DE102015222486A1 - Neutralisations-Additiv - Google Patents

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Abstract

Ein Neutralisations-Additiv wird als geruchshemmendes Material eingesetzt. Das Neutralisations-Additiv dient zur Zugabe zu einem polymeren Grundmaterial. Das Additiv umfasst ein Adsorbens zur Neutralisierung geruchsbildender Moleküle und ein katalytisches Material zur Aufspaltung geruchsbildender Moleküle. Es resultiert ein Neutralisations-Additiv, bei dem eine Freisetzung von geruchsbildenden Verbindungen in eine äußere Umgebung zumindest weitgehend verhindert ist, und welches sich mit einem polymeren Grundmaterial zu einem Produkt formen lässt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Neutralisations-Additiv zum Einsatz in Silikon-Produkten, die mit schwefelbasierten Geruchsstoffen in Kontakt kommen und seine Verwendung in polymeren Grundmaterialien zur Neutralisierung und Aufspaltung von geruchsbildenden Molekülen.
  • So kann das Neutralisations-Additiv in einem medizinischen oder pharmazeutischen Produkt verwendet werden. Ein Beispiel für eine derartige medizinische Produktanwendung ist ein Rektalkatheter.
  • Grundsätzlich kann das Neutralisations-Additiv auch außerhalb der medizinischen oder pharmazeutischen Anwendung zum Einsatz kommen, nämlich generell dort, wo durch die Diffusion von geruchsintensiven Molekülen durch eine Schlauchwand anwendungsbedingt mit einer unerwünschten Geruchsentwicklung zu rechnen ist. Derartige weitere Anwendungen sind beispielsweise Gasleitungen aus Kunststoff, bei denen ein entsprechendes Neutralisations-Additiv beispielsweise eine Unterscheidung einer Wanddiffusion von einer echten Leckage ermöglicht und somit eine Leckagedetektion ermöglicht ist. Weitere Anwendungsbeispiele sind Rohrleitungen und deren Kompensatoren, wie sie z.B. bei Erdölleitungen oder Biogasanlagen Verwendung finden. Ein weiteres Anwendungsbeispiel unabhängig von einer medizinischen oder pharmazeutischen Anwendung, bei dem ein entsprechendes Neutralisations-Additiv eingesetzt werden kann, ist eine Dichtung. Auch Beschichtungen und Auskleidungen von Tanks sind geeignete Anwendungsbeispiele. Als polymeres Grundmaterial kann Silikon oder ein thermoplastisches Elastomer (TPE) zum Einsatz kommen.
  • Stoffgemische, die schwefelbasierte Geruchsstoffe enthalten, treten in Erdölraffinerien, bei dem Transport von Erdöl, bei der Herstellung von Biogas und Biodiesel auf. In diesen Bereichen ist eine Geruchsreduzierung durch die Bindung dieser Geruchsstoffe an ein Neutralisations-Additiv möglich.
  • In Faultürmen, Kläranlagen, Sanitäreinrichtungen wie mobilen Toiletten (u.a. in Wohnmobilen), in der Kanalisation oder auch auf Mülldeponien entstehen schwefelhaltige Gase, deren schwefelhaltige Komponenten einen starken Geruch verursachen. Eine Geruchsminderung kann erreicht werden, wenn mit einem Neutralisations-Additiv versehene Silikonschläuche bzw. mit Silikon ausgekleidete Leitungen und Behälter verwendet werden.
  • Schwefelhaltige chemische Erzeugnisse, wie z.B. Mercaptane, besitzen einen starken Eigengeruch. Die Geruchsbelästigung während des Herstellungsprozesses, der Lagerung und des Transports kann durch Verwendung von einem mit einem Neutralisations-Additiv versehenen Silikonschlauch bzw. von mit Silikon ausgekleidete Leitungen und Behälter gemindert werden.
  • Die EP 2 620 168 A1 beschreibt die Herstellung eines Schlauchs mit Geruchsbarriere für den Einsatz als Katheter.
