DE10001035A1 - Wirkstoffchip mit integriertem Heizelement - Google Patents
Wirkstoffchip mit integriertem HeizelementInfo
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Abstract
Wirkstoffchip und Verfahren zur Herstellung eines Wirkstoffchips, enthaltend einen bei Raumtemperatur gebundenen Wirkstoff, wobei sich zumindest teilweise im Inneren des Chips mindestens ein Heizelement befindet und das Heizelement einen elektrischen Widerstand und mindestens zwei elektrische Kontakte aufweist.
Description
Die Erfindung betrifft einen Wirkstoffchip mit integriertem Heizelement zur Ver
dampfung von Wirkstoffen aus dem Wirkstoffchip. Die Erfindung betrifft weiterhin
ein Verfahren zur Herstellung eines Wirkstoffchips mit integriertem Heizelement.
Es sind verschiedene Vorrichtungen zur Verdampfung von Wirkstoffen wie Insekti
ziden oder Duftstoffen bekannt.
Eine für diesen Zweck geeignete Vorrichtung ist ein Plättchenverdampfer, bestehend
aus einem Heizgerät und Insektizidplättchen. Die Insektizidplättchen bestehen aus
Materialien wie Zellstoff- oder Baumwollkarton, Asbest oder Keramik und sind mit
Pyrethroid-Insektiziden imprägniert. Die Insektizidplättchen werden auf das Heizge
rät gelegt, das typischerweise eine Temperatur im Bereich von 120 bis 190°C erzeu
gen kann. Die Insektizide werden durch die Wärme des Heizgerätes aus den Plätt
chen verdampft. Die Wirkungsdauer bei Plättchenverdampfern ist wegen der hohen
Arbeitstemperatur und der ungleichmäßigen Wirkstoffabgabe auf etwa 12 Stunden
begrenzt.
Ein ähnliches Prinzip liegt dem Gelverdampfer zugrunde (DE 197 31 156 A1), in
dem Insektizide in eine Gelformulierung eingearbeitet werden.
Eine andere Möglichkeit zur Verdampfung von Wirkstoffen besteht in der Verwen
dung von sogenannten Flüssigverdampfern, in denen eine Flüssigformulierung des
Wirkstoffs über ein Dochtsystem durch Erwärmung kontinuierlich verdampft wird
(GB 2 153 227).
Polymere Wirkstoffträger, in die insektizide Wirkstoffe eingearbeitet sind, sind aus
DE 196 05 581 A1 bekannt. Diese polymeren Wirkstoffträger haben theoretisch eine
Arbeitstemperatur von 60 bis 150°C. In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, dass
eine kontinuierliche Abgaberate des Wirkstoffes über eine Zeitdauer von bis zu 60
Tagen in biologisch wirksamer Menge nur mit einer für die Anwendung unpraktika
bel großen Oberfläche oder mit einer Temperatur im Bereich von 140 bis 150°C zu
realisieren ist. Zur Verdampfung des Wirkstoffs werden die polymeren Wirkstoffträ
ger auf ein Heizgerät, wie es für Plättchen- und Gelverdampfer bereits bekannt ist,
gelegt. Tests haben ergeben, dass im Bereich von 110 bis 100°C die Abgaberate des
Wirkstoffes und damit die biologische Wirksamkeit stark abnimmt.
Alle bekannten Verdampfersysteme benötigen ein externes Heizgerät, um die not
wendige Wärme zur Verdampfung des Wirkstoffes zu erzeugen. Ein solches Heizge
rät verursacht zusätzliche Kosten und benötigt eine gewissen Platz am Ort der
Anwendung. Außerdem lässt es Raum für Fehlbedienungen. Handelt es sich z. B. um
ein regelbares Heizgerät, so kann eine falsche Temperatureinstellung zu einer Über-
oder Unterdosierung des Wirkstoffes führen. Handelt es sich nicht um ein regelbares
Heizgerät, so müssen für die Verdampfung von Wirkstoffen mit unterschiedlicher
Verdampfungstemperatur unterschiedliche Heizgeräte angeschafft werden.
Nachteilig an den bekannten Verdampfersystemen ist weiterhin der durch das Heiz
gerät bedingte geringe Wirkungsgrad. Der Wärmeübergang zwischen dem Heizgerät
und dem Wirkstoffträger ist schlecht, da kein vollständiger Kontakt zwischen den
Oberflächen von Wirkstoffträger und Heizplatte erreicht wird und sich eine isolie
rende Luftschicht zwischen Teilen des Wirkstoffträgers und dem Heizgerät bilden
kann. Dies führt dazu, dass es lange dauert bis der Wirkstoffträger so stark erwärmt
ist, dass der Wirkstoff verdampft. Es werden hohe Temperaturen des Heizgerätes
benötigt, um den Wirkstoff in einer Menge zu verdampfen, die z. B. für die effektive
Bekämpfung von Insekten notwendig ist. Diese hohen Temperaturen liegen auch am
Gehäuse an, so dass Verbrennungsgefahr für den Anwender besteht. Bei hohen Tem
peraturen besteht auch die Gefahr, dass andere Teile der Wirkstoffformulierung als
der Wirkstoff selber verdampfen und zu einer unnötigen Umweltbelastung beitragen.
