DE102006004628A1 - Oligodynamically effective device and process for its preparation - Google Patents
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Abstract
Es wird eine oligodynamisch wirksame Vorrichtung mit einer kupfer- oder silberhaltigen Oberfläche (10) und einer darauf aufgebrachten, feuchtigkeitsdurchlässigen, insbesondere clusterförmigen, mikroporösen und/oder mikrorissigen, Edelmetallbeschichtung (12) beschrieben. Diese umfasst ein edleres Metall als die Oberfläche (10), insbesondere Gold, Palladium, Rhodium, Platin, Ruthenium oder eine entsprechende Legierung, und besitzt vorzugsweise eine Dicke im Nanometer- oder Mikrometerbereich. Sie ist so ausgebildet, dass die kupfer- oder silberhaltige Oberfläche (10) im Feuchtigkeitskontakt mit dem edleren Metall (12) steht und sich durch Lokalelementbildung/Kontaktkorrosion allmählich auflösen kann. Über Poren, Risse, Zwischenräume (14) oder dergleichen in der Edelmetallbeschichtung (12) ist damit stets eine kontinuierliche Nachlieferung von Kupfer- oder Silberionen in einer oligodynamisch wirksamen Konzentration an die Umgebung (16) gewährleistet. Wegen des geringen erforderlichen Konzentrationsniveaus besitzen selbst Kupfer- oder Silberschichten (10a) im Mikrometerbereich bereits eine hinreichende Depotwirkung für eine langfristige Erzeugung von Kupfer- oder Silberionen. Eine Vorrichtung der beschriebenen Art kann beispielsweise durch galvanisches Abscheiden einer entsprechenden Edelmetallbeschichtung (12) auf kompaktes Kupfer oder Silber oder auf ein mit einer dünnen Kupfer- oder Silberschicht (10a) versehenes anderes Material hergestellt werden.An oligodynamically effective device with a copper- or silver-containing surface (10) and a moisture-permeable, in particular cluster-shaped, microporous and / or micro-cracked, noble metal coating (12) applied to it is described. This comprises a more noble metal than the surface (10), in particular gold, palladium, rhodium, platinum, ruthenium or a corresponding alloy, and preferably has a thickness in the nanometer or micrometer range. It is designed in such a way that the surface (10) containing copper or silver is in moisture contact with the more noble metal (12) and can gradually dissolve through local element formation / contact corrosion. A continuous replenishment of copper or silver ions in an oligodynamically effective concentration to the environment (16) is thus always ensured via pores, cracks, spaces (14) or the like in the noble metal coating (12). Because of the low concentration level required, even copper or silver layers (10a) in the micrometer range already have a sufficient depot effect for long-term production of copper or silver ions. A device of the type described can be manufactured, for example, by galvanic deposition of a corresponding noble metal coating (12) on compact copper or silver or on another material provided with a thin copper or silver layer (10a).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer oligodynamisch wirksamen Kupferionen- oder Silberionen-Konzentration in feuchter oder nasser Umgebung. Sie betrifft auch eine oligodynamisch wirksame Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens und ein Verfahren zu deren Herstellung.The The present invention relates to a method for producing a oligodynamically effective copper ion or silver ion concentration in damp or wet environment. It also affects an oligodynamic effective device for implementation this method and a method for its production.
Silberionen, freigesetzt aus kompaktem Silber, Silbersalzen oder Silberkomplexverbindungen, werden bereits seit Jahrzehnten zur Desinfektion von Flüssigkeiten oder Feststoffen eingesetzt. Die biozide Wirkung des Silbers mit ihrem breiten Wirkungsspektrum, das zur Bekämpfung von Bakterien, Viren und Pilzen anwendbar ist, wird aufgrund kleinster erforderlicher Wirkkonzentrationen als Oligodynamie bezeichnet. Silberionen zeigen beispielsweise schon bereits ab etwa 0,001 μg/l einen Einfluss auf das Wachstumsverhalten von Mikroorganismen und ab etwa 0,01 μg/l eine keimtötende Wirkung. Silber besitzt hierbei nicht nur eine Breitbandwirkung, sondern es ist auch bis jetzt – anders als bei den Antibiotika – bis auf vereinzelte Fälle noch keine Resistenz von Krankheitserregern gegen Silber bekanntgeworden. In den sehr geringen, oligodynamisch wirksamen Konzentrationen ist das Silber zudem nach heutiger Erkenntnis auch für den menschlichen Organismus unschädlich.Silver ions, released from compact silver, silver salts or silver complex compounds for decades for the disinfection of liquids or solids used. The biocidal effect of silver with its broad spectrum of activity, that to combat of bacteria, viruses and fungi is due to smallest required active concentrations known as oligodynamics. For example, silver ions already show a level above about 0.001 μg / l Influence on the growth behavior of microorganisms and from about 0.01 μg / l a germicidal Effect. Silver not only has a broadband effect, but it is so far - different than at antibiotics - until on isolated cases no resistance of pathogens against silver has become known. In the very low, oligodynamically effective concentrations In addition, according to current knowledge, silver is harmless to the human organism.
