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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Formkörper aus einem Polymer,
insbesondere ein Rohr, mit in die Polymermatrix eingebetteten, ein
geschlossenes Netz bildenden, elektrisch leitfähigen Teilchen
auf der Basis von Ruß oder Graphit in Kombination mit einem
biociden Additiv.
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Bei
polymeren Lüftungsrohren werden mit dem Luftstrom mitgeführte
Staubteilchen zufolge der Luftströmung elektrostatisch
aufgeladen und legen sich an der Rohrwandung an, wo sie einen Nährboden
für Mikroorganismen bilden können, was insbesondere
im Wohnungsbereich vermieden werden soll. Um ein solches Anhaften
von Staubteilchen an der Rohrwandung zu vermeiden, müsste
das polymere Lüftungsrohr permanent antistatisch ausgebildet
werden, also einen spezifischen ohmschen Widerstand kleiner 108 Ωcm aufweisen. Zu diesem Zweck
ist es unter anderem bekannt, in die Polymermatrix eines Formkörpers
elektrisch leitfähige Ruß- oder Graphitteilchen
einzubetten, die innerhalb der Polymermatrix ein geschlossenes Netz
bilden und daher für eine zur permanenten antistatischen
Ausrüstung ausreichende Oberflächenleitfähigkeit
des Formkörpers sorgen.
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Zur
mikrobiziden Ausrüstung von Polymeren werden Biozide, wie
Isothiazolone, anorganische Silber Zeolithe, Benzisothiazolone,
Imidazole, Phyrithione halogenierte Phenole und Biguanide eingesetzt.
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Der
Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Formkörper
aus einem Polymer, insbesondere ein Rohr, der eingangs geschilderten
Art so zu verbessern, dass nicht nur eine sichere permanente antistatische
Ausrüstung, sondern auch eine mikrobizide Wirkung gewährleistet
werden kann.
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Die
Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass wenigstens in
die der inneren Mantellage zugeordnete Polymerlage neben den elektrisch
leitfähigen Teilchen ein biozides Additiv eingearbeitet
ist. Ist das biozide Additiv, bzw. sind die bioziden Additive und
die die elektrisch leitfähigen Teilchen in die Polymermatrix
zumindest der inneren Mantellage eingearbeitet, insbesondere eincompoundiert,
so ist gewährleiste, dass sich die Additive nicht innerhalb
kürzester Zeit verflüchtigen, oder von der Mantelinnenfläche
abgespült werden, wie dies bei Mantelbeschichtungen der
Fall wäre. Mit der Erfindung kann in einfacher Weise eine
beständige antistatische und Biozide Mantelinnenfläche
bereitgestellt werden. Dabei ist es weniger von Bedeutung ob es
sich um eine einlagiges, zweilagiges oder mehrlagiges Rohr handelt.
Wichtig ist vielmehr, dass die Wirkstoffe in die der Mantelinnenfläche
zugeordnete Polymermatrix eingearbeitet sind.
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Als
Biozide Additive empfehlen sich insbesondere das Isothiazolone,
anorganische Silber Zeolithe, Benzisothiazolone, Imidazole, Phyrithione
halogenierte Phenole und/oder Biguanide bzw. Mischungen daraus. Ist
das das biozide Addidiv gleichverteilt in der Polymermatrix angeordnet,
so ist auch nach einem etwaigen Verschleiß der Oberfläche
noch die gewünschte biozide Wirkung gewährleistet.
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Ist
das Wellrohr zweilagig aufgebaut, wobei die äußere
Lage die Wellung ausbildet und die innere, vorzugsweise mit der äußeren
Lage verklebte oder verschweißte Lage entweder zylindrisch
oder mit einer bezüglich ihrer Amplitude kleineren Wellung
als die der Mantelaußenfläche zugeordnete Wellung
ausgebildet ist, wird in einfacher Weise ein stabiles Rohr geschaffen,
das einen geringen Strömungswiderstand aufweist.
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Als
besonders Vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn in die Polymermatrix
10 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 12 bis 16 Gew.-% elektrisch leitfähige
Teilchen und 0,5 bis 3 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 1,5 Gew.-% biozides
Additiv eingearbeitet sind.