Der schlechte Wärmeübergang führt weiterhin zu einer unvollständigen Austreibung
des Wirkstoffs aus dem Wirkstoffträger. Bei polymeren Wirkstoffträgern, die auf
einer Heizplatte ausgeheizt wurden, wurde ein Verbleib von bis zu 20% an Wirkstoff
im Wirkstoffträger gemessen.
Aufgrund der schlechten Wärmeleitfähgkeit der Polymere und eventuell auftretenden
Verformungen der Wirkstoffträger ist keine exakte Temperaturkontrolle möglich, so
dass es zu ungleichmäßigem Wirkstoffaustritt kommen kann.
Die bekannten Systeme haben den weiteren Nachteil, dass insbesondere die nicht
beheizten Flächen des Heizgeräts zum Teil so kühl sind, dass der freigesetzte Wirk
stoff gleich wieder an ihnen kondensiert.
Aufgabe der Erfindung war es eine Vorrichtung zur Verdampfung von Wirkstoffen
zu finden, die ohne ein externes Heizgerät auskommt und dadurch nicht die mit
einem externen Heizgerät verbundenen Nachteile aufweist.
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe besteht in einem Wirkstoffchip, ent
haltend einen bei Raumtemperatur gebundenen Wirkstoff, wobei sich zumindestens
teilweise im Inneren des Chips mindestens ein Heizelement befindet und das Heiz
element einen elektrischen Widerstand und elektrische Kontakte aufweist. Das Heiz
element ist durch das Anlegen einer elektrischen Spannung an die elektrischen Kon
takte aufheizbar und der Wirkstoff verdampfbar.
Die Temperaturkontrolle bei vorgegebenem Heizelement erfolgt über die angelegte
Spannung U in Verbindung mit dem Widerstand R des Heizelements. Da die
gesamte Heizleistung P des Heizelements in die Erwärmung des Wirkstoffchips
umgesetzt wird, ist eine genaue Kontrolle des Wirkstoffaustritts möglich. Die Menge
des austretenden Wirkstoffs steigt mit der Temperatur des Heizelements. Die lokale
Verteilung des Wirkstoffaustritts hängt von der Wärmeleitfähigkeit des Wirkstoff
chips und der Geometrie von Heizelement und Chip ab.
Das Heizelement kann aus einem leitfähigen, maschinell verarbeitbarem Material wie
Keramik, Heizleiter (Heizdraht), bedampfte Folie oder leitfähigem Kunststoff beste
hen.
Das Heizelement kann auch aus einem Heizwiderstand oder einem z. B. aus der einer
Publikation der Siemens Matushita Components GmbH u. Co KG (Best. Nr. bei
Siemens: B 425-P2562 oder im Internet unter www.siemens.com\pr\index.htm, S. 19
bis 40) bekannten Widerstand mit einem positiven Temperatur-Koeffizient (PTC
oder auch Kaltleiter genannt) bestehen. Ein PTC besteht beispielsweise aus einer
Mischung von Bariumcarbonat, Titanoxid und weiteren Materialien.
Der elektrische Widerstand des Heizelements liegt vorzugsweise zwischen 10 kΩ
und 100 kΩ bei 230 V Versorgungsspannung und zwischen 2 kΩ und 30 kΩ bei 110 V
Versorgungsspannung. Der elektrische Widerstand R = ρ . 1/A wird einerseits durch
die Auswahl des Materials für das Heizelement (Spezifischer Widerstand ρ) bzw. der
Menge an elektrisch leitfähigem Material im dem Grundmaterial wie Keramik oder
Kunststoff, andererseits durch die Materialstärke A und die Länge l des Heizelements
bestimmt. Die Heizleistung P des Heizelements liegt vorzugsweise zwischen 0,1 W
und 5 W und ist abhängig von der Betriebsspannung U nach P = U2/R. Mit einer
Heizleistung von 0,1 W bis 5 W können bevorzugt Temperaturen im Bereich von
60°C bis 140°C eingestellt werden.
Das Heizelement kann beliebige Formen, die je nach der gewünschten Wärmever
teilung und Oberfläche des Heizelements ausgewählt werden, annehmen.
In einer Ausführungsform hat das Heizelement die Form eines Mäanders mit min
destens einem Bogen, wobei sich die beiden elektrischen Kontakte an den beiden
Enden des Mäanders befinden.
Bevorzugt hat das Heizelement die Form von zwei Mäandern mit mindestens einem
Bogen, wobei sich jeweils ein elektrischer Kontakt an jedem Ende der beiden Mäan
der befindet und die einander zugewandten elektrischen Kontakte der beiden Mäan
der elektrisch leitend miteinander verbunden werden können. Diese Ausführungs
form hat den besonderen Vorteil, dass entweder beide Mäander getrennt kontaktiert
werden können oder zusammen. Damit besteht die Möglichkeit die Heizleistung
P = U1 2/R1 + U2 2/R2 auch bei unterschiedlichen Spannungen konstant zu halten.
