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WO2010072288A2 - Suspension zur behandlung von filtern oder filtermaterialien, verfahren zur behandlung von filtern oder filtermaterialien und filter oder filtermaterialien mit einer bioziden beschichtung - Google Patents

Suspension zur behandlung von filtern oder filtermaterialien, verfahren zur behandlung von filtern oder filtermaterialien und filter oder filtermaterialien mit einer bioziden beschichtung Download PDF

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WO2010072288A2
WO2010072288A2 PCT/EP2009/008152 EP2009008152W WO2010072288A2 WO 2010072288 A2 WO2010072288 A2 WO 2010072288A2 EP 2009008152 W EP2009008152 W EP 2009008152W WO 2010072288 A2 WO2010072288 A2 WO 2010072288A2
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WO
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filter
biocidal
filters
suspension
glass
Prior art date
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PCT/EP2009/008152
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Hans-Jürgen VOSS
Uwe Ferner
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Trovotech GmbH
Original Assignee
Trovotech GmbH
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Publication date
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Publication of WO2010072288A3 publication Critical patent/WO2010072288A3/de
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Ceased legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present invention relates to a suspension for treating filters or filter materials and to a method of treating filters or filter materials and filters or filter materials having a biocidal coating.
  • These filter materials are primarily used in air filters of air conditioning systems, including air heating and / or air cooling systems. However, the application is not limited to these areas.
  • Air conditioners in vehicles, homes, offices, clean room production facilities, medical facilities and other buildings contain air filters.
  • the task of the filter is usually to separate air contaminants, such as the smallest solid particles, from the air stream.
  • the filter material can consist of very different materials. For example, from natural materials such as celluloses, inorganic materials such as glasses or ceramics and organic polymer materials such as polyamide, polyester or polypropylene.
  • the airborne particulates suspended in the filters contain microbes and spores. During periods of high humidity or with no filters running, the conditions for the growth of
  • Pathogens such as bacteria, fungi, yeasts and viruses on this filter material particularly favorable. Many of these microorganisms are not completely retained by the filter and thus reach the room to be ventilated and thus in contact with humans and other living beings.
  • the filter material is also severely limited by microbial growth in its performance or even completely unusable.
  • Endotoxins and mycotoxins can cause very harmful effects in humans, eg. As carcinogenic, mutagenic or neurotoxic, cause or cause allergic reactions.
  • the patent DE 101 22 753 Al or WO 2002 092890 A3 describes antimicrobial fibers which consist of polymer blends with at least one antimicrobial polymer and at least one further non-antimicrobial polymer. No inorganic biocides are listed. The biocides should be incorporated into the polymer, which severely limits biocidal activity in filter materials, especially air filters.
  • Patent specification DE 10 2005 056 537 A1 describes a complicated multilayer adsorption filter material with a biological and chemical protective function, wherein the filter material consists of several layers with a catalytically active component and at least one adsorption layer and a carrier layer and a protective function against poisons and pollutants is to be achieved , Activated carbon acts as the adsorption layer.
  • the layers with the catalytic components consist of a textile fabric in which metals or metal compounds are incorporated.
  • the filter material is very complicated and serves primarily to protect against chemical and biological warfare agents and toxins.
  • One Another disadvantage is that it can only be used as a filter in one direction.
  • the patent DE 10 2004 008 931 B4 claims the use of porous glasses, glass powders, glass ceramics or glass ceramic powders for receiving and dispensing substances or as absorbent of substances with and without filling in cosmetics.
  • the porous glass powders / glass ceramic powders are produced via phase separation by tempering the glass with subsequent removal of at least one phase with an acidic solution, via a sintering process or via an organometallic or inorganic sol-gel process.
  • the porous glass powder / glass ceramics are therefore not made of glass foam and an application in filter materials is not claimed.
  • the patent EP 1 927 694 A1 claims a process for the antimicrobial finishing of fibers and / or textiles with desensitized silver components, whereby at the same time the discoloration by the silver component is to be minimized.
  • water-insoluble silver salts or in situ formed silver salt are claimed as the silver component.
  • the "water-insoluble salts” release only very small amounts of silver ions. The release is further minimized by additional auxiliaries for fixing the silver salt particles, meaning that effective amounts of silver ions can only be released at full water saturation.These fibers and textiles can not be used Claimed filter material.
  • Altematives such as membrane systems, which also ceramics are to be understood, have only a barrier function, that is, the microorganisms remain on the membrane surface and from the accumulated yeasts and fungi more spores can pass through the air filter.
  • the suspension contains at least biocidal, porous, amorphous, hydrophilic silver-containing glass powder produced from extruded glass foam and water.
  • the suspension of the invention contains 0.1 to 25 weight percent, more preferably 1 to 10 weight percent, biocidal, porous, hydrophilic, silver-containing glass powder made of extruded glass foam. Preference is furthermore given to the biocidal, porous, hydrophilic silver-containing glass powder of extruded glass foam, wherein the silver is present in ionic form at least in a proportion of 40 to 100 percent by weight, - the porous glass particles of the glass foam consist of silicate or borosilicate glasses,
  • the framework density of the glass matrix of these silicate or borosilicate glasses is between 1.0 and 2.0 g / cm 3 and
  • the object of the invention is also achieved by a method for the treatment of filters or filter materials with the suspension according to the invention having the features according to claim 11.
