专利名称：成型件的制作方法
成型件 本发明涉及塑料成型件，优选塑料管，特别是用于输送或用于储存流体的塑料成
型件，其包含至少一个含有沸石颗粒的层，其中可离子交换的离子的至少一部分被生物膜 阻滞离子代替。 从根据印刷品EP-A-116865的现有技术已知配备有沸石颗粒的塑料，其中所述沸 石颗粒含有起到生物膜阻滞或抗微生物作用的离子。在此，生物膜应一般是指有机体和特 别是微生物例如细菌或霉菌在相应的成型件表面上的面状积聚。 上述塑料的特殊应用是用于输送或储存液态和/或气态介质的管。这样的塑料管 被用于例如输送来自饮用水蓄水池到最终用户的饮用水，但也被用于将废水从最终用户运 回废水处理企业。 对于饮用水供应范围内的塑料管，随着时间过去，通常在管内壁上生长了有机体 或微生物。在此，有机体可以是植物例如藻类，而微生物例如包括细菌和霉菌。相应的积聚 一方面导致流过截面縮小，另一方面对所输送的饮用水的质量造成不利的影响。在此，甚至 可以导致传染病的风险，如果所形成的生物膜包含致病性细菌。除了所述问题之外，生物膜 的微生物在较长时间作用下生物性地引起管材料的损伤。在这种关联下，提到例如由霉菌 引起的塑料降解。 在这种塑料管内加入含有生物膜阻滞离子的沸石颗粒可以阻止或抑制生物膜的
形成。然而，这种阻止生物膜形成的方法的不利之处在于下列事实，即存在于沸石颗粒中的
生物膜阻滞离子相对快地从所述沸石颗粒中析出并且迁移到相应的成型件表面上，从而迅
速消耗掉所述生物膜阻滞离子且很短时间之后就已丧失了生物膜阻滞效果。 因此本发明的目的在于，提供塑料成型件，优选塑料管，其在长时间段内有效地对
抗微生物或有害物质的沉积以及总体上对抗生物膜的构建，并且同时可简单且低成本地制造。 所述目的在具有权利要求1的前序部分技术特征的塑料成型件方面通过权利要 求l的特征部分的技术特征来实现。其它本发明详细描述的、有利的具体实施方案在从属 权利要求中给出。 本发明的塑料成型件的特征在于，所述层除了沸石颗粒外还包含纳米尺寸的生物 膜阻滞颗粒。本发明示出，通过含有生物膜阻滞离子的沸石颗粒与纳米尺寸的生物膜阻滞 颗粒的组合，可以达到非常长时间保持的生物膜阻滞效果。在这种情况下，在使用所述塑料 管时首先主要出现从沸石颗粒中析出的生物膜阻滞离子的迁移。因此，实际上从开始的时 候已经通过离子的快速析出和它们相应快速地迁移到塑料管表面上，而对有机体或微生物 的积聚产生了高效的保护作用。 随着时间过去，离子同样从相应的纳米尺寸的生物膜阻滞颗粒析出，它们同样在 塑料管表面的方向上迁移并且在那里确保没有生物膜积聚。因为离子从生物膜阻滞颗粒的 析出比从沸石颗粒析出持续的时间长得多，在此就得到了延迟的效果，其稍迟一些起作用 或者需要更多时间建立对生物膜积聚的有效保护。然而，在这种情况下直至生物膜阻滞颗 粒的离子完全消耗持续的时间长得多。因此，获得了优化的有效组合，其中沸石颗粒的离子
3非常快地生效，并且很早就已经构建了生物膜保护(而在这么早的阶段就好像还不存在来 自生物膜阻滞颗粒的离子)。但是，所述由来自沸石颗粒的离子的迁移所产生的生物膜保护 消耗得相对快，其中通过较迟开始的离子从生物膜阻滞颗粒的迁移而抑制了所述效果相应 的下降。因此，沸石颗粒的离子和纳米尺寸的生物膜阻滞颗粒的离子以理想的方式互为补 充，那么只要其中一个，也就是沸石颗粒的离子消耗完，生物膜阻滞颗粒的离子就开始起作 用，其中它们的效果保持的时间非常长。 离子从嵌入所述层中的生物膜阻滞颗粒中析出，随后迁移到塑料管表面以便在
那里起作用，除了这个机制之外，在生物膜阻滞颗粒方面还出现生物膜阻滞颗粒与流体
之间的直接接触，所述生物膜阻滞颗粒在位于塑料管表面上或者部分从塑料管表面突出
(herausschauen)。通过生物膜阻滞颗粒与流体之间的接触还发生了离子的析出。随着时
间发展，生物膜阻滞颗粒与流体的直接接触起到越来越重要的作用，因为塑料管的材料受
到流体的剥蚀，使得随着时间过去越来越多的生物膜阻滞颗粒暴露出来。 在此有利的是，所述生物膜阻滞离子包含铜离子和/或锌离子和/或银离子，并且
所述生物膜阻滞颗粒包含铜和/或锌和/或银。材料铜、锌和银或它们的离子对避免形成
