DE69432966T2 - Verfahren und vorrichtung zur modifizierung fester oberflächen - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur photochemischen Veränderung einer festen Oberfläche, auf ein Adhäsionsverfahren und ein Markierverfahren, bei dem dieses Verfahren zur Veränderung zum Einsatz kommt, und ferner auf eine Vorrichtung zum Durchführen dieser Verfahren.
  • In der Vorveröffentlichung WO-A-91 14 730 wird offenbart, daß ein organisches Modifiziermittel mit einer Polymerfläche in Berührung kommt, woran sich die Bestrahlung der Polymerfläche mit Licht anschließt, das von dem organischen Modifiziermittel absorbiert werden kann, um so die Oberfläche der Probe zu verändern.
  • Es ist ein Verfahren bekannt, bei welchem zum Zwecke der Veränderung der Oberfläche eines fluoroplastischen Materials, das sich wegen seiner geringen Affinität gegenüber anderen Substanzen nur mit Schwierigkeiten anhaf ten läßt, ein fluoroplastisches Material in eine Behandlungslösung eingetaucht wird, welche flüssigen Ammoniak oder Naphthalin umfaßt, wobei metallisches Natrium und Tetrahydrofuran zur Veränderung der Oberfläche enthalten ist; ferner ist daraus ein Verfahren zur chemischen Veränderung der Oberfläche eines Polyethylen- oder Polypropylen-Kunststoffs bekannt, der chemisch inaktiv ist und sich deshalb nur mit Schwierigkeiten direkt dadurch bedrucken oder anhaften läßt, daß er in eine gemischte Lösung als Kaliumdichromat mit konzentrierter Schwefelsäure getaucht wird.
  • Diese herkömmlichen Verfahren zur chemischen Veränderung sind jedoch leider mit dem Problem behaftet, daß beispielsweise im Falle eines fluoroplastischen Materials die Oberfläche aus der fluoroplastischen Substanz braun wird, um die Oberflächenschicht brüchig zu machen, was zum Ablösen der Klebstoffschicht führt. Infolgedessen läßt sich eine zufriedenstellende Klebkraft nicht erzielen. Auch wenn mit den vorgenannten herkömmlichen Verfahren ein ganzer Abschnitt verändert werden kann, der eingetaucht wird, ist es außerdem damit nicht möglich, eine teilweise Veränderung herbeizuführen, sofern nicht als Maske ein Photoresist verwendet wird. Darüber hinaus läßt sich die Bearbeitungsreaktion nur schwer steuern und müssen gefährliche Chemikalien eingesetzt werden.
  • Es sind auch einige andere Verfahren bekannt, wie zum Beispiel die Bearbeitung mit Sputtern, mit Korona-Entladung und Plasmabearbeitung, mit welchen die Oberfläche eines fluoroplastischen Kunststoffs oder dergleichen physikalisch verändert wird. Da es jedoch an einer chemischen Affinität gegenüber einem Klebstoff fehlt, fungiert eine aufgerauhte Fläche als Punkt zur Belastungskonzentration, wodurch ein Zusammenbrechen der Verbin dung herbeigeführt wird. Dadurch wird es unmöglich, eine hohe Festigkeit der Verbindung zu erzielen.
  • Eine poröse Membran bzw. Filmschicht aus Polymermaterial, die aus einem fluoroplastischen Material wie zum Beispiel Polytetrafluoräthylen (PTFE) oder Polyvinyliden-Fluorid oder aus einem Polyethylen- oder Polypropylen-Kunststoff besteht, wird derzeit als Filtermembran bei der Hochpräzisions-Filterung und Ultrafiltrierung von Flüssigkeiten wie zum Beispiel Chemikalien, Lebensmitteln und Wasser eingesetzt. Es sind mehrere Verfahren als Mittel bekannt, um die Geschwindigkeit bzw. Durchlaßmenge bei der Permeation von Flüssigkeiten zu verbessern. Beispiele hierfür sind ein Verfahren zur Beschichtung eines oberflächenaktiven Mittels und ein Verfahren, wie es in der japanischen Patentanmeldung KOKAI Publikationsnummer 56-63772 beschrieben wird und bei dem Poren eines porösen Körpers mit einem wasserlöslichen Polymer wie zum Beispiel einem Polyvinylalkohol oder Polyethylenglykol imprägniert ist und bei welchem der poröse Körper zum Beispiel durch Wärmebehandlung, Azetal-Umwandlung, Veresterung, einer Behandlung mit Dichromsäure oder Bestrahlung mit einer ionisierenden Strahlung hydrophil gemacht wird. Es ist noch ein weiteres Verfahren bekannt, durch welches die Oberfläche eines Fluoroplastmaterials dadurch modifiziert wird, daß die Oberfläche mit Hilfe der Bestrahlung mit einem ArF-Laser hydrophil gemacht wird, wie dies in der japanischen Patentanmeldung KOKOKU, Publikationsnummer 5-77692, beschrieben wird.
  • Bei dem Verfahren zum Beschichten eines oberflächenaktiven Mittels wird jedoch das oberflächenaktive Mittel leicht entfernt, da es nicht fest an einem porösen Körper anhaftet, was zu der Schwierigkeit führt, die hydrophilen Eigenschaften aufrecht zu erhalten.
  • Bei dem in der japanischen Patentanmeldung KOKAI, Publikationsnummer 56-63772, beschriebenen Verfahren wird eine Qualitätseinbuße durch Zersetzung eines porösen Körpers herbeigeführt, wenn beispielsweise mit Bestrahlung gearbeitet wird, was die mechanische Festigkeit erheblich verringert. Außerdem wirft der Einsatz einer Wärmebehandlung, einer Azetal-Umwandlung oder Veresterung insofern ein Problem auf, als nur die Ausbildung der Hydrophilie nur in geringem Umfang herbeigeführt wird, da ein Teil des wasserlöslichen Polymers hydrophob gemacht wird.
  • Außerdem stellt das in der japanischen Patentanmeldung KOKOKU Publikationsnummer 5-77692 beschriebene Verfahren eine Vorgehensweise zur Veränderung einer Oberflächenschicht dar, was bedeutet, daß es nicht möglich ist, die große Masse eines porösen Körpers hydrophil zu machen.
  • Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Situationen entwickelt und verfolgt das Ziel, ein Verfahren zu schaffen, bei welchem eine Flüssigkeit, die bei Raumtemperatur sicher ist, mit der Oberfläche eines Werkstücks (eines zu modifizierenden Werkstoffs) in Berührung gebracht wird und in diesem Zustand Licht, zum Beispiel UV-Licht, auf die Oberfläche des Werkstücks eingestrahlt wird, um so die Oberfläche selektiv und wirksam mit einer beliebig gewählten Funktionellen Gruppe zu substituieren, ohne dabei die Oberfläche überhaupt zu schädigen, wodurch die Oberfläche des Werkstücks modifiziert wird. Die vorliegende Erfindung sieht auch eine Behandlungsvorrichtung für dieses Verfahren vor. Vorzugsweise liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, bei welchem die vorstehend beschriebene Flüssigkeit gezwungenermaßen in engen Kontakt mit der Oberfläche eines Werkstücks in Form einer äußerst dünnen Schicht kommt, indem eine Kapillarerscheinung oder dergleichen genutzt wird, und in diesem Zustand Licht wie zum Beispiel UV-Licht auf die Oberfläche des Werkstücks eingestrahlt wird, um so die Oberfläche mit einer willkürlich gewählten Funktionellen Gruppe ohne jegliche Beschädigung der Oberfläche selektiv und wirksam zu substituieren, wodurch die Oberfläche des Werkstücks modifiziert wird; außerdem soll eine Behandlungsvorrichtung für dieses Verfahren vorgesehen werden.
  • Diese Aufgaben werden mit einem Verfahren zur photochemischen Veränderung einer festen Oberfläche gelöst, welches folgende Schritte umfaßt:
    Bilden einer Schicht aus einer flüssigen Verbindung oder aus einer gelösten Verbindung, welche einen chemischen Stoff von einer Art enthält, zwischen einem Fensterteil und einer Oberfläche aus einem zu behandelnden festen Werkstoff, wobei das Fensterteil gegenüber Strahlung durchlässig ist, die aus der aus ultravioletter Strahlung, Strahlung im sichtbaren Spektralbereich und infraroter Strahlung bestehenden Gruppe gewählt ist, und wobei das Fensterteil nah genug an der Fläche aus dem festen Werkstoff so positioniert ist, daß zwischen dem Fensterteil und der Fläche aus dem festen Werkstoff eine Kapillarwirkung herbeigeführt wird, um die Schicht aus der flüssigen Verbindung oder der gelösten Verbindung zu bilden; und Bestrahlen einer Grenzschicht zwischen der Fläche aus dem festen Werkstoff und der flüssigen Verbindung oder der gelösten Verbindung mit der Strahlung in einer Menge, die zur optischen Anregung der Fläche aus dem festen Werkstoff und der flüssigen Verbindung bzw. der gelösten Verbindung ausreicht, wodurch in dem chemischen Stoff von einer Art in der flüssigen Verbindung oder in der gelösten Verbindung eine Substitution herbeigeführt wird, der chemische Stoff von einer Art niedergeschlagen wird oder mit dem chemischen Stoff von einer Art ein Ätzvorgang ausgeführt wird.
  • Der Einsatz einer Flüssigkeit als Mittel zur Veränderung der Oberfläche ermöglicht eine hochdichte gleichmäßige Behandlung, da die Dichte beim Kontakt mit einem zu behandelnden Gegenstand im Vergleich zu einem Gas hoch ist. Der Einsatz einer Flüssigkeit ist auch unter dem Gesichtspunkt des Umweltschutzes von Vorteil, da durch Licht wie zum Beispiel bei Bestrahlung mit UV-Licht nur ein freiliegender Abschnitt aktiviert wird.
  • Wenn Laserlicht auf eine Lösung der vorstehend dargestellten Art auftrifft, entstehen für gewöhnlich zufällig Bläschen infolge der Zersetzung unter Lichteinfluß, und infolgedessen wird eine Behandlungslösung auf der Grenzfläche eines zu behandelnden Gegenstands von der Grenzfläche entfernt. Dann findet unter Umständen keine effiziente chemische Reaktion statt. Wenn außerdem der Kontaktwinkel bei einer Reaktionslösung der Oberfläche eines zu behandelnden Gegenstands groß ist, wird die Kontaktfläche mit der flüssigen Oberfläche klein. Diese Kontaktfläche wird durch die vorstehend beschriebene Erzeugung von Bläschen noch weiter verkleinert.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird deshalb eine innenliegende Grenzschicht zwischen der Oberfläche aus Glas als Eintrittsfenster für Licht wie zum Beispiel UV-Strahlung und der Oberfläche eines Werkstücks sehr dünn ausgeführt. Infolgedessen tritt in diesen Teil eine Reaktionslösung ein, um die Ausbildung einer dünnen flüssigen Filmschicht auf der Oberfläche eines Werkstücks ohne Berücksichtigung des Kontaktwinkels zwischen dem Material und der Lösung zu ermöglichen. Wird nun Licht wie beispielsweise UV-Strahlung auf die Oberfläche des Werkstücks in diesem Zustand eingestrahlt, so kann nicht nur die Flüssigkeit, sondern auch die Oberfläche des Werkstücks ausreichend stark angeregt werden, da in der Flüssigkeit nur ein kurzer Weg verläuft. Dadurch wird eine wirksame optische Modifizierung durchführbar.
  • Wie vorstehend bereits dargelegt, kann die Oberflächenschicht eines festen Werkstücks auf photochemischem Wege wirksam dadurch verändert werden, daß zwischen der Oberfläche des festen Werkstücks und einem durchsichtigen Glas unter Ausnutzung der Kapillarwirkung eine dünne Filmschicht einer Reaktionslösung eingebracht wird und die Oberfläche des Werkstücks in diesem Zustand mit Licht bestrahlt wird.
  • Dies bedeutet, daß die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Veränderung einer festen Oberfläche anregt, bei welchem eine flüssige Verbindung oder eine gelöste Verbindung in Berührung mit der Oberfläche eines zu behandelnden festen Werkstoffs gehalten wird, die Grenzfläche zwischen der Oberfläche des festen Werkstoffs und der flüssigen Verbindung oder gelösten Verbindung mit einer Strahlung bestrahlt wird, die aus der Gruppe gewählt ist, die aus UV-Strahlung, Strahlung im sichtbaren Spektralbereich und infraroter Strahlung besteht, um die Oberfläche des festen Werkstoffs und die flüssige Verbindung bzw. die gelöste Verbindung optisch anzuregen, wodurch eine Substituierung mit einem chemischen Stoff von einer Art in der flüssigen Verbindung oder der gelösten Verbindung herbeigeführt wird, der chemische Stoff der einen Art abgelagert wird oder mit dem chemischen Stoff der einen Art einen Ätzvorgang auszuführen.
  • Entsprechend einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine dünne Schicht der flüssigen Verbindung oder gelösten Verbindung mit der Oberfläche eines zu behandelnden festen Materials in Berührung gebracht und wird in diesem Zustand die Grenzfläche zwischen der Oberfläche des festen Materials und der flüssigen Verbindung oder der gelösten Verbindung mit ultravioletter Strahlung, einer Strahlung im sichtbaren Spektralbereich oder infraroter Strahlung bestrahlt. Als bevorzugtes Mittel zur Bildung dieser dünnen Schicht aus der flüssigen Verbindung oder der gelösten Verbindung wird ein durchsichtiges Fenster in dichtem Kontakt mit der oberen Fläche eines zu behandelnden festen Werkstoffs gehalten und wird veranlaßt, daß die dünne Schicht zwischen diesen Schichten zu liegen kommt, indem die Kapillarwirkung ausgenutzt wird. In diesem Zustand wird durch das durchsichtige Fenster mit einer Strahlung, die aus der Gruppe gewählt wird, die aus ultravioletter Strahlung, Strahlung im sichtbaren Spektralbereich und infraroter Strahlung besteht, so bestrahlt, daß die Oberfläche des festen Werkstoffs angeregt wird, wodurch eine Substitution mit einer Substanz der einen Art in der flüssigen Verbindung oder der gelösten Verbindung herbeigeführt wird, wodurch eine Ätzung mit der Substanz der einen chemischen Art durchgeführt wird oder die Substanz der einen chemischen Art aufgebracht wird.
  • Es ist möglich, als durchsichtiges Fenster eines der Materialien zu verwenden, das aus der folgenden Gruppe gewählt ist: Glas, das gegenüber ultraviolettem Licht durchlässig ist, Quarz- bzw. Bergkristall, synthetisch hergestelltes Quarzglas, Pyrexglas, optisches Glas, Flachglas, Saphir, Diamant, TiO2, IRTRAN (eingetragene Marke), Ge, Si, Bariumfluorid, Magnesiumfluorid, Kalziumkarbonat, Lithiumfluorid, Kalziumfluorid, ein fluoroplastisches Material, ein Acrylharz, ein Styrolkunststoff und ein Karbonatkunststoff.
  • Die Form des durchlässigen Fensters kann eine Platte, ein Zylinder, eine Kugel, ein Torus und eine Form sein.
  • Der zu behandelnde feste Werkstoff kann jeder Kunststoff, ein Metall, eine tierische oder pflanzliche Substanz und ein Keramikmaterial sein.
  • Als flüssige Verbindung kann jede der Substanzen herangezogen werden, die aus der Gruppe gewählt wird, die aus Wasser, reinem Wasser, schwerem Wasser, einem Alkohol, Erdölarten, einer aromatischen Verbindung, Silikonöl, FOMBLIN-Öl, Trichloräthylen, Fluorkohlenstoffe (Fluorkohlenstoff 113 (Freon) und Fluorkohlenstoff 113a (Freon)), Wasserstoffperoxyd, HCl, H2SO4, HNO3, HCOOH, (COOH)2, CH3COOH, NH3, N2H4 und NH4F besteht.
  • Aus der Gruppe, die aus Wasser, reinem Wasser, schwerem Wasser, Ammoniak, Schwefelsäure, Kohlenstofftetrachlorid, Kohlenstoffdisulfid, Kohlenwasserstoffen, Halogenverbindungen, Alkoholen, Phenolen, einer organischen Säure und einem Derivat derselben, Nitrilverbindungen, Nitro-Verbindungen, Aminen, Schwefelverbindungen, Erdölarten und Äthern besteht, kann ein Lösungsmittel ausgewählt werden.
  • Die bei der vorliegenden Erfindung einsetzbare Strahlung kann aus der folgenden Gruppe gewählt werden: Excimer-Laser, Ar+-Laser, Kr+-Laser, N2-Laser, Laserlicht mit ultravioletten Harmonischen, das man mittels eines nicht-linearen Materials erhält, Licht einer D2-Lampe, einer Hochdruck-Quecksilberlampe, einer Niederdruck-Quecksilberlampe, einer Xe-Lampe, einer Hg-Xe-Lampe, einer Halogen-Lampe, einer Excimer-Lampe und einer UV-Lampe besteht, das man mittels eines Lichtbogens, einer Koronaentladung oder einer stillen Entladung in einer aus Luft, Stickstoff oder irgend einem anderen Gas bestehenden Atmosphäre erhält.
  • Wenn es sich bei dem zu behandelnden festen Werkstoff um ein fluoroplastisches Material handelt, wird eine Lösung mit einem Atom wie beispielsweise B, Al, Ba, Ga, Li, H oder Ti, dessen Bindungsenergie bei der Bindung an ein Fluoratom größer als 128 kcal/mol ist – was der Bindungsenergie zwischen einem Kohlenstoffatom und einem Fluoratom entspricht – und einer Funktionellen Gruppe mit Affinität gegenüber einem Klebstoff, wie beispielsweise einer aus der Gruppe gewählten funktionellen Gruppe, die aus -OH, -Cl, -NO2, -CN, -NH2, -COOH, -CO, -OCH3, -OC2H5, -OC3H7, -OC4H9, CONH, -CH3, -C2H5, -CH2, -SO3H, -C3H7, -C4H9 und -C6H5 besteht, mit der Oberfläche des fluoroplastischen Materials in Berührung gebracht und in diesem Zustand wird auf die Grenzfläche zwischen dem fluoroplastischen Material und der Lösung eine ultraviolette Strahlung mit einer Photonenenergie von 128 kcal oder mehr eingestrahlt. Infolgedessen ist es möglich, aus dem fluoroplastischen Material Fluor herauszulösen und gleichzeitig das Fluor mit dieser funktionellen Gruppe zu substituieren, wodurch eine Modifizierung der Oberfläche vorgenommen wird. Dieses fluoroplastische Material mit modifizierter Oberfläche läßt sich leicht mit einem Werkstoff derselben Art oder einer anderen Art über den Klebstoff verbinden.
  • Mit anderen Worten sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verbinden eines fluoroplastischen Werkstoffs vor, bei welchem vor dem Verbinden eines fluoroplastischen Materials mit einem Material derselben oder einer anderen Art über einen Klebstoff das fluoroplastische Material mit einer Lösung in Berührung gebracht wird, die eine Verbindung mit einem Atom enthält, dessen Bindeenergie an ein Fluoratom 128 kcal/Mol oder mehr beträgt, und entweder einer hydrophilen Gruppe, einer lipophilen Gruppe oder einer Funktionellen Gruppe, die von Hause aus in einem Klebstoff vorhanden ist, und bei wel chem in diesem Zustand ultraviolette Strahlung mit einer Photonenenergie von 128 kcal oder mehr auf die Grenzfläche zwischen dem fluoroplastischen Material und der Lösung eingestrahlt wird, wodurch eine Modifizierung der Oberfläche herbeigeführt wird, bei welcher dem fluoroplastischen Material Fluor entzogen wird und eine Substituierung mit der Funktionellen Gruppe erfolgt, die gegenüber dem Klebstoff affin ist.
