FR3043323A1 - Conteneur oxo-biodegradable antimicrobien - Google Patents
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Abstract
Conteneur oxo-biodégradable antimicrobien de déchets organiques ou d'activités de soins qui comprend une couche comprenant du polyéthylène basse densité, un additif d'oxo-biodégradation compris entre 0,2 et 2,2% en masse et un additif antimicrobien compris entre 0,2 et 2,2% en masse, répartis dans le polyéthylène. Il offre une durée de conservation à l'abri de la lumière d'au moins 3 ans, de préférence 5 ans, à une température ne dépassant pas 30°C. La conservation est estimée par la densité optique en carbonyle, issu de la dégradation du polyéthylène, mesurée selon la norme ISO 10640 -2011 par spectroscopie IR-TF. L'oxo-dégradation est inhibée par l'absence de lumière, et une durée de dégradation estimée par la densité optique en carbonyle, inférieure à 2 ans. L'additif d'oxo-dégradation ne favorise pas les spores de Clostridium difficile.
Description
Conteneur oxo-biodégradable antimicrobien L’invention relève du domaine des conteneurs destinés au recueil, au transport et à l’élimination sécurisée des déchets organiques, des déchets médicaux, des déchets d’activités de soins, etc. Plus particulièrement, l’invention vise à recueillir des déchets provenant des patients et des soins qui leur sont prodigués. De façon connue, de tels déchets étaient disposés dans des sacs en plastique, notamment à base de polyéthylène assurant une étanchéité convenable aux liquides selon le brevet EP 948304 de la Demanderesse. Toutefois, le risque était présent que des proliférations microbiennes se produisent à la surface du sac augmentant les risques de contamination de l’environnement du patient. Le polyéthylène présente une durée de dégradation très élevée.
La Demanderesse a mené des recherches visant à conserver la propriété d’étanchéité aux liquides offerte par le polyéthylène tout en bénéficiant d'une action antimicrobienne et d’une aptitude à une dégradation rapide après une durée élevée de stockage avec conservation des propriétés précitées. D’une part, le traitement de tels déchets par combustion est onéreux et des équipements spéciaux sont requis. D’autre part offrir une aptitude à une dégradation rapide répond à un besoin identifié par la Demanderesse. De troisième part, l’aptitude à une dégradation soulève une difficulté de conservation du conteneur avant son utilisation et une incompatibilité est relevée entre la dégradation rapide lors de l’élimination et l'action antimicrobienne. Or la dégradation rapide est un phénomène faisant intervenir des bactéries, d’où l’antagonisme entre les objectifs.
En effet, les conteneurs ou sacs hygiéniques sont utilisés dans les hôpitaux, les cabinets médicaux et paramédicaux et les maisons de retraite pour faciliter et sécuriser le recueil, le transport et l’élimination des fluides corporels de patients, notamment de patients alités, et les déchets organiques associés. L’augmentation des exigences en matière d’hygiène, la lutte contre les maladies nosocomiales, la prévention de la prolifération de germes responsables d’infections et la prise en compte des besoins écologiques et d’efficacité ont déterminé les objectifs de recherches. La Demanderesse a mis au point un conteneur, généralement un sac, oxo-biodégradable, apte à une bonne conservation avant utilisation, offrant une dégradation rapide et un effet antimicrobien satisfaisant. Ces objectifs sont en eux-mêmes contradictoires. L’invention permet d’assurer une conservation suffisante à l’abri, une oxo-biodégradation rapide lors de l’élimination après l’utilisation tout en évitant la prolifération de germes pathogènes.
Le conteneur oxo-biodégradable antimicrobien selon l’invention est destiné à des déchets organiques ou d’activités de soins. Le conteneur oxo-biodégradable comprend une couche comprenant du polyéthylène basse densité, un additif d’oxo-biodégradation compris en 0,2 et 2,2% en masse et un additif antimicrobien compris entre 0,2 et 2,2% en masse, répartis dans le polyéthylène, offrant une durée de conservation à l’abri de la lumière d’au moins 3 ans, de préférence 5 ans, à une température ne dépassant pas 30°. La conservation est estimée par la densité optique en carbonyle, issue de la dégradation du polyéthylène, mesurée selon la norme ISO 10640-2011 par spectroscopie IR-TF. L’oxo-dégradation est inhibée par l’absence de lumière. La durée d’oxo-biodégradation est estimée par la densité optique en carbonyle, ladite durée étant inférieure à 2 ans. L’additif d’oxo-biodégradation ne favorise pas les spores de Clostridium difficile.
