DE102012201283A1

DE102012201283A1 - Methode zum Verhindern einer Ausbreitung von laufenden Insekten

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Publication number: DE102012201283A1
Application number: DE201210201283
Authority: DE
Inventors: Jörg Peggau; Dr. Wenk Hans Henning; Dr. Hildebrand Jens; Dr. Jakob Harald; Prof. Dr. Neinhuis Christoph; Ralf Helbig
Original assignee: Evonik Degussa GmbH; Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2012-01-30
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2013-08-01
Also published as: WO2013113685A1

Abstract

Eine Ausbreitung von laufenden Insekten lässt sich durch Anordnen einer geneigten glatten festen Oberfläche, die mit Partikeln einer amorphen Kieselsäure beschichtet ist, im Ausbreitungsweg der Insekten verhindern. Eine Dispersion, die Partikel einer amorphen Kieselsäure und ein flüssiges Dispergiermittel enthält, lässt sich zur Verringerung der Haltekraft von Insektengliedmaßen auf einer mit der Dispersion beschichteten festen Oberfläche verwenden.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Methode, mit der sich eine Ausbreitung von laufenden Insekten verhindern lässt, indem eine geneigte feste Oberfläche mit Partikeln einer amorphen Kieselsäure beschichtet wird, sodass Insekten mit ihren Gliedmaßen auf der Oberfläche keinen Halt mehr finden und deshalb nicht mehr über die Oberfläche laufen können.
Die meisten Insekten haben an ihren Gliedmaßen Halte- und Haftorgane, mit denen sie sich sowohl an rauen als auch an glatten Oberflächen festhalten können und auf solchen Oberflächen auch dann laufen können, wenn diese geneigt sind. Den Halt auf rauen Oberflächen ermöglichen Krallen an den Gliedmaßen, den Halt auf glatten Oberflächen ermöglichen Haftlappen an den Gliedmaßen, z.B. Arolien und Pulvilli (S. N. Gorb, Attachment Devices of Insect Cuticle, Kluwer, 2001).
Zahlreiche Pflanzenarten weisen Oberflächen auf, auf denen Insekten nur wenig oder keinen Halt finden, sodass sie von einer solchen Oberfläche abrutschen, wenn sie geneigt ist. Beispiele sind die Oberflächen der Fangorgane von insektenfressenden Kannenpflanzen. Solche Oberflächen von Pflanzen zeigen eine im Maßstab von wenigen Mikrometern gefaltete Oberfläche, sind mit mikrokristallinen Wachsen belegt oder weisen eine mikrostrukturierte Oberfläche mit einem anhaftenden Wasserfilm auf (B. Prüm et al., J. R. Soc. Interface 9 (2012) 127–135, Online veröffentlicht; U. Bauer, W. Federle, Plant Signaling & Behaviour 4 (2009) 1019–1023).
In vielen Situationen ist ein Belaufen von Oberflächen durch Insekten und eine Ausbreitung von laufenden Insekten über Oberflächen unerwünscht und soll vermieden werden. Beispiele dafür sind die Ausbreitung von Schaben über Lüftungs- und Installationsschächte in Wohngebäuden, Krankenhäusern oder Großküchen oder die Verbreitung von Krankheitserregern, wenn Fliegen Oberflächen belaufen. Deshalb besteht ein Bedarf, Oberflächen im Ausbreitungsweg von Insekten so zu modifizieren, dass die Haltekraft von Insektengliedmaßen auf der Oberfläche reduziert ist und Insekten die Oberfläche deshalb nicht mehr belaufen können wenn sie geneigt ist.
J. Aizenberg et al., Nature 477 (2011) 443–446 beschreiben Oberflächen mit einer fluorierten porösen Oberflächenschicht, deren Poren mit einer perfluorierten Flüssigkeit getränkt sind. Ameisen finden auf diesen Oberflächen keinen Halt und rutschen ab.
E. V. Gorb et al., J. R. Soc. Interface 7 (2010) 1571–1579 beschreiben, dass Käfer der Spezies Cocinella septempunctata auf einer porösen Aluminiumoxidmembran Anodisk^TM eine wesentlich geringere Laufkraft erreichen als auf einer glatten Aluminiumoxidoberfläche.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Verringerung der Haltekraft von Insektengliedmaßen auf einer Oberfläche haben den Nachteil, dass sie auf spezielle Oberflächenmaterialien beschränkt sind und die beschriebenen Oberflächen aufwendig herzustellen sind.
US 2,818,340 beschreibt das Abtöten von Insekten durch in Kontakt bringen mit pulverförmiger hydrophober Kieselsäure.
US 3,159,536 beschreibt eine Methode zum Abtöten von Insekten durch in Kontakt bringen mit teilweise oder vollständig hydrophober teilchenförmiger amorpher Kieselsäure. In den Beispielen wird eine Holzoberfläche mit einem mit Silikonöl imprägnierten Kieselsäure-Aerogel bestäubt. Insekten, wie Termiten, Schaben und Mehlkäfer, die 5 min durch das aufgestäubte Material krochen, wurden zu 70 % und mehr abgetötet. Das Material haftet dabei in großen Mengen am Körper der Insekten und führt zur Austrocknung der Insekten.
EP 0 367 934 A1 beschreibt die Verwendung von wässrigen Dispersionen von pyrogen hergestellter und hydrophobierter Kieselsäure zum Bekämpfen von Insekten. Die Insekten werden mit der Dispersion besprüht oder es wird ein Gewebe mit der Dispersion getränkt und zwischen oder an Pflanzen angebracht. In den Beispielen wird Dispersion auf den Boden einer Petrischale aufgesprüht, getrocknet und auf insektizide Wirkung geprüft.
WO 94/09626 beschreibt die Verwendung von Dispersionen von hydrophobierter Kieselsäure, die zusätzlich noch einen feinverteilten hydrophilen Feststoff enthalten. Die Prüfung auf insektizide Wirkung erfolgt wie in EP 0 367 934 A1 .
WO 2005/104851 beschreibt wässrige insektizide Dispersionen, die 0,5 bis 20 Gew.-% hydrophobe Kieselsäure, 0,01 bis 10 Gew.-% viskositätserhöhendes Additiv und 0,1 bis 1 Gew.-% Konservierungsmittel enthalten. Zur Testung wird die Dispersion mit einem Rakel in 200 µm Schichtdicke auf einem Filterpapier verteilt, getrocknet, das beschichtete Filterpapier in eine Petrischale gelegt und Milben in die Mitte der behandelten Oberfläche gesetzt.
Keines der Dokumente enthält einen Hinweis darauf, dass die verwendete Kieselsäure einen Einfluss auf die Fähigkeit von Insekten haben kann, auf einer Oberfläche Halt zu finden und auf der Oberfläche laufen zu können.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nun überraschend gefunden, dass sich durch das Aufbringen von Partikeln einer amorphen Kieselsäure auf eine Oberfläche die Haltekraft von Insektengliedmaßen auf der Oberfläche stark verringern lässt und dass sich eine Ausbreitung von laufenden Insekten durch Anordnen einer geneigten glatten festen Oberfläche, die mit Partikeln einer amorphen Kieselsäure beschichtet ist, im Ausbreitungsweg der Insekten verhindern lässt.
Gegenstand der Erfindung ist demnach eine Methode zum Verhindern einer Ausbreitung von laufenden Insekten, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Ausbreitungsweg von Insekten eine geneigte glatte feste Oberfläche mit Partikeln einer amorphen Kieselsäure beschichtet wird.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem die Verwendung einer Dispersion, enthaltend Partikel einer amorphen Kieselsäure und ein flüssiges Dispergiermittel, zur Verringerung der Haltekraft von Insektengliedmaßen auf einer mit der Dispersion beschichteten festen Oberfläche.
Bei der erfindungsgemäßen Methode wird eine Ausbreitung von laufenden Insekten dadurch verhindert, dass auf einem Ausbreitungsweg der Insekten eine geneigte glatte feste Oberfläche mit Partikeln einer amorphen Kieselsäure beschichtet wird.
Der Begriff laufende Insekten bezieht sich erfindungsgemäß auf alle Insekten, die sich durch Laufen auf einer Oberfläche fortbewegen. Er umfasst sowohl flugunfähige Insekten, wie z.B. Ameisen, als auch flugfähige Insekten, wie z.B. Schaben und Fliegen. Der Begriff Ausbreitung von laufenden Insekten umfasst erfindungsgemäß sowohl eine Ausbreitung in Bereiche, die von flugunfähigen laufenden Insekten nur durch Laufen über den Ausbreitungsweg erreicht werden können, als auch eine unerwünschte Ausbreitung von flugfähigen Insekten durch Laufen auf einer Oberfläche, die die Insekten fliegend erreicht haben.
Bei der erfindungsgemäßen Methode wird eine geneigte feste Oberfläche mit Partikeln einer amorphen Kieselsäure beschichtet. Der Begriff geneigte Oberfläche bezeichnet dabei eine Oberfläche, deren Normale nicht entgegen der Richtung der Erdanziehungskraft gerichtet ist. Vorzugsweise ist die Oberfläche um mindestens 15 Grad, besonders bevorzugt um mindestens 30 Grad gegenüber der Horizontalen geneigt, d.h. der Winkel zwischen der Normale der Oberfläche und der Richtung entgegen der Erdanziehungskraft beträgt vorzugsweise mindestens 15 Grad, besonders bevorzugt mindestens 30 Grad. Durch die Beschichtung der Oberfläche mit Partikeln einer amorphen Kieselsäure ist die Haltekraft von Insektengliedmaßen auf der beschichteten Oberfläche so weit verringert, dass auf der geneigten beschichteten Oberfläche die Gravitationskraft die Haltekraft der Insektengliedmaßen übersteigt, sodass die Insekten von der Oberfläche abrutschen oder herabfallen.
Bei der erfindungsgemäßen Methode wird eine glatte Oberfläche mit Partikeln einer amorphen Kieselsäure beschichtet. Der Begriff glatte Oberfläche bezeichnet dabei eine Oberfläche, die keine Unebenheiten mit Hinterschneidungen von einer Größe aufweist, an denen sich Insekten mit den Krallen ihrer Gliedmaßen festhalten können. Vorzugsweise beträgt die mittlere Rauheit R_a der unbeschichteten Oberfläche höchstens 2,5 µm, besonders bevorzugt höchstens 2,0 µm und insbesondere höchstens 1,5 µm. Bei einer geringen mittleren Rauheit R_a der unbeschichteten Oberfläche wird die erfindungsgemäße Wirkung, dass die Insekten von der Oberfläche abrutschen oder herabfallen, bereits mit geringen Mengen an amorpher Kieselsäure erzielt.

