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TECHNISCHES GEBIET:
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Die
Erfindung betrifft breit definierte klebrige Latexformulierungen
mit antimikrobiellen Eigenschaften. Solche Formulierungen umfassen
als einzigen antimikrobiell wirksamen Inhaltsstoff bestimmte anorganische antimikrobielle
Verbindungen, wie z.B. vorzugsweise metallhaltige Ionenaustausch-
und/oder Zeolithverbindungen. Die erfinderischen Latexformulierungen
müssen
auch im wesentlichen gleichförmige
Eigenschaften (wie z.B. eine ähnliche
Viskosität
und/oder Erscheinung) zeigen, um eine funktionell und ästhetisch
zufriedenstellende Formulierung für die Anwendung in einer Anzahl
von Gebieten bereitzustellen. Um eine solche erfinderische Latexformulierung
bereitzustellen, wurde gefunden, dass das Vermischen aller Basisinhaltsstoffe (Polymer,
antimikrobielles Mittel, Füllstoffe)
vor dem letzten Verdickungsschritt vorgenommen werden muss, der
letztlich das erwünschte
Latex herstellt. Das spezielle Verfahren zur Herstellung solcher
Formulierungen ist ebenfalls von der Erfindung umfasst.
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STAND DER TECHNIK:
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Den
Gefahren bakterieller Kontaminierung durch potentiell tägliche Aussetzung
ist in den vergangenen Jahren grosse Aufmerksam geschenkt worden.
Erwähnenswerte
Beispiele einer solchen Sorge umfassen die tödlichen Konsequenzen der Nahrungsmittelvergiftung
aufgrund bestimmter Stämme
von Escherichia coli, die in nicht-garem Rinderfleisch in Fastfood-Restaurants
gefunden wurden, Salmonellenvergiftungen durch nicht-gare und ungewaschene
Geflügelnahrungsprodukte,
die Krankheiten hervorrufen; und Krankheiten und Hautinfektionen
durch Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Hefe und andere
einzellige Organismen. Mit einem erhöhten Verbraucherinteresse auf
diesem Gebiet haben die Hersteller begonnen, antimikrobielle Mittel
in verschiedene Haushaltsprodukte und Artikel einzuführen. Zum
Beispiel enthalten bestimmte Marken von Polypropylen-Schneidbrettern,
flüssigen
Seifen usw. antimikrobielle Verbindungen. Die beliebteste antimikrobielle
Verbindung für
solche Artikel ist Triclosan. Obwohl die Einarbeitung einer solchen
Verbindung in eine Flüssigkeit
oder bestimmte polymere Stoffe relativ leicht war, erwiesen sich
andere Substrate, einschliesslich Oberflächen von Textilien und Fasern,
als nicht geeignet. Weiterhin enthält Triclosan Chlorionen, die
bei Dissoziation an die Substratoberfläche freigesetzt werden können. Solche
Ionen sind für
Menschen aufgrund der Hautreizung bei Kontakt potentiell gefährlich,
wie auch in Umweltströmen
und dergleichen. Zudem haben schädliche
Mikroben manchmal die Fähigkeit
gezeigt, eine Immunität
gegenüber
den bakteriziden Eigenschaften von Triclosan zu entwickeln. Zudem
haben sich Oberflächenbehandlungen
mit Triclosan als nicht wirksam erwiesen, da solche Verbindungen
hoch wasserlöslich
sind und bei Aussetzen an ausreichende Mengen von Feuchtigkeit und
hohe Temperaturen leicht entfernt werden. Daher verbleibt das lange
bestehende Bedürfnis, über kurze
und lange Zeiträume
wirksame, haltbare und lang anhaltende antimikrobielle Mittel für die Oberflächenverwendung
mit klebrigen Latexformulierungen bereitzustellen. Von zusätzlicher
Wichtigkeit ist das Bedürfnis,
solche Formulierungen bereitzustellen, die bei Aussetzen gegenüber Hochtemperaturverarbeitungsbedingungen
(entweder bei der Herstellung oder der Einarbeitung solcher Formulierungen
in anderen Anwendungen, wie z.B. einer Teppichrückschicht und dergleichen)
die Anwesenheit von organischen Bakteriziden nicht erfordern, die
zu der Freisetzung eines bestimmten flüchtigen organischen Gehalts
(VOC) bei einer solchen Hochtemperaturverarbeitung führen können.
