WO2012163806A1 - Method for producing an antimicrobial plastic product - Google Patents
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- WO2012163806A1 WO2012163806A1 PCT/EP2012/059763 EP2012059763W WO2012163806A1 WO 2012163806 A1 WO2012163806 A1 WO 2012163806A1 EP 2012059763 W EP2012059763 W EP 2012059763W WO 2012163806 A1 WO2012163806 A1 WO 2012163806A1
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Definitions
- All process variants according to WO 2009/013016 have a two-step procedure in common.
- silver orthophosphate is precipitated by addition of phosphoric acid to an ammoniacal silver salt solution.
- the silver orthophosphate is isolated as an intermediate and partially reduced in a second stage.
- the reaction rate of reduction by the polybasic hydroxycarboxylic acid at room temperature is very low.
- the reaction rate of the reduction is increased by raising the temperature.
- the skilled person can set the reaction rate by selecting the temperature so that he can control the extent of reduction for the preparation of the partially reduced silver orthophosphate over the reaction time.
- the temperature and reaction time in step b) are selected to produce a partially reduced silver orthophosphate having a weight ratio of silver ions of the silver orthophosphate to silver atoms of the metallic silver in the range of 95: 5 to 55:45.
- the precursor may comprise additives.
- Additives may be, for example, inorganic or organic substances.
- the precursor may in particular comprise all inorganic and organic substances that are inert and medically safe. These include, in particular, sparingly water-soluble materials such as zirconium dioxide, zirconium silicate, titanium dioxide, zinc oxide, calcium fluoride, calcium carbonate, aluminosilicates, hydroxyapatite, fluorapatite, barium sulfate, calcium sulfate and carbon in its various forms.
- sparingly water-soluble materials such as zirconium dioxide, zirconium silicate, titanium dioxide, zinc oxide, calcium fluoride, calcium carbonate, aluminosilicates, hydroxyapatite, fluorapatite, barium sulfate, calcium sulfate and carbon in its various forms.
- Such substances can already be used as fillers in a commercially available
- the partially reduced silver orthophosphate preferably has a ratio of silver ions of the silver orthophosphate to silver atoms of the metallic silver in the range of 95: 5 to 55:45, i. the silver ions are in excess compared to the silver atoms.
- 95% by weight, especially 98% by weight and most preferably 99% by weight of the particles have a size of less than 5 ⁇ m. This is the absolute size of the particles (and not averages).
- the separated solid was then dried at 105 ° C.
- a 600 ml beaker is filled with 300 ml of deionized water. Therein, 8.3 g of K2HPO4, 24.3 g of trisodium citrate dihydrate and 1.5 g of NaOH are dissolved.
- the solids / liquid ratio was 1:20. Measurement of particle size distribution
- Examples 1 to 3 show that a shift of the particle size distribution to smaller particle sizes, except by using a suitable dispersing agent, e.g. Tri-sodium citrate, also by using a mechanical intensive stirrer (high energy input) in combination with the dispersing agent and also by choosing a small solid / liquid ratio.
- a suitable dispersing agent e.g. Tri-sodium citrate
- a mechanical intensive stirrer high energy input
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Abstract
The invention relates to a method for producing an antimicrobial plastic product which contains partially-reduced silver orthophosphate as an antimicrobial agent. In said method, silver orthophosphate is precipitated from an aqueous solution by the reaction of a hydrogen phosphate with a silver salt in the presence of a hydroxycarboxylic acid or of a salt thereof that acts as a dispersing agent. The temperature is subsequently raised in order for a partial reduction of the silver orthophosphate particles to metallic silver to be carried out, using hydroxycarboxylic acid or the salt thereof as a reducing agent.
Description
Verfahren zur Herstellung eines Process for the preparation of a
antimikrobiellen Kunststoffproduktes antimicrobial plastic product
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von antimikrobiellen Kunststoffprodukten. Bei den Produkten handelt es sich insbesondere um medizinische Produkte wie beispielsweise Katheter. The invention relates to a process for the production of antimicrobial plastic products. The products are in particular medical products such as catheters.
KunststoffOberflächen werden leicht mit Mikroorganismen und insbesondere mit Bakterien besiedelt. Die Mikroorganismen können sich auf KunststoffOberflächen festsetzen und vermehren, so dass der Kunststoffgegenständ mit einem Film aus Mikroorganismen überzogen wird. Durch Kontakt mit einem Kunststoffgegenständ, dessen Oberfläche mit Mikroorganismen besiedelt ist, können Infektionen ausgelöst werden. Dies ist generell unerwünscht, aber besonders nachteilig bei der Verwendung von Kunststoffprodukten im medizinischen Bereich. Plastic surfaces are easily colonized by microorganisms and especially by bacteria. The microorganisms can settle on plastic surfaces and multiply, so that the plastic article is coated with a film of microorganisms. By contact with a plastic article whose surface is colonized with microorganisms, infections can be triggered. This is generally undesirable, but particularly disadvantageous in the use of plastic products in the medical field.
Katheter wie z.B. zentralvenöse Katheter, Wundkatheter, Ventrikelkatheter, Lumbaikatheter, Peritonealkatheter oder Harnröhrenkatheter werden im Allgemeinen aus Kunststoffen hergestellt. Andererseits ist bekannt, dass durch die Verwendung von mikrobiell verunreinigten Kathetern häufig Infektionen ausgelöst werden. Catheters such as e.g. Central venous catheters, wound catheters, ventricular catheters, lumbar catheters, peritoneal catheters or urethral catheters are generally made from plastics. On the other hand, it is known that infections are often caused by the use of microbially contaminated catheters.
Um das Infektionsrisiko zu senken, werden Kunststoffe antimikrobiell ausgerüstet. Zu diesem Zweck werden antimikrobiell wirksame Metalle und insbesondere Silber verwendet .
In der WO 95/20878 wird ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffkörpern beschrieben, bei dem Polyurethanfolien mit metallischem Silber bedampft werden. Die mit einer Silberschicht überzogenen Folien werden dann zerkleinert. Das so erhaltene Material wird eingeschmolzen und zu Kunststoffkörpern, insbesondere für medizinische Anwendungen, geformt . To reduce the risk of infection, plastics are antimicrobially treated. For this purpose, antimicrobially active metals and especially silver are used. In WO 95/20878 a process for the production of plastic bodies is described in which polyurethane films are coated with metallic silver. The coated with a silver layer films are then crushed. The material thus obtained is melted down and formed into plastic bodies, in particular for medical applications.
Die WO 01/09229 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines antimikrobiellen Kunststoffkörpers aus einem Vorprodukt. Bei diesem Verfahren wird mindestens ein Bestandteil des Vorprodukts mit einem Metallkolloid behandelt. Danach wird der Kunststoffkörper geformt. Das Metallkolloid ist vorzugsweise kolloidales Silber. WO 01/09229 discloses a process for producing an antimicrobial plastic body from a precursor. In this process, at least one component of the precursor is treated with a metal colloid. Thereafter, the plastic body is molded. The metal colloid is preferably colloidal silver.
In der WO 2004/024205 wird ein Verfahren zur Herstellung eines antimikrobiellen Kunststoffproduktes aus einem Vorprodukt beschrieben. Bei diesem Verfahren wird das Vorprodukt zunächst mit einem antimikrobiellen Metallkolloid behandelt. Anschließend wird ein lösliches oder schwer lösliches Salz eines antimikrobiellen Metalls zugesetzt. Dann wird das Kunststoffprodukt geformt. Als verwendbare Metallsalze sind Silbersulfat und Silberphosphat genannt. WO 2004/024205 describes a process for producing an antimicrobial plastic product from a precursor. In this process, the precursor is first treated with an antimicrobial metal colloid. Subsequently, a soluble or sparingly soluble salt of an antimicrobial metal is added. Then the plastic product is molded. Usable metal salts are silver sulfate and silver phosphate.
In Band 5 der 9. Auflage des Römpp Chemielexikon, Stuttgart 1992, heißt es auf Seite 4159 unter dem Stichwort „Silberphosphat" : Volume 5 of the 9th edition of the Römpp Chemielexikon, Stuttgart 1992, states on page 4159 under the heading "silver phosphate":
„Ag3P04, MG 418,63. Gelbes, geruchloses Plv., D. 6,37, Schmp. 849°, lösl. in verd. Säuren, entsteht als gelblicher Niederschlag aus wäss. Lsg. von Orthophosphaten und Silbernitrat; am Licht tritt allmählich Schwärzung ein"
In H. Remy, Lehrbuch der anorganischen Chemie, Akademische Verlagsgesellschaft Geest & Portig K.-G., Leipzig 1959, Band 2, Seite 481 wird über Silberphosphat ausgeführt: "Ag 3 P0 4 , MW 418.63. Yellow, odorless Plv., D. 6,37, mp 849 °, sol. In dilute acids, formed as a yellowish precipitate from aq. Sol. Of orthophosphates and silver nitrate; blackening gradually occurs in the light " In H. Remy, Textbook of inorganic chemistry, Academic publishing Geest & Portig K.-G., Leipzig 1959, Volume 2, page 481 is executed on silver phosphate:
Ag3P04 fällt als gelber, in Wasser schwer-, in verdünnten Lösungen jedoch leicht löslicher Niederschlag aus Lösungen von Orthophosphaten auf Zusatz von Silbernitrat. ... Am Licht erleidet die Verbindung allmählich Schwarzfärbung." Ag 3 P0 4 precipitates as yellow, heavy in water, but in dilute solutions slightly soluble precipitate of solutions of orthophosphates on addition of silver nitrate. ... In the light, the connection gradually suffers black coloring. "
Gemäß dem durch die vorgenannten Textstellen aus Hand- und Lehrbüchern belegten allgemeinen Fachwissen wird Silberphosphat als nicht photostabil angesehen. Die Zersetzung unter Lichteinwirkung betrifft im übrigen nicht nur Silberphosphat sondern auch andere Silberverbindungen wie Silberchlorid, Silberbromid und Silberiodid und war Ausgangspunkt für die Entwicklung des fotografischen Prozesses. According to the general knowledge of the textual references in handbooks and textbooks, silver phosphate is not considered to be photostable. The decomposition under the influence of light incidentally affects not only silver phosphate but also other silver compounds such as silver chloride, silver bromide and silver iodide and was the starting point for the development of the photographic process.
Die EP 0 251 783 A2 offenbart antimikrobielle Zusammensetzungen, mit denen medizinische Gegenstände beschichtet oder imprägniert werden können. Die antimikrobiellen Zusammensetzungen enthalten eine antimikrobielle Silberverbindung wie Silberchlorid auf einem Träger aus einem physiologisch verträglichen, synthetischen Oxidmaterial in Teilchenform mit großer Oberfläche. In der EP 0 251 783 wird erläutert, dass Silberverbindungen in antimikrobiellen Zusammensetzungen den Nachteil haben, dass das in ionischer Form vorliegende Silber in Gegenwart von Licht oder anderer Strahlung instabil ist mit dem Ergebnis, dass es zu metallischem Silber reduziert wird. Die Reduktion zu metallischem Silber geht einher mit einer Farbänderung. Wenn ein Gegenstand, der mit einer antimikrobiellen Zusammensetzung beschichtet oder imprägniert ist, welche Silberverbindungen enthält, dem Licht ausgesetzt wird, kann er dunkler werden, was einen erheblichen ästhetischen Nachteil darstellt. Bei medizinischen Gegenständen, die für die Einführung in den Körper bestimmt
sind, ist oft ein weißes oder im Wesentlichen weißes Aussehen bevorzugt. Aus ästhetischen Gründen ist es nicht akzeptabel, wenn sich solche Gegenstände während des Gebrauchs dunkel verfärben. Gemäß der Lehre der EP 0 251 783 A2 soll die Photostabilität von Silberchlorid dadurch verbessert werden, dass dieses auf ein physiologisch inertes, synthetisches Oxidträgermaterial in Teilchenform mit großer Oberfläche aufgezogen wird. EP 0 251 783 A2 discloses antimicrobial compositions with which medical articles can be coated or impregnated. The antimicrobial compositions contain a silver antimicrobial compound, such as silver chloride, on a high surface area, particulate, physiologically acceptable, synthetic oxide material. In EP 0 251 783 it is explained that silver compounds in antimicrobial compositions have the disadvantage that the silver present in ionic form is unstable in the presence of light or other radiation with the result that it is reduced to metallic silver. The reduction to metallic silver goes hand in hand with a color change. If an article coated or impregnated with an antimicrobial composition containing silver compounds is exposed to light, it may become darker, which represents a significant aesthetic disadvantage. For medical items intended for introduction into the body Often, a white or substantially white appearance is often preferred. For aesthetic reasons, it is unacceptable for such articles to turn dark during use. According to the teaching of EP 0 251 783 A2, the photostability of silver chloride is to be improved by applying it to a physiologically inert, synthetic oxide carrier material in particle form with a large surface area.
Nach der Lehre der EP 0 251 783 A2 erwies sich Silberchlorid auf Titanoxid als besonders geeignet. Weiterhin ist in der EP 0 251 783 A2 ausdrücklich angegeben, dass sich durch die Verwendung eines Trägers die Photoinstabilität von Silberphosphat nicht so unterdrücken lässt wie die von Silberchlorid. According to the teaching of EP 0 251 783 A2, silver chloride on titanium oxide proved to be particularly suitable. Furthermore, EP 0 251 783 A2 expressly states that the photostability of silver phosphate can not be suppressed as much as that of silver chloride by the use of a support.
Es wird angenommen, dass die antimikrobielle Wirksamkeit der silberhaltigen Kunststoffprodukte auf der Freisetzung von Silberkationen an der Oberfläche beruht. Soweit die bekannten antimikrobiellen Kunststoffprodukte metallisches Silber enthalten, ist dazu erforderlich, dass dieses zunächst durch Oxidation in Silberionen überführt wird. Dies hat den Nachteil, dass die Freisetzung von Silberionen von Umgebungsbedingungen abhängt. Die Oxidation des Silbers kann beispielsweise durch reduzierende Komponenten in dem Kunststoffprodukt behindert werden. Dafür sind bereits relativ schwache organische Reduktionsmittel wie z.B. Polyole ausreichend. It is believed that the antimicrobial efficacy of the silver-containing plastic products is due to the release of silver cations on the surface. As far as the known antimicrobial plastic products contain metallic silver, it is necessary that this is first converted by oxidation in silver ions. This has the disadvantage that the release of silver ions depends on ambient conditions. For example, the oxidation of the silver may be hindered by reducing components in the plastic product. For this, relatively weak organic reducing agents, e.g. Polyols sufficient.