  • Außerdem regt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines fluoroplastischen Verbundmaterials an, bei welchem fluoroplastische Werkstoffe, die nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren einer Modifizierung ihrer Oberfläche unterzogen wurden, oder ein derartiges fluoroplastisches Material mit modifizierter Oberfläche und ein Kunststoffmaterial einer anderen Art unter Druck mit einem organischen Lösungsmittel miteinander verbunden werden, in welchem die Stoffe löslich sind.
  • Weiterhin sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Markieren eines fluoroplastischen Materials vor, bei welchem ein Farbmittel, das eine Verbindung mit einem Atom, dessen Bindeenergie an ein Fluoratom 128 kcal/Mol oder mehr beträgt, und entweder eine hydrophile Gruppe, eine lipophile Gruppe oder eine Funktionelle Gruppe enthält, die von Haus aus in einem Klebstoff vorhanden ist, als Schicht auf ein fluoroplastisches Material aufgetragen wird, woraufhin ultraviolette Strahlung mit einer Photonenenergie von 128 kcal oder mehr auf die Grenzfläche dazwischen eingestrahlt wird.
  • Bei der vorliegenden Erfindung umfassen die fluoroplastischen Stoffe einen Kunststoff, der aus einem Polymer oder einem aus Monomeren aufgebauten Kopolymer besteht, welches Fluoratome enthält, sowie einen Kunststoff, der diesen Kunststoff als Ausgangsmaterial enthält. Beispiele hierfür sind Polytetrafluorethylen, Polychloro-Trifluorethylen, Tetrafluorethylen und Polyvinylidenfluorid.
  • Beispiele für die Verbindung mit einem Atom mit einer Bindeenergie an ein Fluoratom von 128 kcal/Mol oder mehr sind: eine Borverbindung, eine Aluminiumverbindung, eine Bariumverbindung, eine Galliumverbindung, eine Lithiumverbindung, eine Wasserstoffverbindung und eine Titanverbindung. Bei praktischen Beispielen für die Verbindung handelt es sich um (BHNH)3, LiBH4, NaBH4, KBH4, CsBH4, H3BO3, B(CH3)3, B(C2H5)3, B(C3H7)3, B(C4H9)3, B(C6H5)3, B(OH)2(C6H5), NaB(C6H5)4, B(CH3O)3, B(C2H5O)3, B(C4H9O)3, (NH4)2B4O7, Al(OH)3, Al(NO3)3, AlCl3, AlBr3, AlI3, Al2(SO4)3, Al(CH3COO)2OH, Al2BaO4, NH4AlCl4, LiAlH4, AlNa(O4)2, AlK(SO4)2, Al(NH4)SO4, Al(CH3)3, Al(C3H7)3, Al(C2H5)3, Al(C6H5)3, Al(C2N5O)3, Al(C3H7O)3, Al(C4H9O)3, Ba(CLO4)2, BaBr, BaI2, Ba(OH)2, BaS2O3, Ba(NO2)2, Ba(CN)2, GaCl3, GaBr, Ga(OH)3, Ga(SO4)3, Ga(NO3)3, Ga(CH3COO)3, GaK(SO4)2, Ga(CH3)3, Ga(C2H5)3, Ga(C3H7)3, Ga(C4H9)3, Ga(C6H5)3, LiCl, LiBr, LiI, LiOH, LiSH, LiN, LiNO3, Li(CH3), Li(Kohlenwasserstoffverbindung), Li(C6H5), LiCH3O, LiAlH[OC(CH3)3]3, LiNH2, H2O, D2O, H2O2, HCOOH, CH3COOH, HCl , HNO3, H2SO4, C7H6, C6H5CH3, Ti(CH2C6H5)4, [Ti(C6H5)2]2, TiCl3, TiBr4 und TiI4.
  • Beispiele für die Funktionelle Gruppe, die gegenüber einem Klebstoff affin ist, sind -OH, -Cl, -NO2, -CN, -NH2, -COOH, -CO, -OCH3, -OC2H5, OC3H7, -OC4H9, -CONH, -CH3, -C2H5, -CH2, -SO3H, -C3H7, -C4H9 und -C6H5.
  • Wenn eine Borverbindung, eine Aluminiumverbindung, eine Bariumverbindung, eine Galliumverbindung oder eine Lithiumverbindung bei Zimmertemperatur flüssig ist, muß nur auf die Grenzfläche zu einem Werkstück in der Flüs sigkeit eine ultraviolette Strahlung mit einer Photonenenergie von 128 kcal oder mehr eingestrahlt werden. Handelt es sich bei der Verbindung um einen Feststoff oder um eine Substanz in Pulverform, wird die Verbindung in einem Lösungsmittel wie zum Beispiel Wasser, schwerem Wasser, Ammoniak, Schwefelsäure, Kohlenstofftetrachlorid, Kohlenstoffdisulfid, Kohlenwasserstoffen, Halogenidverbindungen, Alkoholen, Phenolen, einer organischen Säure oder deren Derivat, Nitrilverbindungen, Nitro-Verbindungen, Aminen oder Schwefelverbindungen aufgelöst und wird auf die Grenzfläche zu einem Werkstück in der so erhaltenen Lösung eine ultraviolette Strahlung mit einer Photonenenergie von 128 kcal oder mehr eingestrahlt.
  • Beispiele für eine ultraviolette Strahlung mit einer Photonenenergie von 128 kcal oder mehr sind das Licht eines ArF-Excimer-Lasers, das Licht einer Hg-Lampe und das Licht einer Hg-Xe-Lampe. Der Strahl eines ArF-Excimer-Lasers kann mittels einer zylindrischen Linse zu einem linearen Strahl geformt und entlang der Grenzfläche zwischen einem fluoroplastischen Material, das kontinuierlich aus der Lösung nach oben gezogen wird, und der Lösung eingestrahlt werden. Es ist auch möglich, den Strahl eines ArF-Excimer-Lasers über ein Muster einzustrahlen, das einem Verbindungsbereich eines fluoroplastischen Materials entspricht. Bei der ultravioletten Strahlung kann es sich auch um das Licht von einer UV-Lampe handeln, die man durch einen Lichtbogen, eine Korona oder durch stille Entladung in einer Atmosphäre aus Luft, Stickstoff oder irgendeinem anderen Gas erhält.
  • Eine Lösung, die eine Verbindung mit einem Atom enthält, dessen Bindeenergie an ein Fluoratom 128 kcal/Mol oder mehr beträgt, und entweder eine hydrophile Gruppe oder eine lipophile Gruppe oder eine funktionelle Gruppe, die inhärent in dem Klebstoff vorhanden ist, kann schon vorher in den Klebstoff eingemischt werden. Außerdem ist es möglich, das sich dabei ergebende Gemisch als Beschichtung auf die Oberfläche des fluoroplastischen Materials aufzutragen und dann auf die Grenzschicht der Beschichtungslage eine ultraviolette Strahlung mit einer Photonenenergie von 128 kcal oder mehr einzustrahlen, um so auf der Oberfläche des fluoroplastischen Materials eine Klebstoffschicht zu bilden. Außerdem läßt sich ein poröses Material mit einer Lösung imprägnieren, die eine Verbindung mit einem Atom, dessen Bindeenergie an ein Fluoratom 128 kcal/Mol oder mehr beträgt, und eine hydrophile Gruppe, eine lipophile Gruppe oder eine Funktionelle Gruppe enthält, die inhärent in dem Klebstoff vorhanden ist. In diesem Fall wird das sich dabei ergebende poröse Material in engem Kontakt mit dem fluoroplastischen Werkstoff gehalten und in diesem Zustand wird auf die Grenzfläche dazwischen eine ultraviolette Strahlung eingestrahlt.
  • Erfindungsgemäß wird, wie vorstehend schon dargestellt, Fluor von der Oberfläche eines fluoroplastischen Materials freigesetzt oder daraus heraus gelöst, und dieses Fluor wird durch eine funktionelle Gruppe mit Affinität gegenüber einem Klebstoff ersetzt. Infolgedessen verbessert sich die Affinität der Oberfläche des fluoroplastischen Materials gegenüber dem Klebstoff, wodurch man eine hohe Klebfestigkeit erreicht.
  • Wenn es sich bei dem zu behandelnden festen Werkstoff um einen Kunststoff mit einer C-H-Bindung handelt, wird eine Verbindung in flüssiger Form, die ein Atom, z. B. B, P, S, Pt, Br, O, Cl, H oder F, enthält, dessen Bindeenergie an ein Wasserstoffatom größer ist als 80,6 kcal/Mol – was der Bindungsenergie zwischen einem Kohlenstoffatom und einem Wasserstoffatom entspricht – oder eine funktionelle Gruppe (Atomgruppe) wie zum Beispiel -OH, -NO2, -CN, -NH2, -COOH, -CO, -OCH3, -OC2H5, -OC3H7, -OC4H9, -CONH, -CH3, -C2H5, -CH2, -SO3H, -C3H7, -C4H9 oder -C6H5 oder ein Metallatom, mit der Oberfläche des Kunststoffmaterials mit einer C-N-Bindung oder mit einem porösen Körper in Kontakt gebracht. In diesem Zustand kann die Modifizierung der Oberfläche durch Bestrahlung der Grenzfläche zwischen der Oberfläche des Kunststoffmaterials und der vorstehend beschriebenen Verbindung mit dem Atom und der Atomgruppe oder dem Metallatom oder einer Mischung mit der Verbindung mit einer ultravioletten Strahlung mit einer Photonenenergie von 80,6 kcal oder mehr erfolgen.
  • Mit anderen Worten sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Modifizieren eines Kunststoffmaterials mit einer C-H-Bindung mit Anregungslicht vor, bei welchem eine flüssige Verbindung oder ein flüssiges Gemisch, welche bzw. welches ein erstes Atom mit einer Bindeenergie an ein Wasserstoffatom von 80,6 kcal/Mol oder mehr und ein zweites Atom bzw. eine Atomgruppe enthält, dessen bzw. deren Bindungsenergie bei der Bindung an ein Atom kleiner ist als die optische Energie des Anregungslichts, mit dem Kunststoffmaterial in Kontakt gebracht und wird in diesem Zustand die Grenzfläche zwischen dem Kunststoffmaterial und der Verbindung bzw. dem Gemisch mit ultravioletter Strahlung mit einer Photonenenergie von 80,6 kcal oder mehr direkt oder indirekt bestrahlt, wodurch aus dem Kunststoffmaterial über das erste Atom Wasserstoff freigesetzt oder herausgelöst wird und gleichzeitig der Wasserstoff mit dem zweiten Atom bzw. der zweiten Atomgruppe substituiert wird.
  • Die Verbindung, welche das zweite Atom bzw. die zweite Atomgruppe enthält, dessen bzw. deren Bindungsenergie bei der Bindung an das erste Atom kleiner ist als die optische Energie des Anregungslichts, ist eine Flüssigkeit, die eine Verbindung enthält, welche aus der Gruppe gewählt wird, die eine Borverbindung, eine Phosphorverbindung, eine Schwefelverbindung, eine Platinverbindung, eine Bromverbindung, eine Sauerstoffverbindung, eine Chlorverbindung, eine Wasserstoffverbindung und eine Fluorverbindung umfaßt.
  • Praktische Beispiele für diese Verbindung sind (BHNH)3, B(CH3)3, B(C2H5)3, B(C6H5)3, B(OH)2(C6H5), P(CN)3, P2Se5, P(CH3)3, P(C2H5)3, P(C3H7)3, P(C4H9)3, P(C6H5)3, P(CH3)2(C6H5), P(CH3)(C6H5)2, P(C6H17)3, P(C6H13)3, P(C8H17)3, P(CH3C6H4)3), (SHN)2, SO2(NH2)2, Pt(CN)2, Pt(SO4)2, BrCN, Br2O, Br2CF2, BrCF3, NO, NO2, H2O2, O3, Cl2O, ClCN, AgCL, AlCl3, AsCl3, AuCl , AuCl3, BaCl2, CuCl, CuCl2, ErCl3, EuCl2, EuCl3, FeCln, GaCl3, GdCl3, GeCl4, H3BO3, Na2[PT(OH)6], K2[Pr(OH6)], O2, CClF3, CCl2F2, reines Wasser, schweres Wasser, (COOH)2, CF4, CHF3, HgCl2, HoCl3, InCl, IrCl4, KCl, LiCl, LuCl3, MgCl2, MnCl2, MoCln, NCl3, NN4Cl, NaCl, NbCl5, NiCl2, PCl3, PbCl2, PtCln, RbCl, ReCl3, SCln, SbCl3, SeCln, SiCl4, SnCln, SrCl2, TaCl2, TbCl3, TeCln, ThCl4, TiCl3, TICl3, TmCl3, UCln, VCln, WCl6, YCl3, ZnCl2, ZrCl4, H2O, NH3, HCOOH, NH3OH, H2SO4, HCl, HNO3, HCF3, Alkohole, Kohlenwasserstoffe, aromatische Verbindungen, AgF, AsF3, BaF2, BeF2, BiF3, CdF2, CeF3, CoF2, CsF, CuF, GeF2, KF, MoFn, NH4F, NaF, NbF5, NiF, UF6, VFn, ZnF2 und CF4.
  • Beispiele für die Atomgruppe sind -OH, -NO2, -CN, -NH2, -COOH, -CO, -OCH3, -OC2H5, -OC3H7, -OC4H9, -CONH, -CH3, -C2H5, -CH2, -SO3H, -C3H7, -C4H9 und -C6H5.
  • Die vorstehend genannte Verbindung läßt sich in einem Lösungsmittel wie zum Beispiel Wasser, reinem Wasser, schwerem Wasser, Ammoniak, Schwefelsäure, Kohlenstofftetrachlorid, Kohlenstoffdisulfid, Kohlenwasserstoffen, Halogenidverbindungen, Alkoholen, Phenolen, organischen Säuren und deren Derivaten, Nitrilverbindungen, Nitro-Verbindungen, Aminen oder Schwefelverbindungen auflösen.
  • Die ultraviolette Bestrahlung mit einer Photonenenergie von 80,6 kcal oder mehr ist entweder das Licht von Excimer-Lasern, wie zum Beispiel XeF-, XeCl-, KrF- und ArF-Lasern, eines N2-Lasers, eines Kr-Ionenlasers, eines Ar-Ionenlasers und Lasersicht mit Harmonischen dank eines nicht-linearen Elements, oder eine Kombination hieraus, oder das Licht einer Hg-Lampe, einer He-Xe-Lampe, einer D2-Lampe und einer Excimer-Lampe oder eine Kombination hieraus, oder eine Kombination aus ultravioletten Strahlungen, die man durch einen Lichtbogen, eine Korona oder stille Entladungen einer Atmosphäre aus Luft, Stickstoff oder irgendeinem anderen Gas erhält.
  • Wenn die Bindungsenergie einer Nebenkette – mit Ausnahme einer C-H-Bindung -, die einen plastischen Werkstoff bildet, geringer ist als die Photonenenergie des Anregungslichts zur optischen Zerlegung der Verbindung, ist es möglich, das Kunststoffmaterial direkt mit ultravioletter Strahlung zu bestrahlen, deren Photonenenergie 80,6 kcal oder mehr beträgt und kleiner ist als die Bindungsenergie einer Nebenkette – mit Ausnahme der C-H-Bindung, und die Verbindung mit einer anderen ultravioletten Strahlung zu bestrahlen, deren Photonenenergie größer ist als die Bindungsenergie der Verbindung, und zwar in der Weise, daß der Kunststoff nicht direkt bestrahlt wird (er kann beispielsweise parallel zur Oberfläche des Kunststoffs eingestrahlt werden).
  • In diesem Fall ist es möglich, einen XeF-, XeCl- oder KrF-Laser als Quelle für die ultraviolette Strahlung heranzuziehen, mit der das Kunststoffmaterial mit der C-H-Bindung direkt bestrahlt werden soll, und andererseits einen XeCl-, KrF- oder ArF-Laser als Quelle für die ultraviolette Strahlung, die parallel zur Oberfläche des Kunststoffmaterials indirekt einfallen soll.
  • Daneben kann auch mit dem Licht einer Hg- oder Hg-Xe-Lampe mit einer Wellenlänge von 300 nm oder mehr als Quelle für ultraviolette Strahlung gearbeitet werden, mit der das Kunststoffmaterial mit C-H-Bindung direkt bestrahlt werden soll, und mit einer Hg-, Hg-Xe-, D2- oder Excimer-Lampe mit einer Wellenlänge von 300 nm oder mehr als Quelle für die ultraviolette Strahlung, die auf die Oberfläche des Kunststoffmaterials parallel indirekt auftreffen soll.
  • Nachstehend findet sich ein Vergleich der Bindungsenergien. Bei diesem Vergleich wird jede Zahl in kcal/Mol ausgedrückt:
  • Figure 00180001
  • Je höher die Bindungsenergie, desto größer die Leistung bei der Abspaltung von Wasserstoff. Beispiele für eine Verbindung mit einem Atom, die in der Lage ist, Wasserstoff abzuspalten, sind in Anspruch 2 genannt. Auch wenn die Abspaltung von Wasserstoff mit B, P, S, Pt oder Br möglich ist, die eine vergleichsweise geringe Bindungsenergie aufweisen, sind O, Cl, H und F praktikabel. Unter diesen Atomen besitzen die H- und F-Atome die stärkste Kraft zur Abspaltung von Wasserstoff. Ganz genau gesagt ist es wünschenswert, daß die einzustrahlende Photonenenergie kleiner als die Bindungsenergie eines an den Wasserstoff gebundenen Moleküls sein sollte.
  • Eine flüssige Verbindung oder ein flüssiges Gemisch, die bzw. das das Atom und die Atomgruppe (funktionelle Gruppe) zur Abspaltung von Wasserstoff enthält, oder eine in einem Lösungsmittel gelöste Verbindung wird mit einem Kunststoffmaterial mit einer C-H-Bindung in Kontakt gebracht und dann wird auf die dazwischen liegende Grenzfläche ultraviolette Strahlung mit einer Energie eingestrahlt, die nötig ist, um die C-N-Bindung und die Bindung des zur Wasserstoffabspaltung dienenden Atoms der Verbindung aufzubrechen. Infolgedessen kommt es gleichzeitig zur Abspaltung von Wasserstoff und zur Substitutionsreaktion, wodurch die Oberfläche des Kunststoffs modifiziert wird.
  • Wenn die Bindungsenergie zum Zersetzen der Verbindung größer ist als die Energie der C-H-Bindung, wird ultraviolette Strahlung mit hoher Photonenenergie parallel zur Oberfläche eines Kunststoffmaterials eingestrahlt und gleichzeitig wird ultraviolette Strahlung mit geringerer Photonenenergie (von mehr als 80,6 kcal) senkrecht zu dem Kunststoffmaterial eingestrahlt, um so das Material zu zersetzen. Dies ermöglicht eine effizientere Modifizierung.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird, wie vorstehend schon dargelegt, Wasserstoff aus der Oberfläche eines Kunststoffmaterials mit einer C-H-Bindung freigesetzt, und dieser Wasserstoff wird mit funktionellen Gruppen verschiedener Art oder mit Metallatomen substituiert. Infolgedessen gewinnt die Oberfläche des Kunststoffmaterials die Eigenschaft der Benutzbarkeit, besseres Druckverhalten, bessere Adhäsionseigenschaften, Korrosionsbeständigkeit, Leitfähigkeit und Eigenschaften als elektrischer Leiter hinzu.
  • Wenn es sich bei dem zu behandelnden festen Werkstoff um einen porösen Film handelt, z. B. eine poröse Filmschicht aus fluoroplastischem Kunststoff, so werden die Poren des porösen Filmmaterials aus fluoroplastischem Kunststoff mit einer Verbindung imprägniert, die ein Atom mit einer Bindeenergie an ein Fluoratom von 128 kcal/Mol oder mehr sowie eine hydrophile Gruppe oder eine lipophile Gruppe aufweist. In diesem Zustand kann mit einer Strahlung, deren Photonenenergie 128 kcal oder mehr beträgt, bestrahlt werden, um den porösen Film aus fluoroplastischem Kunststoff zu modifizieren.