Le conteneur oxo-biodégradable peut ainsi être stocké plusieurs années avant sa mise en œuvre. L’oxo-dégradation est accélérée par l’exposition aux UV et à une température élevée en conditions ordinaires de mise en œuvre dudit conteneur oxo-biodégradable, notamment en présence d’oxygène. La durée d’oxo-biodégradation permet la bio dégradation dudit conteneur oxo-biodégradable, ce qui s’avère une voie de traitement écologique et économique pour ce type de déchet. L’additif d’oxo-biodégradation est sélectionné pour ne pas avoir d’effet sur les spores de Clostridium difficile afin d’éviter de les favoriser. Une grande sécurité est ainsi obtenue à l’encontre des germes pathogènes.
Dans un mode de réalisation, l’additif d’oxo-biodégradation comprend un sel métallique et un antioxydant temporaire. Le sel métallique est choisi parmi le stéarate de manganèse, de cobalt et de fer. L’antioxydant temporaire est actif pendant au moins 3 ans à l’abri de la lumière et à une température ne dépassant pas 30°. De préférence, l’antioxydant temporaire est actif pendant au moins 5 ans. De préférence, l’antioxydant temporaire comprend du manganèse.
Dans un mode de réalisation, la durée de dégradation est inférieure à 18 mois.
Dans un mode de réalisation, l’additif antimicrobien comprend du zinc et des zéolites. Les zéolites offrent une excellente capacité de stockage du zinc. Le zinc est un antibactérien efficace et biocompatible.
Dans un mode de réalisation, les zéolites sont choisies parmi les heulandites. Les heulandites sont enrobables dans le polyéthylène.
Préférablement, l’additif antimicrobien comprend au moins 5% de pyrithione de zinc. Le pyrithione de zinc est biocompatible, biotolérant, antifongique et antibactérien. De plus, le pyrithione de zinc a une bonne résistance au vieillissement thermique ainsi qu’à l’exposition aux UV.
Dans un mode de réalisation, les zéolites sont chargées en un composant minéral antimicrobien, préférablement du zinc.
Dans un mode de réalisation, les zéolites sont enrobées dans le polyéthylène. Les zéolites peuvent être incorporées dans la matrice du polyéthylène.
Dans un mode de réalisation, les zéolites présentent une granulométrie comprise entre 0,5 et 1,0 pm, ladite couche présentant une épaisseur d’au moins 3,0 pm.
Dans un mode de réalisation, la durée de conservation à l’abri de la lumière estimée par la densité optique en carbonyle est d’au moins 5 ans. Le test de vieillissement peut être effectué avec un spectromètre Nicolet IslOIR-TS. Un test de vieillissement thermique accéléré peut être réalisé avec une étuve ventilée Memmert UFE600 à des températures de 60° et 70° conformément à la norme ASTM D5510, la durée de conservation étant confirmée par une période de test au cours duquel l'absence de signe significatif de dégradation de la matière est observée.
Dans un mode de réalisation, l’additif antimicrobien est actif contre 51 microorganismes dont Escherichia coli, Salmonella, Listeria, Pseudomonas, Aspergillus Niger, Aspergillus amstelodami, Aspergillus nidulans, Candida albicans, Clostridium difficile, Corynebacterium spp, Corynebacterium minutissimum, Enterobacter gergoviae, Klebsiella pneumoniae, Listeria monocytogenes, Mesophilic aerobes, Methicillin Résistant Staphylococcus aureus (MRS A), Mucor racemosus, M.thermophile, Pénicillium chrysogenum, Proteus mirabilis, Proteus vulgaris, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas cepacia, Pseudomonas putida, Saccharomyces cerevisiae, Salmonella enteritidis, Staphylococcus aureus, Trichophyton mentagrophytes et les spores de Clostridium difficile..