  • In der EP 2 001 671 B1 wird ein mehrschichtiges Material beschrieben, das sich für den Einsatz in geruchsintensiven Bereichen, z.B. als geruchshemmende Substanz in einem Katheterbeutel eignet.
  • In der WO 2013/043 226 A1 wird ein geruchshemmendes Material beschrieben, das für den Einsatz in Kathetern oder Fäkalienbeuteln geeignet ist.
  • Je nach Anwendung kann gewünscht sein, dass ein Geruch eines Mediums, dem ein Produkt ausgesetzt ist, nicht nach außen dringt, so dass es zu keiner unerwünschten Geruchsbelästigung einer äußeren Umgebung kommt. Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Neutralisations-Additiv bereitzustellen, das die Freisetzung von geruchsbildenden Verbindungen in eine äußere Umgebung zumindest weitgehend verhindert und sich mit einem polymeren Grundmaterial zu einem Produkt formen lässt.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Neutralisations-Additiv mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
  • Das im Neutralisations-Additiv vorliegende Adsorbens und das katalytische Material sorgen für eine Neutralisierung geruchsbildender Moleküle. Das Adsorbens kann insbesondere Schwefelverbindungen neutralisieren. Geruchsbildende Schwefelverbindungen sind u.a. Schwefelwasserstoff, Methanthiol, Allylmethylsulfid, Disulfide (wie z.B. Dimethyldisulfid, Methylpropyldisulfid, Dipropyldisulfid, cis-Propenylpropyldisulfid, trans-Propenylpropyldisulfid) und Trisulfide (wie z.B. Dimethyltrisulfid). Das Adsorbens kann eine große aktive Oberfläche aufweisen. Das Adsorbens weist insbesondere eine BET-Oberfläche von 100–600 m2/g, bevorzugt von 250–500 m2/g, besonders bevorzugt von 300–400m2/g, auf. Die aktive Oberfläche des Adsorbens wird dabei nach der BET(Brunauer, Emmett, Teller)-Methode (vgl. DIN 66131 und ISO 9277) bestimmt und wird auch als BET-Oberfläche bezeichnet. Die BET-Oberfläche wird am pulverförmigen Material oder an Tabletten entsprechend DIN 66131 bestimmt.
  • Das katalytische Material kann für eine Aufspaltung geruchsbildender und damit störender Moleküle sorgen. Das Adsorbens und das katalytische Material sind daher zur Ausbildung der Geruchsbarriere geeignet, indem die geruchsbildenden Moleküle entweder adsorbiert oder in kleinere, nicht mehr geruchsbildende Moleküle aufgespalten werden. Das katalytische Material kann auch dann noch geruchshemmend und jedenfalls geruchsmindernd wirken, wenn eine Beladung des Adsorbens bereits eine kritische Beladungsgrenze überschreitet.
  • Soweit nach Anspruch 2 das katalytische Material als Komponente des Adsorbens vorliegt, vereinbart das Adsorbens die Funktionen „Neutralisierung“ und „katalytische Beseitigung störender Gerüche“.
  • Alternativ oder zusätzlich kann nach Anspruch 3 das katalytische Material als zusätzlich zum Adsorbens vorhandene Komponente vorliegen. Ein derart in dem Neutralisations-Additiv vorliegendes zusätzliches katalytisch aktives Material ist geeignet, geruchsbildende Moleküle aufzuspalten. Dabei kann es auch Moleküle aufspalten, die aufgrund ihrer Größe nicht an dem Adsorbermaterial adsorbiert werden können. Nach der Aufspaltung liegen diese Moleküle als kleinere Moleküle vor und können im folgenden Schritt am Adsorbens adsorbiert werden und aufgrund seiner katalytischen Funktion weiter aufgespalten werden.