  • Durch Einstrahlung einer Strahlung mit einer Photonenenergie von 128 kcal oder mehr in dieser Weise wird die C-F-Bindung (128 kcal/Mol) in dem fluoroplastischen Kunststoff aufgebrochen. In diesem Fall wird dadurch, daß man ein Atom mit einer Energie, die höher ist als die C-F-Bindungsenergie, zuläßt, das so abgebrochene Fluoratom an das Atom gebunden und dort gefangen. Da ein Fluoratom eine hohe Elektronegativität von 4,0 aufweist, kann die erneute Anlagerung von C und F dadurch verhindert werden, daß man die Anwesenheit eines Atoms, dessen Elektronegativität kleiner ist die eines Kohlenstoffatoms (Elektronegativität: 2,5), zuläßt. Außerdem läßt sich die Bindung zwischen diesem Atom und einem Fluoratom nur mit Schwierigkeiten wieder aufbrechen, da die Bindungsenergie bei dieser Bindung größer ist als die der C-F-Bindung (128 kcal/Mol). Deshalb lassen sich einige Fluoratome des fluoroplastischen Materials mit einer hydrophilen funktionellen Gruppe substituieren.
  • In diesem Fall kann die Strahlung aus der Gruppe gewählt werden, die aus einem Excimer-Laser, einem Ar+-Laser, einem Kr+-Laser, einem N2-Laser, einem Ultraviolettlaser mit Harmonischen, die man durch ein nicht-lineares Material erhält, einer D2-Lampe, einer Hochdruck-Quecksil berlampe, einer Niederdruck-Quecksilberlampe, einer Xe-Lampe, einer Hg-Xe-Lampe, einer Halogen-Lampe, einer Excimer-Lampe und einer Ultraviolettlampe besteht, deren Licht man durch einen Lichtbogen, eine Korona oder stille Entladung erhält, die in einer Atmosphäre aus Luft, Stickstoff oder irgendeinem anderen Gas stattfindet.
  • Die vorstehend beschriebene Verbindung kann aus der Gruppe gewählt werden, die aus einer Borverbindung, einer Aluminiumverbindung, einer Wasserstoffverbindung, einer Bariumverbindung, einer Galliumverbindung, einer Lithiumverbindung und einer Titanverbindung besteht.
  • Der poröse Körper für den Einsatz bei der vorliegenden Erfindung unterliegt keinen besonderen Einschränkungen. Im Falle eines porösen Körpers aus fluoroplastischem Material sind hierfür neben PTFE als Beispiele ein Kopolymer aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen, ein Kopolymer aus Ethylen und Tetrafluorethylen, ein Kopolymer aus Tetrafluorethylen und Perfluor-Alkylvinyläther, ein Vinyl-Fluorid-Kunststoff, ein Vinyliden-Fluorid-Kunststoff und ein Kunststoff aus Äthylenchlorid-Trifluorid zu nennen.
  • Dieser poröse Körper kann jede gegebene Form annehmen, zum Beispiel die Form einer Folie, einer dünnen Platte oder eines Rohres und kann ein kalziniertes oder nicht-kalziniertes Erzeugnis sein. Die Porosität und die Sollgröße der Poren in dem porösen Körper können entsprechend dem vorgesehenen Zweck frei eingestellt werden. Es ist jedoch üblicherweise vorzuziehen, daß die Porosität 20 bis 80% beträgt und die Sollgröße der Poren zwischen etwa 0,01 und 10 μm liegt.
  • Eine in diesem Fall als Mittel zur Modifizierung einzusetzende Verbindung kann jede der vorstehend aufgeführten Verbindungen sein. Diese Verbindungen können in Form einer wäßrigen Lösung eingesetzt werden und ihnen kann ein Alkalisalz wie zum Beispiel Natriumhydroxyd oder Kaliumhydroxyd zugesetzt sein, um so die Löslichkeit des gelösten Stoffes zu erhöhen.
  • Als Verfahren zum Imprägnieren eines porösen Körpers mit der Verbindung kann jede bestehende einfache Verfahrensweise herangezogen werden, wie zum Beispiel die Imprägnierung oder Beschichtung. Ein poröser Körper kann auch einer vorherigen Ultraschallreinigung unterzogen werden, wobei er in ein organisches Lösungsmittel eingetaucht wird.
  • Zum Beispiel können verschiedene Vorgehensweisen zum Imprägnieren der Poren eines porösen Körpers aus fluoroplastischem Kunststoff mit der wäßrigen Lösung der Verbindung eingesetzt werden. Es ist jedoch dabei vorzuziehen, daß eines der folgenden Verfahren herangezogen wird, wenn die Hydrophobie dieses porösen Körpers berücksichtigt wird:
    • (1) Ein Verfahren zur Vornahme der Imprägnierung mit:
    • (a) dem ersten Schritt, bei dem ein poröser Körper aus fluoroplastischem Kunststoff in ein organisches Lösungsmittel (z. B. Methanol, Ethanol, Azeton, Äther oder Isopropylalkohol) eingetaucht wird, welches mit Wasser hoch verträglich ist und eine Oberflächenspannung von 30 Dyn/cm oder weniger aufweist, wodurch der poröse Körper mit dem Lösungsmittel getränkt wird;
    • (b) dem zweiten Schritt, bei dem der sich ergebende poröse Körper in Wasser getaucht wird, um das Lösungsmittel durch Wasser zu ersetzen (Poren mit Wasser tränken); und
    • (c) dem dritten Schritt, bei dem der poröse Körper in eine wäßrige Lösung der Verbindung eingetaucht wird, um das Wasser durch die wäßrige Lösung zu ersetzen (Poren mit der wäßrigen Lösung tränken).
    • (2) Ein Verfahren, bei dem eine Verbindung in ein organisches Lösungsmittel mit niedriger Oberflächenspannung in der vorstehend beschriebenen Weise eingemischt wird, um ein Lösungsmittel mit einer Oberflächenspannung von 30 Dyn/cm oder darunter anzusetzen, woraufhin das sich dabei ergebende Lösungsmittel als Beschichtung auf einen porösen Körper aus fluoroplastischem Material aufgetragen oder aufgesprüht wird, oder bei dem der poröse Körper aus fluoroplastischem Material in das Lösungsmittel eingetaucht wird, wodurch die Poren in dem porösen fluoroplastischen Körper mit der wäßrigen Lösung der Verbindung imprägniert werden.
  • Bei diesem Verfahren ist es möglich, leicht eine hydrophile poröse Filmschicht mit hoher Hydrophobie und verbesserter Haltbarkeit, höherer chemischer Widerstandsfähigkeit, höherer Widerstandsfähigkeit gegenüber Lösungsmittel und höherer Wärmebeständigkeit zu erhalten, ohne daß hierzu irgendein Arbeitsgang im Vakuum vorgenommen werden muß, wie zum Beispiel ein Entladungsprozeß.
  • Als Vorrichtung, bei welcher die vorgenannte Kapillarwirkung genutzt wird, sieht die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Modifizieren einer festen Oberfläche vor, welche eine Tischplatte zum Aufsetzen eines zu behandelnden festen Werkstoffs, ein plattenartiges durchsichtiges Fenster, welches auf die Oberseite der Oberfläche des auf die Tischplatte aufgesetzten festen Werkstoffs aufgesetzt werden kann, eine Bestrahlungseinrichtung zum Einstrahlen einer ultravioletten Strahlung, einer Strahlung im sichtbaren Spektralbereich oder ei ner Infrarotstrahlung im wesentlichen senkrecht auf die obere Oberfläche des auf die Tischplatte aufgelegten festen Werkstoffs aufweist, wobei eine dünne Schicht aus einer flüssigen Verbindung oder einer gelösten Verbindung unter Ausnutzung der Kapillarwirkung zwischen den festen Werkstoff und das plattenartige durchsichtige Fenster eingebracht wird und in diesem Zustand Licht von der Bestrahlungseinrichtung aus auf die obere Oberfläche des festen Werkstoffs zur Modifizierung der festen Oberfläche zu strahlen.
  • Diese Bestrahlungseinrichtung kann so angeordnet werden, daß selektiv die obere Oberfläche des mit ultravioletter Strahlung, mit Strahlung im sichtbaren Spektralbereich oder Infrarotstrahlung zu behandelnden festen Werkstoffs bestrahlt wird.
  • Als Vorrichtung, bei welcher eine Kapillarerscheinung ausgenutzt wird, sieht die vorliegende Vorrichtung auch eine Vorrichtung zur Modifizierung einer festen Oberfläche vor, welche eine drehbare Gummirolle, eine zylinderförmige durchsichtige runde Stange oder ein durchsichtiges Rohr, die bzw. das drehbar und parallel zu der Gummirolle angeordnet ist; eine Einrichtung zum Durchführen eines zu behandelnden festen Werkstoffs in Form einer Folie oder eines Bogens zwischen der Gummirolle und der zylinderförmigen durchsichtigen runden Stange bzw. dem durchsichtigen Rohr, eine Bestrahlungseinrichtung zum linearen Einstrahlen einer ultravioletten Strahlung, einer Strahlung im sichtbaren Spektralbereich oder einer ultravioletten Strahlung auf eine Position, an welcher die Gummirolle und die zylinderförmige durchsichtige runde Stange bzw. das durchsichtige Rohr einander gegenüber stehen, und eine Einrichtung zum Spannen der Gummirolle und der zylinderförmigen durchsichtigen runden Stange bzw. des durchsichtigen Rohres über den bogen- bzw. folienförmigen festen Werkstoff gegeneinander aufweist, bei welcher unter Ausnutzung der Kapillarwirkung eine dünne Schicht aus einer flüssigen Verbindung oder einer gelösten Verbindung zwischen dem bogen- bzw. folienförmigen festen Werkstoff und der zylinderförmigen durchsichtigen runden Stange bzw. dem durchsichtigen Rohr eingebracht ist und in diesem Zustand Licht aus der Bestrahlungseinrichtung auf die obere Oberfläche des festen Werkstoffs eingestrahlt wird, um die feste Oberfläche kontinuierlich zu verändern.
  • Diese Bestrahlungseinrichtung kann außerhalb des zylinderförmigen durchsichtigen runden Stabs bzw. des durchsichtigen Rohres angeordnet sein. Alternativ kann die Bestrahlungseinrichtung aus einem reflektierenden Spiegel bestehen, der im Inneren des durchsichtigen Rohres angeordnet ist, sowie aus einer Einrichtung zum Abstrahlen eines linearen Strahls aus einem Endabschnitt des Rohres, oder sie kann in Form einer langgestreckten Lampe ausgebildet sein, die in das Innere des durchsichtigen Rohres eingesetzt ist. Mit anderen Worten kann die Bestrahlungseinrichtung in der richtigen Weise unter diesen Konstruktionen ausgewählt werden.
  • Als Vorrichtung, bei welcher die Kapillarwirkung genutzt wird, sieht die vorliegende Erfindung des weiteren ein Verfahren zum Modifizieren der Oberfläche einer Linse vor, bei welchem eine Linse, die einer Oberflächenbehandlung zu unterziehen ist, zwischen einer konkaven Linse und einer konvexen Linse sandwichartig angeordnet ist, wobei bei diesem Verfahren dünne Schichten einer gelösten Verbindung zwischen der zu behandelnden Linse (z. B. einer Kontaktlinse) und der konkaven Linse sowie der zu behandelnden Linse und der konvexen Linse durch Kapillarwirkung eingebracht werden, und in diesem Zustand beide Flächen der zu behandelnden Linse zur Verän derung ihrer Oberflächen einer Bestrahlung ausgesetzt werden.
  • Daneben sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren vor, bei dem man einen durchsichtigen flüssigen Kunststoff (z. B. Silikonkautschuk, ein fluoroplastisches Material oder PMMA) auf die Oberfläche eines zu behandelnden festen Werkstoffs fließen läßt, das eine komplexe Form zur Bildung einer Gußform annimmt, woraufhin die Form ausgehärtet und freigegeben wird. Danach wird zwischen diese Form und die Oberfläche des zu behandelnden festen Werkstoffs (z. B. einer Dentur) unter Ausnutzung des Kapillareffekts eine dünne Schicht aus einer gelösten Verbindung eingebracht und mit Licht von der Formseite aus auf die Oberfläche des festen Werkstoffs eingestrahlt, wodurch die Oberfläche verändert wird.
  • Des weiteren sieht die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung vor, in welcher ein Fenster in Form eines Torus ausgebildet ist und eine dünne flüssige Filmschicht zwischen die Oberfläche eines zu behandelnden festen Werkstoffs (z. B. eine Ummantelung eines Stromdrahts oder eine Umhüllung für ein Rohr oder einen Schlauch), welche der inneren Umfangsfläche des torusförmigen Fensters entspricht, und der inneren Umfangsfläche des Fensters unter Ausnutzung des Kapillareffekts eingebracht wird. Bei dieser Vorrichtung kann die Oberfläche des festen Werkstoffs, dessen äußerer Umfang ein Kreis ist, durch Bestrahlung der Oberfläche von der äußeren Umfangsfläche des Fensters aus mit Licht kontinuierlich modifiziert werden. Wird eine Vielzahl dieser Vorrichtungen angeordnet, so kann eine effizientere Oberflächenveränderung vorgenommen werden.
  • Darüber hinaus hat sich gezeigt, daß, wenn Wasser, ein Öl oder ein Klebstoff zwischen Folien oder Platten aus fluoroplastischem Material oder zwischen einer Folie oder Platte aus fluoroplastischem Material und einem daran anzuklebenden Werkstoff eingebracht wird und durch die Folie aus fluoroplastischem Material mit Licht von einem ArF-Excimer-Lasers bestrahlt wird, während diese Materialien durch Druck fest aneinandergeklebt werden, diese Folien bzw. diese Folie aus fluoroplastischem Material und dem daran anzuklebenden Werkstoff zur starken chemischen Anhaftung dann aneinander gemäß der vorliegenden Erfindung gebracht werden. Es wird angenommen, daß der Grund hierfür darin liegt, daß optisch aus Wasser (H2O) oder Öl dissoziierte Wasserstoffatome Fluoratome aus der Oberfläche der fluoroplastischen Folie freisetzen, daß aus Wasser oder Öl dissoziierte Sauerstoffatome an den Positionen substituiert werden, von denen die Fluoratome freigesetzt wurden, und daß infolgedessen ungebundene Verbindungsarme auf der Oberfläche der fluoroplastischen Folie dasselbe Sauerstoffatom gemeinsam haben, wodurch eine starke Adhäsionskraft erzielt wird.
  • Dies gilt in ähnlicher Weise für einen Klebstoff, was bedeutet, daß davon ausgegangen wird, daß optisch aus einem Klebstoff dissoziierte Wasserstoffatome Fluoratome aus der Oberfläche einer fluoroplastischen Folie freisetzen, die gleichzeitig angeregt wird, und daß ungebundene Verbindungsarme des Klebstoffs, der Wasserstoffatome verloren hat, an die Positionen gebunden werden, aus denen die Fluoratome freigesetzt wurden, was zu einer starken Adhäsionskraft führt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung hat sich auch gezeigt, daß sich durch die Verwendung eines fluoroplastischen Werkstoffs leicht ein der Thrombusbildung entgegenwirkendes Material bilden läßt, das für ein künstliches Blutgefäß oder Organ benötigt wird.
  • Wird kohärentes Licht, das von einer einzigen Lichtquelle wie beispielsweise einem Laser abgestrahlt wird, in zwei Strahlengänge aufgeteilt wird und wieder unter den jeweiligen bestimmten Winkeln auftrifft, so tritt an dem Schnittpunkt dieser Lichtanteile eine Interferenz auf. Im allgemeinen wird ein Werkstoff, der mit einem Sensibilisierungsmittel beschichtet ist, auf diesen Interferenzbereich aufgesetzt. Bei der vorliegenden Erfindung wird jedoch ein durchsichtiges Fenster auf die Oberfläche eines zu behandelnden festen Werkstoffs über einen Film aus flüssiger Verbindung aufgesetzt und man läßt Laserstrahlen, die aus zwei oder mehr Richtungen durch das durchsichtige Fenster hindurch auftreffen, auf der Grenzfläche zwischen der Oberfläche des festen Werkstoffs und der flüssigen Schicht miteinander interferieren. Infolgedessen erfährt nur ein Bereich auf der Oberfläche des festen Werkstoffs, welcher dem Interferenzbereich entspricht, eine photochemische Veränderung.
  • Insbesondere dann, wenn zwei Lichtstrahlen aus zwei Richtungen auftreffen, während ihr jeweiliger Polarisationswinkel bzw. Brewster-Winkel beibehalten wird, fällt nur Licht mit p-Polarisierung innerhalb des Fensters ein. Dies ermöglicht eine hochwirksame Modifizierung in Form eines Beugungsgitters.
  • Außerdem wird eine seitliche Teilfläche eines Fensters zu einem ebenen Spiegel geformt und es wird ultraviolette Strahlung schräg von der Seite, von der Seite des planaren Spiegels weg, in der Weise eingestrahlt, daß Licht, das sich direkt durch das Fenster fortpflanzt, und Licht, das von dem innen liegenden planaren Spiegel reflektiert wird, miteinander interferieren. Das Ergebnis ist eine Modifizierung in Form eines Beugungsgitters auf der Oberfläche des festen Werkstoffs über das Fenster und eine dünne Schicht einer Filmschicht aus der flüssigen Verbindung. Wenn insbesondere der Einfallswinkel des ultravioletten Laserlichts, das schräg einfallen soll, unter einem Polarisierungswinkel gehalten wird, erbringt nur Licht mit p-Polarisierung eine Interferenz, was zu einer hohen Wirksamkeit in der Interferenz führt. Wenn die Oberfläche eines Werkstoffs in Form eines Gitters modifiziert wird, z. B. wenn eine hydrophile Gruppe in Gitterform substituiert wird, wobei ein fluoroplastischer Werkstoff als zu behandelndes festes Material verwendet wird, dann bildet sich eine hydrophile oder hydrophobe Bereichsstruktur im Mikrobereich aus. Dies ermöglicht eine leichte Bildung eines der Thrombusbildung entgegenwirkenden Materials, das für ein künstliches Blutgefäß oder Organ notwendig ist, unter Verwendung eines fluoroplastischen Werkstoffs.
  • Wie bereits ausgeführt, ist der Kontaktwinkel zwischen einer zu modifizierenden Substanz und einer Flüssigkeit groß. Aus diesem Grund wird die Berührungsfläche mit der Oberfläche einer Probe klein und die Blasen, die durch die Zersetzung unter Lichteinfluß erzeugt werden, verkleinern die Kontaktfläche noch weiter. Da jedoch bei der vorliegenden Erfindung die Probe und die Oberfläche des Glases in enger Berührung miteinander gehalten werden und zwischen ihnen unter Ausnutzung des Kapillareffekts eine gelöste Verbindung eingebracht wird, kann ein gleichmäßiger dünner flüssiger Film auf der gesamten Oberfläche der Probe gebildet werden. Wenn von der Seite der Glasoberfläche eine ultraviolette Strahlung einfällt, wird die Flüssigkeit örtlich begrenzt optisch zersetzt und es wird auch die Oberfläche der Probe mit einem Teil des Lichts angeregt, das durch die Flüssigkeit durchgelassen wird, was zur Bildung von Blasenformen führt. Infolgedessen werden keine Bläschen erzeugt, was eine hochwirksame Oberflächenbehandlung möglich macht.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • 1 zeigt eine perspektivische Ansicht mit der Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Erläuterung eines Verfahrens zur Modifizierung einer festen Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht mit der Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Modifizierung einer festen Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 3 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Modifizierung einer festen Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 4 zeigt eine Seitenansicht, in welcher ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Modifizieren der Oberfläche einer Kontaktlinse gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt wird;
  • 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines noch weiteren Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Modifizieren einer festen Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung eines fluoroplastischen Werkstoffs, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt wird;
  • 7 zeigt eine Graphik, welche die Kennlinien eines fluoroplastischen Materials darstellt, das mit dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung behandelt wurde;
  • 8 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung eines fluoroplastischen Werkstoffs, welche zur Durchführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, und
  • 9 zeigt eine Graphik zur Darstellung der Kennlinien der Oberfläche eines fluoroplastischen Materials, das mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung behandelt wurde.