  • a further aspect of the invention relates to filters or filter materials having a biocidal coating with the features according to claim 13.
  • filter material is that part of the filter which filters out the impurities.
  • a filter can consist of various filter materials, wherein the filter materials, for example, folded, connected or can be accommodated in a mold and give the filter.
  • the antimicrobial suspension consists of porous, hydrophilic, amorphous, silver-containing glass powder and water. It may also contain surfactants for better wetting of the filter material. In addition, depending on the filter material, the use of further rheological additives is possible, which may be agents for viscosity modification, gelling or thickening agents.
  • suspensions are referred to as mixtures of solids having a particle size of 1 ⁇ m to 1 mm and liquid.
  • the term "dispersion” refers to mixtures of solids having a particle size ⁇ 1 ⁇ m and liquids.
  • the biocidal glass particles described here contain partial quantities with a particle size ⁇ 1 ⁇ m, but also glass particles with a particle size> 1 ⁇ m.
  • suspensions also include dispersions having particle sizes of the biocidal, porous, amorphous, hydrophilic glass particles ⁇ 1 ⁇ m.
  • the suspension is prepared by mixing all of the components, with mixing also including stirring, shaking, dispersing and other customary processes for preparing a suspension.
  • Drinking water can be used to prepare the suspension.
  • distilled water should preferably be used since drinking water often contains chloride ions which reduce the biocidal effect of the silver ions.
  • the suspension may contain rheological additives to modify the viscosity to achieve good dispersion of the suspension on and / or in the filter or filter material. At the same time, however, a dripping of the suspension should be minimized by using the rheological additives.
  • the amount of the rheological additives used may vary depending on the chemical and physical properties of the filter or filter material.
  • the suspension may contain surfactants to achieve a better distribution of the suspension on the filter or filter material or an impregnation of the filter and / or filter material. In this context, surfactants should reduce the surface tension of the filter or filter material and prevent beading of the suspension. Depending on the surface properties of the filter or filter material, anionic and / or nonionic and / or cationic and / or amphoteric surfactants can be used.
  • the antimicrobial long-term effect of the suspension is based on the diffusive release of the silver ions and on the formation of an alkaline environment by dissolving OH groups from the surface of the glass particles.
  • the porous biocidal glass particles contained in the suspension contain silver ions and silver nanoparticles, wherein the silver is present in ionic form in the porous glass particles at least in a proportion of 40 to 100 percent by weight.
  • the porous glass particles are obtained by continuous foaming of silicate or borosilicate glasses by means of extruders.
  • the framework density of the glass matrix of these glasses is between 1.0 and 2.0 g / cm 3 and the pore diameter for incorporation of the metal ions is 1.0 ⁇ 10 -10 to 20 ⁇ 10 -10 m.
  • the hydrophilic surface of the porous, amorphous glass foam glass particles absorbs atmospheric moisture and improves the diffusive release of silver ions compared to other non-hydrophilic support materials.
  • the glass compositions used to make the glass foam and the porous, amorphous and hydrophilic glass particles produced therefrom may contain other metals which act as a bacteriocidal or fungicidal ion. These metals may be in particular zinc and copper.
  • biocidal suspension In general, it is sufficient to measure the amount of biocidal suspension so that bacteriostatic and fungistatic conditions are created on the filter material. However, in some applications it may also be necessary to use higher concentrations of the biocidal suspension to kill the microorganisms on the filter.
  • the amount of biocidal suspension applied to the filter material should be between 10 and 500 percent by weight, preferably between 20 and 200 percent by weight, relative to the filter material.
  • the silver content, calculated as metallic silver, of the suspension-equipped filter or filter material should be between 10 and 5000 ppm, preferably between 50 and 500 ppm, taking as reference the dry filter material.
  • the antimicrobial active ingredient silver and the carrier material porous, amorphous, hydrophilic glass foam glass powder, have high environmental compatibility and are largely unproblematic in terms of health.
  • the support material, porous, amorphous glass powder of glass foam, equipped with the biocidal silver, results in a good distribution of the biocidal silver in the Suspension.
  • a passenger car air filter (type KF 049 DE of the company Mann + Hummel, activated carbon filter 300 x 99.5 x 30 mm) was impregnated with this suspension by means of an aerosol spray can. The filter was dried.
  • the two air filters were taken from a car Audi A6 after 30,000 km mileage (Al and Bl in Table 1) and examined as a blank sample for colonization with bacteria and molds, respectively for the unfiltered air side (upstream) and the clean air side (downstream). The results are included in Table 1.
  • the new air filter impregnated with the described suspension (A2 in Table 1) and, as a comparative sample, a likewise new air filter (B2 in Table 1) were installed in the passenger car. After another 30,000 km mileage, the two air filters were removed and also examined for colonization with bacteria and mold. The results are also included in Table 1.
  • bacterial strains such as Staphylococcus aureus (ATCC 25923), Staphylococcus epidermidis (ATCC 12228), Streptococcus pneumoniae (ATCC 6301) Streptococcus pyogenes (ATCC 12344) Neisseria meningitidis (ATCC 13090) and Bacillus cereus (ATCC 11778) can be detected.