Für eine antibakterielle oder desinfizierende Wirkung von Silber ist eine ausreichend hohe Konzentration an Silberionen in feuchter oder nasser Umgebung erforderlich. Diese Silberionen-Konzentration, die über einen möglichst langen Zeitraum gewährleistet sein sollte (Depotwirkung), kann durch Silberoxide einer oxidierten Silberoberfläche, Silbersalze, eine anodische Silberauflösung oder durch eine Lokalelement-Korrosion erzeugt werden.For an antibacterial or disinfecting effect of silver is a sufficiently high Concentration of silver ions required in humid or wet environment. This silver ion concentration, which ensures over as long a period as possible should be (depot effect), can be oxidized by silver oxides Silver surface, Silver salts, anodic silver dissolution or local element corrosion be generated.
Um die Abgabe von Silberionen aus Oberflächenbeschichtungen aus Silber ohne Verwendung einer äußeren Stromquelle zu erhöhen, sind aufgesputterte heterogene Silber-Platin-Schichten mit einer Schichtdicke von etwa 5–12 nm und einem Platingehalt von etwa 0,5–3,0 % aufgebracht worden (siehe Dowling, D. P.; Betts, A. J.; Pope, C.; McConnell, M. L.; Eloy, R.; Armaud, M. N.: Surface and Coating Technology, 163–164, 2003, 637–620). Durch eine Kontaktkorrosion zwischen dem edlen Platin und dem unedlen Silber ist eine um zwei Größenordnungen erhöhte Wirksamkeit gegen Bakterien im Vergleich zu reinen Silberschichten erreichbar. Das Aufsputtern der Schichten ist jedoch recht teuer. Sie können hierbei zudem auch nicht ohne weitere Zusatzmaßnahmen auf komplizierte Geometrien gleichmäßig aufgebracht werden.Around the release of silver ions from surface coatings of silver without using an external power source to increase, are sputtered heterogeneous silver-platinum layers with one layer thickness from about 5-12 nm and a platinum content of about 0.5-3.0% has been applied (see Dowling, D.P .; Betts, A.J .; Pope, C .; McConnell, M.L .; Eloy, R .; Armaud, M.N .: Surface and Coating Technology, 163-164, 2003, 637-620). By a contact corrosion between the noble platinum and the base metal Silver is one in two orders of magnitude increased Efficacy against bacteria compared to pure silver layers reachable. The sputtering of the layers is quite expensive. she can Moreover, it is not uniformly applied to complicated geometries without further additional measures become.
Heterogene Beschichtungen, d.h. keine echten Legierungsabscheidungen, können auch galvanotechnisch hergestellt werden. Dabei müssen die Abscheidungsbedingungen so wählbar sein, dass immer eine heterogene Kristallitstruktur aufrechterhalten wird, bei der jeweils neben den Silberkristalliten edlere Metallkristallite abgeschieden werden. Echte Legierungen zeigen in der Regel eine höhere Beständigkeit gegen Korrosion und führen nicht zu der gewünschten erhöhten Silberionen-Freisetzung oder -Nachlieferung, um die Konzentration an Mikroorganismen nachhaltig niedrig zu halten oder die Mikroorganismen gar vollständig abzutöten. In der Praxis ist daher die Steuerung einer benötigten heterogenen Abscheidungsstruktur, sofern sie überhaupt gelingt, noch aufwendiger als bei der reinen Legierungsabscheidung.heterogeneous Coatings, i. no real alloy deposits, too be prepared by electroplating. The deposition conditions must be so selectable be that always maintain a heterogeneous crystallite structure becomes, in addition to the silver crystallites nobler metal crystallites be deposited. Real alloys usually show one higher resistance against corrosion and lead not to the desired one increased Silver ion release or subsequent delivery to the concentration to keep microorganisms sustainably low or the microorganisms completely complete kill. In practice, therefore, the control of a required heterogeneous deposition structure, if it succeeds at all, even more complicated than with pure alloy deposition.
Neben Silber weisen auch andere Metalle, wie z.B. insbesondere Kupfer oder Kupfer-Zinn-Legierungen (Miralloy), eine keimtötende Wirkung auf. Die oligodynamische Wirksamkeit des Silbers wird jedoch von anderen Metallen in der Regel nicht erreicht.Next Silver also has other metals, e.g. especially copper or copper-tin alloys (Miralloy), a germicidal Effect on. However, the oligodynamic activity of silver becomes Of other metals usually not reached.
In
der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten, neuartigen, zuverlässigen und kostengünstigen Verfahrens zur Erzeugung einer oligodynamisch wirksamen Kupferionen- oder Silberionen-Konzentration in feuchter oder nasser Umgebung, das einen langfristigen wirksamen Schutz gegen eine Übertragung von Krankheitserregern gewährleistet. Die Aufgabe besteht auch in der Schaffung einer möglichst vielfältig einsetzbaren, variabel gestaltbaren, kostengünstigen, oligodynamisch wirksamen Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens und in der Schaffung eines einfachen, schnellen, ökonomisch und ökologisch günstigen Verfahrens zu deren Herstellung.The Object of the present invention is to provide a improved, novel, reliable and cost-effective Process for producing an oligodynamically active copper ion or silver ion concentration in humid or wet environment, this is a long-term effective protection against transmission ensured by pathogens. The task is also to create one as possible versatile, variably configurable, cost-effective, oligodynamically effective device for carrying out this method and in the creation of a simple, fast, economical and ecological Great Process for their preparation.