  • Das in dem Neutralisations-Additiv vorliegende katalytische Material kann ein Metall, insbesondere mit einer Oxidationsstufe ungleich 0, oder eine nichtmetallische Komponente bzw. eine nichtmetallische Verbindung umfassen. Bei einer alternativen Ausgestaltung des katalytischen Materials kann dieses sowohl eine metallische als auch eine nichtmetallische Komponente umfassen.
  • Für metallhaltige Verbindungen nach Anspruch 4, die das katalytisch aktive Material umfasst, eignen sich insbesondere die Metalle Mangan, Zink, Eisen oder Edelmetalle oder eine Kombination von mindestens zweier dieser Metalle. Auch Edelstahl kann zum Einsatz kommen.
  • Besonders geeignete Edelmetalle nach Anspruch 5 sind ausgewählt aus Platin, Gold, Silber, Kupfer oder einer Kombination von mindestens zwei dieser Edelmetalle. Bei einer alternativen Ausgestaltung des Neutralisations-Additivs kann als metallhaltige Verbindung auch eine solche Verbindung verwendet werden, bei der das Metallelement nicht als reines Metall, d.h. in der Oxidationsstufe 0 vorliegt. Auch Kombinationen aus einem reinen Metall und Metallelement im nicht metallischen Zustand können zum Einsatz kommen.
  • Enthält das Neutralisations-Additiv Kupfer, liegt dieses bevorzugt in einem Anteil von mindestens 0,1 Gew.-%, besonders von 0,1 bis 10 Gew.-% vor. Dieser Kupferanteil kann sich in dem Adsorbens, enthaltend die katalytische Funktion, oder sich in dem weiteren katalytisch aktiven Material befinden.
  • Enthält das Neutralisations-Additiv Mangan, liegt dieses bevorzugt in einem Anteil von mindestens 10 Gew.-%, besonders von 10 bis 15 Gew.-% vor. Dieser Mangananteil kann sich in dem Adsorbens, enthaltend die katalytische Funktion, oder sich in dem weiteren katalytisch aktiven Material befinden.
  • Enthält das Neutralisations-Additiv Zink, liegt dieses bevorzugt in einem Anteil von mindestens 20 Gew.-%, besonders von 20 bis 40 Gew.-% vor.
  • Dieser Zinkanteil kann sich in dem Adsorbens, enthaltend die katalytische Funktion, oder sich in dem weiteren katalytisch aktiven Material befinden.
  • Ein Molekularsieb nach Anspruch 6 stellt eine besonders effektive Variante eines Neutralisations-Additivs dar. Das Molekularsieb kann poröse Strukturen, insbesondere poröse kristalline Strukturen bereitstellen, deren Porengröße gezielt den zu bindenden geruchsbildenden Molekülen angepasst werden kann. Bei Einsatz eines Molekularsiebs kann der Katalysator so gewählt sein, dass er Moleküle aufspaltet, für deren unaufgespaltene Form die Poren des Molekularsiebs zu klein sind.
  • Ein mikroporöses Material nach Anspruch 7, insbesondere ein Zeolith nach Anspruch 8, stellt ein besonders geeignetes Neutralisations-Additiv dar. Das mikroporöse Material, insbesondere der Zeolith, kann eine adsorbierende Wirkung haben. Es können natürlich vorkommende und/oder synthetisch hergestellte mikroporöse Strukturen, insbesondere Zeolith-Strukturen zum Einsatz kommen.
  • Ein Zeolith der Topologie BEA nach Anspruch 9 stellt ein besonders geeignetes Neutralisations-Additiv dar. Bei dem Zeolith der Topologie BEA handelt es sich bevorzugt um einen synthetisch hergestellten Zeolithen. Auch ein anderes Zeolith-Material mit einem dreidimensionalen Kanalsystem kann zum Einsatz kommen. Als Beispiele sind Zeolithe mit MFI, FAU und MOR Topologie zu nennen. Bezüglich der Nomenklatur der vorgenannten Topologien wird auf den „Atlas of Zeolite Framework Types", Ch. Baerlocher, 5th Edition, 2001 verwiesen, der eine Übersicht über die verschiedenen Topologien der Zeolithstrukturen liefert und dessen Offenbarung diesbezüglich in die Beschreibung aufgenommen wird.