Die mit Partikeln einer amorphen Kieselsäure beschichtete Oberfläche kann bei der erfindungsgemäßen Methode aus einem beliebigen festen Material bestehen. Geeignet sind sowohl polare Materialien, wie z.B. Glas, Keramik, Beton oder Papier, als auch unpolare Materialien, wie z.B. Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonate oder Polymethylmethacrylat. Ebenso geeignet sind metallische Oberflächen, z.B. aus Stahl oder Aluminium, und lackierte Oberflächen. Bevorzugt wird eine harte Oberfläche beschichtet, in die Insekten die Krallen ihrer Gliedmaßen nicht eindrücken können. Besonders bevorzugt wird eine Oberfläche beschichtet, die eine Shore D Härte nach ISO 7619 von mindestens 10 Shore D, besonders bevorzugt mindestens 20 Shore D und insbesondere mindestens 30 Shore D aufweist. Tabelle 1 zeigt typische Shore D Härten von Kunststoffoberflächen. Tabelle 1 Shore D Härten von Kunststoffoberflächen

Material	Shore D Härte
Weich-PVC	20
Polyethylenterephthalat	30
Polyethylen	50
Hart-PVC	50
Polytetrafluorethylen	55
Polyurethan	60
Polypropylen	70
Polymethylmethacrylat	80