Die Mäanderform des Heizelements gewährleistet eine gleichmäßige Wärmevertei
lung im Chip.
In anderen Ausführungsformen hat das Heizelement die Struktur eines Gitters oder
von Waben. Gitter oder Waben gewährleisten ebenfalls eine gleichmäßige Wärme
verteilung im Chip. In einer speziellen Ausführungsform kann das Heizelement mit
der Gitter- oder Wabenstruktur in zwei Streifen ausgeführt sein, die jeweils an einem
Ende kontaktiert und an dem der Kontaktierung entgegengesetzten Ende elektrisch
leitfähig miteinander verbunden sind.
Die elektrischen Kontakte bestehen bevorzugt aus Messingblech oder aus Kupfer.
Die geometrische Form des Wirkstoffchips mit integriertem Heizelement hängt von
dem Anwendungsgebiet und vom Herstellungsverfahren ab.
Im einfachsten Fall bildet der Wirkstoffchip eine rechteckige Platte mit elektrischen
Kontakten in Verlängerung der Platte an einer der Seiten. Enthält der Wirkstoffchip
z. B. einen Wirkstoff zur Bekämpfung von Kakerlaken, so kann es notwendig sein
den Wirkstoffchip in Bodennähe hinter Schränken anzubringen, so dass er flach und
möglichst nah an Wand oder Boden aufliegt. In diesem Fall sind können die elektri
schen Anschlüsse senkrecht zur Plattenfläche angeordnet sein.
Der Wirkstoffchip mit integriertem Heizelement in Form einer rechteckigen Platte
weist vorzugsweise eine Länge im Bereich von 10 bis 100 mm, eine Breite im
Bereich von 5 bis 100 mm und eine Dicke im Bereich von 3 bis 20 mm auf.
Es können auch mehrere Heizelemente in einen Wirkstoffchip integriert sein, so dass
nacheinander verschiedene Bereiche des Wirkstoffchips, die jeweils einem Heizele
ment zugeordnet sind, ausgeheizt werden können.
In einer anderen Ausführungsform ist das Heizelement nicht in einen flächigen Chip
eingebettet, sondern das Heizelement wird seiner Länge nach von dem den Wirkstoff
enthaltenden Chipteil umschlossen, so dass sich die Form des Heizelements auf die
äußere Form des Wirkstoffchips abbildet.
Über geeignet geformte elektrischen Kontakte kann das Heizelement direkt an eine
Stromversorgung angeschlossen werden. Es kann aber auch durch einen geeigneten
Adapter bestehend aus einem Halter und dem Netzanschluss an eine Stromversor
gung angeschlossen werden. Ein und derselbe Adapter kann für Wirkstoffchips mit
unterschiedlichen Wirkstoffen und damit unterschiedlichen Verdampfungstemperatu
ren eingesetzt werden. Er kann noch weitere Aufgaben haben wie z. B. das Auffangen
von Spannungsschwankungen oder die Bereitstellung von Zusatzfunktionen.
Der Wirkstoff kann rein oder als Wirkstoffmischung in flüssiger, gelförmiger oder in
fester Form vorliegen. Dabei ist der Wirkstoffchip mit einer für den Wirkstoff oder
die Wirkstoffmischung in flüssiger, gelförmiger oder fester Form undurchdringbaren
und in gasförmiger Form durchdringbaren Oberflächenschicht versehen. Sobald der
Wirkstoff oder die Wirkstoffmischung in Folge der Temperaturerhöhung durch das
Heizgerät gasförmig wird, kann er die Oberflächenschicht durchdringen.
Der flüssige oder gelförmige oder feste Wirkstoff oder die Wirkstoffmischung liegt
in einem Gehäuse vor und das Heizelement ist in ihn eingebettet.
Alternativ kann der Wirkstoff auch an einen Wirkstoffträger gebunden sein, vor
zugsweise ist dieser Wirkstoffträger ein Polymer. Besonders bevorzugt besteht der
Wirkstoffchip in diesem Fall im wesentlichen aus dem Heizelement und dem diesen
umgebenden Wirkstoffträger mit Wirkstoff.
Der Wirkstoffträger einer bevorzugten Ausführungsform besteht aus Mischungen,
die wenigstens einen Wirkstoff und wenigstens ein Polymer mit einem Kristal
litschmelzbereich zwischen 100 und 300°C, vorzugsweise zwischen 150 und 250°C,
besonders bevorzugt zwischen 150 und 200°C, enthalten. Der Erweichungsbereich
wird bei amorphen thermoplastischen Polymeren durch die Glastemperatur und bei
teilkristallinen Polymeren durch die Schmelztemperatur belegt. Außerdem können in
den Mischungen als weitere Zusätze organische oder anorganische Hilfsstoffe wie
Stabilisatoren oder Farbstoffe eingearbeitet sein.
