Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes mit aseptischer Oberfläche Method for producing an article with aseptic surface
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes mit aseptischer Oberfläche, bei welchem Verfahren auf einem Gegenstand aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung durch Anodisation eine poröse Oxidschicht erzeugt und nachfolgend aus einem wenigstens ein Salz eines Metalls mit antimikrobieller Wirkung enthaltenden Elektrolyten auf elektrochemischem Weg Metall mit antimikrobieller Wirkung in die Poren der Oxidschicht eingela- gert wird.The invention relates to a method for producing an article having an aseptic surface, in which method on an aluminum or aluminum alloy article by anodization creates a porous oxide layer and subsequently from an at least one salt of a metal having antimicrobial activity containing electrolytes electrochemically metal with antimicrobial Effect is embedded in the pores of the oxide layer.
In Bereichen erhöhter Kontaminationsgefahr mit Krankheitserregern, insbesondere im medizinischen Bereich, wie z. B. in Spitälern und Arztpraxen, sowie im Bereich des öffentlichen Verkehrs sind insbesondere Bauteile, die mit den Händen häufig berührt werden, wie z. B. Teile von Bettgestellen und anderen Ausrüstungsgegenständen im medizinischen Bereich, Handgriffe, Türgriffe, Haltestangen, etc. aus poliertem Edelstahl gefertigt. Zur Dekontamination dieser Gegenstände werden entsprechende, häufig die Umwelt belastende Reinigungsmittel eingesetzt.In areas of increased risk of contamination with pathogens, especially in the medical field, such. As in hospitals and medical practices, as well as in the field of public transport in particular components that are frequently touched by the hands, such. B. parts of bed frames and other equipment in the medical field, handles, door handles, handrails, etc. made of polished stainless steel. To decontaminate these items appropriate, often harmful to the environment detergents are used.
Aus EP-A-1 207 220 und US-A-6 168 869 ist es bekannt, Gegenstände aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zu Anodisieren und Metalle mit antimikrobieller Wirkung, wie z. B. Silber, Kupfer oder Zink, in die Poren von anodisch erzeugten Oxidschicht einzulagern.From EP-A-1 207 220 and US-A-6 168 869 it is known to anodize articles of aluminum or an aluminum alloy and metals with antimicrobial action, such. As silver, copper or zinc, to embed in the pores of anodic oxide layer.
Weiter ist es beispielsweise aus US-A-4 414 077 zum Färben von Aluminiumoberflächen bekannt, in einem ersten Elektrolyten durch Anodisation eine poröse Oxidschicht zu erzeugen und in einem zweiten, metallsalzhaltigen Elektrolyten auf elektrochemischem Weg Metalle in den Poren der Oxidschicht ab- zuscheiden.Furthermore, it is known, for example, from US Pat. No. 4,414,077 for dyeing aluminum surfaces to produce a porous oxide layer in a first electrolyte by anodization and to deposit metals in the pores of the oxide layer in a second, metal salt-containing electrolyte by electrochemical means.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs ge-
nannten Art zu schaffen, mit welchem die antimikrobielle Wirkung der in die Poren der Oxidschicht eingelagerten Metalle weiter verbessert werden kann.The invention is based on the object of providing a method of the type called to create a way by which the antimicrobial effect of the embedded in the pores of the oxide layer metals can be further improved.
Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt, dass der Gegenstand mit der mit Metall mit antimikrobieller Wirkung gefüllten Oxidschicht in eine Beizlösung eingetaucht und die Oxidschicht an ihrer Oberfläche gleichmässig partiell abgetragen wird.To achieve the object according to the invention, the article is immersed in a pickling solution with the oxide layer filled with metal having antimicrobial action, and the oxide layer is uniformly partially removed on its surface.
Als Metalle mit antimikrobieller Wirkung wird insbesondere Silber bevorzugt eingesetzt. Neben Silber weisen aber auch Kupfer, Zink oder eine Mischung der genannten Metalle eine antimikrobielle Wirkung auf.As metals with antimicrobial effect, in particular silver is preferably used. In addition to silver but also copper, zinc or a mixture of said metals have an antimicrobial effect.
Durch die Beizbehandlung wird die Oxidschicht an der Oberfläche angegriffen. Dabei soll nur ein geringer Teil der Oberfläche gleichmässig abgetragen wer- den. Das in den Poren der Oxidschicht eingelagerte Metall wird durch diesen Prozess nicht beeinträchtigt und ragt nach dem Beizen nadelartig aus der Oberfläche heraus. Die aseptische Wirkung wird dadurch verstärkt.The pickling treatment attacks the oxide layer on the surface. Only a small part of the surface should be removed evenly. The embedded in the pores of the oxide layer metal is not affected by this process and protrudes like a needle out of the surface after pickling. The aseptic effect is thereby enhanced.