Dans un mode de réalisation, une pluralité de conteneurs identiques sont conditionnés dans une boîte opaque. La boîte opaque assure la protection contre la lumière et permet la conservation avant usage desdits conteneurs oxo-biodégradables. Ainsi, au cours de l’étape de conservation du conteneur, les bactéries de dégradation du polyéthylène restent soit absentes, notamment les bactéries présentes dans le sol par exemple Rhodococcus rhodochrous, soit inactives, en raison notamment de l’absence de lumière, de la température qui dans la mesure du possible ne dépasse pas 30°, et de l’additif d’oxo-dégradation muni d’au moins un antioxydant.
Dans un mode de réalisation, l'additif d’oxo-dégradation comprend deux antioxydants assurant une fonction de stabilisation du polyéthylène. L’oxo-biodégradation est une dégradation identifiée comme résultant de phénomènes oxydatifs et utilisant des bactéries. Les phénomènes oxydatifs et bactériens sont simultanés ou successifs. La dégradation s’accélère lors d’une exposition à la chaleur et/ou à la lumière. Ultérieurement, la dégradation se poursuit même si le conteneur est à l’abri de la lumière, par exemple enterré. Le conteneur peut ainsi être dégradé de manière satisfaisante. L’additif d’oxo-biodégradation peut comprendre un sel métallique, plus particulièrement un sel d’un métal de transition favorisant l’oxydation, un antioxydant primaire qui permet d’éviter une oxydation précoce du polyéthylène durant la production du conteneur en particulier durant l’extrusion/injection, en raison de la température atteinte lors de l’extrusion/injection, une température élevée étant un des facteurs accélérant le processus d’oxo-biodégradation, et un antioxydant secondaire stabilisant et neutralisant le processus oxydatif de création de radicaux libres dans le polyéthylène de manière temporaire. Les conteneurs ainsi obtenus sont oxo-biodégradables, bio-assimilables, recyclables et peuvent éventuellement être incinérés. Les conteneurs ont une activité antimicrobienne efficace sur plus de 50 microorganismes selon les normes IS022196 et JIS Z 2801 ainsi qu’efficace sur les spores de Clostridium difficile selon une méthode adaptée de la norme IS022196. Une adaptation est, par exemple, utile pour Clostridium difficile dont la culture est anaérobie. A cette fin, un système anaérobie est mis en œuvre.
Le conteneur offre ainsi une excellente protection contre les infections nosocomiales, les contaminations croisées, les souillures et le développement d’odeurs.
Dans un mode particulier de réalisation, le conteneur oxo-biodégradable comprend majoritairement du polyéthylène basse densité n° CAS 9002-88-4. L'additif antimicrobien est incorporé au polyéthylène au moment de la fabrication du conteneur. L'additif antimicrobien contient une substance active à base de zinc n° CAS 13463-41-7. Plus précisément, l'additif antimicrobien peut contenir du l-hydroxi-pyridine-2-thione de zinc. Une charge inerte peut également entrer dans la composition du conteneur, par exemple du carbonate de calcium.
Dans un mode de réalisation, l’additif d’oxo-biodégradation est compris en 1 et 2,2% en masse.
Dans un mode de réalisation, l’additif antimicrobien est compris en 1 et 2,2% en masse. L'additif d'oxo-biodégradation comprend également un antioxydant temporaire, par exemple un antioxydant phénolique. L'antioxydant phénolique peut être de formule chimique C73H108O12. L'antioxydant phénolique peut être un Irganox 1010, un Richnox 1010 ou encore de l'Evernox 10.
La biodégradabilité d'une substance dépend de sa structure chimique moléculaire. Un matériau est considéré comme biodégradable si la dégradation qui transforme le matériau en eau, dioxyde de carbone, méthane ou en biomasse est due à l'action de microorganismes tels que les bactéries et les champignons.
La biodégradabilité en elle-même ne fait pas l'objet d'une norme mais les normes ISO 14855 et ISO 14852 concernent l'évaluation de la biodégradabilité par la mesure de l'émission de CO2 et la consommation d'oxygène.
La Demanderesse a effectué des essais de stabilité dans les conditions de stockage normales.