生物膜具有特别有利(抗微生物)的特性，它们是优先选择的。 此外有利的是，所述生物膜阻滞颗粒的最大直径为1 100nm，优选10 50nm。已 经得出，在这个尺寸范围内的颗粒特别有利地起作用。 另外可能有利的是，如果沸石颗粒和生物膜阻滞颗粒的浓度总计为0. 01 15重 量％，优选0. 1 5重量％，基于包含它们的塑料管的层计。沸石颗粒和生物膜阻滞颗粒的 量有利地选择20 : 80至80 : 20的比例。 此外可能有利的是，所述层具有基质材料，其中嵌入了沸石颗粒和生物膜阻滞颗 粒。由此，所述颗粒保持安全且牢固并且固定在塑料管中。 可以有利的是，所述基质材料包含热塑性聚合物例如聚乙烯、交联的聚乙烯 (PE-X)、聚丙烯、聚丁烯或聚氯乙烯以及它们的共聚物，且优选由它们构成。这些材料具有 有利的机械和物理性能或者化学特性，并且在简单的可加工性条件下还是相对廉价的。
此外可能有利的是，所述沸石颗粒和/或生物膜阻滞颗粒在所述基质材料中均匀 地分布，或者所述沸石颗粒和/或纳米尺寸的生物膜阻滞颗粒的浓度从背离流体的层的外 表面开始，在面对流体的层的内表面的方向上连续地增加或者降低。视应用情况而定，所述 沸石颗粒和/或生物膜阻滞颗粒的分布可以变化或调整。例如期望的是，在所述管方面既 保护内表面(也就是与流体发生接触的表面)又保护外表面免于生物膜沉积，因此适合的 是均匀分布。如果有相反的打算，首先保护管的内表面免于生物膜沉积，则提高沸石颗粒或 生物膜阻滞颗粒在内表面附近的浓度是有利的。此外，在所期望地保护所述管既在内表面 上又在外表面上免于生物膜沉积时有利的是，所述沸石颗粒和/或生物膜阻滞颗粒的浓度 从所述层的中心在内表面和外表面的方向上增加。 此外，在本发明的变化方案中可能有利的是，沸石颗粒的浓度从层的中心在内表 面方向上增加，其中沸石颗粒浓度在内表面附近非常高并且在远离内表面处非常低，甚至 是0。这在相反的意义上还可以适用于生物膜阻滞颗粒。 因此，根据本发明提供一种层，其在两个边缘区域内基本上只包含具有生物膜阻 滞离子的沸石颗粒或者纳米尺寸的生物膜阻滞颗粒。
具有生物膜阻滞离子的沸石颗粒和纳米尺寸的生物膜阻滞颗粒的浓度在这种情 况下在所述层中可以具有连续的梯度或不连续的梯度，也就是有跳跃。 具有生物膜阻滞离子的沸石颗粒和纳米尺寸的生物膜阻滞颗粒的浓度在这种情 况下可以这样选择，使得在所述层中有利地存在包含具有生物膜阻滞离子的沸石颗粒的第 一部分层，和包含纳米尺寸的生物膜阻滞颗粒的第二部分层。在离子的迁移应该延迟出现 时，具有跳跃的非连续的梯度可以是有效的。 在一个有利的具体实施方案中，所述塑料管是两层或更多层的，其中通过在上文 所述的有利实施方案中描述的层形成面对流体的最内层，且紧接于其上的外部层或多个紧 接于其上的外部层包含聚合物材料。通过所述两层或更多层的构造成功地实现更坚固且机 械方面要求更高的管，其中可以依据各种想要达到的功能设计各个层。在双层管来的情况 下，内层例如如此设计，使得微生物或者有害物质的积聚得到抑制，而外部紧接于其上的外 部层例如设计用以便保证所述管的机械稳定性。 在此可以证实有利的是，所述紧接于最内层的外部层或者多个紧接于最内层上的 外部层包含热塑性聚合物例如聚乙烯、交联的聚乙烯(PE-X)、聚丙烯、聚丁烯或聚氯乙烯以 及它们的共聚物，且优选由所述热塑性聚合物构成。 此外可以证实有利的是，所述管是两层或更多层的，并且通过共挤出工艺制造。这 是特别有效和经济的制造多层管的方法。 此外可以证实有利的是，如果在一种方法中制造包含具有生物膜阻滞离子的沸石 颗粒和纳米尺寸的生物膜阻滞颗粒的层，在这种情况下将流体导入到管腔内并且在形成层 的情况下沉淀在内表面上。 所述流体可以是液体例如以漆的形式，其包含沸石颗粒和生物膜阻滞颗粒。 在另一种形式中，所述层形成可以由气相来进行。 这种用于制造层的技术可以非常有效和经济地用于制造多层管。 另外可以证实有利的是，所述管式两层或更多层的，并且面对流体的最内层的层
厚为管的壁厚的1 10%。在这种层厚范围内保证了最内层的所期望的避免积聚的功能。
