DE102009013228A1

DE102009013228A1 - Werkstoffzusammensetzung zum Herstellen von hygienisch anspruchsvollen Produkten

Info

Publication number: DE102009013228A1
Application number: DE102009013228A
Authority: DE
Original assignee: EUREHA GmbH
Current assignee: EUREHA GmbH
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2010-09-23
Anticipated expiration: 2029-03-18
Also published as: DE102009013228B4

Abstract

Bei einer Werkstoffzusammensetzung zum Herstellen von hygienisch anspruchsvollen Produkten mit einem Grundwerkstoff aus einem Kunststoff und einer den Kunststoff verstärkenden Faser soll dem Grundwerkstoff zumindest ein Anteil an hydrophobisierter, pyrogener Kieselsäure und/oder einem antibakteriell wirksamen Additiv sowie gegebenenfalls Teflon und/oder ein Schichtsilikat zugesetzt sein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkstoffzusammensetzung zum Herstellen von hygienisch anspruchsvollen Produkten mit einem Grundwerkstoff aus einem Kunststoff und einer den Kunststoff verstärkenden Faser.
Stand der Technik
Die hygienischen Anforderungen an Produkte insbesondere aus dem Sanitärbereich sind heute ausserordentlich hoch. Dies gilt nicht nur für Sanitärprodukte im privaten Bereich, sondern vor allem auch im öffentlichen und im medizinischen Bereich, d. h., vor allem in Arztpraxen und Krankenhäusern. Nur beispielsweise soll hier auf Toilettensitze verwiesen werden. Für jeden Benutzer in jedem Bereich sind diese Toilettensitze ein kritisches Produkt, das er benutzen muss, an das er aber sehr hohe Anforderungen stellt. Dies gilt nicht nur für die Frage der Sauberkeit, sondern auch vor allem für die mikrobiologische Bewertung. Die Produkte sollen weitest gehend schmutzabweisend und antimikrobiell ausgerüstet sein. Zu diesem Zweck hat auch die Nanotechnologie Einzug in die Herstellung derartiger Produkte gehalten. Es sollten Produktoberflächen entwickelt werden, die so glatt sind, dass sich keinerlei Schmutz daran festsetzen kann. Die Oberflächenenergie soll soweit verringert werden, dass jedwede Flüssigkeit abperlt. Zur Verbesserung der antimikrobiellen Wirksamkeit sollen spezielle antimikrobiell wirksame Substanzen angewendet werden und zwar als spezielle Beschichtungen oder als Ausrüstung des Grundwerkstoffs mit einem entsprechenden Material. Weiterhin soll die Oberflächenhärte gesteigert werden und zwar durch Anwendung spezieller Beschichtungen bzw. Ausrüstung des Materials in der Masse.
Speziell für einen Badewannenlifter als Beispiel eines hygienisch anspruchsvollen Produkts zeigt die DE 10 2005 044 982.4 A1 eine Zusammensetzung eines Materials, welches im wesentlichen aus Kunststoff, insbesondere Polypropylen, hergestellt ist. Diesem Kunststoff sollen antibakteriell wirkende Zusätze in Verbindung mit Glasfasern zugesetzt werden, wobei die antibakteriell wirkenden Zusätze Silberpartikel enthalten. Diese Zusammensetzung hat sich speziell für Badewannenlifter und deren Bauteile als sehr geeignet erwiesen.
Aufgabe
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die o. g. Zusammensetzung nochmals zu verbessern und insbesondere auch allgemein für hygienisch anspruchsvolle Produkte, wie beispielsweise Toilettensitze, anwendbar zu machen.
Lösung der Aufgabe
Zur Lösung der Aufgabe führt, dass dem Grundwerkstoff zumindest ein Anteil an hydrophobisierter, pyrogener Kieselsäure und/oder einem antibakteriell wirksamen Additiv sowie gegebenenfalls Teflon und/oder ein Schichtsilikat zugesetzt ist.
Eine Untersuchung hat ergeben, dass zum einen durch diese Zusammensetzung ein Kontaktwinkel von Wasser zu der Oberfläche des Produktes auf bis zu 115° erhöht wird, was bedeutet, dass die Oberfläche superhydrophob ist, da der Tropfen abrollen kann. Dies bedeutet gleichzeitig für die Frage der Anhaftung von Schmutz eine wesentliche Verbesserung, da auch Schmutz fast keine Chance hat, an dem Feststoff anzuhaften. Hier ist insbesondere die Anwendung von hydrophob modifizierter Kieselsäure zu nennen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Kieselsäure zu über 99% aus SiO₂ und aus Primärteilchen mit einem mittleren Durchmesser von ca. 5–10 nm. Neben der hydrophoben Modifizierung bewirkt der Einsatz von pyrogener Kieselsäure eine Steigerung der Oberflächenhärte.
Für eine antibakterielle Ausrüstung des Grundwerkstoffs aus Kunststoff bestehen mehrere prinzipielle Möglichkeiten:

1. Es werden dem Kunststoff chemische, antibakteriell wirksame Substanzen zugesetzt, die aufgrund des Konzentrationsgefälles zwischen dem Kunststoffinnern und der Umgebung an die Oberfläche diffundieren und dort wirksam werden können. Der Diffusionsprozess findet ständig statt, und der Vorrat an Wirkstoff im Kunststoff wird verbraucht.
2. Es werden Silberpartikel verwendet, die in die Zelle indringen, den Stoffwechsel und die Zellen dadurch abtöten. Die Silberpartikel können in einer Beschichtung aufgebracht oder immobilisiert auf geeigneten Trägermaterialien dem Kunststoff beigemengt werden. Sie werden lediglich beim Vorhandensein von Feuchtigkeit, welche die Bakterien zum Leben benötigen, freigesetzt.
3. Es werden Photokatalysatoren verwendet, die unter Bestrahlung von UV-Licht und in Anwesenheit von Sauerstoff durch eine oxidative Wirkung organische Materialien zerstören und dadurch Bakterien abtöten können. Der Photokatalysator wird dabei nicht verbraucht. Problematisch im Hinblick auf den Kunststoff ist, dass dieser selbst durch die oxidative Wirkung angegriffen werden kann.

