2011 11-17-smart coating workshop - antibacterieel - nieuwe materialen en oppervlaktebehandelingen helpen hygiëne - sirris

Antibacteriële materialen en coatings
Marc Van Stappen (Sirris)
(Hasselt, 17/11/2011)

het collectief centrum van de Belgische technologische industrie

Driving industry by technology

• Wat?
• Ondernemingen helpen bij het invoeren van
technologische innovaties

• Waarom?
• De concurrentiepositie duurzaam versterken

• Voor wie?
• De Belgische technologische industrie

© sirris 2011 | www.sirris.be | info@sirris.be | 22/11/2011 2

Het collectief centrum

Federatie Collectief centrum
van de technologische industrie van de technologische industrie
• Non-profit organisation
• Industry-owned

MISSION
“De competitiviteit van bedrijven
in de Agoria-sectoren verhogen
door technologische innovatie.”


van de technologische industrie

Automobiel Bouwproducten Contracting & maintenance
Elektrotechniek Industriële automatisering
Informatie- en communicatietechnologieën (ICT)
Kunststoffen & composieten Lucht- & ruimtevaart
Mechatronica Metaalbewerking Metalen & materialen
Montage & kranen Veiligheid & defensie


Mission statement in practice

De juiste technologische keuzes maken
die een duurzame economische groei ondersteunen

Nieuwe technologieën omzetten in
concrete producten en diensten

Vanuit de business & technologie
strategie van het bedrijf
value innovation
through
technology


Lokaal aanwezig,
dicht bij de bedrijven
Gent Leuven
Materials Engineering Mechatronics
Technology Coaching
Sirris Leuven Composites Application Lab

Brussel Hasselt
Software Engineering & ICT Materials Engineering
Technology Coaching Production Technology
Smart Coating Application Lab

Luik
Charleroi Additive Manufacturing
Additive Manufacturing Materials Engineering
Sirris Microfabrication Application Lab

> 120 experts verspreid over sirrissites in de |3 regios22/11/2011
©
6 2011 | www.sirris.be info@sirris.be | 6

De lidbedrijven van Sirris

2450 ondernemingen

125 grote ondernemingen (>250 werknemers) 2325 KMO’s (<250 werknemers)


Wat kan Sirris voor u betekenen?

uitgebreid partnernetwerk - optimale projectfinanciering (publiek&privaat)
Intellectueel Eigendom blijft bij bedrijf


Competentiedomeinen

•Materials Engineering •Additive Manufacturing
•Production Technology •Software Engineering & ICT
•Mechatronics •Technology Coaching


Industrial Application Labs

OVERBRUG DE KLOOF TUSSEN R&D EN DE MARKT, TEST INNOVATIES
UIT IN EEN INDUSTRIËLE OMGEVING

Sirris Leuven Sirris
Sirris Smart Coating
Composites Microfabrication
Application Lab
Application Lab Application Lab

Leuven Hasselt Luik


Partnernetwerk

Academische Overheden
partners

Industriële
partners


info@sirris.be / #Sirris / Sirris_be

WWW.SIRRIS.BE TECHNILINE.SIRRIS.BE

News & agenda Wekelijkse technologiewacht

interAction newsletter Wereld van kennis

Contacts Snel en gemakkelijk


What we are?


From idea to product

• Demonstration lab with
• new technologies
• technology screening and
selection
• development of new
surface functions
• improvement of
material’s performance
• proof of concept (also
large areas)
• testing of surface
properties
• Failure analysis
• Linking to partners and
suppliers


PVD en PACVD

The newest generation
• PVD/PECVD/CVD equipments of PVD/PECVD
coatings
- Arc evaporation
- Magnetron sputtering
- PACVD
- Duplex treatment
Deposition of new
multifunctional and
smart coatings
High coating quality by
HIPIMS technology

T-mode control in reactive
sputtering for the deposition
of metal oxides Deposition of DLC and glass
like coatings by PECVD
process

Hauzer Flexicoat® 850

Chemical lab

Functional coatings by
hybrid chemical technology Particle surface
modification
Testing and
measurements

Hybrid chemistry
(Organic+ Inorganic),
Application:
incl. sol- gel synthesis
Coating & Printing

Formulation /
Compounding



1. Micro-organismen en hun werking gevolgen

2. Antibacteriële werking: aanhechten van bacteriën tegengaan

3. Antibacteriële werking: doden van bacteriën



-micro-organismen groeien in vochtige milieus en in
aanwezigheid van organische voedingsbodem (voedselresten,
vingercontact,…)
-tal van schadelijke gevolgen:
---3000 ziekenhuisdoden/jaar in België
---grote onderhoudskosten in voedingssector
---voedselvergiftiging
---geurhinder, verkleuring, aantasting van materialen,…
-huidige aanpak:
---reinigen, desinfecteren
---hygiënisch ontwerp
---groeiend gebruik antibacteriële materialen en coatings


