PL245401B1 - Hybrydowa powłoka antybakteryjna do drewna oraz sposób wytwarzania i stosowania hybrydowej powłoki antybakteryjnej do drewna - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest hybrydowa powłoka antybakteryjna do drewna w postaci lakieru lub oleju, posiadająca domieszkę miedzi koloidalnej lub węgla szklistego lub ich mieszaniny. Domieszka komponentów hybrydowej powłoki antybakteryjnej do drewna według zgłoszenia mieści się korzystnie w przedziale od 0,5 do 5% cz. mas. w przypadku jednego komponentu oraz w przedziale od 0,5 do 10% cz. mas. w przypadku mieszaniny obu komponentów. Przedmiotem zgłoszenia jest również sposób wytwarzania oraz stosowania hybrydowej powłoki antybakteryjnej według wynalazku do drewna.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest hybrydowa powłoka antybakteryjna do drewna oraz sposób wytwarzania i stosowania hybrydowej powłoki antybakteryjnej do drewna.

Na rynku dostępne są różne rodzaje produktów chroniących powierzchnie drewniane przed czynnikami takimi jak wilgoć, promieniowanie UV, ogień. Należą do nich produkty takie jak: lakiery, oleje do drewna, lakierobejca itp. Poza zabezpieczeniami warunkującymi właściwości użytkowe i estetykę wyrobów z drewna coraz istotniejsze staje się zabezpieczenie użytkowników materiałów wykonanych z drewna przed drobnoustrojami, które mogą gromadzić się i namnażać na jego powierzchni. Ma to szczególne znaczenie w miejscach użyteczności publicznej wyposażonych w drewniane elementy wnętrza jak na przykład schody, balustrady, parkiety, boazerie, szatnie. W takich miejscach szczególnego znaczenia nabiera stosowanie rozwiązań polegających na wprowadzeniu do powłoki lakierniczej materiałów organicznych lub nieorganicznych o właściwościach antyseptycznych. Obecnie powszechnie stosowanym rozwiązaniem jest dodatek do farb i lakierów w postaci nanocząstek srebra. Właściwości bakteriobójcze srebra wykorzystuje wiele firm produkujących lakiery i farby. Aby zwiększyć skuteczność i efektywność działania jony srebra osadza się najpierw na cząstkach mikrosfer szklanych o bardzo dużej powierzchni właściwej i dodaje do lakieru. Pozwala to na stopniowe uwalnianie się jonów srebra z rozwiniętej powierzchni nośnika co wydłuża skuteczność działania antybakteryjnego i wirusobójczego. Wadą lakierów zawierających nanocząstki srebra jest ich niska trwałość użytkowa. Brak jest jednak powłok kompleksowych, które poza ochroną drewna zapewniałyby trwałość użytkową, a także zapewniałyby również właściwości antybakteryjne.

Rozwiązanie według wynalazku adresuje tę potrzebę prezentując nowe podejście do projektowania i nanoszenia powłok przeznaczonych do stosowania na drewnianych powierzchniach, tak aby powłoka nanoszona na drewno poza dotychczas zapewnianymi właściwościami obejmującymi ochronę drewna, dodatkowo wykazywała trwałość użytkową połączoną ze skutecznością antybakteryjną. Wynalazek dotyczy wykorzystania odpowiednio dobranych jakościowo i ilościowo składników lakierów i wprowadzenia nowego rodzaju komponentów w wyniku czego uzyskuje się powłokę hybrydową charakteryzująca się dobrą przyczepnością, twardością, hydrofobowością, odpornością na ścieranie, ognioodpornością i trwałością użytkową w powiązaniu z właściwościami bakteriobójczymi.

Hybrydowa powłoka antybakteryjna według wynalazku składa się z bazy w postaci lakieru lub oleju z domieszką dodatkowych komponentów o działaniu bakteriobójczym takich jak: miedź koloidalna oraz węgiel szklisty. Domieszka miedzi koloidalnej mieści się w przedziale 0,5-5% cz. mas. o wielkości 100, domieszka węgla szklistego mieści się w przedziale 0,5-5% cz. mas. o wielkości mniejszej niż 3 μm. Poziom mieszaniny miedzi koloidalnej i węgla szklistego to ilość domieszki w przedziale od 0,5 do 10% cz. mas.

Przedmiotem wynalazku jest również sposób wytwarzania i stosowania hybrydowej powłoki antybakteryjnej według wynalazku do drewna. Sposób według wynalazku polega na tym, że do lakieru (możliwe wykorzystanie lakieru poliuretanowego) lub oleju dodaje się miedź koloidalną oraz węgiel szklisty w ilości 0,5-5% cz. mas. korzystnie 1%, łącząc składniki metodą mieszania mechanicznego np. homogenizuje w przedziale 10-30 min, następnie płynny materiał hybrydowej powłoki antybakteryjnej nanosi się metodą korzystnie natryskową lub inną technologią na powierzchnię wyrobu drewnianego w celu uzyskania powłoki o grubości w przedziale 80-150 μm, korzystnie 100 μm. Przygotowaną ciekłą kompozycję hybrydowej powłoki antybakteryjnej jedno lub dwukomponentowej należy nałożyć na uprzednio przygotowaną powierzchnię drewna pokrytego warstwą lakieru lub oleju. Powierzchnię drewna pokrytą lakierem lub olejem należy przed nałożeniem hybrydowej powłoki antybakteryjnej przeszlifować papierem ściernym, korzystnie o granulacji 80 lub inny uwzględniając wymagania ostatecznego wyrobu. Po sprawdzeniu jakości powierzchni obrobionego elementu drewnianego należy nałożyć hybrydową powłokę antybakteryjną według wynalazku, korzystnie metodą natryskową.