Der erste Teil dieser Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Erzeugung einer oligodynamisch wirksamen Kupferionen- oder Silberionen-Konzentration gemäß Anspruch 23 gelöst. Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens und ein Verfahren zu deren Herstellung sind Anspruch 1 bzw. 10 zu entnehmen. Bevorzugte Ausführungsformen bzw. Verfahrensvarianten sind den jeweils zugehörenden Unteransprüchen entnehmbar.Of the The first part of this task is achieved by a method of generation an oligodynamically effective copper ion or silver ion concentration according to claim 23 solved. A device for implementation This method and a method for the production thereof are entitled 1 and 10, respectively. Preferred embodiments or process variants are the respective ones dependent claims removable.
Die vorliegende Erfindung basiert demgemäß auf der Erzeugung einer oligodynamisch wirksamen Kupferionen- oder Silberionen-Konzentration in feuchter oder nasser Umgebung durch Erzeugung oder Herstellung eines Feuchtigkeitskontaktes zwischen der Umgebung und einer kupfer- oder silberhaltigen Oberfläche. Der Feuchtigkeitskontakt erfolgt hierbei über eine feuchtigkeitsdurchlässige, insbesondere clusterförmig, mikroporös und/oder mikrorissig ausgebildete, Edelmetall- oder Edelmetalllegierungsbeschichtung der kupfer- oder silberhaltigen Oberfläche, die ein edleres Metall als die Oberfläche umfasst, oder – mit anderen Worten – durch ein Inkontaktbringen einer oligodynamisch wirksamen erfindungsgemäßen Vorrichtung der nachstehend beschriebenen Art mit der feuchten oder nassen Umgebung.The The present invention is accordingly based on the generation of an oligodynamic effective copper ion or silver ion concentration in wet or wet environment by creating or making a moisture contact between the environment and a copper or silver surface. Of the Moisture contact takes place via a moisture-permeable, in particular cluster-shaped, microporous and / or micro-cracked, noble metal or precious metal alloy coating the copper or silver-containing surface, which includes a nobler metal than the surface, or - with others Words - through contacting an oligodynamically active device according to the invention of the type described below with the moist or wet environment.
Eine oligodynamisch wirksame erfindungsgemäße Vorrichtung kann demgemäß eine silberhaltige Oberfläche oder eine Silberoberfläche mit einer aufgebrachten, feuchtigkeits- oder nässedurchlässigen, insbesondere clusterförmigen, mikroporösen und/oder mikrorissigen, Edelmetallbeschichtung aus einem edleren Metall oder einer edleren Metalllegierung als Silber umfassen. Diese ist so durchlässig ausgebildet, dass die silberhaltige Oberfläche oder die Silberoberfläche im Feuchtigkeitskontakt mit der Umgebung steht oder in einen Feuchtigkeitskontakt mit der Umgebung gelangen kann. Die Edelmetallbeschichtung umfasst demgemäß bis zum Silber durchgehende freie Flächen, Öffnungen, (Mikro-)Poren, (Mikro-)Risse, Zwischenräume oder dergleichen, die das Eindringen von Umgebungsfeuchtigkeit oder Nässe ermöglichen und einen Feuchtigkeitskontakt zwischen dem Silber oder der Silberlegierung und dem edleren Metall gestatten. Bei Feuchtigkeit oder Nässe kann sich das Silber somit durch Lokalelementbildung/Kontaktkorrosion allmählich auflösen, so dass – auch ohne Stromverbrauch – eine ständige Nachlieferung von Silberionen mit einer oligodynamisch wirksamen Konzentration zur Oberfläche der Edelmetallbeschichtung und an die Umgebung gewährleistet ist.A oligodynamically effective device according to the invention can accordingly a silver-containing surface or a silver surface with an applied, moisture or moisture-permeable, in particular cluster-shaped, microporous and / or microcracked, precious metal coating of a nobler metal or a more noble metal alloy than silver. This is so permeable, that the silver-containing surface or the silver surface in moisture contact with the environment or in a moisture contact with the environment can get. The noble metal coating accordingly comprises up to Silver continuous open spaces, openings, (Micro) pores, (micro) cracks, gaps or the like, which the Permeation of ambient moisture or moisture and allow moisture contact between allow the silver or silver alloy and the nobler metal. In damp or wet conditions Thus, the silver can by local element formation / contact corrosion gradually dissolve, so that too without power consumption - one constant subsequent delivery of silver ions having an oligodynamically effective concentration to the surface the precious metal coating and to the environment is.
Eine oligodynamisch wirksame erfindungsgemäße Vorrichtung kann jedoch auch eine kupferhaltige Oberfläche oder eine Kupferoberfläche mit einer entsprechend ausgebildeten, aufgebrachten edleren Metall- oder Metalllegierungsbeschichtung umfassen.A However, oligodynamically effective device according to the invention can also a copper-containing surface or a copper surface with a suitably trained, applied nobler metal or metal alloy coating.
