NoFoul - Mikrostrukturbasierte Oberflächenfunktionalisierung für die großflächige, biozidfreie Biofilm- und Bewuchshemmung auf Architektur-, Schwimmbad- und Schutzfolien; Teilprojekt 4 - FILK: "Erarbeitung der Prozessgrundlagen und mikrobiologische Funktionsbewertung"

Abstract

Biofouling – die Ansiedlung von Mikroorganismen (Bakterien, Algen, Pilzen, Protozoen) und mehrzelligen Organismen (Rädertierchen, Fadenwürmern, Milben) – findet bevorzugt an Grenzflächen der Materialien zu wässrigen Systemen (Teich- und Schwimmbadfolien) oder zur Atmosphäre (Architekturfolien) statt. Aktuelle Antifoulingmaßnahmen waren bisher vorzugsweise für den maritimen Bereich (biozidhaltige Anstriche, Antihaft- und Hartstoffbeschichtungen) entwickelt worden und konnten aus technologischen, ökologischen sowie wirtschaftlichen Gründen nicht auf Folien übertragen werden. Dagegen boten Forschungsergebnisse zum Einfluss periodischer Mikrostrukturen auf die Vermeidung von Bakterienanlagerungen auf medizinischen Instrumenten oder auf Sterilverpackungen belastbare Ansatzpunkte, mikroorganismenabweisende Oberflächenmorphologien auch als Antifoulingmaßnahme für Folien zu etablieren. Ziel des Projektes war die Entwicklung einer neuartigen Antifoulingausrüstung mittels Aufbringens von definierten Mikrostrukturen auf die Folienoberflächen in Kombination mit einer biozidfreien, strukturunterstützenden Materialadditivierung. Die Funktionseigenschaften der Folien sollen dabei erhalten bleiben, die Additive homogen im Basismaterial oder in den kommerziell verwendeten Lacken dispergierbar und der Prägeprozess in bestehende Produktionsanlagen integrierbar sein. Ziele des Teilprojektes waren: • Die Evaluierung und Etablierung eines biologischen Labortests zum Nachweis des Antifoulingeffektes, in dem die Zusammensetzung der limnischen (Teich- und Schwimmbadfolie) und der aeroterrestrischen Algen (Architekturfolie) sowie Umwelteinflüsse praxisnah im Labor simuliert werden. • Die Untersuchung des Einflusses von Temperatur, Druck und Haltezeit beim diskontinuierlichen Heißprägen auf die Qualität der Mikrostrukturabformung auf der Folienoberfläche und die resultierende Antifoulingwirkung. • Upscaling des Prägeprozesses mittels Herstellung der Folien auf einem Kalander mit anschließender kontinuierlicher Prägung und Bewertung der Mikrostrukturqualität sowie Antifouling-Wirkung Im Rahmen des Projekts konnten die grundlegenden Voraussetzungen für ein Laborverfahren zur Ermittlung des Algenaufwuchses unter limnischen und aeroterrestrischen Bedingungen geschaffen werden. Allerdings lassen sich komplexe Umweltfaktoren wie Strömungseinflüsse, Klimadynamiken oder natürliche Biozönosen nur bedingt unter Laborbedingungen abbilden. Für eine belastbare Bewertung der antifoulingwirksamen Eigenschaften unter realistischen Einsatzbedingungen sind deshalb weiterführende Feldversuche unter natürlichen Umgebungsbedingungen zwingend erforderlich. Die Versuche zum Prägen von PVC zeigten, dass durch die Erzeugung mikrostrukturierter Oberflächen ein hemmender Einfluss auf das Algenwachstum erzielt werden kann. Im Vergleich zum Prägen verweisen erste Ergebnisse mit laserstrukturierten Folien auf eine deutlich verbesserte Detailgenauigkeit und eine höhere Reproduzierbarkeit der Mikrostrukturen.