Soweit die oben genannten Kunststoffprodukte ionische Silberverbindungen enthalten, liegt das Silber bereits in kationischer Form vor. Die oben genannten Kunststoffprodukte haben aber den Nachteil, dass sie sich verfärben, wenn sie dem Licht ausgesetzt werden. Wenn man versucht, gemäß der Lehre der EP 0 251 783 die Photostabilität durch Aufbringen der Silberverbindung auf ein teilchenförmiges Oxidträgermaterial mit großer Oberfläche zu verbessern, erkauft man sich die
Verbesserung mit verschiedenen Nachteilen. Zum einen kann das Trägermaterial selbst die Freisetzung der Silberionen verzögern. Zum anderen muss die Zusammensetzung eines Kunststoffproduktes auf die jeweilige Anwendung abgestimmt werden. Insoweit stellt es eine große Einschränkung dar, wenn zur Verbesserung der Photostabilität die Anwesenheit eines teilchenförmigen synthetischen Oxidträgermaterials zwingend erforderlich ist. Schließlich lässt sich durch Einsatz eines Trägers die Photoinstabilität von Silberphosphat nicht so unterdrücken wie die von Silberchlorid, wie in der EP 0 251 783 A2 angegeben ist. As far as the above-mentioned plastic products contain ionic silver compounds, the silver is already present in cationic form. However, the above plastic products have the disadvantage that they discolor when exposed to light. Attempting to improve the photostability by applying the silver compound to a high surface area oxide particulate carrier, according to the teachings of EP 0 251 783, is one of the ways to obtain photostability Improvement with various disadvantages. On the one hand, the carrier material itself can delay the release of the silver ions. On the other hand, the composition of a plastic product must be tailored to the respective application. In that regard, it is a great limitation when the presence of a particulate synthetic oxide carrier material is imperative to improve photostability. Finally, by using a support, the photostability of silver phosphate can not be suppressed as much as that of silver chloride, as indicated in EP 0 251 783 A2.
Die oben genannten Nachteile werden durch die Lehre der WO 2009/013016 zur Herstellung von teilreduziertem Silber- orthophosphat überwunden. Das teilreduzierte Silber- orthophosphat gemäß der WO 2009/013016 umfasst Silberphosphatpartikel, an deren Oberfläche sich metallisches Silber befindet, wobei Silberphosphat und metallisches Silber sich in direktem Kontakt befinden. Derartige Teilchen werden nach der Lehre der oben genannten WO 2004/024205 nicht erhalten. Die genannten Unterschiede in der Struktur ergeben sich aus der unterschiedlichen Verfahrensführung. The above-mentioned disadvantages are overcome by the teaching of WO 2009/013016 for the preparation of partially reduced silver orthophosphate. The partially reduced silver orthophosphate according to WO 2009/013016 comprises silver phosphate particles on the surface of which metallic silver is present, with silver phosphate and metallic silver in direct contact. Such particles are not obtained according to the teaching of WO 2004/024205 mentioned above. The mentioned differences in the structure result from the different process management.
In Beispiel 7 der WO 2004/024205 wird auf dem Füllstoff Bariumsulfat metallisches Silber abgeschieden. Anschließend wird Silberorthophosphat gefällt. Auf diese Weise wird mit metallischem Silber beschichtetes Bariumsulfat und freies Silberorthophosphat erzeugt. In Example 7 of WO 2004/024205, metallic silver is deposited on the filler barium sulfate. Subsequently, silver orthophosphate is precipitated. In this way, metallic silver-coated barium sulfate and free silver orthophosphate are produced.
Bei der Herstellung des teilreduzierten Silberorthophosphats gemäß der WO 2009/013016 wird zunächst das Silberorthophosphat gefällt. Bei dieser Fällung ist ein Füllstoff nicht anwesend. Die anschließende Reduktion erzeugt den direkten Silberphosphat-Silber-Kontakt und damit mikroskopische elektro-
chemische Halbelemente. Diese besondere Struktur hat eine wesentlich verbesserte antimikrobielle Aktivität zur Folge. In the production of the partially reduced silver orthophosphate according to WO 2009/013016, first the silver orthophosphate is precipitated. In this precipitation, a filler is not present. The subsequent reduction produces the direct silver phosphate-silver contact and thus microscopic electrochemical chemical half-elements. This particular structure results in significantly improved antimicrobial activity.
Bei Kunststoffprodukten, die das teilreduzierte Silberphosphat enthalten, wird überdies eine hohe Anfangsgeschwindigkeit derIn addition, in plastic products containing the partially reduced silver phosphate, a high initial rate of
Silberfreisetzung beobachtet. Dies ist insbesondere bei klinischen Anwendungen erwünscht, damit während derSilver release observed. This is particularly desirable in clinical applications for use during the
Implantation eingebrachte Keime rasch abgetötet werden. ImImplantation introduced germs are rapidly killed. in the
Vergleich zu Kunststoff rodukten gemäß WO 2004/024205 kann die Infektionsrate bei Implantationen gesenkt werden. Compared to plastic roducts according to WO 2004/024205, the infection rate during implantation can be reduced.
Die Kunststoffprodukte gemäß WO 2009/013016 weisen eine gute Photostabilität auf. Gegenüber der Offenbarung der EP 0 251 783 A2, in der angegeben ist, dass gemäß der Lehre dieses Dokumentes sich die Photostabilität von Silberphosphat schlechter verbessern lässt als diejenige von Silberchlorid, stellt die Lehre der WO 2009/013016 eine deutliche Verbesserung dar . The plastic products according to WO 2009/013016 have good photostability. Compared with the disclosure of EP 0 251 783 A2, which states that, according to the teaching of this document, the photostability of silver phosphate can be improved worse than that of silver chloride, the teaching of WO 2009/013016 represents a significant improvement.
Allerdings sind die verschiedenen in der WO 2009/013016 beschriebenen Verfahren zur Herstellung von teilreduziertem Silberorthophosphat recht aufwändig. Bei diesen Verfahren wird eine Lösung eines Silbersalzes in wässrigem Ammoniak vorgelegt. Silberorthophosphat wird durch Zugabe von Phosphorsäure ausgefällt. Gemäß allen Verfahrensvarianten wird das Silberorthophosphat dann abgetrennt. Gemäß einzelner Varianten wird das Silberorthophosphat mehrfach gewaschen, bis die spezifische Leitfähigkeit bei 25°C der letzten Portion Waschwasser nach Abtrennung von dem Feststoff unter 50 μ3/αη liegt, und nach dem Waschen wird das Silberorthophosphat getrocknet, gegebenenfalls zerkleinert und anschließend in deionisiertem Wasser suspendiert. Gemäß anderer Varianten wird das Silberorthophosphat ohne Waschen, Trocknen und Zerkleinern direkt in deionisiertem Wasser suspendiert. Anschließend wird das suspendierte Silberorthophosphat nach verschiedenen Varianten in teilreduziertes
Silberorthophosphat überführt. Gemäß aller Varianten wird das teilreduzierte Silberorthophosphat dann abgetrennt, mehrfach gewaschen, bis die spezifische Leitfähigkeit bei 25°C der letzten Portion Waschwasser nach Abtrennung von dem teilreduzierten Silberorthophosphat unter 50 pS/cm liegt. Nach dem Waschen wird das teilreduzierte Silberorthophosphat getrocknet und in ein KunststoffVorprodukt eingearbeitet. Anschließend wird daraus das Kunststoffprodukt geformt. However, the various processes described in WO 2009/013016 for the preparation of partially reduced silver orthophosphate are rather complicated. In these methods, a solution of a silver salt in aqueous ammonia is presented. Silver orthophosphate is precipitated by the addition of phosphoric acid. According to all process variants, the silver orthophosphate is then separated off. According to some variants, the silver orthophosphate is washed several times until the specific conductivity at 25 ° C of the last portion of washing water after separation from the solid is below 50 μ3 / αη, and after washing the silver orthophosphate is dried, optionally crushed and then suspended in deionized water , According to other variants, the silver orthophosphate is suspended directly in deionized water without washing, drying and comminution. Subsequently, the suspended silver orthophosphate is partially reduced by various variants Converted silver orthophosphate. According to all variants, the partially reduced silver orthophosphate is then separated off, washed several times until the specific conductivity at 25 ° C. of the last portion of washing water after separation from the partially reduced silver orthophosphate is below 50 pS / cm. After washing, the partially reduced silver orthophosphate is dried and incorporated into a plastic precursor. Subsequently, the plastic product is molded from it.
Allen Verfahrensvarianten gemäß der WO 2009/013016 ist eine zweistufige Arbeitsweise gemeinsam. In der ersten Stufe wird Silberorthophosphat durch Zugabe von Phosphorsäure zu einer ammoniakalischen Silbersalzlösung gefällt. Das Silberorthophosphat wird als Zwischenprodukt isoliert und in einer zweiten Stufe teilreduziert. All process variants according to WO 2009/013016 have a two-step procedure in common. In the first stage, silver orthophosphate is precipitated by addition of phosphoric acid to an ammoniacal silver salt solution. The silver orthophosphate is isolated as an intermediate and partially reduced in a second stage.
Die Verwendung von Ammoniak ist unter Gesichtspunkten des Arbeitsschutzes bei der industriellen Herstellung nicht wünschenswert . The use of ammonia is not desirable from the point of view of occupational safety in industrial production.
Durch die Isolierung und das Waschen des Silberorthophosphats als Zwischenprodukt soll sichergestellt werden, dass außer dem Silberorthophosphat keine anderen Stoffe aus der ersten Stufe in die zweite Stufe übertragen werden. Insbesondere soll verhindert werden, dass Phosphorsäure aus der ersten Stufe in die zweite Stufe übertragen wird. The isolation and washing of the silver orthophosphate as an intermediate should ensure that no other substances are transferred from the first stage to the second stage except the silver orthophosphate. In particular, it is intended to prevent phosphoric acid from being transferred from the first stage to the second stage.
Die Zweistufigkeit und die Isolierung von Silberorthophosphat als Zwischenprodukt bedeuten einen hohen arbeitstechnischen Aufwand . The Zweistufigkeit and the isolation of silver orthophosphate as an intermediate mean a high workload.
Bei allen Verfahrensvarianten gemäß der WO 2009/013016 wird die Teilchengröße des teilreduzierten Silberorthophosphats durch die Fällung des Silberorthophosphats in der ersten Stufe bestimmt, d.h. durch die Umsetzung der ammoniakalischen
Silbersalzlösung mit Phosphorsäure. Bei dieser Reaktion sollte auf den Zusatz von Stabilisierungsmittel und insbesondere Dispergiermittel wegen möglicher Verunreinigung des Produkts verzichtet werden. Das hat zur Folge, dass die Teilchengröße des hergestellten teilreduzierten Silberorthophosphats nur in engen Grenzen beeinflusst werden kann und insbesondere einer Verringerung der Teilchengröße Grenzen gesetzt sind. Auch wenn in der WO 2009/013016 eine Normalverteilung (Gauß-Verteilung) der Teilchengrößen (absolute Größen, keine Mittelwerte) mit einem Maximum im Bereich von 2 bis 20 m, vorzugsweise 3 bis 12 μπι und insbesondere 4 bis 10 μιη angegeben ist, hat es sich als schwierig erwiesen, Maxima an den Untergrenzen der angegebenen Bereiche zu erzielen. In all process variants according to WO 2009/013016, the particle size of the partially reduced silver orthophosphate is determined by the precipitation of the silver orthophosphate in the first stage, ie by the reaction of the ammoniacal Silver salt solution with phosphoric acid. In this reaction, the addition of stabilizer and especially dispersants should be avoided because of possible contamination of the product. This has the consequence that the particle size of the produced partially reduced silver orthophosphate can be influenced only within narrow limits and in particular a reduction of the particle size limits are set. Even if in WO 2009/013016 a normal distribution (Gaussian distribution) of the particle sizes (absolute values, no mean values) with a maximum in the range of 2 to 20 m, preferably 3 to 12 μπι and in particular 4 to 10 μιη is indicated it has proved difficult to obtain maxima at the lower limits of the ranges indicated.
Für eine gute antimikrobielle Wirksamkeit des Kunststoffproduktes sind geringere Teilchengrößen des darin verteilten teilreduzierten Silberorthophosphats wünschenswert. For good antimicrobial efficacy of the plastic product, smaller particle sizes of the partially reduced silver orthophosphate dispersed therein are desirable.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines antimikrobiell wirkenden KunstStoffproduktes , das teilreduziertes Silberorthophosphat als antimikrobielles Mittel enthält, vorzuschlagen. The object of the present invention is to propose an improved process for the preparation of an antimicrobial synthetic fabric product containing partially reduced silver orthophosphate as an antimicrobial agent.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines antimikrobiell wirkenden Kunststoffproduktes , bei dem a) Silberorthophosphat durch Umsetzung einer basischen wässrigen Lösung eines wasserlöslichen Hydrogenphosphats und einer mehrbasischen Hydroxycarbonsäure oder eines Salzes derselben mit einer wässrigen Lösung eines Silbersalzes bei einer ersten Temperatur ausgefällt wird, um eine wässrige Suspension von Silberorthophosphat mit der Hydroxycarbonsäure oder deren Salz als Dispergiermittel zu erhalten,
b) die so erhaltene wässrige Suspension auf eine zweite Temperatur erwärmt und/oder mit UV-Licht bestrahlt wird, um mittels der in der Suspension gelöst enthaltenen Hydroxycarbonsäure oder des Salzes derselben als Reduktionsmittel das Silberorthophoshat in teilreduziertes Silberorthophosphat zu überführen, c) das teilreduzierte Silberorthophosphat als Feststoff von der wässrigen Lösung abgetrennt wird, d) der Feststoff wiederholt mit Portionen von deionisiertem Wasser gewaschen wird, bis die spezifische Leitfähigkeit bei 25°C der letzten Portion Waschwasser nach Abtrennung von dem Feststoff einen Wert unter 50 S/cm aufweist, e) der Feststoff getrocknet wird, f) der getrocknete Feststoff in ein KunststoffVorprodukt eingearbeitet wird, welches nicht mit einem kolloiden Metall behandelt worden ist oder ein solches enthält, und g) das Kunststoffprodukt geformt wird. The object is achieved by a process for producing an antimicrobial plastic product, in which a) silver orthophosphate is precipitated by reacting a basic aqueous solution of a water-soluble hydrogen phosphate and a polybasic hydroxycarboxylic acid or a salt thereof with an aqueous solution of a silver salt at a first temperature to obtain an aqueous suspension of silver orthophosphate with the hydroxycarboxylic acid or its salt as a dispersant, b) the aqueous suspension thus obtained is heated to a second temperature and / or irradiated with UV light in order to convert the silver orthophosphate into partially reduced silver orthophosphate as reducing agent by means of the hydroxycarboxylic acid dissolved in the suspension or c, the partially reduced silver orthophosphate d) the solid is repeatedly washed with portions of deionized water until the specific conductivity at 25 ° C of the last portion of wash water after separation from the solid has a value below 50 S / cm, e) the solid is dried, f) the dried solid is incorporated into a plastic precursor which has not been treated with or contains a colloidal metal, and g) the plastic product is molded.