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Ein
vorgeschlagenes Latex hat Metallionen für bakterizide Eigenschaften
verwendet, erfordert aber auch die Anwesenheit eines organischen
Bakterizids, um das erwünschte
Mass an antimikrobieller Aktivität bereitzustellen.
US-PS 5 736 591 (Dunn) lehrt die Zugabe bestimmter Metallionen,
einschliesslich Kupfer, Silber und anderer Metalle der Gruppe Ib
als Salze (wie z.B. Silbernitrat, Silberperchlorat und dergleichen)
zu Latexformulierungen in Kombination mit organischen Verbindungen,
wie 2-Methyl-4,5-trimethylen-4-isothiazolin-3-on, um ein bakterizides Latex bereitzustellen.
Nirgendwo in diesem Patent ist die Verfügbarkeit oder gar Fähigkeit
von Ionenaustausch- oder Zeolithverbindungen auf Silberbasis als
potentielle antimikrobielle Mittel erwähnt. Noch ist dort eine Diskussion über die
Fähigkeit
solcher Verbindungen auf Silberbasis mit einer wirksamen antimikrobiellen
Aktivität
ohne das Erfordernis zugefügter
organischer Bakterizide zu finden.
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Solche
speziellen silberhaltigen anorganischen Mikrobiozide (z.B. Ionenaustausch-
und/oder Zeolithverbindungen) sind vor kurzen entwickelt und als
antimikrobielle Mittel auf und in einer Vielzahl unterschiedlicher
Substrate und Oberflächen
verwendet worden. Insbesondere sind solche Mikrobiozide zur Einarbeitung in
Kunststoffzusammensetzungen und Fasern angepasst worden, um Haushalts-
und Verbrauchsprodukte bereitzustellen, denen antimikrobielle Eigenschaften
inhärent
sind. Obwohl solche Mittel auf Silberbasis hervorragende, anhaltende,
antimikrobielle Eigenschaften zeigen, existieren bislang keine Lehren,
die die Anwesenheit solcher anorganischen Verbindungen in klebrigen
Latexformulierungen lehren oder auch nur vorschlagen. Dies ist nicht überraschend
in Anbetracht der Schwierigkeiten, die beim Versuch einer Einführung dieser
hochmolekulargewichtigen, voluminösen Verbindungen in Polymerlatexformulierungen
erfahren wurden. Zum Beispiel können
solche anorganische Verbindungen mit den erwünschten Klebequalitäten des
Latex interferieren, wenn solche grossen Moleküle an der Oberfläche vorliegen.
Man würde
annehmen, dass eine grosse Oberflächenanhäufung solcher voluminöser Verbindungen
die potentielle Oberfläche-zu-Oberfläche-Wechselwirkung,
die für
ein richtiges Funktionieren der klebrigen Formulierung erforderlich
ist, vermindern würde.
Weiterhin wurde gefunden, dass die Zugabe solcher voluminöser Verbindungen
mit schon vermischten Latexformulierungen extrem schwierig ist.
Die resultierende Zusammensetzung zeigt im allgemeinen diskrete
Flächen
von konzentrierter, dunkel gefärbter,
antimikrobieller Verbindung. Dies führt nicht nur zu einer unangenehmen ästhetischen
Erscheinung, sondern ein solches Latex, das auch in der Dispersion
nicht gleichförmig
ist, kann auch ungleiche Hafteigenschaften zeigen. Obwohl diese
Probleme existieren, besteht der Wunsch, solche anorganische antimikrobielle
Mittel auf Silberbasis in klebrige Latexformulierungen einzuarbeiten,
um ein regenerierbares, hoch wirksames, lang anhaltendes, antimikrobielles
Latex an, auf und in verschiedenen Artikeln bereitzustellen.
