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DE10247931A1 - Antimikrobielle Elastomere - Google Patents

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DE10247931A1
DE10247931A1 DE10247931A DE10247931A DE10247931A1 DE 10247931 A1 DE10247931 A1 DE 10247931A1 DE 10247931 A DE10247931 A DE 10247931A DE 10247931 A DE10247931 A DE 10247931A DE 10247931 A1 DE10247931 A1 DE 10247931A1
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DE
Germany
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antimicrobial
rubber
elastomers
acrylate
polymers
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE10247931A
Other languages
English (en)
Inventor
Peter Dipl.-Chem. Dr. Ottersbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Creavis Gesellschaft fuer Technologie und Innovation mbH
Original Assignee
Creavis Gesellschaft fuer Technologie und Innovation mbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Creavis Gesellschaft fuer Technologie und Innovation mbH filed Critical Creavis Gesellschaft fuer Technologie und Innovation mbH
Priority to DE10247931A priority Critical patent/DE10247931A1/de
Priority to AU2003260458A priority patent/AU2003260458A1/en
Priority to PCT/EP2003/009421 priority patent/WO2004035666A2/de
Publication of DE10247931A1 publication Critical patent/DE10247931A1/de
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Abstract

Die Erfindung betrifft antimikrobielle kautschukartige Systeme, insbesondere solche, die in Kontakt mit Frisch- oder Brauchwasser stehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft antimikrobielle Elastomere, d. h. kautschukartige Systeme, insbesondere solche, die in Kontakt mit Frisch- oder Brauchwasser stehen und Verfahren zu deren Herstellung.
  • Besiedlungen und Ausbreitungen von Bakterien auf Oberflächen von Rohrleitungen, Behältern oder Verpackungen sind im hohen Maße unerwünscht. Es bilden sich häufig Schleimschichten, die Mikrobenpopulationen extrem ansteigen lassen, die Wasser-, Getränke- und Lebensmittelqualitäten nachhaltig beeinträchtigen und sogar zum Verderben der Ware sowie zur gesundheitlichen Schädigung der Verbraucher führen können.
  • Aus allen Lebensbereichen, in denen Hygiene von Bedeutung ist, sind Bakterien fernzuhalten. Davon betroffen sind Textilien für den direkten Körperkontakt, insbesondere für den Intimbereich und für die Kranken- und Altenpflege. Außerdem sind Bakterien fern zu halten von Möbel- und Geräteoberflächen in Pflegestationen, insbesondere im Bereich der Intensivpflege und der Kleinstkinder-Pflege, in Krankenhäusern, insbesondere in Räumen für medizinische Eingriffe und in Isolierstationen für kritische Infektionsfälle sowie in Toiletten.
  • Gegenwärtig werden Geräte, Oberflächen von Möbeln und Textilien gegen Bakterien im Bedarfsfall oder auch vorsorglich mit Chemikalien oder deren Lösungen sowie Mischungen behandelt, die als Desinfektionsmittel mehr oder weniger breit und massiv antimikrobiell wirken. Solche chemischen Mittel wirken unspezifisch, sind häufig selbst toxisch oder reizend oder bilden gesundheitlich bedenkliche Abbauprodukte. Häufig zeigen sich auch Unverträglichkeiten bei entsprechend sensibilisierten Personen.
  • Eine weitere Vorgehensweise gegen oberflächige Bakterienausbreitungen stellt die Einarbeitung antimikrobiell wirkender Substanzen in eine Matrix dar.
  • Daneben stellt auch die Vermeidung von Algenbewuchs auf Oberflächen eine immer bedeutsamere Herausforderung dar, da inzwischen viele Aussenflächen von Gebäuden mit Kunststoffverkleidungen ausgestattet sind, die besonders leicht veralgen. Neben dem unerwünschten optischen Eindruck kann unter Umständen auch die Funktion entsprechender Bauteile vermindert werden. In diesem Zusammenhang ist z.B. an eine Veralgung von photovoltaisch funktionalen Flächen zu denken.
  • Eine weitere Form der mikrobiellen Verunreinigung, für die es bis heute ebenfalls keine technisch zufrieden stellende Lösung gibt, ist der Befall von Oberflächen mit Pilzen. So stellt z.B. der Befall von Fugen und Wänden in Feuchträumen mit Aspergillus niger neben dem beeinträchtigten optischen auch einen ernst zu nehmenden gesundheitsrelevanten Aspekt dar, da viele Menschen auf die von den Pilzen abgegebenen Stoffe allergisch reagieren, was bis hin zu schweren chronischen Atemwegserkrankungen führen kann.