Bevorzugt wird die Oxidschicht gleichmässig um einen Betrag zwischen etwa 0,01 μm und maximal etwa 1 μm abgetragen.Preferably, the oxide layer is evenly removed by an amount between about 0.01 microns and at most about 1 micron.
Je nach Einsatzgebiet des Gegenstandes wird die Anodisation der Oxidschicht in einem Schwefelsäure-Elektrolyten zu einer Oxidschichtdicke von 5 bis 25 μm oder in einem Schwefelsäure/Oxalsäure-Elektrolyten zu einer Oxidschicht- dicke von 15 bis 70 μm durchgeführt.Depending on the field of application of the article, the anodization of the oxide layer in a sulfuric acid electrolyte to an oxide thickness of 5 to 25 microns or in a sulfuric acid / oxalic acid electrolyte to an oxide thickness of 15 to 70 microns performed.
Das partielle Abtragen der Oxidschicht kann in einer alkalische Beizlösung, beispielsweise in einer wässrigen Lösung von Natronlauge oder Natriumcarbonat, oder in einer sauren Beizlösung, z. B. in einer wässrigen Lösung von Salpeter- säure, oder in einer sauren Mischbeizlösung, beispielsweise in einer wässrigen Lösung von Schwefelsäure und Flusssäure, durchgeführt werden.
Ein bevorzugter Anwendungsbereich der mit dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Gegenstände liegt in deren Verwendung als Bauteile von Einrichtungen im Bereichen erhöhter Kontaminationsgefahr mit Krankheitserregern, insbesondere im medizinischen Bereich, wie z. B. in Spitälern und Arzt- praxen, sowie im Bereich des öffentlichen Verkehrs.The partial removal of the oxide layer can in an alkaline pickling solution, for example in an aqueous solution of sodium hydroxide or sodium carbonate, or in an acidic pickling solution, for. B. in an aqueous solution of nitric acid, or in an acid Mischbeizlösung, for example in an aqueous solution of sulfuric acid and hydrofluoric acid, are performed. A preferred field of application of the articles produced by the method according to the invention lies in their use as components of devices in the areas of increased risk of contamination with pathogens, in particular in the medical field, such. In hospitals and doctors' surgeries, as well as in public transport.
Nachfolgend ist ein Ablauf des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung von Gegenständen mit aseptischer Oberfläche beispielhaft dargestellt.The following is a flow of the inventive method for producing objects with aseptic surface exemplified.
Vor dem Anodisieren werden die Gegenstände nach herkömmlichen Verfahren entfettet, gebeizt und dekapiert. Die Entfettung erfolgt z. B. mit einem alkalischen Reiniger, enthaltend Borate, Carbonate, Phosphate und nichtionische Tenside bei einer Temperatur von 50-70 0C und einer Tauchzeit von 10-20 Minuten. Das Beizen erfolgt z. B. in einem Natronlauge, Alkohole und Salze anor- ganischer Säuren enthaltenden Beizmittel bei einer Temperatur von 30-50 0C und einer Tauchzeit von 0,5-10 Minuten. Das Dekapieren erfolgt z. B. mit einem sauren, Salze anorganischer Säuren sowie anorganische Säuren enthaltenden Dekapiermittel bei einer Temperatur von etwa 20 0C und einer Tauchzeit von 5- 10 Minuten. Nach jedem Verfahrensschritt werden die Gegenstände mit ent- ionisiertem Wasser gründlich gespült.Prior to anodizing, the articles are degreased, pickled and pickled by conventional methods. The degreasing takes place z. B. with an alkaline cleaner containing borates, carbonates, phosphates and nonionic surfactants at a temperature of 50-70 0 C and a dipping time of 10-20 minutes. The pickling takes place for. Example, in a caustic soda, alcohols and salts of inorganic acids containing mordant at a temperature of 30-50 0 C and a dipping time of 0.5-10 minutes. The Dekapieren z. B. with an acidic, salts of inorganic acids and inorganic acids containing pickling at a temperature of about 20 0 C and a dipping time of 5-10 minutes. After each step, the objects are thoroughly rinsed with deionized water.