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Unglücklicherweise
ist bislang kein solcher antimikrobieller klebriger Latex oder ein
Verfahren zur Herstellung oder eine Verwendung hiervon durch den
relevanten Stand der Technik der Latexindustrie bereitgestellt worden.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG:
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Es
ist ein erfindungsgemässes
Ziel, eine einfache Weise zur Herstellung eines wirksamen klebrigen Latex,
umfassend als einziges antimikrobielles Mittel mindestens eine anorganische
Ionenaustausch- oder Zeolithverbindung auf Silberbasis bereitzustellen.
Ein anderes erfindungsgemässes
Ziel ist die Bereitstellung eines antimikrobiellen klebrigen Latex,
das im wesentlichen eine gleichförmige
Erscheinung zeigt und keinen VOC-Gehalt besitzt.
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Dementsprechend
umfasst diese Erfindung eine klebrige Latexformulierung, umfassend
mindestens ein Polymer, mindestens einen Verdicker (um ein Latex
mit einer Viskosität
von vorzugsweise mindestens 4.000 cps bei 25°C und 1 Atm bereitzustellen)
und mindestens ein anorganisches antimikrobielles Mittel auf Silberbasis,
ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Ionenaustauschverbindungen auf Silberbasis,
Zeolithen auf Silberbasis, Gläsern
auf Silberbasis und Mischungen hiervon, wobei die Formulierung keinen
VOC enthält
(in erster Linie aufgrund der Abwesenheit von organischen Bakterizidverbindungen).
Diese Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Herstellung einer
solchen antimikrobiellen klebrigen Latexformulierung, umfassend
die Schritte: (a) Bereitstellen eines Polymers, gleichzeitiges Vermischen
des Polymers mit einem anorganischen antimikrobiellen Mittel auf
Silberbasis (wie oben erwähnt)
und einem Verdicker, bis die resultierende Zusammensetzung eine
Viskosität
von vorzugsweise mindestens 4.000 cps bei 25°C und 1 Atm zeigt.
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Der
Ausdruck "klebriges
Latex" soll jede
verdickte Formulierung von bereits hergestellten Polymeren umfassen,
die eine Viskosität
von vorzugsweise mindestens 125.000 cps bei 25°C und 1 Atm aufweisen und die
auch eine Affinität
für unterschiedliche
Oberflächen
zeigen, die zu der Fähigkeit
zum Ausbilden einer stationären
Wechselwirkung zwischen dem Latex und der Zieloberfläche ohne
die erforderliche Anwesenheit anderer Klebinitiatoren, Additiven,
Verbindungen und anderen Zusammensetzungen führen. Solche Latizes sind im
Stand der Technik gut bekannt (siehe US-PS 5 736 591) und können in
einer Vielzahl von Anwendungen, die extrem dicke Klebstoffe, umfassend
ohne Beschränkung
Teppichrückseiten,
Versiegelungszusammensetzungen (für z.B. keramische Fliesen)
und dergleichen erfordern. Der Ausdruck "Polymer" soll jedes polymere Material umfassen,
das in Latexform vorliegen kann. Solche Inhaltsstoffe umfassen somit
ohne Beschränkung Olefine,
Acrylpolymere, Urethane, Vinylidenchloride, Vinylacetate, Vinylpyridine,
Aromaten, Silicone und Copolymere hiervon. Am bevorzugtesten ist
das Latex ein Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR)-Latex, ein Polyurethanlatex,
ein Vinylidenchloridlatex, ein Polyvinylidenchloridlatex, ein carboxyliertes
SBR-Latex und dergleichen. Solche Polymere umfassen erfindungsgemäss ohne
Beschränkung
und vorzugsweise HPL 8455NA (ein Vinylidenchlorid) von Dow, und
Reichold R101 (SBR-Kautschuk).