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Anhand
der nachfolgenden, keineswegs einschränkenden Beispiele
soll die Erfindung anhand eines Wellrohres mit zumindest annähernd
glatter Innenhaut näher erläutert werden. Die
Angaben zur Formulierung beziehen sich immer auf die Innenhaut an
die Außenhaut werden die üblichen Anforderungen
wie Langlebigkeit, Verträglichkeit, verbindbarkeit mit
der Innenhaut, UV-Beständigkeit u. dgl. gestellt.
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Beispiel 1:
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Innenhaut aus modifiziertem LLDPE:
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Üblicherweise
werden zwischen 10–15 Gew.-% Leitruß und zwischen
0,4–1,5 Gew.-% eines Isothiazolones zugegeben. Im Speziellen
Fall wurden 12% Gew.-% Leitruß und 1% Gew.-% 2-Octyl-2H-isothiazol-3-on
in das LLDPE mit einem Schmelzflussindex (MFR) von 0,34 g/10 min
bei 190° C/5 kg und einem E-Modul von ca. 900 MPa eincompoundiert.
Die Innenhaut weist nach dem Extrudieren einen spezifischen Oberflächenwiderstand
von 107 Ωcm auf und gilt als antistatisch.
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Beispiel 2:
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Innenhaut aus modifiziertem HDPE:
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Üblicherweise
werden zwischen 12–25 Gew.-% Graphit und zwischen 0,1–3,0
Gew.-% eines anorganischen Silber Zeolithes zugegeben. Im Speziellen
Fall wurden 20 Gew.-% Graphit und 1,0 Gew.-% eines anorganischen
Silber Zeolithes in das HDPE mit einem Schmelzflussindex (MFR) von
0,30 g/10 min bei 190° C/5 kg und einem E-Modul von ca.
950 MPa eincompoundiert. Die Innenhaut weißt nach dem Extrudieren
einen spezifischen Oberflächenwiderstand von 108 Ωcm auf und gilt als antistatisch.
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Beispiel 3:
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Innenhaut aus modifiziertem PP
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Üblicherweise
werden zwischen 10–15 Gew.-% Leitruß und zwischen
0,4–1,5 Gew.-% eines Isothiazolones zugegeben. Ferner können
zwischen 0,1–3,0 Gew.-% eines anorganischen Silber Zeolithes
zugegeben werden. Im Speziellen Fall wurden 14% Gew.-% Leitruß und
1% Gew.-% eines 2-Octyl-2H-isothiazol-3-on und 0,5 Gew.-% anorganischen
Silber Zeolithes und in das PP mit einem Schmelzflussindex (MFR)
von 0,34 g/10 min bei 230° C/2,16 kg und einem E-Modul
von ca. 960 MPa eincompoundiert. Die Innenhaut weißt nach dem
Extrudieren einen spezifischen Oberflächenwiderstand von
106 Ωcm auf und gilt als antistatisch.
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Beispiel 4:
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Innenhaut aus modifiziertem LLDPE:
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Üblicherweise
werden zwischen 10–15 Gew.-% Leitruß und zwischen
0,1–3,0 Gew.-% eines anorganischen Silber Zeolithes und
0,2–2,0 Gew.% eines 2-Thiazol-4-yl-1 H-benzoimidazoles
zugegeben. Im Speziellen Fall wurden 12% Gew.-% Leitruß und
1,0% Gew.-% eines anorganischen Silber Zeolithes und 0,5% Gew.-%
eines 2-Thiazol-4-yl-1H-benzoimidazoles in das LLDPE mit einem Schmelzflussindex
(MFR) von 0,34 g/10 min bei 190° C/5 kg und einem E-Modul
von ca. 900 MPa eincompoundiert. Die Innenhaut weißt nach dem
Extrudieren einen spezifischen Oberflächenwiderstand von
107 Ωcm auf und gilt als antistatisch.