Als Wirkstoffe können in allen Ausführungsformen der Wirkstoffträger insektizide
Wirkstoffe wie Pyrethroide, acaricide Wirkstoffe, Duftstoffe oder ätherische Öle
verwendet werden. Bevorzugt wird Transfluthrin als Wirkstoff verwendet. Trans
fluthrin entfaltet eine insektizide Wirkung gegen Mücken, Fliegen und Kakerlaken.
Als pyrethroide Wirkstoffe werden bevorzugt verwendet:
- 1. Naturpyrethrum,
- 2. 3-Allyl-2-methyl-cyclopent-2-en-4-on-1-yl-d/l-cis/trans-chrysanthemat (Allethrin/Pynamin®),
- 3. 3-Allyl-2-methyl-cyclopent-2-en-4-on-1-yl-d-cis/trans-chrysanthemat (Pyn amin forte®),
- 4. d-3-Allyl-2-methyl-cyclopent-2-en-4-on-1-yl-d-trans-chrysanthemat (Exrin®),
- 5. 3-Allyl-2-methyl-cyclopent-2-en-4-on-1-yl-d-trans-chrysanthemat (Bio allethrin®),
- 6. N-(3,4,5,6-Tetrahydrophthalimido)-methyl-dl-cis/trans-chrysanthemat (Phthalthrin, Neopynamin®),
- 7. 5-Benzyl-3-furylmethyl-d-cis/trans-chrysanthemat (Resmethrin, Chrysron forte®),
- 8. 5-(2-Propargyl)-3-furylmethylchrysanthemat (Furamethrin®),
- 9. 3-Phenoxybenzyl-2,2-dimethyl-3-(2,2-dichlorvinyl)-cyclopropancarboxylat (Permethrin, Exmin®),
- 10. Phenoxybenzyl-d-cis/trans-chrysanthemat (Phenothrin, Sumithrin®),
- 11. -Cyanophenoxybenzylisopropyl-4-chlorphenylacetat (Fenvalerat, Sumici din®),
- 12. (S)- -Cyano-3-phenoxybenzyl-(1R,cis)-3-(2,2-dichlorvinyl)-2,2-dimethyl cyclopopancarboxylat,
- 13. (R,S)- -Cyano-3-phenoxybenzyl-(1R,1S)-cis/trans-3-(2,2-dichlorvinyl)-2,2- dimethylcyclopopancarboxylat,
- 14. -Cyano-3-phenoxybenzyl-d-cis/trans-chrysanthemat,
- 15. 1-Ethinyl-2-methyl-2-pentenyl-cis/trans-chrsyanthemat,
- 16. 1-Ethinyl-2-methyl-2-pentenyl-2,2-dimethyl-3-(2-methyl-1-propenyl)-cyclo propan-1-carboxylat,
- 17. 1-Ethinyl-2-methyl-2-pentenyl-2,2,3,3-tetramethylcyclopropancarboxylat,
- 18. 1-Ethinyl-2-methyl-2-pentenyl-2,2-dimethyl-3-(2,2-dichlorvinyl)-cyclopro pan-1-carboxylat,
- 19. 2,3,5,6-Tetrafluorbenzyl-(+)-1R-trans-2,2-dimethyl-3-(2,2-dichlorvinyl)- cyclopropancarboxylat (Transfluthrin, Bayothrin®)
oder Mischungen dieser Wirkstoffe.
Besonders bevorzugt werden die Wirkstoffe 3-Allyl-2-methyl-cyclopent-2-en-4-on-
1-yl-d-cis/trans-chrysanthemat (Pynamin forte®) und
2,3,5,6-Tetrafluorbenzyl-(+)-1R-trans-2,2-dimethyl-3-(2,2-dichlorvinyl)-cyclopro
pancarboxylat (Transfluthrin) verwendet.
Als acaricider Wirkstoff wird bevorzugt Benzylbenzoat verwendet.
Geeignete Duftstoffe sind natürliche Duftstoffe wie z. B. Moschus, Zibet, Ambra,
Castereum und ähnliche Duftstoffe: Ajowaöl, Mandelöl, Ambrettesamen absol.,
Angelikawurzelöl, Anisöl, Basilikumöl, Lorbeeröl, Benzoinresinoid, Bergamottes
senz, Birkenöl, Rosenholzöl, Pfriemenkraut absol., Cajeputöl, Canangaöl, Gapis
cumöl, Kümmelöl, cardamonöl, Möhrensamenöl, Cassiaöl, Zedernholzöl, Sellerie
samenöl, Zimtrindenöl, Zitronellöl, Muskattellersalbeiöl, Nelkenöl, Kognaköl, Kori
anderöl, Cubebenöl, Kampferöl, Dillöl, Estragonöl, Eukalyptusöl, Fenchelöl süß,
Calbanumresinoid, Knoblauchöl, Geraniumöl, Ingweröl, Grapefruitöl, Hopfenöl,
Hyacinthe absol., Jasmin absol., Wacholderbeerenöl, Labdanumresinoid, Lavandelöl,
Lorbeerblätteröl, Zitronenöl, Lemonengrasöl, Liebstöckelöl, Macisöl, Mandarinenöl,
Misoma absol., Myrrhe absol., Senföl, Narcisse absol., Neroliöl, Muskatnussöl,
Eichenmoos absol., Olibanumresinoid, Zwiebelöl, Opoponaxresinoid, Orangenöl,
Orangenblütenöl, Iris konkret, Pfefferöl, Pfefferminzöl, Perubalsam, Petitgrainöl,
Fichtennadelöl, Rose absol., Rosenöl, Rosmarinöl, Sandelholzöl, Salbeiöl, Krause
minzöl, Styraxöl, Thymianöl, Tolubalsam, Tonkabohnen absol., Tuberose absol.,
Terpentinöl, Vanilleschoten absol., Vetiveröl, Veilchenblätter absol., Ylang-Ylang-
Öl und ähnliche Pflanzenöle usw.
