Blutbeutel sicherer machen

Meinolf Droege,

Migration von Weichmachern verhindern

Medizinische Produkte wie Blutbeutel oder Schläuche werden häufig aus Weich-PVC hergestellt. Der Kunststoff enthält mitunter phthalathaltige Weichmacher, die im Verdacht stehen, gesundheitsschädigend zu sein. Da die Substanzen nicht chemisch mit dem Polymer verbunden sind, können sie in die Blutbeutel entweichen und so mit menschlichen Zellen in Berührung gelangen. Ein neues Verfahren soll verhindern, dass die schädlichen Substanzen in die Umgebung migrieren.

Anlage zur kontinuierlichen Rolle-zu-Rolle Beschichtung. © Fraunhofer IST, Falko Oldenburg

Weichmacher sind in vielen Alltagsgegenständen, aber auch in Medizinprodukten enthalten. 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 Weich-PVC enthalten, aus dem Blutbeutel bestehen. Weich-PVC enthält laut des Fraunhofer-Instituts IST bis zu 40 Gewichtsprozent DEHP-Weichmacher. Da die Weichmachermoleküle nicht chemisch an das PVC gebunden sind, können sie in die Umgebung migrieren.

Am Institut wird das Atmosphärendruckplasmaverfahren genutzt, 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 eindringt. 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 Wissenschaftler Thomas Neubert. Das PVC werde nicht verändert, dessen mechanische Eigenschaften bleiben erhalten.

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Barrierewirkung von 95 Prozent

Experimentelle Anordnung für DBD-Behandlung von PVC-Folien. © Fraunhofer IST, Falko Oldenburg

In Tests haben die Forscher laut eigener Angaben nachgewiesen, 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 (Diisononylphthalat) übertragen.

Um die Migration der Weichmacher zu verhindern, verwenden Thomas Neubert und sein Team dielektrisch behinderte Entladungen bei Atmosphärendruck. Dabei wird die PVC-Folie zwischen zwei Metallelektroden mit einer dielektrischen Barriere positioniert, an die die Forscher jeweils Wechselspannung mit mehreren 1000 Volt anlegen. Im Gasspalt zwischen den Elektroden findet daraufhin eine dielektrische behinderte Gasentladung statt. In dem Plasma werden kurzwellige UV-Strahlen erzeugt, die die Weichmachermoleküle aufbrechen. Die Molekülfragmente wollen miteinander reagieren und vernetzen sich. 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 deutlich günstiger sei 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 aufwändiger Zulassungsprozess für medizinische Produkte durchlaufen werden. Derzeit arbeiten die Forscher daran, das Verfahren industrietauglich zu machen und die Behandlungsgeschwindigkeit zu erhöhen, um im Rolle-zu-Rolle-Verfahren mehrere Meter PVC-Folien pro Sekunde bearbeiten zu können.

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