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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung eines Gegenstands, eine Verwendung von Nanopartikeln, insbesondere zum Beschichten des Gegenstands, und einen Gegenstand mit einer beschichteten Oberfläche. Bei dem Gegenstand kann es sich insbesondere um einen Gegenstand zur Ausstattung eines Gebäudes bzw. einen Baubeschlag handeln.
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Fenster, Türen und Tore und ähnliche Einrichtungen zum Öffnen bzw. Schließen von Durchgängen in Gebäuden, z.B. zum Durchgang für Personen und/oder Fahrzeuge oder zum Austausch von Luft, weisen regelmäßig Bedienelemente, wie zum Beispiel Betätigungshebel, Betätigungsschalter und/oder Betätigungstasten, auf, die bei einer Verwendung durch einen Benutzer kontaktiert werden. Dabei können sich an den Bedienelementen Bakterien und/oder Viren ansammeln, die Krankheiten verursachen können. Um eine Übertragung der Bakterien und/oder Viren auf unterschiedliche Benutzer zu verhindern, müssen die Bedienelemente häufig aufwendig desinfiziert werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn diese in Krankenhäusern oder Wohneinrichtungen für Senioren installiert sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere ein Verfahren zur Beschichtung eines Gegenstands anzugeben, durch das der Aufwand zur Desinfektion Gegenstands zumindest reduzierbar ist. Zudem soll eine Verwendung eines PVD-Verfahrens zum Beschichten einer Oberfläche Gegenstands angegeben werden, wodurch der Aufwand zur Desinfektion des Gegenstands zumindest reduzierbar ist. Weiterhin soll ein Gegenstand angegeben werden, dessen Aufwand zur Desinfektion zumindest reduziert ist. Bei dem vorgenannten Gegenstand kann es sich um einen Gegenstand zur Ausstattung der Struktur eines Gebäudes bzw. einen Beschlag handeln. Der Gegenstand kann dabei mit dem Gebäude bzw. der Struktur des Gebäudes verbunden sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Gebäude um ein Wohnhaus, ein Bürogebäude oder ein Fabrikgebäude handeln.
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Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren, einer Verwendung und einem Gegenstand gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängig formulierten Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Hierzu trägt ein Verfahren zur Beschichtung eines Gegenstandes zur Ausstattung der Struktur eines Gebäudes bei, welches zumindest die folgenden Schritte aufweist:
- a) Bereitstellen des Gegenstands zur Ausstattung der Struktur eines Gebäudes; und
- b) Beschichten einer Oberfläche des Gegenstands mit einer Schicht, wobei das Beschichten mit einem PVD-Verfahren erfolgt, bei dem antimikrobielle oder antivirale Nanopartikel zumindest teilweise in der Schicht eingegossen werden.
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Bei dem Gegenstand zur Ausstattung der Struktur eines Gebäudes kann es sich um einen Beschlag wie einen Baubeschlag handeln, zum Beispiel um einen Tür- oder Fensterbeschlag. Bei dem Fensterbeschlag kann es sich insbesondere um einen Fenstergriff oder einen Fenstersteller oder ein Fensterscharnier handeln. Bei dem Türbeschlag kann es sich um einen Türgriff oder ein Türscharnier bzw. Türband handeln. Ferner kann es sich bei dem Gegenstand zur Ausstattung der Struktur eines Gebäudes auch um einen Gegenstand handeln, der zur Ausstattung einer Einfahrt oder einer Grundstücksbegrenzung (z.B. Mauer, Zaun) der zugehörigen Struktur des Gebäudes dient oder um ein Bedienelement für eine Türklingel oder einen Lichtschalter oder einen Briefkasten oder dergleichen. Der Gegenstand kann ein Gegenstand sein, der von einem Benutzer berührbar ist. Der Begriff Struktur des Gebäudes kann sich beziehen auf z.B. die Mauern bzw. Wände oder mit diesen oder dem Boden zumindest im Wesentlichen fest verbundene Teile des Gebäudes wie Türen oder Fenster.