Die Edelmetallbeschichtung kann prinzipiell alle edleren Metalle oder Metalllegierungen als die kupfer- oder silberhaltige Oberfläche umfassen. In der Praxis haben sich jedoch insbesondere Edelmetallbeschichtungen aus Gold, Palladium, Rhodium, Platin, Ruthenium oder aus einer ihrer Legierungen besonders bewährt. Bei Kupfer-Oberflächen oder kupferhaltigen Oberflächen kann die Edelmetallbeschichtung insbesondere jedoch auch Silber oder eine geeignete Silberlegierung umfassen. Die Schichtdicke der Edelmetallbeschichtung liegt vorzugsweise im Nanometer- oder Mikrometerbereich, wobei sich eine Dicke von maximal etwa 2 μm, insbesondere maximal etwa 0,05 μm (50 nm) als ausreichend erweist. Die minimale Dicke sollte zumindest etwa 0,01 μm (10 nm) betragen.The Precious metal coating can in principle all nobler metals or Metal alloys as the copper or silver-containing surface. In practice, however, especially precious metal coatings have from gold, palladium, rhodium, platinum, ruthenium or one of their Alloys proven especially. For copper surfaces or copper-containing surfaces However, the noble metal coating in particular but silver or a suitable silver alloy. The layer thickness of Precious metal coating is preferably in the nanometer or micrometer range, wherein a maximum thickness of about 2 microns, in particular at most about 0.05 μm (50 nm) proves to be sufficient. The minimum thickness should be at least about 0.01 μm (10 nm).
Bei der silberhaltigen Oberfläche oder der Silberoberfläche kann es sich um die Oberfläche eines entsprechenden Kompakt- oder Vollmaterials handeln. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann jedoch im Prinzip auch ein beliebiges anderes Material mit einer aufgebrachten, dünnen, silberhaltigen Beschichtung oder Silberschicht umfassen, die zusammen mit der aufgebrachten äußeren Edelmetallbeschichtung ein oligodynamisch wirksames erfindungsgemäßes Edelmetall-Silber-Sandwich-System mit einer Silber- oder Silberlegierungs-Unterschicht oder -Unterlage und einer erfindungsgemäß gestalteten, feuchtigkeits- oder nässedurchlässigen Edelmetall- oder Edelmetalllegierungs-Außenschicht, -Oberschicht oder -Deckschicht bildet.at the silver-containing surface or the silver surface it can be the surface a corresponding compact or solid material act. The device according to the invention However, in principle, any other material with an angry, thin, silver-containing coating or silver layer, which together with the applied outer noble metal coating an oligodynamically effective inventive noble metal-silver sandwich system with a silver or silver alloy underlayer or underlay and an inventively designed, moisture or moisture permeable precious metal or noble metal alloy outer layer, -Oberschicht or -Deckschicht forms.
Da bereits Silberkonzentrationen von weniger als etwa 0,001 μg/l einen Einfluß auf das Wachstumsverhalten von Mikroorganismen besitzen und ab etwa 0,01 μg/l eine keimtötende Wirkung, sind für die erwünschte oligodynamische Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch nur sehr geringe Silber-Korrosionsraten erforderlich. Silberhaltige Beschichtungen oder Silberschichten mit eine Dicke im Mikrometerbereich, insbesondere etwa 2–10 μm, besitzen daher bereits eine ausreichende Depotwirkung für eine hinreichend starke, langfristige Erzeugung und Freisetzung von Silberionen und die zuverlässige Gewährleistung der erwünschten Bioaktivität.There already has silver concentrations of less than about 0.001 μg / L Influence on have the growth behavior of microorganisms and from about 0.01 μg / l a germicidal Effect, are for the desired one oligodynamic activity of the device according to the invention only very low silver corrosion rates required. Silver-containing coatings or silver layers with a thickness in the micrometer range, in particular about 2-10 microns, possess therefore a sufficient depot effect for a sufficiently strong long-term production and release of silver ions and the reliable warranty the desired Bioactivity.