Wenn in Stufe a) Silbernitrat als Silbersalz und Kalium- hydrogenphosphat als wasserlösliches Hydrogenphophat verwendet werden, dann erfolgt die Fällung des Silberorthophosphats nach folgender Reaktion: If in step a) silver nitrate is used as the silver salt and potassium hydrogen phosphate as the water-soluble hydrogen phosphate, then the precipitation of the silver orthophosphate is carried out according to the following reaction:
3 AgN03 + K2HP04 - Ag3P04 + 3 N03 ~" + 2 K+ + H+ 3 AgN0 3 + K 2 HP0 4 - Ag 3 P0 4 + 3 N0 3 ~ " + 2 K + + H +
Das eingesetzte Silbersalz soll in Stufe a) im Wesentlichen quantitativ gefällt werden. Entsprechend werden stöchio- metrische Mengen an Silbersalz und Hydrogenphophat eingesetzt. Es kann auch ein leichter Überschuss an Hydrogenphosphat verwendet werden.
Bei der Fällungsreaktion entstehen Protonen, die durch die anwesende Base neutralisiert werden. Um eine quantitative Fällung zu erzielen, muss der Anfangs-pH-Wert alkalisch sein. Am Ende der Fällung kann der pH-Wert basisch, neutral oder allenfalls schwach sauer sein. Es ist bevorzugt, dass der pH- Wert am Ende der Fällung basisch oder neutral ist. Vorzugsweise wird die wässrigen Lösung des wasserlöslichen Hydrogenphosphats und der Hydroxycarbonsäure oder des Salzes derselben vor der Umsetzung mit der wässrigen Lösung des Silbersalzes auf einen pH-Wert im Bereich von 10,5 bis 13 eingestellt. Die Einstellung des pH-Wertes kann erfindungsgemäß durch Zugabe eines Alkalihydroxids erfolgen. Das Alkalihydroxid kann in fester oder gelöster Form der wässrigen Lösung des wasserlöslichen Hydrogenphosphats und der Hydroxycarbonsäure oder des Salzes derselben zugegeben werden. The silver salt used should be precipitated essentially quantitatively in step a). Accordingly, stoichiometric amounts of silver salt and hydrogen phosphate are used. A slight excess of hydrogen phosphate can also be used. The precipitation reaction produces protons which are neutralized by the base present. To achieve quantitative precipitation, the initial pH must be alkaline. At the end of the precipitation, the pH may be basic, neutral or at best slightly acidic. It is preferred that the pH at the end of the precipitation is basic or neutral. Preferably, the aqueous solution of the water-soluble hydrogen phosphate and the hydroxycarboxylic acid or salt thereof is adjusted to a pH in the range of 10.5 to 13 before reacting with the aqueous solution of the silver salt. The adjustment of the pH can be carried out according to the invention by addition of an alkali metal hydroxide. The alkali hydroxide may be added in solid or dissolved form to the aqueous solution of the water-soluble hydrogenphosphate and the hydroxycarboxylic acid or the salt thereof.
Die mehrbasische Hydroxycarbonsäure (oder Hydroxy- polycarbonsäure ) dient in dem erfindungsgemäßen Verfahren zwei verschiedenen Zwecken. Einerseits dient sie in Stufe a) als Dispergiermittel bei der Fällung des Silberorthophosphates . Andererseits wird sie in Stufe b) als Reduktionsmittel genutzt. Die Besonderheit der Erfindung besteht unter anderem darin, dass durch das Prozessregime die dispergierende Wirkung von der Reduktionswirkung selektiv getrennt werden. Die dispergierende Wirkung liegt auch bei Raumtemperatur vor. Die Reaktionsgeschwindigkeit der Reduktion ist aber bei Raumtemperatur sehr gering. Erst bei höheren Temperaturen findet eine Reduktion mit merklicher Geschwindigkeit statt. Daher lässt sich die Reduktion des Silberorthophosphates nach dessen Fällung in Gegenwart der mehrbasischen Hydroxycarbonsäure als Dispergiermittel durch anschließende Temperaturerhöhung selektiv auslösen. Vorzugsweise liegt die erste Temperatur in Stufe a) im Bereich von 15°C bis 35°C. Die zweite Temperatur in Stufe b) liegt vorzugsweise im Bereich von 70°C bis 100°C.
Alternativ kann man die Reduktion selektiv auch durch Bestrahlung mit ÜV-Licht auslösen. The polybasic hydroxycarboxylic acid (or hydroxy polycarboxylic acid) serves two different purposes in the process according to the invention. On the one hand, it serves in stage a) as a dispersant in the precipitation of the silver orthophosphate. On the other hand, it is used in stage b) as a reducing agent. The peculiarity of the invention is, inter alia, that the dispersing action of the reduction process is selectively separated by the process regime. The dispersing effect is also present at room temperature. The reaction rate of the reduction is very low at room temperature. Only at higher temperatures does a reduction take place at appreciable speed. Therefore, the reduction of the silver orthophosphate after precipitation in the presence of the polybasic hydroxycarboxylic acid as a dispersant can be selectively triggered by subsequent increase in temperature. Preferably, the first temperature in step a) is in the range of 15 ° C to 35 ° C. The second temperature in step b) is preferably in the range of 70 ° C to 100 ° C. Alternatively, the reduction can be triggered selectively by irradiation with UV light.
In Stufe b) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Silberorthophosphat in teilreduziertes Silberorthophosphat überführt. Dieses umfasst oder besteht aus Teilchen von Silberorthophosphat, die teilweise zu metallischem Silber reduziert worden sind, so dass in den Teilchen ein direkter Kontakt zwischen Silberorthophosphat und metallischem Silber vorliegt. Vorzugsweise besteht die Oberfläche der Teilchen teilweise aus Silberorthophosphat und teilweise aus metallischem Silber. In step b) of the process according to the invention, the silver orthophosphate is converted into partially reduced silver orthophosphate. This comprises or consists of particles of silver orthophosphate that have been partially reduced to metallic silver such that there is direct contact between silver orthophosphate and metallic silver in the particles. Preferably, the surface of the particles consists partly of silver orthophosphate and partly of metallic silver.
Eine Charakterisierung von reinem Silberorthophophat einerseits und teilreduziertem Silberorthophosphat andererseits durch Röntgendiffraktion ist in den Figuren 1 und 2 der WO 2009/013016 gezeigt. In der Röntgendiffraktionsaufnähme des teilreduzierten Silberorthophosphats sind neben Peaks für Silberorthophosphat auch Banden für metallisches Silber zu erkennen. Entsprechend weist das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene teilreduzierte Silberorthophosphat in der Röntgendiffraktionsaufnähme neben Peaks für Silberorthophosphat auch Banden für metallisches Silber auf. Eine Röntgendiffraktionsaufnähme eines gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Silberorthophosphats ist in der anliegenden Figur 1 gezeigt. A characterization of pure silver orthophosphate on the one hand and partially reduced silver orthophosphate on the other hand by X-ray diffraction is shown in Figures 1 and 2 of WO 2009/013016. In the X-ray diffraction recording of the partially reduced silver orthophosphate, in addition to peaks for silver orthophosphate, bands for metallic silver can also be recognized. Accordingly, in the X-ray diffraction recording, the partially reduced silver orthophosphate obtained by the method of the present invention also has bands for metallic silver in addition to peaks for silver orthophosphate. An X-ray diffraction recording of a silver orthophosphate prepared in accordance with the present invention is shown in attached Figure 1.
Das erfindungsgemäß hergestellte, teilreduzierte Silberorthophosphat kann auch durch Elektronenmikroskopie, insbesondere Raster-Elektronenmikroskopie charakterisiert werden. Durch mikroskopische Untersuchung kann insbesondere festgestellt werden, dass die teilweise reduzierte Oberfläche der Teilchen Bereiche unterschiedlicher Beschaffenheit aufweist, d.h. dass die Oberfläche der Teilchen des teilreduzierten
Silberorthophosphats Bezirke aus metallischem Silber und Bezirke aus Silberorthophophat aufweist. The partially reduced silver orthophosphate prepared according to the invention can also be characterized by electron microscopy, in particular scanning electron microscopy. In particular, it can be ascertained by microscopic examination that the partially reduced surface of the particles has regions of different nature, ie that the surface of the particles of the partially reduced Silver orthophosphate has areas of metallic silver and districts of silver orthophosphate.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die mehrbasische Hydroxycarbonsäure in einer Menge eingesetzt, die ausreichend ist, um das in Stufe a) gefällte Silberorthophosphat zu dispergieren, so dass eine stabile Suspension erhalten wird. Dies ist das hauptsächliche Bemessungskriterium, nach dem der Fachmann die Bemessung ohne weiteres vornehmen kann. Im übrigen muss die Menge an mehrbasischer Hydroxycarbonsäure ausreichen, um in Stufe b) das Silberorthophosphat teilweise zu metallischem Silber reduzieren zu können, was nach dem vorstehend genannten Bemessungskriterium aber regelmäßig der Fall sein wird. In the method of the invention, the polybasic hydroxycarboxylic acid is used in an amount sufficient to disperse the silver orthophosphate precipitated in step a) to give a stable suspension. This is the main design criterion according to which the expert can easily make the design. Moreover, the amount of polybasic hydroxycarboxylic acid must be sufficient in order to be able to partially reduce the silver orthophosphate to metallic silver in step b), but this will be the case regularly according to the abovementioned design criterion.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat Vorteile gegenüber dem aus der WO 2009/013016 bekannten Verfahren. Die Verwendung von Ammoniak ist nicht erforderlich. Die Isolierung des Silberorthophosphats als Zwischenprodukt wird vermieden, wodurch die Herstellung wesentlich vereinfacht wird. Die Fällung des Silberorthophosphats erfolgt in Gegenwart eines Disper¬ giermittels. Dies trägt dazu bei, dass nach dem erfindungsgemäßen Verfahren im Vergleich zum Stand der Technik ein teilreduziertes Silberorthophosphat mit geringeren Teilchengrößen hergestellt werden kann. The process according to the invention has advantages over the process known from WO 2009/013016. The use of ammonia is not required. The isolation of the silver orthophosphate as an intermediate is avoided, whereby the production is considerably simplified. The precipitation of silver orthophosphate is carried out in the presence of a Disper ¬ yaw means. This contributes to the fact that a partially reduced silver orthophosphate with smaller particle sizes can be produced by the process according to the invention in comparison with the prior art.
Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältliche Kunststoffprodukt setzt Silberionen in der für die erfindungsgemäße Wirkung erforderlichen Konzentration über einen ausreichend langen Zeitraum frei. Die Silberionenkonzentration ist hoch genug, dass antimikrobielle Wirksamkeit zuverlässig erzielt wird. Sie wird aber nicht so groß, dass zytotoxische Wirkungen auftreten können.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird der Begriff „Feststoff" für die Bezeichnung von teilreduziertem Silberorthophosphat verwendet. Für andere feste Materialien, die weitere Bestandteile des erfindungsgemäßen Kunststoffproduktes sein können, werden andere Begriffe verwendet, beispielsweise der Begriff „Füllstoff". Der Begriff „Feststoff" bezieht sich also nicht auf derartige weitere Bestandteile oder Zusatzstoffe, es sei denn, dass ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. The plastic product obtainable by the process according to the invention releases silver ions in the concentration required for the effect according to the invention over a sufficiently long period of time. The silver ion concentration is high enough to reliably achieve antimicrobial efficacy. However, it does not become so large that cytotoxic effects can occur. For the purposes of the present invention, the term "solid" is used to refer to partially reduced silver orthophosphate Other terms which may be further constituents of the plastic product according to the invention include other terms, for example the term "filler". Thus, the term "solid" does not refer to such further ingredients or additives unless expressly stated otherwise.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird der Begriff „Kunststoffprodukt" so gebraucht, dass er sich auf Halbzeuge und gebrauchsfertige Erzeugnisse bezieht, deren Oberfläche mindestens teilweise aus dem erfindungsgemäßen Kunststoff besteht. Das Kunststoffprodukt kann vollständig aus dem erfindungsgemäßen Kunststoff bestehen. Die Erfindung ist aber nicht auf solche Kunststoffprodukte beschränkt. In the context of the present invention, the term "plastic product" is used to refer to semi-finished products and ready-to-use products whose surface consists at least in part of the plastic according to the invention The plastic product may consist entirely of the plastic according to the invention limited to such plastic products.
Es ist bevorzugt, dass bezogen auf die insgesamt in dem Verfahren eingesetzte Wassermenge die jeweiligen Wassermengen so gewählt werden, dass die wässrige Lösung, die bei der Umsetzung der basischen wässrigen Lösung eines Hydrogenphosphats und einer mehrbasische Hydroxycarbonsäure oder eines Salzes derselben mit der wässrigen Lösung eines Silbersalzes in Stufe a) vorgelegt wird, 60 bis 90 Vol.% der Wassermenge enthält, und die wässrige Lösung, die bei der Umsetzung der basischen wässrigen Lösung eines Hydrogenphosphats und einer mehrbasische Hydroxycarbonsäure oder eines Salzes derselben mit der wässrigen Lösung eines Silbersalzes in Stufe a) zugegeben wird, 10 bis 40 Vol.% der Wassermenge enthält. It is preferable that, based on the total amount of water used in the process, the respective amounts of water are such that the aqueous solution used in the reaction of the basic aqueous solution of a hydrogen phosphate and a polybasic hydroxycarboxylic acid or a salt thereof with the aqueous solution of a silver salt in step a), containing 60 to 90 vol.% Of the amount of water, and the aqueous solution, in the reaction of the basic aqueous solution of a hydrogen phosphate and a polybasic hydroxycarboxylic acid or a salt thereof with the aqueous solution of a silver salt in step a) is added, 10 to 40 vol.% Of the amount of water.
