Ziel der Entwicklung

Zielsetzung des Projektes war die Entwicklung und Erprobung eines innovativen, antimikrobiellen Kunststoffadditivs, welches sich durch ein breites Wirkspektrum gegen Bakterien, Pilze und Algen auszeichnen sollte. Dazu sollten Kupfernanopartikel durch Mikrowellenstrahlung synthetisiert und zeitgleich in ein hochverzweigtes Polymer eingelagert werden. Anschließend sollten diese Kupfernanopartikel in verschiedene Polymermatrizes, bestehend aus handelsüblichen Kunststoffen wie PP, PA, PE und TPE eingearbeitet werden. Das anvisierte Ergebnis war eine nanodisperse Einarbeitung in alle Polymere sowie die Erreichung eines hohen Wirkungsgrades bei einer minimalen Additivkonzentration. So sollte eine zuverlässige antibakterielle, fungizide und algizide Oberflächenausrüstung der Kunststoffe, bei gleichzeitiger minimaler Beeinflussung der Matrixeigenschaften ermöglicht werden. Da es auf dem Gebiet der Modifizierung des hvz-Polymers am TITK bereits umfangreiche Untersuchungen gab, wurde auf diesen Wissensstand zurückgegriffen. Mit Hilfe der Verkapselung unter Mikrowelleneinstrahlung sollte das primäre Problem der Nanopartikel, die Agglomeration oder Aggregatbildung, umgangen werden. Durch diese Einlagerung beziehungsweise Verkapselung der Kupfernanopartikel in der dendritischen Struktur sollte zum einen eine erhöhte Kompatibilität zwischen Kupfer und der jeweiligen Polymermatrix hergestellt und zum anderen eine gleichmäßig lang anhaltende Freisetzung des antibakteriellen, antimykotischen und algiziden Kupfers gewährleistet werden.

Vorteile und Lösungen

Der Vorteil von PEIm0,5-C16-Cu gegenüber den anderen auf dem Markt befindlichen Produkten ist die durch das Trägerpolymer gegebene hohe Kompatibilität mit unterschiedlichsten Matrixpolymeren, was das Hinzufügen eines Haftvermittlers überflüssig macht. Bedingt durch die chemische Struktur des Kupfer-Hybridpolymers kann nachweislich eine gleichmäßige Freisetzung von antimikrobiellem Kupfer über einen Zeitraum von mehreren Monaten gewährleistet werden. Mit einem Kupfergehalt von 8,34 Ma Prozent und einer Dichte von ca. 1,4 g/cm³ geht bei einer Additiviering mit dem Kupfer-Hybridpolymer der Leichtbauspekt, der für eine Verwendung von Kunststoff als Konstruktionswerkstoff maßgebend ist, nicht verloren. Durch die Zugabe des reinen Additivs beziehungsweise eines hochkonzentrierten Masterbatches haben Kunststoffverarbeiter die Möglichkeit ohne eine weitere Zugabe von zusätzlichen Verarbeitungshilfsmitteln ihre Kunststoffe mit antimikrobiellen und algiziden Eigenschaften auszustatten. Dafür sind nur geringe Mengen an Additiv notwendig.

Zielgruppe und Zielmarkt

Durch die antibakterielle, antimykotische und algizide Ausrüstung von Kunststoffen und Oberflächen mithilfe des dendritischen Kupfer-Hybridpolymers PEIm0,5-C16-Cu gibt es für dieses Additiv eine große Vielfalt an Anwendungsmöglichkeiten. Neben Produkten für den Pflegebedarf, der Medizintechnik und in öffentlichen Gebäuden, Einrichtungen und Verkehrsmitteln, könnte das Kupferhaltige Additiv auch als Antifouling-Agent in der Sanitär- und Lüftungstechnik sowie in der Baubranche zur Ausstattung von Fassaden und Dächern verwendet werden. So gab es diesbezüglich schon eine Interessenbekundung eines namenhaften WPC-Herstellers, dessen Produkte im Außenbereich als Decking oder als Fassadenelemente Verwendung finden und diese mit Antifouling-Eigenschaften ausgerüstet werden sollten. Des Weiteren gab es auf der K 2013 Interessensbekundungen seitens eines Farbenherstellers, der seine Farbeimer mit Antifouling-Eigenschaften ausstatten wollte. Anschließend an dieses Projekt könnte man in einem neuen FuE-Vorhaben auf Basis von PEBA hochkonzentrierte Kupferhaltige Masterbatches entwickeln, die später mit unterschiedlichsten Matrixpolymeren verdünnt werden können.