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Der Gegenstand, z.B. die Oberfläche davon, kann ein Metall aufweisen oder daraus bestehen. Gemäß Ausführungsformen handelt es sich bei dem Gegenstand um einen Gegenstand zur Ausstattung der Struktur eines Gebäudes, welcher kein Sanitärartikel bzw. keine Sanitärarmatur bzw. kein wasserführender Gegenstand ist.
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Der Gegensand, z.B. zumindest die Oberfläche davon, kann ein Metall wie zum Beispiel Messing, Stahl, Bronze, Aluminium, Magnesium, etc., aufweisen oder daraus bestehen.
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Der Gegenstand kann ein Türbeschlag wie ein Türgriff oder ein Türscharnier sein. Bei einem Türgriff handelt es sich insbesondere um eine technische Komponente, die dem Öffnen bzw. Schließen einer Verriegelung einer Tür und/oder dem Bewegen einer Tür relativ zu einem Türrahmen dient. Weiterhin kann es sich bei dem Türgriff um ein Betätigungselement, wie zum Beispiel einen Betätigungshebel, Betätigungsknopf, Türknauf, Türklinke, eine Betätigungsplatte und/oder Drehelementhandeln. Der Türgriff kann zumindest teilweise aus Kunststoff oder Metall, wie zum Beispiel Messing, Stahl, Bronze, Aluminium, Magnesium, etc., bestehen. Der Türgriff gemäß der Erfindung ist insbesondere dafür eingerichtet, mittels der Hand eines Benutzers bedient zu werden. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung kann der Begriff Türgriff auch das zugehörige Schild bzw. die zugehörige Rosette, die am Übergang von Tür zu Türgriff angeordnet ist, einschließen.
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Bei dem Fensterbeschlag kann es sich um einen Fenstergriff oder ein Fensterscharnier handeln. Bei dem Fenstergriff handelt es sich insbesondere um eine technische Komponente, die dem Öffnen bzw. Schließen einer Verriegelung eines Fensters und/oder dem Bewegen eines Fensters relativ zu einem Fensterrahmen dient. Weiterhin kann es sich bei dem Fenstergriff um ein Betätigungselement, wie zum Beispiel einen Betätigungshebel, Betätigungsknopf, eine Betätigungsplatte und/oder Drehelementhandeln. Der Fenstergriff kann zumindest teilweise oder vollständig aus Metall, wie zum Beispiel Messing, Stahl, Bronze, Aluminium, Magnesium, etc., bestehen. Der Fenstergriff gemäß der Erfindung ist insbesondere dafür eingerichtet, mittels der Hand eines Benutzers bedient zu werden. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung kann der Begriff Fenstergriff auch das zugehörige Schild bzw. die zugehörige Rosette, die am Übergang von Fenster zu Fenstergriff angeordnet ist, einschließen. Bei dem Fensterbeschlag kann es sich ferner um einen Fenstersteller oder um einen Fensterrahmen handeln.
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In Schritt a) wird der Gegenstand zur Ausstattung der Struktur eines Gebäudes bereitgestellt. Dies kann insbesondere die Anordnung des Gegenstands in einer Beschichtungskammer eines Reaktors umfassen, der zur Ausführung eines PVD-Verfahrens („physical vapour deposition“-Verfahren) eingerichtet ist. Bei dem PVD-Verfahren handelt es sich um ein (Dünnschicht-)Beschichtungsverfahren mithilfe von physikalischer Gasphasenabscheidung. Der Gegenstand kann in der Beschichtungskammer beispielsweise auf oder an einem Träger oder Drehelement, wie zum Beispiel einem Drehteller oder dergleichen, angeordnet werden, mittels dessen der Gegenstand während dem Beschichten drehbar ist. Hierdurch kann eine gleichmäßige Schicht auf einer Oberfläche des Gegenstands ausgebildet werden.