  • Staphylococcus aureus ATCC 25923
  • Staphylococcus epidermidis ATCC 12228
  • Streptococcus pneumoniae ATCC 6301
  • Streptococcus pyogenes ATCC 12344
  • Neisseria meningitidis ATCC 13090
  • Bacillus cereus ATCC 11778
  • This nutrient medium simulates a moist environment. By setting a low pH, bacterial growth is inhibited. With this
  • Nutrient media are found on moist surface or moisture loving molds, e.g. Candida albicans (ATCC 10231), Aspergillus niger (ATCC 16404), Saccharomyces cerevisiae (ATCC 9763) and Saccharomyces uvarum (ATCC 9080).
  • Candida albicans ATCC 10231
  • Aspergillus niger ATCC 16404
  • Saccharomyces cerevisiae ATCC 9763
  • Saccharomyces uvarum ATCC 9080.
  • DG 18 agar is a dichloro-glycerol-18% agar with added chloramphenicol. Chloramphenicol addition inhibits bacterial growth. The contained therein 18% glycerol bind the water and serve as an energy source for the Molds. The Dichloren inhibits fast-growing fungi, so that slow-growing species can be detected. Overall, fungi that are found on dry surfaces (dryness-loving), such as Trichoderma longibrachiatum (ATCC 13631), Penicillium funiculosum (ATCC 9644) and also Candida albicans (ATCC 10231), can be detected with this nutrient medium.
  • dryness-loving such as Trichoderma longibrachiatum (ATCC 13631), Penicillium funiculosum (ATCC 9644) and also Candida albicans (ATCC 10231), can be detected with this nutrient medium.
  • the nutrient media for the Abklatschproben were each 5 x 5 cm in size. In each case three samples were taken with each nutrient medium on the raw and clean air side of the filter.
  • the data for the KbE (Colony Forming Units) given in Table 1 are the sum of the three samples, thus referring to a filter area of 75 cm 2 .
  • the swab samples were then incubated at 20 and 36 ° C. for the prescribed periods, respectively, and then the number of colony-forming units determined.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Suspension zur Behandlung von Filtern oder Filtermaterialien sowie ein Verfahren zur Behandlung von Filtern oder Filtermaterialien und Filter oder Filtermaterialien mit einer bioziden Beschichtung. Diese Filtermaterialien werden vorrangig in Luftfiltern von Klimaanlagen, einschließlich Anlagen zur Luftheizung und/oder Luftkühlung eingesetzt.

Description

BESCHREIBUNG
Suspension zur Behandlung von Filtern oder Filtermaterialien, Verfahren zur Behandlung von Filtern oder Filtermaterialien und Filter oder Filtermaterialien mit einer bioziden Beschichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Suspension zur Behandlung von Filtern oder Filtermaterialien sowie ein Verfahren zur Behandlung von Filtern oder Filtermaterialien und Filter oder Filtermaterialien mit einer bioziden Beschichtung. Diese Filtermaterialien werden vorrangig in Luftfiltern von Klimaanlagen, einschließlich Anlagen zur Luftheizung und/oder Luftkühlung eingesetzt. Die Anwendung ist jedoch nicht auf diese Gebiete beschränkt.
Klimaanlagen in Fahrzeugen, Wohnungen, Büros, Reinraumproduktionsstätten, medizinischen Einrichtungen und anderen Gebäuden enthalten Luftfilter. Aufgabe des Filters ist es zumeist Luftverunreinigungen, wie kleinste Feststoffpartikel, aus dem Luftstrom abzutrennen.
Häufig wird Aktivkohle in den Filter integriert oder als separater Aktivkohlefilter vor- oder nachgeschaltet, um organische Verbindungen aus dem Luftstrom abzutrennen. Das Filtermaterial kann dabei aus sehr verschiedenen Materialien bestehen. So beispielsweise aus natürlichen Materialien wie Cellulosen, anorganischen Materialien wie Gläsern oder Keramiken und organischen Polymermaterialien wie Polyamid, Polyester oder Polypropylen.
Die in den Filtern abgeschiedenen und somit angesammelten Schwebstoffe aus der Luft enthalten Mikroben und Sporen. Während der Perioden mit hoher Luftfeuchtigkeit oder bei nicht betriebenem Filtern sind die Bedingungen für das Wachstum von
Krankheitserregern wie Bakterien, Pilzen, Hefen und Viren auf diesem Filtermaterial besonders günstig. Viele dieser Mikroorganismen werden vom Filter nicht vollständig zurückgehalten und gelangen so in den zu belüftenden Raum und somit in Kontakt mit Menschen und anderen Lebewesen. Das Filtermaterial wird außerdem durch mikrobiellen Bewuchs in seiner Leistungsfähigkeit stark eingeschränkt oder sogar gänzlich unbrauchbar.
Der mikrobielle Bewuchs fuhrt zur Freisetzung von Endotoxinen und Mykotoxinen, den Stoffwechselprodukten von Bakterien und Pilzen, mit der durch das Filtermaterial geleiteten Luft. Endotoxine und Mykotoxine können beim Menschen meist sehr schädliche Wirkungen, z. B. karzinogene, mutagene, oder neurotoxische, hervorrufen oder allergische Reaktionen bewirken.
