Plasmabehandlung verringert Migration von Weichmachern aus Blutbeuteln

Publiziert

Medizinische Produkte wie Blutbeutel oder Schläuche werden häufig aus Weich-PVC hergestellt. Der Kunststoff enthält oft phthalathaltige Weichmacher, die im Verdacht stehen, gesundheitsschädigend zu sein. Ein neues Verfahren des Fraunhofer Instituts für Schicht- und Oberflächentechnik IST verhindert, dass die schädlichen Substanzen in die Umgebung migrieren.

Weichmacher sind in vielen Alltagsgegenständen, aber auch in Medizinprodukten enthalten. Sie werden Polymeren hinzugefügt, um eine höhere Elastizität und Flexibilität des Materials zu erzielen. In Blutbeuteln und medizinischen Schläuchen wird häufig der PVC-Zusatzstoff DEHP (Diethylhexylphthalat) eingesetzt, der sich negativ auf die menschliche Gesundheit auswirken kann. Die EU hat DEHP, das zur Substanzklasse der Phthalate gehört, als reproduktionstoxisch eingestuft. Aufgrund seiner fortpflanzungsschädigenden Eigenschaften darf der Weichmacher DEHP in der EU nicht ohne Zulassung verwendet werden. In Kosmetika oder Spielzeug ist die Substanz verboten. Dennoch ist sie nach wie vor im WeichPVC enthalten, aus dem Blutbeutel bestehen. «Weich-PVC enthält bis zu 40 Gewichtsprozent DEHP-Weichmacher. Da die Weichmachermoleküle nicht chemisch an das PVC gebunden sind, können sie in die Umgebung migrieren», weiss Dr. Thomas Neubert, Wissenschaftler am Fraunhofer IST in Braunschweig. Der Physiker und seine Kollegen nutzen Atmosphärendruckplasmaverfahren, um die molekulare Struktur des Weichmachers an der Kunststoffoberfläche zu verändern und die Moleküle so miteinander zu vernetzen, dass die schädliche Substanz das vernetzte Gitter nicht passieren kann. «Wir erzeugen im Plasma reaktive Spezies und energiereiche UV-Strahlung, die in die PVC-Oberfläche eindringen. Hierdurch werden chemische Bindungen in den Weichmachermolekülen aufgebrochen, die sich dann mit den benachbarten Molekülen verbinden. Das so entstandene Netz bildet eine Schutzbarriere, die das DEHP nicht durchdringen kann», erläutert Neubert. Das PVC selber wird nicht verändert, dessen mechanische Eigenschaften bleiben erhalten.

Barrierewirkung von 95 Prozent
In Tests konnten die Forscher nachweisen, dass sich die Migration der Weichmacher aus dem Weich-PVC um 95 Prozent reduzieren lässt. Zur Bestimmung der Barrierewirkung werden die behandelten PVC-Folien zwei Stunden in dem Lösungsmittel N-Decan gelagert, um die Menge der migrierten Weichmacher zu ermitteln. Um die Langzeitstabilität der Barrieren zu prüfen, wurden die behandelten Weich-PVC-Folien vier Monate lang an Luft gelagert. Das Ergebnis: Das erzeugte Molekül-Netz löst sich nicht auf, die Barrierewirkung von 95 Prozent bleibt erhalten. Für die Tests wurden PVC-Folien verwendet, aus denen Blutbeutel hergestellt werden. Die Ergebnisse lassen sich auch auf andere phthalathaltige Weichmacher wie TOTM (Tris(2-ethylhexyl)trimellitat) oder DINP (Dii - sononylphthalat) übertragen.

Plasmabehandlung mit Atmosphärendruck
Doch wie funktioniert das Verfahren im Detail? Um die Migration der Weichmacher zu verhindern, verwenden Neubert und sein Team dielektrisch behinderte Entladungen bei Atmosphärendruck. Dabei wird die PVC-Folie zwischen zwei Metallelektroden mit einer di-elektrischen Barriere positioniert, an die die Forscher jeweils eine hohe Wechselspannung mit mehreren 1000 Volt anlegen. In dem Gasspalt zwischen den Elektroden findet daraufhin eine dielektrische behinderte Gasentladung statt. «In dem entstandenen Plasma erzeugen wir kurzwellige UV-Strahlen, die die Weichmachermoleküle aufbrechen. Die Molekülfragmente wollen miteinander reagieren und vernetzen sich», sagt Neubert. Als Prozessgas kommt reines, leicht ionisierbares Argon zum Einsatz, das relativ kostengünstig ist.
Die Plasmabehandlung mit Atmosphärendruck ist für Neubert das Mittel der Wahl, da die Methode wesentlich günstiger ist als Beschichtungsverfahren, die ebenfalls die Migration von Weichmachern verhindern könnten. «An die Beschichtungsverfahren werden hohe Anforderungen gestellt. Die Beschichtung muss sehr gut haften und flexibel sein. Darüber hinaus muss ein aufwendiger Zulassungsprozess für medizinische Produkte durchlaufen werden.» Derzeit arbeiten der Forscher und sein Team daran, das Verfahren industrietauglich zu machen und die Behandlungsgeschwindigkeit zu beschleunigen, um im Rolle-zu-Rolle-Verfahren mehrere Meter PVC-Folien pro Sekunde bearbeiten zu können.