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In Schritt b) erfolgt das Beschichten der Oberfläche des Gegenstands mittels des PVD-Verfahrens, bei dem eine Schicht auf einer Oberfläche des Gegenstands ausgebildet wird. Die Schicht kann aus einer Mehrzahl von überlappenden Einzelschichten gebildet werden und/oder eine Schichtdicke von 1 nm (Nanometer) bis 20 µm (Mikrometer) aufweisen. Vor der eigentlichen Beschichtung kann in der Beschichtungskammer des Reaktors insbesondere ein Vakuum oder eine kontrollierte Atmosphäre erzeugt werden. Bei der Beschichtung wird das Material bzw. die Materialien, aus denen die Schicht bestehen soll, zum Beispiel in Form von Gasen, Dämpfen und/oder Partikeln innerhalb der Beschichtungskammer des Reaktors bereitgestellt. Hierbei kommen die Gase, Dämpfe und/oder Partikel mit der zu beschichtenden Oberfläche des Gegenstands in Kontakt und scheiden sich auf dieser ab. Bei dem Material bzw. bei den Materialien kann es sich beispielsweise um reine oder legierte Metalle, Nitride, Karbonitride und/oder Oxide handeln.
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Während der Beschichtung der Oberfläche werden in der gebildeten Schicht antimikrobielle und/oder antivirale Nanopartikel eingeschlossen, sodass diese bei der Benutzung des Gegenstands auf die Schicht gelangende Krankheitserreger, wie zum Beispiel Bakterien oder Viren, unschädlich machen können. Hierzu kann ein Massenanteil der Nanopartikel in der Schicht beispielsweise 1 % bis 80 % betragen. Die Nanopartikel können direkt in der Beschichtungskammer des Reaktors oder in einem zusätzlichen Behälter bereitgestellt und/oder erzeugt werden. Zu diesem Zweck kann die Beschichtungskammer beispielsweise über einen Kanal mit dem zusätzlichen Behälter verbunden sein. Der Kanal kann ein Ventil aufweisen, mittels dem eine Zuführung der Nanopartikel in die Beschichtungskammer steuerbar ist. Bei der Ausbildung der Schicht auf der Oberfläche des Gegenstands kommen die Nanopartikel mit der Schicht in Kontakt und werden hierdurch zumindest teilweise in der Schicht eingeschlossen. Hierdurch werden die Nanopartikel folglich an der zu beschichtenden Oberfläche des Gegenstands befestigt.
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Die Erzeugung der Nanopartikel kann zum Beispiel durch Verdampfung, Ablation, Plasmabildung oder Exfoliation eines festen, flüssigen oder gasförmigen Ausgangsmaterials erfolgen. Das Ausgangsmaterial kann die Nanopartikel enthalten oder aus dem gleichen Material bestehen, aus dem die Nanopartikel gebildet werden sollen. Die Verdampfung des Ausgangsmaterials kann beispielsweise durch Erhitzen oder durch Techniken erfolgen, die als Magnetronsputtern bekannt sind. Eine Verdampfung des Ausgangsmaterials kann alternativ auch durch Beschuss mit lonen- oder Elektronenstrahlen (IB-PVD-Verfahren oder EB-PVD-Verfahren) oder mit einem gepulsten Hochleistungslaserstrahl (Laserstrahlverdampfen) erfolgen. Nach der Erzeugung der Nanopartikel können diese in die Beschichtungskammer des Reaktors gefördert werden. Dies kann zum Beispiel mithilfe von Schwerkraft, einer Druckdifferenz und/oder durch eine Strömung eines Trägergases oder einer Trägerflüssigkeit erfolgen. Ein derartiger Strom von Nanopartikeln und Trägergas oder -flüssigkeit kann dem Reaktor auch durch Ionen- oder Plasmaquellen oder verschiedene Zuführsysteme zugeführt werden. Die Erzeugung der Nanopartikel kann alternativ auch direkt in dem Reaktor erfolgen. In diesem Fall werden die Nanopartikel oder das Ausgangsmaterial in der Beschichtungskammer des Reaktors und/oder auf dem Träger oder Drehelement für den Gegenstand bereitgestellt.