  • Im Bereich der Seefahrt stellt das Fouling der Schiffsrümpfe eine ökonomisch relevante Einflussgröße dar, da mit dem Bewuchs verbundenen erhöhten Strömungswiderstand der Schiffe ein deutlicher Mehrverbrauch an Kraftstoff verbunden ist. Bis heute begegnet man solchen Problemen allgemein mit der Einarbeitung giftiger Schwermetalle oder anderer niedermolekularer Biozide in Antifoulingbeschichtungen, um die beschriebenen Probleme abzumildern. Zu diesem Zweck nimmt man die schädlichen Nebenwirkungen solcher Beschichtungen in Kauf, was sich aber angesichts der gestiegenen ökologischen Sensibilität der Gesellschaft als zunehmend problematisch herausstellt.
  • So offenbart z. B. die US-PS 4 532 269 ein Terpolymer aus Butylmethacrylat, Tributylzinnmethacrylat und tert.-Butylaminoethylmethacrylat. Dieses Copolymer wird als antimikrobieller Schiffsanstrich verwendet, wobei das hydrophile tert.-Butylaminoethylmethacrylat die langsame Erosion des Polymers fördert und so das hochtoxische Tributylzinnmethacrylat als antimikrobiellen Wirkstoff freisetzt.
  • In diesen Anwendungen ist das mit Aminomethacrylaten hergestellte Copolymer nur Matrix oder Trägersubstanz für zugesetzte mikrobizide Wirkstoffe, die aus dem Trägerstoff diffundieren oder migrieren können. Polymere dieser Art verlieren mehr oder weniger schnell ihre Wirkung, wenn an der Oberfläche die notwendige „minimale inhibitorische Konzentration, (MIK) nicht mehr erreicht wird.
  • Aus der europäischen Patentanmeldung 0 862 858 ist weiterhin bekannt, dass Copolymere von tert.-Butylaminoethylmethacrylat, einem Methacrylsäureester mit sekundärer Aminofunktion, inhärent mikrobizide Eigenschaften besitzen.
  • Wasser stellt für jede Art von Mikroorganismen eine notwendige Lebensressource dar. Aus diesem Grunde sieht man sich bei wasserführenden Systemen, gleich ob frisch- oder brauchwasserbasierten, stets mit dem Problem des Biofoulings- und der Biokorrosion konfrontiert. Erschwerend kommt hinzu, dass man wasserführende Systeme im Allgemeinen gegen die Umgebung abdichten muss. Dies geschieht konventionell meistens durch elastische, oft gummi- bzw. kautschukartige Abdichtungen, wie z. B O-Ringe. Diese Materialien bestehen aus kohlenstoffbasierten Materialien und beinhalten darüber hinaus oft Weichmacher, die für die Bakterien als zusätzliche Kohlenstoff-, und damit Nahrungsquelle, dienen können. Der bakterielle Abbau des Kautschuks oder des Weichmachers führt zu einer drastischen Veränderung der mechanischen Eigenschaften dieser Bauteile, da die elastischen Eigenschaften stark nachlassen, und so eine Abdichtung oftmals nicht länger mehr möglich ist. Dies führt zu Leckagen mit damit verbundenen Schäden oder aber zur Notwendigkeit, die entsprechenden Dichtungen im Vorfeld regelmäßig zu überprüfen und rechtzeitig auszutauschen. Durch die „Befütterung" der Bakterien mittels der Kohlenstoffquelle aus diesen Materialien kommen auch Sekundärschäden zum Ausbruch. Ein Beispiel hierfür ist Biokorrosion, d. h. dass Bakterien z. B. korrosive Effekte auf Metalle haben, die im Vorfeld durch das Vorhandensein von Kohlenstoffquellen erst in entsprechend gefährliche Konzentrationen aufgewachsen sind.
  • Der Einsatz niedermolekularere Biozide verbietet sich für die Ausrüstung derartiger Materialien im Allgemeinen von selbst, da einerseits eine Einarbeitung in solche Materialien recht schwierig ist, andererseits diese Systeme permanent Wirkstoff abgegeben und damit dieser letztendlich so in den Materialien abgereichert wird, dass ein sinnvoller Schutz nicht mehr gegeben ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur antimikrobiellen Ausrüstung von kautschuk- bzw. gummiartigen Materialien zu entwickeln, welches die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.
  • Antimikrobielle Polymere sind z. B. aus den folgenden Patentanmeldungen bekannt: DE 100 24 270 , DE 100 22 406 , WO 01/18077, DE 100 14 726 , DE 100 08 177 , WO 01/16193, WO 01/19878, WO 01/14435, WO 00/69926, WO 00/69938, WO 00/69937, WO 00/69933, WO 00/69934, WO 00/69925, WO 00/69935, WO 00/69936, WO 00/69264, WO 00/44818, WO 00/44812.