Bei der erfindungsgemäßen Methode wird die Oberfläche vorzugsweise in einer mittleren Schichtdicke im Bereich von 0,3 bis 1000 µm, besonders bevorzugt von 0,5 bis 100 µm, mit Partikeln einer Kieselsäure beschichtet. Die Schichtdicke lässt sich an einer Grenze zwischen beschichteten und unbeschichteten Teilen der Oberfläche mit Konfokalmikroskopie bestimmen.
Die Partikel der amorphen Kieselsäure weisen vorzugsweise Partikelgrößen mit einem gewichtsbezogenen Median der Partikelgrößenverteilung im Bereich von 50 bis 800 nm, besonders bevorzugt von 50 bis 200 nm, auf. Die Partikelgrößenverteilung lässt sich durch dynamische Lichtstreuung an einer Suspension in 2-Propanol bei mindestens zwei Wellenlängen und Auswertung nach der Mie-Theorie bestimmen, zum Beispiel mit einem Gerät LA-910 der Firma Horiba. Besonders bevorzugt wird die mittlere Schichtdicke so gewählt, dass sie um den Faktor 3 bis 100, insbesondere 10 bis 50 größer ist als der gewichtsbezogene Median der Partikelgrößenverteilung. Durch eine entsprechende Wahl der Schichtdicke lässt sich auch mit geringen Mengen an Kieselsäure die Ausbreitung der Insekten zuverlässig verhindern. Bei einer entsprechenden Wahl des Medians der Partikelgrößenverteilung führt die Beschichtung nur zu einer geringen Veränderung des Aussehens der beschichteten Oberfläche. In dem besonders bevorzugten Bereich für den Median der Partikelgrößenverteilung können Beschichtungen erhalten werden, die mit dem bloßen Auge kaum sichtbar sind, aber trotzdem die erfindungsgemäße Wirkung erzielen, die Ausbreitung von Insekten zu verhindern.
Für die erfindungsgemäße Methode können sowohl hydrophile Kieselsäuren als auch hydrophobierte Kieselsäuren eingesetzt werden. Vorzugsweise ist die Kieselsäure eine hydrophobierte Kieselsäure, besonders bevorzugt eine hydrophobierte Kieselsäure, die kovalent an die Oberfläche gebundene Trialkylsilylgruppen oder Dialkylsilylgruppen aufweist. Hydrophobierte Kieselsäuren können durch Umsetzen von Kieselsäuren mit Organosilanen, Silazanen oder Polysiloxanen hergestellt werden. Geeignete Siliziumverbindungen zur Herstellung von hydrophobierten Kieselsäuren sind aus EP-A 0 722 992 , Seite 3, Zeile 9 bis Seite 6, Zeile 6 bekannt. Besonders bevorzugt sind hydrophobierte Kieselsäuren, die durch Umsetzung einer Kieselsäure mit einer Siliziumverbindung der in EP-A 0 722 992 angeführten Verbindungsklassen (a) bis (e) und (k) bis (m) hergestellt wurden. Bei Verwendung einer hydrophobierten Kieselsäure bleibt die erfindungsgemäße Wirkung, dass die Insekten von der Oberfläche abrutschen oder herabfallen, über einen längeren Zeitraum erhalten.
Für die erfindungsgemäße Methode können sowohl gefällte Kieselsäuren als auch pyrogene Kieselsäuren verwendet werden. Vorzugsweise ist die Kieselsäure eine pyrogene Kieselsäure, besonders bevorzugt eine hydrophobierte pyrogene Kieselsäure. Pyrogene Kieselsäuren sind Kieselsäuren, die durch Flammenhydrolyse einer flüchtigen Siliziumverbindung hergestellt wurden. Bei einer solchen Flammenhydrolyse werden dendritische Partikel gebildet, in denen Primärpartikel einer Größe von weniger als 50 nm miteinander versintert sind. Geeignete gefällte Kieselsäuren sind unter dem Markennamen Sipernat^® von Evonik Industries erhältlich. Geeignete pyrogene Kieselsäuren sind unter dem Markennamen Aerosil^® von Evonik Industries erhältlich. Besonders geeignete hydrophobierte pyrogene Kieselsäuren sind die Produkte Aerosil^® R805, Aerosil^® R974, Aerosil^® R202, Aerosil^® R812, Aerosil^® R812S und Aerosil^® R8200 von Evonik Industries. Bei Verwendung einer hydrophobierten pyrogenen Kieselsäure wird die erfindungsgemäße Wirkung, dass die Insekten von der Oberfläche abrutschen oder herabfallen, mit geringeren Mengen an Kieselsäure erzielt und bleibt über einen längeren Zeitraum erhalten, da sich die Partikel der hydrophobierten pyrogenen Kieselsäure gleichmäßiger auf der Oberfläche verteilen und fester an der Oberfläche haften.
Erfindungsgemäß wird außerdem eine Dispersion, die Partikel einer amorphen Kieselsäure und ein flüssiges Dispergiermittel enthält, verwendet, um die Haltekraft von Insektengliedmaßen auf einer mit der Dispersion beschichteten festen Oberfläche zu verringern.
Vorzugsweise enthält die Dispersion eine hydrophobierte Kieselsäure, besonders bevorzugt eine hydrophobierte Kieselsäure, die kovalent an die Oberfläche gebundene Trialkylsilylgruppen oder Dialkylsilylgruppen aufweist. Die Kieselsäure ist vorzugsweise eine pyrogene Kieselsäure. Durch die Verwendung einer hydrophobierten Kieselsäure, insbesondere einer hydrophobierten pyrogenen Kieselsäure, werden die bereits zuvor genannten Vorteile erzielt.
In der Dispersion weisen die Partikel der amorphen Kieselsäure vorzugsweise Partikelgrößen mit einem gewichtsbezogenen Median der Partikelgrößenverteilung im Bereich von 50 bis 800 nm, besonders bevorzugt von 50 bis 200 nm, auf. Die Partikelgrößenverteilung lässt sich durch dynamische Lichtstreuung der mit 2-Propanol verdünnten Suspension bei mindestens zwei Wellenlängen und Auswertung nach der Mie-Theorie bestimmen, zum Beispiel mit einem Gerät LA-910 der Firma Horiba. Durch eine entsprechende Wahl des Medians der Partikelgrößenverteilung kann erreicht werden, dass sich durch Auftragen der Dispersion auf eine Oberfläche und Verdunsten des Dispergiermittels auf der Oberfläche eine Beschichtung ausbildet, die das Aussehen der beschichteten Oberfläche nur wenig verändert. In dem besonders bevorzugten Bereich für den Median der Partikelgrößenverteilung können Beschichtungen erhalten werden, die mit dem bloßen Auge kaum sichtbar sind, aber trotzdem die erfindungsgemäße Wirkung erzielen, die Haltekraft von Insektengliedmaßen auf einer mit der Dispersion beschichteten festen Oberfläche zu verringern.
