Nachhaltige transparente Kunststoffe für die Medizintechnik

2022-06-01 07:37:46 By : Ms. alice yin

Die bio-attribuierten Styrol-Butadien-Copolymere (SBC) Styrolux Eco und Styroflex Eco von Ineos Styrolution erweitern das Portfolio von Ultrapolymers. Diese verbrauchen in der Herstellung deutlich weniger fossile Ressourcen.

Neu bei Ineos Styrolution und direkt bei Ultrapolymers verfügbar sind nachhaltige transparente Styrolspezialitäten der Eco-Reihe für die Medizintechnik. (Bild: Ultrapolymers/Shutterstock)

Styrolux Eco und Styroflex Eco werden mit Styrol hergestellt, das auf erneuerbaren Rohstoffen basiert. Je nach Produkttyp ersetzt es 50 % oder 100 % des herkömmlichen Styrols. Die dafür verwendeten Rohstoffe stammen aus lokalen Haushaltsabfällen oder Rückständen der skandinavischen Zellstoffindustrie und konkurrieren daher nicht mit Nahrungsmitteln und Landnutzung. Verglichen mit ihren auf Rohöl basierenden Pendants, verringern die vom Roundtable of Sustainable Biomaterials (RSB) zertifizierten ECO-Produkte den CO2-Fußabdruck signifikant um bis zu 74 % bei gleicher Qualität sowie identischen Gebrauchs- und Verarbeitungseigenschaften. Daher können sie in bestehenden Medizin- und Pharmatechnik-Anwendungen direkt als Drop-In-Produkte eingesetzt werden.

Styrolux Eco sind thermoplastische Styrol-Butadien-Copolymere mit hoher Transparenz, Brillanz und Schlagzähigkeit für die Extrusion, das Tiefziehen und den Spritzguss. Zu den möglichen medizintechnischen Anwendungen gehören Tropfkammern und Schläuche. Die gute Mischbarkeit mit Polystyrol ermöglicht dabei die Einstellung der gewünschten Zähigkeit bei gleichzeitiger Reduzierung der Materialkosten. Beispiele für die Breite des Typenprogramms sind das sehr leicht fließende, mit Gammastrahlen sterilisierbare Styrolux Eco 656C B60 zum Spritzgießen von steifen, widerstandsfähigen Teilen mit einem Höchstmaß an Transparenz und Oberflächenglanz, der Typ 3G55 B60, der hauptsächlich in der Plattenextrusion und für das Tiefziehen eingesetzt wird, sowie der speziell für Hochleistung-Extrusions- und Schrumpffolienanwendungen entwickelte Typ T B60. Bei allen Styrolux Eco-Typen sind 100 % des fossilen durch biologisch erzeugtes Styrol ersetzt.

Styroflex Eco ist ein Styrol-Butadien-Blockcopolymer (SBC) mit den Eigenschaften eines thermoplastischen Elastomers (S-TPE), das sich für die Extrusion einschließlich Blas- und Gießfolien sowie den Spritzguss eignet. Es kombiniert hohe Elastizität und Zähigkeit mit Transparenz und Prozessstabilität und bietet darüber hinaus eine gute Bedruckbarkeit und gute Haftung an vielen Polymeren. Folienanwendungen bieten ein hohes Rückstellvermögen, hohe Transparenz und Durchstoßfestigkeit sowie eine hohe Sauerstoff- und Feuchtigkeitsdurchlässigkeit. Styroflex Eco wird auch als Hochleistungsadditiv eingesetzt, um die Zähigkeit und zum Beispiel die Spannungsrissbeständigkeit von Styrol- und Olefinpolymeren zu erhöhen. Bei dem Typ 2G66 B30 sind 50 % des fossilen durch biologisch erzeugtes Styrol ersetzt, bei Styroflex Eco 2G66 B60 sind es 100 %.

Kunststoffe, die in der Medizin zum Einsatz kommen, müssen besondere Eigenschaften erfüllen. Die Grundanforderungen an Materialien für die Medizintechnik etwa sind Biokompatibilität, Sterilisierbarkeit, Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit. Die Anforderungen unterscheiden sich dabei im Einzelnen zwischen Materialien, die außerhalb des Körpers, und solchen, die – im Körper etwa als Implantate – zum Einsatz kommen. Biomaterialien – also Werkstoffe, die sich mit Körperzellen vertragen – dürfen keine schädigende Wirkung auf Organismus verursachen, sondern müssen vom Körper toleriert oder, im günstigsten Fall, wie körpereigenes Material akzeptiert werden. Wichtig ist außerdem, dass von dem Material keine toxische Wirkung auf den Organismus ausgeht. Festgelegt sind diese Anforderungen in verschiedenen Vorschriften und Richtlinien, beispielsweise der EU-Richtlinie 93/42/EWG, die auch als „Medical Device Directive“ bekannt ist. Seit 2019 definiert und beschreibt die VDI-Richtlinie 2017 speziell für den Bereich der Kunststoffe, was unter Medical Grade Plastics zu verstehen ist und welche Eigenschaften und Anforderungen maßgeblich sind. (Bild: Paul Vinten – Fotolia)