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Durch die antimikrobielle und/oder antivirale Wirkung der Nanopartikel ist eine Desinfektion der beschichteten Oberfläche des Gegenstands nicht notwendig bzw. der Aufwand zur Desinfektion des Gegenstands zumindest reduzierbar.
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Die Nanopartikel können einen Durchmesser von 1 nm bis 10 nm aufweisen.
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Die Nanopartikel können zumindest teilweise aus Silber bestehen. Insbesondere kann es sich um kolloidales Silber handeln.
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Die Nanopartikel können zumindest teilweise aus Kupfer bestehen.
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Die Nanopartikel können zumindest teilweise aus Zink oder Zinkoxid bestehen.
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Die Nanopartikel können aus einer Legierung bestehen die zumindest Silber, Kupfer, Zink und/oder Zinkoxid umfasst.
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Die Schicht kann zumindest teilweise eine Kontaktfläche des Gegenstands bilden. Bei der Kontaktfläche handelt es sich insbesondere um eine Fläche, die bei der Verwendung des Gegenstands durch einen Benutzer kontaktierbar ist oder kontaktiert wird.
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Bei dem Gegenstand kann es sich um ein Betätigungselement für ein Fenster, eine Tür oder ein Tor oder ein ähnliches Hindernis zum Steuern des Zugangs zu einem Gebäude oder Grundstück handeln. Insbesondere kann es sich bei dem Türgriff um eine Komponente für eine Tür oder ein Tor handeln.
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Einem weiteren Aspekt folgend wird auch eine Verwendung eines PVD-Verfahrens zum Beschichten einer Oberfläche eines Gegenstands mit einer Schicht vorgeschlagen, wobei antimikrobielle oder antivirale Nanopartikel zumindest teilweise in der Schicht eingegossen werden.
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Weiter wird die Verwendung von Nanopartikeln umfassend zumindest Silber, Kupfer, Zink, Zinkoxid oder Legierungen davon zur Erzeugung zumindest einer antimikrobiellen oder antiviralen Schicht einer Oberfläche eines Gegenstands vorgeschlagen.
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Einem noch weiteren Aspekt folgend wird auch ein Gegenstand mit einer Oberfläche vorgeschlagen, die mit einer Schicht beschichtet ist, in der zumindest teilweise antimikrobielle oder antivirale Nanopartikel eingeschlossen sind.
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Für weitere Einzelheiten zu der Verwendung bzw. des Gegenstands wird vollumfänglich auf die Beschreibung des Verfahrens verwiesen.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Dabei sind gleiche Bauteile in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen schematisch:
- 1: eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens; und
- 2: ein Türgriff gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer (Teil-)Schnittdarstellung.
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Die 1 zeigt eine Vorrichtung 7 zur Durchführung eines Verfahrens zur Beschichtung eines Gegenstands zur Ausstattung der Struktur eines Gebäudes 1, wobei es sich in der Ausführungsform der 1 um einen Türgriff handelt. Gleichwohl können mit dem im Folgenden beschriebenen Verfahren auch andere Gegenstände zur Ausstattung der Struktur eines Gebäudes beschichtet werden. Die Vorrichtung 7 umfasst einen Reaktor 8 mit einer Beschichtungskammer 9, in der der Türgriff 1 auf einem Drehelement 10, beispielsweise nach Art eines Drehtellers, drehbar bereitgestellt ist. Bei dem Türgriff 1 handelt es sich hier um einen Türgriff, der zum Entriegeln einer Tür durch Verdrehen des Türgriffs relativ zu der Tür eingerichtet ist. Zur Beschichtung einer in der 2 gezeigten Oberfläche 2 des Türgriffs 1 mit einer ebenfalls in der 2 gezeigten Schicht 3 wird ein PVD-Verfahren verwendet. Hierzu kann in der Beschichtungskammer 9 des Reaktors 8 ein Vakuum oder eine kontrollierte Atmosphäre erzeugt werden. Bei der Beschichtung wird das Material oder die Materialien, aus denen die Schicht 3 bestehen soll, zum Beispiel in Form von Gasen, Dämpfen und/oder Partikeln in der Beschichtungskammer 9 des Reaktors 8 zur Verfügung gestellt. Diese kommen mit der zu beschichtenden Oberfläche 2 des Türgriffs 1 in Kontakt und haften an dieser. Die Schicht 3 wird somit durch Abscheidung des Materials bzw. der Materialien auf der Oberfläche 2 des Türgriffs 1 ausgebildet. Die Schicht 3 kann von unterschiedlicher Art, Dicke und Dichte sein und/oder aus überlappenden Lagen des Materials bzw. der Materialien aufgebaut sein.
