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Kontaminierte Flächen spielen eine Schlüsselrolle bei der Übertragung und Verbreitung von Mikroorganismen. Antimikrobielle Oberflächen sind deshalb ein wichtiges Mittel zur Infektionsprävention. Insbesondere durch die Corona-Pandemie ist dieses Thema verstärkt ins öffentliche Bewusstsein gerückt.
Im Projekt ist es gelungen, eine langlebige metallisch/keramische Beschichtung aus Al2O3 und Kupfer mit dauerhaft antimikrobiellen Eigenschaften zu entwickeln. Die Beschichtung wird mittels Kaltplasmaspritzen hergestellt und kann auf allen rauen Oberflächen wie Metalle und Kunststoffe in verschiedenen Designs abgeschieden werden. Kaltplasmaspritzen ist eine Spezialform des Plasmaspritzens. Hier werden die als Schicht abzuscheidenden Komponenten als Partikel bereitgestellt und durch ein Plasma angeschmolzen, auf die zu beschichtende Oberfläche transportiert und als mechanisch stabile Schicht abgeschieden. Die verwendeten Pulver haben mittlere Korndurchmesser von ca. 10µm, was die wirtschaftliche Abscheidung von Beschichtungen im Bereich von 20 – 100µm ermöglicht. Durch die niedrigeren Energien und Prozesstemperaturen beim Kaltplasmaspritzen können insbesondere auch thermisch labile Substratwerkstoffe wie Kunststoffe beschichtet werden.
Durch Kombination einer Basisschicht aus Al2O3 mit eingebetteten Kupfer-Partikeln wurde auch ohne Sol- oder Lackbeschichtung eine optimale Funktionalität erreicht.
Die neuen Beschichtungen sind haftfest und abrasionsstabil (vergleichbar mit Harteloxal!). Sie besitzen ein mattgrau-metallisches Erscheinungsbild und werden in einem Prozessschritt hergestellt. Dabei ist die Porosität definiert einstellbar.
Die Beschichtungen wurden erfolgreich auf ihre antibakterielle Wirkung gegen E.coli (gram-) und S.aureus (gram+) sowie auf ihre antivirale Wirkung am Beispiel des modifizierten Vacciniavirus Stamm Ankara (MVA) sowie murines Norovirus (MNV) getestet. Eine sehr gute Wirkung konnte schon für Kontaktzeiten von 60min nachgewiesen werden. Die Wirkung bleibt auch nach Tests zur mechanischen Beanspruchung (Washability) und zur chemischen Auslaugung der Oberflächen (Eluat-Test) langfristig stabil. Damit eignen sich die Beschichtungen für viele Bereiche des öffentlichen Lebens wie beispielsweise Griffe und Klinken, Handläufe, Schalter, Terminals, Möbeloberflächen, Tastaturen, Telefone, Tische und Stühle, Sanitärbereiche.
Weitere Einsatzgebiete der Beschichtung können in hygienischen Hochrisikobereichen liegen, insbesondere für Oberflächen von schwer zu reinigenden Zwischenräumen und anderen schwer zugänglichen Flächen. Auch für die Filtertechnik ist die poröse antimikrobielle Beschichtung interessant. Damit bietet die entwickelte Beschichtung breites Potenzial für Produktverbesserungen sowie die Erschließung neuer Kunden und ist für viele Industriebereiche / KMU von Interesse.
Bearbeitet wurde das Forschungsthema von 03/22 bis 08/24 bei INNOVENT e.V., Technologieentwicklung Jena (Prüssingstr. 27B, 07745 Jena, Tel. 03641/282561) unter der Leitung von Dr. Kerstin Horn (Leiter der Forschungseinrichtung Ute Heinze).
Das IGF-Vorhaben Nr. 22318 N der Forschungsvereinigung DECHEMA, Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.