  • Der Zeolith hat dabei insbesondere die Funktion, die geruchsbildenden Moleküle zu adsorbieren. Dies erfolgt aufgrund der spezifischen Zeolithstruktur, die Kanäle und/oder Hohlräume aufweist, die für Moleküle einer bestimmten Größe zugänglich sind.
  • Das katalytische Material in dem Neutralisations-Additiv kann entweder als eigene Verbindung neben dem Adsorbens vorliegen, insbesondere als metallhaltige Verbindung, ganz besonders in Form eines Oxids, Hydroxids, Carbonats oder Phosphats.
  • Liegt das Adsorbens z.B. als Zeolith vor, kann dieser Zeolith zusätzlich metallhaltige Komponenten beinhalten, die entweder in Form einer reinen metallischen Phase, das bedeutet in der Oxidationsstufe 0, oder in Form von Metallionen vorliegen. In diesem Fall liegt das katalytische Material des Neutralisations-Additivs in der Zeolithstruktur selber vor.
  • Partikel mit einer Partikelgröße von 0,1 µm bis 50,0 µm, insbesondere von 1,0 bis 10 µm nach Anspruch 10 haben sich für das Neutralisations-Additiv als besonders geeignet herausgestellt. Insbesondere das weitere katalytische Material weist eine Partikelgröße von 0,1 µm bis 50,0 µm, insbesondere von 1,0 bis 10,0 µm auf. Zusätzlich kann das Adsorbens eine Partikelgröße von 0,1 µm bis 50,0 µm, insbesondere von 1,0 bis 10,0 µm aufweisen.
  • Eine Additivpaste nach Anspruch 11 ermöglicht eine exakte Vorbereitung einer Zusammensetzung des Neutralisations-Additivs. Die Paste ermöglicht eine ausreichende Materialdurchmischung mit dem polymeren Grundmaterial. Die Herstellung der Additivpaste kann durch Dispergieren und insbesondere durch Fein-Dispergieren erfolgen.
  • Ein Zeolith-Anteil nach Anspruch 12 führt zu einer besonders geeigneten Zusammensetzung der Additivpaste.
  • Ausführungsbeispiele
  • Nachfolgend wird die Zusammensetzung von Beispielen für das Schlauchkörpermaterial beschrieben. Die Angabe „Teile“ bezieht sich dabei jeweils auf Gewichtsanteile. Alternative Zusammensetzungen sind möglich, bei denen die Angabe „Teile“ dann molare Anteile oder auch Volumenteile bezeichnen kann.
  • Beispiel 1
    • 100 Teile Silikon-Grundmaterial
    • 1,6 Teile Vernetzer
    • 5 Teile Additivpaste
  • Als Grundmaterial kann ein peroxidisch vernetztes Silikon zum Einsatz kommen. Dieses Silikon kann eine Shore-Härte im Bereich zwischen 30 A und 80 A und insbesondere eine Shore-Härte von 50 A haben. Es können ein- oder mehrkomponentige Silikone zum Einsatz kommen. Es können hochtemperaturvernetzende oder raumtemperaturvernetzende Silikone zum Einsatz kommen.
  • Anstelle von Silikon als Grundmaterial kann als Grundmaterial ein thermoplastisches Elastomer zum Einsatz kommen.
  • Als Vernetzer kann ein peroxidischer Vernetzer, ein Platin-Vernetzer oder ein UV-Vernetzer zum Einsatz kommen.