Die erfindungsgemäß verwendete Dispersion enthält zusätzlich zu einer amorphen Kieselsäure noch ein flüssiges Dispergiermittel. Vorzugsweise wird ein flüchtiges Dispergiermittel oder eine Mischung aus zwei oder mehr flüchtigen Dispergiermitteln verwendet. Vorzugsweise enthält die erfindungsgemäß verwendete Dispersion 0,1 bis 25 Gew.-% Kieselsäure und mindestens 70 Gew.-% Dispergiermittel.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Dispersion 0,1 bis 25 Gew.-% Kieselsäure und mindestens 70 Gew.-% Dispergiermittel ausgewählt aus Wasser, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol und deren Mischungen. Besonders bevorzugt enthält die Dispersion 0,1 bis 25 Gew.-% hydrophobierte Kieselsäure, 7 bis 89 Gew.-% Wasser und 8 bis 90 Gew.-% Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol oder deren Mischungen. Dispersionen mit einer solchen Zusammensetzung haben den Vorteil, dass bei der erfindungsgemäßen Verwendung keine gesundheitsschädlichen Dämpfe auftreten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Dispersion 0,1 bis 25 Gew.-% Kieselsäure und mindestens 70 Gew.-% einer Mischung aus Wasser und mindestens einem Glykolmonoalkylether ausgewählt aus Methyl-, Ethyl-, n-Propyl- und n-Butylmonoethern von Ethylenglykol, Propylenglykol, Diethylenglykol und Dipropylenglykol enthält und das Gewichtsverhältnis von Wasser zu Glykolmonoalkylethern von 1:11 bis 3:1 beträgt. Besonders bevorzugte Glykolmonoalkylether sind Ethylenglykolmono-n-butylether, Propylenglykolmonomethylether, Propylenglykolmono-n-propylether, Diethylenglykolmonomethylether und Dipropylenglykolmonomethylether. Dispersionen mit einer solchen Zusammensetzung haben den Vorteil, dass bei der erfindungsgemäßen Verwendung keine zündfähigen Dämpfe auftreten.
Die erfindungsgemäß verwendete Dispersion kann zusätzlich zu einer amorphen Kieselsäure und einem flüssigen Dispergiermittel noch weitere Additive enthalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäß verwendete Dispersion zusätzlich noch 0,03 bis 5 Gew.-% eines polymeren Verdickers. Durch den Zusatz eines Verdickers kann bei der erfindungsgemäßen Verwendung ein Ablaufen der Dispersion von einer geneigten Oberfläche verlangsamt werden, sodass bereits durch einmaliges Aufbringen der Dispersion auf eine geneigte Oberfläche und Verdunsten des Dispergiermittels eine Beschichtung der Oberfläche erzielt wird, mit der die erfindungsgemäße Wirkung erzielt wird, die Haltekraft von Insektengliedmaßen auf der beschichteten Oberfläche zu verringern.
Vorzugsweise ist der Verdicker ein Carboxyvinylpolymer in neutralisierter Form oder ein Celluloseether. Ein Celluloseether kann auch zusätzlich zu einem Carboxyvinylpolymer in neutralisierter Form verwendet werden.
Carboxyvinylpolymere im Sinne der Erfindung sind Polymere, die durch Polymerisation von Vinylmonomeren erhältlich sind und die Carbonsäuregruppen enthalten. Carboxyvinylpolymere in neutralisierter Form im Sinne der Erfindung sind Carboxyvinylpolymere, bei denen mehr als 50 %, bevorzugt mehr als 80 %, der Carbonsäuregruppen durch Deprotonierung neutralisiert wurden. Vorzugsweise sind in dem neutralisierten Carboxyvinylpolymer so viele Carbonsäuregruppen neutralisiert, dass eine wässrige Lösung des neutralisierten Carboxyvinylpolymers einen pH-Wert im Bereich von 4 bis 11 und besonders bevorzugt von 6 bis 9,5 aufweist. Vorzugsweise ist das Carboxyvinylpolymer mit einem Alkanolamin neutralisiert, besonders bevorzugt mit Tetrahydroxypropylethylendiamin. Durch eine Neutralisierung auf einen pH-Wert im angegebenen Bereich kann eine hohe Verdickungswirkung mit geringen Mengen an Carboxyvinylpolymer erzielt werden.
Bevorzugte Celluloseether sind Hydroxyethylcellulosen mit einem mittleren Molekulargewicht im Bereich von 2000 bis 200000.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäß verwendete Dispersion zusätzlich noch als Haftvermittler ein Polysiloxan der Formel (I) oder (II) (CH₃)₃SiO[(CH₃)R⁵SiO]_nSi(CH₃)₃ (I) cyclo-[(CH₃)R⁵SiO]_p, (II) wobei in den Formeln (I) und (II) die Reste R⁵ statistisch verteilt entweder Methylgruppen oder Kohlenwasserstoffreste mit 6 bis 24 Kohlenstoffatomen sind, wobei mindestens einer der Reste R⁵ nicht Methyl ist, n von 1 bis 100 und p von 3 bis 100 ist. In dieser Ausführungsform enthält die Dispersion vorzugsweise nicht mehr als 30 Gew.-% Wasser. Bevorzugt weist das Polysiloxan ein Molekulargewicht von weniger als 15000 g/mol auf und besonders bevorzugt von weniger als 1000 g/mol. Der Gehalt an Polysiloxan in der Dispersion liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 5,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 0,75 Gew.-%. Durch die Verwendung eines solchen Haftvermittlers wird bei der erfindungsgemäßen Verwendung der Dispersion eine bessere Haftung der Kieselsäure auf der Oberfläche erzielt, sodass die erfindungsgemäße Wirkung länger anhält.