Micro- organismen en hun werking

-er zijn diverse soorten micro-
organismen, in verschillende
groeivormen, in diverse - - Legionella
leefomstandigheden
- - Salmonella
-enkele bekende soorten:
- - Ziekenhuisbacterie
MRSA
- - E. Coli
-wanneer bacteriën zich
vasthechten aan een oppervlak - - Listeria
kan een kleverige slijmlaag - - Staphylococcus Aurus
ontstaan (=biofilm) die zich --…
anders gaat gedragen dan
individuele vrijlevende bacteriën



-ons lichaam bevat ‘goede’ bacteriën, de ‘slechte’ zitten vooral
op onze handen en huid

-elke 20 minuten verdubbelt de aangroei van bacteriën (na 10u
ca 1 miljoen)



-hoe bacteriën bestreden --thermisch= hitte van stoom
kunnen worden: doodt bacteriën
--chemisch= alcohol- en
chloorhoudende
ontsmettingsmiddelen,
antibiotica,
antischimmelproducten
--antikleefmaterialen maken
reinigen makkelijker
--hygiënisch ontwerpen van
machines (EHEDG) (bv
vermijden dode hoeken, geen
poreuze oppervlakken)
--compromis: combinatie van
preventie en van reinigen


Aanhechten van voedselresten tegengaan
(vb. inox, PTFE, epoxy natlakken)


Aanhechten van bacteriën tegengaan

-de typische structuur van een haaievin zorgt voor minder
bacteriële aangroei
dit patroon wordt nagebootst op kunststoffolie


Aanhechten van bacteriën tegengaan


Doden van bacteriën

1. Organische biociden

2. Zilveradditieven

3. Koper

4. Titaanoxyde


Organische biociden

-toevoeging van organische biociden aan kunststoffen/ rubbers:

--triclosan
--OBPA (organometallisch)
--isothiazolinonen
--chitosan (uit schilden van schelpdieren)
--IBPC (gehalogeneerd)
--ammoniumsilaan


Organische biociden

-eisen waaraan biociden moeten --moeten compatibel zijn met de
voldoen kunststof (bv T-bestendig)
--mogen de eigenschappen van
kunststoffen niet aantasten
--door uitloging kan
milieuschade ontstaan, kan ook
de antibacteriële werking zakken
--moeten efficiënt werken
gedurende bepaalde duur
--low-cost


Organische biociden

-enkele voorbeelden: --”S”plus+AB van Murtfeldt/D:
reduceert bacterieaangroei met
99.9%, approved for use in food
industry (EU, FDA)
--DSM ontwikkelt polyurethaan met
toegevoegde additieven
(alkylammonium chloride) die tijdens
spuitgieten of extrusie naar oppervlak
migreren en daar nieuwe monolagen
maken (SAME, self assembling mono
layer)
--Biosafe van Biosafe/VS
--Vinyzene van Rohm&Haas/D
--Polysept van Polychem/VS


Organische biociden

-verder nog antibacteriële folie op basis van triclosan kan
gelamineerd worden op diverse oppervlakken (bv restaurants,
ziekenhuizen, schepen,…)

-schimmelwerende siliconen (afkitten van voegen), maar in
combinatie met hygiënisch ontwerp!


Organische biociden

-ook gebruik van organische biociden in mengsel
93% kwartsglas+ en harsen (Silestone van Cosentino):
toepassingen in vloeren, trappen, werkbladen


Zilveradditieven

-zilver al langer gekend als bacteriedodend materiaal: het ion dat
zich vormt in vocht grijpt in op de DNA-structuur van
bacteriën
-kleine hoeveelheid toegevoegd aan kunststof, lak, staal, … is
voldoende
-zilver wordt wel ‘verbruikt’ gecontroleerde vrijgave door
inbouwen van zilver in een ionenwisselaar


Zilveradditieven

-celwand van schimmels is dikker tov bacteriën: meer zilver-
concentratie nodig= ook duurder
-nano-zilverdeeltjes hebben groter oppervlak/massa verhouding
waardoor efficiëntere vrijgave van ionen

-zilveradditieven hebben lange termijnwerking, zijn bestand
tegen veelvuldig reinigen, zijn thermisch resistent
-micro-organismen kunnen minder resistentie ontwikkelen tegen
zilver dan tegen organische biociden
-zilverionen doeltreffend in lage concentraties (bv 0.001 ppm)

-zilver is onschadelijk voor mens


Antibacteriële kunststoffen met zilver

-Luran van BASF, approved for food
EFSA (European Food Safety
Association), ook hand dryers,
computer key boards, public washroom
facilities
-polycarbonaat Makrolon Antimicrobial
van Bayer
-PVC warmtewisselaarspijpen
(luchtbehandeling HVAC,
condensvorming binnenin pijpen,
aangroei bacteriën): Ecoair van Rehau
-siliconen elastomeren
-nanopoeder in katheters (Fraunhofer
IFAM en Biogate Nanosilver)
-rubbers voor medische en
voedingssector (zonder zwavel=doet
werking zilver teniet) (Milliken)
-ijskastrekken en werkschoenen
(AlphaSan)