  • Die bekannten Anwendungen der antimikrobiellen Polymere betreffen die antimikrobielle Ausrüstung großer Flächen, z. B. von Rohren. Es hat sich jedoch unerwarteter Weise gezeigt, das elastische Verbindungen von wasserdurchflossenen Systemen besonders von Bakterienwachstum bzw. Abbau durch Bakterien betroffen sind. Dies war insofern überraschend, da die Kontaktfläche z. B. von Dichtungen im Vergleich zu den übrigen wasserdurchbenetzten Oberflächen gering ist.
  • Es wurde gefunden, dass kautschuk- bzw. gummiartige Materialien, die antimikrobielle Polymere enthalten oder mit diesen beschichtet sind, dem beschriebenen Anforderungsprofil in nahezu idealer Weise entsprechen.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher antimikrobielle Elastomere, enthaltend 0,1 bis 10, bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-% antimikrobielle Polymere.
  • Elastomere im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Polymere mit gummielastischem Verhalten, die bei 20 °C wiederholt mindestens auf das Zweifache ihrer Länge gedehnt werden können und nach Aushebung des für die Dehnung erforderlichen Zwanges sofort wieder annähernd ihre Ausgangsdimensionen einnehmen. Sie sind weitmasching vernetzte, hochpolymere Werkstoffe, die bei der Gebrauchstemperatur aufgrund der Verknüpfung der einzelnen Polymerketten an den Vernetzungsstellen nicht viskos fließen können. Irreversibel, d. h. über kovalente chemische Bedingungen vernetzte Elastomere haben eine Glasübergangstemperatur Tg (dyn) (bei amorphen Polymeren) bzw. Schmelztemperatur Tm (dyn) (bei teilkristallinen Polymeren) im allgemeinen unter 0 °C. Unterhalb dieser Temperatur sind ausschließelich energieelastische und energie-/entropieelastische Formänderungen möglich, während oberhalb dieser Temperatur bis hin zur Zersetzungstemperatur gummielastomere (entropieelastomere) Formänderungen erlaubt sind. Irreversibel vernetzte Elastomere werden im allgemeinen durch Vulkanisation von natürlichen und synthetischen Kautschuken hergestellt.
  • Die antimikrobiellen Elastomere weisen bevorzugt ein Molgewicht von 5000 – 2000000, bevorzugt 5000 -100000 g/Mol auf und können vernetzt oder unvernetzt sein.
  • Die antimikrobielle Wirkung ist auf die antimikrobiellen Polymere zurückzuführen, die in die Elastomere eingemischt werden können (Polymerblend), als Monomer oder Oligomer in der Elastomerenproduktion einpolymerisiert werden können (Copolymere) oder als Beschichtung auf das fertige Elastomer bzw. Werkstück aufgebracht werden können (Pfropfpolymerisation oder physikalische Adhäsion).
  • Als Elastomere können z. B. die folgenden Materialien eingesetzt werden:
    Acrylat-Kautschuk (ACM), Polyester-Urethan-Kautschuk (AU), bromierter Butylkautschuk (BIIR), Polybutadien (BR), chlorierter Butyl-Kautschuk (CIIR), chloriertes Polyethylen (CM), Epichlorhydrin (Homopolymer) (CO), Polychloropren (CR), sulfuriertes Polyethylen (CSM}, Ethylen-Acrylat-Kautschuk (EAM), Epichlorhydrin (Copolymere) (ECO), Ethylen-Propylen-Terpolymer, schwefelvernetzt (EPDM, S), Ethylen-Propylen-Copolymer, peroxidisch vernetzt (EP(D)M, P), Polyether-Urethan-Kautschuk (EU), Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVM), Fluor-Kautschuk (FKM), Fluorsilicon-Kautschuk (FVMQ, hydrierter Nitril-Kautschuk (H-NBR), Butyl-Kautschuk (IIR), Dimethylpolysiloxan, Vinyl-haltig (MVQ, Nitril-Kautschuk geringer ACN-Gehalt, mittlerer ACN-Gehalt, hoher ACN-Gehalt (NBR), Naturkautschuk (synth. Polyisopren) (NR (IR)), Thioplaste (OT), Polyfluorphosphazene (PNF), Polynorbornen (PNR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Carboxy-Gruppen-haltiger NBR (X-NBR) und/oder EPDM.