Die erfindungsgemäß verwendete Dispersion kann optional noch weitere Bestandteile enthalten, wie zum Beispiel Duftstoffe und Farbstoffe. Wenn die in einer erfindungsgemäßen Dispersion enthaltene Menge an Alkohol alleine nicht zur Konservierung der Dispersion und zur Unterdrückung von Bakterienwachstum ausreicht, kann die Dispersion noch zusätzlich Konservierungsstoffe, wie zum Beispiel 2-Methyl-4-isothiazolin-3-on, 1,2-Benzisothiazolin-3-on oder 2-Nitropropan-1,3-diol, enthalten.
Vorzugsweise enthält die erfindungsgemäß verwendete Dispersion eine hydrophobierte Kieselsäure, die durch Zerkleinern einer in einem Alkohol dispergierten hydrophobierten Kieselsäure in Gegenwart eines Silazans hergestellt wurde. Das dabei verwendete Silazan hat die Formel (III) oder (IV) (R¹R²R³Si)₂NR⁴ (III) cyclo-(R¹R²SiNR⁴)_m (IV) wobei in den Formeln (III) und (IV) die Reste R¹, R², R³ unabhängig voneinander Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen sind, der Rest R⁴ Wasserstoff oder Methyl ist und m von 3 bis 8 ist. Als Silazan wird vorzugsweise Hexamethyldisilazan der Formel (III) mit R¹, R², R³ gleich Methyl und R⁴ gleich Wasserstoff verwendet. Vorzugsweise wird eine hydrophobierte pyrogene Kieselsäure deagglomeriert, d.h. die Agglomerate der Primärpartikel der pyrogenen Kieselsäure werden zerkleinert. Das Zerkleinern der Partikel kann sowohl durch Mahlen, beispielsweise einer Kugelmühle, als auch durch Scherkräfte, beispielsweise in einem Dispergator mit einer Zahnscheibe oder einer Rotor-Stator-Einheit, erfolgen. Vorzugsweise erfolgt das Zerkleinern der Partikel in einer Nassstrahlmühle, in der Strahlen der Suspension mit einer Geschwindigkeit von vorzugsweise mehr als 300 m/s, besonders bevorzugt 400 bis 1000 m/s und insbesondere 600 bis 900 m/s zur Kollision gebracht werden. Dies lässt sich erreichen, indem man die Suspension der Partikel zunächst mit einem Dispergator zerkleinert und die so erhaltene Suspension dann mit einem Druck im Bereich von 50 bis 500 MPa durch mindestens zwei Loch- oder Spaltdüsen mit einem Lochdurchmesser bzw. einer Spaltbreite im Bereich von 0,05 bis 1 mm, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 mm, leitet, die auf einen gemeinsamen Kollisionspunkt gerichtet sind. Eine dazu geeignete Nassstrahlmühle ist aus WO 2005/063369 bekannt. Durch die Verwendung von hydrophobierten Kieselsäuren, die durch eine solche Zerkleinerung von Partikeln unter Zusatz eines Silazans hergestellt wurden, weisen bei der erfindungsgemäßen Verwendung die mit der Dispersion beschichteten Oberflächen nur geringe oder gar keine Veränderungen in der Farbe und im Glanz auf. Durch die Zerkleinerung einer hydrophobierten pyrogenen Kieselsäure in einer Nassstrahlmühle, in der Strahlen einer Suspension der Kieselsäure zur Kollision gebracht werden, lässt sich der Anteil an Partikeln mit einer Größe von mehr als 200 nm auf weniger als 1 Gew.-% verringern.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Methode wird die geneigte glatte feste Oberfläche durch Aufbringen einer erfindungsgemäß verwendeten Dispersion auf die Oberfläche und anschließendes Verdampfen des Dispergiermittels mit Partikeln einer amorphen Kieselsäure beschichtet. Vorzugsweise wird dabei eine der zuvor beschriebenen bevorzugten Dispersionen eingesetzt. Das Aufbringen der Dispersion auf die Oberfläche kann mit einer beliebigen Methode erfolgen. Vorzugsweise erfolgt das Aufbringen durch Sprühen und besonders bevorzugt durch Wischen mit einem Lappen oder Schwamm, durch Streichen mit einem Pinsel, einer Bürste oder einem Rakel oder durch Rollen mit einer Auftragswalze. Die besonders bevorzugten tropfenfreien Auftragsverfahren haben den Vorteil, dass bei dem Auftragen auf die Oberfläche keine kieselsäurehaltigen Stäube oder Aerosole auftreten können, so dass auch bei der Verwendung von hydrophobierten Kieselsäuren mit geringen Partikelgrößen eine Aufnahme der Partikel in die Lunge während der Verarbeitung ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen vermieden werden kann.
Mit der erfindungsgemäßen Methode lässt sich eine Ausbreitung von laufenden Insekten über geneigte Oberflächen zuverlässig verhindern. Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Methoden hat die erfindungsgemäße Methode den Vorteil, dass sie vom Material der Oberfläche unabhängig ist und praktisch alle glatten Oberflächen so beschichtet werden können, dass die erfindungsgemäße Wirkung erzielt wird. Mit der erfindungsgemäßen Methode ist es möglich, bereits installierte Oberflächen, wie zum Beispiel Lüftungskanäle, geflieste Wände oder Möbel, nachträglich so zu behandeln, dass sich laufende Insekten nicht ausbreiten können. Die erfindungsgemäße Methode hat außerdem den Vorteil, dass bei einem Nachlassen der Wirkung, zum Beispiel durch mechanische Einwirkung auf die Oberfläche, die Beschichtung der Oberfläche mit Partikeln einer amorphen Kieselsäure wieder erneuert und damit die erfindungsgemäße Wirkung wieder hergestellt werden kann. Die erfindungsgemäße Methode hat zusätzlich den Vorteil, dass zur Erzielung der erfindungsgemäßen Wirkung keine gesundheitsschädlichen Stoffe erforderlich sind, da die Beschichtung mit amorphen Kieselsäuren durchgeführt werden kann, die als Zusatzstoffe für Lebensmittel oder Pharmazeutika zugelassen sind. Die Beschichtung der Oberfläche mit Partikeln einer amorphen Kieselsäure führt außerdem nicht zu einer Erhöhung der Brandlast.