Geeignet sind auch synthetische Duftstoffe wie Pinen, Limonen und ähnliche Koh
lenwasserstoffe; 3,3,5-Trimethylcyclohexanol, Linalool, Geraniol, Nerol, Citronellol,
Menthol, Borneol, Borneylmethoxycyclohexanol, Benzylalkohol, Anisalkohol,
Zimtalkohol, β-Phenylethylalkohol, cis-3-Hexanol, Terpineol und ähnliche Alkohole;
Anethole, Moschusxylol, Isoeugenol, Methyleugenol und ähnliche Phenole;
Amylzimtaldehyd, Anisaldehyd, n-Butyraldehyd, Cuminaldehyd, Cyclamenaldehyd,
Decylaldehyd, Isobutyraldehyd, Hexylaldehyd, Heptylaldehyd, n-Nonylaldehydnon
adienol, Citral, Citronellal, Hydroxycitronellal, Benzaldehyd, Methylnonylacetal
dehyd, Zimtaldehyd, Dodecanol, -Hexylzimtaldehyd, Undekanal, Heliotropin,
Vanillin, Ethylvanillin und ähnliche Aldehyde, Methylamylketon, Methyl-β-naph
thylketon, Methylnonylketon, Moschusketon, Diacetyl, Acetylpropionyl, Acetylbuty
ryl, Carvon, Methon, Campher, Acetophenon, p-Methylacetophenon, Jonon, Methyl
ionon und ähnliche Ketone; Amylbutyrolacton, Diphenyloxid, Methylphenylglycidat,
Nonylaceton, Cumarin, Cineol, Ethylmethylphenylglycidat und ähnliche Lactone
bzw. Oxide, Methylformiat, Isopropylformiat, Linalylformiat, Ethylacetat, Octylace
tat, Methylacetat, Benzylacetat, Cinnamylacetat, Butylpropionat, Isoamylacetat,
Isopropylisobutyrat, Geranylisovalerat, Allylcapronat, Butylheptylat, Octylcaprylat,
Methylheptincarboxylat, Methyloctincarboxylat, Isoamylcaprylat, Methyllaurat,
Ethylmyristat, Methylmyristat, Ethylbenzoat, Methylcarbinylphenylacetat, Isobutyl
phenylacetat, Methylcinnamat, Styracin, Methylsalicylat, Ethylanisat, Methylan
thranilat, Ethylpyruvat, Ethyl- -butylbutyrat, Benzylpropionat, Butylacetat, Butyl
butyrat, p-tert.-Butylcyclohexylacetat, Cedrylacetat, Citronellylacetat, Citronellyl
formiat, p-Cresylacetat, Ethylbutyrat, Ethylcaproat, Ethylcinnamat, Ethylphenylacetat,
Ethylenbrassylat, Geranylacetat, Geranylformiat, Isoamylsalicylat, Isoamyl
valerat, Isobornylacetat, Linalylacetat, Methylanthranilat, Methyldihydrojasmonat,
Nonylacetat, β-Phenylethylacetat, Trichlormethylenphenylcarbinylacetat, Terpinyl
acetat, Vetiverylacetat und ähnliche Ester. Diese Duftstoffe können einzeln verwen
det werden, oder mindestens zwei davon können im Gemisch miteinander verwendet
werden. Neben dem Duftstoff kann die erfindungsgemäße Formulierung gegebenen
falls zusätzlich die in der Duftstoffindustrie üblichen Zusatzstoffe, wie Patchouliöl
bzw. ähnliche flüchtigkeitshemmende Mittel, wie Eugenol bzw. ähnliche viskositäts
regulierende Mittel enthalten.
Als polymere Materialien für den Wirkstoffträger werden bevorzugt amorphe und
teilkristalline Polymere sowie Mischungen aus beiden verwendet, die sich thermo
plastisch, d. h. als zähflüssige Schmelze verarbeiten lassen und deren Erweichungsbe
reich unterhalb des Siedepunktes der einzuarbeitenden Wirkstoffe unter Normaldruck
liegt. Die Polymere werden für den entsprechenden Wirkstoff so gewählt, dass sich
der Wirkstoff zumindest teilweise mit den Polymeren mischt.
