers as bulk goods coated with natural substances inside and outside in one operation have been. Als nachwachsende Matrixmaterialien kommen bei 1 – 9 um Beispiele zu nennen Proteine, Enzyme, Lignin, Kollagen und Andere in Frage. Die Materialaufzählung von nachwachsenden Matrizen ist damit nicht erschöpft.As regrowing matrix materials come at 1 - 9 um examples to call proteins, enzymes, lignin, collagen and others in question. The material list of regrowing matrices is not exhausted. Bei Beschichtungen gem. 1 – 12 kann es sich sowohl um organische als auch um anorganische Naturstoffe wie z.B. Silber, Silizium, TiO2 oder auch dotierte Mischungen wie Indium-Zinkoxyd (ITO) handeln.For coatings acc. 1 - 12 can be organic as well as inorganic natural substances such as silver, silicon, TiO 2 or even doped mixtures such as indium-zinc oxide (ITO).
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Internet Lexikon Wikipedia [recherchiert am 25.11.04], http://de.wikipedia.org/wiki/Zellwand *

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