 

EVENTS

Pumps & Valves

Fachmesse für Pumpen- und Ventiltechnik

Datum: 17. - 18. August 2021

Ort: Zürich (CH)

SINDEX

Schweizer Messe für industrielle Automatisierung

Datum: 31. August - 02. September 2021

Ort: Bern (CH)

Topsoft

Alles rund um Business Software - Vergleichen. Verstehen. Vernetzen.

Datum: 01. September 2021

Ort: Umweltarena Spreitenbach (CH)

Midest Chassieu

Midest ist eine der weltweit größten Fachmessen für die Industriezulieferwirtschaft.

Datum: 06. - 09. September 2021

Ort: Lyon (D)

LABVOLUTION

Europäische Fachmesse für innovative Laborausstattung und für die Optimierung von Labor-Workflows

Datum: 07. - 09. September 2021

Ort: Hannover (D)

AM Expo

Inspiration, Weiterbildung und Netzwerk

Datum: 14. - 15. September 2021

Ort: Luzern (CH)

Swiss Medtech Expo

Advanced Manufacturing

Datum: 14. - 15. September 2021

Ort: Luzern (CH)

EPHJ-EPMT-SMT

Interantionale Ausstellung für Uhrenindustrie, Mikrotechnologie und Medizinaltechnik

Datum: 14. - 17. September 2021

Ort: Palexpo Genf (CH)

FachPack

Europäische Fachmesse für Verpackung, Technik, Veredelung und Logistik

Datum: 28. - 30. September 2021

Ort: Nürnberg (D)

parts2clean

Internationale Leitmesse für industrielle Teile- und Oberflächenreinigung

Datum: 05. - 07. Oktober 2021

Ort: Stuttgart (D)

VISION

Weltleitmesse für Bildverarbeitung

Datum: 05. - 07. Oktober 2021

Ort: Stuttgart (D)

Rehacare

Die REHACARE ist die internationale Fachmesse für Rehabilitation, Prävention, Inklusion und Pflege.

Datum: 06. - 09. Oktober 2021

Ort: Düsseldorf (D)

Fakuma

Internationale Fachmesse für Kunststoffverarbeitung

Datum: 12. - 16. Oktober 2021

Ort: Friedrichshafen (D)

Ilmac

Fachmesse für Prozess- und Labortechnologie

Datum: 19. - 21. Oktober 2021

Ort: Basel (CH)

Ifas

Fachmesse für Gesundheitsmarkt

Datum: 19. - 21. Oktober 2021

Ort: Zürich (CH)

A + A

Internationale Fachmesse für Persönlichen Schutz, Betriebliche Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit.

Datum: 26. - 29. Oktober 2021

Ort: Düsseldorf (D)

transport-CH

Schweizer Nutzfahrzeugsalon

Datum: 10. - 13. November 2021

Ort: Bern (CH)

Compamed

Fachmesse für Produkte aus der medizinischen Vorproduktion

Datum: 15. - 18. November 2021

Ort: Düsseldorf (D)

Medica

Die Weltleitmesse der Medizinbranche

Datum: 15. - 18. November 2021

Ort: Düsseldorf (D)

SEMICON Europa

Europäische Leitmesse für Mikroelektronik

Datum: 16. - 19. November 2021

Ort: München (D)

AQUA Suisse

Die Schweizer Fachmesse für Wasser, Abwasser und Gas

Datum: 17. - 18. November 2021

Ort: Zürich (CH)

maintenance Schweiz

Schweizer Fachmesse für industrielle Instandhaltung und Facility Management

Datum: 17. - 18. November 2021

Ort: Zürich (CH)

Swissbau

Die führende Fachmesse der Bau- und Immobilienwirtschaft in der Schweiz Sicherheits-Kongress 2020 parallel zur Swissbau - Praxisnahe Sicherheitsinformationen als Weiterbildung.