Das nachfolgende Anodisieren erfolgt für Oxidschichtdicken von 5-25 μm z. B. nach dem Gleichstrom-Schwefelsäure-Verfahren in einem Elektrolyten mit 100- 200 g/L Schwefelsäure bei einer Temperatur von 18-25 0C mit einer Strom- dichte von 1.0-2.5 A/dm2.The subsequent anodization takes place for oxide layer thicknesses of 5-25 μm z. B. by the DC sulfuric acid method in an electrolyte with 100-200 g / L sulfuric acid at a temperature of 18-25 0 C with a current density of 1.0-2.5 A / dm second
Für Oxidschichtdicken von 15-70 μm erfolgt das Anodisieren z. B. in einem Schwefelsäure/Oxalsäure-Elektrolyten mit 100-200 g/L Schwefelsäure und 5-20 g/L Oxalsäure bei einer Temperatur von 0-20 0C mit einer Stromdichte von 1.5- 4 A/dm2.For oxide layer thicknesses of 15-70 microns, the anodizing z. B. in a sulfuric acid / oxalic acid electrolyte with 100-200 g / L sulfuric acid and 5-20 g / L of oxalic acid at a temperature of 0-20 0 C with a current density of 1.5- 4 A / dm second
Nach erneutem gründlichen Spülen mit entionisiertem Wasser erfolgt die elek-
trolytische Einlagerung von Silber über die gesamte Porentiefe der anodischen Oxidschicht.After another thorough rinsing with deionized water, the elec- trolytic incorporation of silver over the entire pore depth of the anodic oxide layer.
Die Gegenstände mit dem in den Poren der anodischen Oxidschicht eingela- gerten Silber werden erneut mit entionisiertem Wasser gründlich gespült und anschliessend in eine Beizlösung eingetaucht, um die Oxidschicht an ihrer Oberfläche gleichmässig partiell abzutragen.The articles with the silver embedded in the pores of the anodic oxide layer are again rinsed thoroughly with deionized water and subsequently immersed in a pickling solution in order to remove the oxide layer evenly on its surface in a uniform manner.
Nachfolgend sind mögliche Beizlösungen mit entsprechenden Badtemperatu- ren und Beizzeiten zusammengestellt.In the following, possible pickling solutions with corresponding bath temperatures and pickling times are compiled.
a) Alkalische Beizlösung 10-100 g/L Natronlauge 0-100 g/L Aluminium Badtemperatur: 50-700C Beizzeit: 1 sec bis 10 mina) Alkaline pickling solution 10-100 g / l Caustic soda 0-100 g / l Aluminum Bath temperature: 50-70 0 C Pickling time: 1 sec to 10 min
b) Alkalische Beizlösung 10-50g/L Natriumcarbonat Badtemperatur: 50-80 0C Beizzeit: 10 sec bis 10 minb) Alkaline pickling solution 10-50 g / L sodium carbonate bath temperature: 50-80 0 C pickling time: 10 sec to 10 min
c) Saure Beizlösungc) acid pickling solution
10-200 g/L Salpetersäure Badtemperatur: 20-800C Beizzeit: 1-10 min10-200 g / L nitric acid bath temperature: 20-80 0 C pickling time: 1-10 min
d) Saure Mischbeizlösungd) Acid mixed pickling solution
10-50 g/L Schwefelsäure + 1-10g/L Flusssäure Badtemperatur: 20-400C Beizzeit: 1-10 min
Nach der Einlagerung des Silbers oder anderer Metalle kann optional eine als Sealing bekannte Verdichtung der Oxidschicht durchgeführt werden. Der Ver- dichtungs- oder Sealingprozess hat die Aufgabe, die Poren, in welchen das Silber oder andere Metalle eingelagert sind, zu verschliessen.10-50 g / L sulfuric acid + 1-10g / L hydrofluoric acid bath temperature: 20-40 0 C pickling time: 1-10 min After the incorporation of the silver or other metals, optionally a densification of the oxide layer known as sealing can be carried out. The task of the sealing or sealing process is to close the pores in which the silver or other metals are embedded.
Das Verdichten der Oxidschichten kann z.B. mit den nachstehend angeführten, bekannten Sealingverfahren durchgeführt werden:The densification of the oxide layers may e.g. be carried out with the following known sealing methods:
Heisswassersealing mit und ohne AdditiveHot water sealing with and without additives
Niedertemperatursealing mit und ohne Additive - Dampfsealing mit und ohne AdditiveLow temperature sealing with and without additives - vapor sealing with and without additives
Das Verdichten kann in einem Sprüh- oder Tauchbad erfolgen.The compression can be done in a spray or dip.
Als Additive können herkömmliche Belagsverhinderer und/oder Silberionen zu- gesetzt werden.As additives, conventional scale inhibitors and / or silver ions can be added.
Das Verdichten der Oxidschichten kann vor oder nach dem partiellen Abtragen der Oxidschicht in der Beizlösung durchgeführt werden.
The densification of the oxide layers can be carried out before or after the partial removal of the oxide layer in the pickling solution.