La durée de conservation de l'échantillon d'essai est confirmée par une période de test où les propriétés du matériau sont significativement conservées. Le test a été effectué sur un sac en PEBD (de couleur blanche) et d’une épaisseur de 33,7 pm. Les résultats sont reportés avec la densité optique en carbonyle en ordonnée et la durée de vieillissement accéléré en heures en abscisse. Le test a consisté à soumettre un échantillon à un vieillissement thermique accéléré. Il permet de vérifier la stabilité de l’échantillon dans les conditions de stockage et au cours de sa durée de vie utile, voir tableau ci-dessous.
Vieillissement accéléré thermique
Densité optique (absorbance) Carbonyle au cours du test de vieillissement thermique accéléré
L'échantillon d'essai du matériau du conteneur a montré une période initiale de stabilité suivie d'une augmentation significative de la mesure de densité optique en carbonyle après 1872 heures de test. Ce résultat indique que l’échantillon a subi une dégradation. Ceci est confirmé par l’observation visuelle de l’aspect final de l’échantillon après le test. La période de stabilité initiale confirme que l’échantillon de test est initialement stable au vieillissement thermique. Le produit a la durée de vie requise au stockage utile dans des conditions de stockage à l’abri d’exposition prolongée aux UV et à une température moyenne de dépassant pas les 30°C.
Selon la méthodologie prévue dans l'Afnor AC T51-808, une exposition à 70° pendant 320 heures peut être assimilée à une exposition pendant un an à 30°. Par conséquent, l'absence de dégradations observée dans l'échantillon du conteneur à un vieillissement thermique jusqu'à 1872 heures de tests à 70° assure une conservation d'au moins cinq ans dans des conditions de stockage de température inférieure ou égales à 30°.
Un essai de vieillissement accéléré aux UV a été effectué.-L’essai simule la dégradation du matériau au cours de son exposition à l'environnement et en particulier l’effet de la lumière sur le plastique. La dégradation de l’échantillon est évaluée après une exposition prolongée à la lumière, simulant un abandon dans la nature. L’échantillon contenant l’additif d’oxo-biodégradation a montré tout au long du test une augmentation significative de la densité optique en carbonyle. Ce constat est confirmé par l’observation visuelle des échantillons à la fin du cycle de vieillissement aux UV : l’échantillon d’essai montre des signes de fragilisation physique tandis que l’échantillon de contrôle reste largement intact. L’observation d’une dégradation avancée dans l’échantillon d’essai est conforme à l’additif d’oxo-biodégradation, lequel favorise la dégradation du produit pendant une exposition prolongée au soleil. L'antioxydant temporaire est consommé lentement durant le stockage et peut être rapidement détruit par la lumière solaire et exposé lors de l'utilisation ou comme déchet. A la fin du test, l'échantillon de conteneur présente des signes visibles de fragilisation physique. L'exposition prolongée au soleil provoque une dégradation du conteneur. Les résultats sont reportés avec la densité optique en carbonyle en ordonnée et la durée de vieillissement accéléré en heures en abscisse, voir tableau ci-dessous.
Vieillissement accéléré UV
Densité optique (absorbance) Carbonyle au cours du test de vieillissement accéléré aux UV
Un essai de vieillissement accéléré UV/thermique successifs a été effectué.
Cet essai simule le vieillissement du matériau exposé à l'environnement. La dégradation de l’échantillon est évaluée dans l’environnement en absence de lumière. Il permet d’évaluer la dégradation du produit à la fin de sa durée de vie utile ou dans l’environnement lorsqu’il est disposé comme déchet en absence de lumière après une exposition préliminaire aux UV.
Après une exposition initiale aux UV durant 100 heures, aucun signe de dégradation significatif n’a été observé. Une fois transféré à l’étuve pour vieillissement thermique accéléré, l’échantillon a montré une augmentation significative dans la mesure de la densité optique en carbonyle, qui a progressé durant le reste de l’essai. Ceci indique que l’échantillon de test a subi une dégradation significative, voir tableau ci-dessous.