Vorzugsweise wird ein Hydrogenphosphat verwendet, das der Formel Me2HP04 entspricht, in welcher Me ein Metallion in der Oxidationsstufe +1 bedeutet. Beispiele für Me sind Lithium-,
Natrium- oder Kaliumionen. Das bevorzugte Hydrogenphosphat ist Di-kalium-hydrogenphosphat . Preferably, a hydrogen phosphate is used, which corresponds to the formula Me 2 HP0 4 , in which Me means a metal ion in the oxidation state +1. Examples of Me are lithium, Sodium or potassium ions. The preferred hydrogen phosphate is di-potassium hydrogen phosphate.
Die mehrbasische Hydroxycarbonsäure (oderThe polybasic hydroxycarboxylic acid (or
Hydroxypolycarbonsäure) ist im Regelfall ein mit mindestens zwei Carboxylgruppen und mindestens einer Hydroxygruppe substituiertes Äthan oder Propan und insbesondere Citronen- säure, Weinsäure oder Äpfelsäure. Das Salz der mehrbasischen Hydroxycarbonsäure ist vorzugsweise Tri-natrium-citrat . Hydroxypolycarboxylic acid) is generally an ethane or propane substituted with at least two carboxyl groups and at least one hydroxy group, and in particular citric acid, tartaric acid or malic acid. The salt of the polybasic hydroxycarboxylic acid is preferably trisodium citrate.
Das Silbersalz ist vorzugsweise Silbernitrat. The silver salt is preferably silver nitrate.
Die erste Temperatur und der Zeitraum für die Umsetzung der basischen wässrigen Lösung eines Hydrogenphosphats und einer mehrbasische Hydroxycarbonsäure oder eines Salzes derselben mit der wässrigen Lösung eines Silbersalzes in Stufe a) sollen vorzugsweise so gewählt werden, dass während der Fällung des Silberorthophosphats weniger als 0,1% der Silberionen zu metallischem Silber reduziert werden. The first temperature and the time for reacting the basic aqueous solution of a hydrogen phosphate and a polybasic hydroxycarboxylic acid or a salt thereof with the aqueous solution of a silver salt in step a) should preferably be such that less than 0.1 during the precipitation of the silver orthophosphate % of the silver ions are reduced to metallic silver.
Vorzugsweise werden in Stufe b) die zweite Temperatur für die thermische Behandlung und/oder die Intensität der Bestrahlung sowie die Dauer der thermischen Behandlung und/oder der Bestrahlung so gewählt werden, dass 5 bis 45% der Silberionen zu metallischem Silber reduziert werden. Preferably, in step b) the second temperature for the thermal treatment and / or the intensity of the irradiation as well as the duration of the thermal treatment and / or the irradiation will be chosen such that 5 to 45% of the silver ions are reduced to metallic silver.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die wässrige Lösung eines Hydrogenphosphats und einer mehrbasische Hydroxycarbonsäure oder eines Salzes derselben vorgelegt und die wässrige Lösung eines Silbersalzes zugegeben. Vorzugsweise wird dabei die wässrige Lösung des Silbersalzes portionsweise oder kontinuierlich über einen Zeitraum von 15 bis 45 Minuten zugegeben .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die wässrige Lösung des Silbersalzes vorgelegt und die wässrige Lösung eines Hydrogenphosphats und einer mehrbasische Hydroxycarbonsäure oder eines Salzes derselben zugegeben. Vorzugsweise wird dabei die wässrige Lösung eines Hydrogenphosphats und einer mehrbasische Hydroxycarbonsäure oder eines Salzes derselben portionsweise oder kontinuierlich über einen Zeitraum von 15 bis 45 Minuten zugegeben. According to one embodiment of the invention, the aqueous solution of a hydrogen phosphate and a polybasic hydroxycarboxylic acid or a salt thereof are initially charged and the aqueous solution of a silver salt is added. Preferably, the aqueous solution of the silver salt is added in portions or continuously over a period of 15 to 45 minutes. According to a further embodiment of the invention, the aqueous solution of the silver salt is initially charged and the aqueous solution of a hydrogen phosphate and a polybasic hydroxycarboxylic acid or a salt thereof are added. Preferably, the aqueous solution of a hydrogen phosphate and a polybasic hydroxycarboxylic acid or a salt thereof is added in portions or continuously over a period of 15 to 45 minutes.
Vorzugsweise wird in Stufe b) die zweite Temperatur für die thermische Behandlung auf 70°C bis 100°C eingestellt und die thermische Behandlung 60 bis 180 Minuten lang durchgeführt. Preferably, in step b), the second temperature for the thermal treatment is set at 70 ° C to 100 ° C and the thermal treatment is carried out for 60 to 180 minutes.
Für eine gute antimikrobielle Wirksamkeit eines Kunststoffprodukts ist die Teilchenzahl, d.h. die Anzahl der Teilchen, die in dem Kunststoff homogen dispergiert ist, von wesentlicher Bedeutung. Bei gegebener Masse an teilreduziertem Silberorthophosphat steigt die Teilchenzahl mit abnehmender Teilchengröße an. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, sowohl die Teilchengröße des intermediär anfallenden Silberorthophosphates als auch in Abhängigkeit davon die Teilchengröße des daraus durch Reduktion hergestellten teilreduzierten Silberorthophosphates kontrolliert einzustellen . For good antimicrobial efficacy of a plastic product, the particle number, i. the number of particles homogeneously dispersed in the plastic is of essential importance. For a given mass of partially reduced silver orthophosphate, the number of particles increases with decreasing particle size. The process according to the invention makes it possible to adjust both the particle size of the intermediate silver orthophosphate and, depending on this, the particle size of the partially reduced silver orthophosphate produced therefrom by reduction.
Wie oben bereits erwähnt, hat zunächst die Anwesenheit eines Dispergiermittels in Stufe a) bei der Fällung des Silberorthophosphats Einfluss auf die Teilchengröße, wodurch indirekt auch die Teilchengröße des daraus hergestellten teilreduzierten Silberorthosphosphats festgelegt wird. As already mentioned above, the presence of a dispersant in step a) first influences the particle size in the precipitation of the silver orthophosphate, which indirectly also determines the particle size of the partially reduced silver orthophosphate produced therefrom.
Die Teilchengröße kann erfindungsgemäß weiterhin dadurch beeinflusst werden, dass die wässrige Suspension von Silberorthophosphat unter Einsatz einer Dispergiervorrichtung hergestellt wird. Bevorzugte Dispergiereinrichtungen sind
Rührer und Ultraschallsonden. Als Rührer bevorzugt sind Bauformen für besondere Scherbeanspruchung, insbesondere Ultraturrax. According to the invention, the particle size can be further influenced by preparing the aqueous suspension of silver orthophosphate using a dispersing device. Preferred dispersing devices are Stirrer and ultrasonic probes. Preferred stirrers are designs for special shear stress, in particular Ultraturrax.
Schließlich kann erfindungsgemäß die Teilchengröße des erhaltenen Silberorthophosphats und in Abhängigkeit davon indirekt auch die Teilchengröße des daraus hergestellten teilreduzierten Silberorthophosphats über die Einstellung des Verhältnisses von festem Anteil zu flüssigem Anteil bei der in Stufe a) anfallenden Suspension beeinflusst werden. Erniedrigt man beispielsweise das fest /flüssig-Verhältnis bei Raumtemperatur von 1:10 auf 1:20, so wird das Silberorthophosphat feinteiliger , d.h., insbesondere der Anteil mit Teilchengrößen kleiner als 1 μπι wird größer. Finally, according to the invention, the particle size of the resulting silver orthophosphate and, dependent thereon, also the particle size of the partially reduced silver orthophosphate prepared therefrom can be influenced via the adjustment of the ratio of solid fraction to liquid fraction in the suspension obtained in stage a). If, for example, the solid / liquid ratio at room temperature is reduced from 1:10 to 1:20, the silver orthophosphate becomes more finely divided, that is to say, in particular the proportion with particle sizes smaller than 1 μπι becomes larger.
Die Einstellung des fest/flüssig-Verhältnisses erfolgt im Hinblick auf die sich aus der Fällung ergebende Silber- orthophosphatmasse . Danach richtet sich die zu verwendende Flüssigkeitsmenge . The setting of the solid / liquid ratio takes place with regard to the silver orthophosphate composition resulting from the precipitation. Thereafter, the amount of liquid to be used depends.
Vorzugsweise wird ein teilreduziertes Silberorthophosphat mit einer solchen Teilchengrößenverteilung gemäß Messung durch Laserbeugung hergestellt, dass mindestens 15 Gew.% eine Teilchengröße von weniger als 1,0 m aufweisen und mindestens 90 Gew.% eine Teilchengröße von weniger als 5 μπι aufweisen. Bei einer Normalverteilung (Gauß-Verteilung) der Teilchengrößen ist es bevorzugt, dass deren Maximum unterhalb von 4 μτη, insbesondere unterhalb von 3 μιη und am meisten bevorzugt unterhalb von 2 μτη liegt. Preferably, a partially reduced silver orthophosphate is prepared with such a particle size distribution as measured by laser diffraction that at least 15 wt.% Have a particle size of less than 1.0 m and at least 90 wt.% Have a particle size of less than 5 μπι. In the case of a normal distribution (Gaussian distribution) of the particle sizes, it is preferred that their maximum lies below 4 μm, in particular below 3 μm, and most preferably below 2 μm.
Zum Beispiel wird in Stufe a) eine Suspension mit einem Verhältnis bei Raumtemperatur von festem Anteil zu flüssigem Anteil von 1:5 bis zu 1:15 hergestellt, bei der mindestens 15 Gew.% der Silberorthophosphat-Teilchen eine Teilchengröße von weniger als 1,0 μιη aufweisen.
Alternativ wird in Stufe a) eine Suspension mit einem Verhältnis bei Raumtemperatur von festem Anteil zu flüssigem Anteil von weniger als 1:15 bis zu 1:25 hergestellt wird, bei der mindestens 30 Gew.% der Silberorthophosphat-Teilchen eine Teilchengröße von weniger als 1,0 μιη aufweisen. For example, in step a), a suspension having a ratio at room temperature of solid portion to liquid portion of 1: 5 to 1:15 is prepared wherein at least 15% by weight of the silver orthophosphate particles have a particle size of less than 1.0 have μιη. Alternatively, in step a), a suspension having a ratio at room temperature of solid fraction to liquid fraction of less than 1:15 to 1:25 is prepared wherein at least 30% by weight of the silver orthophosphate particles have a particle size of less than 1 , 0 μιη have.
Wie oben erläutert, ist die Reaktionsgeschwindigkeit der Reduktion durch die mehrbasische Hydroxycarbonsäure bei Raumtemperatur sehr gering. In Stufe b) wird die Reaktionsgeschwindigkeit der Reduktion durch Anhebung der Temperatur erhöht. Dabei kann der Fachmann durch Wahl der Temperatur die Reaktionsgeschwindigkeit so einstellen, dass er das Ausmaß der Reduktion zur Herstellung des teilreduzierten Silberorthophosphats über die Reaktionszeit kontrollieren kann. Vorzugsweise werden Temperatur und Reaktionsdauer in Stufe b) so gewählt, dass ein teilreduziertes Silberorthophosphat mit einem Gewichtsverhältnis von Silberionen des Silberorthophosphats zu Silberatomen des metallischen Silbers im Bereich von 95:5 bis 55:45 hergestellt wird. As explained above, the reaction rate of reduction by the polybasic hydroxycarboxylic acid at room temperature is very low. In step b), the reaction rate of the reduction is increased by raising the temperature. In this case, the skilled person can set the reaction rate by selecting the temperature so that he can control the extent of reduction for the preparation of the partially reduced silver orthophosphate over the reaction time. Preferably, the temperature and reaction time in step b) are selected to produce a partially reduced silver orthophosphate having a weight ratio of silver ions of the silver orthophosphate to silver atoms of the metallic silver in the range of 95: 5 to 55:45.
Das teilreduzierte Silberorthophosphat wird in wässriger Suspension erhalten und muss aus dieser Suspension als feinteiliger Feststoff gewonnen werden. Geeignete Trennverfahren sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise kann der feinteilige Feststoff durch Zentrifugieren von der wässrigen Lösung abgetrennt werden. Zweckmäßigerweise wird die in Stufe b) erhaltene wässrige Suspension von teilreduziertem Silberorthophosphat auf eine Temperatur im Bereich von 15°C bis 25 °C abgekühlt, bevor in Stufe c) der Feststoff abgetrennt wird . The partially reduced silver orthophosphate is obtained in aqueous suspension and must be recovered from this suspension as a finely divided solid. Suitable separation processes are known to the person skilled in the art. For example, the finely divided solid can be separated from the aqueous solution by centrifugation. Conveniently, the aqueous suspension of partially reduced silver orthophosphate obtained in step b) is cooled to a temperature in the range of 15 ° C to 25 ° C before the solid is separated in step c).
Gemäß der Erfindung wird das teilreduzierte Silberorthophosphat nach dem Abtrennen von der wässrigen Lösung wiederholt mit Portionen von deionisiertem Wasser gewaschen. Zu diesem Zweck
wird das Silberorthophosphat vorzugsweise für jeden Wasch¬ vorgang zunächst in Reinstwasser dispergiert und anschließend durch Zentrifugieren wieder abgetrennt. Die Waschvorgänge werden so oft wiederholt, bis die spezifische Leitfähigkeit der letzten Portion Waschwasser nach Abtrennung von dem Feststoff einen Wert unter 50 S/cm und vorzugsweise unter 20 pS aufweist. Das wiederholte Waschen ist wichtig für die Photostabilität des antimikrobiellen Kunstoffproduktes und des darin enthaltenen, teilreduzierten Silber-orthosphosphats. According to the invention, the partially reduced silver orthophosphate after separation from the aqueous solution is repeatedly washed with portions of deionized water. To this end the silver orthophosphate is preferably first dispersed for each wash ¬ process in ultrapure water and subsequently separated off again by centrifugation. The washing operations are repeated until the specific conductivity of the last portion of washing water after separation from the solid has a value below 50 S / cm and preferably below 20 pS. Repeated washing is important to the photostability of the antimicrobial plastic product and the partially reduced silver orthophosphate contained therein.
