DE202021001844U1 - Bakterizide, fungizide und antivirale Polymerzusammensetzung und daraus hergestellte Formteile mit Oxiden aus Magnesium oder Calcium - Google Patents

Bakterizide, fungizide und antivirale Polymerzusammensetzung und daraus hergestellte Formteile mit Oxiden aus Magnesium oder Calcium Download PDF

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Abstract

Bakterizide, fungizide und antivirale Polymerzusammensetzung auf Basis Polyamid, Polyolefine oder Styrolpolymer und daraus hergestellte Formteile, dadurch gekennzeichnet, dass Oxide aus Magnesium oder Calcium zugesetzt sind.

Description

  • Der Entwicklung lag die Aufgabe zugrunde, Kunststoffe ohne Verwendung von gesundheitlich bedenklichen Schwermetallen oder organischen Bakteriziden derart auszurüsten, dass diese bakterizide, fungizide und antivirale Eigenschaften aufweisen. Gelöst wurde die Aufgabe dadurch, dass Oxide aus Calcium oder Magnesium zugesetzt werden.
  • Solche Oxide sind als Additive in Polymere Werkstoffe bekannt, insbesondere als Flammhemmende Additive, als Pigment, zum Schutz vor UV-Belastung oder als Säurefänger im PVC. Ebenso ist die bakterizide, fungizide und antivirale Wirkung der Oxide aus Calcium, Magnesium und Zink bekannt, wenn die Partikelgröße < 100 nm beträgt.
  • Andererseits ist bekannt, dass Calcium- und Magnesiumionen als Teil des humanen Mineralbedarfs mit der Nahrung und auch Zinkionen als Spurenelement aufgenommen werden müssen und dass solche Ionen im Magen aus den Oxiden freigesetzt werden.
  • Weiterhin ist bekannt, dass Zinkoxid antiseptisch und als Biomaterial therapeutisch eingesetzt wird. Zu berücksichtigen ist allerdings, dass bei zu hoher Dosierung von Zinkoxid schädlich für den Körper sein kann. Bei Kontakt mit säurehaltigen Lebensmitteln ist daher auf Zinkoxid zu verzichten.
  • Es hat sich nun überaschenderweise herausgestellt, dass polymere Werkstoffe bakterizid, fungizid und antiviral eingestellt werden können, wenn Calciumoxid, Magnesiumoxid oder Zinkoxid in den Werkstoff eingetragen werden, obwohl diese Oxide nicht an die Oberfläche der aus den polymeren Werkstoffen hergestellten Formteile diffundieren können. Offensichtlich gelingt dies durch die Vermeidung einer Benetzung der Metalloxide, sodass diese wenigstens Teilweise Ionen an der Bauteiloberfläche freisetzen können.
  • Um die Benetzung der Metalloxide mit Matrixmaterial zu vermeiden, ist die Zugabe von Tensiden und anderen oberflächenaktiven Stoffen zu vermeiden.
  • Aufgrund unterschiedlicher Wirkmechanismen von unterschiedlichen Metalloxiden hat es sich als sehr wirksam herausgestellt, verschiedene Metalloxide zu kombinieren. Die Kombination von Calcium- und Magnesiumoxid zeigt eine stark bakterizide, fungizide und antivirale Wirkung. Diese Wirkung lässt sich durch Zugabe von geringen Anteilen an Zinkoxid noch steigern, ist jedoch bei Kontakt mit sauren Lebensmitteln als kritisch zu bewerten.
  • Zinkoxid lässt sich dagegen gut einsetzen bei der Ausrüstung von transparenten Werkstoffen.
  • Bei Zugabe in Form eines Masterbatch können durch Wahl der rheologischen Verhältnisse die Metalloxide in Netzwerkstrukturen eingebracht werden und hierdurch deren Konzentration in den Oberflächennahen Bereichen erhöht werden. Hierfür muss das Masterbatch den Matrixwerkstoff umschließen, muss somit leichter fließfähig sein als der Matrixwerkstoff.
  • Zudem ist es möglich durch Verwendung eines Paraffin- oder Teflonwachs als Trägermaterial die Konzentration der Metalloxide an der Bauteiloberfläche zu erhöhen.
  • Die benötigte Konzentration ist darüber hinaus abhängig von der Wandstärke der bakterizid, fungizid und antiviral eingestellten Formteile sowie der Anwendungsdauer. Konzentrationen zwischen 1,0 Gew.-% und 5,0 Gew.-% haben sich als vorteilhaft herausgestellt.
  • Folgende Beispiele zeigen die Variabilität des resultierenden Werkstoffs:
  • Beispiel 1:
    Formteil; Türgriff
    Matrixmaterial: ABS
    Wandstärke: 3mm
    Metalloxid: 2,4 % Magnesiumoxid, 2,4 % Calciumoxid, 0,2 % Zinkoxid
    Masterbatchträger Styrol-Acrylnitril
  • Beispiel 2:
    Formteil; Schüssel
    Matrixmaterial: Polypropylen
    Wandstärke: 1,2 mm
    Metalloxid: 0,6 % Magnesiumoxid, 0,6 % Calciumoxid
    Masterbatchträger Paraffinwachs
  • Beispiel 3:
    Formteil; Frischhaltedose
    Matrixmaterial: Polyethylen
    Wandstärke: 1,5 mm
    Metalloxid: 1,0 % Magnesiumoxid, 1,0 % Calciumoxid
    Masterbatchträger Teflonwachs

Claims (14)

  1. Bakterizide, fungizide und antivirale Polymerzusammensetzung auf Basis Polyamid, Polyolefine oder Styrolpolymer und daraus hergestellte Formteile, dadurch gekennzeichnet, dass Oxide aus Magnesium oder Calcium zugesetzt sind.
  2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxide Korngröße < 100 nm aufweisen.
  3. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxide Korngröße < 50 nm aufweisen.
  4. Werkstoff nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kombination aus Calciumoxid und Magnesiumoxid zugesetzt ist.
  5. Werkstoff nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Calciumoxid auch Zinkoxid zugesetzt ist.
  6. Werkstoff nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzlich zum Magnesiumoxid und Calciumoxid auch Zinkoxid zugesetzt ist.
  7. Werkstoff nach einem der vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gemisch aus Metalloxiden mit maximal 5 % Zinkoxid eingesetzt wird.
  8. Werkstoff nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass maximal 5 Gew.-% Oxide aus Magnesium oder Calcium zugesetzt sind.
  9. Werkstoff nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass maximal 3 Gew.-% Oxide aus Magnesium oder Calcium zugesetzt sind.
  10. Werkstoff nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass maximal 1,5 Gew.-% Oxide aus Magnesium oder Calcium zugesetzt sind.
  11. Werkstoff nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalloxide nicht von der polymeren Matrix benetzt sind.
  12. Werkstoff nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalloxide als Masterbatch der polymeren Matrix zugegeben wir.
  13. Werkstoff nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Träger für das Masterbatch ein unpolares Olefin- oder Teflonwachs eingesetzt wird.
  14. Werkstoff nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalloxide in eine Netzwerkstruktur eingebracht werden, die metalloxidfreie Bereiche umschließen.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5614568A (en) 1992-12-25 1997-03-25 Japan Synthetic Rubber Co., Ltd. Antibacterial resin composition
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