Die in dem erfinderischen Latex vorliegende Menge an Polymer liegt
im Bereich von etwa 10 bis etwa 60 %, bevorzugter etwa 25 bis etwa
50 %, am bevorzugtesten etwa 30 bis etwa 50 %. Es ist für solche
vorpräparierten Polymere
normal, dass sie biozide Mittel nur zum Zweck der Konservierung
solcher Verbindungen bei Langzeitlagerung enthalten.
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Solche
Latizes weisen vorzugsweise einen hohen Feststoffgehalt auf, um
starke Klebeeigenschaften bereitzustellen. Das Latex sollte, wie
oben erwähnt,
eine recht hohe Viskosität
aufweisen, um die festen Verbindungen in der Zusammensetzung zu
stabilisieren. Eine solche Viskosität, gemessen bei 25°C und 1 Atm Druck,
beträgt
mindestens 4.000 cps, vorzugsweise zwischen etwa 4.500 und 25.000
cps, bevorzugter etwa 5.000 bis etwa 15.000 cps, und am bevorzugtesten
etwa 5.000 bis etwa 12.000 cps. Der zu dem Polymer hinzugefügte erforderliche
Verdicker ist daher von hoher Wichtigkeit. Ein Verdicker, wie z.B.
ein Polyacrylatsalz (z.B. Natrium) wird sehr bevorzugt, obwohl andere
Standard-Latexverdickungsmittel für diesen Zweck verwendet werden
können.
Die Menge an Verdicker hängt
stark von der erwünschten
Zielviskosität
ab. Im allgemeinen sollte die Menge im Bereich von 0,005 bis etwa
5 Gew.% der gesamten Latexformulierung liegen, vorzugsweise etwa
0,01 bis etwa 3 %, bevorzugter etwa 0,015 bis etwa 1 %, und am bevorzugtesten
etwa 0,02 bis etwa 0,5 %.
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Der
Ausdruck ""antimikrobielles
Material auf Grundlage von anorganischem Silber" soll jede silberhaltige feste Verbindung
umfassen, die in erster Linie anorganischer Natur ist (ein gewisser
organischer Gehalt ist erlaubt, obwohl der primäre antimikrobielle Teil anorganisch
sein muss), fest bei hoher Temperatur und Druck ist und eine antimikrobielle
Aktivität
zeigt. Vorzugsweise ist ein solches Material eine Ionenaustauschverbindung
auf Silberbasis, ein Zeolith auf Silberbasis, ein Glas auf Silberbasis
oder irgendeine Kombination hiervon. Das bevorzugte Ionenaustauschmaterial
auf Silberbasis ist ein antimikrobielles Silberzirkoniumphosphat,
erhältlich
von Milliken & Company
unter dem Handelsnamen ALPHASAN®.
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Andere
erfindungsgemäss
potentiell bevorzugte, silberhaltige, feste anorganische, antimikrobielle
Mittel sind ein Silber-substituiertes Zeolith, erhältlich von
Sinanen unter dem Handelsnamen ZEOMIC® AJ,
oder ein Silber-substituiertes Glas, erhältlich von Ishizuka Glass unter
dem Handelsnamen IONPURE®, die entweder zusätzlich oder
als Ersatz für
die bevorzugte Ausführungsform
verwendet werden können.
Andere mögliche
Verbindungen, wiederum ohne Beschränkung, sind Materialien auf
Silberbasis, wie z.B. AMP® T558 und MICROFREE®,
beide erhältlich
von DuPont, wie auch JMAC®, erhältlich von Johnson Matheny.