Die spezifische elektrische Leitfähigkeit ist das Reziproke des spezifischen Widerstandes. Die Einheit ist (Ω cm)-1 bzw. S/cm. Hierbei ist S = l/Ω die Kurzform für Siemens, die Einheit des elektrischen Leitwertes, welches definiert ist als das Reziproke des elektrischen Widerstandes. Die elektrische Leitfähigkeit hängt von der Temperatur ab sowie bei Ionenleitern von der Konzentration, dem Dissoziationsgrad und dem Lösungsmittel. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung bezieht sich die elektrische Leitfähigkeit auf die Referenztemperatur 25°C. The specific electrical conductivity is the reciprocal of the specific resistance. The unit is (Ω cm) -1 or S / cm. Here S = l / Ω is the short form for Siemens, the unit of the electrical conductance, which is defined as the reciprocal of the electrical resistance. The electrical conductivity depends on the temperature and ion conductors on the concentration, the degree of dissociation and the solvent. For the purposes of the present invention, the electrical conductivity refers to the reference temperature 25 ° C.
Leitfähigkeitsmessgeräte werden auch als Konduktometer bezeichnet. Erfindungsgemäß geeignete Konduktometer sind unter den Bezeichnungen Sartorius PP-20 und Sartorius PP-50 im Handel erhältlich. Hersteller ist die Sartorius AG, Weender Landstraße 94-108, Göttingen, Deutschland. Die von der Sartorius AG für diese Konduktometer angebotenen Messzellen PY-COl - PY-C03 sind Vier-Elektroden-Messzellen mit Platinelektroden. DieConductivity meters are also called conductometers. Conductometers suitable according to the invention are commercially available under the names Sartorius PP-20 and Sartorius PP-50. The manufacturer is Sartorius AG, Weender Landstraße 94-108, Göttingen, Germany. The measuring cells PY-COl - PY-C03 offered by Sartorius AG for these conductometers are four-electrode measuring cells with platinum electrodes. The
Leitfähigkeitsmessung wird mit diesen Konduktometern unter Anwendung einer Wechselspannung bzw. eines Wechselstromes durchgeführt. Die gebräuchlichste Frequenz ist 50 Hz. Conductivity measurement is performed with these conductometers using an alternating voltage or an alternating current. The most common frequency is 50 Hz.
Das durch wiederholtes Waschen ausreichend gereinigte teilreduzierte Silberorthophosphat wird anschließend getrocknet. Das Trocknen kann in beliebiger Weise erfolgen,
beispielsweise in einem Trockenschrank. Der Feststoff wird in Stufe e) vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 80 °C bis 105°C getrocknet werden. Das so erhaltene getrocknete teilreduzierte Silberorthophosphat ist dann geeignet für die Einarbeitung in ein KunststoffVorprodukt . The partially purified by repeated washing partially reduced silver orthophosphate is then dried. Drying can be done in any way for example in a drying cabinet. The solid is preferably dried in step e) at a temperature in the range of 80 ° C to 105 ° C. The resulting dried partially reduced silver orthophosphate is then suitable for incorporation into a plastic precursor.
Eine andere Variante zur Gewinnung des trockenen teilreduzierten Silberorthophosphats besteht in der Anwendung der sogenannten Sprühtrockung . Dazu wird die wasserhaltige Suspension in eine erwärmte Kammer verdüst, dabei wird das Wasser verdampft und der Feststoff abgeschieden. Ein Vorteil der Sprühtrocknung ist, dass in einem Verfahrensschritt die fest/flüssig-Trennung und die Trocknung realisiert werden kann. Allerdings ist deren Einsatz erst für die Suspension der letzten Waschstufe möglich, weil beim Verdampfen die im Wasser gelösten Inhaltsstoffe in der Feststoffphase verbleiben. Sprühtrocknungsapparate werden in Baugrößen vom Labormaßstab bis zu großtechnischen Anlagen angeboten. Another variant for obtaining the dry partially reduced silver orthophosphate is the use of so-called spray drying. For this purpose, the water-containing suspension is atomized into a heated chamber, while the water is evaporated and the solid is deposited. An advantage of spray-drying is that in one process step the solid / liquid separation and the drying can be realized. However, their use is only possible for the suspension of the last washing stage, because during evaporation, the ingredients dissolved in the water remain in the solid phase. Spray drying units are available in sizes from laboratory scale to large-scale systems.
Der Begriff „KunststoffVorprodukt" bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung Materialien, aus denen durch Formen Kunststoffformteile bzw. das „Kunststoffprodukt" hergestellt werden können. Das KunststoffVorprodukt kann beispielsweise in Form von Granulat oder Pellets oder als Pulver vorliegen. Das KunststoffVorprodukt kann ein Einkomponentensystem sein, bei dem die eine Komponente durch Formen in ein Kunststoffformteil überführt werden kann. Das Kunststoffvorprodukt kann aber auch ein Mehrkomponentensystem sein, bei dem die Komponenten unmittelbar vor dem Formen zunächst miteinander vermischt werden und eine Aushärtung des Kunststoffes beim Formen bzw. nach dem Formen stattfindet. Füllstoffe oder Additive sind keine KunststoffVorprodukte im Sinne der vorliegenden Erfindung.
Wesentlicher Bestandteil des Kunststoff orproduktes sind polymere Verbindungen, insbesondere solche, die im medizinischen Bereich üblicherweise Verwendung finden. The term "plastic pre-product" in the context of the present invention refers to materials from which plastic moldings or the "plastic product" can be produced by molding. The plastic pre-product can be present for example in the form of granules or pellets or as a powder. The plastic precursor can be a one-component system in which one component can be converted into a plastic molding by molding. However, the plastic precursor can also be a multicomponent system in which the components are first mixed together immediately before molding and curing of the plastic takes place during molding or after molding. Fillers or additives are not precursors for the purposes of the present invention. An essential component of the plastic orproduktes are polymeric compounds, in particular those which are commonly used in the medical field.
Bevorzugte Polymere sind Polyurethane, Polycarbonate, Silicone, Polyvinylchlorid, Polyacrylate, Polyester, Polyolefine, Polystyrol und Polyamide. Polyethylen, Polypropylen, vernetzte Polysiloxane, Polymere auf (Meth) acrylat-Basis , Zellulose und Zellulose-Derivate, ABS, Tetrafluorethylenpolymere,Preferred polymers are polyurethanes, polycarbonates, silicones, polyvinyl chloride, polyacrylates, polyesters, polyolefins, polystyrene and polyamides. Polyethylene, polypropylene, crosslinked polysiloxanes, (meth) acrylate-based polymers, cellulose and cellulose derivatives, ABS, tetrafluoroethylene polymers,
Polyethylenterephthalate sowie die entsprechenden Copolymere können als polymere Verbindungen eingesetzt werden. Als Beispiele für erfindungsgemäß geeignete Copolymere seien Styrol-Acrylnitril-Copolymere sowie Copolymere aus Ethylen und einem höheren α-Olefin genannt. Polyethylene terephthalates and the corresponding copolymers can be used as polymeric compounds. Examples of suitable copolymers according to the invention are styrene-acrylonitrile copolymers and also copolymers of ethylene and a higher α-olefin.
Neben einem oder mehreren polymeren Materialien kann das Vorprodukt Additive umfassen. Additive können beispielsweise anorganische oder organische Substanzen sein. Das Vorprodukt kann insbesondere alle anorganischen als auch organischen Substanzen umfassen, die inert und medizinisch unbedenklich sind. Dazu gehören insbesondere in Wasser schwer lösliche Materialien wie Zirkonium Dioxid, Zirkonium Silikat, Titandioxid, Zinkoxid, Calciumfluorid, Calciumcarbonat, Alumosilikate, Hydroxylapatit , Fluorapatit, Bariumsulfat, Calciumsulfat und Kohlenstoff in seinen verschiedenen Erscheinungsformen. Solche Substanzen können bereits als Füllstoffe in einem kommerziell erhältlichenIn addition to one or more polymeric materials, the precursor may comprise additives. Additives may be, for example, inorganic or organic substances. The precursor may in particular comprise all inorganic and organic substances that are inert and medically safe. These include, in particular, sparingly water-soluble materials such as zirconium dioxide, zirconium silicate, titanium dioxide, zinc oxide, calcium fluoride, calcium carbonate, aluminosilicates, hydroxyapatite, fluorapatite, barium sulfate, calcium sulfate and carbon in its various forms. Such substances can already be used as fillers in a commercially available
KunststoffVorprodukt enthalten sein, andererseits können sie einem kommerziell erhältlichen KunststoffVorprodukt im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch als weitere Komponente zugefügt und in das KunststoffVorprodukt eingearbeitet werden. On the other hand, in the context of the present invention, they can also be added as a further component to a commercially available plastic precursor and incorporated into the plastic precursor.
Das KunststoffVorprodukt kann darüber hinaus weitere Additive enthalten, wie z.B. Pigmente, Antioxidantien, Weichmacher, Photostabilisatoren für das Polymer usw.
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird metallisches Silber auf Silberphosphat erzeugt. Allgemeiner gesagt, werden bei dem Verfahren Teilchen gebildet, die teilweise ausThe plastic precursor may also contain other additives such as pigments, antioxidants, plasticizers, photostabilizers for the polymer, etc. In the process according to the invention, metallic silver is produced on silver phosphate. More generally, in the process, particles are formed which partially precipitate out
Silberorthophosphat und teilweise aus metallischem Silber bestehen. Dadurch entstehen viele mikroskopische elektrochemische Halbelemente Ag/Ag3P04, deren Potenziale nur von der Phosphationenkonzentration in der umgebenden wässrigen Phase abhängen. Thermodynamisch lässt sich zeigen, dass dadurch die freie Enthalpie für die Reaktion Ag° Ag+ + e in den negativen Bereich verschoben wird und damit die Reduktion von Silberionen zu Silber erschwert wird. Silver orthophosphate and partially made of metallic silver. This results in many microscopic electrochemical half-elements Ag / Ag 3 P0 4 whose potentials depend only on the concentration of phosphation in the surrounding aqueous phase. Thermodynamically it can be shown that this shifts the free enthalpy for the reaction Ag ° Ag + + e into the negative range, thus making the reduction of silver ions to silver more difficult.
Man kann die Reduktion in Stufe b) so führen, dass 1 Gew.% bis 65 Gew.% des suspendierten Silberorthophosphats zu metallischem Silber reduziert werden. Wenn das Ausmaß der Reduktion im Bereich bis 40 Gew.% liegt, dann wird ein teilreduziertes Silberorthophosphat erzeugt, das im Allgemeinen einen Überschuss an Silberionen des Silberorthophosphats über Silberatome des metallischen Silbers aufweist und jedenfalls nicht mehr als ein Silberatom je Silberion. The reduction in step b) can be carried out so that 1% by weight to 65% by weight of the suspended silver orthophosphate are reduced to metallic silver. When the extent of reduction is in the range of up to 40% by weight, a partially reduced silver orthophosphate is formed which generally has an excess of silver ions of the silver orthophosphate over silver atoms of the metallic silver and at least not more than one silver atom per silver ion.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise ausschließlich Reinstwasser verwendet. Reinstwasser kann beispielsweise durch eine Destillation über eine mehrbödige Kolonne erhalten werden. Reinstwasser kann aber auch durch Deionisation erhalten werden. Die Leitfähigkeit des Reinstwassers ist sehr gering und liegt in jedem Fall unterhalb
In the method according to the invention, only ultrapure water is preferably used. Ultrapure water can be obtained, for example, by distillation over a multidose column. Ultrapure water can also be obtained by deionization. The conductivity of the ultrapure water is very low and is in any case below
Durch die Erfindung wird teilreduziertes Silberphosphat als Mittel für die antimikrobielle Ausrüstung von Kunststoffen verfügbar gemacht, wobei die so ausgerüsteten Kunststoffe nicht das Problem der Photoinstabilität aufweisen, wie es für Silberphosphat in der Literatur beschrieben ist. Es ist nicht
erforderlich, dass das teilreduzierte Silberorthophosphat vor dem Einarbeiten in das KunststoffVorprodukt auf einen Träger aufgebracht wird. Gemäß einer erfindungsgemäß bevorzugten Arbeitsweise wird das teilreduzierte Silberorthophosphat dem KunststoffVorprodukt bzw. der Kunststoffmasse direkt zugegeben, ohne zuvor auf ein anorganisches Trägermaterial oder einen anorganischen Füllstoff aufgebracht oder mit einem solchen vermischt worden zu sein. The invention provides partially reduced silver phosphate as an agent for the antimicrobial finishing of plastics, the plastics thus treated not having the problem of photoinstability, as described for silver phosphate in the literature. It is not requires that the partially reduced silver orthophosphate be applied to a support prior to incorporation into the plastic precursor. According to a preferred mode of operation according to the invention, the partially reduced silver orthophosphate is added directly to the plastic precursor or the plastics material without first being applied to or mixed with an inorganic carrier material or an inorganic filler.
Andererseits ist die Erfindung aber auch. nicht auf füllstofffreie Kunststoffprodukte beschränkt. Manche kommerziell erhältliche KunststoffVorprodukte enthalten bereits einen Füllstoff und weitere Additive wie z.B. Antioxidantien, Pigmente, Weichmacher usw. Die Erfindung erstreckt sich auf Verfahren, bei denen solche Kunststoff orprodukte eingesetzt werden, die bereits anorganische Füllstoffe enthalten. On the other hand, the invention is also. not restricted to filler-free plastic products. Some commercially available plastic precursors already contain a filler and other additives such as e.g. Antioxidants, pigments, plasticizers, etc. The invention extends to methods in which such plastic orprodukte are used, which already contain inorganic fillers.