Als geeignete amorphe Polymere werden bevorzugt verwendet:
PVC (WEICH), Polystyrol, Styrol/Butadien, Styrol/Acrylnitril, Acrylnitril/Buta dien/Styrol, Polymethylacrylat, amorphe Polycycloolefine, Celluloseester, aroma tische Polycarbonate, amorphe aromatische Polyamide, Polyphenylenether, Poly- (ether)-sulfone, Polyimide.
PVC (WEICH), Polystyrol, Styrol/Butadien, Styrol/Acrylnitril, Acrylnitril/Buta dien/Styrol, Polymethylacrylat, amorphe Polycycloolefine, Celluloseester, aroma tische Polycarbonate, amorphe aromatische Polyamide, Polyphenylenether, Poly- (ether)-sulfone, Polyimide.
Als geeignet teilkristalline Polymere werden bevorzugt verwendet:
Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen, PVC (HART), Polyamid, Polyetheramide, Polyesteramide, Polyoxymethylen, Poly-4-methylpenten-1, Polyethylen-terephthalat, Polybutylen-terephthalat, Polyimid, Polyether(ether)keton und Polyurethane.
Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen, PVC (HART), Polyamid, Polyetheramide, Polyesteramide, Polyoxymethylen, Poly-4-methylpenten-1, Polyethylen-terephthalat, Polybutylen-terephthalat, Polyimid, Polyether(ether)keton und Polyurethane.
Bevorzugte Mischungen sind beispielsweise: Blends aus Polycarbonaten mit Poly
butylenterephthalat, Blends aus Polyamid-6 und Styrol/Acrylnitril.
Besonders bevorzugt sind Polypropylen, amorphe aromatische Polyamide, aroma
tische Polycarbonate und aromatische Polyurethane und ®TPX-Typen, ®Desmopan
8410, ®Vestamid 1800, ®BAK 402-005.
Die Mischungen können mit Hilfe von Antioxidantien stabilisiert werden, indem
man einen UV-Absorber als Additiv der Formulierung beimischt. Als UV-Absorber
können alle bekannten UV-Absorber eingesetzt werden.
Bevorzugt eingesetzt werden Phenolderivate, wie z. B. Butylhydroxytoluol (BHT),
Butylhydroxyanisol (BHA), Bisphenolderivate, Arylamine, wie z. B. Phenyl
naphthylamin, Phenyl-β-naphthylamin, ein Kondensat aus Phenetidin und Aceton
o. ä. oder Benzophenone.
Es können Farbstoffe, wie anorganische Pigmente, z. B. Eisenoxid, Titanoxid, Ferro
cyanblau und anorganische Farbstoffe, wie z. B. Alizarin, Azo- und Metallphthalo
cyanin-Farbstoffe und Metallsalze, wie Salze von Eisen, Mangan, Bor, Kupfer,
Kobalt, Molybdän und Zink verwendet werden.
Über die Wirkstoffkonzentration und -menge kann die Wirkdauer in einem Zeitraum
von 1 bis 60 Nächten à 10 Stunden eingestellt werden.
Die Wirkstoffchips enthalten im allgemeinen zwischen 0,1 und 80 Gew.-%, vor
zugsweise zwischen 0,2 und 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 1,0 und 20 Gew.-%
Wirkstoff.
Es können Zusatzfunktionen entweder in den Chip oder in den Adapter integriert
werden.
Der Wirkstoffchip kann zusätzlich mit einer Betriebsanzeige ausgestattet sein. Diese
kann in einer LED, bevorzugt einer bipolaren LED bestehen und z. B. mit dem Heiz
element in Reihe geschaltet werden.
Zwischen die Stromversorgung und die Kontakte des Wirkstoffchips kann ein an sich
bekannter Timer-Chip eingesetzt werden. Zusätzlich zu den vorhandenen Kontakten
wird dann in den Wirkstoffchip oder in den Adapter ein Widerstand integriert. Dieser
Widerstand soll bevorzugt asymmetrisch angeordent sein, so dass der Wirkstoffchip
nur in einer von zwei möglichen Einbaupositionen an der Stromversorgung bzw. dem
Timer-Chip kontaktiert ist. Der eingebaute Widerstand wird durch die am Timer-
Chip eingestellte Timerfunktion so angesteuert, dass nach Ende einer vorausgewähl
ten Zeit der Stromkontakt abbricht. Der Benutzer hat durch einfaches Drehen des
Chips die Möglichkeit, zwischen zwei Betriebsarten (mit Timer/ohne Timer) zu
wählen. Alternativ wäre auch die Wahl zwischen zwei verschiedenen Timerzeiten
denkbar.
Zur Stabilisierung der Temperatur bei Schwankungen der Umgebungstemperatur
kann ein Widerstand mit einem positiven Temperatur-Koeffizient in das Gerät einge
baut werden. Sinkt die Umgebungstemperatur und damit die Temperatur im Chip ab,
so verringert sich die an dem PTC anliegende Temperatur. Durch die Verringerung
der Temperatur im PTC verringert sich auch der Widerstand des PTC und der PTC
heizt zum Ausgleich.