  • Bevorzugt werden als Elastomere Isopren, Styrol-Butadien, Styrol-EPDM, Chloropren oder Ethylen-Acrylat-Polymer eingesetzt.
  • Die antimikrobiellen Elastomere können hergestellt werden, indem Elastomere mit antimikrobiellen Polymeren beschichtet, durch Mischen dieser Komponenten unter Erhalt eines Polymerblends oder durch Block-Copolymerisation der entsprechenden Monomere. Bei der Herstellung des Polymerblends haben sich Mischungsverhältnisse von Elastomer- und antimikrobiellen Polymerkomponente von 10 : 1 bis 1000 : 1, bevorzugt 500 : 1 bis 5 : 1 Gew.-% bewährt. Bei der Block-Copolymerisation sind Molverhältnisse von Elastomer- und antimikrobiellem Monomer von 1 – 40, bevorzugt 1 – 10 ausreichend.
  • Die so erhaltenen antimikrobiellen Elastomere können als Dichtung oder zur Herstellung von Dichtungsmaterial verwendet werden.
  • Die Beschichtungen können durch Ausbringen einer Lösung mindestens eines antimikrobiellen Polymers in einem, im Allgemeinen organischen, Lösemittel oder einer wässrigen Dispersion des antimikrobiellen Polymers auf das Elastomer erfolgen.
  • Als Lösemittel für die Beschichtungsformulierung können nahezu alle organischen Lösemittel Verwendung finden, die das antimikrobielle Polymer ausreichenden Konzentration lösen. Hierzu zählen beispielsweise Alkohole, Ester, Ketone, Aldehyde, Ether, Acetate, Aromaten, Kohlenwasserstoffe, Halogenkohlenwasserstoffe und organische Säuren, insbesondere Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Aceton, Methylethylketon, Butylacetat, Acetaldehyd, Ethylenglykol, Propylenglykol, THF, Diethylether, Dioxan, Toluol, n-Hexan, Cyclohexan, Cyclohexanol, Xylol, DMF, Essigsäure und Chloroform.
  • Bei einer weiteren Verfahrensvariante kann mindestens ein antimikrobielles Polymer in einen Lack eingearbeitet werden, der zur Beschichtung der Materialien Verwendung findet. Daneben können die antimikrobiellen Polymere auch durch Schmelzen oder andere thermische Umformprozesse auf die Abwasserkomponenten aufgebracht werden.
  • Zur Herstellung der auszurüstenden Materialien bzw. der antimikrobiellen Beschichtungen kann auch ein Polymerblend aus antimikrobiellen und nicht-antimikrobiellen Polymeren verwendet werden. Nicht-antimikrobielle Polymere sind z. B. Polymethylmethacrylat, PVC, Polyacrylsäure, Polystyrol, Polyolefine, Polyterephthalate, Polyamide, Polysulfone, Polyacrylnitril, Polycarbonate, Polyurethan, Cellulosederivate.
  • Bevorzugt werden die antimikrobiellen Polymere aus Stickstoff oder Phosphorfunktionalisierten Monomeren hergestellt. Besonders geeignet zu diesem Zweck sind antimikrobielle Polymere die aus mindestens einem Monomeren der Gruppe Methacrylsäure-2-tert.-butylaminoethylester, Methacrylsäure-2-diethylaminoethylester, Methacrylsäure-2-diethylaminomethylester, Acrylsäure-2-tert.-butylaminoethylester, Acrylsäure-3-dimethylaminopropylester, Acrylsäure-2-diethylaminoethylester, Acrylsäure-2-dimethylaminoethylester, Dimethylaminopropylmethacrylamid, Diethylaminopropylmethacrylamid, Acrylsäure-3-dimethylaminopropylamid, 2-Methacryloyloxyethyltrimethylammoniummethosulfat, Methacrylsäure-2-diethylaminoethylester, 2-Methacryloyloxyethyltrimethylammoniumchlorid, 3-Methacryloylaminopropyltrimethylammonium-chlorid, 2-Methacryloyloxyethyltrimethylammoniumchlorid, 2-Acryloyloxyethyl-4-benzoyldimethylammoniumbromid, 2- Methacryloyloxyethyl-4-benzoyldimethylammoniumbromid, Allyltriphenylphosphoniumbromid, Allyltriphenylphosphoniumchlorid, 2-Acrylamido-2-methyl-l-propansulfonsäure, 2-Diethylaminoethylvinylether und/oder 3-Aminopropylvinylether 3-Aminopropylmethacrylat, 2-Aminoethylmethacrylat, 4-Aminobutylmethacrylat, 5-Aminopentylmethacrylat, 3-Aminopropylacrylat, 2-Aminopropylacrylat, 4-Aminobutylacrylat, 5-Aminopentylacrylat, 2-Aminoethylvinylether, 4-Aminobutylvinylether und/oder 5-Aminopentylvinylether.
