Es ist nicht neu, dass sich Bakterien an Orten wie Türklinken aufhalten, sondern, dass solche Oberflächen mit Nanosilber nachträglich behandelt werden können, um sie gegen Bakterien beständiger zu machen. Derzeit werden Tests im Labor durchgeführt, die beweisen sollen, dass sich polymere Oberflächen durch Kohlendioxid oberflächennah behandeln lassen.

Kunststoffe werden üblicherweise gefärbt, mit Additiven versehen und funktionalisiert, damit sie für jede Anwendung die besten Eigenschaften erzielen. Diese sogenannte Oberflächenveredelung (auch Compoundierung genannt) von Kunststoffbauteilen wird bei hohen Temperaturen durchgeführt – die Verwendung von wärmeempfindlichen Stoffen wie Pharmazeutika ist dadurch aber leider nicht möglich, da sie den hohen Temperaturen niemals Stand halten würden.

Forscher des Fraunhofer-Instituts verfolgen einen neuen Ansatz, indem sie die Vorteile von Compoundierung und Oberflächenbeschichtung miteinander verbinden, um Kunststoffe mit Kohlendioxid zu imprägnieren. Die Forscher pumpen flüssiges Kohlendioxid in einen Hochdruckbehälter mit den zu imprägnierenden Kunststoffteilen und erhöhen die Temperatur und den Druck so lange, bis das Gas den kritischen Zustand erreicht. Anschließend wird der Druck gesteigert – die Additive lösen sich teilweise vollständig im Kohlendioxid auf und verschmelzen zusammen mit dem Gas in den Kunstoff. Der Experte erklärt, dass dieser Vorgang nur wenige Minuten dauert.

Nach dem Herstellungsprozess können in Oberflächen wie Türgriffen nanoskalige Silberpartikel oberflächennah und materialeffizient eingebracht werden. Dadurch wird die Vermehrung von Bakterien gestoppt, es lassen sich aber auch wärmeempfindliche Stoffe wie Pharmazeutika einbringen – ganz im Gegensatz zur Compoundierung. Imprägnate wie beispielsweise Nanopartikel und Pigmente werden nur dort angereichert, wo sie gebraucht werden, wie beispielsweise in der Nähe der Oberfläche. Diese Form der Imprägnierung kann nicht durch Kratzer geschädigt werden.

Umweltschonendes Imprägnieren

Das überkritische Kohlendioxid hat während der Imprägnierung zwei Aufgaben: Es öffnet die polymere Struktur und schafft so einen Stofftransport in der Oberfläche. Außerdem kann es bereits gelöste Additive enthalten und diese in die Polymeroberfläche abscheiden. Das Verfahren ist sehr vorteilhaft, denn Kohlendioxid ist nicht brennbar, giftig und sehr günstig. Es verhält sich zwar wie ein Lösemittel, besitzt aber nicht die Nebenwirkungen der gesundheits- und umweltschädigenden Lösemittel, die beim Lackieren eingesetzt werden. Hochwertige Kunststoffteile und Lifestyle-Produkte wie Handyschalen lassen sich durch dieses Verfahren ändern. Ohne den Einsatz von aggressiven Lösemitteln werden Farbe, Additive und Wirkstoffe umweltschonend in oberflächennahe Schichten weit unterhalb der Schmelztemperatur eingebracht – so der Experte.

Ob Türklinken, automobile Bedienelemente oder andere Oberflächen, die Methode findet bei unterschiedlichen Einsätzen Anwendungen. So können Bauteile materialeffizient und umweltschonend den Bedürfnissen der Kunden angepasst werden.