  • Günstigste Möglichkeit zur Realisierung der Erfindung
  • Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Vorrichtungen beschrieben, die in den Zeichnungen dargestellt sind.
  • 1 stellt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Erläuterung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung dar. Bei dieser Vorrichtung wird eine gelöste Verbindung 2 auf einen zu modifizierenden Werkstoff (Probe) 1 geträufelt (1(a)), dann wird eine Glasplatte 3 aus synthetischem Quarzglas auf die so aufgeträufelte gelöste Verbindung aufgelegt (2(b)) und man bringt eine Last auf. Infolgedessen bildet sich infolge einer Kapillarerscheinung in dem Spalt zwischen dem Material 1 und der Glasplatte 3 ein dünner gleichmäßiger Flüssigkeitsfilm aus. Durch senkrechtes Einstrahlen eines ultravioletten Laserstrahls aus einer Excimer-Laservorrichtung 4 durch eine Maske 5 zum Beispiel, wie sie in 1(c) dargestellt ist, auf die sich dabei ergebende Struktur wird die Flüssigkeit nur in dem freiliegenden Bereich optisch zersetzt und es wird die Oberfläche des Materials 1 angeregt, was dazu führt, daß dazwischen eine chemische Reaktion ausgelöst wird. Da der Flüssigkeitsfilm dünn ist, kann die Absorption des La serstrahls in der Flüssigkeit 2 unterdrückt werden. Dies macht es möglich, daß ein großer Anteil der ultravioletten Strahlung die Oberfläche des Materials 1 erreicht. Da außerdem der Flüssigkeitsfilm dünn ist, werden bei der Oberflächenbehandlung alle Teile des Zersetzungsprodukts verwendet. Deshalb bildet sich nahezu kein überschüssiges Reaktionsprodukt aus, das die Bildung von Blasen hervorruft, wenn bei herkömmlichen Verfahren auf ein zu modifizierendes Material, das in eine gelöste Verbindung eingetaucht wurde, ein ultravioletter Laserstrahl eingestrahlt wird. Dadurch wird eine effiziente Oberflächenbehandlung realisierbar.
  • 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer anderen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung. Diese Vorrichtung weist eine drehbare Gummirolle 11, einen zylindrischen transparenten runden Stab oder ein durchsichtiges Rohr 12, der bzw. das drehbar ist und parallel zur Gummirolle angeordnet ist, eine zylindrische Linse 13, die über dem zylindrischen durchsichtigen runden Stab bzw. dem durchsichtigen Rohr 12 angeordnet ist, eine (nicht dargestellte) Bestrahlungseinrichtung zum linearen Einstrahlen einer ultravioletten Strahlung, einer Strahlung im sichtbaren Spektralbereich oder einer Infrarotstrahlung durch die zylindrische Linse 13 hindurch auf eine Position, an welcher die Gummirolle 11 und der zylindrische durchsichtige runde Stab bzw. das durchsichtige Rohr 12 einander gegenüberstehen, eine (nicht dargestellte) Einrichtung zum Durchführen eines zu behandelnden bogen- oder folienförmigen Materials 14 durch eine Position zwischen der Gummirolle 11 und dem zylindrischen durchsichtigen runden Stab bzw. dem durchsichtigen Rohr 12 in die durch einen Pfeil gekennzeichnete Richtung, und eine Spanneinrichtung auf, um den zylindrischen durchsichti gen runden Stab bzw. das durchsichtige Rohr 12 gegen die Gummirolle 11 zu spannen.
  • Bei dieser Vorrichtung wird eine gelöste Verbindung 2 als Reaktionslösung auf die Oberfläche des bogen- bzw. folienförmigen festen Materials 14 auf der Zuführseite aufgeträufelt. Diese gelöste Verbindung 2 breitet sich unter dem Einfluß des entlang der unteren Oberfläche des zylindrischen durchsichtigen runden Stabes bzw. des durchsichtigen Rohres 12 aus, wenn die Lösung die untere Oberfläche des durchsichtigen runden Stabs bzw. des Rohrs 12 erreicht, und bildet dadurch eine dünne Schicht. Deshalb kann die Oberfläche des bogen- bzw. folienförmigen festen Materials 14 wirksam und kontinuierlich dadurch verändert werden, daß in diesem Zustand Licht (z. B. ein ultravioletter Laserstrahl) aus der Bestrahlungseinrichtung eingestrahlt wird.
  • 3 stellt eine modifizierte Ausführungsform der in 2 dargestellten Vorrichtung dar. Der Unterschied zwischen dieser Vorrichtung und der in 2 dargestellten Vorrichtung liegt darin, daß im Inneren des durchsichtigen Rohres 12 ein reflektierender Spiegel 21 angeordnet ist und in das Innere des durchsichtigen Rohres 12 eine langgestreckte Lampe (Hg-Lampe) 22 eingeführt wird. Der übrige Teil der Anordnung ist mit der Anordnung bei der in 2 dargestellten Vorrichtung identisch. Deshalb bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie jene aus 2 auch in 3 die gleichen Teile, weshalb auf eine ausführliche Beschreibung derselben hier verzichtet wird.
  • Bei dieser Vorrichtung wird wie bei der Vorrichtung gemäß 2 auf der Zuführseite eine gelöste Verbindung 2 als Reaktionslösung auf die Oberfläche eines zu behandelnden bogen- bzw. folienförmigen festen Materials aufgeträufelt. Diese gelöste Verbindung 2 breitet sich un ter dem Einfluß einer Kapillarerscheinung entlang der unteren Oberfläche des durchsichtigen Rohres 12 aus, wenn die Lösung die untere Oberfläche des Rohres 12 erreicht, wodurch eine dünne Schicht gebildet wird. Wird nun in diesem Zustand Bestrahlungslicht (z. B. ein ultravioletter Laserstrahl) von der Lampe 22 auf die obere Oberfläche des festen Materials eingestrahlt, kann somit die Oberfläche des bogen- bzw. folienförmigen festen Materials 14 wirksam und kontinuierlich verändert werden.
  • Wenn das zu modifizierende bogen- bzw. folienförmige feste Material mit der aufgeträufelten Flüssigkeit durch ein Rohr 11 aus synthetischem Quarz und eine Gummirolle zusammengedrückt wird, bildet sich in dem zusammengepreßten Bereich unter Einfluß der Kapillarwirkung ein dünner gerader Flüssigkeitsfilm aus. Die Oberfläche des Materials kann in diesem Zustand kontinuierlich dadurch modifiziert werden, daß ein linearer Strahl eingestrahlt wird, der durch Formung eines Laserstrahls durch eine Linse hindurch gebildet wird, oder daß der lineare Flüssigkeitsfilm unter Verwendung einer Quecksilberlampe bestrahlt wird, die in das Rohr aus synthetischem Quarz eingesetzt ist, wie dies in 3 dargestellt wird. Eine noch wirksamere Veränderung der Oberfläche wird dadurch möglich, daß eine Vielzahl dieser Vorrichtungen zur Modifizierung der Oberfläche entlang des zu verändernden bogen- bzw. folienförmigen Materials angeordnet wird.
  • 4 stellt ein Verfahren zum Modifizieren der Oberfläche einer Linse (z. B. einer Kontaktlinse) entsprechend dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung dar. Eine zu behandelnde Linse 33 (deren Krümmung identisch oder nahezu identisch mit der Krümmung einer konkaven Linse 31 und einer konvexen Linse 32 ist), die einer Oberflächenbehandlung zu unterziehen ist, wird zwischen die konkave Linse 31 und die konvexe Linse 32 eingesetzt. Zwischen die Linse 33 und die konkave Linse 31 und zwischen die Linse 33 und die konvexe Linse 32 wird eine gelöste Verbindung 2 eingeträufelt, wodurch unter dem Einfluß der. Kapillarwirkung dünne Schichten der gelösten Verbindung ausgebildet werden. In diesem Zustand wird auf beide Oberflächen der Linse 33 Licht (z. B. ein Excimer-Laserstrahl) eingestrahlt, wodurch diese Oberflächen modifiziert werden. Infolgedessen können beide Oberflächen der zu behandelnden Linse in einem Durchgang modifiziert werden.
  • (Beispiel 1)
  • Es wurde die Modifizierung einer Folie aus fluoroplastischem Material (FEP) unter Verwendung der in 1 dargestellten Vorrichtung vorgenommen. Bei diesem Beispiel wurden reines Wasser und Leitungswasser als gelöste Verbindung 2 verwendet. Dies bedeutet, daß zwischen der Platte 3 aus synthetischem Quarzglas und einer Folie aus fluoroplastischem Material (FEP) ein dünner gleichmäßiger Flüssigkeitsfilm jeweils aus reinem Wasser und Leitungswasser dadurch ausgebildet wurde, daß die Glasplatte 3 angedrückt wird. In diesem Zustand wurde ein ArF-Laserstrahl mit einer Energiedichte von 6,5 mJ/cm2 eingestrahlt. Infolgedessen kam es sowohl bei reinem Wasser als auch bei Leitungswasser zur Hydrophilie, mit dem Ergebnis, daß man bei der Berührung mit Wasser einen Kontaktwinkel von 30° erzielte.
  • Dabei ist zum Vergleich zu beachten, daß eine identische Folie aus fluoroplastischem Material (FEP) in die gleiche gelöste Verbindung eingetaucht wurde und dann zur Vornahme der Modifizierung der Oberfläche an der Folie aus fluoroplastischem Material (FEP) ein ultravioletter Laserstrahl eingestrahlt wurde. Infolgedessen war eine Bestrahlung mit einem ArF-Laserstrahl mit einer Energie dichte von 6,5 mJ/cm2 nötig, um gegenüber Wasser einen Kontaktwinkel von 30° zu erzielen, wenn reines Wasser eingesetzt wurde, wohingegen bei Verwendung von Leitungswasser ein ArF-Laserstrahl mit einer Energiedichte von 15 mJ/cm2 erforderlich war.
  • (Beispiel 2)
  • Hier wurde die in 1 dargestellte Vorrichtung eingesetzt, um eine Folie aus fluoroplastischem Material (FEP) zu verändern. Bei diesem Beispiel wurde als gelöste Verbindung 2 Ameisensäure verwendet. Dies bedeutet, daß sich zwischen der Glasplatte 3 aus synthetischem Quarzglas und einer Folie aus fluoroplastischem Kunststoff (FEP) dadurch ein dünner, gleichmäßiger Flüssigkeitsfilm aus Ameisensäure ausbildete, daß die Glasplatte 3 angedrückt wurde. In diesem Zustand wurde ein ArF-Laserstrahl mit einer Energiedichte von 25 mJ/cm2 eingestrahlt. Infolgedessen erzielte man gegenüber Wasser einen Kontaktwinkel von 10°.
  • Dabei ist zu Vergleichszwecken zu beachten, daß eine identische Folie aus fluoroplastischem Material (FEP) zuerst in Ameisensäure eingetaucht wurde und dann zur Modifizierung der Oberfläche auf dieser Folie aus fluoroplastischem Kunststoff (FEP) ein ultravioletter Laserstrahl eingestrahlt wurde. Die Modifizierung war jedoch unmöglich, da sich Blasen ausbildeten.
  • (Beispiel 3)
  • Unter Verwendung der in 2 und 3 dargestellten Vorrichtungen wurde die Modifizierung eines fluoroplastischem Kunststoffs (PTFE) vorgenommen. Dies bedeutet, daß die Veränderung der Oberfläche kontinuierlich dadurch erfolgte, daß kleine Tröpfchen von Methylalkohol (CH3OH) nacheinander auf die Oberfläche einer Folie aus fluo roplastischem Material (PTFE) aufgeträufelt wurden, während die Folie aus fluoroplastischem Kunststoff bewegt wurde. Als ein ArF-Laserstrahl mit 3000 Blitzen bei einer Energiedichte von 25 mJ/cm2 eingestrahlt wurde, erhielt man bei Wasser einen Kontaktwinkel von 45° und bei Benzol einen Kontaktwinkel von 15°. Dies belegt, daß die modifizierte Oberfläche sowohl hydrophile als auch lipophile Eigenschaften aufwies.
  • (Beispiel 4)
  • Zur Modifizierung beider Oberflächen einer Kontaktlinse aus PMMA wurde die in 4 dargestellte Vorrichtung eingesetzt. Zunächst wurden Flüssigkeitsfilme einer Lösung, die durch Auflösen von 2 g Ammoniak-Borat [(NH4)2 B4O7] in 50 cc Wasser angesetzt war, unter Ausnutzung einer Kapillarerscheinung auf beiden Oberflächen einer Kontaktlinse gebildet. In diesem Zustand wurde ein ArF-Laserstrahl mit 1000 Blitzen bei einer Energiedichte von 20 mJ/cm2 von beiden Seiten der Kontaktlinse eingestrahlt. Infolgedessen erzielte man gegenüber Wasser einen Kontaktwinkel von 10°, was auf Hydrophilie hinweist.
  • (Beispiel 5)
  • Unter Verwendung der in 1 dargestellten Vorrichtung wurde die Modifizierung der Oberfläche bei einem Siliziumchip vorgenommen. Dies bedeutet, daß auf die Oberfläche eines Siliziumchips ein Tröpfchen Wasserstoffsuperoxyd (H2O2) aufgeträufelt wurde und man dieses dann mittels der Glasplatte 3 aus synthetischem Quarz andrückte, wodurch sich zwischen der Glasplatte 3 und dem Siliziumchip ein dünner gleichmäßiger Flüssigkeitsfilm ausbildete. In diesem Zustand wurde ein ArF-Laserstrahl mit 1000 Blitzen bei einer Energiedichte von 50 mJ/cm2 eingestrahlt. Infolgedessen bildete sich SiO2 nur auf der freiliegenden Fläche aus. Eine SiO2-Spitze wurde bei 99 eV durch ESCA nachgewiesen.
  • (Beispiel 6)
  • Unter Heranziehung der in 1 dargestellten Vorrichtung wurde die Oberflächenmodifizierung bei Aluminium durchgeführt. Dabei wurde auf die Aluminiumoberfläche ein Tröpfchen Wasserstoffsuperoxyd (H2O2) aufgeträufelt und dieses dann mittels der Glasplatte 3 aus synthetischem Quarzglas angedrückt, wobei zwischen der Glasplatte 3 und dem Aluminium ein dünner gleichmäßiger Flüssigkeitsfilm gebildet wurde. In diesem Zustand wurde ein ArF-Laserstrahl mit 1000 Blitzen bei einer Energiedichte von 50 mJ/cm2 eingestrahlt. Infolgedessen bildete sich Al2O3 nur auf der freiliegenden Oberfläche. Wenn die Oberfläche des so behandelten Materials in eine wäßrige NaOH-Lösung eingetaucht wurde, trat an dem Al2O3-Abschnitt keine Korrosion auf.
  • (Beispiel 7)
  • Um zwei Folien aus fluoroplastischem Material (FEP) mit reinem Wasser oder mit Leitungswasser anzukleben, wurde eine in 5 dargestellte Vorrichtung eingesetzt. In 5 gibt das Bezugszeichen 43 eine runde Stablinse aus synthetischem Quarzglas an, welche eine zylindrische Linse darstellt; das Bezugszeichen 44 bezeichnet eine Rolle zum Andrücken von zu behandelnden Teilen gegen die runde Stablinse 43 aus synthetischem Quarzglas; die Bezugszeichen 45 und 46 bezeichnen Druckfedern, die an den beiden Enden der Rolle angebracht sind; die Bezugszeichen 41 und 42 geben Folien aus fluoroplastischem Kunststoff als die zu behandelnden Teile an, und das Bezugszeichen 47 weist auf einen rechteckigen ArF-Excimer-Laserstrahl hin.
  • Als erstes wurde ein Tröpfchen reinen Wassers zwischen die beiden Folien 41 und 42 aus fluoroplastischem Kunststoff geträufelt. Dann wurde die kontinuierliche Anklebung dadurch vorgenommen, daß die runde Stablinse 43 aus synthetischem Quarzglas, welche die zylindrische Linse bildete, gegen die Rolle 44 angedrückt wurde, während die Folien 41 und 42 bewegt wurden. Wenn der rechteckige ArF-Excimer-Laserstrahl vom Umfangsbereich der runden Stablinse 43 aus synthetischem Quarzglas her auftraf, erhielt man einen linearen Strahl auf der Oberfläche, wo sich die runde Stablinse 43 und die Folie 41 aus fluoroplastischem Kunststoff berührten. Dabei ist zu beachten, daß der Laserstrahl mit einer Energiedichte von 50 mJ/cm2 und einer Pulswiederholfrequenz von 3000 Blitzen auftraf, während der Druck zwischen den beiden Folien aus fluoroplastischem Kunststoff 41 und 42 auf einem Wert von 10 kgf/cm2 gehalten wurde. Die sich dabei ergebende Probe wurde einer Zug-/Scher-Festigkeitsprüfung unterzogen und es zeigte sich, daß eine Klebkraft von 30 kgf/cm2 erreicht wurde.
  • Die gleiche Prüfung wurde unter Verwendung von Leitungswasser anstelle von reinem Wasser vorgenommen. Dabei wurde nahezu die gleiche Haftkraft wie in Falle von reinem Wasser erzielt.
  • (Beispiel 8)
  • Die in 5 dargestellte Vorrichtung wurde bei diesem Beispiel eingesetzt. Als erstes wurde zwischen einer Flatte aus Edelstahl und einer Folie aus fluoroplastischem Kunststoff (FEP) eine dünne Schicht aus einem Epoxydharzkleber aufgetragen. Während die runde Stablinse 43 aus synthetischem Quarz gegen die Rolle 44 gespannt wurde, wurde ein Laserstrahl mit einer Energiedichte von 40 mJ/cm2 auf die Grenzfläche zwischen der Folie aus fluoroplastischem Kunststoff und dem Klebstoff mit einer Pulswiederholfrequenz von 6000 Blitzen eingestrahlt. Danach ließ man den Klebstoff 15 Stunden lang bei 80°C aushärten und die sich dabei ergebende Probe wurde einer Zug-/Scher-Festigkeitsprüfung unterzogen. Infolgedessen verbesserte sich die Klebkraft, die vor Bestrahlung mit dem Laserstrahl 1 kgf/cm2 betragen hatte, nach der Bestrahlung mit dem Laserstrahl auf 84 kgf/cm2.
  • (Beispiel 9)
  • Hierbei wurde die in 5 dargestellte Vorrichtung herangezogen. Als erstes wurde zwischen einer Acrylplatte und einer Folie aus fluoroplastischem Kunststoff (FEP) ein Tröpfchen eines Sofortklebers (Aron Alpha (Handelsbezeichnung)) auf Cyanolbasis eingetropft. Während die runde Stablinse 43 aus synthetischem Quarzglas gegen die Rolle 44 gespannt wurde, wurde ein Laserstrahl mit einer Energiedichte von 30 mJ/cm2 eingestrahlt, wobei die Pulswiederholfrequenz 7000 Blitze betrug. Die sich dabei ergebende Probe wurde einer Zug-/Scher-Festigkeitsprüfung unterzogen. Infolgedessen erhöhte sich die Klebkraft, die vor Bestrahlung mit dem Laserstrahl 0,2 kgf/cm2 betragen hatte, auf 25 kgf/cm2 nach der Bestrahlung mit dem Laserstrahl.
