Antibakteriell impregnering från Fraunhofer

Karen Fuchs utför preliminära tester på en 60 ml högtryckscell för impregnering av mandlar.

Bakterier finns ofta på plastkomponenter som till exempel ljusströmbrytare, i vattenledningar eller på medicinsk utrustning. Fraunhofer Umsicht har utvecklat nya sätt att minska tillväxten av bakterier på ytor, bland annat genom impregnering av polymerer med hjälp av superkritisk koldioxid.

Det tyska forskningsinstitutet Fraunhofer Umsicht har forskat på antibakteriell impregnering av material, särskilt plast, i tio år. Arbetet sker i samarbete med industrin och har gett ett brett spektrum av kunskap som forskarna nu testar inom nya tillämpningsområden. Ett av målen är att utveckla miljövänliga alternativ till antibakteriella men giftiga ämnen eller till mycket dyra material som koppar.

IMPREGNERA PLAST MED HÖGTRYCKSTEKNIK I princip finns det två sätt att förse plast med speciella funktioner. Antingen införs de önskade tillsatserna i produkten genom blandning, eller så tillförs de aktiva ingredienserna genom en efterföljande ytbehandling. Det möjliggör till exempel att ge en antibakteriell effekt exakt där den ska fungera, nämligen på ytan. För detta ändamål utvecklade Fraunhofer Umsicht en process som impregnerar polymerytor med hjälp av superkritisk koldioxid. Koldioxid blir superkritiskt vid tryck över 73 bar och en temperatur över 31 °C vilket gör att densiteten för vätskan blir densamma som för gasen och fasgränsen försvinner. Superkritisk koldioxid är idealisk för impregnering eftersom det kan tränga in i en yta lika lätt som gas och samtidigt har en densitet som en vätska. Dessutom är koldioxid varken brandfarligt eller giftigt. Det är också lättillgängligt och billigt.

BAKTERIER TAS BORT INOM EN TIMME För applikationer på konsumentprodukter, som till exempel strömbrytare, införs silverpartiklar i nano- och mikroskala under impregneringen. Detta stoppar tillväxten av bakterier. Den superkritiska koldioxiden öppnar polymerstrukturen och möjliggör massöverföring till ytan.

För känsliga tillämpningar som dricksvattenledningar förlitar sig Fraunhoferforskarna på impregnering med naturliga ämnen som förhindrar utveckling av en biofilm av bakterier.

– Tester visade att alla bakterier avlägsnades från ytan på en tidigare mikrobakteriellt förorenad ljusströmbrytare efter bara en timme, förklarar Nils Mölders, chef för avdelningen för materialsystem och högtrycksteknik vid Fraunhofer Umsicht.

FÖRHINDRA KOMMUNIKATIONEN MELLAN BAKTERIERNA För känsliga tillämpningsområden som medicinsktekniska produkter eller dricksvatteninstallationer använder Fraunhofer-forskarna en annan teknik för att undvika nanopartiklar och silversalter. Det syftar inte till att döda bakterier som redan har bildats, utan till att förhindra kommunikation mellan bakterierna i förväg, så att ingen biofilm bildas.

– Vi använder olika naturliga ämnen som har egenskapen att ockupera bakteriella receptorer och därmed förhindra kommunikation och bakteriernas skadliga effekter, förklarar Karen Fuchs från Fraunhofer Umsicht. Ämnena är miljövänliga och inte farliga för människor eller djur. Därför är de också lämpliga för fartygsskrov, där biocidinnehållande bottenfärger för närvarande används. De naturliga substanserna fästs vid materialen genom mikroinkapsling eller via impregnering med hjälp av högt tryck, till exempel i färgformuleringar eller dricksvattenledningar. De första framgångsrika testerna har utförts på laboratorieskala vid Fraunhofer Umsicht.

MOT PATOGENA BAKTERIER PÅ MAT Vissa livsmedel är mottagliga för bakterier, så att skadliga mikroorganismer som exempelvis salmonella, kan fästa på ytan. Under senare år har särskilt livsmedel med låg vattenhalt återkallats på grund av föroreningar. Exempel på sådana livsmedel är bland annat mandlar, jordnötter, nötter, torkad frukt, torkat kött, torkade teer och kryddor. För livsmedelsindustrin innebär denna globala utveckling att det finns ett akut behov av saneringstekniker som kan användas internationellt och, utöver livsmedelssäkerhet, garanterar hög livsmedelskvalitet. Tillsammans med partners från University of Alberta (Canada) utvecklar Fraunhofer Umsicht en process för att döda patogena mikroorganismer på mat genom användning av komprimerad koldioxid. Forskarna har redan lyckats behandla mandel i laboratorieskala med antimikrobiella oljor och superkritisk koldioxid. Samtidigt innebär impregneringen att mandlarna blir resistenta mot bakterier samt att kvaliteten inte påverkas negativt.

– Oljorna som används är uteslutande vegetabiliska extrakt. De koldioxidextraheras så att oljan återupplöses i den komprimerade koldioxiden under impregneringsprocessen och tränger därefter in i ytan som ska impregneras och uppnår på så vis den önskade effekten, förklarar Karen Fuchs.

Användningen av koldioxid har också fördelen att den kan separeras från mandlarna utan rester och kan återvinnas efter processen. Nästa mål är att överföra processen till andra livsmedel. TEXT & FOTO: FRAUNHOFER UMSICHT

Ett steg till

Sedan starten 1989 har vägen kantats av målmedvetna investeringar. Digitalisering, effektivisering, automatisering, certifiering, flexibilitet och kapacitet. Och ändå tycker våra kunder att relationen med oss är totalt färglös

Fota QR-koden och se filmen här

Q-STRIP AB 0492-208 85 q-strip.se

UTMANANDE IDÉER FÖRVERKLIGAS TILL EFFEKTIVA LÖSNINGAR

Produkter Crescocito är ett svenskt företag som utvecklar och tillverkar produkter i Sverige för industriell lackering. Erfarenheten i organisationen är mycket gedigen från olika typer av lackeringsprocesser.

System Vi har kunnat bevisa för företag – stora som små – att vi kan reducera deras totalkostnad genom förbättrad tillgänglighet, ökad verkningsgrad och reducerade energikostnader.

Anläggningar Med Crescocito så behöver ni endast en leverantör för era kompletta anläggningsbehov.