Polyethylen (PE) ist nicht nur insgesamt der weit verbreitetste Kunststoff, sondern spielt auch im medizinischen Einsatz eine große Rolle. Der Werkstoff kommt vor allem in Verpackungen für klinische und pharmazeutischer Produkte zum Einsatz, so etwa in Flaschen oder Folien, aber auch beispielsweise in Spritzen. Vor allem Polyethylene hoher Dichte, sogenanntes PE- HD, zeichnet sich dabei durch eine hohe Formfestigkeit und Chemikalienbeständigkeit aus. Das Material kommt daher etwa auch für Implantate, zum Beispiel als Hüftgelenkpfannen in der Orthopädie, zum Einsatz. Außerdem lässt sich etwa bei Behältern aus PE der Einfluss von migrierenden Additiven vermeiden. (Bild: catsnfrogs – Fotolia)

Das zweite besonders häufig in der Medizin eingesetzte Polymer ist Polyvinylchlorid, besser bekannt als PVC. Für den Werkstoff sprechen vor allem der geringe Preis, auch im Vergleich zu anderen Kunststoffen, sowie die einfache Verarbeitbarkeit. Das Material ist außerdem sehr gewebe- und blutverträglich. Aufgrund dieser Eigenschaften kommt PVC vor allem in Einweg-Produkten wie Blutbeutel und Handschuhe oder Katheter, aber auch für Schläuche und sterilisierbare Verkleidung von medizinischen Geräten zum Einsatz. Als Problem von Weich-PVC gilt zunehmend, dass der Kunststoff meist phthalathaltige Weichmacher wie Diethylhexylphthalat (DEHP), das nicht chemisch gebunden ist und damit in seine Umgebung migrieren kann. Dem Additiv werden fortpflanzungsschädigende Eigenschaften zugeschrieben. Weich-PVC enthält bis zu 40 Gewichtprozent an DEHP. Während der Stoff in Kinderspielzeug oder Kosmetika verboten ist, gilt das Additiv in Medizinprodukten als weitgehend unverzichtbar. Hersteller müssen jedoch jeweils darlegen können, warum sich keine Alternativen zu DEHP einsetzen lassen. (Bild: Stephan Morrosch – Fotolia)

Für Verpackungen aller Art kommt im medizinischen Bereich vor allem Polystyrol (PS) zum Einsatz. Durch seine hohe Transparenz und ist der Thermoplast vor allem in Anwendungen zu finden, in denen sonst Glas zum Einsatz kommen würde, also etwa in Behältern für infektiöses oder toxisches Material oder im Laborbereich in Petrischalen und Ähnlichem. PS findet jedoch beispielsweise auch als Folie in Medikamentenblistern Verwendung. Expandiertes Polystyrol (EPS), weit bekannt unter dem Handelsnamen Styropor, dient als Schaumstoff dagegen dem Schutz von empfindlichen Produkten. Außerdem leistet das Material durch seine wärmedämmende Wirkung seinen Dienst in der Kühlkette beim Transport von Medikamenten und aktuell in der Logistik von Covid-19-Impfstoffen. (Bild: ggw – Fotolia)

Auch Polypropylen (PP) kommt hauptsächlich für die Verpackung zum Einsatz, beispielsweise wiederum in Medikamentenblistern, aber auch für Einwegspritzen oder Infusions-Bestecke. Hitzestabilisierte Polypropylen-Typen sind darüber hinaus gut zu sterilisieren. Außerdem kommt PP auch in Implantaten zum Einsatz. Außerdem spielt PP durch seine glatte Oberfläche als Nahtmaterial eine große Rolle. (Bild: ThKatz – Fotolia)

PE, PVC, PS und PP sind die mit Abstand gängigsten Polymere in der medizinischen Anwendung und stehen zusammen für 80 bis 90 % der dort eingesetzten Kunststoffe. Daneben gibt es noch eine Reihe anderer Kunststoffe in der Medizintechnik. Bereits seit etwa 20 Jahren wird beispielsweise auch Polyetheretherketon (PEEK) für Implantate in der Wirbelsäulen- und Gesichtschirurgie verwendet. Aufgrund eher unvorteilhafter Oberflächeneigenschaften ist der Werkstoff aber nicht weit verbreitet. Nitril-Polymere wiederum finden durch ihre chemische Beständigkeit und die gummiähnlichen Eigenschaften für Schutzhandschuhe Anwendung. (Bild: April Cat – Fotolia)

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