  • Dabei ist zu beachten, daß sich dann, wenn eine kleine Menge Essigsäure in den vorstehend beschriebenen Sofortkleber auf Cyanolbasis eingemischt wurde, die Aushärtezeit verlängerte, wodurch sich die Bearbeitbarkeit verbesserte. Da es auf diese Weise möglich wurde, über einen langen Zeitraum wiederholt den Laserstrahl einzustrahlen, verbesserte sich die Zug-/Scher-Festigkeit nach der Bestrahlung auf 40 kgf/cm2.
  • (Beispiel 10)
  • Auf eine Platte aus fluoroplastischem Kunststoff wurde ein Tröpfchen Wasser aufgebracht und eine Platte aus Quarzglas wurde in engem Kontakt mit der Platte aus fluoroplastischem Material gehalten. Danach wurden ArF-Laserstrahlen (Energiedichte 10 mJ/cm2, Pulswiederholfrequenz 3000 Blitze), die auf zwei Strahlengänge aufgeteilt waren, so geführt, daß sie sich auf der Grenzfläche zwischen dem zu behandelnden Material und Wasser durch ein plattenförmiges Fenster aus synthetischem Quarz überkreuzen, während der Auftreffwinkel auf dem Quarzfenster auf 33° gehalten wurde. Infolgedessen wurde anhand von Messungen mittels SEM und EPMA festgestellt, daß sich in Abständen von 2123 Å modifizierte Bereiche ausgebildet hatten, die hydrophil geworden waren.
  • (Beispiel 11)
  • Eine Seitenfläche des scheibenförmigen Glases aus synthetischem Quarz wurde geschliffen und poliert, und dann wurde nur auf dieser Fläche Aluminium aufgedampft, wodurch ein Fenster mit einem innenliegenden, planen Spiegel entstand. Das sich dabei ergebende Fenster wurde über Wasser in engem Kontakt mit der Oberfläche einer Folie aus fluoroplastischem Kunststoff (FEP) gehalten. Dann wurde die Bestrahlung mit einem ArF-Laserstrahl (Energiedichte: 10 mJ/cm2, Pulswiederholfrequenz: 3000 Blitze) veranlaßt, wobei der Strahl von der Seite aus einfiel, die von der Seite des innenliegenden Planspiegels weg lag, und zwar unter einem Winkel von 33°, der bezüglich des Fensters so eingehalten wurde, daß die Hälfte des Strahls von dem Planspiegel reflektiert wurde. Infolgedessen wurde anhand von Messungen mit Hilfe von SEM und EPMA festgestellt, daß es Bereiche gab, in denen das von dem innenliegenden Planspiegel des Fensters reflektierte Licht und das sich durch das Fenster direkt fortpflanzende Licht einander überkreuzten, was bedeutet, daß Bereiche, die so modifiziert waren, daß sie durch photochemische Substitution auf der Grenzfläche zwischen dem Material unter Wasser hydrophil wurden, in Abständen von 2123 Å vorhanden waren.
  • (Beispiel 12)
  • Hierbei wurde die in 6 dargestellte Vorrichtung verwendet, um eine Oberflächenbehandlung an einem Werkstoff aus fluoroplastischer Substanz (Polytetrafluoräthylen) vorzunehmen. Das Bezugszeichen 51 in 6 gibt eine Excimer-Laservorrichtung an; das Bezugszeichen 52 entspricht einer Maske; das Bezugszeichen 53 gibt einen Spiegel an; die Bezugszeichen 54 und 55 bezeichnen Linsen; das Bezugszeichen 56 gibt ein Reaktionsgefäß an, und das Bezugszeichen 57 ist einer Folie aus fluoroplastischem Kunststoff als Probe zugeordnet.
  • Zunächst wurde eine Lösung dadurch hergestellt, daß 50 cc Methylalkohol (CH3OH) und 5 g Natriumtetrahydroborat (Na[BH4]) aufgelöst wurden, und dann wurde die Lösung in das Reaktionsgefäß 56 gebracht. Die Folie 57 aus fluoroplastischem Kunststoff wurde in die Lösung eingetaucht und die Grenzfläche zwischen der Lösung und der Folie 57 aus fluoroplastischem Kunststoff wurde mit einem ArF-Laserstrahl bestrahlt. Dies führte dazu, daß sowohl eine lipophile Gruppe als auch eine hydrophile Gruppe festgestellt wurden, wie dies in 7 dargestellt ist. Dies wurde mit den Ergebnissen aus Messungen der Infrarot-Absorptionsspektren mittels ATR-FTIR bestätigt; dies bedeutet, daß die Substitution einer Methylgruppe durch eine Absorption nahe 2900 cm–1 bestätigt wurde und die Substitution einer Hydroxylgruppe durch Absorption in der Nähe von 3300 cm–1. Außerdem bestätigte sich die Entfluorierung durch Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (X-PES). Die auf diese Weise behandelte Folie 57 aus fluoroplastischem Kunststoff wurde mit einer Edelstahlplatte mittels eines Klebstoffs auf Epoxydharzbasis verbunden und dann einer Zug-/Scher-Festigkeitsprüfung unterzogen. Es wurde eine Klebkraft von 140 kgf/cm2 nachgewiesen.
  • (Beispiel 13)
  • Zur Vornahme einer Oberflächenbehandlung an einem Werkstoff aus fluoroplastischem Kunststoff wurde eine in 8 dargestellte Vorrichtung verwendet. In 8 gibt das Bezugszeichen 61 eine Excimer-Laservorrichtung an; das Bezugszeichen 62 entspricht einer Maske; das Bezugszeichen 63 gibt einen Spiegel an; das Bezugszeichen 64 bezeichnet eine Linse; das Bezugszeichen 65 entspricht einer flüssigen Verbindung; mit dem Bezugszeichen 66 ist ein Reaktionsgefäß angegeben: das Bezugszeichen 67 entspricht einer Folie aus fluoroplastischem Kunststoff als Probe, und das Bezugszeichen 68 gibt eine schwammartige Folie an.
  • Zunächst wurden 5 g Natriumtetrahydroborat in 50 cc Wasser aufgelöst und dann wurde die schwammartige Folie 68 mit der so angesetzten Lösung 65 getränkt. Dadurch wird die Bildung von Blasen und die Entfernung der Flüssigkeit von der Folienprobe 67 aus fluoroplastischem Kunststoff verhindert. Anschließend wurde die durchsichtige Folienprobe 67 aus fluoroplastischem Kunststoff (FEP) auf die schwammartige Folie 68 aufgelegt und von oben mit einem ArF-Laserstrahl (10 mJ/cm2) bestrahlt. Infolgedessen verbesserte sich der Kontaktwinkel gegenüber Wasser, der vor der Behandlung 110° betragen hatte, auf 10° nach der Behandlung, wie di es in 9 zu erkennen ist. Das dabei erhaltene Folienmaterial aus fluoroplastischem Kunststoff mit modifizierter Oberfläche wurde mit dem Klebstoff Aron Alpha (Handelsbezeichnung) mit einer Edelstahlplatte verbunden und es zeigte sich, daß die Klebfestigkeit 60 kgf/cm2 betrug.
  • (Beispiel 14)
  • 2 g Borsäure (H3BO3) wurden in 50 cc Wasser aufgelöst, dann wurde eine schwammartige Folie mit der so angesetzten Lösung getränkt und entsprechend der gleichen Verfahrensweise wie bei Beispiel 13 eine Folienprobe aus fluoroplastischem Kunststoff behandelt. Infolgedessen wurde bei einer Energiedichte von 15 mJ/cm2 eines ArF-Laserstrahls auf der Oberfläche der Folienprobe aus fluoroplastischem Kunststoff eine Hydroxylgruppe (OH-Gruppe) substituiert, was zu einem Kontaktwinkel gegenüber Wasser von 5° führte. Wurde diese Folienprobe aus fluoroplastischem Kunststoff mit modifizierter Oberfläche mittels des Klebstoffs Aron Alpha (Handelsbezeichnung) auf eine Edelstahlplatte geklebt, so wurde eine Haftfestigkeit von 60 kgf/cm2 erzielt.
  • (Beispiel 15)
  • 2 g Borsäure (H3BO3) wurden in 50 cc Ammoniakwasser aufgelöst, dann wurde eine schwammartige Folie mit der so angesetzten Lösung getränkt und entsprechend der gleichen Verfahrensweise wie bei Beispiel 13 eine Probe einer durchsichtigen Folie aus fluoroplastischem Kunststoff (FEP) behandelt. Infolgedessen wurde auf der Oberfläche der Probe aus fluoroplastischer Folie eine Aminogruppe (-NH2) substituiert, wodurch Hydrophobie erzielt werden sollte. Mittels Messungen der Infrarot-Absorptionsspektren mit Hilfe von ATR-FTIR wurde die Substituierung einer Aminogruppe durch Absorption von NH in der Nähe von 3500 cm–1 bestätigt. Außerdem betätigte sich die Entfluorierung durch Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (X-PES). Dieses Mal betrug die ArF-Laser-Energiedichte 20 mJ/cm2 und der Kontaktwinkel war bei Wasser 5°. Diese an der Oberfläche modifizierte Folienprobe aus fluoroplastischem Kunststoff wurde mit Hilfe eines Klebstoffs auf Epoxydharzbasis auf eine Edelstahlplatte geklebt und dann einer Zug-/Scher-Festigkeitsprüfung unterzogen. Dabei wurde eine Klebfestigkeit von 140 kgf/cm2 nachgewiesen.
  • (Beispiel 16)
  • Es wurde durch Auflösen von 2 g Borsäure (H3BO3) in 50 cc Methylalkohol eine Lösung angesetzt und diese dann in das in 6 dargestellte Reaktionsgefäß 56 eingebracht. In diese Lösung wurde eine Folienprobe aus fluoroplastischem Kunststoff eingetaucht und dann auf der Grenzfläche zwischen der Lösung und der Probe mit einem ArF-Excimer-Laserstrahl (15 mJ/cm2) bestrahlt. Infolgedessen betrug der Kontaktwinkel gegenüber Benzol 10°, was auf ein lipophiles Verhalten hinweist. Diese an der Oberfläche modifizierte Folienprobe aus fluoroplastischem Kunststoff wurde mit Hilfe eines Klebstoffs auf Epoxydharzbasis auf eine Edelstahlplatte aufgeklebt und anschließend wurde eine Zug-/Scher-Festigkeitsprüfung vorgenommen. Es wurde eine Klebfestigkeit von 120 kgf/cm2 nachgewiesen.
  • (Beispiel 17)
  • Es wurde durch Auflösen von 2 g Borsäure (H3BO3) in 50 cc Toluol (C6H6·CH3) eine Lösung angesetzt und diese dann in das in 6 dargestellte Reaktionsgefäß 56 eingebracht. Nach der gleichen Verfahrensweise wie bei Beispiel 12 wurde eine Folienprobe aus fluoroplastischem Kunststoff in diese Lösung eingetaucht und dann auf der Grenzfläche zwischen der Lösung und der Probe mit einem ArF-Excimer-Laserstrahl bestrahlt. Infolgedessen ließ sich eine lipophile Gruppe nachweisen, die nahezu identisch mit der aus Beispiel 12 war. Die so behandelte Fo lienprobe aus fluoroplastischem Kunststoff wurde mit Hilfe eines Klebstoffs auf Epoxydharzbasis auf eine Edelstahlplatte aufgeklebt und anschließend wurde eine Zug-/Scher-Festigkeitsprüfung vorgenommen. Dabei wurde eine Klebfestigkeit von 140 kgf/cm2 nachgewiesen.
  • (Beispiel 18)
  • 2 g Aluminiumhydroxyd (Al(OH)3) wurden in einer wäßrigen NaOH-Lösung (0,1 N) aufgelöst. Nach derselben Verfahrensweise wie bei Beispiel 13 wurde eine schwammartige Folie mit der so erhaltenen Lösung getränkt und dann wurde auf die schwammartige Folie eine durchsichtige Folienprobe aus fluoroplastischem Kunststoff (FEP) aufgelegt und von oben mit einem ArF-Laserstrahl (10 mJ/cm2) bestrahlt. Als Ergebnis wurde Hydrophilie ähnlich wie bei Beispiel 13 festgestellt. Diese Folienprobe aus fluoroplastischem Kunststoff mit modifizierter Oberfläche wurde mit Hilfe eines Klebstoffs Aron Alpha (Handelsbezeichnung) auf eine Edelstahlplatte aufgeklebt, woraufhin eine Klebfestigkeit von 60 kgf/cm2 nachgewiesen wurde.
  • (Beispiel 19)
  • Eine aus Trimethoxybor (B(OCH3)3) bestehende Flüssigkeit wurde in das in 6 dargestellte Reaktionsgefäß eingebracht. Nach derselben Verfahrensweise wie bei Beispiel 12 wurde eine Folienprobe aus fluoroplastischem Kunststoff in die Lösung eingetaucht und dann auf der Grenzfläche zwischen der Lösung und der Probe mit einem ArF-Excimer-Laserstrahl bestrahlt. Das Ergebnis war, daß man einen Kontaktwinkel erzielte, der nahezu identisch wie der Winkel bei Beispiel 12 war. Die so behandelte Folie aus fluoroplastischem Kunststoff wurde mit einem Klebstoff auf Epoxydharzbasis auf eine Edelstahlplatte aufgeklebt und anschließend wurde eine Zug-/Scher-Fe stigkeitsprüfung vorgenommen. Es wurde eine Klebfestigkeit von 140 kgf/cm2 nachgewiesen.
  • (Beispiel 20)
  • 2 g Bariumhydroxyd (Ba(OH)2) wurden 50 cc Wasser aufgelöst und es wurde eine schwammartige Folie mit dieser Lösung getränkt. Auf die schwammartige Folie wurde eine durchsichtige Folienprobe aus fluoroplastischem Kunststoff (FEP) aufgelegt und von oben mit einem ArF-Laserstrahl (20 mJ/cm2) bestrahlt. Als Folge hiervon wurde analog zu Beispiel 13 Hydrophilie festgestellt. Bei Aufkleben dieser Folienprobe aus fluoroplastischem Kunststoff mit modifizierter Oberfläche auf eine Edelstahlplatte mit Hilfe eines Klebstoffs Aron Alpha (Handelsbezeichnung) wurde eine Klebfestigkeit von 30 kgf/cm2 nachgewiesen.
  • (Beispiel 21)
  • 2 g Galliumacetat (Ga(CH3COO)3) wurden in 50 cc Wasser aufgelöst und in dieser Lösung wurde eine schwammartige Folie getränkt. Auf die schwammartige Folie wurde eine durchsichtige Folienprobe aus fluoroplastischem Kunststoff (FEP) aufgelegt und von oben mit einem ArF-Laserstrahl (20 mJ/cm2) bestrahlt. Als Ergebnis wurde Hydrophilie analog zu Beispiel 13 festgestellt. Als diese Folienprobe aus fluoroplastischem Kunststoff mit modifizierter Oberfläche mit Hilfe des Klebstoffs Aron Alpha (Handelsbezeichnung) auf eine Edelstahlplatte aufgeklebt wurde, konnte eine Klebfestigkeit von 25 kgf/cm2 nachgewiesen werden.
  • (Beispiel 22)
  • 2 g Lithiumacetat (LiCH3COO) wurden in 50 cc Methylalkohol aufgelöst und dann wurde eine schwammartige Folie mit dieser Folie getränkt. Eine schwammartige Folie wur de dann mit dieser Lösung getränkt. Auf die schwammartige Folie wurde eine durchsichtige Folienprobe aus fluoroplastischem Kunststoff (FEP) aufgelegt und von oben mit einem ArF-Laserstrahl (20 mJ/cm2) bestrahlt. Als Ergebnis wurde Hydrophilie analog zu Beispiel 13 festgestellt. Diese Folienprobe aus fluoroplastischem Kunststoff mit modifizierter Oberfläche wurde dann mit Hilfe des Klebstoffs Aron Alpha (Handelsbezeichnung) auf eine Edelstahlplatte aufgeklebt, woraufhin eine Klebfestigkeit von 20 kgf/cm2 nachgewiesen wurde.
  • (Beispiel 23)
  • Eine schwammartige Folie wurde mit reinem Wasser (H2O) getränkt und dann wurde auf die schwammartige Folie eine durchsichtige Folienprobe aus fluoroplastischem Kunststoff (FEP) aufgelegt und von oben mit einem ArF-Laserstrahl (20 mJ/cm2) bestrahlt. Als Ergebnis wurde Hydrophilie ähnlich wie bei Beispiel 13 festgestellt. Als diese Folienprobe aus fluoroplastischem Kunststoff mit modifizierter Oberfläche mit Hilfe des Klebstoffs Aron Alpha (Handelsbezeichnung) auf eine Edelstahlplatte aufgeklebt wurde, konnte eine Klebfestigkeit von 20 kgf/cm2 nachgewiesen werden. Dabei ist zu beachten, daß nahezu identische Ergebnisse erzielt wurden, als identische Versuche unter Verwendung von Leitungswasser anstelle von reinem Wasser durchgeführt wurden.
  • (Beispiel 24)
  • Eine schwammartige Folie wurde mit Ameisensäure (HCOOH) getränkt und dann wurde auf die schwammartige Folie eine durchsichtige Folienprobe aus fluoroplastischem Kunststoff (FEP) aufgelegt und von oben mit einem ArF-Laserstrahl (25 mJ/cm2) bestrahlt. Als Ergebnis wurde Hydrophilie ähnlich wie bei Beispiel 13 festgestellt. Diese Folienprobe aus fluoroplastischem Kunststoff mit modifi zierter Oberfläche wurde mit Hilfe eines Klebstoffs Aron Alpha (Handelsbezeichnung) auf eine Edelstahlplatte aufgeklebt, woraufhin eine Klebfestigkeit von 25 kgf/cm2 nachgewiesen wurde.
  • (Beispiel 25)
  • Durch Aufl äsen von 2 g Tetrabenzyltitan Ti(CH2C6H5)4in 50 cc Hexan (C6H14) wurde eine Lösung angesetzt, die in das in 6 dargestellte Reaktorgefäß eingebracht wurde. Nach derselben Verfahrensweise wie bei Beispiel 12 wurde eine Folienprobe aus fluoroplastischen Kunststoff (FEP) in die Lösung eingetaucht und dann auf der Grenzfläche zwischen der Lösung und der Probe mit einem ArF-Laserstrahl bestrahlt. Infolgedessen ließ sich ein lipophiles Verhalten ähnlich wie bei Beispiel 12 feststellen. Diese Folienprobe aus fluoroplastischem Material mit modifizierter Oberfläche wurde mittels eines Klebstoffs auf Epoxydharzbasis auf eine Edelstahlplatte aufgeklebt und einem Scherfestigkeitsversuch unterzogen. Die sich dabei ergebende Klebfestigkeit wurde mit 65 kgf/cm2 nachgewiesen.
  • (Beispiel 26)
  • Eine schwammartige Folie wurde mit Ameisensäure (HCOOH) getränkt und dann wurde auf die schwammartige Folie eine durchsichtige Folienprobe aus fluoroplastischem Kunststoff (FEP) aufgelegt. Diese wurde dann von oben mit einer Niederdruck-Quecksilberlampe von 100 W bestrahlt, deren Licht mittels eines reflektierenden Spiegels mit einer toroidförmigen Oberfläche und einer Linse kondensiert und drei Minuten lang von oben eingestrahlt wurde. Als Ergebnis wurde Hydrophilie analog zu Beispiel 13 festgestellt. Als diese Folienprobe aus fluoroplastischem Kunststoff mit modifizierter Oberfläche mit Hilfe des Klebstoffs Aron Alpha (Handelsbezeichnung) auf eine Edelstahlplatte aufgeklebt wurde, konnte eine Klebfestigkeit von 20 kgf/cm2 nachgewiesen werden.