同时由此得到最内层相对少的材料消耗，这对管的制造起到了降低成本的作用。此外，通过
最内层仅仅相对低的厚度对整个管的机械的材料行为只产生微不足道的影响。 在此可能有利的是，面对流体的最内层的层厚为管的壁厚的1 10%。 除了上文所述的管的有利的具体实施方案之外，还可以设想所有可能的组合。 本发明的技术特征和优点在下面的说明中进一步深入描述，其中参照所附的、不
是按比例的附图，在所述附图上描述了以下内容
图1 :本发明的单层管的剖面图， 图2 :本发明的两层管的剖面图。 根据
图1的不是按比例的描绘示出根据本发明的单层管1的剖面，其中管1包含 具有外表面5和内表面6的层2。层2包含聚乙烯作为基质材料，其中嵌入了沸石颗粒3和 生物膜阻滞颗粒4。在此，沸石颗粒3包含银离子作为生物膜阻滞离子，而生物膜阻滞颗粒 4由银构成且具有10nm的最大直径。沸石颗粒和生物膜阻滞颗粒的浓度在内表面6的范围 内最大，并且在外表面5的方向上连续降低。 根据图2的不是按比例的描绘示出根据本发明，在共挤出工艺中制造的具有内部层2和在外面紧接着的外部层7的双层管1的剖面。在此，内部层2对应
图1中所述的层 并且具有相同结构。外部层7由PP构成。内部层的厚度为约lmm，而管的壁厚为约15mm。
权利要求
塑料成型件，优选塑料管(1)，特别是用于输送或用于储存流体的塑料成型件，其包含至少一个含有沸石颗粒(3)的层(2)，其中可离子交换的离子的至少一部分被生物膜阻滞离子代替，其特征在于，所述层(2)和/或其它层还包含纳米尺寸的生物膜阻滞颗粒(4)。
2. 根据权利要求1的塑料成型件，其特征在于，所述生物膜阻滞离子优选包括铜离子和/或锌离子和/或银离子。
3. 根据权利要求1或2的塑料成型件，其特征在于，所述生物膜阻滞颗粒(4)优选含有铜和/或锌和/或银。
4. 根据前述权利要求中至少一项的塑料成型件，其特征在于，所述生物膜阻滞颗粒(4)具有1 100nm，优选在10 50nm的最大直径。
5. 根据前述权利要求中至少一项的塑料成型件，其特征在于，所述层(2)或者其它层包含基质材料，其中嵌入了沸石颗粒(3)和生物膜阻滞颗粒(4)。
6. 根据前述权利要求中至少一项的塑料成型件，其特征在于，所述基质材料包含热塑性聚合物如聚乙烯、交联的聚乙烯(PE-X)、聚丙烯、聚丁烯或聚氯乙烯以及它们的共聚物，且优选由所述热塑性聚合物构成。
7. 根据前述权利要求中至少一项的塑料成型件，其特征在于，所述沸石颗粒(3)和/或生物膜阻滞颗粒(4)均匀地分布在所述基质材料中。
8. 根据前述权利要求中至少一项的塑料成型件，其特征在于，所述沸石颗粒(3)和/或纳米尺寸的生物膜阻滞颗粒(4)的浓度从背离流体的层(2)的外表面(5)开始，在面对流体的层(2)的内表面(6)的方向上连续地增加或者连续地降低。
9. 根据前述权利要求中至少一项的塑料成型件，其特征在于，所述塑料成型件是两层或更多层的，其中最内侧的、面对流体的层通过层(2)形成，和紧接于其上的外部层(7)或多个紧接于其上的外部层包含聚合物材料。
10. 根据前述权利要求中至少一项的塑料成型件，其特征在于，所述紧接于最内层(2)上的外部层(7)或多个紧接于最内层(2)上的外部层包含热塑性聚合物如聚乙烯、交联的聚乙烯(PE-X)、聚丙烯、聚丁烯或聚氯乙烯，且优选由所述热塑性聚合物构成。
11. 根据前述权利要求中至少一项的塑料成型件，其特征在于，所述塑料成型件是两层或更多层的，并且通过共挤出工艺制造。
12. 根据前述权利要求中至少一项的塑料成型件，其特征在于，所述最内侧的、面对流体的层(2)的层厚为所述管的壁厚的1 10%。
全文摘要
本发明涉及塑料成型件，优选塑料管，特别是用于输送或用于储存流体的塑料成型件，其包含至少一个含有沸石颗粒的层，其中可离子交换的离子的至少一部分被生物膜阻滞离子代替，其中所述塑料管的特征在于，所述层和/或其它层还包含纳米尺寸的生物膜阻滞颗粒。
文档编号A01N59/20GK101795561SQ200880105655
公开日2010年8月4日 申请日期2008年8月1日 优先权日2007年8月3日
发明者G·卡尼亚, R·亨德尔 申请人:雷奥两合股份公司