Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Antimikrobielle Ausrüstung von Folien und Vliesen auf PET-Basis mittels Aerosol-Plasmatechnologie

Ziel des Projektes ist es, die Oberfläche von Polymerfolien und Polymervliesen mit einem innovativen Applikationsverfahren antimikrobiell auszurüsten. Das dafür gewählte Verfahren ist die Aerosol-Plasmabehandlung bei Atmosphärendruck. In einem einstufigen Behandlungsschritt soll mit weitaus dünneren Schichten als bisher eine antimikrobielle Wirksamkeit erreicht werden. Die Oberflächenfunktionalisierung muss mechanisch belastbar und chemisch langzeitstabil sein und ein Aufwachsen von Keimen signifikant verringern.

Um dieses Ziel zu erreichen, ist es notwendig, optimale Prozessparameter der Plasmabehandlung in Bezug auf die Produktkombination Polymerfolie bzw. –vlies und Aerosol zu ermitteln. Das Aerosol wird hierbei aus einer Lösung aus einem Schichtbildner und einer antimikrobiell wirksamen Substanz gebildet. Als Referenz für die mittels Aerosol-Plasmaverfahren modifizierten Polymerfolien und -vliese dienen Beschichtungen, welche mit konventionellen Beschichtungstechniken wie Rakelapplikation oder Sprühen ausgerüstet wurden.

Ergebnis dieser Untersuchungen sollen antibakteriell ausgerüstete PET-Folien und -vliese sowie Empfehlungen zur Umsetzung des innovativen Aerosol-Plasmaverfahrens in die Industrie sein. Mit der Entwicklung der antimikrobiell modifizierten Polymeroberflächen sollen Innovationen für neue Produkte erreicht werden, die später in den Wirtschaftszweigen Verpackungsfolien und Funktionstextilien sowie der Filterherstellung verwendet werden können.

Die Forschungsarbeiten richten sich damit an Hersteller konventioneller Folienverpackungen (Lebensmittel-, Pharmabereich), technischer bzw. Funktionstextilien (Material für Schuhsohlen), technischer Vliese (z. B. als Basismaterial für Filtrationsanwendungen im medizinischen Bereich mit Porengrößen von 200 nm oder 450 nm) sowie an Lohnbeschichter für die genannten Materialien (z. B. für Tiefdruck oder Rakelbeschichtung).

Durch die Entwicklung neuer funktioneller Folien werden die Leistungs- und Wettbewerbsfähigkeit der KMU wesentlich erhöht, indem neue, hochwertige Produkte angeboten werden können. Zusätzlich wird die Erschließung neuer Marktsegmente und Gewinnung neuer Kunden ermöglicht.

Ergebniszusammenfassung:

Das Forschungsvorhaben zielte auf die Herstellung von PET-basierten Polymerfolien und -vliesen mit neuen, verbesserten Oberflächeneigenschaften, insbesondere antimikrobiellen Eigenschaften durch die Anwendung des Aerosol-Atmosphärendruck-Plasmaprozesses. Dazu erfolgte an beiden beteiligten Forschungseinrichtungen ein Screening geeigneter Parameter. Mit den als optimal eingestuften Anlagenparametern erfolgte die Vorbehandlung der ausgewählten Substrate. Weiterhin wurden geeignete Wirkmittel und Bakterien/Schimmelpilze für die antimikrobiellen Untersuchungen ermittelt. Die Wirkmittel wurden in einem ersten Schritt mittels Sprüh- sowie Tauchapplikation auf die vorbehandelten PET-Materialien aufgebracht (Herstellung von Referenzschichten). Die antimikrobiellen Untersuchungen ergaben eine gute Wirksamkeit gegen den eingesetzten Bakterienstamm. Eine fungizide Wirkung konnte jedoch nur durch das Konservierungsmittel Methylisothiazolinon/ Benzisothiazolinon (MIT/BIT) und teilweise durch Octenisept erreicht werden.

Die als optimal eingestuften Anlagenparameter und Wirkmittel wurden anschließend für die Versuche zur Abscheidung mittels Aerosol-Plasmaprozess verwendet. Es zeigte sich, dass mittels dieses Verfahrens keine geschlossenen Schichten auf den PET-Materialien erzeugt werden konnten, sondern nur eine Abscheidung in Tröpfchenform realisiert wurde. Trotzdem konnte teilweise eine antimikrobielle Wirksamkeit nachgewiesen werden, welche auf einigen Proben auch über einen Messzeitraum von 6 Monaten noch vorhanden war.

Die während des Vorhabens erzielten Ergebnisse sollen dazu dienen, den wachsenden Bedarf an innovativen Beschichtungstechnologien für definierte Funktionalitäten bei Polymerfolien zu decken und somit die Produktqualität zu erhöhen und gleichzeitig die Herstellungskosten zu senken.