Hybrydowa powłoka antybakteryjna według wynalazku została nałożona sposobem według wynalazku na różne rodzaje drewna (buk, dąb, brzoza), a po jej utwardzeniu zostały przeprowadzone badania organoleptyczne oraz makroskopowe. Przeprowadzone analizy makroskopowe wykazały, że zastosowanie lakierów lub oleju jako podłoża hybrydowej powłoki antybakteryjnej według wynalazku pozwala na uzyskanie odpowiedniej jakościowo powierzchni, a dodatek komponentów w postaci: miedzi koloidalnej oraz węgla szklistego, nie wpływa na proces technologiczny nakładania hybrydowej powłoki antybakteryjnej oraz na jakość powierzchni uzyskanych powłok. Nie stwierdzono obecności pęknięć, pogrubień oraz delaminacji, zwłaszcza w obszarach krawędzi powlekanych próbek. Różna zawartość dodatków antybakteryjnych w powłoce nie wpływała również na jakość uzyskanej powłoki i pozwala na uzyskanie powłok o dobrej jakości i jednorodnym charakterze. Efektywność wykorzystania obydwu składników antybakteryjnych hybrydowej powłoki antybakteryjnej tj.: miedzi koloidalnej oraz węgla szklistego na wyroby drewniane zostały potwierdzone w testach adhezji bakterii wzorcowych Staphylococcusaureus ATCC 25923 na próbkach drewna odpowiednio nie zabezpieczonych oraz zabezpieczonych hybrydową powłoką antybakteryjną według wynalazku. Stwierdzono, że na powierzchni próbki bez powłoki, zaadherowana została największa ilość bakterii S. aureus ATCC 25923. Na powierzchni próbek na pokrytych miedzią koloidalną w ilości od 0,5 do 5% cz. mas. ilość obserwowanych bakterii była mniejsza w porównaniu z próbką bez powłoki, jednak bakterie były widoczne na całej ich powierzchni. Pojedyncze kolonie bakterii zaobserwowano na powierzchni próbek z powłoką zawierającą węgiel szklisty. Natomiast na powierzchni powłoki zawierającej mieszaninę węgla szklistego i miedzi koloidalnej zaobserwowano tylko jedno miejsce z zadherowanymi bakteriami. Zaletą rozwiązania według wynalazku jest wykorzystanie jako dodatku antybakteryjnego dwóch różnych rodzajów materiałów/komponentów aktywnych biologicznie, a mianowicie miedzi koloidalnej o właściwościach zbliżonych do cząstek nanosrebra oraz węgla szklistego, który jest amorficzną odmianą węgla charakteryzującą się dużą twardością, odpornością na ścieranie, dobrym przewodnictwem cieplnym, oraz żaroodpornością nawet do 1000°C, a także dużą powierzchnią właściwą, aktywnością chemiczną zbliżoną do węgla aktywnego. Jednocześnie oba te komponenty są tańszą i łatwiejszą w zakresie w aplikacji do lakierów czy olejów alternatywną w stosunku do rozwiązań obecnie stosowanych.

Claims (6)

1. Hybrydowa powłoka antybakteryjna do drewna w postaci lakieru lub oleju z domieszką składnika antybakteryjnego, znamienna tym, że składnikiem tym jest mieszanina węgla szklistego i miedzi koloidalnej.

2. Hybrydowa powłoka antybakteryjna według zastrz. 1, znamienna tym, że domieszka miedzi koloidalnej mieści się w przedziale 0,5-5% cz. mas. o wielkości 100 nm.

3. Hybrydowa powłoka antybakteryjna według zastrz. 1, znamienna tym, że domieszka węgla szklistego mieści się w przedziale 0,5-5% cz. mas. o wielkości mniejszej niż 3 μm.

4. Hybrydowa powłoka antybakteryjna według zastrz. 1, znamienna tym, że ilość domieszki mieszaniny miedzi koloidalnej i węgla szklistego to przedział od 0,5 do 10% cz. mas.

5. Sposób wytwarzania hybrydowej powłoki antybakteryjnej do drewna, znamienny tym, że do lakieru lub oleju dodaje mieszaninę węgla szklistego oraz miedzi koloidalnej w ilości 0,5-5% cz. mas. korzystnie 1%, przy zastosowaniu metody mieszania mechanicznego, a następnie płynny materiał hybrydowej powłoki antybakteryjnej nanosi się metodą natryskową na powierzchnię wyrobu drewnianego w celu uzyskania powłoki o grubości w przedziale 80-150 μm, korzystnie 100 μm.

6. Sposób wytwarzania hybrydowej powłoki antybakteryjnej na drewno według zastrz. 5, znamienny tym, że przygotowany płynny materiał hybrydowej powłoki antybakteryjnej należy nałożyć na uprzednio przygotowaną powierzchnię drewna uprzednio pokrytego warstwą lakieru lub oleju, która to powierzchnia została przeszlifowana papierem ściernym.