Vieillissement accéléré UV/thermique
Densité optique (absorbance) Carbonyle au cours des tests de vieillissement accélérés UV et thermique successifs
La Demanderesse a effectué des tests sur des échantillons contenant 1% d’additif d’oxo-biodégradation en masse et 1% d’additif antimicrobien en masse.
Un essai de vieillissement thermique accéléré_simule l’évolution de la dégradation de l’échantillon lors du stockage notamment à l’abri des UV. Il permet de vérifier la stabilité de l’échantillon dans les conditions de stockage et au cours de sa durée de vie utile.
Le film contenant les additifs et l’échantillon de contrôle n’ont pas montré une augmentation significative de la densité optique en carbonyle à la fin du test. Ceci indique que les échantillons n’ont pas subi de dégradation significative. L’absence de dégradation confirme la stabilité au vieillissement thermique. Ces résultats sont confirmés par l’observation visuelle des échantillons: à la fin du test, les deux échantillons sont intacts, voir tableau ci-dessous.
Vieillissement accéléré thermique
Densité optique (absorbance) Carbonyle au cours du test de vieillissement thermique accéléré
Un essai de vieillissement accéléré aux UV_simule la dégradation du matériau au cours de son exposition à l'environnement et en particulier l’effet de la lumière sur le plastique. Il permet d’évaluer la dégradation de l’échantillon après une exposition prolongée à la lumière, lorsque l’échantillon est abandonné dans la nature. L’échantillon contenant les additifs a subi une dégradation plus importante que celle de l’échantillon de contrôle. Une évolution plus importante en absorbance en carbonyle que l’échantillon de contrôle à la fin du test est mise en évidence. Ce résultat prouve que l’échantillon contenant les additifs pro-dégradant et antimicrobien se trouve dans un état de dégradation plus avancé. En effet, celui-ci a atteint une valeur de 0.0101 en absorbance en carbonyle après 672 heures de test, indiquant qu’il a atteint un niveau de fragilisation équivalent à une réduction de l’allongement à la rupture supérieure à 95%,
tandis que l’échantillon de contrôle n’a démontré qu’une augmentation de 0,0066 en absorbance en carbonyle. L’additif d’oxobiodégradation favorise la dégradation du film de PEBD. L’inclusion de l’additif antimicrobien n’a pas d’effet mesurable sur l’action de l’additif d’oxobiodégradation, voir tableau ci-dessous. Ce résultat est confirmé par l’aspect visuel final des échantillons : l’échantillon de test montre des signes de dégradation plus importants que l’échantillon de contrôle.
Vieillissement accéléré UV
Densité optique (absorbance) Carbonyle au
cours du test de vieillissement UV accéléré
Un essai de vieillissement accéléré UV/thermique successifs_simule le vieillissement du matériau qui a été exposé à l'environnement. La dégradation de l’échantillon dans l’environnement en absence de lumière est évaluée. L’essai permet d’évaluer la dégradation du produit à la fin de sa durée de vie utile ou dans l’environnement lorsqu’il est disposé comme déchet en absence de lumière après une exposition préliminaire aux UV.
Les résultats démontrent que l’échantillon de test a subi une dégradation significativement plus importante que l’échantillon de contrôle. L’évolution est plus importante en absorbance en carbonyle que l’échantillon de contrôle à la fin du test. L’échantillon contenant les additifs se trouve dans un état de dégradation plus avancé. En effet, l’échantillon a atteint une valeur de 0,0100 en absorbance en carbonyle après 336 heures de test (incluant les 48 heures de pré-vieillissement aux UV), indiquant qu’il a atteint un niveau de fragilisation équivalent à une réduction de l’allongement à la rupture supérieure à 95%, tandis que l’échantillon de contrôle n’a démontré aucune augmentation significative de l’absorbance en carbonyle. Ces observations démontrent que l’additif d’oxobiodégradation favorise la dégradation du film de PEBD. L’inclusion de l’additif antimicrobien ne semble pas avoir d’effet mesurable sur l’action du catalyseur pro-dégradant. Ce résultat est confirmé par l’apparence visuelle finale des échantillons : l’échantillon de test montre des signes de dégradation tandis que l’échantillon de contrôle reste intact.