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Die
Prüfung hinsichtlich der antimikrobiellen Aktivität
erfolgte gemäß dem japanischen Industriestandart JIS
Z 2801: 2000 („Antimicrobial products – Test for
antimicrobial activity and efficacy"). Als Testbakterien wurden
Escherichia coli (DSM 787) und Staphylococcus aureus (DSM 346) verwendet.
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Für
den Test wurden aus Platten gemäß den Beispielen
1 bis 3 Probekörper im Ausmaß von 2,5 × 5 cm
hergestellt und einzeln in verschließbaren Zentrifugen röhrchen
platziert. In einem ersten Schritt wurden die Probekörper
mit 6 ml Bakteriensuspension, welche die ausgewählten Testkeime
in bekannter Menge enthielten, beimpft. Die Keime waren in einem
dafür geeigneten Nährmedium suspendiert. Die beimpften
Proben wurden in den verschlossenen Zentrifugenröhrchen
(Luftfeuchtigkeit 90%) bei einer Temperatur von 23°C für
24 Stunden gelagert. Nach der Inkubation wurde die Bakteriensuspension
unter sterilen Bedingungen wieder aus den Proben extrahiert. In
den gewonnenen Extrakten wurde anschließend die Anzahl
der lebenden Keime (Bakterien) ermittelt und der ursprünglichen,
vor der Inkubation auf die Proben aufgebrachten Keimzahl gegenübergestellt.
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Für
die Bestimmung der Anzahl lebender Keime in den Extrakten wurden
diese in verschiedenen Stufen verdünnt, auf geeignete Nährböden
aufgebracht und bei 35°C für 2 Tage inkubiert.
Nach der Inkubation erfolgte die Auszählung der auf den
Nährböden gewachsenen Bakterienkolonien und darauf
basierend die Berechnung der in den Probeextrakten vorhandenen lebenden
Keime.
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Quantifizieren
lässt sich die Wirksamkeit einer antimikrobiellen Ausrüstung
mit Hilfe der sogenannten Reduktionszahl, die sich gemäß folgender
Formel berechnet: IR = [log(B/A) – log(C/A)]
- R:
- Wert der antimikrobiellen
Aktivität
- A:
- Lebendkeimzahlen an
den Teststücken direkt nach dem Beimpfen
- B:
- Lebendkeimzahlen am
wirkstofffreien Vergleichsmuster nach 24 h Inkubation
- C:
- Lebendkeimzahlen am
wirkstoffhältigen Teststück nach 24 h Inkubation
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Zur Überprüfung
der Eluierbarkeit der in die Proben eingearbeiteten Ausrüstungen
wurden die Proben einem Auswaschprozess unterzogen. Dabei wurden
die Proben im Verhältnis der Probe zum Eluierungsmittel von
1:10 mit Reinstwasser überschichtet, für eine
Minute stehen gelassen und danach ausgepresst. Dieser Vorgang wurde
3-Mal wiederholt, anschließend wurden die Proben im Trockenschrank
bei 40°C getrocknet.
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Die
ausgewaschenen, trockenen Proben wurden ebenfalls dem oben beschriebenen
Test auf antimikrobielle Wirksamkeit unterzogen. Mit einem Reduktionsfaktor
von 2 ist eine deutlich antimikrobielle Wirkung der bewerteten Proben
gegeben.
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Unter
diesem Gesichtspunkt konnte mit den Testbakterien Escherichia Coli
(DSM 787) und Staphylococcus aureus (DSM 346) an allen geprüften,
antimikrobiell ausgerüsteten Proben im Vergleich zu einer
nicht erfindungsgemäß ausgerüsteten Probe
eine deutliche antimikrobielle Aktivität festgestellt werden,
wie dies die nachfolgende Tabelle zeigt.
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Für
die nicht ausgerüstete Vergleichsprobe wurde ein Polyäthylen
hoher Dichte gemäß Beispiel 1 mit entsprechendem
Rußanteil, aber ohne bakterizide Ausrüstung eingesetzt.
Es wurde gefunden, dass die erfindungsgemäße Ausrüstung
der Proben gegenüber der Vergleichsprobe eine bis zu mehrtausendfache
Wirkung zeigte.