Die Reduzierung von Mikroorganismen in Filteranlagen, insbesondere Klimaanlagen, und somit auch der Sporenkeimung trägt dazu bei, das Risiko für Krankheiten und allergischen Reaktionen zu reduzieren.
In der Patentschrift DE 101 22 753 Al bzw. WO 2002 092890 A3 werden antimikrobielle Fasern beschrieben, die aus Polymerblends mit mindestens einem antimikrobiellen Polymer und mindestens einem weiteren nicht antimikrobiellen Polymer bestehen. Es werden keine anorganischen Biozide aufgeführt. Die Biozide sollen in das Polymer eingearbeitet werden, wodurch eine biozide Wirkung in Filtermaterialien stark eingeschränkt ist, insbesondere bei Luftfiltern.
In der Patentschrift DE 10 2005 056 537 Al wird ein aufwendiges mehrschichtiges Adsorptionsfiltermaterial mit biologischer und chemischer Schutzfunktion beschrieben, wobei das Filtermaterial aus mehreren Schichten mit einer katalytisch aktiven Komponente und mindestens einer Adsorptionsschicht und einer Trägerschicht besteht und eine Schutzfunktion gegenüber Giften und Schadstoffen erzielt werden soll. Als Adsorptionsschicht fungiert dabei Aktivkohle. Die Schichten mit den katalytischen Komponenten bestehen aus einem textilen Flächengewebe, in das Metalle oder Metallverbindungen eingearbeitet sind. Das Filtermaterial ist sehr kompliziert und dient vorrangig dem Schutz vor chemischen und biologischen Kampfstoffen und Giften. Ein weiterer Nachteil ist, dass es nur in einer Richtung als Filter verwendet werden kann.
In der Patentschrift DE 601 20 943 T2 (EP 1 269 088 Bl) wird die Ausrüstung eines Luftfilters mit einem wasserlöslichen biostatischen oder bioziden Mittel beschrieben. Die Wirkdauer dieser wasserlöslichen biostatischen oder bioziden Mittel ist unzureichend kurz.
In der Patentschrift DE 10 2004 008 931 B4 wird die Verwendung von porösen Gläsern, Glaspulvern, Glaskeramiken oder Glaskeramikpulvern zur Aufnahme und Abgabe von Substanzen oder als Absorbens von Substanzen mit und ohne Füllung in Kosmetika beansprucht. Dabei werden die porösen Glaspulver/Glaskeramikpulver jedoch über Phasenseparation durch Temperung des Glases mit anschließender Entfernung mindestens einer Phase mit einer sauren Lösung, über einen Sinterprozess oder über einen metallorganischen bzw. anorganischen Sol-Gel-Prozess hergestellt. Die porösen Glaspulver/Glaskeramiken werden also nicht aus Glasschaum hergestellt und eine Anwendung in Filtermaterialien wird nicht beansprucht.
In der Patentschrift EP 1 927 694 Al wird ein Verfahren zur antimikrobiellen Ausrüstung von Fasern und/oder Textilien mit desensibilisierten Silberkomponenten beansprucht, wodurch gleichzeitig die Verfärbung durch die Silberkomponente minimiert werden soll. Dabei werden wasserunlösliche Silbersalze oder insitu gebildetes Silbersalz als Silberkomponente beansprucht. Die „wasserunlöslichen Salze" setzen nur sehr geringen Mengen an Silberionen frei. Die Freisetzung wird durch zusätzliche Hilfsstoffe zur Fixierung der Silbersalzpartikel weiter minimiert. Wirksame Mengen an Silberionen können somit wohl nur bei voller Wassersättigung freigesetzt werden. Es wird kein Einsatz dieser Fasern und Textilien als Filtermaterial beansprucht.
In der Offenlegungsschrift DE 10 2006 026 033 Al wird ein Verfahren zur Herstellung von antimikrobiellen oder antibakteriellen Gläsern oder Glaskeramiken beansprucht, jedoch kein Einsatz in Emulsionen zur Beschichtung von Filtern oder Filtermaterialien. - A -
Altemativen wie Membransysteme, worunter auch Keramiken verstanden werden sollen, haben nur eine Barrierefunktion, das heißt die Mikroorganismen verbleiben an der Membranoberfläche und ausgehend von den angesammelten Hefen und Pilze können noch mehr Sporen durch das Luftfilter gelangen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Suspension zur Behandlung von Filtern oder Filtermaterialien bereitzustellen, welche die zuvor geschilderten Nachteile des Standes der Technik zumindest weitgehend vermeidet oder aber wenigstens abschwächt. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung ein geeignetes Verfahren zur Herstellung von bioziden Filtern oder Filtermaterialien zu offenbaren sowie bioziden Filtern oder Filtermaterialien bereitzustellen, die sich im Rahmen einer industriellen Fertigung massenhaft herstellen lassen.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer bioziden Suspension mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungswesentlich ist, dass die Suspension zumindest biozides, poröses, amorphes, hydrophiles silberhaltiges Glaspulver hergestellt aus extrudiertem Glasschaum und Wasser enthält.
Es waren umfangreiche Untersuchungen notwendig, um die wesentlichen Bestandteile der erfindungsgemäßen Suspension zu erhalten.
Die Unteransprüche 2 bis 10 geben vorteilhafte Ausgestaltungen an ohne die Erfindung damit zu beschränken.