  • (Beispiel 27)
  • 2 g Borsäure (H3BO3) wurden in 50 cc Wasser aufgelöst. Es wurde ein dünner Flüssigkeitsfilm aus der so erhaltenen Lösung in engem Kontakt mit einer Folienprobe aus Methacryl-Kunststoff (PMMA) gehalten und ein KrF-Laserstrahl (20 mJ/cm2, 100 Blitze) wurde auf die so aufgebaute Struktur eingestrahlt. Im Ergebnis wurde eine Hydroxylgruppe nur in dem freiliegenden Bereich substituiert und wurde in der Nähe von 3300 cm–1 (OH) nachgewiesen, wozu mit ATR-Infrarot-Spektroskopie gearbeitet wurde.
  • (Beispiel 28)
  • 2 g Amidsulfat (SO2(NH2)2) wurden in 50 cc Wasser aufgelöst. Dann wurde ein dünner Flüssigkeitsfilm aus der so erhaltenen Lösung in engem Kontakt mit einer Folienprobe aus Methacryl-Kunststoff (PMMA) gehalten und ein KrF-Laserstrahl (20 mJ/cm2, 300 Blitze) wurde auf die so aufgebaute Struktur eingestrahlt. Im Ergebnis wurde eine Aminogruppe nur in dem freiliegenden Bereich substituiert, während ein Kontaktwinkel gegenüber Wasser bei 20° festgestellt wurde, was auf Hydrophilie hinweist.
  • (Beispiel 29)
  • 2 g Natriumplatin-Hexahydroxo (Na2Pt(OH)6) wurden in 50 cc Wasser aufgelöst. Es wurde ein dünner Flüssigkeitsfilm aus der so erhaltenen Lösung in engem Kontakt mit einer Folienprobe aus Methacryl-Kunststoff (PMMA) gehalten, und dann wurde ein KrF-Laserstrahl (20 mJ/cm2, 300 Blitze) auf die so aufgebaute Struktur eingestrahlt. Im Ergebnis wurde eine Hydroxylgruppe nur in dem freiliegenden Bereich substituiert, während ein Kontaktwinkel gegenüber Wasser bei 20° ermittelt wurde, was auf Hydrophilie hinweist.
  • (Beispiel 30)
  • 0,1 g Zyanogenbromid (CNBr) wurden in 10 cc Wasser aufgelöst. Dann wurde ein dünner Flüssigkeitsfilm aus der so erhaltenen Lösung in engem Kontakt mit einer Folienprobe aus Methacryl-Kunststoff (PMMA) gehalten, während ein KrF-Laserstrahl (20 mJ/cm2, 300 Blitze) auf die so aufgebaute Struktur eingestrahlt wurde. Im Ergebnis wurde eine Zyangruppe nur in dem freiliegenden Bereich substituiert; eine Spitze, die auf eine Dreifachbindung von C und N hinweist, fand sich in der Nähe von 2100 cm–1, wobei mit ATR-Infrarot-Spektroskopie gearbeitet wurde.
  • (Beispiel 31)
  • 2 g Aluminiumchlorid (AlCl3) wurden in 100 cc Äthanol aufgelöst. Dann wurde ein dünner Flüssigkeitsfilm aus der so erhaltenen Lösung in engem Kontakt mit einer Folienprobe aus Polyäthylen gehalten, während auf die so aufgebaute Struktur ein KrF-Laserstrahl (20 mJ/cm2, 1000 Blitze) eingestrahlt wurde. Danach wurde die modifizierte Oberfläche spektroskopisch (ESCA-Spektroskopie) untersucht. Im Ergebnis fand sich eine Al-Spitze bei 71 eV, was darauf hinweist, daß das Aluminium in der Probe substituiert worden war.
  • (Beispiel 32)
  • Ein dünner Flüssigkeitsfilm aus Fluorocarbon 112 (CCl2FCCl2F) wurde in engem Kontakt mit einer Folienprobe aus Polyäthylen gehalten und dann wurde die so erhaltene Struktur mit einem ArF-Laserstrahl (35 mJ/cm2, 500 Blitze) bestrahlt. Im Ergebnis wurde ein Kontaktwinkel gegenüber Wasser bei 100° nur in dem freiliegenden Bereich nachgewiesen, was belegt, daß die Oberfläche zu Teflon umgesetzt worden war.
  • (Beispiel 33)
  • Ein dünner Flüssigkeitsfilm aus Wasser (H2O) wurde in engem Kontakt mit einer Folienprobe aus Polyäthylen gehalten und die sich so ergebende Struktur wurde dann mit einem ArF-Laserstrahl (25 mJ/cm2, 3000 Blitze) bestrahlt. Infolgedessen wurde der Kontaktwinkel gegenüber Wasser bei 15° nur in dem freiliegenden Bereich nachgewiesen, was ein Hinweis darauf ist, daß die Oberfläche so modifiziert worden war, daß sie hydrophil wurde.
  • (Beispiel 34)
  • Ein dünner Flüssigkeitsfilm aus reinem Wasser (H2O) wurde in engem Kontakt mit einer Folienprobe aus Polyphenylen-Sulfid (PPS) gehalten und die sich so ergebende Struktur wurde dann mit einem ArF-Laserstrahl (12,5 mJ/cm2, 3000 Blitze) bestrahlt. Infolgedessen wurde der Kontaktwinkel gegenüber Wasser bei 30° nur in dem freiliegenden Bereich nachgewiesen, was ein Hinweis darauf ist, daß die Oberfläche so modifiziert worden war, daß sie hydrophil wurde.
  • (Beispiel 35)
  • Ein dünner Flüssigkeitsfilm aus Wasser (H2O) wurde in engem Kontakt mit einer Folienprobe aus Methacryl-Kunststoff (PMMA) gehalten und die sich so ergebende Struktur wurde dann mit einem ArF-Laserstrahl (12,5 mJ/cm2, 9000 Blitze) bestrahlt. Infolgedessen wurde der Kontaktwinkel gegenüber Wasser bei 40° nur in dem freiliegenden Bereich nachgewiesen, was ein Hinweis darauf ist, daß die Oberfläche so modifiziert worden war, daß sie hydrophil wurde.
  • (Beispiel 36)
  • Ein dünner Flüssigkeitsfilm aus reinem Wasser (H2O) wurde in engem Kontakt mit einer Folienprobe aus Acrylonitril-Butadien-Styrol (ABS) gehalten und die sich so ergebende Struktur wurde dann mit einem ArF-Laserstrahl (12,5 mJ/cm2, 3000 Blitze) bestrahlt. Im Ergebnis wurde der Kontaktwinkel gegenüber Wasser bei 10° nur in dem freiliegenden Bereich nachgewiesen, was ein Hinweis darauf ist, daß die Oberfläche so modifiziert worden war, daß sie hydrophil wurde.
  • (Beispiel 31)
  • Ein dünner Flüssigkeitsfilm aus reinem Wasser (H2O) wurde in engem Kontakt mit einer Folienprobe aus Polycarbonat-Kunststoff gehalten und die sich so ergebende Struktur wurde dann mit einem ArF-Laserstrahl (12,5 mJ/cm2, 3000 Blitze) bestrahlt. Infolgedessen wurde der Kontaktwinkel gegenüber Wasser bei 30° nur in dem freiliegenden Bereich nachgewiesen, was ein Hinweis darauf ist, daß die Oberfläche so modifiziert worden war, daß sie hydrophil wurde.
  • (Beispiel 38)
  • Ein dünner Flüssigkeitsfilm aus reinem Wasser (H2O) wurde in engem Kontakt mit einer Folienprobe aus Nylon-6-Kunststoff gehalten und die sich so ergebende Struktur wurde dann mit einem ArF-Laserstrahl (12,5 mJ/cm2, 3000 Blitze) bestrahlt. Im Ergebnis wurde der Kontaktwinkel gegenüber Wasser bei 35° nur in dem freiliegenden Bereich nachgewiesen, was ein Hinweis darauf ist, daß die Oberfläche so modifiziert worden war, daß sie hydrophil wurde.
  • (Beispiel 39)
  • Ein dünner Flüssigkeitsfilm aus reinem Wasser (H2O) wurde in engem Kontakt mit einer Folienprobe aus Nylon-66-Kunststoff gehalten und die sich so ergebende Struktur wurde dann mit einem ArF-Laserstrahl (12,5 mJ/cm2, 3000 Blitze) bestrahlt. Infolgedessen wurde der Kontaktwinkel gegenüber Wasser bei 35° nur in dem freiliegenden Bereich nachgewiesen, was ein Hinweis darauf ist, daß die Oberfläche so modifiziert worden war, daß sie hydrophil wurde.
  • (Beispiel 40)
  • Ein dünner Flüssigkeitsfilm aus Ameisensäure (HCOOH) wurde in engem Kontakt mit einer Folienprobe aus Polyphenylen-Sulfid (PPS) gehalten und die sich so ergebende Struktur wurde dann mit einem ArF-Laserstrahl (12,5 mJ/cm2, 3000 Blitze) bestrahlt. Infolgedessen wurde der Kontaktwinkel gegenüber Wasser bei 25° nur in dem freiliegenden Bereich nachgewiesen, was ein Hinweis darauf ist, daß die Oberfläche so modifiziert worden war, daß sie hydrophil wurde.
  • (Beispiel 41)
  • Ein dünner Flüssigkeitsfilm aus Ameisensäure (HCOOH) wurde in engem Kontakt mit einer Folienprobe aus Polyäthylen gehalten und die sich so ergebende Struktur wurde dann mit einem ArF-Laserstrahl (12,5 mJ/cm2, 3000 Blitze) bestrahlt. Infolgedessen wurde der Kontaktwinkel gegenüber Wasser bei 35° nur in dem freiliegenden Bereich nachgewiesen, was ein Hinweis darauf ist, daß die Oberfläche so modifiziert worden war, daß sie hydrophil wurde.
  • (Beispiel 42)
  • Ein dünner Flüssigkeitsfilm aus Ameisensäure (HCOOH) wurde in engem Kontakt mit einer Folienprobe aus Acrylonitril-Butadien-Styrol-Kunststoff (ABS) gehalten und die sich so ergebende Struktur wurde dann mit einem ArF-Laserstrahl (12,5 mJ/cm2, 2000 Blitze) bestrahlt. Infolgedessen wurde der Kontaktwinkel gegenüber Wasser bei 5° nur in dem freiliegenden Bereich nachgewiesen, was ein Hinweis darauf ist, daß die Oberfläche so modifiziert worden war, daß sie hydrophil wurde.
  • (Beispiel 43)
  • Ein dünner Flüssigkeitsfilm aus Ameisensäure (HCOOH) wurde in engem Kontakt mit einer Folienprobe aus einem Polycarbonat-Kunststoff gehalten und die sich so ergebende Struktur wurde dann mit einem ArF-Laserstrahl (12,5 mJ/cm2, 2000 Blitze) bestrahlt. Infolgedessen wurde der Kontaktwinkel gegenüber Wasser bei 15° nur in dem freiliegenden Bereich nachgewiesen, was ein Hinweis darauf ist, daß die Oberfläche so modifiziert worden war, daß sie hydrophil wurde.
  • (Beispiel 44)
  • Ein dünner Flüssigkeitsfilm aus Ameisensäure (HCOOH) wurde in engem Kontakt mit einer Folienprobe aus Nylon-6-Kunststoff gehalten und die sich so ergebende Struktur wurde dann mit einem ArF-Laserstrahl (12,5 mJ/cm2, 2000 Blitze) bestrahlt. Infolgedessen wurde der Kontaktwinkel gegenüber Wasser bei 30° nur in dem freiliegenden Bereich nachgewiesen, was ein Hinweis darauf ist, daß die Oberfläche so modifiziert worden war, daß sie hydrophil wurde.
  • (Beispiel 45)
  • Ein dünner Flüssigkeitsfilm aus Ameisensäure (HCOOH) wurde in engem Kontakt mit einer Folienprobe aus Nylon-66-Kunststoff (ABS) gehalten und die sich so ergebende Struktur wurde dann mit einem ArF-Laserstrahl (12,5 mJ/cm2, 2000 Blitze) bestrahlt. Infolgedessen wurde der Kontaktwinkel gegenüber Wasser bei 30° nur in dem freiliegenden Bereich nachgewiesen, was ein Hinweis darauf ist, daß die Oberfläche so modifiziert worden war, daß sie hydrophil wurde.
  • (Beispiel 46)
  • 2 g Ammoniumfluorid (NH4F) wurden in 50 cc Wasser aufgelöst. Ein dünner Flüssigkeitsfilm aus der so erhaltenen Lösung wurde in engem Kontakt mit einer Folienprobe aus Polyäthylen gehalten und die sich so ergebende Struktur wurde dann mit einem ArF-Laserstrahl (12,5 mJ/cm2, 3000 Blitze) bestrahlt. Im Ergebnis wurde eine Aminogruppe nur in dem freiliegenden Bereich substituiert und wurde der Kontaktwinkel gegenüber Wasser bei 15° nachgewiesen, was ein Hinweis auf Hydrophilie ist.
  • (Beispiel 47)
  • Ein dünner Flüssigkeitsfilm aus Ameisensäure (HCOOH) wurde in engem Kontakt mit einer Folienprobe aus Polyäthylen gehalten und die sich so ergebende Struktur wurde dann 3 Minuten lang mit Licht aus einer Hg-Xe-Lampe von 300 W bestrahlt. Im Ergebnis wurde der Kontaktwinkel gegenüber Wasser bei 35° nur in dem freiliegenden Bereich nachgewiesen, was ein Hinweis darauf ist, daß die Oberfläche so modifiziert worden war, daß sie hydrophil wurde.
  • (Beispiel 48)
  • Ein dünner Flüssigkeitsfilm aus Ameisensäure (HCOOH) wurde in engem Kontakt mit einer Folienprobe aus Polyäthylen gehalten. Dann wurde in einer N2-Atmosphäre bei einem Druck von 2 atm eine Bogenentladung (AC) von 9000 V generiert und das abgestrahlte Licht wurde 10 Minuten lang eingestrahlt. Im Ergebnis wurde der Kontaktwinkel gegenüber Wasser bei 35° nur in dem freiliegenden Bereich nachgewiesen, was ein Hinweis darauf ist, daß die Oberfläche so modifiziert worden war, daß sie hydrophil wurde.
  • (Beispiel 49)
  • Eine poröse PTFE-Folie mit einer Stärke von 60 μm, einer Soll-Porengröße von 0,1 μm, einer Porosität von 75 und mit Abmessungen von 10 auf 10 cm wurde jeweils 10 Minuten lang in Methanol und Wasser – in dieser Reihenfolge – eingetaucht und dann weitere 10 Minuten in eine wäßrige Lösung der Verbindung, wodurch die Poren mit der wäßrigen Lösung der Verbindung getränkt wurden. Als wäßrige Lösung der Verbindung wurde eine wäßrige Borsäurelösung mit 4,1 Gew.-% verwendet. In diesem Zustand der Imprägnierung mit der wäßrigen Lösung wurde ein ArF-Laser mit einer Energiedichte von 200 mJ/cm2 und einer Pulswiederholfrequenz von 50 Impulsen/Sekunde 120 Sekunden lang eingestrahlt. Das sich dabei ergebende Material wurde mit reinem Wasser gewaschen und getrocknet, wodurch man einen hydrophilen porösen Film aus fluoroplastischem Material erhielt.
  • Wurde dieser Film in reines Wasser getaucht, nahm er rasch Wasser auf.
  • Anschließend wurde der Film einer Oberflächenuntersuchung gemäß der ESCA-Norm (Elektronen-Spektroskopie zur chemischen Analyse) unterzogen. Dabei wurde im Ergebnis festgestellt, daß das O/C-Verhältnis vor der Behandlung zur Hydrophilisierung den Wert Oaufwies und sich nach der Behandlung auf 0,18 verbessert hatte. Außerdem wurden für das Verhältnis F/D vor und nach der Behandlung jeweils Werte von 2,0 bzw. 0,28 festgestellt, was ein Hinweis darauf ist, daß Fluoratome durch hydrophile Gruppen substituiert worden waren. Es wurde auch eine Analyse der Wellenform vorgenommen. Wird angenommen, daß die Anzahl der Kohlenstoffatome bei einer -CF2-Bindung (292 eV) betrage, so betrug infolgedessen die Zahl bei der -C-O-Bindung (286 eV) 63, wohingegen bei der -C=O-Bindung (288 eV) 11 ermittelt wurde. Dies ist ein Hinweis auf die Anwesenheit hydrophiler funktioneller Gruppen. Vor der Behandlung waren keine derartigen funktionellen Gruppen vorhanden.
  • Auch nach dem Eintauchen des Films jeweils in Fluorsäure (50 Gew.-%), Salzsäure (36 Gew.-%) und Schwefelsäure (97 Gew.-%) bei Raumtemperatur für jeweils einen Tag, nach dem Abwaschen mit Wasser und dem Trocknen behielt die Folie ihre hydrophilen Eigenschaften bei. Außerdem blieb bei der Folie sogar nach dem jeweiligen Abwaschen mit Äthanol und mit Azeton und nach dem Trocknen die Hydrophilie erhalten.
  • Die vorstehend beschriebene poröse Folie aus fluoroplastischem Kunststoff wurde bei einer Druckdifferenz von 235 mm Hg einer Prüfung auf Wasserdurchlässigkeit unterzogen, wobei im Ergebnis festgestellt wurde, daß die Strömungsgeschwindigkeit von permeierendem reinem Wasser 3,5 cm3/cm2/Min betrug. Der Wert einer Folie, an der die Behandlung zur Hydrophilisierung nicht vorgenommen worden war, betrug 0, da die Folie nicht mit reinem Wasser benetzt wurde. Die Strömungsgeschwindigkeit des permierenden reinen Wassers wurde nach der Benetzung der Folie mit Äthanol gemessen und betrug 3,5 cm3/cm2/Min. Dies bedeutet, daß bei der Folie nach der Behandlung keine Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit bei der Permeation festzustellen ist.
  • Dieser hydrophile poröse Film aus fluoroplastischem Material wurde mit Tetraäthoxysilan in Kontakt gebracht, gewaschen und mit einem Röntgen-Mikroanalysegerät beobachtet. Im Ergebnis wurde festgestellt, daß in den Poren des porösen Körpers Si-Atome vorhanden waren, was ein Hinweis darauf ist, daß die Folie hydrophil gemacht worden war.
  • (Beispiel 50)
  • Nach der gleichen Verfahrensweise wie bei Beispiel 49, nur mit dem Unterschied, daß eine wäßrige 2 N-Lithiumhydroxyd-Lösung als gelöste Verbindung eingesetzt wurde, erfolgte die Bestrahlung mit einem Laser. Sogar nach dem Waschen und Trocknen nahm der sich dabei ergebende Film, wenn er in reines Wasser eingetaucht wurde, Wasser auf. Außerdem waren die Eigenschaften der Folie nahezu identisch mit den Eigenschaften wie bei Beispiel 49.
  • (Beispiel 51)
  • Nach der gleichen Verfahrensweise wie bei Beispiel 49, nur mit dem Unterschied, daß als gelöste Verbindung eine wäßrige Lösung eingesetzt wurde, die ein Gemisch aus 1 N-Aluminiumhydroxid und 1 N-Natriumhydroxyd darstellte, erfolgte die Bestrahlung mit einem Laser. Genauer gesagt wurde die mit der Lösung getränkte Folie in die Lösung eingetaucht und wurde wiederholt 40 Sekunden lang ein ArF-Laserstrahl mit einer Energiedichte von 100 mJ/cm2 und mit einer Pulswiederholfrequenz von 50 Impulsen/Sekunden eingestrahlt. Sogar nach dem Waschen und Trocknen nahm der sich dabei ergebende Film, wenn er in reines Wasser eingetaucht wurde, Wasser auf. Außerdem waren die Eigenschaften der Folie nahezu identisch mit den Eigenschaften bei Beispiel 49.
