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Mit Kohlendioxid Kunststoffe imprägnieren

Verfahrenstechnik
Mit Kohlendioxid Kunststoffe imprägnieren

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Kohlendioxid gilt als Klimakiller Nummer eins. Doch das Gas hat auch positive Eigenschaften: Forscher imprägnieren jetzt sogar Kunststoffe mit komprimiertem CO2.

CO2 ist nicht nur ein Abfallprodukt. Die chemische Industrie verwendet das farblose Gas etwa zum Herstellen von Harnstoff, Methanol und Salicylsäure. Einen neuen Ansatz verfolgen die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (Umsicht) in Oberhausen: Sie prüfen, ob sich Kohlendioxid zum Imprägnieren von Kunststoffen nutzen lässt. Bei Temperaturen von 30,1 °C und einem Druck von 73,8 bar geht CO2 in einen überkritischen Zustand über, in dem es ein lösemittelähnliches Verhalten zeigt. So eignet es sich als Transportmittel, um beispielsweise Farbe, Additive und medizinische Wirkstoffe aufzulösen und in Polymere einzuschleusen. „Wir pumpen flüssiges Kohlendioxid in einen Hochdruckbehälter mit den zu imprägnierenden Kunststoffteilen und erhöhen Temperatur und Druck so lange, bis das Gas den überkritischen Zustand erreicht“, erklärt der Oberhausener Forscher Dipl.-Ing. Manfred Renner. Anschließend wird der Druck gesteigert. Bei 170 bar löst sich pulverförmiger Farbstoff vollständig in CO2 auf und diffundiert mit dem Gas in den Kunststoff. Das dauert nur wenige Minuten. Beim Öffnen des Hochdruckbehälters entweicht das Gas, die Farbe bleibt im Polymer. In dem Verfahren steckt den Angaben zufolge Potenzial, denn Kohlendioxid sei nicht brennbar, nicht toxisch und kostengünstig. Imprägnieren lassen sich teilkristalline und amorphe Polymere wie etwa Nylon, TPE, TPU, PP und Polycarbonat. Das Verfahren biete sich zum Färben von Kontaktlinsen an. Man könne die Sehhilfen auch mit pharmazeutischen Wirkstoffen anreichern, die kontinuierlich ans Auge abgegeben werden. In Tests ist es gelungen, Polycarbonat mit Nanopartikeln zu imprägnieren und antibakteriell auszustatten. Auch Versuche mit dem entzündungshemmenden Arzneistoff Fluorbiprofen und Siliziumdioxid liefen erfolgreich.
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