  • Zur Herstellung der antimikrobiellen Polymeren ist es möglich, neben den genannten Monomeren weitere aliphatisch ungesättigte Monomere bei der Herstellung zu verwenden. Die weiteren aliphatisch ungesättigten Monomeren müssen nicht unbedingt eine zusätzliche antimikrobielle Wirkung aufweisen. Geeignete Monomere sind Acryl-, oder Methacrylverbindungen, wie z. B. Acrylsäure, tert.-Butylmethacrylat, Methylmethacrylat, Styrol oder seine Derivate, Vinylchlorid, Vinylether, Acrylamide, Acrylnitrile, Olefine (Ethylen, Propylen, Butylen, Isobutylen), Allylverbindungen, Vinylketone, Vinylessigsäure, Vinylacetat oder Vinylester, Methacrylsäuremethylester, Methacrylsäureethylester, Methacrylsäurebutylester, Methacrylsäure-tert.-butylester, Acrylsäuremethylester, Acrylsäureethylester, Acrylsäurebutylester und/oder Acrylsäure-tert.-butylester.
  • Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind zur Vermeidung der Biofilmbildung bzw. der Biokorrosion von allen kautschuk- bzw. gummiartigen Materialien geeignet, die in Kontakt mit Bakterien, Hefen, Algen oder Pilzen kommen.
  • Zur weiteren Beschreibung der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Beispiele gegeben, welche die Erfindung weiter erläutern, nicht aber ihren Umfang begrenzen sollen, wie er in den Patentansprüchen dargelegt ist.
    •
  • Beispiel 1:
  • 50 mL tert.-Butylaminoethylmethacrylat (Fa. Aldrich) und 240 mL Ethanol werden in einem Dreihalskolben vorgelegt und unter Argonzustrom auf 65 °C erhitzt. Danach werden 0,4 g Azobisisobutyronitril gelöst in 15 mL Ethanol unter Rühren langsam zugetropft. Das Gemisch wird auf 70 °C erhitzt und 6 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Nach Ablauf dieser Zeit wird der Reaktionsmischung das Lösemittel durch Destillation entzogen. Im Anschluss wird das Produkt für 24 Stunden bei 50 °C im Vakuum getrocknet. Das Reaktionsprodukt wird anschließend fein zermörsert.
  • Beispiel 1a:
  • 3 g des Produktes aus Beispiel 1 wird in 100 mL Liter Ethanol gelöst. In diese Lösung wird ein EPDM-Teil mit einer Größe von 3 mal 3 cm und einer Dicke von 1 cm für die Dauer von 3 Sekunden getaucht. Danach wird das EPDM-Teil entnommen und in einem Trockenschrank bei 40 °C für die Dauer von 24 Stunden getrocknet. Im Anschluss wird die so vorgetrocknete Beschichtung noch für 24 Stunden bei 35 °C in einem Vakuumtrockenschrank bei ca. 1 mbar nachgetrocknet.
  • Beispiel 1b:
  • Das beschichtete EPDM-Teil aus Beispiel 1a wird auf dem Boden eines Becherglases arretiert, das 10 mL einer Testkeimsuspension von Pseudomonas aeruginosa enthält. Das so vorbereitete System wird nun für die Dauer von 4 Stunden geschüttelt. Danach wird 1 mL der Testkeimsuspension entnommen. Nach Ablauf dieser Zeit ist die Keimzahl von 107 auf 104 Keime pro mL gesunken.
  • Beispiel 1c:
  • Das beschichtete EPDM-Teil aus Beispiel 1a wird auf dem Boden eines Becherglases arretiert, das 10 mL einer Testkeimsuspension von Staphylococcus aureus enthält. Das so vorbereitete System wird nun für die Dauer von 4 Stunden geschüttelt. Danach wird 1 mL der Testkeimsuspension entnommen. Nach Ablauf dieser Zeit sind keine Keime von Staphylococcus aureus mehr nachweisbar.
  • Beispiel 1d:
  • Je ein beschichtetes EPDM-Teil aus Beispiel 1a wird mit Chlorella sp., Trentepohlia sp., Gloeocapsa sp. Calothrix sp. und Aspergilus niger beimpft. Diese Proben werden irn Anschluß für 3 Wochen in einen Brutschrank verbracht. Im Gegensatz zu mitlaufenden Kontrollproben ist bei keinem der imprägnierten Proben ein Bewuchs feststellbar.
