Mit Kohlendioxid zu bakterienfreien Kunststoffoberflächen

Das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, Oberhausen, forscht an einem Verfahren, mit dem sich polymere Oberflächen durch überkritisches Kohlendioxid oberflächennah mit temperaturempfindlichen Substanzen imprägnieren lassen.

Die Einbringung von Additiven in eine polymere Formmasse durch Kompoundierung ist auf solche Additive beschränkt, die die erforderlichen Verarbeitungstemperaturen ohne Veränderung überstehen. Nach einem neuen Verfahren werden die Vorteile von Kompoundierung und Oberflächenbeschichtung kombiniert, um Kunststoffe mit überkritischem Kohlendioxid zu imprägnieren. Flüssiges Kohlendioxid wird in einen Hochdruckbehälter mit den zu imprägnierenden Kunststoffteilen bei erhöhter Temperatur und unter Druck so lange eingeleitete, bis das Gas den überkritischen Zustand erreicht. Danach wird der Druck weiter erhöht. Teilweise lösen sich Additive, wie Farbstoffe oder pharmazeutische Substanzen, vollständig im Kohlendioxid auf und diffundieren zusammen mit dem Gas in den Kunststoff. Dieser Vorgang dauert nur wenige Minuten. In Oberflächen wie Türgriffen können auf diese Weise nanoskalige Silberpartikel oberflächennah und materialeffizient eingebracht werden, wodurch die Vermehrung von Bakterien gestoppt wird. Mit der neuen Imprägniermethode lassen sich wärmeempfindliche Stoffe wie Pharmazeutika einbringen. Gleichzeitig werden Imprägnate wie Pigmente, Nanopartikel oder UV-Stabilisatoren eingespart und dort angereichert, wo sie wirksam sind – in der Nähe der Oberfläche. Kratzer können diese Form der Imprägnierung nicht beeinträchtigen.Während der Imprägnierung hat das überkritische Kohlendioxid zwei Aufgaben: Es öffnet die polymere Struktur und ermöglicht so einen Stofftransport in die Oberfläche. Außerdem werden gelöste Additive zum Zeitpunkt der Druckentspannung in die  Oberflächen nahen Bereichen abscheiden. Kohlendioxid zeigt zwar ein lösemittelähnliches Verhalten, hat aber nicht die Nebenwirkungen der gesundheits- und Umwelt schädigenden Lösemittel, die beispielsweise beim Lackieren verwendet werden.Ob Türklinken, automobile Bedienelemente oder andere Oberflächen, die von vielen verschiedenen Nutzern berührt werden, die Methode findet diverse Einsatzmöglichkeiten und Anwendungen, Bauteile materialeffizient und umweltschonend den Bedürfnissen anzupassen.

Bild: UMSICHT – Durch die
nanoskaligen
Silberpartikel haben Bakterien in Kunststoffoberflächen keine Chance.

Erstellt am 9.4.2013