Bevorzugt ist, dass die erfindungsgemäße Suspension 0,1 bis 25 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt 1 bis 10 Gewichtsprozent, biozides, poröses, hydrophiles, silberhaltiges Glaspulver, hergestellt aus extrudiertem Glasschaum, enthält. Bevorzugt ist weiterhin, das biozide, poröse, hydrophile silberhaltige Glaspulver aus extrudiertem Glasschaum, wobei das Silber zumindest mit einem Anteil von 40 bis 100 Gewichtsprozent in ionischer Form vorliegt, - die porösen Glaspartikel des Glaspulvers aus Glasschaum von Silikat- oder Borosilikatgläsern bestehen,
- die Gerüstdichte der Glasmatrix dieser Silikat- oder Borosilikatgläser zwischen 1,0 und 2,0 g/cm3 liegt und
- die Durchmesser der Poren der Glaspartikel zur Einlagerung der Metallionen l,0 x 10" 10 bis 20 x 10"10 m betragen.
Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem durch ein Verfahren zur Behandlung von Filtern oder Filtermaterialien mit der erfindungsgemäßen Suspension mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 11 gelöst.
Einen weiteren Aspekt der Erfindung betrifft Filter oder Filtermaterialien mit einer bioziden Beschichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 13.
Die Unteransprüche 14 bis 19 geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an ohne diese damit zu beschränken.
Außerdem werden Verwendungen der Erfindung in den Ansprüchen 20 bis 22 offenbart.
Als Filtermaterial ist im Sinne der Erfindung derjenige Teil des Filters zu verstehen, der die Verunreinigungen herausfiltert. Ein Filter kann aus verschiedenen Filtermaterialien bestehen, wobei die Filtermaterialien beispielsweise gefaltet, verbunden oder in einer Form untergebracht werden können und den Filter ergeben.
Die antimikrobielle Suspension besteht dabei aus porösem, hydrophilem, amorphem, silberhaltigem Glaspulver und Wasser. Sie kann zur besseren Benetzung des Filtermaterials außerdem Tenside enthalten. Außerdem ist je nach Filtermaterial der Einsatz weiterer rheologischer Additive möglich, wobei dies Mittel zur Viskositätsmodifikation, Geliermittel oder Verdickungsmittel sein können.
Dem Fachmann ist bekannt, dass Suspensionen als Gemische von Feststoffe mit einer Teilchengröße von 1 μm bis 1 mm und Flüssigkeit bezeichnete werden. Als Dispersion hingegen werden in der Chemie Gemische aus Feststoffe mit einer Teilchengröße < 1 μm und Flüssigkeiten bezeichnet. Die hier beschriebenen biozide Glaspartikel enthalten Teilmengen mit einer Teilchengröße < 1 μm, jedoch auch Glaspartikel mit einer Teilchengröße > 1 μm.
Suspensionen im Sinne dieser Erfindung umfassen auch Dispersionen mit Teilchengrößen der bioziden, porösen, amorphen, hydrophilen Glaspartikel < 1 μm.
Die Suspension wird durch Mischen aller Komponenten, wobei unter Mischen auch Rühren, Schütteln, Dispergieren und andere übliche Verfahren zur Herstellung einer Suspension verstanden werden, hergestellt.
Zur Herstellung der Suspension kann Trinkwasser verwendet werden. Bevorzugt sollte jedoch destilliertes Wasser verwendet werden, da Trinkwasser oft Chloridionen enthält, die die biozide Wirkung der Silberionen reduzieren.
Die Suspension kann rheologische Additive enthalten, um die Viskosität so zu modifizieren, dass eine gute Verteilung der Suspension auf und/oder in dem Filter oder Filtermaterial erreicht wird. Gleichzeitig soll jedoch ein Abtropfen der Suspension durch Einsatz der Theologischen Additive minimiert werden. Die eingesetzte Menge der Theologischen Additive kann in Abhängigkeit von den chemischen und physikalischen Eigenschaften des Filters oder Filtermaterials variieren. Die Suspension kann Tenside enthalten, um eine bessere Verteilung der Suspension auf dem Filter oder Filtermaterial zu erreichen oder eine Imprägnierung des Filters und/oder Filtermaterials. Tenside sollen in diesem Zusammenhang die Oberflächenspannung des Filters oder Filtermaterials reduzieren und ein Abperlen der Suspension verhindern. In Abhängigkeit von den Oberflächeneigenschaften des Filters oder Filtermaterials können anionische und/oder nichtionische und/oder kationische und/oder amphotere Tenside eingesetzt werden.
Die antimikrobielle Langzeitwirkung der Suspension beruht dabei auf der diffussiven Freisetzung der Silberionen sowie auf der Ausbildung eines alkalischen Milieus durch Lösung von OH-Gruppen von der Oberfläche der Glaspartikel.
Die in der Suspension enthaltenen porösen bioziden Glaspartikel enthalten Silberionen und Silbernanoteilchen, wobei das Silber zumindest mit einem Anteil von 40 bis 100 Gewichtsprozent in ionischer Form in den porösen Glaspartikeln vorliegt. Die porösen Glaspartikel werden durch kontinuierliches Verschäumen von Silikat- oder Borosilikatgläsern mittels Extruder erhalten. Die Gerüstdichte der Glasmatrix dieser Gläser liegt zwischen 1,0 und 2,0 g/cm3 und der Porendurchmesser zur Einlagerung der Metallionen beträgt 1,0 x 10'10 bis 20 x 10'10 m.