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Die Beschichtungskammer 9 des Reaktors 8 ist über einen Kanal 11 mit einem zusätzlichen Behälter 12 verbunden. Der Behälter 12 befindet sich hier außerhalb des Reaktors 8. Alternativ kann er jedoch auch in der Beschichtungskammer 9 des Reaktors 8 angeordnet sein. Der Behälter 12 dient der Bereitstellung von in der 2 gezeigten antimikrobiellen oder antiviralen Nanopartikeln 4. Die Verbindung der Beschichtungskammer 9 des Reaktors 8 mit dem Behälter 12 kann durch ein Ventil 13 in dem Kanal 11 unterbrochen werden. Somit kann mittels des Ventils 13 ein Fluss der Nanopartikel 4 in die Beschichtungskammer 9 des Reaktors 8 entweder ermöglicht oder ganz oder teilweise verhindert werden. Während der Beschichtung der Oberfläche 2 des Türgriffs 1 wird das Ventil 13 zumindest teilweise geöffnet, sodass die Nanopartikel 4 in den Reaktor 8 gelangen und mit der Schicht 3 in Kontakt kommen. Hierdurch werden die Nanopartikel 4 zumindest teilweise in der Schicht 3 eingeschlossen und folglich an der zu beschichtenden Oberfläche 2 befestigt.
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Die Nanopartikel 4 können beispielsweise in dem Behälter 12 erzeugt werden. Dies kann zum Beispiel durch Verdampfung, Ablation, Plasmabildung oder Exfoliation eines festen, flüssigen oder gasförmigen Ausgangsmaterials 14 erfolgen. Nach der Erzeugung der Nanopartikel 4 werden diese bei zumindest teilweise geöffnetem Ventil 13 über den Kanal 11 in den Reaktor 8 gefördert. Dies kann zum Beispiel durch Schwerkraft, eine Druckdifferenz und/oder durch eine Strömung eines Trägergases oder einer Trägerflüssigkeit erfolgen.
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Die 2 zeigt den Türgriff 1 in einer Schnittdarstellung entlang der in der 1 gezeigten Schnittlinie II-II. Zu erkennen ist hier insbesondere die mit der Schicht 3 beschichtete Oberfläche 2 des Türgriffs 1. Die Nanopartikel 4 sind zumindest teilweise in der Schicht 3 eingeschlossen. Hierdurch können diese antimikrobiell und/oder antiviral an einer Kontaktfläche 6 des Türgriffs 1 wirken, die durch die Schicht 3 gebildet ist. Die Nanopartikel 4 weisen einen Durchmesser 5 auf, der beispielsweise 1 nm bis 10 nm betragen kann.
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Durch die vorliegende Ausführungsform ist ein Aufwand zur Desinfektion des Türgriffs reduzierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gegenstand zur Ausstattung der Struktur eines Gebäudes/Türgriff
- 2
- Oberfläche
- 3
- Schicht
- 4
- Nanopartikel
- 5
- Durchmesser
- 6
- Kontaktfläche
- 7
- Vorrichtung
- 8
- Reaktor
- 9
- Beschichtungskammer
- 10
- Drehelement
- 11
- Kanal
- 12
- Behälter
- 13
- Ventil
- 14
- Ausgangsmaterial