Die erfindungsgemäße Methode lässt sich anwenden, um die Ausbreitung von Schädlingen, wie zum Beispiel Schaben, durch Lüftungs- und Installationsschächte in Gebäuden zu verhindern, indem in vertikalen Abschnitten der Schächte ein umlaufender Streifen der Oberfläche mit Partikeln einer amorphen Kieselsäure beschichtet wird. Die erfindungsgemäße Methode lässt sich auch anwenden, um die Ausbreitung von Schädlingen, wie zum Beispiel Schaben, in Lebensmittellagern und Küchen zu verhindern, indem oberhalb des Fußbodens ein umlaufender Streifen der Wand- und Möbeloberflächen mit Partikeln einer amorphen Kieselsäure beschichtet wird. Die erfindungsgemäße Methode lässt sich außerdem anwenden, um zu verhindern, dass auf einer Oberfläche laufende Insekten über ihre Gliedmaßen Mikroorganismen auf der Oberfläche verbreiten und dass Mikroorganismen in den Sekreten, die Insekten bei dem Belaufen einer Oberfläche auf der Oberfläche hinterlassen, eine Nahrungsgrundlage finden. Die erfindungsgemäße Methode kann deshalb auch dazu verwendet werden, bei entkeimten Oberflächen eine Verkeimung durch das Belaufen von Insekten, wie zum Beispiel Fliegen, zu verhindern.
Die erfindungsgemäße Verwendung einer Dispersion ermöglicht in einfacher Weise, beliebige glatte Oberflächen so zu beschichten, dass Insekten auf ihnen keinen Halt mehr finden, sodass sie von geneigten Oberflächen abrutschen oder herunterfallen. Durch die erfindungsgemäße Verwendung einer Dispersion können Oberflächen so mit Partikeln einer hydrophobierten Kieselsäure beschichtet werden, dass bei den in Lüftungskanälen auftretenden Luftströmungen und bei einem Abspülen der Oberfläche mit Wasser die Partikel auf der Oberfläche haften bleiben und die erfindungsgemäße Wirkung erhalten bleibt. Durch die erfindungsgemäße Verwendung einer Dispersion aufgebrachte Partikel einer hydrophobierten Kieselsäure haften so fest, dass sie durch die Haftorgane der Insekten nur in geringem Umfang von der Oberfläche abgelöst werden, sodass die erfindungsgemäße Wirkung über einen langen Zeitraum erhalten bleibt, auch wenn Insekten versuchen, die Oberfläche zu belaufen. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Dispersionen, die einen ausreichend hohen Gehalt von Ethanol oder 2-Propanol im Dispergiermittel aufweisen, lässt sich bei dem Beschichten einer Oberfläche gleichzeitig eine Entkeimung der Oberfläche erreichen und eine Wiederverkeimung der Oberfläche durch ein Belaufen durch Insekten verhindern.
Beispiele
Beispiele 1 bis 9
Beschichtung auf unterschiedlichen Oberflächen
Platten oder Folien aus den in Tabelle 2 angeführten Materialien wurden durch Aufsprühen einer Dispersion von 5 Gew.-% hydrophobierter pyrogener Kieselsäure Aerosil^® R812S in Decamethylcyclopentasiloxan (gewichtsbezogener Median der Partikelgrößenverteilung, gemessen durch dynamische Lichtstreuung mit einem Gerät Horiba LA-910: 220 nm) mit einer Airbrush-Pistole aus geringem Abstand und Verdunsten des Lösungsmittels an der Luft beschichtet. Die in Tabelle 2 angeführten mittleren Rauheiten R_a vor und nach Beschichten wurden mit einem konfokalen Weißlichtmikroskop MicroProf^® WLI FL der Firma FRT gemessen. Die Oberflächenenergie vor dem Beschichten und deren dispersiver und polarer Anteil wurden aus Kontaktwinkelmessungen mit den Flüssigkeiten Wasser und Diiodmethan nach der Methode von Owens, Wendt, Rabel und Kälble bestimmt.
Die Platten wurden in Plexiglaskästen, in denen sich die in Tabelle 3 angeführten Insekten befanden, entweder senkrecht an einer Wand befestigt oder in Form einer Viertelkreisschanze auf dem Boden aufgestellt. Anschließend wurde beobachtet, wie groß der Anteil der Tiere war, die über die Platte bzw. Folie laufen konnten ohne abzurutschen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengestellt.
Die Versuche zeigen, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren auf allen untersuchten Oberflächen das Belaufen durch Insekten zuverlässig verhindert werden konnte.
Beispiele 10 bis 21
Beschichtung mit unterschiedlichen Kieselsäuren
Glasobjektträger der Größe 50·76 mm wurden durch Aufsprühen von Dispersionen mit den Zusammensetzungen von Tabelle 4 mit einer Airbrush-Sprühpistole und Trocknen an der Luft mit Kieselsäurepartikeln beschichtet. Durch Wiegen der Glasobjektträger vor und nach dem Beschichten wurde die aufgebrachte Menge an Kieselsäure bestimmt und daraus unter Annahme einer Dichte der Beschichtung von 1,7 g/cm³ die mittlere Dicke der Beschichtung berechnet.
Mit der in J. R. Soc. Interface 9 (2012) 127–135 in Absatz 3.2 beschriebenen Methode wurde die Zugkraft von Kartoffelkäfern (Leptinotarsa decemlineata) beim Belaufen der unbehandelten Oberfläche und der behandelten Oberfläche gemessen. Zusätzlich wurde die Zugkraft beim Wiederbelaufen der unbehandelten Oberfläche bei Versuchstieren bestimmt, die zuvor versucht hatten, auf der behandelten Oberfläche zu laufen. Die Ergebnisse der Versuche sind in Tabelle 5 zusammengestellt.