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In
der nachstehenden Tabelle sind die für die Berechnung der
Reduktionszahl erforderlichen Keimzahlen A, B und C in koloniebildenden
Einheiten (KBE) je ml angegeben.
| | Staphylococcus
aureus | Escherichia
coli |
| nicht
eluiert | eluiert | nicht
eluiert | eluiert |
| Beispiel
1: | | | | |
| A-Wert
[KBE/Probe] | 4,00
E+05 | 9,00
E+05 | 1,40
E+05 | 1,40
E+06 |
| B-Wert
[KBE/Probe] | 3,00
E+04 | 3,60
E+05 | 1,00
E+04 | 3,80
E+05 |
| C-Wert
[KBE/Probe] | 1,00
E+01 | 1,00
E+01 | 3,00
E+01 | 1,40
E+02 |
| R-Wert
[KBE/Probe] | > 3,5 | > 4,6 | 2,5 | 3,4 |
| Beispiel
3 | | | | |
| | Staphylococcus
aureus | Escherichia
coli |
| nicht
eluiert | eluiert | nicht
eluiert | eluiert |
| A-Wert
[KBE/Probe] | 4,00
E+05 | 9,00
E+05 | 1,40
E+05 | 1,40
E+06 |
| B-Wert
[KBE/Probe] | 3,00
E+04 | 3,60
E+05 | 1,00
E+04 | 3,80
E+05 |
| C-Wert
[KBE/Probe] | 1,00
E+01 | 1,00
E+01 | < 12,00 E+01 | < 1,00 E+01 |
| R-Wert
[KBE/Probe] | 3,5 | 4,6 | > 3 | > 4,6 |
| Vergleichsbeispiel: | | | | |
| A-Wert
[KBE/Probe] | 9,00
E+05 | 9,00
E+05 | 1,15
E+06 | 1,40
E+06 |
| B-Wert
[KBE/Probe] | 6,00
E+04 | 3,60
E+05 | 1,10
E+06 | 3,70
E+05 |
| C-Wert
[KBE/Probe] | 3,00
E+04 | 1,60
E+05 | 1,40
E+06 | 7,9,00
E+05 |
| R-Wert
[KBE/Probe] | 0,2 | 0,4 | –0,1 | –0,3 |
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In
der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Wellrohr
schematisch dargestellt.
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Es
zeigen
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1 ein
erfindungsgemäßen Wellrohr 1 im Längsschnitt
und
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2 eine
Konstruktionsvariante des Wellrohrs 1 im Längsschnitt.
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Das
dargestellte Wellrohr 1 ist zweilagig ausgebildet. Die äußere
Lage 2 ist beispielsweise aus HDPE gefertigt bildet die
Wellung aus. In die Polymermatrix der inneren Lage 3 sind
einerseits elektrisch leitfähige Teilchen auf der Basis
von Ruß oder Graphit und ist anderseits ein biozides Additiv
eingearbeitet. Zusammensetzungsbeispiele für wenigstens
die innere Lage, die direkt mit einem das Wellrohr durchströmenden
Fluid unmittelbar in Kontakt tritt ergeben sich aus den angeführten
Ausführungsbeispielen.
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Die äußere
Lage 2 des Wellrohres bildet die Wellung aus und die innere,
vorzugsweise mit der äußeren Lage 2 verklebte
oder verschweißte, Lage 3 ist mit einer bezüglich
ihrer Amplitude kleineren Wellung als die der Mantelaußenfläche
zugeordnete Wellung ausgebildet (1). Dadurch
ergeben sich erhöhte Festigkeitswerte für das
Wellrohr bei verringerten Strömungswiderständen.
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Gemäß dem
Ausführungsbeispiel nach 2 ist das
Wellrohr zweilagig aufgebaut, wobei die äußere Lage
die Wellung ausbildet und die innere, mit der äußeren
Lage verklebte oder verschweißte Lage, zylindrisch ausgebildet
ist, um einen möglichst geringen Strömungswiderstand
zu gewährleisten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - JIS Z 2801:
2000 („Antimicrobial products – Test for antimicrobial
activity and efficacy”) [0014]