Im Gegensatz zu anderen Lösungen gemäß des Standes der Technik, wo dass Biozid in das Filtermaterial eingebaut wird, ist die Verfügbarkeit der antimikrobiellen Wirkstoffe bei der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf die Oberfläche des Filtermaterials aufgebrachten bioziden Suspension deutlich höher.
Wesentlich ist, dass die diffusive Freisetzung der Silberionen und Lösung von OH- Ionen von der Glaspartikeloberfläche dann am stärksten sind, wenn auch dass Mikrobenwachstum am größten ist, nämlich bei hoher Feuchtigkeit und hohen Temperaturen. Durch die hydrophile Oberfläche der porösen, amorphen Glaspartikel aus Glasschaum wird von diesen Luftfeuchtigkeit aufgenommen und die diffusive Freisetzung von Silberionen gegenüber anderen nicht hydrophilen Trägermaterialien verbessert.
Die zur Herstellung des Glasschaums und der daraus erzeugten porösen, amorphen und hydrophilen Glaspartikel eingesetzten Glaszusammensetzungen können weitere Metalle enthalten, die als Ion bakteriozid oder fungizid wirken. Diese Metalle können insbesondere Zink und Kupfer sein.
Im Allgemeinen ist es ausreichend, die Menge der bioziden Suspension so zu bemessen, dass bakteriostatische und fungistatische Verhältnisse auf dem Filtermaterial entstehen. Jedoch kann es in einzelnen Anwendungen auch notwendig sein höhere Konzentrationen der bioziden Suspension zu verwenden, um die Mikroorganismen auf dem Filter abzutöten.
Die Menge der auf das Filtermaterial aufgebrachter bioziden Suspension soll bezogen auf das Filtermaterial zwischen 10 und 500 Gewichtsprozent, bevorzugt zwischen 20 und 200 Gewichtsprozent betragen.
Der Silbergehalt, als metallisches Silber berechnet, des mit der Suspension ausgerüsteten Filters oder Filtermaterials soll zwischen 10 und 5000 ppm, bevorzugt zwischen 50 und 500 ppm betragen, wobei als Bezugsbasis das trockene Filtermaterial zu betrachten ist.
Der eingesetzte antimikrobielle Wirkstoff Silber und das Trägermaterial, poröses, amorphes, hydrophiles Glaspulver aus Glasschaum, besitzen eine hohe Umweltverträglichkeit und sind gesundheitlich weitgehend unproblematisch.
Durch das mit dem bioziden Silber ausgerüstete Trägermaterial, poröses, amorphes Glaspulver aus Glasschaum, erfolgt eine gute Verteilung des bioziden Silbers in der Suspension.
Unter Filter sind, ohne andere Anwendungen auszuschließen, insbesondere Luftfilter und Flächenfilter zu verstehen und dabei insbesondere Luftfilter für Klimaanlagen in Fahrzeugen und Gebäuden.
Weitere Ausgestaltungen, Abwandlungen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann beim Lesen der Beschreibung ohne weiteres erkennbar und realisierbar, ohne dass er dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung verlässt.
Die vorliegende Erfindung wird anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels veranschaulicht, welches die vorliegende Erfindung jedoch keinesfalls beschränkt.
Es wurde eine Suspension aus 100 ml destilliertem Wasser und 2,5 g porösem, amorphem Glaspulver (Partikelgröße: d50 = 3 μm; d99 = 20 μm) dotiert mit 2,7 % Silber (Handelsname Trovo®guard) hergestellt
Ein PKW-Luftfilter (Typ KF 049 DE der Firma Mann+Hummel; Aktivkohlefilter 300 x 99,5 x 30 mm) wurde mit dieser Suspension mittels Aerosolsprühdose imprägniert. Das Filter wurde getrocknet.
Aus einem PKW Audi A6 wurden nach 30.000 km Laufleistung die beiden Luftfilter entnommen (Al und Bl in Tabelle 1) und als Nullprobe hinsichtlich der Besiedlung mit Bakterien und Schimmelpilze, jeweils für die Rohluftseite (Anstrom) und die Reinluftseite (Abstrom), untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 enthalten.
Der mit der beschriebenen Suspension imprägnierte neue Luftfilter (A2 in Tabelle 1) und als Vergleichsprobe ein ebenfalls neuer Luftfilter (B2 in Tabelle 1) wurden in den PKW eingebaut. Nach weiteren 30000 km Laufleistung wurden die beiden Luftfilter entnommen und ebenfalls auf die Besiedlung mit Bakterien und Schimmelpilze untersucht. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 enthalten.
Die Probennahmen, als Abklatschprobe, erfolgte indem die Nährmedien ca. 10 Sekunden mit gleichmäßigem Druck auf die Filter gedrückt wurden.
Es wurden die folgenden drei verschiedenen Nährmedien verwendet:
1. Blutagar
Damit können Bakterienstämme wie Staphylococcus aureus (ATCC 25923), Staphylococcus epidermidis (ATCC 12228), Streptococcus pneumoniae (ATCC 6301) Streptococcus pyogenes (ATCC 12344) Neisseria meningitidis (ATCC 13090) und Bacillus cereus (ATCC 11778) nachgewiesen werden.