  • Beispiel 1e:
  • 5 g des Produktes aus Beispiel 1 werden mit 95 g eines EPDM-Materials mehrfach über eine Heizwalze bei 120° C umgeformt. Während dieses Prozesses findet eine kontinuierliche Einarbeitung der antimikrobiellen Polymere in die Kautschukmatrix statt. Im Anschluß wird die erhaltene Kautschukmatte auf Raumtemperatur abgekühlt.
  • Beispiel 1f:
  • Das beschichtete EPDM-Teil aus Beispiel 1e wird auf dem Boden eines Becherglases arretiert, das 10 mL einer Testkeimsuspension von Pseudomonas aeruginosa enthält. Das so vorbereitete System wird nun für die Dauer von 4 Stunden geschüttelt. Danach wird 1 mL der Testkeimsuspension entnommen. Nach Ablauf dieser Zeit ist die Keimzahl von 107 auf 103 Keime pro mL gesunken.
  • Beispiel 1g:
  • Das beschichtete EPDM-Teil aus Beispiel 1e wird auf dem Boden eines Becherglases arretiert, das 10 mL einer Testkeimsuspension von Staphylococcus aureus enthält. Das so vorbereitete System wird nun für die Dauer von 4 Stunden geschüttelt. Danach wird 1 mL der Testkeimsuspension entnommen. Nach Ablauf dieser Zeit sind keine Keime von Staphylococcus aureus mehr nachweisbar.
  • Beispiel 1h:
  • Je ein beschichtetes EPDM-Teil aus Beispiel 1e wird mit Chlorella sp., Trentepohlia sp., Gloeocapsa sp. Calothrix sp. und Aspergilus niger beimpft. Diese Proben werden im Anschluß für 3 Wochen in einen Brutschrank verbracht. Im Gegensatz zu mitlaufenden Kontrollproben ist bei keinem der imprägnierten Proben ein Bewuchs feststellbar.
  • Beispiel 2:
  • 40 mL Dimethylaminopropylmethacrylamid (Fa. Aldrich) und 200 mL Ethanol werden in einem Dreihalskolben vorgelegt und unter Argonzustrom auf 65 °C erhitzt. Danach werden 0,4 g Azobisisobutyronitril gelöst in 20 mL Ethanol unter Rühren langsam zugetropft. Das Gemisch wird auf 70 °C erhitzt und 6 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Nach Ablauf dieser Zeit wird der Reaktionsmischung das Lösemittel durch Destillation entzogen und für 24 Stunden bei 50 °C im Vakuum getrocknet. Das Reaktionsprodukt wird im Anschluss fein zermörsert.
  • Beispiel 2a:
  • 3 g des Produktes aus Beispiel 2 wird in 100 mL Liter Ethanol gelöst. In diese Lösung wird ein EPDM-Teil mit einer Größe von 3 mal 3 cm und einer Dicke von 1 cm für die Dauer von 3 Sekunden getaucht. Danach wird das EPDM-Teil entnommen und in einem Trockenschrank bei 40 °C für die Dauer von 24 Stunden getrocknet. Im Anschluss wird die so vorgetrocknete Beschichtung noch für 24 Stunden bei 35 °C in einem Vakuumtrockenschrank bei ca. 1 mbar nachgetrocknet.
  • Beispiel 2b:
  • Das beschichtete EPDM-Teil aus Beispiel 2a wird auf dem Boden eines Becherglases arretiert, das 10 mL einer Testkeimsuspension von Pseudomonas aeruginosa enthält. Das so vorbereitete System wird nun für die Dauer von 4 Stunden geschüttelt. Danach wird 1 mL der Testkeimsuspension entnommen. Nach Ablauf dieser Zeit ist die Keimzahl von 107 auf 105 Keime pro mL gesunken.
  • Beispiel 2c:
  • Das beschichtete EPDM-Teil aus Beispiel 2a wird auf dem Boden eines Becherglases arretiert, das 10 mL einer Testkeimsuspension von Staphylococcus aureus enthält. Das so vorbereitete System wird nun für die Dauer von 4 Stunden geschüttelt. Danach wird 1 mL der Testkeimsuspension entnommen. Nach Ablauf dieser Zeit ist die Keimzahl von 107 auf 103 Keime pro mL gesunken.
  • Beispiel 2d:
  • Je ein beschichtetes EPDM-Teil aus Beispiel 2a wird mit Chlorella sp., Trentepohlia sp., Gloeocapsa sp. Calothrix sp. und Aspergilus niger beimpft. Diese Proben werden im Anschluß für 3 Wochen in einen Brutschrank verbracht. Im Gegensatz zu mitlaufenden Kontrollproben ist bei keinem der imprägnierten Proben ein Bewuchs feststellbar.