Zur Herstellung eines Wirkstoffchips bei dem der Wirkstoff oder die Wirkstoff
mischung in flüssiger, gelförmiger oder fester Form vorliegt wird ein Heizelement an
ein Endlosmetallband angespritzt. Anschließend werden die einzelnen Heizelemente
aus dem Endlosmetallband ausgestanzt, die Kontakte getrennt und die Heizelemente
in ein Gehäuse eingelegt. Der Wirkstoff oder die Wirkstoffmischung wird zu dem
Heizelement in das Gehäuse gegeben, sofern das Gehäuse den Wirkstoff oder die
Wirkstoffmischung noch nicht enthält und das Gehäuse wird geschlossen.
Ähnlich kann ein Wirkstoffchip mit einem Heizelement bestehend aus zwei Streifen
hergestellt werden. Jeder Streifen wird an zwei Endlosmetallbänder angespritzt. Das
eine Endlosmetallband wird zwischen je zwei Streifen durchtrennt, das andere End
losmetallband zwischen jedem Streifen. Die auf diese Weise hergestellten Heizele
mente werden in ein Gehäuse, das den Wirkstoffträger enthält, eingelegt. Zur Inte
gration einer Betriebsanzeige kann auch das erste Metallband zwischen jedem Strei
fen durchtrennt werden. Zwischen je zwei Streifen wird dann eine LED eingelötet.
Zur Herstellung eines Wirkstoffchips, bei dem der Wirkstoff an einen Wirkstoffträ
ger gebunden ist, wird ein Heizelement an mindestens ein Endlosmetallband ange
spritzt. Anschließend wird der Wirkstoffträger mit dem Wirkstoff um das Heizele
ment am Endlosmetallband gespritzt und dann die einzelnen Wirkstoffchips aus dem
Band von Wirkstoffträgern am Endlosmetallband ausgestanzt.
Zur Herstellung eine Wirkstoffchips, bei dem der Wirkstoff an einen Wirkstoffträger
gebunden ist und der Wirkstoffträger ein Polymer und das Heizelement ein leitfä
higer Kunststoff ist, kann das Heizelement zusammen mit dem Wirkstoffträger
extrudiert werden, in der Form, dass z. B. ein Kunststoffdraht hergestellt wird, dessen
Kern das Heizelement bildet und dessen Mantel der Wirkstoffträger bildet. Dieser
Kunststoffdraht kann jede beliebige Form z. B. eine Mäanderform annehmen.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Heizelement aus Streifen mit Gitter-
oder Wabenstruktur an mindestens ein Endlosmetallband angespritzt. Anschließend
werden die einzelnen Heizelemente aus dem Endlosmetallband ausgestanzt und
eventuell die Kontakte getrennt und der Wirkstoff oder die Wirkstoffmischung wird
in die Waben- oder Gitterstruktur des Heizelements eingerakelt und zwar in flüssiger,
wachsartiger oder thermoplastischer Form. Zum Einrakeln wird der Wirkstoff oder
die Wirkstoffmischung in die Zwischenräume der Gitter- oder Wabenstruktur ver
teilt. Danach wird das Heizelement in das Gehäuse eingelegt.
Der große Vorteil des erfindungsgemäßen Wirkstoffchips ist, dass anders als bei
allen bekannten Systemen kein externes Heizgerät notwendig ist. Die jeweils für den
bestimmten Wirkstoff spezifische Arbeitstemperatur wird im Wirkstoffchip mit
integriertem Heizgerät selber erzeugt. Eine Über- oder Unterdosierung durch den
Anwender durch die Verwendung einer falschen Heizleistung ist ausgeschlossen. Die
Anwendung wird damit einfacher, billiger und gefahrloser.
Der erfindungsgemäße Wirkstoffchip weist vorteilhaft einen hohen Wirkungsgrad
bei der Verdampfung des Wirkstoffs auf, da die Wärme durch den Widerstandsheizer
im Inneren des Wirkstoffträgers erzeugt und ohne Verluste für die Verdampfung des
Wirkstoffs genutzt wird. Die Heizenergie wird also effizient genutzt. Das bedeutet
auch, dass die Heiztemperaturen für Wirkstoffe mit niedrigen Verdampfungstempe
raturen sehr niedrig bei unter 90°C liegen können ohne Einbußen in der Ausnutzung
des Wirkstoffs im Vergleich zu konventionellen Systemen, bei denen eine vergleich
bare Wirkstoffmenge erst bei Heiztemperaturen über 100°C freigesetzt wird. Mit
dem erfindungsgemäßen Wirkstoffchip ist die Gefahr von Verbrennung des Anwen
ders beim Umgang mit der Vorrichtung reduziert und die Verdampfung von anderen
Bestandteilen der Wirkstofformulierung als der Wirkstoff selber kann auch auf Null
reduziert werden. Der freigesetzte Wirkstoff wird besser ausgenutzt, da keine Kon
densation am Heizgerät stattfindet.