Datum: 18. - 21. Januar 2022

Ort: Basel (CH)

NORTEC

Fachmesse für Produktionstechnik und Maschinenbau

Datum: 25. - 28. Januar 2022

Ort: Hamburg (D)

Empack Schweiz

The Future of Packaging Technology

Datum: 26. - 27. Januar 2022

Ort: Bern Expo (CH)

aqua pro gaz

DIE SCHWEIZER MESSE DER TRINKWASSER-, ABWASSER- UND GASFACHLEUTES

Datum: 09. - 11. Februar 2022

Ort: Bulle (CH)

Vivaness

Internationale Fachmesse für Naturkosmetik

Datum: 15. - 18. Februar 2022

Ort: Nürnberg (D)

LogiMat

Internationale Fachmesse für Intralogistik

Datum: 08. - 10. März 2022

Ort: Stuttgart (D)

Filtech

Internationale Fachmesse für Filter- und Trenntechnologie

Datum: 08. - 10. März 2022

Ort: Köln (D)

Swiss Plastics Expo

Schweizer Fachmesse Kunststoffindustrie

Datum: 15. - 17. März 2022

Ort: Luzern (CH)

IKV-Kunststoffverarbeitung

International Colloquium Plastics Technology Recruiting - Networking - Innovating

Datum: 16. - 17. März 2022

Ort: Aachen (D)

Achema

Internationale Leitmesse der Prozessindustrie

Datum: 04. - 08. April 2022

Ort: Frankfurt am Main (D)

Siams

Die Messe der Produktionsmittel der Mikrotechnik

Datum: 05. - 08. April 2022

Ort: Halle d'Exposition, Moutier (CH)

Hannover Messe

Heimat der Industriepioniere Jetzt mehr denn je

Datum: 25. - 29. April 2022

Ort: Hannover (D)

LASER World of PHOTONICS

Weltleitmesse für Komponenten, Systeme und Anwendungen der Photonik

Datum: 26. - 29. April 2022

Ort: München (D)

MedTech Summit

Kongress technologie- und marktrelevanten Themen aus der Medizintechnik- und Gesundheitsbranche

Datum: 03. - 05. Mai 2022

Ort: Online (D)

Medtec Live

ein Joint Venture der MT-CONNECT und Medtec Europe

Datum: 03. - 05. Mai 2022

Ort: Nürnberg (D)

SENSOR + TEST

Internationale Fachmesse für Sensorik, Mess- und Prüftechnik

Datum: 10. - 12. Mai 2022

Ort: Online (D)

IFAT

Weltleitmesse für Wasser-, Abwasser-, Abfall- und Rohstoffwirtschaft

Datum: 30. Mai - 03. Juni 2022

Ort: München (D)

ArbeitsSicherheitSchweiz

Fachmesse für Arbeitssicherheit, Gesundheitsschutz & Gesundheitsförderung am Arbeitsplatz

Datum: 01. - 02. Juni 2022

Ort: Bern (CH)

analytica

Leitmesse für Labortechnik, Analytik, Biotechnologie und analytica conference

Datum: 21. - 24. Juni 2022

Ort: München (D)

Automatica

Leitmesse für intelligente Automation und Robotik

Datum: 22. -24. Juni 2022

Ort: München (D)

POWTECH

Pharma.Manufacturing.Excellence

Datum: 30. August - 01. September 2022

Ort: Nürnberg (D)

K Messe

Weltleitmesse für Kunststoff- und Kautschukindustrie

Datum: 19. - 26. Oktober 2022

Ort: Düsseldorf (D)

BrauBeviale

Europäische Fachmesse für die Getränkewirtschaft

Datum: 08. - 10. November 2022

Ort: Nürnberg (D)

electronica

Komponenten, Systeme, Anwendungen, Lösungen

Datum: 15. - 18. November 2022

Ort: München (D)

all4pack Paris

The global marketplace for Packaging Processing Printing Handling

Datum: 21. - 24. November 2022

Ort: Paris (F)

VALVE WORLD EXPO

Weltweite Leitmesse für Industrie-Armaturen

Datum: 29. November - 01. Dezember 2022

Ort: Düsseldorf (D)

interpack

Führende Messe für Prozesse und Verpackung

Datum: 04. - 10. Mai 2023

Ort: Düsseldorf (D)

NEWCAST

Internationale Fachmesse für Gussprodukte mit Newcast Forum

Datum: 12. - 16. Juni 2023

Ort: Düsseldorf (D)

Partec

Internationales Forum für Forschung und Entwicklung in der Partikeltechnik

Datum: 26. - 28. September 2023

Ort: Nürnberg (D)

Bezugsquellenverzeichnis