DE102007054161A1

DE102007054161A1 - Verfahren zur Sterilisation und Bearbeitung von gestreckten Werkstücken

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Publication number: DE102007054161A1
Application number: DE200710054161
Authority: DE
Original assignee: Leibniz-Institut fur Plasmaforschung und Technologie Ev; Leibniz Institut fuer Plasmaforschung und Technologie eV
Current assignee: Leibniz Institut fuer Plasmaforschung und Technologie eV
Priority date: 2007-11-12
Filing date: 2007-11-12
Publication date: 2009-05-14

Abstract

Beschrieben wird ein Plasmabehandlungsverfahren zur gegen Mikroorganismen und Viren gerichteten Oberflächendekontamination mit gleichzeitiger Reinigungswirkung, das sich durch reine oder die Kombination verschiedener Plasmaquellen, Gase und Verfahrensparameter, insbesondere im Niedertemperatur- und Atmosphärendruckbereich, und unter Beimischung geeigneter Zusätze, wie zum Beispiel von Reaktivgasen oder Reinigungsgasen, oder reinigungsverstärkenden, z. B. plasmaaktivierten, Partikeln unterschiedlicher Temperaturen auszeichnet. Die Abfolge der Behandlungsschritte wird durch das zu behandelnde Gut vorgegeben und eine geeignete Regelungstechnik sichert den Behandlungsprozess und kann so das Zwischenschalten gegebenenfalls weiterer notwendiger Behandlungsschritte (z. B. zusätzliches Bürsten, Schleifen oder nasschemische Behandlung) einleiten oder die Plasmabehandlungsparameter steuern.

Description

In WO2006010181 wird eine Verfahrenskizze entworfen, die die Kombination verschiedener Verfahrensschritte umfasst:

• naßchemisches oder plasmatechnisches Reinigen oder Aufrauhen
• die Plasmabeschichtung von Handläufen mittels antimikrobiellen Schichten, z. B. mit Nonoxinol-9, Chlorhexidin – auch in Mikrokapseln, sowie
• die Vorbehandlung der Oberflächen zur Oberflächenaktivierung und Reinigung, sowie
• eine naßchemische Reparaturbeschichtung und/oder Plasmaendbeschichtung.

In US6419804B1 wird eine leitende, glasartige gesputterte Schicht aus Tetraflourethylen z. B. für Fensterrahmen oder Geländer beschrieben. Reinigungsverfahren durch Trockeneis sind ebenfalls bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist die Reduktion von Mikroorganismen und Viren auf Oberflächen und ggf. die Sterilisation, die präventive Oberflächenbehandlung oder die Reparatur und Nachbehandlung von Handläufen und anderen gestreckten Körpern aus Kunststoff, Metall, Holz, Keramik oder anderen Werkstoffen.
Die Aufgabe wird vorteilhaft durch ein schonendes Niedertemperatur-, Nieder- und/oder Atmosphärendruckplasma gelöst, dass zur Optimierung des Behandlungserfolges mit herkömmlichen, z. B. nasschemischen Behandlungsschritten kombiniert werden kann.
Das vorgeschlagene Verfahren ist einfach in der Handhabung, umweltfreundlich durch geringen Einsatz bzw. Verzicht auf chemische Reinigungsmittel und insbesondere auch durch die Abluftreinigung durch den Biofilter.
Das Verfahren kann sowohl bei der Produktion von gestreckten Körpern, wie zum Beispiel von Rollbandhandläufen, als auch für die in situ Reinigung und Dekontamination von Handläufen als stationäres Behandlungsverfahren eingesetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2006010181 [0001]
- US 6419804 B1 [0002]