Im allgemeinen wird eine solche Metallverbindung in einer Menge
von 0,00001 bis 10 Gew.%, in bezug auf die bestimmte Latexzusammensetzung,
hinzugefügt,
vorzugsweise 0,001 bis etwa 5 %, bevorzugter etwa 0,01 bis etwa
1 %, und am bevorzugtesten etwa 0,1 bis etwa 1,0 %.
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Andere
mögliche
Komponenten in der erfindungsgemässen
Latexzusammensetzung umfassen Wasser (als Verdünnungsmittel), Füllstoffe,
wie z.B. Calciumcarbonat (um dem Latex Festigkeit und Härte zu verleihen,
wie auch um die "leeren
Räume" für eine gleichförmige Festigkeitsdispersion
zu füllen),
flammverhindernde Mittel, wie z.B. Antimonoxid, erhältlich von
Great Lakes Chemicals, Emulgatoren und/oder Tenside (um eine effektivere
Wechselwirkung mit den Zieloberflächen und/oder ein Schäumen zur
leichteren Anwendung auf die Zieloberflächen bereitzustellen). Von
diesen Komponenten werden zum Zweck der Festigkeit und Härte die
Füllstoffe
im allgemeinen in grossen Mengen in die Latexformulierungen eingearbeitet.
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Wie
oben erwähnt
umfasst die Erfindung keine organischen bakteriziden Verbindungen
und somit keinen nennenswerten VOC-Gehalt, der von der antimikrobiellen
Komponente herrührt.
Dies ist sehr wichtig, um sicherzustellen, dass die Verwendung eines
solchen Latex nicht zu einer Freisetzung von umweltschädlichen und/oder
physikalisch gefährlichen
organischen Stoffen führt,
insbesondere bei Aussetzung an hohe Temperaturen (z.B. über etwa
100°C).
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Das
erfindungsgemässe
klebrige Latex wird vorzugsweise durch gleichzeitiges Zusammenbringen
aller erforderlichen Komponenten hergestellt, um das gleichförmigste
Produkt sowohl in bezug auf die Erscheinung als auch die physikalischen
Eigenschaften bereitzustellen. Somit ist eine gleichzeitige Verarbeitung
des Polymers, des Verdickers und des anorganischen antimikrobiellen
Mittels auf Silberbasis (wie auch weiterer potentieller Additive)
für diesen
Zweck erforderlich. Die Zugabe von solchen festen antimikrobiellen
Mitteln nach der Verarbeitung ist extrem schwierig, ohne hoch unerwünschte Verfärbungen
herzustellen (z.B. eine Verdunklung, insbesondere wenn hohe Temperaturen
für die
weitere Verarbeitung verwendet werden).
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Das
verwendete anorganische, antimikrobielle Mittel auf Silberbasis
sollte eine annehmbare logarithmische Abtötungsrate nach 24 Stunden gemäss dem AATCC-Testverfahren 100-1983
zeigen. Eine solche annehmbare, logarithmische Abtötungsrate
wird für
Staphylococcus aureus und Klebsiella pneumoniae um mindestens 0,1 über der
Basislinie getestet. Alternativ besteht ein annehmbares Niveau,
wenn die logarithmische Abtötungsrate
grösser
ist als die logarithmische Abtötungsrate
für nicht-behandelte
(mit anderen Worten ohne hinzugegebenes festes, anorganisches, antimikrobielles
Mittel) Latizes (wie z.B. eine Erhöhung der logarithmischen Abtötungsrate
von 0,5 über
der Kontrolle, antimikrobiell freien Latizes). Vorzugsweise betragen
diese Erhöhungen
der logarithmischen Abtötungsratengrundlinie
mindestens 0,3 für
S. aureus und 0,3 für
K. pneumoniae; bevorzugter betragen diese logarithmischen Abtötungsraten
jeweils 0,5; und am bevorzugtesten betragen diese logarithmischen
Abtötungsraten
jeweils 1,0. Natürlich
ist das obere Ende dieser logarithmischen Abtötungsraten viel höher als
die Grundlinie, und zwar um eine Grössenordnung von 5,0 (Abtötungsrate 99,999
%). Jede Rate dazwischen ist natürlich
ebenfalls annehmbar. Negative logarithmische Abtötungsraten sind erfindungsgemäss ebenfalls
annehmbar, sofern solche Messungen besser sind als diejenigen, die
für die korrelierenden,
nicht-behandelten Latizes aufgenommen wurden. In einem solchen Fall
zeigt das antimikrobielle Material in dem Latex zumindest eine Verhinderung
des Mikrobenwachstums.