  • (Beispiel 52)
  • Eine poröse PTFE-Folie mit einer Stärke von 60 μm, einer Soll-Porengröße von 0,1 μm, einer Porosität von 75 und mit Abmessungen von 10 auf 10 cm wurde jeweils 10 Minuten lang in Methanol und Wasser – in dieser Reihenfolge – eingetaucht und dann weitere 10 Minuten in eine wäßrige Lösung der Verbindung, wodurch die Poren mit der wäßrigen Lösung der Verbindung getränkt wurden. Als wäßrige Lösung der Verbindung wurde eine wäßrige Borsäurelösung mit 4,1 Gew.-% verwendet. In diesem Zustand der Imprägnierung mit der wäßrigen Lösung wurde mit einer Niederdruck-Quecksilberlampe von 50 W Leistung 60 Sekunden lang bestrahlt. Das sich dabei ergebende Material wurde mit reinem Wasser gewaschen und getrocknet, wodurch man einen hydrophilen porösen Film aus fluoroplastischem Material erhielt.
  • Wurde dieser Film in reines Wasser getaucht, nahm er rasch Wasser auf.
  • Anschließend wurde der Film einer Oberflächenuntersuchung gemäß der ESCA-Norm (Elektronen-Spektroskopie zur chemischen Analyse) unterzogen. Dabei wurde im Ergebnis festgestellt, daß das O/C-Verhältnis vor der Behandlung zur Hydrophilisierung den Wert O aufwies und sich nach der Behandlung auf 0,18 verbessert hatte. Außerdem wurden für das Verhältnis F/D vor und nach der Behandlung jeweils Werte von 2,0 bzw. 0,28 festgestellt, was ein Hinweis darauf ist, daß Fluoratome durch hydrophile Gruppen substituiert worden waren. Es wurde auch eine Analyse der Wellenform vorgenommen. Wird angenommen, daß die Anzahl der Kohlenstoffatome bei einer -CF2-Bindung (292 eV) betrage, so betrug infolgedessen der Wert bei der -C-O-Bindung (286 eV) 81, wohingegen bei der -C=O-Bindung (288 eV) 18 ermittelt wurde. Dies ist ein Hinweis auf die Anwesenheit hydrophiler funktioneller Gruppen. Vor der Behandlung waren keine derartigen funktionellen Gruppen vorhanden.
  • Auch nachdem der Film jeweils für einen Tag jeweils in Fluorsäure (50 Gew.-%), Salzsäure (36 Gew.-%) und Schwefelsäure (97 Gew.-%) bei Raumtemperatur eingetaucht, mit Wasser abgewaschen und getrocknet worden war, behielt die Folie ihre hydrophilen Eigenschaften bei. Außerdem blieb bei der Folie sogar nach dem jeweiligen Abwaschen mit Äthanol und mit Azeton und nach dem Trocknen die Hydrophilie erhalten.
  • Die vorstehend beschriebene poröse Folie aus fluoroplastischem Kunststoff wurde bei einer Druckdifferenz von 235 mm Hg einer Prüfung auf Wasserdurchlässigkeit unterzogen, wobei im Ergebnis festgestellt wurde, daß die Strömungsgeschwindigkeit von permeierendem, reinem Wasser 3,7 cm3/cm2/Min betrug. Der Wert einer Folie, an der die Behandlung zur Hydrophilisierung nicht vorgenommen worden war, betrug 0, da die Folie nicht mit reinem Wasser benetzt wurde. Die Strömungsgeschwindigkeit des permierenden reinen Wassers wurde nach der Benetzung der Folie mit Äthanol gemessen und betrug 3,7 cm3/cm2/Min. Dies bedeutet, daß bei der Folie nach der Behandlung keine Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit bei der Permeation festzustellen ist.
  • Dieser hydrophile poröse Film aus fluoroplastischem Material wurde mit Tetraäthoxysilan in Kontakt gebracht, gewaschen und mit einem Röntgen-Mikroanalysegerät betrachtet. Im Ergebnis wurde festgestellt, daß in den Poren des porösen Körpers Si-Atome vorhanden waren, was ein Hinweis darauf ist, daß die Folie hydrophil gemacht worden war.
  • (Beispiel 53)
  • Unter Verwendung einer Niederdruck-Quecksilberlampe wurde nach derselben Vorgehensweise wie bei Beispiel 52 mit ultraviolettem Licht bestrahlt, allerdings mit dem Unterschied, daß als Lösung der Verbindung eine wäßrige 2 N-Lithiumhyroxyd-Lösung eingesetzt wurde. Sogar nach dem Waschen und Trocknen nahm der sich dabei ergebende Film beim Eintauchen in reines Wasser noch Wasser auf. Außerdem waren die Eigenschaften der Folie nahezu identisch mit den Eigenschaften bei Beispiel 52.
  • (Beispiel 54)
  • Unter Verwendung einer Niederdruck-Quecksilberlampe wurde nach derselben Vorgehensweise wie bei Beispiel 52 mit ultraviolettem Licht bestrahlt, allerdings mit dem Unterschied, daß als Lösung der Verbindung eine wäßrige Lösung eingesetzt wurde, die ein Gemisch aus 1 N-Aluminiumhydroxyd und 1 N-Natriumhydroxyd darstellte. Insbesondere wurde die mit der Lösung getränkte Folie in die Lösung eingetaucht und dann unter Verwendung einer Niederdruck-Quecksilberlampe von 100 W oder einer Hochdruck-Quecksilberlampe von 2 kW bestrahlt. Sogar nach dem Waschen und Trocknen nahm der sich dabei ergebende Film beim Eintauchen in reines Wasser noch Wasser auf. Außerdem waren die Eigenschaften der Folie nahezu identisch mit den Eigenschaften bei Beispiel 52.
  • (Beispiel 55)
  • Eine nicht-poröse PTFE-Folie (Nitoflon Tape Nr. 900 (Handelsbezeichnung), Stärke 38 μm, hergestellt von NITTO DENKO Corp.) wurde mit ultravioletter Strahlung in der gleichen gelösten Verbindung wie bei Beispiel 51 be strahlt. Der Kontaktwinkel gegenüber reinem Wasser wurde bei der sich dabei ergebenden Folie mit 55° gemessen, was ein Hinweis darauf ist, daß die Folie so modifiziert worden war, daß sie hydrophil wurde. Vor der Behandlung war der Winkel 120°.
  • Auf die hydrophile Oberfläche der Folie, auf der Seite, auf der diese die Lösung berührt, wurde ein doppelseitiges Klebeband (Nr. 500, hergestellt von NITTO DENKO CORP.) aufgeklebt. Die Klebfestigkeit (JIS Z 0237) wurde nach dem Verfahren gemessen, bei dem der Streifen unter 180° abgezogen wird, und es zeigte sich, daß diese dreizehnmal höher war als vor der Bestrahlung.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird selektiv die Wasserstoffabspaltung, die Fluorabspaltung oder die Substitution mit verschiedenen funktionellen Gruppen oder Metallatomen nur an einem freiliegenden Bereich eines zu behandelnden festen Werkstoffs (z. B. an einem fluoroplastischen Material, einem Kunststoff wie zum Beispiel einem Kunststoff mit einer C-N-Bindung, Glas, Metall, einem tierischen oder pflanzlichen Material oder einem Keramikwerkstoff) vorgenommen. Infolgedessen erfolgt eine optische Modifizierung mit dem Ziel, diesen Bereich hydrophil zu machen, die Haft- bzw. Klebeigenschaften zu verbessern, die Absorptionsfähigkeit gegenüber Druckfarben, die Korrosionsbeständigkeit und die elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen, die sich aus der Metallsubstitution ergibt. Als Beispiel kann ein fluoroplastischer Werkstoff auf einen Werkstoff der gleichen oder einer anderen Art mit äußerst hoher Klebkraft aufzukleben, ohne dabei die ursprünglichen Eigenschaften des fluoroplastischen Werkstoffs zu beeinträchtigen. Damit wird es möglich, eine Verbundstruktur mit einem fluoroplastischen Werkstoff zu bilden, die eine hohe chemische Beständigkeit oder dergleichen aufweist, indem eine Folie aus fluoroplastischem Material auf die Oberfläche eines anderen Materials wie zum Beispiel ein Epoxydharz, Bakelit, ein ABS-Harz, Beton oder ein Metall aufgeklebt wird. Außerdem ist es durch Modifizierung eines porösen fluoroplastischen Werkstoffs in der Weise, daß dieser hydrophil wird, möglich, den Werkstoff als Filtervorrichtung wie zum Beispiel als Filterkassette, als plattenförmiges Modul, das sich über eine Platte und einen Rahmen in einem Zustand einer ebenen Folie abstützt, oder als Hohlfaser-Folienmodul, als Zellentrennteil oder als wärmebeständiges Klebeband einzusetzen.
  • Wie vorstehend bereits ausgeführt wurde, läßt sich die vorliegende Erfindung bei einer breiten Palette an Einsatzmöglichkeiten verwenden, zum Beispiel als Oberfläche auf den Wandungen von Gefäßen oder Kesseln in Chemieanlagen, bei denen eine hohe mechanische Festigkeit gefordert ist, bei Lasergefäßen in der Chemie, bei Hochspannungsinstrumenten und bei gedruckten Schaltungen, in der chemischen Industrie, im Maschinenbau, bei elektronischen Teilen sowie in der Gas-/Strom-Industrie.

Claims (57)

  1. Verfahren zur photochemischen Veränderung einer festen Oberfläche, welches folgende Schritte umfaßt: Bilden einer Schicht aus einer flüssigen Verbindung oder aus einer gelösten Verbindung, welche einen chemischen Stoff von einer Art enthält, zwischen einem Fensterteil und einer Oberfläche aus einem zu behandelnden festen Werkstoff, wobei das Fensterteil gegenüber Strahlung durchlässig ist, die aus der aus ultravioletter Strahlung, Strahlung im sichtbaren Spektralbereich und infraroter Strahlung bestehenden Gruppe gewählt ist, und wobei das Fensterteil nah genug an der Fläche aus dem festen Werkstoff so positioniert ist, daß zwischen dem Fensterteil und der Fläche aus dem festen Werkstoff eine Kapillarwirkung herbeigeführt wird, um die Schicht aus der flüssigen Verbindung oder der gelösten Verbindung zu bilden; und Bestrahlen einer Grenzschicht zwischen der Fläche aus dem festen Werkstoff und der flüssigen Verbindung oder der gelösten Verbindung mit der Strahlung in einer Menge, aus zur optischen Anregung der Fläche aus dem festen Werkstoff und der flüssigen Verbindung bzw. der gelösten Verbindung ausreicht, wodurch in dem chemischen Stoff von einer Art in der flüssigen Verbindung oder in der gelösten Verbindung eine Substitution herbeigeführt wird, der chemische Stoff von einer Art niedergeschlagen wird oder mit dem chemischen Stoff von einer Art ein Ätzvorgang ausgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem eine dünne Schicht aus der flüssigen Verbindung bzw. der gelösten Verbindung mit einer zu behandelnden Oberfläche eines festen Werkstoffs in Berührung gebracht wird und in diesem Zustand eine Grenzschicht zwischen der Oberfläche des festen Werkstoffs und der flüssigen Verbindung bzw. gelösten Verbindung mit ultravioletter Strahlung, einer Strahlung im sichtbaren Spektralbereich oder mit Infrarotstrahlung bestrahlt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem ein durchlässiges Fenster in engem Kontakt mit einer Oberfläche eines zu behandelnden festen Werkstoffs gehalten wird, bei welchem eine dünne Schicht aus einer flüssigen Verbindung oder aus einer gelösten Verbindung unter Ausnutzung der Kapillarwirkung zwischen die Oberfläche des festen Werkstoffs und dem durchlässigen Fenster eingebracht wird, und bei welchem eine Bestrahlung mit ultravioletten Strahlen, Strahlen im sichtbaren Spektralbereich oder Infrarotstrahlen durch das durchlässige Fenster hindurch vorgenommen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der zu behandelnde feste Werkstoff ein Stoff aus der aus einem Kunststoff, Glas, einem Metall, einer Pflanze und einem Keramikstoff bestehenden Gruppe ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die flüssige Verbindung ein Stoff ist, der aus der Gruppe gewählt ist, die aus Wasser, reinem Wasser, schwerem Wasser, einem Alkohol, Erdölarten, einer aromatischen Verbindung, Silikonöl, FOMBLIN-Öl (eingetragenes Warenzeichen), Trichlorethylen, Fluorkohlenstoff 113, Fluorkohlenstoff 113a, Wasserstoffperoxid, HCl, H2SO4, HNO3, HCOOH, (COOH)2, CH3COOH, NH3, N2H4 und NN4F besteht.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ein Lösungsmittel ein Stoff ist, der aus der Gruppe gewählt wird, die aus Wasser, reinem Wasser, schwerem Wasser, Ammo niak, Schwefelsäure, Kohlenstofftetrachlorid, Kohlenstoffdisulfid, Kohlenwasserstoffen, Halogenverbindungen, Alkoholen, Phenolen, einer organischen Säure und einem Derivat derselben, Nitrilverbindungen, Nitro-Verbindungen, Aminen und Schwefelverbindungen besteht.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ein durchlässiges Fenster aus einem Werkstoff besteht, der aus der Gruppe gewählt wird, die aus Glas, das gegenüber ultraviolettem Licht durchlässig ist, Quarz- bzw. Bergkristall, synthetisch hergestelltem Quarzglas, Pyrexglas, optischem Glas, Flachglas, Saphir, Diamant, TiO2, IRTRAN (eingetragenes Warenzeichen), Ge, Si, Bariumfluorid, Magnesiumfluorid, Kalziumkarbonat, Lithiumfluorid, Kalziumfluorid, einem fluoroplastischen Material, einem Acrylharz, einem Styrolkunststoff und einem Karbonatkunststoff besteht.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die ultraviolette Strahlung ein Element ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Excimer-Laserstrahl, einem Ar+-Laserstrahl, einem Kr+-Laserstrahl, einem N2-Laserstrahl, einem Laserstrahl mit ultravioletten Harmonischen, den man mittels eines nicht-linearen Materials erhält, dem Licht einer D2-Lampe, einer Hochdruck-Quecksilberlampe, einer Niederdruck-Quecksilberlampe, einer Xe-Lampe, einer Hg-Xe-Lampe, einer Halogen-Lampe, einer Excimer-Lampe und einer UV-Lampe besteht, das man mittels eines Lichtbogens einer Koronaentladung oder einer stillen Entladung in einer aus Luft, Stickstoff oder irgend einem anderen Gas bestehenden Atmosphäre erhält.
  9. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem ein zu behandelnder fester Werkstoff eine konkave Linse oder eine konvexe Linse ist, bei welchem eine durch Oberflächenbehandlung zu bearbeitende Linse zwischen der konkaven Linse und der konvexen Linse sandwichartig angeordnet ist, bei welchem dünne Schichten einer gelösten Verbindung zwischen der zu behandelnden Linse und der konkaven Linse sowie der zu behandelnden Linse und der konvexen Linse durch Kapillarwirkung eingebracht wird, und in diesem Zustand beide Flächen der zu behandelnden Linse zur Veränderung ihrer Oberflächen einer Strahlung ausgesetzt werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem die Linse eine Kontaktlinse ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem es sich bei der Strahlung um einen Excimer-Laserstrahl handelt.
  12. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem ein zu behandelnder fester Werkstoff über eine dünne Schicht einer flüssigen Verbindung oder einer gelösten Verbindung in engem Kontakt mit einer Matrizenform gehalten wird, die aus einem durchsichtigen Kunststoff oder Glas besteht und deren Innenfläche in ihrer Form mindestens einem Teil einer Oberflächenform des festen Werkstoffs entspricht, und dann durch die Matrizenform hindurch einer Strahlung ausgesetzt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem der zu behandelnde feste Werkstoff eine Dentur ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem es sich bei der Strahlung um einen Excimer-Laserstrahl handelt.
  15. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem zwischen eine innen liegende, umlaufende Fläche eines torusförmigen durchlässigen Fensters und einem zu behandelnden säulenfärmigen oder zylinderförmigen festen Werkstoff unter Nutzung der Kapillarwirkung eine dünne Schicht einer flüssigen Verbindung oder einer gelösten Verbindung eingebracht wird und von einer außen liegenden umlaufenden Fläche des torusförmigen durchlässigen Fensters hindurch eine Strahlung auf den festen Werkstoff eingestrahlt wird, um so die Oberfläche des festen Werkstoffs zu verändern.
  16. Verfahren nach Anspruch 16, bei welchem der zu behandelnde feste Werkstoff eine Leitung für Stromdrähte ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem die Strahlung ein Element ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Excimer-Laserstrahl, dem Strahl einer Hg-Lampe und einer Hg-Xe-Lampe besteht.
  18. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem es sich bei der flüssigen Verbindung bzw. der gelösten Verbindung um einen Klebstoff handelt, der eine Zusammensetzung enthält, die in einer Funktionsgruppe ein Wasserstoffatom aufweist; bei welchem eine Platte aus fluoroplastischem Kunststoff in enger Verbindung mit einer Oberfläche eines zu behandelnden Werkstoffs durch Druck über eine dünne flüssige Schicht aus dem Klebstoff gehalten wird, und durch die Platte aus fluoroplastischem Kunststoff eine ultraviolette Strahlung mit einer Photonen-Energie von mindestens 128 kcal eingestrahlt wird, um den festen Werkstoff mit der Platte aus fluoroplastischem Kunststoff zu verbinden.
  19. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem ein durchsichtiges Fenster in engem Kontakt mit einer Oberfläche eines zu behandelnden festen Werkstoff über eine dünne Schicht einer flüssigen Verbindung oder einer gelösten Verbindung gehalten wird, und bei welchem ultraviolettes Licht, das von einer einzigen Lichtquelle abgestrahlt wird, durch das durchsichtige Fenster hindurch aus einer Vielzahl von Richtungen einfällt, um auf einer Grenzschicht zwischen dem festen Werkstoff und der dünnen flüssigen Schicht eine Interferenz hervorzurufen, wodurch die Oberfläche des festen Werkstoffs in die Form eines Beugungsgitters verändert wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem eine Seitenfläche des durchlässigen Fensters zu einem innen liegenden ebenen Spiegel geformt ist, bei welchem ultraviolette Strahlung schräg von einer Seite, die von der Seite des ebenen Spiegels abgelegen ist, so eingestrahlt wird, daß Licht, das sich direkt durch das Fenster fortpflanzt, und Licht, das von dem innen liegenden ebenen Spiegel reflektiert wird, auf einer Grenzschicht zwischen einer Fläche eines zu behandelnden festen Werkstoffs und einer dünnen flüssigen Schicht Interferenz auszubilden, wodurch die Oberfläche des festen Werkstoffs in die Form eines Beugungsgitters verändert wird.
  21. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem ein zu behandelnder fester Werkstoff ein fluoroplastischer Kunststoff ist, bei welchem ein durchsichtiges Fenster durch Druck über einen dünnen flüssigen Film eines Kunststoffs, der in einer Funktionsgruppe ein Wasserstoffatom aufweist, in engem Kontakt mit einer Oberfläche des fluoroplastischen Kunststoffs gehalten wird, und bei welchem ultraviolette Strahlung mit einer Photonen-Energie von mindestens 128 kcal durch das durchsichtige Fenster hindurch so eingestrahlt wird, daß es den fluoroplastischen Kunststoff mit dem durchsichtigen Fenster direkt verbindet.