Bei der kupferhaltigen Oberfläche oder der Kupferoberfläche kann es sich ebenfalls sowohl um die Oberfläche eines entsprechenden Kompakt- oder Vollmaterials als auch um die Oberfläche einer auf ein beliebiges anderes Material aufgebrachten, dünnen, kupferhaltigen Beschichtung oder Kupferschicht handeln, die zusammen mit der aufgebrachten äußeren Edelmetallbeschichtung ein oligodynamisch wirksames erfindungsgemäßes Edelmetall-Kupfer-Sandwich-System mit einer Kupfer- oder Kupferlegierungs-Unterschicht oder -Unterlage und einer erfindungsgemäß gestalteten, feuchtigkeitsdurchlässigen Edelmetall- oder Edelmetalllegierungs-Außenschicht, -Oberschicht oder -Deckschicht bildet. Kupferhaltige Beschichtungen oder Kupferschichten mit eine Dicke im Mikrometerbereich, insbesondere etwa 2–10 μm, besitzen hierbei bereits eine ausreichende Depotwirkung für eine hinreichend starke, langfristige Erzeugung und Freisetzung von Kupferionen und die zuverlässige Gewährleistung der erwünschten Bioaktivität.at the copper surface or the copper surface it can also be both the surface of a corresponding compact or solid material as well as around the surface of an on any other material applied, thin, copper-containing coating or copper layer, which together with the applied outer noble metal coating an oligodynamically effective noble metal-copper sandwich system according to the invention with a copper or copper alloy underlayer or underlay and an inventively designed, moisture-permeable noble metal or noble metal alloy outer layer, -Oberschicht or -Deckschicht forms. Copper-containing coatings or copper layers with a thickness in the micrometer range, in particular about 2-10 microns, possess already a sufficient depot effect for a sufficiently strong, long-term generation and release of copper ions and the reliable warranty the desired Bioactivity.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es sich um einen nahezu beliebig geformten 2- oder 3-dimensionalen Gegenstand oder Körper mit einem Edelmetall-Kupfer- oder Edelmetall-Silber-Sandwich-System der beschriebenen Art handeln. Sie ist auf den vielfältigsten Gebieten einsetzbar, auf denen die biozide Wirkung des Kupfers oder des Silbers mit ihrem breiten Wirkungsspektrum zur Bekämpfung von Bakterien, Viren und Pilzen erfolgreich anwendbar ist. Beispielhaft für die zahlreichen Einsatzmöglichkeiten seien hier nur Artikel oder Gegenstände aus dem Bereich der Hygiene oder aus dem sanitär- oder medizintechnischen Bereich genannt, insbesondere solche, über die durch Berührungen mit der Haut oder über mikrobiell kontaminiertes Wasser Krankheitserreger übertragen werden könnten. Die erfindungsgemäße oligodynamische Vorrichtung ist daher nicht nur in Haushalten, Hotels oder Kantinen einsetzbar, sondern insbesondere auch in Altersheimen, Krankenhäusern und öffentlichen Einrichtungen aller Art, in denen die Gefahr zur Übertragung von Infektionskrankheiten besteht. Ergänzend sei an dieser Stelle auch noch auf die Verwendungsmöglichkeit im Rahmen der Wasseraufbereitung und Wasserreinhaltung hingewiesen.at the device according to the invention can it is an almost arbitrarily shaped 2- or 3-dimensional object or body with a precious metal copper or precious metal silver sandwich system act of the type described. She is on the most diverse Fields in which the biocidal effect of copper or Silver with its broad spectrum of action to combat Bacteria, viruses and fungi are successfully used. exemplary for the numerous uses Here are only articles or items from the field of hygiene or from the sanitary or medical technology area, in particular those over which by touch with the skin or over microbially contaminated water transmit pathogens could become. The oligodynamic device according to the invention is therefore not only usable in households, hotels or canteens, but especially in retirement homes, hospitals and public Facilities of all kinds in which the risk of transmission of infectious diseases. Supplementary is at this point also on the possible uses as part of the water treatment and water purification.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung der beschriebenen Art kann durch Aufbringen einer feuchtigkeitsdurchlässigen, insbesondere clusterförmigen, mikroporösen und/oder mikrorissigen, Edelmetallschicht oder -beschichtung mit einem edleren Metall oder einer edleren Metalllegierung als Silber auf eine bereitgestellte Vorrichtung mit einer silberhaltigen Oberfläche oder Silberoberfläche hergestellt werden. Hierbei kann sowohl eine Vorrichtung aus einem entsprechenden Kompakt- oder Vollmaterial verwendet werden als auch eine Vorrichtung aus einem anderen Material, auf das zunächst erst eine silberhaltige Beschichtung oder Silberbeschichtung abgeschieden oder aufgebracht wird. Wie oben bereits erwähnt wurde, erweisen sich hierbei silberhaltige Beschichtungen oder Silberschichten mit eine Dicke im Mikrometerbereich, insbesondere etwa 2–10 μm, bereits als ausreichend zur Gewährleistung der erwünschten langfristigen oligodynamischen Wirksamkeit.A inventive device of the type described can be achieved by applying a moisture-permeable, in particular cluster-shaped, microporous and / or microcracked, noble metal layer or coating with a nobler one Metal or a nobler metal alloy than silver on a provided Device made with a silver-containing surface or silver surface become. In this case, both a device from a corresponding Compact or solid material can be used as well as a device from another material, on the first only a silver-containing Coating or silver coating deposited or applied becomes. As mentioned above, prove here silver-containing coatings or silver layers with a thickness in the micrometer range, in particular about 2-10 microns, already as sufficient to guarantee the desired long-term oligodynamic activity.
Erfindungsgemäß kann jedoch auch eine bereitgestellte Vorrichtung mit einer kupferhaltigen Oberfläche oder einer Kupferoberfläche mit einer entsprechend gestalteten, edleren Metallbeschichtung versehen werden, wobei auch diese Vorrichtung entweder ein entsprechendes Kompakt- oder Vollmaterial umfassen kann oder aber auch ein mit einer entsprechenden Beschichtung versehenes anderes Material. Zur Gewährleistung einer langfristigen oligodynamischen Wirksamkeit erweisen sich auch hierbei Beschichtungen mit eine Dicke im Mikrometerbereich, insbesondere etwa 2–10 μm, bereits als ausreichend.However, according to the invention also a provided device with a copper-containing surface or a copper surface provided with a correspondingly designed, nobler metal coating be, this device either a corresponding Compact or solid material may include or with a a corresponding coating provided other material. to warranty a long-term oligodynamic efficacy also prove here Coatings with a thickness in the micrometer range, in particular about 2-10 microns, already as sufficient.