Antibacteriële kunststoffen met zilver


Zilverdeeltjes in andere materialen

-antibacteriële staalsoorten bevatten bepaalde concentratie
zilver (<1%) en Cu (1-3%) (bv Baosteel/China)

-snijschijven voor groenten op basis van glasvezelversterkte
composieten (met zilvergebaseerd additief) (Brunner AG/CH)

-zilvernanodeeltjes in verbanden (Acticoat van Smith&Nephew)


Zilverdeeltjes in lakken

--Sterilcoat van
Oxyplast (combinatie
van reinigbare lak met
-zilverhoudende laksystemen
antibacteriële
zilverdeeltjes)
--thermohardende
poedercoatings (Teodur
-Ergo-Lock coating van Dupont)
--polyurethaan lakken
(Medipur van Lely
Coatings/Zweihorn)
--antibacteriële
muurverven met
nanodeeltjes
(Bioni/Fraunhofer)
--verf van Sikkens in
pralinefabriek

Zilverdeeltjes in sol- gels

- sol- gels: men vertrekt van organosilanen in waterige
suspensie, door reactie met water, vervolgens condensatie:
gelvorming
(EPG/D met zilveradditief, Nanogate/D, CTC,…)

-in combinatie met krasvastheid, transparantie,…
(a)

(c)

~ 10-tal µm Hybride coating
(b)
substraat


Zilveradditieven


Koper

-zelfde type bacteriedodende werking als zilver (ionvorming)
-goedkoper alternatief
-werkt beter tegen schimmels
-massief koper voldoet aan strenge Amerikaanse EPA-regels
(+langetermijnwerking: geen uitlogen van additieven)


Koper


Fotokatalytische titaanoxyde- lagen

-principe fotokatalyse van TiO2 -halfgeleider wordt door UV-licht
(enkel anatase-vorm): een geleider
-oppervlakte-activatie: emissie
van electronen
-ontstaan van superoxides en
reactieve hydroxyl-radicalen:
--water + ‘hole’ geeft .OH en H+
--zuurstof + electron geeft
superoxide (.O2-)
-deze actieve stoffen storen
DNA-structuur van bacteriën
-omzetting organische materiaal
in CO2 en water
-oppervlak wordt ook hydrofiel!



-enkele voorbeelden: --verven EcoPittura van Global
Engineering
--touch Clean deurklinken van
Dortrend/UK (opgespoten laag)
--glas van Pilkington
(oppervlakte-laag door pyrolyse)
--sol-gel met TiO2-nanodeeltjes
van EPG/D
--Hydrotec-muurtegels van Toto
(TiO2-spray liquid+uitbakken
800°C)
--diverse sol-gel toepassingen in
Japan, vanuit Ti-isopropoxide)


Enkele nieuwe ontwikkelingen

-nieuwe kunststoftechnologie op basis van

--inbouwen boodschappermoleculen (monomeren) die
communicatie tussen bacteriën beïnvloeden

--inobuwen reactieve polykationen die zich binden aan celwand
van bacteriën en groei verstoren (Biosafe-project)

--inbouwen van additieven in bindmiddel van verven, tijdens
uitharden ontstaat er positieve lading aan oppervlak, binding
met celwand van bacteriën (AM)


Conclusies

-tal van materialen en oppervlaktebehandelingen worden
wereldwijd onderzocht en worden commercieel aangeboden

-antibacteriële werking/lange-termijnwerking versus kostprijs:
technisch-economische haalbaarheid nagaan case by case

-bekijken in combinatie met ontwerp en reinigen


Crossroads

-mogelijke projectaanpak ism cluster van bedrijven (Vla+NL)
-uitwerken innovatief antibacterieel product (R&D, state of the
art, testen)
-rond 3-tal cases (in kader ziekenhuisomgeving)
-generieke omkadering (fieldtesten, promotie, regelgeving,
technische fiches)
-indienen project begin 2012
-consortiummeetings in december 2011

-contact: marc.vanstappen@sirris.be
-www.crossroadsproject.eu


2011 11-17-smart coating workshop - antibacterieel - nieuwe materialen en oppervlaktebehandelingen helpen hygiëne - sirris

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

Destacado

Destacado (7)

Similar a 2011 11-17-smart coating workshop - antibacterieel - nieuwe materialen en oppervlaktebehandelingen helpen hygiëne - sirris

Similar a 2011 11-17-smart coating workshop - antibacterieel - nieuwe materialen en oppervlaktebehandelingen helpen hygiëne - sirris (20)

Más de Sirris

Más de Sirris (20)

2011 11-17-smart coating workshop - antibacterieel - nieuwe materialen en oppervlaktebehandelingen helpen hygiëne - sirris