DE10315720A1

DE10315720A1 - Beschichtung mit antimikrobieller Formulierung

Info

Publication number: DE10315720A1
Application number: DE2003115720
Authority: DE
Inventors: Gerog Dr. Maier; Robert Dr. Nusko
Original assignee: RENT A SCIENTIST GmbH; RENT-A-SCIENTIST GmbH
Current assignee: RENT A SCIENTIST GmbH; RENT-A-SCIENTIST GmbH
Priority date: 2003-04-04
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2004-10-28

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt Beschichtungen und beschichtete Oberflächen, die antimikrobielle Aktivität und einen schmutzabweisenden, hydrophilen Charakter aufweisen. Dies wird durch das Zusammenspiel von elementarem Silber bzw. Silbersalzen einerseits und hydrophilen, photokatalytisch aktiven Füllstoffen andererseits erreicht. Alle Feststoffe werden in nanopartikulärer Form eingesetzt, um transparente, hoch aktive, optische Beschichtungen zu erhalten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beschichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und daraus abgeleiteter beschichteter Gegenstände.
Stand der Technik – Hintergrund
Bakterien sind in astronomischer Anzahl auf den Oberflächen des täglichen Gebrauchs vorhanden.
Unsichtbar – für das menschliche Auge – bilden Sie zusammen mit anderen Kleinstlebewesen den Mikrokosmos. Sie können ihre Zahl innerhalb weniger Stunden vervielfachen. Dennoch sind sie wichtige Synergisten für unser Leben. Sie leben auf uns und in uns – und sind in Art und Zahl mit einem bestimmten Menschen bzw. Familienverbund definiert.
Auf lebloser Materie haben Bakterien dagegen nichts verloren.
Die Produkte unserer zivilisierten Welt werden von Mikroben als Transportmittel missbraucht, um von einem Lebewesen zum nächsten zu gelangen. Dabei besteht die Wegzehrung oftmals aus der Oberfläche selbst auf der der Parasit reist. Das führt besonders bei Kunststoffen zu einer sehr schnellen Korrosion.
Für uns selbst viel unangenehmer ist die Konfrontation unseres individuellen Biotops mit diesen blinden Passagieren, die unser Immunsystem mit unter gefährlich auf die Probe stellen können.
Silber ist ein effektives antimikrobielles Metall mit einer extrem niedrigen Toxizität für den Menschen.
Im Gegensatz zu den Silbersalzen (Ag-Ionen) ist elementares Silber in nanopartikulärer Form (Ag) der ideale Kompromiss zwischen höchster Aktivität – ohne phytotoxisch bzw. cytotoxisch zu sein – und bester Langzeitwirkung.
Nanosilber hat dabei ein weites Spektrum der Aktivität gegen Bakterien, Hefen und Pilze, und ist damit modernen Antibiotika in gewissem Sinne überlegen.
Die äußersten Atome jedes Nano-Teilchens bestehen aus Silberionen. Diese sind aktiviert und wirken in 3 Stufen auf Mikroben: 1) Verringerung der Keimadhärenz an die Oberfläche, 2) Störung des Zellstoffwechsels durch Austausch von Kalium-Ionen, und 3) irreversible Reaktionen mit schwefelhaltigen Aminosäuren, was zur Zerstörung mikrobieller Proteine und DNA führt. Der Vermittler zwischen Mikroben und Silber-Ionen ist die Feuchtigkeit, die der Biofilm zur Existenz benötigt.
Die Besonderheit von Nanosilber gegenüber den gewöhnlichen Silbersalzen ist die zweifache Kontrolle der Silber-Ionenkonzentration. Einmal wird die Silber-Ionenkonzentration (wie auch bei den Salzen) durch die Flüssigkeitsmenge reguliert, und zusätzlich wird die Nachlieferung von Silber-Ionen durch die Oxidation der Nano-Teilchen gesteuert.
Damit ist ausgeschlossen, dass toxische Silber-Ionenkonzentrationen entstehen können.
Beschreibung der Erfindung
Die erfindungsgemäßen Beschichtungen rüsten Oberflächen bakteriostatisch aus, dh. die Oberfläche schützt sich selbst vor Bakterien, Pilzen und Viren nicht aber die nähere Umgebung. Die erfindungsgemäße Beschichtung ist zudem anorganischer Natur und wird damit nicht an die Luft abgegeben, wie die meisten Desinfektionsmittel.
Als echtes Silbersystem wird eine langanhaltende Ausrüstung möglich, die zudem nicht korrosiv gegen Stahl und keinerlei Alterung gegen UV-Strahlung zeigt.
Die Beschichtungsformulierungen werden durch Feuchtigkeit aktiviert – sie verbrauchen sich also nur dann, wenn Besiedelungsgefahr durch Mikroben droht.
Nicht zuletzt ist die erfindungsgemäße Beschichtung in der Einsatzkonzentration unsichtbar, wodurch optisch transparente Beschichtungen hergestellt werden können.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung (optional) Die erfindungsgemäße Beschichtung dient zur antimikrobiellen und schmutzabweisenden Ausrüstung von Oberflächen.
Die antimikrobielle Aktivität der erfindungsgemäßen Beschichtung wird durch die Beimischung von Silber realisiert. Die Silberpartikel bestehen dabei aus nur wenigen Atomen, die jeweils Partikel in der Dimension weniger Nanometer formen. Damit befinden sich eine Vielzahl der Atome an der Partikeloberfläche. Die Silberpartikel sind bevorzugt 1-500 nm, am besten 1–50 nm groß. Darüber hinaus unterstützen photokatalytisch aktive Zusatzstoffe den antimikrobiellen Effekt des Silbers. Verschmutzungen an einer beliebigen Oberfläche sind als neue Oberfläche zu betrachten, die durch das in der darunter liegenden Beschichtung enthaltene Agens nicht von Mikroben freigehalten werden können. Photokatalytisch aktive Komponenten wie die Oxide von Silizium, Titan, Aluminium und Zirkon können mit Hilfe des UV-Anteils des Sonnenlichts organische und anorganische Verschmutzungen zerstören. Dadurch ist dafür gesorgt, dass Mikroben mit der antimikrobiellen Beschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung tatsächlich in Kontakt kommen.
Bevorzugt werden die photokatalytisch aktiven mineralischen Komponenten ebenfalls in nanopartikulärer Form in die Beschichtung eingearbeitet. Diese erfindungsgemäßen Beschichtungen sind damit transparent und in optischer Qualität.