Aus diesen Gründen werden gemäss der vorliegenden Erfindung Substanzen bevorzugt, bei denen Silberpartikel freigesetzt werden.
Auch Schichtsilikate finden in neuerer Zeit zunehmend Anwendung in der Kunststofftechnik. Sie werden als sehr effektive Verstärkungsmaterialien eingesetzt. Aufgrund ihrer Schichtstruktur lösen sich einzelne Schichten bei der Verarbeitung von den Schichtsilikatpartikeln ab und bilden wenige nanometerdicke Plättchen, die eine mechanische Verstärkung der Kunststoffmatrix, in die sie in relativ geringen Mengenanteilen eingearbeitet werden, bewirken. Gemäss der vorliegenden Erfindung wird vor allem Schichtsilikat aus einem Bentonit eingesetzt. Dies geschieht in einer Grössenordnung von 2 bis 5 Gew.% des gesamten Werkstoffs.
Als Grundwerkstoff selbst wird bevorzugt, jedoch nicht ausschliesslich, Polypropylen verwendet. Die besten mechanischen Eigenschaften wurden bei einem Einmischen von 30 bis 40 Gew.% Glasfasern in eine Polypropylenmatrix erreicht.
Als Ergebnis der erfindungsgemässen Zusammensetzung kann folgendes festgestellt werden:

– Die erfindungsgemässe Zusammensetzung weist durch die Erhöhung des Rand- oder Kontaktwinkels der Flüssigkeit gegenüber dem Produkt eine erhöhte Schmutzabweisung und eine verbesserte Reinigungsmöglichkeit auf.
– Eine sehr gute antimikrobielle Wirksamkeit konnte an dem Compound mit der höchsten Silberfreisetzung nachgewiesen werden.
– Die in dem Compound verwendete Kieselsäure führte zu einer wesentlichen Steigerung der Abriebfestigkeit der Produktoberfläche.

Insgesamt ist die erfindungsgemässe Werkstoffzusammensetzung besonders bei der Verwendung zur Herstellung von hygienisch anspruchsvollen Produkten geeignet. Vom Erfindungsgedanken wird auch ein entsprechendes Verfahren und die nach diesem Verfahren hergestellten Produkte aus dieser Werkstoffzusammensetzung umfasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005044982 A1 [0003]

Claims

Werkstoffzusammensetzung zum Herstellen von hygienisch anspruchsvollen Produkten mit einem Grundwerkstoff aus einem Kunststoff und einer den Kunststoff verstärkenden Faser, wobei dem Grundwerkstoff zumindest ein Anteil an hydrophobisierter, pyrogener Kieselsäure und/oder einem antibakteriell wirksamen Additiv sowie gegebenenfalls Teflon und/oder ein Schichtsilikat zugesetzt ist.
Werkstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Grundwerkstoff ein Polyolefin, vorzugsweise Polypropylen, verwendet wird.
Werkstoffzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als verstärkende Fasern Glasfasern Anwendung finden.
Werkstoffzusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass 30 bis 40 Gew.% Glasfasern in den Grundwerkstoff eingemischt sind.
Werkstoffzusammensetzung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kieselsäure zu über 99% aus SiO₂ besteht.
Werkstoffzusammensetzung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Grundwerkstoff eingemischte Kieselsäure aus Primärteilchen mit einem mittleren Durchmesser von ca. 5–10 nm besteht.
Werkstoffzusammensetzung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das antibakteriell wirksame Additiv Silberpartikel beinhaltet.
Werkstoffzusammensetzung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Silberpartikel in einer Beschichtung aufgebracht werden.
Werkstoffzusammensetzung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass Silberpartikel auf geeigneten Trägermaterialien dem Grundwerkstoff immobilisiert beigemengt werden.
Werkstoffzusammensetzung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als antibakteriell wirksame Additive Fotokatalysatoren verwendet werden.
Werkstoffzusammensetzung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass antibakteriell wirksame Additive von etwa 1 bis 3 Gew.% dem Grundwerkstoff beigemischt sind.
Werkstoffzusammensetzung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Teflon in Pulverform beigemischt ist.
Werkstoffzusammensetzung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverteilchen einen mittleren Partikeldurchmesser von 6–10 μm haben.
Werkstoffzusammensetzung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem Grundwerkstoff verwendete Schichtsilikat aus Bentonit hergestellt ist.
Werkstoffzusammensetzung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsilikat in der Größenordnung von 2 bis 5 Gew.% in den Grundwerkstoff gegeben ist.
Verwendung einer Werkstoffzusammensetzung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15 zur Herstellung von hygienisch anspruchsvollen Produkten.
Verfahren zur Herstellung von hygienisch anspruchsvollen Produkten aus einer Werkstoffzusammensetzung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15.
Hygienisch anspruchsvolles Produkt hergestellt aus einer Werkstoffzusammensetzung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15.