2. Malzextraktagar
Mit diesem Nährmedium wird eine feuchte Umgebung simuliert. Durch die Einstellung eines niedrigen pH- Wertes wird das Bakterienwachstum gehemmt. Mit diesem
Nährmedium werden auf feuchter Oberfläche vorkommende oder feuchtigkeitsliebende Schimmelpilze, wie z.B. Candida albicans (ATCC 10231), Aspergillus niger (ATCC 16404), Saccharomyces cerevisiae (ATCC 9763) und Saccharomyces uvarum (ATCC 9080), nachgewiesen.
3. DG 18 Agar
DG 18 Agar ist ein Dichloren-Glycerol-18%-Agar mit Chlroamphenicol-Zusatz. Durch den Chloramphenicol-Zusatz wird das Bakterienwachstum gehemmt. Die darin enthaltenen 18 % Glycerin binden das Wasser und dienen als Energiequelle für die Schimmelpilze. Das Dichloren hemmt schnell wachsende Pilze, so dass auch langsam wachsende Arten nachgewiesen werden können. Insgesamt können mit diesem Nährmedium Schimmelpilze die auf trockener Oberfläche vorkommen (trockenheitsliebende), wie Trichoderma longibrachiatum (ATCC 13631), Penicillium funiculosum (ATCC 9644) und ebenfalls Candida albicans (ATCC 10231) nachgewiesen werden.
Die Nährmedien für die Abklatschproben waren jeweils 5 x 5 cm groß. Es wurden jeweils drei Proben mit jedem Nährmedium auf der Roh- und Reinluftseite des Filters genommen. Die in Tabelle 1 enthaltenen Angaben für die KbE (Kolonie bildende Einheiten) sind die Summe aus den drei Proben, beziehen sich also auf 75 cm2 Filterfläche.
Die Abklatschproben wurden dann bei 20 bzw. 36 0C über die vorgeschriebenen Zeiträume inkubiert und danach die Anzahl der Kolonie bildenden Einheiten bestimmt.
Figure imgf000012_0001
neuer Luftfilter, unbehandelt nach 30000 km Laufleistung
B2 Rohluft 294 613 435
B2 Reinluft 127 302 313
KbE - Kolonie bildende Einheiten
Tabelle 1 : Belastung von Abklatschproben der Autoluftfilter mit Bakterien und Schimmelpilzen
Die Ergebnisse der Abklatschproben in Tabelle 1 zeigen, dass die Werte für Bakterien und die trockenheitsliebenden Schimmelpilze durch die einfache Imprägnierung des Luftfilters mit der Suspension auf der Reinluftseite (A2) nach 30000 km Laufleistung auf ca. 50 % gegenüber dem unbehandelten Filter (B2) reduziert wurden. Ein Vergleich mit den Werten der zuvor eingesetzten beiden unbehandelten Filter (Al und Bl) bestätigt diese Ergebnisse. Bei den feuchtigkeitsliebenden Schimmelpilzen ist die Aussage nicht so deutlich, da Filter Al und Bl unter anderen klimatischen Bedingungen betrieben wurden, womit deutlich weniger Schimmelpilzsporen auf der Rohluftseite zu finden waren. Bei den unter gleichen klimatischen Bedingungen eingesetzten Luftfiltern A2 und B2 treten auf der Reinluftseite ebenfalls Unterschiede auf. Während beim unbehandelten Luftfilter (B2) noch 302 KbE/75 cm2 auf der Reinluftseite analysiert wurden, sind es beim mit der Suspension behandelten Filter (A2) nur 222 KbE/75 cm2, bei annähernd gleichen Werten auf der Rohluftseite.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Suspension zur Behandlung von Filtern oder Filtermaterialien, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension zumindest biozides, poröses, amorphes, hydrophiles silberhaltiges Glaspulver hergestellt aus extrudiertem Glasschaum und Wasser enthält.
2. Suspension nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,1 bis 25 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1 bis 10 Gewichtsprozent, biozides, poröses, hydrophiles, silberhaltiges Glaspulver, hergestellt aus extrudiertem Glasschaum, enthält.
3. Suspension nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das biozide, poröse, hydrophile silberhaltige Glaspulver aus extrudiertem Glasschaum, wobei das Silber zumindest mit einem Anteil von 40 bis 100 Gewichtsprozent in ionischer Form vorliegt, - die porösen Glaspartikel des Glaspulvers aus Glasschaum von Silikatoder Borosilikatgläsern bestehen,
- die Gerüstdichte der Glasmatrix des Glaspulvers dieser Silikat- oder Borosilikatgläser zwischen 1 ,0 und 2,0 g/cm3 liegt und
- die Durchmesser der Poren der Glaspartikel zur Einlagerung der Metallionen 1 ,0 x 10"10 bis 20 x 10'10 m betragen.
4. Suspension nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie 40 bis 99,5 Gewichtsprozente, vorzugsweise 70 bis 98 Gewichtsprozente, Wasser, besonders bevorzugt destilliertes Wasser, enthält.