Vieillissement accéléré UV/thermique
Densité optique (absorbance) Carbonyle au cours des tests de vieillissement accélérés UV et thermique successifs
Par ailleurs, la Demanderesse a réalisé des tests sur Clostridium difficile qui est une bactérie particulièrement préoccupante en milieu hospitalier et de santé publique. Cette bactérie se présente sous la forme végétative ou sous la forme de spores. Des tests de l'activité sporicide du conteneur oxo-biodégradable ont été réalisés sur la méthode IS022196, mise à part une modification technique liée à l'utilisation d'un système anaérobie spécifique à Clostridium difficile. Le conteneur oxo-biodégradable comprend un film de PEBD contenant 1% d’additif d’oxo-biodégradation en masse et 1% d’additif antimicrobien en masse.
Dans les conditions du test, le conteneur réduit le nombre de spores de Clostridium difficile de plus de 99,99 %.
Claims (11)
- Revendications1. Conteneur oxo-biodégradable antimicrobien de déchets organiques ou d’activités de soins, comprenant une couche comprenant du polyéthylène basse densité, un additif d’oxo-biodégradation compris entre 0,2 et 2,2% en masse et un additif antimicrobien compris entre 0,2 et 2,2% en masse, répartis dans le polyéthylène, offrant une durée de conservation à l’abri de la lumière d’au moins 3 ans, de préférence 5 ans, à une température ne dépassant pas 30°C, la conservation étant estimée par la densité optique en carbonyle, issu de la dégradation du polyéthylène, mesurée selon la norme ISO 10640-2011 par spectroscopie IR-TF, l’oxo-dégradation étant inhibée par l’absence de lumière, et une durée de dégradation estimée par la densité optique en carbonyle, inférieure à 2 ans, l’additif d’oxo-dégradation ne favorisant pas les spores de Clostridium difficile.
- 2. Conteneur selon la revendication 1, dans lequel l’additif d’oxo-biodégradation comprend un sel métallique choisi parmi le stéarate de manganèse, de cobalt et de fer et un antioxydant temporaire, actif pendant au moins 3 ans, de préférence 5 ans, à l’abri de la lumière et à une température ne dépassant pas 30°C, préférablement comprenant du manganèse.
- 3. Conteneur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la durée de dégradation est inférieure à 18 mois.
- 4. Conteneur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’additif antimicrobien comprend du zinc et des zéolites, préférablement choisies parmi les Heulandites.
- 5. Conteneur selon la revendication 4, dans lequel l’additif antimicrobien comprend au moins 5% de pyrithione de zinc.
- 6. Conteneur selon la revendication 4 ou 5, dans lequel les zéolites sont chargées en un composant minéral antimicrobien, préférablement Zn.
- 7. Conteneur selon l’une des revendications 4 à 6, dans lequel les zéolites sont enrobées dans le PE.
- 8. Conteneur selon l’une des revendications 4 à 7, dans lequel les zéolites présentent une granulométrie comprise entre 0,5 et 1 pm, la couche présentant une épaisseur d’au moins 3 pm.
- 9. Conteneur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la durée de conservation à l’abri de la lumière estimée par la densité optique en carbonyle est d’au moins 5 ans.
- 10. Conteneur selon la revendication 1, dans lequel l’additif antimicrobien est actif contre Escherichia coli, Salmonella, Listeria, Pseudomonas, Aspergillus Niger, Aspergillus amstelodami, Aspergillus nidulans, Candida albicans, Clostridium difficile, Corynebacterium spp, Corynebacterium minutissimum, Enterobacter gergoviae, Klebsiella pneumoniae, Listeria monocytogenes, Mesophilic aerobes, Methicillin Résistant Staphylococcus aureus (MRSA), Mucor racemosus, M.thermophile, Pénicillium chrysogenum, Proteus mirabilis, Proteus vulgaris, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas cepacia, Pseudomonas putida, Saccharomyces cerevisiae, Salmonella enteritidis, Staphylococcus aureus, Trichophyton mentagrophytes et les spores de Clostridium difficile.
- 11. Conteneur selon la revendication 1, dans lequel une pluralité de conteneurs identiques sont conditionnés dans une boîte opaque.
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