  22. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ein zu behandelnder fester Werkstoff ein fluoroplastischer Kunststoff ist, bei welchem der fluoroplastische Kunststoff mit einer Lösung in Kontakt gebracht wird, die eine Verbindung mit einem Atom, dessen Bindungsenergie bei Anbindung an ein Fluoratom mindestens 128 kcal/Mol beträgt, eine hydrophile Gruppe oder eine lipophile Gruppe und eine in einem Klebstoff inhärent vorhandene Funktionsgruppe enthält, und bei welchem in diesem Zustand ultraviolette Strahlung mit einer Photonen-Energie von mindestens 128 kcal auf eine Grenzschicht zwischen dem fluoroplastischen Kunststoff und der Lösung eingestrahlt wird, um Fluor aus dem fluoroplastischen Kunststoff freizusetzen und den Fluor mit einer Funktionsgruppe zu substituieren, die gegenüber dem Klebstoff affin ist, wodurch die Hafteigenschaften, die durch den Klebstoff zwischen dem fluoroplastischen Kunststoff und einem Werkstoff derselben Art oder anderer Art erzielt werden, verbessert werden.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem die Verbindung ein Element ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Borverbindung, einer Aluminiumverbindung und einer Wasserstoffverbindung besteht.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, bei welchem die Verbindung ein Element ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus (BHNH)3, LiBH4, NaBH4, KBH4, CsBH4, H3BO3, B(CH3)3, B(C2H5)3, B(C3H7)3, B(C4H9)3, B(C6H5)3, B(OH)2(C6H5), NaB(C6H5)4, B(CH3O)3, B(C2H5O)3, B(C4H9O)3, (NH4)2B4O7, Al(OH)3, Al(NO3)3, AlCl3, AlBr3, AlI3, Al2(SO4)3, Al(CH3COO)2OH, Al2BaO4, NH4AlCl4, LiAlH4, AlNa(O4)2, AlK(SO4)2, Al(NH4)SO4, Al(CH3)3, Al(C3H7)3, Al(C2H5)3, Al(C6H5)3, Al(C2H5O)3, Al(C3H7O)3 und Al(C4H9O)3 besteht.
  25. Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem die Verbindung ein Element ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Bariumverbindung, einer Galliumverbindung, einer Lithiumverbindung und einer Titanverbindung besteht.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, bei welchem die Verbindung ein Element ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ba(ClO4)2, BaBr, BaI2, Ba(OH)2, BaS2O3, Ba(NO2)2, Ba(CN)2GaCl3, GaBr, Ga(OH)3, Ga(SO4)3, Ga(NO)3, Ga(CH3COO)3, GaK(SO4)2, Ga(CH3)3, Ga(C2N5)3, Ga(C3H7)3, Ga(C4H9)3, Ga(C6H5)3, LiCl, LiBr, LiI, LiOH, LiSH, LiN, Li-NO3, Li(CH3), Li(Kohlenwasserstoffverbindung), Li(C6H5), LiCH3O, LiAlH[OC(CH3)3]3, LiNH2, H2O, D2O, H2O2, HCOOH, CH3COOH, HCl, HNO3, N2SO4, Cc6H6, C6N5CH3, Ti(CH2C6N5)4, [Ti(C6H5)2]2, TiCl3, TiBr4 und TiI4 besteht.
  27. Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem ultraviolette Strahlung mit einer Photonen-Energie von mindestens 128 kcal einen ArF-Excimer-Laserstrahl darstellt.
  28. Verfahren nach Anspruch 27, bei welchem ein ArF-Excimer-Laserstrahl mittels einer zylindrischen Linse zu einem linearen Strahl geformt wird und entlang einer Grenzschicht zwischen einem fluoroplastischen Kunststoff, der kontinuierlich aus der Lösung nach oben gezogen wird, und der Lösung eingestrahlt wird.
  29. Verfahren nach Anspruch 27, bei welchem ein ArF-Excimer-Laserstrahl über ein Muster eingestrahlt wird, das einem Verbindungsbereich eines fluoroplastischen Kunststoffs entspricht.
  30. Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem die Funktionsgruppe ein Element ist, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus -OH, -CLl, -NO, -CN, -NH2, -COOH, -CO, -OCH3, -OC2H5, -OC3H7, -OC4H9, -CONH, -CH3, -C2H5, -CH2, -SO3H, -C3H7, -C4H9 und -C6H5 besteht.
  31. Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem ultraviolette Strahlung mit einer Photonen-Energie von mindestens 128 kcal von einer Hg-Lampe oder einer Hg-Xe-Lampe abgestrahlt wird oder von einer UV-Lampe kommt, in welcher die Strahlung mit einem Lichtbogen, einer Korona-Entladung oder einer stillen Entladung in einer aus Luft, Stickstoff oder irgend einem anderen Gas bestehenden Atmosphäre erhalten wird.
  32. Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem der Klebstoff ein Atom mit einer Bindungsenergie bei der Bindung an ein Fluoratom von mindestens 128 kcal/Mol aufweist und bei welchem ultraviolette Strahlung mit einer Photonen-Energie von mindestens 128 kcal auf eine Grenzschicht zwischen dem fluoroplastischen Kunststoff und dem Klebstoff eingestrahlt wird, um eine Klebstoffschicht auf einer Oberfläche des fluoroplastischen Materials zu bilden.
  33. Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem der Klebstoff mit einer Lösung gemischt wird, welche eine Verbindung mit einem Atom, dessen Bindungsenergie zur Bindung an Fluor mindestens 128 kcal/Mol beträgt, sowie eine hydrophile Gruppe oder eine lipophile Gruppe oder eine in dem Klebstoff inhärent vorhandene Funktionsgruppe enthält, bei welchem das sich dabei ergebende Gemisch auf einer Fläche des fluoroplastischen Kunststoffs als Beschichtung aufgetragen wird, und ultraviolette Strahlung mit einer Photonen-Energie von mindestens 128 kcal auf eine Grenzschicht der Beschichtungslage so eingestrahlt wird, daß auf der Oberfläche des fluoroplastischen Kunststoffs eine Klebstoffschicht gebildet wird.
  34. Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem ein poröses Material mit der Lösung getränkt wird, bei welchem das sich dabei ergebende poröse Material in engem Kontakt mit dem fluoroplastischen Material gehalten wird, und bei welchem in diesem Zustand ultraviolette Strahlung mit einer Photonen-Energie von mindestens 128 kcal auf eine dazwischen liegende Grenzschicht eingestrahlt wird.
  35. Verfahren zur Herstellung eines fluoroplastischen Verbundmaterials, welches die folgenden Schritte umfaßt: Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 22 an einem fluoroplastischen Kunststoff und Verbinden des fluoroplastischen Kunststoffs mit veränderter Oberfläche mit einem fluoroplastischen Kunststoff, bei dem das Verfahren nach Anspruch 1 ausgeführt wurde, bzw. Verbinden mittels eines Kunststoffmaterials anderer Art durch Druck unter Verwendung eines organischen Lösungsmittels, in dem die Kunststoffe löslich sind.
  36. Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem die flüssige Verbindung bzw. die gelöste Verbindung eine Druckfarbe oder Anstrichfarbe umfaßt, welche die Verbindung enthält, und bei welchem die Druckfarbe oder Anstrichfarbe als Beschichtung auf den fluoroplastischen Kunststoff aufgetragen wird.
  37. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ein zu behandelnder fester Werkstoff ein Kunststoffmaterial mit einer C-H-Bindung, eine Flüssigkeit mit der Verbindung oder ein Gemisch hieraus ist, welches ein erstes Atom mit einer Bindungsenergie gegenüber einem Wasserstoffatom von mindestens 80,6 kcal/Mol und ein zweites Atom bzw. eine Gruppe von Atomen enthält, dessen bzw. deren Bindungsenergie gegenüber dem ersten Atom kleiner ist als eine optische Energie des zur Anregung eingesetzten Lichts, mit dem Kunststoffmaterial in Kontakt gebracht wird und bei welchem in diesem Zustand ultraviolette Strahlung mit einer Photonen-Energie von mindestens 80,6 kcal direkt oder indirekt auf eine Grenzschicht zwischen dem Kunststoffmaterial und der Verbindung bzw. dem Gemisch eingestrahlt wird, wodurch Wasserstoff aus dem Kunststoffmaterial über das erste Atom freigesetzt wird und gleichzeitig der Wasserstoff mit dem zweiten Atom bzw. der zweiten Atomgruppe substituiert wird.
  38. Verfahren nach Anspruch 37, bei welchem die Verbindung eine Flüssigkeit ist, welche eine Verbindung enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Borverbindung, einer Phosphorverbindung, einer Schwefelverbindung, einer Platinverbindung, einer Bromverbindung, einer Sauerstoffverbindung, einer Chlorverbindung, einer Wasserstoffverbindung und einer Fluorverbindung besteht.
  39. Verfahren nach Anspruch 38, bei welchem die Verbindung ein Element ist, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus (BHNH)3, B(CH3)3, B(C2N5)3, B(C6H5)3, B(OH)2(C6H5), P(CN)3, P2Se5, P(CH3)3, P(C2H5)3, P(C3H7)3, P(C4N9)3, P(C6H5)3, P(CH3)2(C6H5)3, P(CH3)(C6H5)2, P(C6H17)3, P(C6H13)3, P(C8H17)3, P(CH3Cc6H4)3, (SCN)2, SO2(NH2)2, Pt(CN)2, Pt(SO4)2, BrCN, Br2O, Br2CF2, BrCF3, NO, NO2, H2O2, O3, Cl2O, ClCN, AgCl, AlCl3, AsCl3, AuCl, AuCl3, BaCl2, BeCl2, BiCl3, CaCl2, CdCl2, CeCl3, CoCl2, CrCl2, CsCl, CuCl, CuCl2, ErCl3, EuCl2, EuCl3, FeCln, GaCl3, GdCl3, GeCl4, H3BO3, Na2[Pt(OH)6], K2[Pr(OH6)], O2, ClF3, CCl2F2, reines Wasser, schweres Wasser, (COOH)2, CF4, CHF3, HgCl2, HoCl3, InCl, IrCl4, KCl, LiCl, LuCl3, MgCl2, MnCl2, MoCln, NCl3, NH4Cl, NaCl, NbCl5, NiCl2, PCl3, PbCl2, PtCln, RbCl, ReCl3, SCln, SbCl3, SeCln, SiCl4, SnCln, SrCl2, TaCl2, TbCl3, TeCln ThCcl4, TiCl3, TiCl3, TmCl3, UCln, VCln, WCl6, YCl3, ZnCl2, ZrCl4, H2O, NH3, HCOOH, NH3OH, H2SO4, Hcl, HNO3, Alkohole, Kohlenwasserstoffen, aromatischen Verbindungen, AgF, AsF3, BaF2, BeF2, BiF3, CdF2, CeF3, CoF2, CsF, CuF, GeF2, KF, MoFn, NH4F, NaF, NbF5, NiF, UF6, VFn, ZnF2 und CF4 besteht.
  40. Verfahren nach Anspruch 37, bei welchem die Gruppe von Atomen ein Element ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus -OH, -NO, -CN, -NH2, -COOH, -CO, -OCH3, -OC2H5, -OC3H7, -OOC4H9, -CONH, -CN3, -C2N5, -CH2, -SO3H, -C3H7, -C4H9 und -C6H5 besteht.
  41. Verfahren nach Anspruch 37, bei welchem die Verbindung in einem Lösungsmittel aufgelöst wird, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasser, reinem Wasser, schwerem Wasser, Ammoniak, Schwefelsäure, Hexachlorethan, Schwefelkohlenstoff, Kohlenwasserstoffen, Halogenverbindungen, Alkoholen, Phenolen, organischen Säuren und deren Derivate, Nitril-Verbindungen, Nitro-Verbindungen, Aminen und Schwefelverbindungen besteht.
  42. Verfahren nach Anspruch 37, bei welchem ultraviolette Strahlung mit einer Photonen-Energie von mindestens 80,6 kcal ein Excimer-Laserstrahl wie zum Beispiel der Strahl von XeF-, XeCl-, KrF- und Arf-Lasern, ein N2-Laserstrahl, ein Kr-Ionenstrahl, ein Ar-Ionenstrahl und ein mittels eines nicht-linearen Elements verstärktes Laserlicht, allein oder in Kombination, ist.
  43. Verfahren nach Anspruch 37, bei welchem ultraviolette Strahlung mit einer Photonen-Energie von mindestens 80,6 kcal Licht einer Hg-Lampe, einer He-Xe-Lampe, einer D2-Lampe und einer Excimer-Lampe oder einer Kombination daraus ist.
  44. Verfahren nach Anspruch 37, bei welchem ultraviolette Strahlung mit einer Photonen-Energie von mindestens 80 kcal ultraviolettes Licht ist, das allein oder in Kombination mittels eines Lichtbogens einer Koronaentladung oder einer stillen Entladung in einer aus Luft, Stickstoff oder irgend einem anderen Gas bestehenden Atmosphäre erzielt wird.
  45. Verfahren nach Anspruch 37, bei welchem dann, wenn die Bindungsenergie einer Nebenkette – mit Ausnahme einer C-H-Bindung – die ein Kunststoffmaterial darstellt, kleiner ist als die Photonen-Energie von Erregungslicht zur optischen Zersetzung der Verbindung, ultraviolette Strahlung, deren Photonen-Energie mindestens 80,6 kcal beträgt und kleiner ist als die Bindungsenergie einer Nebenkette – mit Ausnahme einer C-H-Bindung – direkt auf das Kunststoffmaterial eingestrahlt wird, und eine weitere ultraviolette Strahlung mit einer Photonen-Energie, die größer als die Bindungsenergie der Verbindung, ist, auf die Verbindung in der Weise eingestrahlt wird, daß das Kunststoffmaterial nicht direkt davon beleuchtet wird.
  46. Verfahren nach Anspruch 45, bei welchem direkt auf das Kunststoffmaterial mit einer C-H-Bindung eingestrahlte ultraviolette Strahlung eine XeF-, XeCl- oder KrF-Laserstrahlung ist und indirekt horizontal auf dem Kunststoffmaterial auftreffende ultraviolette Strahlung eine XeCl-, KrF- oder ArF-Laserstrahlung ist.
  47. Verfahren nach Anspruch 45, bei welchem direkt auf das Kunststoffmaterial mit einer C-N-Bindung eingestrahlte ultraviolette Strahlung Licht einer Hg- oder Hg-Xe-Lampe mit einer Wellenlänge von mindestens 300 nm ist, und bei welchem indirekt horizontal auf dem Kunststoffmaterial auftreffende ultraviolette Strahlung das Li cht einer Hg-, Hg-Xe-, D2- oder Excimer-Lampe mit einer Wellenlänge von mindestens 300 nm ist.
  48. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der zu behandelnde Werkstoff ein fluoroplastischer poröser Film ist, bei welchem Poren in dem fluoroplastischen porösen Film mit einer Verbindung imprägniert ist, die ein Atom, dessen Bindungsenergie gegenüber einem Fluoratom mindestens 128 kcal/Mol beträgt, sowie eine hydrophile Gruppe oder eine lipophile Gruppe aufweist, und bei welchem in diesem Zustand mit einer Strahlung, deren Photonen-Energie mindestens 128 kcal beträgt, bestrahlt wird, um den porösen Film aus fluoroplastischem Kunststoff zu verändern.
  49. Verfahren nach Anspruch 48, bei welchem die Strahlung ein Element ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Excimer-Laser, einem Ar+-Laser, einem Kr+-Laser, einem N2-Laser, einem UV-Laser mit Harmonischen, die man mittels eines nicht-linearen Materials erhält, einer D2-Lampe, einer Hochdruck-Quecksilberlampe, einer Niederdruck-Quecksilberlampe, einer Xe-Lampe, einer Hg-Xe-Lampe, einer Halogen-Lampe, einer Excimer-Lampe und einer Ultraviolettlicht abstrahlenden Lampe besteht, das mittels eines Lichtbogens, einer Koronaentladung oder stiller Entladung in einer aus Luft, Stickstoff oder irgend einem anderen Gas bestehenden Atmosphäre erzielt wird.
  50. Verfahren nach Anspruch 49, bei welchem die Verbindung ein Element ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Borverbindung, einer Aluminiumverbindung und einer Wasserstoffverbindung besteht.
  51. Verfahren nach Anspruch 49, bei welchem die Verbindung ein Element ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Bariumverbindung, einer Galliumverbindung, einer Lithiumverbindung und einer Titanverbindung besteht.
  52. Vorrichtung zur Veränderung einer festen Oberfläche, welche folgendes auf weist: eine Auflagefläche zum Aufsetzen eines zu behandelnden festen Werkstoffs; ein plattenförmiges durchsichtiges Fenster, das auf eine Oberfläche des auf die Auflagefläche aufgesetzten festen Werkstoffs aufsetzbar ist; eine Bestrahlungseinrichtung zum Bestrahlen mit ultravioletter Strahlung, einer Strahlung im sichtbaren Spektralbereich oder Infrarotstrahlung im Wesentlichen senkrecht auf die Oberfläche des auf die Auflagefläche aufgesetzten festen Werkstoffs; bei welcher unter Ausnutzung der Kapillarwirkung eine dünne Schicht einer flüssigen Verbindung oder einer gelösten Verbindung zwischen den festen Werkstoff und das plattenförmige durchsichtige Fenster eingebracht ist und in diesem Zustand Licht aus der Bestrahlungseinrichtung auf die Oberfläche des festen Werkstoffs zur Veränderung der festen Oberfläche eingestrahlt wird.
  53. Vorrichtung nach Anspruch 52, bei welcher die Bestrahlungseinrichtung eine Einrichtung zum selektiven Bestrahlen der Oberfläche des mit ultravioletter Strahlung, einer Strahlung im sichtbaren Spektralbereich oder Infrarotstrahlung zu behandelnden festen Werkstoffs aufweist.
  54. Vorrichtung zum Verändern einer festen Oberfläche, welche folgendes auf weist: eine drehbare Gummirolle; eine zylinderförmige durchsichtige runde Stange oder ein durchsichtiges Rohr, die bzw. das drehbar und parallel zu der Gummirolle angeordnet ist; eine Einrichtung zum Durchführen eines zu behandelnden festen Werkstoffs in Form einer Folie oder eines Bogens zwischen der Gummirolle und der zylinderförmigen durchsichtigen runden Stange bzw. dem durchsichtigen Rohr; eine Bestrahlungseinrichtung zum linearen Einstrahlen einer ultravioletten Strahlung, einer Strahlung im sichtbaren Spektralbereich oder einer ultravioletten Strahlung auf eine Position, an welcher die Gummirolle und die zylinderförmige durchsichtige runde Stange bzw. das durchsichtige Rohr einander gegenüber stehen; und eine Einrichtung zum Spannen der Gummirolle und der zylinderförmigen durchsichtigen runden Stange bzw. des durchsichtigen Rohres über den bogen- bzw. folienförmigen festen Werkstoff gegen einander, wobei unter Ausnutzung der Kapillarwirkung eine dünne Schicht aus einer flüssigen Verbindung oder einer gelösten Verbindung zwischen dem bogen- bzw. folienförmigen festen Werkstoff und der zylinderförmigen durchsichtigen runden Stange bzw. dem durchsichtigen Rohr eingebracht ist und in diesem Zustand Licht aus der Bestrahlungseinrichtung auf eine Oberfläche des festen Werkstoffs eingestrahlt wird, um die feste Oberfläche kontinuierlich zu verändern.
  55. Vorrichtung nach Anspruch 54, bei welcher die Bestrahlungseinrichtung außerhalb des zylinderförmigen durchsichtigen runden Stabs bzw. des durchsichtigen Rohres angeordnet ist.
  56. Vorrichtung nach Anspruch 54, bei welcher die Bestrahlungseinrichtung aus einem reflektierenden Spiegel besteht, der im Inneren des durchsichtigen Rohres angeordnet ist, sowie aus einer Einrichtung zum Abstrahlen eines linearen Strahls aus einem Endabschnitt des Rohres.
  57. Vorrichtung nach Anspruch 54, bei welcher die Bestrahlungseinrichtung eine langgestreckte Lampe ist, welche in das Innere des durchsichtigen Rohres eingesetzt ist.
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