Die Beispiele 10 bis 21 zeigen, dass durch die Beschichtung der Glasoberfläche die Haltekraft der Gliedmaßen der Kartoffelkäfer auf der Oberfläche stark verringert wurde. Bei einer Haltekraft von weniger als 3 mN können sich die Käfer nicht mehr auf einer geneigten Oberfläche festhalten und rutschen ab. Die beim Wiederbelaufen der Oberfläche gemessenen Zugkräfte zeigen, dass bei einigen Versuchen die Haftorgane an den Gliedmaßen durch Kieselsäurepartikel so verschmutzt wurden, dass die Käfer anschließend auch auf einer unbeschichteten Oberfläche keinen Halt mehr fanden. Die Versuche 18 bis 20 zeigen jedoch deutlich, dass eine Verschmutzung der Haftorgane durch abgelöste Kieselsäurepartikel nicht erforderlich ist, um die erfindungsgemäße Wirkung zu erzielen. Tabelle 4, Zusammensetzung der untersuchten Kieselsäuredispersionen in Gewichtsteilen

Beispiel	10	11	12	13	14	15	16	17
Kieselsäure
Aerosil R812S	5
Aerosil R812S*		5	15		15
Aerosil R812S**				5		14,75
Aerosil 200							20
Sipernat D10								15
Lösungsmittel
Cyclomethicon		95
Cetylmethicon TEGOPREN 6801						5,25
Ethanol			85		85	80		85
2-Propanol	95			95
Wasser							80
Aufgebrachte Schicht in µg/cm²	6	25	1026	6	50	440	50	35
Berechnete Schichtdicke in µm	3,4	14	630	4,2	28	260	29	23