Es ist gemäß der Erfindung auch möglich, dass das getrocknete teilreduzierte Silberorthophosphat zunächst mit einem anorganischen Füllstoff vermischt wird, bevor die Mischung in das Kunststoffvorprodukt eingearbeitet wird. Das kann beispielsweise zweckmäßig sein, um die Bildung von Agglomeraten zu verhindern, wenn das teilreduzierte Silberorthophospat vor der Weiterverarbeitung längere Zeit gelagert werden soll. It is also possible according to the invention that the dried partially reduced silver orthophosphate is first mixed with an inorganic filler before the mixture is incorporated into the plastic precursor. This may be useful, for example, to prevent the formation of agglomerates if the partially reduced Silberorthophospat is to be stored for a long time before further processing.
Die Erfindung erstreckt sich auch auf Verfahren, bei denen zusätzlich mindestens ein weiteres in Wasser schwer lösliches Material in das Kunststoffvorprodukt eingearbeitet wird. Das weitere Material kann beispielsweise Zirkoniumdioxid, Zirkoniumsilikat, Titandioxid, Zinkoxid, Calciumfluorid, Calciumcarbonat, ein Alumosilikat , Hydroxylapatit , Fluorapatit, Bariumsulfat, Calciumsulfat oder Kohlenstoff in einer seiner Erscheinungsformen sein, beispielsweise Graphit. Dabei kann man so vorgehen, dass man zunächst das teilreduzierte Silberorthophosphat in das Kunststoffvorprodukt einarbeitet und
anschließend das weitere Material in das KunststoffVorprodukt einarbeitet. Man kann aber auch so vorgehen, dass man zunächst das teilreduzierte Silberorthophosphat mit dem weiteren schwer löslichen Material vermischt und anschließend diese Mischung in das KunststoffVorprodukt einarbeitet. The invention also extends to methods in which additionally at least one further material which is sparingly soluble in water is incorporated into the plastic precursor. The further material may be, for example, zirconia, zirconium silicate, titanium dioxide, zinc oxide, calcium fluoride, calcium carbonate, an aluminosilicate, hydroxyapatite, fluoroapatite, barium sulfate, calcium sulfate or carbon in one of its forms, for example graphite. This can be done by first incorporating the partially reduced silver orthophosphate into the plastic precursor and then the further material is incorporated into the plastic pre-product. However, it is also possible to proceed by first mixing the partially reduced silver orthophosphate with the further sparingly soluble material and then incorporating this mixture into the plastic precursor.
Ist das KunststoffVorprodukt ein Zweikomponenten-System, dann kann das teilreduzierte Silberorthophosphat zunächst in eine Komponente eingemischt werden, bevor die zweite Komponente hinzugegeben wird. If the plastic precursor is a two-component system, then the partially reduced silver orthophosphate may first be mixed into one component before the second component is added.
Für die Einarbeitung des teilreduzierten Silberorthophosphats und ggf- des weiteren in Wasser schwer löslichen Materials stehen dem Fachmann verschiedene Verfahren zur Verfügung. Die Einarbeitung erfolgt vorzugsweise mit Hilfe eines Mischers, Rührers, Kneters, Walzwerks oder Extruders. For the incorporation of the partially reduced silver orthophosphate and, if appropriate, further sparingly water-soluble material, various processes are available to the person skilled in the art. The incorporation is preferably carried out with the aid of a mixer, stirrer, kneader, rolling mill or extruder.
Das teilreduzierte Silberorthophosphat wird vorzugsweise in einer Menge von 0,1 Gew.% bis 10 Gew.%, insbesondere 0,5 Gew.% bis 5 Gew.% und am meisten bevorzugt 1 Gew.% bis 3 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Kunststoffproduktes , in das KunststoffVorprodukt eingearbeitet . The partially reduced silver orthophosphate is preferably used in an amount of 0.1% by weight to 10% by weight, especially 0.5% by weight to 5% by weight, and most preferably 1% by weight to 3% by weight, based on the Total weight of the plastic product, incorporated into the plastic pre-product.
Wenn alle gewünschten Komponenten in das KunststoffVorprodukt eingearbeitet worden sind, wird daraus das Kunststoffprodukt geformt. Vorzugsweise erfolgt das Formen durch Extrudieren, Spritzgießen, Pressen oder Heißpressen. When all desired components have been incorporated into the plastic precursor, the plastic product is molded therefrom. The molding is preferably carried out by extrusion, injection molding, pressing or hot pressing.
Das Extrudieren ist insoweit ein Sonderfall, als es einerseits für die Einarbeitung von Feststoffen in das Kunststoff¬ vorprodukt und andererseits für das Formen des Kunststoff¬ produktes eingesetzt werden kann. Durch Wahl eines geeigneten Extruders können somit das Einarbeiten von Feststoffen in das KunststoffVorprodukt und die Formung des Kunststoffproduktes mit Hilfe derselben Apparatur durchgeführt werden.
Es können die verschiedensten Produkte geformt werden. Beispiele für Medizinprodukte sind Venenkatheter, periphere Venenkanülen, Sheldon-Katheter, Hickman-Typ-Katheter, Portkatheter, wobei mindestens die Portkammer aus erfindungsgemäß hergestelltem Material besteht, zweckmäßig auch alle weiteren Bestandteile desselben, Ventrikelkatheter, Lumbaikatheter, Peritonealkatheter, Blasenkatheter, Nephrostomie-Katheter, Uretherstents , Toraxdrainagen sowie das angeschlossene Saugsystem, Endotracheale Tuben, Zahnbürsten (Borsten und Griff) , chirurgisches Nahtmaterial, Fadenmaterial zur Herstellung von antimikrobiellen Textilien, Materialien für die antimikrobielle Beschichtung, z.B. von Schläuchen für die Beatmung, antimikrobielle Wundabdeckungen und Dressings für Brandverletzungen . The extrusion is a special case so far as it can be used on the one hand for the incorporation of solids into the plastic ¬ precursor and on the other hand, for the molding of the plastic ¬ product. By choosing a suitable extruder, the incorporation of solids into the plastic precursor and the molding of the plastic product can thus be carried out with the aid of the same apparatus. It can be shaped a variety of products. Examples of medical devices are venous catheters, peripheral venous cannulas, Sheldon catheters, Hickman-type catheters, port catheters, at least the port chamber consisting of material produced according to the invention, expediently also all other constituents thereof, ventricular catheters, lumbar catheters, peritoneal catheters, bladder catheters, nephrostomy catheters, Urether stents, torax drains and attached suction system, endotracheal tubes, toothbrushes (bristles and handles), surgical sutures, suture material for antimicrobial textiles, antimicrobial coating materials such as respiratory tubes, antimicrobial wound dressings and burn dressings.
Die Erfindung ist aber nicht auf medizinische Anwendungen beschränkt. Eine antimikrobielle Ausrüstung ist auch bei Kunststoffprodukten erwünscht, die von unterschiedlichen Personen berührt werden. Beispiele für solche Produkte sind Telefonhörer, Türklinken oder Tastaturen für Computer. The invention is not limited to medical applications. Antimicrobial equipment is also desired in plastic products that are touched by different people. Examples of such products are telephone handsets, door handles or computer keyboards.
Das erfindungsgemäß hergestellte Kunststoffprodukt enthält teilreduziertes Silberorthophosphat und ist frei von kolloidalem Metall und insbesondere frei von Nanosilber, d.h. von metallischem Silber mit Teilchengrößen im Bereich von 1 bis 100 nm. The plastic product produced according to the invention contains partially reduced silver orthophosphate and is free of colloidal metal and in particular free of nanosilver, i. of metallic silver with particle sizes in the range of 1 to 100 nm.
Das erfindungsgemäß hergestellte Kunststoffprodukt enthält Kunststoff und darin verteiltes teilreduziertes Silberorthophosphat, welches aus Silberorthophosphatteilchen besteht, die teilweise zu metallischem Silber reduziert worden sind. In den Teilchen besteht ein direkter Kontakt zwischen Silberorthophosphat und metallischem Silber. Die Oberfläche der
Teilchen besteht teilweise aus Silberorthophosphat und teilweise aus metallischem Silber. The plastic product produced according to the invention contains plastic and partially reduced silver orthophosphate dispersed therein, which consists of silver orthophosphate particles which have been partially reduced to metallic silver. The particles have direct contact between silver orthophosphate and metallic silver. The surface of the Particles consist partly of silver orthophosphate and partly of metallic silver.
Das teilreduzierte Silberorthophosphat weist vorzugsweise ein Verhältnis von Silberionen des Silberorthophosphats zu Silberatomen des metallischen Silbers im Bereich von 95:5 bis 55:45 auf, d.h. die Silberionen liegen im Vergleich zu den Silberatomen im Überschuss vor. The partially reduced silver orthophosphate preferably has a ratio of silver ions of the silver orthophosphate to silver atoms of the metallic silver in the range of 95: 5 to 55:45, i. the silver ions are in excess compared to the silver atoms.
Die Größe der Teilchen aus teilreduziertem Silberphosphat kann beispielsweise durch Laserbeugung gemessen werden. Die Messung kann nach DIN ISO 13320-1:1999-11 erfolgen. Soweit in der vorliegenden Beschreibung und in den Patentansprüchen Teilchengrößen angegeben werden, sind diese dahingehend zu verstehen, dass es sich um Teilchengrößen gemäß Messung durch Laserbeugung, insbesondere gemäß DIN ISO 133320-1:1999-11 handelt. Ein geeignetes Meßgerät ist beispielsweise unter der Bezeichnung „SYMPATEC HELOS (H2023) & SUCELL" im Handel erhältlich . The size of the particles of partially reduced silver phosphate can be measured for example by laser diffraction. The measurement can be carried out according to DIN ISO 13320-1: 1999-11. As far as in the present description and in the claims particle sizes are given, these are to be understood as meaning that they are particle sizes as measured by laser diffraction, in particular according to DIN ISO 133320-1: 1999-11. A suitable meter is commercially available, for example, under the name "SYMPATEC HELOS (H2023) & SUCELL".
Vorzugsweise haben 95 Gew.%, insbesondere 98 Gew.% und am meisten bevorzugt 99 Gew.% der Teilchen eine Größe von weniger als 5 μιη. Hier handelt es sich um die absolute Größe der Teilchen (und nicht um Mittelwerte) . Preferably, 95% by weight, especially 98% by weight and most preferably 99% by weight of the particles have a size of less than 5 μm. This is the absolute size of the particles (and not averages).
Dem Fachmann sind unterschiedliche Formen derThe skilled person are different forms of
Teilchengrößenverteilung bekannt. Die Teilchengrößenverteilung kann monomodal, bimodal oder multimodal sein, d.h., sie kann ein Maximum oder mehrere Maxima aufweisen. Vorzugsweise handelt es sich um eine Normalverteilung (Gauß-Verteilung) mit einem Maximum bzw. um eine Verteilung, die in etwa einer Normalverteilung entspricht. Particle size distribution known. The particle size distribution may be monomodal, bimodal or multimodal, that is, it may have a maximum or several maxima. Preferably, it is a normal distribution (Gaussian distribution) with a maximum or about a distribution that corresponds approximately to a normal distribution.
Der Begriff „wässrige Suspension von Silberorthophosphat" oder auch nur „Suspension" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung
so verwendet, dass er mit allen in dieser Beschreibung gemachten Angaben zur Teilchengröße des Silberorthophosphats kompatibel ist. The term "aqueous suspension of silver orthophosphate" or even "suspension" is used in the context of the present invention is used so that it is compatible with all the information given in this description particle size of the silver orthophosphate.
Das erfindungsgemäß hergestellte Kunststoffprodukt kann ausschließlich aus antimikrobiell ausgerüstetem Kunststoff bestehen, wie er nach einem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich ist, und insbesondere aus antimikrobiell ausgerüstetem Kunststoff, der Kunststoff und darin verteiltes teilreduziertes Silberorthophosphat enthält. The plastic product produced according to the invention may consist exclusively of antimicrobially finished plastic, as obtainable by a method according to the invention, and in particular of antimicrobially finished plastic containing plastic and partially reduced silver orthophosphate distributed therein.
Das Kunststoffprodukt kann aber auch so aufgebaut sein, dass mindestens ein Teil desselben aus dem antimikrobiell ausgerüsteten Kunststoff besteht und mindestens ein anderer Teil desselben aus einem anderen Material besteht. Das andere Material kann aus Metallen, Glas, Keramik und Kunststoffen ausgewählt sein. The plastic product may also be constructed so that at least a part thereof consists of the antimicrobial plastic and at least one other part thereof consists of a different material. The other material may be selected from metals, glass, ceramics and plastics.
Das KunstStoffprodukt kann dabei so aufgebaut sein, dass seine Oberfläche mindestens teilweise aus antimikrobiell ausgerüstetem Kunststoff und mindestens teilweise aus anderem Material besteht. Alternativ kann das Kunststoffprodukt so aufgebaut sein, dass der antimikrobiell ausgerüstete Kunststoff das andere Material umschließt, so dass die Oberfläche des Produktes ausschließlich aus diesem Kunststoff besteht. The KunstStoffprodukt can be constructed so that its surface is at least partially made of antimicrobial plastic and at least partially made of other material. Alternatively, the plastic product may be constructed so that the antimicrobially finished plastic encloses the other material, so that the surface of the product consists exclusively of this plastic.
Im weitesten Sinne erstreckt sich Stufe g) des erfindungsgemäßen Verfahrens auch darauf, dass das KunststoffVorprodukt als Beschichtungsmasse bzw. Überzugsmasse auf einen Formkörper aus beliebigem Material aufgebracht wird, so dass die Oberfläche des beschichteten Formkörpers vollständig oder teilweise aus dem antimikrobiell ausgerüsteten Kunststoff besteht.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung von teilreduziertem Silberorthophosphat mit den Schritten a) bis e) von Patentanspruch 1 sowie bevorzugte Ausführungsformen dieses Verfahrens gemäß den Ansprüchen 2 bis 24. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung des so hergestellten teilreduzierten Silberorthophosphats als antimikrobielles Mittel, bespielsweise in kosmetischen Präparaten zur äußeren Anwendung, in medizinischen Präparaten zur äußeren Anwendung, in medizinischen Präparaten zur Anwendung in Körperhöhlen, in medizinischen Präparaten zur Anwendung in und auf Wunden, in Verbandmaterialien zur Anwendung auf der verletzten und unverletzten Haut, in Kunststoffen zur Herstellung von Fäden und Gespinsten als Halbzeug für textile Stoffe, in Lacken, in Farben, in Beschichtungen, in festen und flüssigen Präparaten zum Zusatz zu Flüssigkeiten (zur Keimfreimachung und -haltung) und in Keramikkörpern. In the broadest sense, stage g) of the method according to the invention also extends to the fact that the plastic precursor is applied as a coating composition or coating composition to a shaped body made of any desired material, so that the surface of the coated shaped body consists completely or partially of the antimicrobially finished plastic. The invention also relates to a process for the preparation of partially reduced silver orthophosphate with the steps a) to e) of claim 1 and preferred embodiments of this process according to claims 2 to 24. Furthermore, the invention relates to the use of the thus-produced partially reduced silver orthophosphate as antimicrobial agent, recordable in cosmetic preparations for external use, in medical preparations for external use, in medical preparations for use in body cavities, in medical preparations for use in and on wounds, in dressings for use on the injured and uninjured skin, in plastics for the production of threads and Spun as a semi-finished product for textile fabrics, in paints, in paints, in coatings, in solid and liquid preparations for addition to liquids (for germ removal and retention) and in ceramic bodies.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert .
The invention will be explained in more detail by way of examples.
Beispiel 1 example 1
In einem Reaktionskolben wurden 150 ml deionisiertes Wasser vorgelegt und darin 8,3 g K2HP04 und 24,3 g Trinatriumcitrat- dihydrat aufgelöst. Durch Zugabe von 1,4 g NaOH wurde ein pH-Wert von 12,35 eingestellt. Die ganze Lösung wurde unter Rühren auf 25 °C erwärmt. 150 ml of deionized water were initially introduced into a reaction flask and 8.3 g of K 2 HPO 4 and 24.3 g of trisodium citrate dihydrate were dissolved therein. By adding 1.4 g of NaOH, a pH of 12.35 was set. The whole solution was heated to 25 ° C with stirring.
In 50 ml Wasser wurden 24,3 g AgNC>3 aufgelöst und in einen Tropftrichter überführt. Die Silbernitratlösung wurde langsam (ca. 30 Min.) in den Reaktionskolben zudosiert. In 50 ml of water, 24.3 g of AgNC> 3 were dissolved and transferred to a dropping funnel. The silver nitrate solution was added slowly (about 30 minutes) to the reaction flask.
Die entstandene Ag3P04-Suspension wurde auf 95-98 °C erwärmt. Nach Erreichen dieser Temperatur wurde das gesamte System 90 Minuten gerührt. Die einsetzende Reduktion war an der Farbveränderung zu erkennen. Nach 90 Minuten zeigte das Produkt eine schwarzbraune Farbe. The resulting Ag 3 P0 4 suspension was heated to 95-98 ° C. After reaching this temperature, the entire system was stirred for 90 minutes. The onset of reduction was evident in the color change. After 90 minutes the product showed a black-brown color.
Anschließend wurde die Suspension auf 25 °C abgekühlt und der pH-Wert in der wässrigen Phase gemessen. Er betrug 6,8. Subsequently, the suspension was cooled to 25 ° C and measured the pH in the aqueous phase. He was 6.8.
Aus der abgekühlten Suspension wurde der Feststoff durch Zentrifugieren abgetrennt und erneut in deionisiertem Wasser suspendiert. Der Waschvorgang wurde viermal wiederholt. Die spezifische elektrische Leitfähigkeit der letzten Waschlösung betrug 50 S/cm. Der abgetrennte Feststoff wurde anschließend bei 105 °C getrocknet. From the cooled suspension, the solid was separated by centrifugation and resuspended in deionized water. The washing process was repeated four times. The specific electrical conductivity of the last washing solution was 50 S / cm. The separated solid was then dried at 105 ° C.
Durch chemische Analyse wurden im Feststoff die folgenden Silbergehalte bestimmt. By chemical analysis, the following silver contents were determined in the solid.
Ag+-Gehalt: 74,2% Ag + content: 74.2%
Ag-Gesamtgehalt : 79,5 % Total Ag: 79.5%
In diesem Beispiel beträgt das Feststoff/Flüssigkeits- Verhältnis zum Prozessende 1 : 10.
Beispiel 2 In this example, the solids / liquid ratio to the end of the process is 1:10. Example 2
In einem Reaktionskolben wurden 750 ml deionisiertes Wasser vorgelegt und darin 21 g K2HP04 und 86 g Trinatriumcitrat- dihydrat aufgelöst. Durch Zugabe von 4,0 NaOH wurde ein pH-Wert von 12,5 eingestellt. Die ganze Lösung wurde unter Rühren auf 25 °C erwärmt. 750 ml of deionized water were initially introduced into a reaction flask and 21 g of K 2 HPO 4 and 86 g of trisodium citrate dihydrate were dissolved therein. By adding 4.0 NaOH, a pH of 12.5 was set. The whole solution was heated to 25 ° C with stirring.
In 250 ml Wasser wurden 60,8 g AgN03 aufgelöst und in einen Tropftrichter überführt. Die Silbernitratlösung wurde langsam (ca. 30 Min.) in den Reaktionskolben zudosiert. In 250 ml of water 60.8 g of AgN0 3 were dissolved and transferred to a dropping funnel. The silver nitrate solution was added slowly (about 30 minutes) to the reaction flask.
Die entstandene Ag3P04-Suspension wurde auf 95-98 °C erwärmt. Nach Erreichen dieser Temperatur wurde das gesamte System 90 Minuten gerührt. Die einsetzende Reduktion war an der Farbveränderung zu erkennen. Nach 90 Minuten zeigte das Produkt eine schwarzbraune Farbe. The resulting Ag 3 P0 4 suspension was heated to 95-98 ° C. After reaching this temperature, the entire system was stirred for 90 minutes. The onset of reduction was evident in the color change. After 90 minutes the product showed a black-brown color.
Anschließend wurde die Suspension auf 25 °C abgekühlt und der pH-Wert in der wässrigen Phase gemessen. Er betrug 7,0. Subsequently, the suspension was cooled to 25 ° C and measured the pH in the aqueous phase. He was 7.0.
Aus der abgekühlten Suspension wurde der Feststoff durch Zentrifugieren abgetrennt und erneut in deionisiertem Wasser suspendiert. Der Waschvorgang wurde viermal wiederholt. Die spezifische elektrische Leitfähigkeit der letzten Waschlösung betrug 31 S/cm. From the cooled suspension, the solid was separated by centrifugation and resuspended in deionized water. The washing process was repeated four times. The specific electrical conductivity of the last washing solution was 31 S / cm.
Der abgetrennte Feststoff wurde anschließend bei 105 °C getrocknet . The separated solid was then dried at 105 ° C.
Durch chemische Analyse wurden im Feststoff die folgenden Silbergehalte bestimmt. By chemical analysis, the following silver contents were determined in the solid.
Ag+-Gehalt: % 72,7 % Ag + content:% 72.7%
Ag-Gesamtgehalt : 78,5 %
In diesem Beispiel beträgt das Feststoff/Flüssigkeits- Verhältnis zum Prozessende 1 : 20. Ag total ehalt g: 78.5% In this example, the solids / liquid ratio to the end of the process is 1:20.
Beispiel 3 Example 3
Ein 600 ml-Becherglas wird mit 300 ml deionisiertem Wasser gefüllt. Darin werden 8,3 g K2HPO4 , 24,3 g Trinatriumcitrat- dihydrat und 1,5 g NaOH gelöst. A 600 ml beaker is filled with 300 ml of deionized water. Therein, 8.3 g of K2HPO4, 24.3 g of trisodium citrate dihydrate and 1.5 g of NaOH are dissolved.
24,3 g AgN03 werden separat in 100 ml deionisiertem Wasser aufgelöst und die Lösung in einen Tropftrichter gefüllt. 24.3 g of AgNO 3 are separately dissolved in 100 ml of deionized water and the solution is placed in a dropping funnel.
Das 600 ml-Becherglas wird mit der darin befindlichen Lösung in einem Wasserbad auf 25 °C temperiert. Ein Rührgerät vom Typ Ultraturrax wird in das Becherglas eingesetzt. Unter Rühren wird die AgNC>3-Lösung aus dem Tropftrichter langsam zugetropft. The 600 ml beaker is tempered with the solution therein in a water bath at 25 ° C. An Ultraturrax mixer is inserted into the beaker. With stirring, the AgNC> 3 solution is slowly added dropwise from the dropping funnel.
Nach Beendigung der Fällung wird die erhaltene Suspension auf 95-98 °C erwärmt und 60 Min. bei dieser Temperatur gehalten. After completion of the precipitation, the resulting suspension is heated to 95-98 ° C and held for 60 min. At this temperature.
Nach dieser Zeit wird die Suspension auf 25-30°C abgekühlt, der Feststoff wird abgetrennt, und viermal wird mit deionisiertem Wasser gewaschen bis die Filtratleitfähigkeit weniger als 50 pS/cm beträgt. After this time, the suspension is cooled to 25-30 ° C, the solid is separated and washed four times with deionized water until the filtrate conductivity is less than 50 pS / cm.
Der Feststoff wird abschließend bei 105 °C über einen Zeitraum von 3 bis 8 Stunden getrocknet. The solid is finally dried at 105 ° C for a period of 3 to 8 hours.
Das Feststoff/Flüssigkeitsverhältnis betrug 1 : 20. Messung der Teilchengrößenverteilung The solids / liquid ratio was 1:20. Measurement of particle size distribution
Die Parameter der Teilchengrößenverteilung für die Produkte der Beispiele 1 bis 3 sind in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammengestellt. Alle Teilchengrößenverteilungen wurden mit
einem Lasergranulometer des Typs SYMPATEC HELOS (H2023) gemessen . The parameters of the particle size distribution for the products of Examples 1 to 3 are summarized in Table 1 below. All particle size distributions were with a laser granulometer of the type SYMPATEC HELOS (H2023).
Tabelle 1 Table 1
χ(50) : 50 Gew.% der Feststoffmenge haben eine Teilchengröße bis zu x(90) : 90 Gew.% der Feststoffmenge haben eine Teilchengröße bis zu χ (50): 50% by weight of the solids amount have a particle size up to x (90): 90% by weight of the solids amount have a particle size up to
Die Beispiele 1 bis 3 zeigen, dass eine Verschiebung der Korngrößenverteilung nach kleineren Teilchengrößen außer durch Einsatz eines geeigneten Dispergiermittels, wie z.B. Tri- Natriumcitrat, auch durch Verwendung eines mechanischen Intensivrührers (hoher Energieeintrag) in Kombination mit dem Dispergiermittel und ebenfalls durch die Wahl eines kleinen Feststoff/Flüssigkeits-Verhältnisses erhalten werden. Examples 1 to 3 show that a shift of the particle size distribution to smaller particle sizes, except by using a suitable dispersing agent, e.g. Tri-sodium citrate, also by using a mechanical intensive stirrer (high energy input) in combination with the dispersing agent and also by choosing a small solid / liquid ratio.
Der Unterschied zwischen Beispiel 1 und 2 ist das Feststoff/Flüssigkeits-Verhältnis . In beiden Fällen wurde der gleiche Rührer, ein üblicher Glasflügelrührer, verwendet. Durch die Wahl des niedrigerem Feststoff/Flüssigkeitsverhältnisses erfolgt eine Verschiebung der Korngrößenverteilung nach kleineren Teilchengrößen, der Anteil der Teilchen mit Durchmessern < 1 μιη nimmt zu. The difference between Example 1 and 2 is the solid / liquid ratio. In both cases, the same stirrer, a standard glass blade stirrer, was used. By choosing the lower solids / liquid ratio, a shift of the particle size distribution to smaller particle sizes, the proportion of particles with diameters <1 μιη increases.
Beispiel 3 unterscheidet sich von Beispiel zwei nur durch die Verwendung einer anderen Rührvorrichtung. In Beispiel 3 wurde ein sogenannter mechanischer Intensivrührer des Typs ULTRTURRAX mit 8000 U/min. verwendet. Die Folge des damit verbundenen höheren Energieeintrages ist eine weitere beträchtliche Zunahme des Anteiles mit Teilchengrößen < 1 pm und auch eine
Verschiebung der Häufigkeiten von Teilchengrößen nach kleineren Teilchengrößen . Example 3 differs from Example 2 only by the use of another stirring device. In example 3, a so-called ULTRTURRAX type mechanical intensive stirrer with 8000 rpm was used. used. The consequence of the associated higher energy input is a further considerable increase in the proportion with particle sizes <1 pm and also one Shifting the frequencies of particle sizes to smaller particle sizes.
Die gleichen Effekte wie mit dem mechanischen Ultraturrax werden auch bei Verwendung von Ultraschall zum Dispergieren erreicht . The same effects as with the mechanical Ultraturrax are achieved even when using ultrasound for dispersing.
Tabelle 1 zeigt, dass erfindungsgemäß kleinere Teilchen als in dem Verfahren gemäß WO 2009/013016 erhalten werden.
Table 1 shows that according to the invention smaller particles are obtained than in the process according to WO 2009/013016.