  • Beispiel 2e:
  • 5 g des Produktes aus Beispiel 2 werden mit 95 g eines EPDM-Materials mehrfach über eine Heizwalze bei 120° C umgeformt. Während dieses Prozesses findet eine kontinuierliche Einarbeitung der antimikrobiellen Polymere in die Kautschukmatrix statt. Im Anschluß wird die erhaltene Kautschukmatte auf Raumtemperatur abgekühlt.
  • Beispiel 2f:
  • Das beschichtete EPDM-Teil aus Beispiel 2e wird auf dem Boden eines Becherglases arretiert, das 10 mL einer Testkeimsuspension von Pseudomonas aeruginosa enthält. Das so vorbereitete System wird nun für die Dauer von 4 Stunden geschüttelt. Danach wird 1 mL der Testkeimsuspension entnommen. Nach Ablauf dieser Zeit ist die Keimzahl von 107 auf 104 Keime pro mL gesunken.
  • Beispiel 2g:
  • Das beschichtete EPDM-Teil aus Beispiel 2e wird auf dem Boden eines Becherglases arretiert, das 10 mL einer Testkeimsuspension von Staphylococcus aureus enthält. Das so vorbereitete System wird nun für die Dauer von 4 Stunden geschüttelt. Danach wird 1 mL der Testkeimsuspension entnommen. Nach Ablauf dieser Zeit sind keine Keime von Staphylococcus aureus mehr nachweisbar.
  • Beispiel 2h:
  • Je ein beschichtetes EPDM-Teil aus Beispiel 2e wird mit Chlorella sp., Trentepohlia sp., Gloeocapsa sp. Calothrix sp. und Aspergilus niger beimpft. Diese Proben werden im Anschluß für 3 Wochen in einen Brutschrank verbracht. Im Gegensatz zu mitlaufenden Kontrollproben ist bei keinem der imprägnierten Proben ein Bewuchs feststellbar.
  • Beispiel 3:
  • 16 mL tert.-Butylaminoethylmethacrylat (Fa. Aldrich), 45 g Triton × 405 (Fa. Aldrich), 200 mL VE-Wasser und 0,6 g Kaliumperoxodisulfat (Fa. Aldrich) werden in einem Dreihalskolben vorgelegt und unter Argonzustrom auf 60 °C erhitzt. Danach werden über einen Zeitraum von 4 Stunden weitere 180 mL tert.-Butylaminoethylmethacrylat zugetropft. Anschließend rührt man die Mischung noch weitere 2 Stunden bei 60 °C, danach lässt man die entstandene Emulsion auf Raumtemperatur abkühlen.
  • Beispiel 3a:
  • 3 g des Produktes aus Beispiel 3 wird mit 20 mL Liter Wasser verdünnt. In diese Dispersion wird ein EPDM-Teil mit einer Größe von 3 mal 3 cm und einer Dicke von 1 cm für die Dauer von 3 Sekunden getaucht. Danach wird das EPDM-Teil entnommen und in einem Trockenschrank bei 40 °C für die Dauer von 24 Stunden getrocknet. Im Anschluss wird die so vorgetrocknete Beschichtung noch für 24 Stunden bei 35 °C in einem Vakuumtrockenschrank bei ca. 1 mbar nachgetrocknet.
  • Beispiel 3b:
  • Das beschichtete EPDM-Teil aus Beispiel 3a wird auf dem Boden eines Becherglases arretiert, das 10 mL einer Testkeimsuspension von Pseudomonas aeruginosa enthält. Das so vorbereitete System wird nun für die Dauer von 4 Stunden geschüttelt. Danach wird 1 mL der Testkeimsuspension entnommen. Nach Ablauf dieser Zeit ist die Keimzahl von 107 auf 104 Keime pro mL gesunken.
  • Beispiel 3c:
  • Das beschichtete EPDM-Teil aus Beispiel 3a wird auf. dem Boden eines Becherglases arretiert, das 10 mL einer Testkeimsuspension von Staphylococcus aureus enthält. Das so vorbereitete System wird nun für die Dauer von 4 Stunden geschüttelt. Danach wird 1 mL der Testkeimsuspension entnommen. Nach Ablauf dieser Zeit ist die Keimzahl von 107 auf 104 Keime pro mL gesunken.
  • Beispiel 3d:
  • Je ein beschichtetes EPDM-Teil aus Beispiel 3a wird mit Chlorella sp., Trentepohlia sp., Gloeocapsa sp. Calothrix sp. und Aspergilus niger beimpft. Diese Proben werden im Anschluß für 3 Wochen in einen Brutschrank verbracht. Im Gegensatz zu mitlaufenden Kontrollproben ist bei keinem der imprägnierten Proben ein Bewuchs feststellbar.