Das Aufbringen der Edelmetall- oder Edelmetalllegierungsbeschichtung wird hierbei so gesteuert, dass die kupfer- oder silberhaltige Oberfläche durch durchgehende, vorzugsweise sehr fein ausgebildete, freie Flächen, Öffnungen, Poren, Risse, Zwischenräume oder dergleichen in der Edelmetallbeschichtung im Feuchtigkeitskontakt mit der Umgebung steht oder in einen Feuchtigkeitskontakt mit der Umgebung gelangen kann und dadurch einen Feuchtigkeitskontakt zwischen dem Kupfer- oder Silber und dem edleren Metall gewährleistet. Vorzugsweise wird eine Edelmetallbeschichtung aus Gold, Silber, Palladium, Rhodium, Platin, Ruthenium oder aus einer entsprechenden Legierung mit einer Dicke im Nanometer- oder Mikrometerbereich aufgebracht, wobei sich eine Dicke von maximal etwa 2 μm, insbesondere etwa 0,05 μm, und minimal etwa 0,01 μm (10 nm) besonders bewährt hat. Auf eine kupferhaltige Oberfläche oder eine Kupferoberfläche kann erfindungsgemäß jedoch auch eine Silber- oder Silberllegierungsbeschichtung aufgebracht werden.The Applying the noble metal or noble metal alloy coating This is controlled so that the copper or silver-containing surface through continuous, preferably very finely formed, free surfaces, openings, Pores, cracks, gaps or the like in the noble metal coating in moisture contact is in contact with the environment or in moisture contact with the environment can reach and thereby a moisture contact between the Copper or silver and the nobler metal guaranteed. Preferably a precious metal coating of gold, silver, palladium, rhodium, Platinum, ruthenium or a corresponding alloy with a Thickness applied in the nanometer or micrometer range, wherein a maximum thickness of about 2 μm, in particular about 0.05 μm, and a minimum of about 0.01 μm (10 nm) especially proven Has. On a copper-containing surface or a copper surface can according to the invention however also applied a silver or silver alloy coating become.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungen oder Beschichtungssysteme, d.h. die Edelmetallbeschichtung und eine gegebenenfalls erforderliche Kupfer- oder Silber-Unterschicht, werden vorzugsweise galvanisch aufgebracht oder abgeschieden. Im Unterschied zu typischen herkömmlichen Anwendungen von galvanischen Beschichtungssystemen kommt es hierbei bei der oberen, sehr dünnen, edleren Edelmetallschicht jedoch auf freie Flächen oder Zwischenräume, durchgehende Öffnungen oder Poren, Risse oder dergleichen an, die so gestaltet und dimensioniert werden, dass sie ein Eindringen der Umgebungsfeuchtigkeit bis zur Kupfer- oder Silberoberfläche oder -schicht gestatten und dadurch ein allmähliches Auflösen der unedleren Kupfer- oder Silberschicht bewirken. Die genannten Beschichtungen oder Beschichtungssysteme können auch entsprechende Legierungen umfassen.The coatings according to the invention or Coating systems, i. the noble metal coating and an optionally required copper or silver sublayer, are preferably galvanic applied or deposited. Unlike typical conventional ones Applications of galvanic coating systems come here at the top, very thin, noble noble metal layer, however, on open spaces or spaces, through openings or pores, cracks or the like, which are so designed and dimensioned be that they penetrate the ambient humidity until the Copper or silver surface or layer and thereby a gradual dissolution of the cause less noble copper or silver layer. The coatings mentioned or Coating systems can also include corresponding alloys.