*zerkleinert auf Median der Partikelgröße von 220 nm
**zerkleinert auf Median der Partikelgröße von 100 nm Tabelle 4 (Fortsetzung)

Beispiel	18	19	20	21
Kieselsäure
Aerosil R812S**	1,5	1,5	10	10
Lösungsmittel
Ethanol	87,55	87,55	89,4	89,4
Wasser	10	10
Verdicker
TEGO Carbomer 341 ER*** + Tetrahydroxypropylethylendiamin	0,15 0,2	0,15 0,2
HPMC**** MG 4000			0,6
HPMC MG 15000	0,6
HPMC MG 100000		0,6
HPMC MG 1000000				0,6
Aufgebrachte Schicht in mg/cm³	230	70	540	1000
Berechnete Schichtdicke in µm	130	44	313	590

***Carboxyvinylpolymer
****HPMC = Hydroxypropylmethylcellulose Tabelle 5 Zugkraft von Kartoffelkäfern in mN beim Belaufen der Oberfläche

Beispiel	unbeschichtet	beschichtet	Wiederbelaufen unbeschichtet
10	46	1,3	1,3
11	18	1,3	1,5
12	22	1,2	1,2
13	39	1,3	14
14	31	1,2	1,2
15	40	1,6	1,6
16	21	2,0	2,1
17	38	1,2	1,2
18	35	2,1	29
19	28	1,3	26
20	41	3,0	29
21	23	2,2	5

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2818340 [0008]
US 3159536 [0009]
EP 0367934 A1 [0010, 0011]
WO 94/09626 [0011]
WO 2005/104851 [0012]
EP 0722992 A [0024, 0024]
WO 2005/063369 [0039]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

S. N. Gorb, Attachment Devices of Insect Cuticle, Kluwer, 2001 [0002]
B. Prüm et al., J. R. Soc. Interface 9 (2012) 127–135, Online veröffentlicht [0003]
U. Bauer, W. Federle, Plant Signaling & Behaviour 4 (2009) 1019–1023 [0003]
J. Aizenberg et al., Nature 477 (2011) 443–446 [0005]
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ISO 7619 [0021]
J. R. Soc. Interface 9 (2012) 127–135 [0048]

Claims

Methode zum Verhindern einer Ausbreitung von laufenden Insekten, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Ausbreitungsweg von Insekten eine geneigte glatte feste Oberfläche mit Partikeln einer amorphen Kieselsäure beschichtet wird.
Methode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche um mindestens 15 Grad, vorzugsweise mindestens 30 Grad gegenüber der Horizontalen geneigt ist.
Methode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die unbeschichtete Oberfläche eine mittlere Rauheit R_a von höchstens 2,5 µm aufweist.
Methode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche mit Partikeln einer Kieselsäure in einer mittleren Schichtdicke von 0,3 bis 1000 µm, vorzugsweise 0,5 bis 100 µm, beschichtet wird.
Methode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kieselsäure eine hydrophobierte Kieselsäure ist, vorzugsweise eine hydrophobierte Kieselsäure, die kovalent an die Oberfläche gebundene Trialkylsilylgruppen oder Dialkylsilylgruppen aufweist.
Methode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophobierte Kieselsäure eine hydrophobierte pyrogene Kieselsäure ist.
Verwendung einer Dispersion, enthaltend Partikel einer amorphen Kieselsäure und ein flüssiges Dispergiermittel, zur Verringerung der Haltekraft von Insektengliedmaßen auf einer mit der Dispersion beschichteten festen Oberfläche.
Verwendung einer Dispersion nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kieselsäure eine hydrophobierte Kieselsäure ist, vorzugsweise eine hydrophobierte Kieselsäure, die kovalent an die Oberfläche gebundene Trialkylsilylgruppen oder Dialkylsilylgruppen aufweist.
Verwendung einer Dispersion nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kieselsäure eine pyrogene Kieselsäure ist.
Verwendung einer Dispersion nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion 0,1 bis 25 Gew.-% Kieselsäure und mindestens 70 Gew.-% Dispergiermittel ausgewählt aus Wasser, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol und deren Mischungen enthält.
Verwendung einer Dispersion nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion 0,1 bis 25 Gew.-% Kieselsäure und mindestens 70 Gew.-% einer Mischung aus Wasser und mindestens einem Glykolmonoalkylether ausgewählt aus Methyl-, Ethyl-, n-Propyl- und n-Butylmonoethern von Ethylenglykol, Propylenglykol, Diethylenglykol und Dipropylenglykol enthält und das Gewichtsverhältnis von Wasser zu Glykolmonoalkylethern von 1:11 bis 3:1 beträgt.
Verwendung einer Dispersion nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der gewichtsbezogene Median der Partikelgrößenverteilung der Kieselsäure in der Dispersion im Bereich von 50 bis 800 nm, vorzugsweise von 50 bis 200 nm, liegt.
Verwendung einer Dispersion nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion 0,03 bis 5 Gew.-% polymeren Verdicker enthält, vorzugsweise ein Carboxyvinylpolymer in neutralisierter Form oder einen Celluloseether.
Verwendung einer Dispersion nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion als Haftvermittler ein Polysiloxan der Formel (I) oder (II) (CH₃)₃SiO[(CH₃)R⁵SiO]_nSi(CH₃)₃ (I) cyclo-[(CH₃)R⁵SiO]_p, (II) enthält, worin die Reste R⁵ statistisch verteilt entweder Methylgruppen oder Kohlenwasserstoffreste mit 6 bis 24 Kohlenstoffatomen sind, wobei mindestens einer der Reste R⁵ nicht Methyl ist, n von 1 bis 100 und p von 3 bis 100 ist.
Verwendung einer Dispersion nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophobierte Kieselsäure hergestellt wurde durch Zerkleinern einer hydrophobierten Kieselsäure dispergiert in einem Alkohol in Gegenwart eines Silazans der Formel (III) oder (IV) (R¹R²R³Si)₂NR⁴ (III) cyclo-(R¹R²SiNR⁴)_m (IV) worin die Reste R¹, R², R³ unabhängig voneinander Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen sind, der Rest R⁴ Wasserstoff oder Methyl ist und m von 3 bis 8 ist.
Methode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche durch Aufbringen einer Dispersion gemäß einem der Ansprüche 7 bis 15 und Verdampfen des Dispergiermittels beschichtet wird.
Methode nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion durch Sprühen, durch Wischen mit einem Lappen oder Schwamm, durch Streichen mit einem Pinsel, einer Bürste oder einem Rakel oder durch Rollen mit einer Auftragswalze auf die Oberfläche aufgebracht wird.