Claims (10)

  1. Antimikrobielle Elastomere, enthaltend 0,1 – 10 Gew.-% antimikrobielle Polymere.
  2. Antimikrobielle Elastomere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Elastomer Acrylat-Kautschuk (ACM), Polyester-Urethan-Kautschuk (AU), bromierter Butylkautschuk (BIIR), Polybutadien (BR), chlorierter Butyl-Kautschuk (CIIR), chloriertes Polyethylen (CM), Epichlorhydrin (Homopolymer) (CO), Polychloropren (CR), sulfuriertes Polyethylen (CSM), Ethylen-Acrylat-Kautschuk (EAM), Epichlorhydrin (Copolymere) (ECO), Ethylen-Propylen-Terpolymer, schwefelvernetzt (EPDM, S), Ethylen-Propylen-Copolymer, peroxidisch vernetzt (EP(D)M, P), Polyether-Urethan-Kautschuk (EU), Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVM), Fluor-Kautschuk (FKM), Fluorsilicon-Kautschuk (FVMQ, hydrierter Nitril-Kautschuk (H-NBR), Butyl-Kautschuk (IIR), Dimethylpolysiloxan, Vinyl-haltig (MVQ, Nitril-Kautschuk (NBR), Naturkautschuk (synth. Polyisopren) (NR (IZ)), Thioplaste (OT), Polyfluorphosphazene (PNF), Polynorbornen (PNR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und/oder Carboxy-Gruppen-haltiger NBR (X-NBR) eingesetzt werden.
  3. Antimikrobielle Elastomere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomere mit antimikrobiellen Polymeren beschichtet sind.
  4. Antimikrobielle Elastomere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomere und die antimikrobiellen Polymere als Polymerblend vorliegen.
  5. Antimikrobielle Elastomere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomere und die antimikrobiellen Polymere durch Block-Copolymerisation gemeinsam hergestellt werden.
  6. Antimikrobielle Elastomere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die antimikrobiellen Polymere aus Stickstoff oder Phosphorfunktionalisierten Monomeren hergestellt werden.
  7. Antimikrobielle Elastomere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die antimikrobiellen Polymere aus mindestens einem Monomeren der Gruppe Methacrylsäure-2-tert.-butylaminoethylester, Methacrylsäure-2-diethylaminoethylester, Methacrylsäure-2-diethylaminomethylester, Acrylsäure-2-tert.-butylaminoethylester, Acrylsäure-3-dimethylaminopropylester, Acrylsäure-2-diethylaminoethylester, Acrylsäure-2-dimethylaminoethylester, Dimethylaminopropylmethacrylamid, Diethylaminopropylmethacrylamid, Acrylsäure-3-dimethylaminopropylamid, 2-Methacryloyloxyethyltrimethylammoniummethosulfat, Methacrylsäure-2-diethylaminoethylester, 2-Methacryloyloxyethyltrimethylammoniumchlorid, 3-Methacryloylaminopropyltrimethylammonium-chlorid, 2-Methacryloyloxyethyltrimethylammoniumchlorid, 2- Acryloyloxyethyl-4-benzoyldimethylammoniumbromid, 2-Methacryloyloxyethyl-4-benzoyldimethylammoniumbromid, Allyltriphenylphosphoniumbromid, Allyltriphenylphosphoniumchlorid, 2-Acrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure, 2-Diethylaminoethylvinylether und/oder 3-Aminopropylvinylether 3-Aminopropylmethacrylat, 2-Aminoethylmethacrylat, 4-Aminobutylmethacrylat, 5-Aminopentylmethacrylat, 3-Aminopropylacrylat, 2-Aminopropylacrylat, 4-Aminobutylacrylat, 5-Aminopentylacrylat, 2-Aminoethylvinylether und/oder 4-Aminobutylvinylether und 5-Aminopentylvinylether hergestellt werden.
  8. Verfahren zur Herstellung von antimikrobiellen Elastomeren durch Block-Copolymerisation von Elastomer-Monomeren mit antimikrobiellen Monomeren.
  9. Verfahren zur Herstellung von antimikrobiellen Elastomeren durch Mischen von Elastomeren und antimikrobiellen Polymeren im Gewichtsverhältnis von 10 : 1 bis 1000 : 1.
  10. Verwendung der antimikrobiellen Elastomere nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als Dichtungsmaterial oder zur Herstellung von Dichtungsmaterialien.
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