  • Die Additivpaste hat bei diesem Ausführungsbeispiel folgende Zusammensetzung:
    47,9 Gew.-% BEA-Zeolith
    13,1 Gew.-% Mangan
    7,7 Gew.-% Kupfer
  • Die Additivpaste umfasst regelmäßig noch eine fließfähige Trägerkomponente. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die vorstehend erwähnten Komponenten BEA-Zeolith, Mangan und Kupfer in trockener Form zuzugeben.
  • Beispiel 2
  • Vom Ausführungsbeispiel 1 unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel 2 nur durch die Zusammensetzung der Additivpaste. Diese ist folgende:
    47,9 Gew.-% BEA-Zeolith
    33,8 Gew.-% Zink
    2,1 Gew.-% Kupfer
    Silikonöl als Trägerfluid
  • Die Menge des Silikonöls als Trägerfluid ist hierbei unkritisch. Das Trägerfluid dient dazu, die Viskosität der Additivpaste einzustellen.
  • Bei beiden Ausführungsbeispielen wird die Additivpaste zunächst durch Dispergieren und anschließendes Fein-Dispergieren hergestellt und dann dem Silikon-Grundmaterial beigemischt. Es kann dann zur Produktherstellung beispielsweise eine Extrusion des so hergestellten Compounds zu einem Polymerprodukt erfolgen.
  • Auch eine Anwendung des Polymerprodukts in der Pharmazie ist möglich, beispielsweise als Abfüllschlauch für Medikamente. Auch eine anderweitige Anwendung, beispielsweise als Gasleitung oder als Dichtung, ist möglich. Das Polymerprodukt findet in der Medizintechnik, insbesondere als Rektalkatheter Verwendung. Das Polymerprodukt kann die Funktion eines Drainageschlauchs haben.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2620168 A1 [0007]
    • EP 2001671 B1 [0008]
    • WO 2013/043226 A1 [0009]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN 66131 [0012]
    • ISO 9277 [0012]
    • DIN 66131 [0012]
    • „Atlas of Zeolite Framework Types“, Ch. Baerlocher, 5th Edition, 2001 [0025]

Claims (15)

  1. Neutralisations-Additiv zum Einsatz als geruchshemmendes Material, wobei das Neutralisations-Additiv zur Zugabe zu einem polymeren Grundmaterial dient, – mit einem Adsorbens zur Neutralisierung geruchsbildender Moleküle und – mit einem katalytischen Material zur Aufspaltung geruchsbildender Moleküle.
  2. Neutralisations-Additiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das katalytische Material als Komponente des Adsorbens vorliegt.
  3. Neutralisations-Additiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das katalytische Material als zusätzlich zum Adsorbens vorhandene Komponente vorliegt.
  4. Neutralisations-Additiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das katalytische Material eine metallhaltige Verbindung umfasst.
  5. Neutralisations-Additiv nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Edelmetall als das katalytische Material.
  6. Neutralisations-Additiv nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Neutralisations-Additiv ein Molekularsieb umfasst.
  7. Neutralisations-Additiv nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Neutralisations-Additiv ein mikroporöses Material umfasst.
  8. Neutralisations-Additiv nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Neutralisations-Additiv einen Zeolith umfasst.
  9. Neutralisations-Additiv nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Zeolith ein Zeolith der Topologie von BEA, MFI, FAU oder MOR vorliegt.
  10. Neutralisations-Additiv nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorbens und/oder das katalytische Material in Form von Partikeln mit einer mittleren Partikelgröße von 0,1 µm bis 50,0 µm, insbesondere von 1,0 µm bis 10,0 µm vorliegt.
  11. Neutralisations-Additiv nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es in Form einer Additivpaste vorliegt.
  12. Neutralisations-Additiv nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Additivpaste mindestens 30 Gew.-% Zeolith beinhaltet.
  13. Verwendung des Neutralisations-Additivs nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in einem polymeren Grundmaterial zur Neutralisierung und Aufspaltung von geruchsbildenden Molekülen
  14. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Grundmaterial ein Silikon ist.
  15. Verwendung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Grundmaterial als Schlauch vorliegt.
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