Claims
Verfahren zur Herstellung eines antimikrobiell wirkenden Kunststoffproduktes , bei dem a) Silberorthophospat durch Umsetzung einer basischen wässrigen Lösung eines Hydrogenphosphats und einer mehrbasischen Hydroxycarbonsäure oder eines Salzes derselben mit einer wässrigen Lösung eines Silbersalzes bei einer ersten Temperatur ausgefällt wird, um eine wässrige Suspension von Silber- orthophosphat mit der Hydroxycarbonsäure oder deren Salz als Dispergiermittel zu erhalten, b) die so erhaltene wässrige Suspension auf eine zweite Temperatur erwärmt und/oder mit UV-Licht bestrahlt wird, um mittels der in der Suspension gelöst enthaltenen Hydroxycarbonsäure oder des Salzes derselben als Reduktionsmittel das Silberorthophoshat in teilreduziertes Silberorthophosphat zu überführen, c) das teilreduzierte Silberorthophosphat als Feststoff von der wässrigen Lösung abgetrennt wird, d) der Feststoff wiederholt mit Portionen von deionisiertem Wasser gewaschen wird, bis die spezifische Leitfähigkeit bei 25°C der letzten Portion Waschwasser nach Abtrennung von dem Feststoff einen Wert unter 50 μΞ/οπι aufweist, e) der Feststoff getrocknet wird, f) der getrocknete Feststoff in ein KunststoffVorprodukt eingearbeitet wird, welches nicht mit einem kolloiden Metall behandelt worden ist oder ein solches enthält, und g) das Kunststoffprodukt geformt wird. A process for producing an antimicrobial plastic product comprising a) silver orthophosphate precipitated by reacting a basic aqueous solution of a hydrogen phosphate and a polybasic hydroxycarboxylic acid or a salt thereof with an aqueous solution of a silver salt at a first temperature to form an aqueous suspension of silver orthophosphate with the hydroxycarboxylic acid or its salt as dispersant, b) the aqueous suspension thus obtained is heated to a second temperature and / or irradiated with UV light in order to reduce the silver orthophosphate as reducing agent by means of the hydroxycarboxylic acid or its salt dissolved in the suspension c) the partially reduced silver orthophosphate is separated as a solid from the aqueous solution, d) the solid is washed repeatedly with portions of deionized water until the specific Conductivity at 25 ° C of the last portion of washing water after separation from the solid has a value below 50 μΞ / οπι, e) the solid is dried, f) the dried solid is incorporated into a plastic precursor, which is not with a colloid Metal has been treated or contains such, and g) the plastic product is molded.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Temperatur im Bereich von 15°C bis 35°C verwendet wird. A method according to claim 1, characterized in that a first temperature in the range of 15 ° C to 35 ° C is used.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Temperatur im Bereich von 70°C bis 100°C verwendet wird. 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a second temperature in the range of 70 ° C to 100 ° C is used.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in Stufe b) erhaltene wässrige Suspension von teilreduziertem Silberorthophosphat auf eine Temperatur im Bereich von 15°C bis 25°C abgekühlt wird, bevor in Stufe c) der Feststoff abgetrennt wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the obtained in step b) aqueous suspension of partially reduced silver orthophosphate is cooled to a temperature in the range of 15 ° C to 25 ° C, before in step c) the solid is separated.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoff in Stufe e) bei einer Temperatur im Bereich von 80°C bis 105°C getrocknet wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the solid is dried in step e) at a temperature in the range of 80 ° C to 105 ° C.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf die insgesamt in dem6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that based on the total in the
Verfahren eingesetzte Wassermenge die jeweiligen Wassermengen so gewählt werden, dass die wässrige Lösung, die bei der Umsetzung der basischen wässrigen Lösung eines Hydrogenphosphats und einer mehrbasische Hydroxycarbonsäure oder eines Salzes derselben mit der wässrigen Lösung eines Silbersalzes in Stufe a) vorgelegt wird, 60 bis 90 Vol . % der Wassermenge enthält, und die wässrige Lösung, die bei der Umsetzung der basischen wässrigen Lösung eines Hydrogenphosphats und einer mehrbasische Hydroxycarbonsäure oder eines Salzes derselben mit der wässrigen Lösung eines Silbersalzes in Stufe a) zugegeben wird, 10 bis 40 Vol.% der Wassermenge enthält . Procedure used amount of water the respective amounts of water are chosen so that the aqueous solution which is presented in the reaction of the basic aqueous solution of a hydrogen phosphate and a polybasic hydroxycarboxylic acid or a salt thereof with the aqueous solution of a silver salt in step a), 60 to 90 vol , contains% of water, and the aqueous solution, which is added in the reaction of the basic aqueous solution of a hydrogen phosphate and a polybasic hydroxycarboxylic acid or a salt thereof with the aqueous solution of a silver salt in step a) contains 10 to 40 vol.% Of the amount of water.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Stufe a) die wässrige Lösung des Hydrogenphosphats und der Hydroxycarbonsäure oder des Salzes derselben vor der Umsetzung mit der wässrigen Lösung des Silbersalzes auf einen pH-Wert im Bereich von 10,5 bis 13 eingestellt wird. 7. The method according to any one of the preceding Anprüche, characterized in that in step a) the aqueous solution of the hydrogen phosphate and the hydroxycarboxylic acid or the salt thereof before the reaction with the aqueous solution of the silver salt to a pH in the range of 10.5 to 13 is set.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des pH-Wertes durch Zugabe eines Alkalihydroxids erfolgt. 8. The method according to claim 7, characterized in that the adjustment of the pH is effected by addition of an alkali metal hydroxide.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hydrogenphosphat verwendet wird, das der Formel Me2HP04 entspricht, in welcher Me ein Metallion in der Oxidationsstufe +1 bedeutet. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a hydrogen phosphate is used which corresponds to the formula Me 2 HP0 4 , in which Me means a metal ion in the oxidation state +1.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Hydrogenphosphat Di-Kalium- hydrogenphosphat verwendet wird. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that is used as the hydrogen phosphate di-potassium hydrogen phosphate.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit mindestens zwei Carboxylgruppen und mindestens einer Hydroxygruppe substituiertes Äthan oder Propan als mehrbasische Hydroxycarbonsäure verwendet wird . 11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that with at least two carboxyl groups and at least one hydroxyl substituted ethane or propane is used as a polybasic hydroxycarboxylic acid.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrbasische Hydroxycarbonsäure oder ein Salz derselben verwendet wird, die bzw. das aus Citronensäure, Weinsäure, Äpfelsäure oder deren Salzen ausgewählt ist. 12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a polybasic hydroxycarboxylic acid or a salt thereof which is selected from citric acid, tartaric acid, malic acid or their salts.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, das als Salz der mehrbasischen Hydroxycarbonsäure Tri-natrium citrat verwendet wird. Process according to Claim 12, characterized in that the salt of the polybasic hydroxycarboxylic acid trisodium citrate is used.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Silbersalz Silbernitrat verwendet wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that silver nitrate is used as the silver salt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Temperatur und der Zeitraum für die Umsetzung der basischen wässrigen Lösung eines Hydrogenphosphats und einer mehrbasische Hydroxycarbonsäure oder eines Salzes derselben mit der wässrigen Lösung eines Silbersalzes in Stufe a) so gewählt werden, dass während der Fällung des Silberorthophosphats weniger als 0,1% der Silberionen zu metallischem Silber reduziert werden . Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first temperature and the time for the reaction of the basic aqueous solution of a hydrogen phosphate and a polybasic hydroxycarboxylic acid or a salt thereof with the aqueous solution of a silver salt in step a) are selected so that during the precipitation of silver orthophosphate less than 0.1% of the silver ions are reduced to metallic silver.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Stufe b) die zweite Temperatur für die thermische Behandlung und/oder die Intensität der Bestrahlung sowie die Dauer der thermischen Behandlung und/oder der Bestrahlung so gewählt werden, dass 5 bis 45% der Silberionen zu metallischem Silber reduziert werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step b) the second temperature for the thermal treatment and / or the intensity of the irradiation and the duration of the thermal treatment and / or the irradiation are chosen such that 5 to 45% of the Silver ions are reduced to metallic silver.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in Stufe a) die wässrige Lösung eines Hydrogenphosphats und einer mehrbasische Hydroxycarbonsäure oder eines Salzes derselben vorgelegt und die wässrige Lösung eines Silbersalzes zugegeben wird. Method according to one of claims 1 to 16, characterized in that presented in step a) the aqueous solution of a hydrogen phosphate and a polybasic hydroxycarboxylic acid or a salt thereof and the aqueous solution of a silver salt is added.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass in Stufe a) die wässrige Silbersalzlösung portionsweise oder kontinuierlich über einen Zeitraum von 15 bis 45 Minuten zugegeben wird. 18. The method according to claim 17, characterized in that in step a) the aqueous silver salt solution is added in portions or continuously over a period of 15 to 45 minutes.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in Stufe a) die wässrige Lösung eines Silbersalzes vorgelegt und die wässrige Lösung eines Hydrogenphosphats und einer mehrbasische Hydroxycarbon- säure oder eines Salzes derselben zugegeben wird. 19. The method according to any one of claims 1 to 16, characterized in that presented in step a) the aqueous solution of a silver salt and the aqueous solution of a hydrogen phosphate and a polybasic hydroxycarboxylic acid or a salt thereof is added.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass in Stufe a) die wässrige Lösung eines Hydrogenphosphats und einer mehrbasische Hydroxycarbonsäure oder eines Salzes derselben portionsweise oder kontinuierlich über einen Zeitraum von 15 bis 45 Minuten zugegeben wird. 20. The method according to claim 19, characterized in that in step a) the aqueous solution of a hydrogen phosphate and a polybasic hydroxycarboxylic acid or a salt thereof is added in portions or continuously over a period of 15 to 45 minutes.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Stufe b) die zweite Temperatur für die thermische Behandlung auf 70°C bis 100°C eingestellt wird und die thermische Behandlung 60 bis 180 Minuten lang durchgeführt wird. 21. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in step b), the second temperature for the thermal treatment at 70 ° C to 100 ° C is set and the thermal treatment is carried out for 60 to 180 minutes.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Stufe a) die wässrige Suspension von Silberorthophosphat unter Einsatz einer Dispergier- vorrichtung hergestellt wird. 22. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in step a) the aqueous suspension of silver orthophosphate is prepared using a dispersing device.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass als Dispergiervorrichtung ein Rührer oder eine Ultraschallsonde verwendet wird. 23. The method according to claim 22, characterized in that a stirrer or an ultrasonic probe is used as the dispersing device.
24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein teilreduziertes Silberorthophosphat mit einer solchen Teilchengrößenverteilung gemäß Messung durch Laserbeugung hergestellt wird, dass mindestens 15 Gew.% eine Teilchengröße von weniger als 1,0 pm aufweisen und mindestens 90 Gew.% eine Teilchengröße von weniger als 5 pm aufweisen. 24. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a partially reduced silver orthophosphate having such a particle size distribution according to measurement by laser diffraction, that at least 15% by weight have a particle size of less than 1.0 μm and at least 90% by weight have a particle size of less than 5 μm.
25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Stufe a) eine Suspension mit einem Verhältnis bei Raumtemperatur von festem Anteil zu flüssigem Anteil von 1:5 bis zu 1:15 hergestellt wird und mindestens 15 Gew.% der Silberorthophosphat-Teilchen eine eine Teilchengröße von weniger als 1,0 m aufweisen. 25. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in step a) a suspension having a ratio at room temperature of solid fraction to liquid fraction of 1: 5 to 1:15 is prepared and at least 15 wt.% Of Silberorthophosphat- Particles have a particle size of less than 1.0 m.
26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Stufe a) eine Suspension mit einem Verhältnis bei Raumtemperatur von festem Anteil zu flüssigem Anteil von weniger als 1:15 bis zu 1:25 hergestellt wird und mindestens 30 Gew.% der Silberorthophosphat-Teilchen eine eine Teilchengröße von weniger als 1,0 μιη aufweisen. 26. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in step a) a suspension having a ratio at room temperature of solid fraction to liquid fraction of less than 1:15 to 1:25 is prepared and at least 30 wt.% Of Silver orthophosphate particles have a particle size of less than 1.0 μιη.
27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein teilreduziertes Silber- orthophophat mit einem Gewichtsverhältnis von Silberionen des Silberorthophosphats zu Silberatomen des metallischen Silbers im Bereich von 95:5 bis 55:45 hergestellt wird. 27. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a partially reduced silver orthophosphate is prepared with a weight ratio of silver ions of the silver orthophosphate to silver atoms of the metallic silver in the range of 95: 5 to 55:45.
28. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kunststoff ausgewählt aus Polyurethan, Polycarbonat , Silicon, Polyvinylchlorid, Polyacrylat, Polyester, Polyolefin, Polystyrol und/oder Polyamid verwendet wird. 28. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a plastic selected from polyurethane, polycarbonate, silicone, polyvinyl chloride, polyacrylate, polyester, polyolefin, polystyrene and / or polyamide is used.
29. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der getrocknete Feststoff in einer Menge von 0,1 Gew.% bis 10 Gew.%, bezogen auf das Gesamt- gewicht des Kunststoffproduktes , in das KunststoffVorprodukt eingearbeitet wird. 29. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the dried solid in an amount of 0.1 wt.% To 10 wt.%, Based on the total Weight of the plastic product, is incorporated in the plastic pre-product.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der getrocknete Feststoff in einer Menge von 0,5 Gew.% bis 5 Gew.% in das KunststoffVorprodukt eingearbeitet wird. 30. The method according to claim 29, characterized in that the dried solid in an amount of 0.5 wt.% To 5 wt.% Is incorporated into the plastic pre-product.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der getrocknete Feststoff in einer Menge von 1 Gew.% bis 3 Gew.% in das KunststoffVorprodukt eingearbeitet wird. 31. The method according to claim 30, characterized in that the dried solid in an amount of 1 wt.% To 3 wt.% Is incorporated into the plastic precursor.
32. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kunststoffprodukt hergestellt wird, das aus Kunststoff besteht, in dem das teilreduzierte Silberorthophosphat verteilt ist. 32. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a plastic product is produced, which consists of plastic, in which the partially reduced silver orthophosphate is distributed.
33. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kunststoffprodukt hergestellt wird, bei dem mindestens ein Teil desselben aus Kunststoff besteht, in dem das teilreduzierte Silberorthophosphat verteilt ist, und mindestens ein anderer Teil desselben aus einem anderen Material besteht. 33. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a plastic product is produced, wherein at least a part thereof consists of plastic, in which the partially reduced silver orthophosphate is distributed, and at least one other part thereof consists of a different material.
34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kunststoffprodukt hergestellt wird, bei dem mindestens ein Teil aus einem Material besteht, das aus Metallen, Glas, Keramik und Kunststoffen ausgewählt ist. 34. The method according to claim 33, characterized in that a plastic product is produced in which at least one part consists of a material which is selected from metals, glass, ceramics and plastics.
35. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kunststoffprodukt hergestellt wird, dessen Oberfläche mindestens teilweise aus Kunststoff, in dem das teilreduzierte Silberorthophosphat verteilt ist, und mindestens teilweise aus anderem Material besteht. 35. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a plastic product is produced, whose surface is at least partially made of plastic, in which the partially reduced silver orthophosphate is distributed, and at least partially made of other material.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kunststoffprodukt hergestellt wird, bei dem der Kunststoff, in dem das teilreduzierte Silberrorthophosphat verteilt ist, das andere Material umschließt, so dass die Oberfläche des Produktes ausschließlich aus diesem Kunststoff besteht. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a plastic product is produced, in which the plastic, in which the partially reduced Silberrorthophosphat is distributed enclosing the other material, so that the surface of the product consists exclusively of this plastic.
37. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kunststoffprodukt hergestellt wird, welches ein Katheter ist. 37. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a plastic product is produced, which is a catheter.
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