Das galvanische Abscheiden, insbesondere das Abscheiden der erfindungsgemäßen, vorzugsweise clusterförmigen, porösen bzw. mikrorissigen, Edelmetall- oder Edelmetalllegierungsschicht oder -beschichtung, kann durch die Auswahl eines geeigneten Elektrolyten, den Metallgehalt im Elektrolyten, die Elektrolyttemperatur, den pH-Wert des Elektrolyten, die Abscheidungsdauer oder Behandlungszeit und/oder über die Stromdichte bzw. die Strommenge gezielt gesteuert werden. So sind insbesondere auch die Struktur und die Dimensionierung der erfindungsgemäßen Edelmetallcluster, (Mikro)-Poren und (Mikro)-Risse in der äußeren Edelmetallschicht oder Edelmetalllegierungsschicht durch die Natur des verwendeten Edelmetalls oder der Edelmetallegierung und die gewählten galvanischen Abscheidungsbedingungen bestimmt, so dass die Dicke und die Struktur der Edelmetallschicht bedarfsgerecht einstellbar oder gestaltbar und an den jeweiligen Anwendungszweck optimal anpassbar ist. Beim galvanischen Abscheiden ist nicht nur eine einfache und bekannte herkömmliche Prozessführung verwendbar, wobei die einzelnen Schichten eines erfindungsgemäßen Edelmetall-Kupfer- oder Edelmetall-Silber-Sandwich-Systems einfach nacheinander abgeschieden werden können, sondern es sind auch kommerziell verfügbare, bekannte und erprobte Elektrolytsysteme einsetzbar. Für die erwünschte oligodynamische Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtungen werden zudem auch nur geringste Mengen an Kupfer und an Edelmetallen benötigt – sei es für eine dünne Kupfer oder Silber-Unterschicht oder eine entsprechende Legierungs-Unterschicht oder für die aufgebrachte erfindungsgemäße Edelmetall- oder Edelmetalllegierungsbeschichtung – so dass die erfindungsgemäßen Vorrichtungen mit ihren oligodynamisch wirksamen Edelmetall-Kupfer- oder Edelmetall-Silber-Sandwich-Systemen relativ einfach, schnell und recht kostengünstig in gleichbleibend hoher Qualität mit einer ausreichenden Depotwirkung für eine sehr gute, langfristige oligodynamische Wirksamkeit herstellbar sind.The electrodeposition, in particular the deposition of the preferably cluster-shaped, porous or microcracked, noble metal or noble metal alloy layer or coating according to the invention, can be achieved by selecting a suitable electrolyte, the metal content in the electrolyte, the electrolyte temperature, the pH of the electrolyte Abscheidungsdauer or treatment time and / or controlled by the current density or the amount of electricity targeted. In particular, the structure and dimensioning of the noble metal clusters, (micro) pores and (micro) cracks in the outer noble metal layer or noble metal alloy layer are determined by the nature of the noble metal or noble metal alloy used and the selected electrodeposition conditions such that the thickness and the structure of the noble metal layer as required adjustable or formable and to the respective An application is optimally adaptable. In galvanic deposition not only a simple and known conventional process control is used, the individual layers of a noble metal copper or precious metal-silver sandwich system according to the invention can be easily deposited sequentially, but it can also be used commercially available, known and proven electrolyte systems , For the desired oligodynamic effectiveness of the devices according to the invention also only very small amounts of copper and noble metals are required - whether for a thin copper or silver underlayer or a corresponding alloy underlayer or for applied noble metal or precious metal alloy coating according to the invention - so that Inventive devices with their oligodynamically active noble metal-copper or precious metal-silver sandwich systems are relatively simple, quick and inexpensive to produce consistently high quality with a sufficient depot effect for a very good, long-term oligodynamic efficacy.
Die Oberflächen werden vor dem Beschichten vorzugsweise zunächst erst gereinigt. Das Reinigen kann hierbei insbesondere eine Ultraschallreinigung und/oder ein Entfetten und/oder ein Dekapieren und/oder ein Spülen der Oberflächen umfassen.The surfaces are preferably first cleaned before coating. The cleaning In this case, in particular, an ultrasonic cleaning and / or a Degreasing and / or picking and / or rinsing the surfaces include.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich nicht nur aus den zugehörigen Ansprüchen – für sich und/oder in Kombination – sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörenden Zeichnungen. In den Zeichnungen, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, zeigen:Further Features and advantages of the present invention do not arise only from the associated Claims - for yourself and / or in combination - but also from the following description of preferred embodiments according to the invention in conjunction with the associated drawings. In the drawings, in which like parts have the same reference numerals are provided, show:
Für eine gute oligodynamische Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kommt es auf möglichst viele, durchgehende freie Flächen, Öffnungen, Poren, Risse, Zwischenräume oder dergleichen in der äußeren Edelmetallschicht an, die vorzugsweise sehr fein ausgebildet sind (mit Abmessungen im Mikrometer- oder Nanometerbereich), und ein Vordringen der Umgebungsfeuchtigkeit oder der Umgebungsnässe bis zu der darunter liegenden unedleren Kupfer- oder Silberoberfläche oder bis zu einer entsprechenden Legierungsoberfläche gestatten und dadurch einen Feuchtigkeitskontakt zwischen dem edleren Metall und dem Kupfer oder Silber ermöglichen. Das Kupfer oder Silber löst sich hierbei durch Lokalelementbildung/Kontaktkorrosion unter Bildung von Kupfer- oder Silberionen allmählich auf, die durch die, vorzugsweise sehr fein ausgebildeten, durchgehenden freien Flächen oder Zwischenräume, Öffnungen, Poren und Risse in der Edelmetallschicht in einer oligodynamisch wirksamen Konzentration kontinuierlich an die hinreichend feuchte oder nasse Umgebung abgegeben werden.For a good oligodynamic effectiveness of the device according to the invention it depends on possible many, continuous open spaces, openings, Pores, cracks, gaps or the like in the outer noble metal layer on, which are preferably very finely formed (with dimensions in the micrometer or nanometer range), and an advance of ambient humidity or the surrounding wetness down to the underlying less noble copper or silver surface or allow up to a corresponding alloy surface and thereby a Moisture contact between the nobler metal and the copper or silver allow. The copper or silver dissolves this is due to local element formation / contact corrosion to form Copper or silver ions gradually on, by the, preferably very finely formed, continuous open spaces or spaces, openings, Pores and cracks in the noble metal layer in an oligodynamic effective concentration continuously to the sufficiently moist or wet environment.