Claims

Verfahren zur Reduktion von Mikroorganismen und Viren auf Oberflächen bzw. zur Sterilisation und antimikrobiellen Behandlung von gestreckten Körpern mit gleichzeitig erreichbarer Reinigungswirkung, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung, insbesondere die mikrobielle Dekontamination bzw. Sterilisation, durch ein nicht-thermisches Plasma erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass das unter Normaldruck arbeitende Plasma mit einem oder mehreren der folgenden Entladungsformen oder Anordnungen erzeugt wird: a) Elektronenstrahlverfahren b) Koronaentladungen c) Formen von dielektrisch behinderten Entladungen – klassische Anordnung – Oberfächenentladungskonfigurationen – Packed Bed Reactor (mit ferroelektrischen Materialien oder mit Katalysator-Materialien) d) HF-Entladungen e) Mikrowellen-Entladungen f) Plasmajets verschiedener Prinzipien g) Hohlkathoden-Anordnungen und dass das indirekte Plasmaverfahren besteht aus: h) Ozonisator i) UV-/VUV-Plasmastrahlungsquellen.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma gepulst, kontinuierlich oder kombiniert betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma bei Niederdruck, Atmosphärendruck, Überdruck oder einer zeitlichen Variation des Drucks und/oder der Temperatur betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens zwei Orten dasselbe oder verschiedene räumlich begrenzte Plasmen betrieben werden.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass das zu sterilisierende Gut longitudinal und/oder rotierend an den Plasmen vorbeigeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Plasmen longitudinal und/oder rotierend am zu sterilisierenden Gut vorbeigeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem Plasma zur Erhöhung der Sterilisationsleistung verschiedene Gase, z. B. Sauerstoff, Ozon, Stickstoff, Kohlendioxid, Edelgase, Wasserstoff, Wasserstoffperoxid, Kohlendioxid in gasförmiger, flüssiger oder fester Form, kontinuierlich oder gepulst, gleichzeitig oder nacheinander, rein oder gemischt einspeist werden
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder nach der oder einer der Plasmabehandlungen eine zusätzliche physikalische, chemische oder biochemische Behandlung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorreinigung durch Trockeneis erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorreinigung z. B. mit plasmaaktiviertem Trockeneis erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberfläche der Trockeneispartikel in einem vorgeschalteten Plasmareaktor mechanisch und/oder thermisch stabilere Partikel, z. B. Aluminiumoxid oder Siliziumoxid, angeheftet werden, um die Sterilisationswirkung, Reinigungswirkung oder Oberflächenpräparation für nachfolgende Beschichtungsprozesse zu verbessern.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsqualität und -länge z. B. durch optische "in situ"-Messung der Dekontaminations-/Sterilisations- und/oder Reinigungsleistung, der Oberflächenbeschaffenheit (Rauhigkeit, Härte) etc., z. B. durch optische Oberflächenreflexionsmessung, geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass die "in situ"-Messung der Reinigungsleistung durch parallel zur Oberfläche angeordnete (Laser-)Spektroskopie des Plasmas erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasmaverfahren mit einer nach- und/oder zwischengeschalteten Beschichtung mit Nanopartikeln kombiniert wird, die eine Anlagerung von chemischen oder biologischen Verunreinigungen, z. B. durch Bakterien, Sporen etc. erschwert oder verhindert.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel Träger von geeigneten bakteriziden, fungiziden etc. Substanzen sind, z. B. Silber oder Nonoxinol-9, die das Wachstum von biologischen Verunreinigungen verlangsamen oder verhindern.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schutz der Werkstücke die Anlage mit einem berührungslos arbeitenden Temperatursensor zur Messung der Oberflächentemperatur ausgestattet ist.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass in das Verfahren eine Messung zur Bestimmung der Kunststoffart und des Verschmutzungsgrades, insbesondere der Oberflächenbeschaffenheit integriert ist, um verschmutzungsspezifisch, kunststoffspezifisch und materialschonend zu bearbeiten, zu reinigen oder zu dekontaminieren bzw. zu sterilisieren.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass in der Regelung kunststoffspezifische und verschmutzungsabhängige Oberflächenbehandlungsabläufe vorprogrammiert sind.