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
dieser alternativen Textilbehandlungen werden nachstehend in grösserem Detail
diskutiert.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN:
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Beispiele
von besonders bevorzugten erfindungsgemässen Verbindungen sind unten
angegeben.
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HERSTELLUNG DES KLEBRIGEN
LATEX:
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Die
bevorzugten erfindungsgemässen
klebrigen Latizes werden gemäss
der unten gezeigten Tabelle hergestellt, wobei alle Komponenten
zusammengemischt werden. Die resultierende Viskosität jeder
dieser Zusammensetzungen ist in Bereichen angegeben.
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KLEBRIGE LATEXFORMULIERUNGEN:
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BEISPIEL
1 SBR-Latexherstellung
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Die
resultierende verarbeitete Formulierung zeigt eine Viskosität von etwa
5.500 cps. BEISPIEL
2 Vinylidenchloridlatexherstellung
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Die
resultierende verarbeitete Formulierung zeigt eine Viskosität von etwa
5.500 cps.
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Das
getestete antimikrobielle Material war ALPHASAN
® RC
5000 und RC 7000, und zu Vergleichszwecken Durotex 5000 (ein Bakterizid
auf Isothiazolinbasis von Rohm und Haas). Die resultierenden Latizes wurden
dann als Teppichrückseitenkomponenten
während
der Herstellung von Teppichplatten verwendet, was die Kombination
von mindestens drei Teppichkomponenten umfasste, nämlich der
Oberflächenfasern
(mit anderen Worten Florfasern), dem ersten Grundtextil (durch das
die Oberflächenfasern
eingeführt
werden) und das zweite Stütztextil
oder ein Polyurethanschaum oder eine Rückseite auf Polyolefinharzbasis.
Das klebrige Latex wurde auf der Seite des ersten Stütztextils
vor In-Kontakt-Bringen mit dem zweiten Stützmaterial eingeführt. Nach
Einführung
klebte das Latex fest an dem ersten Stützmaterial und nach In-Kontakt-Bringen
an das zweite Stützmaterial.
Das resultierende Verbundmaterial war ein stark zusammengeführter Artikel,
wie gewünscht.
Die Oberflächenfasern
wurden dann beschichtet und in verschiedene Präparationen von Mikroben, nämlich S.
aureus und K. pneumoniae, eingetaucht. Nach Aussetzung über 24 Stunden
wurde der Teppich dann bezüglich
der logarithmischen Abtötungsraten
für solche
Mikroben gemäss
dem AATCC-Testverfahren 100-1993 getestet. Die Ergebnisse jeder
der oben erwähnten
Formulierungen in Kombination mit den speziellen, oben erwähnten antimikrobiellen
Mitteln sind nachstehend in Tabellenform gezeigt. TABELLE
MIT EXPERIMENTELLEN DATEN Logarithmische Abtötungsraten für S. aureus
und R. pneumoniae
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Somit
zeigte das erfindungsgemässe
klebrige Latex hervorragende Klebe- und antimikrobielle Eigenschaften.
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Es
gibt natürlich
viele alternative Ausführungsformen
und Modifikationen der Erfindung, die vom Geist und Umfang der folgenden
Ansprüche
umfasst sein sollen.