Die äußere Edelmetallschicht
kann daher beispielsweise clusterförmig auf einer kompakten Silberoberfläche oder
einer dünnen
Silberschicht aufgebracht sein, so wie dies in
Auf
der Silberoberfläche
Zur
Erreichung der erwünschten
oligodynamischen Wirksamkeit kann die äußere Edelmetallschicht
Die
oligodynamische Wirksamkeit erfindungsgemäßer Vorrichtungen hängt maßgeblich
von der sich einstellenden Konzentration an Kupfer- oder Silberionen
in feuchter oder nasser Umgebung ab und wird daher im wesentlichen
durch der Gestaltung der feuchtigkeitsdurchlässigen Edelmetallschicht
Die
Kurve
Die
Kurve
Das
erfindungsgemäße Gold-Silber-Sandwich-System
besitzt im Vergleich zur reinen unbeschichteten Silber-Vergleichsprobe
deutlich höhere Silberionen-Freisetzungsraten,
so dass die Konzentration an Silberionen im Wasser gemäß Kurve
Die
Kurve
Die
poröse/clusterartige
Rhodium-Beschichtung der Silberunterlage bewirkt eine gegenüber dem reinen
Silber deutlich stärkere
Silberkorrosion mit einer entsprechend vermehrten Bildung an Silberionen,
so dass deren Konzentration im Wasser nicht nur sehr viel schneller
ansteigt als bei dem reinen Silber sondern auch nach einiger Zeit
ein sehr viel höheres
Konzentrationsniveau erreicht. Der anfängliche, schnelle zeitliche
Anstieg der Silberionen-Konzentration
ist auch sehr viel stärker
ausgeprägt
als bei dem erfindungsgemäßen Gold-Silber-Sandwich-System
gemäß Kurve
Die
Kurve
Wie
die Ergebnisse in Kurve
Die erfindungsgemäßen Au/Ag-, Rh/Ag-, und Ru/Ag-Sandwich-Systeme zeigen somit im Vergleich zu reinen Silberschichten deutlich höhere kontinuierliche Silberionen-Freisetzungsraten, die eine sehr viel höhere Konzentration an Silberionen im Wasser bewirken und eine entsprechend bessere oligodynamische Wirksamkeit erfindungsgemäß beschichteter Vorrichtungen gewährleisten. Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Edelmetall-Silber-Sandwich-Systeme steigt hierbei in der angegebenen Reihenfolge an.The Au / Ag according to the invention, Rh / Ag, and Ru / Ag sandwich systems thus show in comparison to pure silver layers significantly higher continuous silver ion release rates, the one much higher Concentration of silver ions in the water effect and a corresponding better oligodynamic effectiveness of coated devices according to the invention guarantee. The effectiveness of the noble metal-silver sandwich systems according to the invention increases in the specified order.
Bei den vorliegenden Untersuchungen wurden auch reine Pd-Ag-Legierungsschichten (echte Legierungen) auf die angegebene Art und Weise im Hinblick auf ihre oligodynamische Wirksamkeit getestet. Aufgrund ihrer sehr guten Korrosionsbeständigkeit zeigen diese jedoch praktisch keine Erhöhung der Konzentration an Silberionen im Wasser und keine bessere oligodynamische Wirksamkeit als reine Silberschichten.at the present investigations were also pure Pd-Ag alloy layers (true alloys) in the manner indicated tested for their oligodynamic activity. Because of her very good corrosion resistance However, these show virtually no increase in the concentration of silver ions in the water and no better oligodynamic activity than pure silver layers.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand bevorzugter erfindungsgemäßer Edelmetall-Silber-Sandwich-Systeme mit einer auf einer Silberoberfläche aufgebrachten, clusterförmigen, mikroporösen und/oder mikrorissigen Edelmetallbeschichtung beispielhaft erläutet. Der Vollständigkeit halber sei jedoch noch einmal darauf hingewiesen, dass sich – gemäß den obigen Ausführungen – eine gute oligodynamische Wirksamkeit auch mit erfindungsgemäßen Edelmetall-Kupfer-Sandwich-Systemen mit einer auf einer Kupferoberfläche oder einer kupferhaltigen Oberfläche aufgebrachten feuchtigkeitsdurchlässigen, insbesondere clusterförmigen, mikroporösen, und/oder mikrorissigen, Edelmetallbeschichtung erreichen lässt. Erfindungsgemäß können hierbei auch Sandwich-Systeme mit entsprechenden Legierungen verwendet werden.The The present invention has been described above with reference to preferred noble metal-silver sandwich systems according to the invention with one on a silver surface applied, cluster-shaped, microporous and / or microcracked noble metal coating exemplified. Of the For completeness However, it should again be noted that - according to the above Finishes - a good one oligodynamic activity even with noble metal-copper sandwich systems according to the invention with one on a copper surface or a copper-containing surface applied moisture-permeable, especially cluster-shaped, microporous, and / or microcracked, can reach precious metal coating. According to the invention can hereby Also sandwich systems with appropriate alloys can be used.
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