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass ein mechanisches ringförmig oder linear angeordnetes, z. B. federndes, Gleit- oder Rollensystem als Abstandshalter zur zu reinigenden Oberfläche innerhalb oder außerhalb mindestens eines Plasmakopfes angebracht ist.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abstandsmessung zwischen mindestens einem Plasma und dem zu sterilisierendem Objekt durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 20–21, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandhalter steuerbar, z. B. als elektrohydraulisches oder -pneumatisches, motorgetriebenes Stellsystem ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass der Plasmareinigungskopf mit der zu reinigenden Oberfläche oder dem zu reinigenden Körper einen quasi-luftdichten Raum bildet, der gegenüber der Umgebung durch luftgefüllte oder aus Vollmaterial bestehende, den zu reinigenden Körper voll oder teilweise umfassende, flexible flache oder röhrenförmige Wandungen abgegrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Verfahren gelösten Stoffe oberflächennah abgesaugt und in einem mikrostaubdichten Behälter aufgefangen werden.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Verfahren gelösten Stoffe abgesaugt werden und in einem nachgeschalteten Plasmareaktor eine Nano- zu Makrostaubagglomeration erfahren und die erhaltenen Teilchen so durch einen einfachen Staubfilter aufgefangen werden können.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass die abgesaugten Schadstoffpartikel durch ein geeignetes Plasmaverfahren im Auffangbehälter oder dem Behälter vor- oder nachgeschaltet unschädlich gemacht werden.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmakammer einer Trockeneisdüse in Arbeitsrichtung nachgeschaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmakammer oberhalb des der Plasmasterilisation dienenden Teils mehrgeteilt ist, wobei ein Teil der Kammer dazu geeignet ist, die Schadstoffagglomeration durchzuführen und/oder dieselbe oder eine weitere Kammer dazu geeignet ist, das Trockeneis mit reinigungsverstärkenden Substanzen, wie z. B. Aluminiumoxid, auszustatten
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einsatz einer Runddüse die Absaugung der gelösten Schadstoffe zentral/axial innerhalb der Plasmadüse erfolgt, so dass die Plasmakammer gegenüber dem radial anstehenden Außendruck einen leichten Unterdruck aufweist und so ein Entweichen der gelösten Stoffe in die Umgebung verhindert wird.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage zur Durchführung des Verfahrens für mobilen oder stationären Einsatz geeignet ist.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Verfahren gelösten Stoffe abgesaugt und durch plasmatechnische Abgasbehandlung unschädlich gemacht werden.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abluftbehandlung ein Biofilter mit tierischen und/oder pflanzlichen Ein- oder Mehrzellern geschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass als Zwischenschritt durch z. B. Kompression oder Abkühlung die Kondensation von Produktionsrückständen und Produktionszwischenprodukten erfolgt, die einer chemischen, physikalischen oder plasmatechnischen Umsetzung zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass die Abluft, insbesondere die Schadstofffracht der Abluft, durch akustische Anregung oder strömungstechnische Anordnungen lokal aufkonzentriert wird und die Wirkung der vorgeschlagenen Verfahrensschritte, z. B. Plasmabehandlung, nur an diesen Stellen der Strömungsführung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass als Zwischenprozess ein Biofilter mit tierischen und/oder pflanzlichen Ein- oder Mehrzellern geschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass als Zwischenschritt durch z. B. Kompression oder Abkühlung die Kondensation von Produktionsrückständen und Produktionszwischenprodukten erfolgt, die einer chemischen oder plasmachemischen Umsetzung zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass die Abluft, insbesondere die Schadstofffracht der Abluft, durch akustische Anregung oder strömungstechnische Anordnungen lokal aufkonzentriert wird und die Wirkung der vorgeschlagenen Verfahrensschritte, z. B. Plasmabehandlung, nur an diesen Stellen der Strömungsführung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1ff, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensparameter so eingestellt werden, dass das behandelte Gut direkt einer nachfolgenden Beschichtung, z. B. durch Plasmabeschichtung, Streichen oder Kleben zugeführt wird.