5. Suspension nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Theologische Additive enthalten sind und die Theologischen Additive Geliermittel, Verdickungsmittel oder andere Mittel zur Modifikation der Viskosität sind.
6. Suspension nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Theologische Additive in Mengen von 0 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise 2 bis 10 Gewichtsprozent enthalten sind.
7. Suspension nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Tenside enthalten sind, wobei dies anionische und/oder nichtionische und/oder kationische und/oder amphotere Tenside sind.
8. Suspension nach Anspruch 1 , wobei ein oder mehrere Tenside in Mengen von 0 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1 bis 10 Gewichtsprozent enthalten sind.
9. Suspension nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass durch Lösung von OH-Ionen von der Oberfläche, auch der Porenoberfläche, der porösen, amorphen und hydrophilen Glaspartikel eine biozide Wirkung erreichbar ist.
10. Suspension nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass aus der
Glasmatrix weitere Metallionen, insbesondere Zinkionen, freisetzbar sind, die eine biozide, insbesondere eine fungizide Wirkung aufweisen.
11. Verfahren zur Behandlung von Filtern oder Filtermaterialien mit einer Suspension, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine biozide Suspension gemäß Anspruch 1 ist, wobei diese durch ein übliches Beschichtungsverfahren, wie Aufsprühen, Tauchen oder Imprägnieren, aufgetragen wird und anschließend eine Trocknung erfolgt, wobei eine biozide Beschichtung entsteht.
12. Verfahren zur Behandlung von Filtern oder Filtermaterialien nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der auf das Filter oder Filtermaterial aufgebrachter bioziden Suspension bezogen auf das Gewicht des Filters oder Filtermaterials zwischen 10 und 500
Gewichtsprozente, bevorzugt zwischen 20 und 200 Gewichtsprozente, beträgt.
13. Filter oder Filtermaterialien mit einer bioziden Beschichtung, wobei die Beschichtung gemäß Verfahren nach Anspruch 11 erfolgt und die
Beschichtung zumindest teilweise aus biozidem, porösem, amorphem, hydrophilem silberhaltigem Glaspulver hergestellt aus extrudiertem Glasschaum besteht, und weitere Stoffe wie Theologische Additive und Tenside enthalten sein können.
14. Filter oder Filtermaterialien nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus Chemie- und/oder Natur- und/oder Glas- und/oder Keramik- und/oder Kohlefasern, vorzugsweise Chemiefasern bestehen und ein Gewebe, Gewirk, Gestrick, Vlies, Non-Woven, Gelege oder ein Textilverbundstoff sind oder aus Fasern, Fäden, Garnen, Filamenten oder dergleichen bestehen.
15. Filter oder Filtermaterialien nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass alle zur Herstellung von Polymerfaser/-fäden verwendbaren Makromoleküle Bestandteile des Filters oder des Filtermaterials sind, insbesondere Cellulose, Celluloseacetat, Cellulosederivate, Wolle, Baumwolle, Flachs, Ramie, Seide, Kunstseide, Aramid, Polyamid, Polyacryl, Polyvinyl, Polyvinyliden, Polystyrol, Polyolefine, Polyurethan, PTFE, Polyethylen, Polypropylen, Polyester, Polyacrylnitrile,
Polyacrylderivate, Polysulfone, Polymethacrylate oder Mischungen aus diesen.
16. Filter oder Filtermaterialien nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des Filters oder Filtermaterials aus einem stark
Feuchtigkeit bindenden Polymer wie Polyacrylsäure, teilneutralisierte Polyacrylsäure sowie Copolymere von Acrylsäure, Acrylsäureestem, Acrylamid und Acrylsäurenitrilen bestehen.
17. Filter oder Filtermaterialien nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Silbergehalt, als metallisches Silber berechnet, des mit den bioziden Glaspartikeln ausgerüsteten Filters oder Filtermaterials zwischen 0,001 und 0,5 Gewichtsprozente (10 und 5000 ppm), bevorzugt zwischen 0,005 und 0,05 Gewichtsprozente (50 und 500 ppm) beträgt, wobei als Bezugsbasis das trockene Filtermaterial gilt.
18. Filter oder Filtermaterialien nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die biozide Wirkung in der Reduktion der Besiedlung des Filters oder Filtermaterials mit Mikroorganismen und der Verringerung der Anzahl der Mirkoorganismen und Sporen in der gefilterten Luft (Reinluft) besteht und die Mikroorganismen Bakterien, Hefen und Pilze sind.
19. Filter oder Filtermaterialien nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass diese Aktivkohle als Adsorptionsmaterial enthalten.
20. Verwendung einer Suspension nach Anspruch 1 zur antimikrobiellen Beschichtung von harten Oberflächen aus Kunststoff, Glas, Keramik, Holz, Kork, Stein, Granit, Marmor, Terracotta oder Metall.
21. Verwendung einer Suspension nach Anspruch 1 zum nachträglichen Beschichten und/oder mehrmaligem erneuten Beschichten von Filtern oder Filtermaterialien.
22. Verwendung eines Filters oder eines Filtermaterials nach Anspruch 13 zur Reinigung von Luft- und Gasströmen, insbesondere als Flächenfilter und Luftfilter, vorzugsweise als Luftfilter in Klimaanlagen von Fahrzeugen.
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