Claims

Antimikrobielle Beschichtung, bestehend aus einer Lackbase, nanoskaligen Silberpartikeln und zumindest einem hydrophilen Füllstoff.
Antimikrobielle Beschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die nanoskaligen Silberpartikel in einer Größe von 1 nm bis 500 nm, besser in einer Größe von 1 nm bis 50 nm vorliegen und die auf die trockene Beschichtung bezogene Silberkonzentration 1 ppm bis 1000 ppm, besser 50 ppm bis 200 ppm beträgt.
Antimikrobielle Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass hydrophile Füllstoffe aus der Gruppe der Minerale eingesetzt werden, wobei bevorzugt SiO₂, TiO₂, ZnO₂, Zeolith, ZrO₂ und Al₂O₃ verwendet werden.
Antimikrobielle Beschichtung nach dem vorhergehenden Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet dass die hydrophilen, mineralischen Füllstoffe in nanopartikulärer Form eingesetzt werden, womit Teilchendurchmesser in der Größenordnung von 1 nm bis 1000 nm gemeint sind.
Antimikrobielle Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet dass der mineralische Füllstoff ein photokatalytischer aktiver Halbleiter ist, wobei bevorzugt Materialien mit photokatalytischer Aktivität im Sonnenlicht eingesetzt werden, wie z.B. SiO₂, TiO₂ (Anatas, Rutil), ZrO₂ und Al₂O₃.
Antimikrobielle Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass hydrophile Füllstoffe aus der Gruppe der Polymere eingesetzt werden, wobei bevorzugt Polyurethane, Acrylate, Polysaccharide oder Polysiloxane verwendet werden.
Antimikrobielle Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass hydrophile Füllstoffe aus der Gruppe der Naturstoffe eingesetzt werden, wobei bevorzugt aufbereitete oder modifizierte Cellulose wie z.B. HEC, HPMC, CMC oder EHEC verwendet werden.
Antimikrobiell beschichtete Gegenstände, dadurch gekennzeichnet dass die Gegenstände mit einer in den vorherigen Ansprüchen genannten Beschichtung versehen sind.