Die niedrige Arbeitstemperatur ermöglicht gleichzeitig den Einsatz von temperatur
labilen Wirkstoffen, die bei Temperaturen von über 100 bis 120°C nicht mehr einge
setzt werden können. Genauso können wegen der niedrigeren Arbeitstemperatur
niedrigschmelzende Kunststoffe wie Polypropylen und Polyethylen eingesetzt wer
den.
Durch die im wesentlichen vollständige Austreibung des Wirkstoffs bleibt kein
Rückstand in dem Wirkstoffträger, was die Entsorgung erleichtert, insbesondere,
wenn zusätzlich biologisch abbaubare Polymere verwendet werden.
Die Abgabe des Wirkstoffs kann kontrolliert erfolgen da die Oberfläche und die
Temperaturverteilung genau definiert und kontrolliert werden können, im Gegensatz
zu den Systemen mit den Heizgeräten.
Der erfindungsgemäße Wirkstoffchip ist flexibel in der Anwendung, da beliebige
Formen verwendet werden können und keine Festlegung des benötigten Platz durch
ein Heizgerät besteht. Sollte ein Adapter verwendet werden, so kann dieser für ver
schiedene Wirkstoffchips mit integriertem Heizelement mit unterschiedlichen Wirk
stoffen verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Bekämpfung von Insekten wie Mücke,
Fliegen oder Kakerlaken verwendet werden. Es kann auch für die Verdampfung von
Duftstoffen oder ätherischen Ölen z. B. in Bädern oder Toilettenräumen verwendet
werden.
Fig. 1 Perspektivische Ansicht eines Kunststoff-Plättchens mit integriertem Heiz
element.
Fig. 2 Schematische Darstellung von möglichen Formgebungen für das Heizele
ment.
- a) Mäanderform mit einem Mäander und zwei Kontakten.
- b) Mäanderform mit zwei Mäandern und je zwei Kontakten.
- c) Mäanderform mit zwei Mäandern, die elektrisch leitend verbunden sind.
- d) Mäanderform mit zwei Mäandern, die getrennt kontaktiert werden.
- e) Gitterform in zwei Streifen mit LED.
Fig. 3 Die Fig. 3a bis 3g zeigen die Schritte eines Herstellungsverfahrens zur Her
stellung eines Wirkstoffchips mit integriertem Heizelement in Gitterform
und Leuchtdiode.
Fig. 4 Anteile der abgedampften Stoffe im Mittelwert über 45 Zyklen
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Wirkstoffchips 1 mit integriertem
Heizelement 2. Das Heizelemente 2 hat die elektrischen Kontakte 3 und 4.
Fig. 2a zeigt ein Heizelement 2 in Form eines Mäanders mit sieben Bögen 21 und
den beiden Kontakten 3, 4 in Draufsicht und in Seitenansicht 2'.
Fig. 2b zeigt ein Heizelement 22 in Form von zwei Mäandern mit je drei Bögen 21
und den elektrischen Kontakten 3, 3', 4', 4.
Fig. 2c zeigt ein Heizelement 22 in Form von zwei Mäandern mit je drei Bögen 21
und den elektrischen Kontakten 3, 3', 4', 4 in Draufsicht und in Seitenansicht 22'. Die
Kontakte 3' und 4' sind elektrisch leitfähig miteinander verbunden. Wird zwischen
den Kontakten 3 und 4 eine Spannung von 230 V angelegt und beträgt der Wider
stand eines jeden Mäanders 20 kΩ so ergibt sich nach P = U2/R = (230 V)2/(20 kΩ + 20 kΩ)
etwa P = 1,32 W an Heizleistung.
Fig. 2d zeigt ein Heizelement 22 in Form von zwei Mäandern mit je drei Bögen 21
und den elektrischen Kontakten 3, 3', 4', 4 in Draufsicht und in Seitenansicht 22'.
Wird zwischen den Kontakten 3 und 3' bzw. 4' und 4 je eine Spannung von 110 V
angelegt und beträgt der Widerstand eines jeden Mäanders 20 kΩ so ergibt sich nach
P = U2/R = (110 V)2/(20 kΩ) + (110 V)2/(20 kΩ) etwa P = 1,32 W an Heizleistung.
Fig. 2e zeigt ein Heizelement 23 in Form eines Gitters mit zwei Streifen 11, 12. An
den zwei korrespondierenden Enden der Streifen 11, 12 befinden sich die Kontakte 3,
4. Die gegenüberliegenden Enden 13 und 14 sind über eine Leuchtdiode 15 elektrisch
leitend verbunden.
Die Schritte eines Herstellungsverfahrens zur Herstellung eines Wirkstoffchips mit
integriertem Heizelement und Leuchtdiode gemäß Fig. 2e sind in den Fig. 3a bis 3g
dargestellt.
Zwei gelochte Messingbänder 31, 32 laufen durch eine Spritzmaschine und streifen
förmige Heizelemente 23 aus leitfähigem Kunststoff in Form eines Gitters werden
mit ihren Enden 13, 14 an die Messingbänder angespritzt (Fig. 3a). Das Messingband
31 wird zwischen den Enden 13, 14 durchtrennt (Fig. 3b). Zwischen die beiden freien
Enden 13, 14 wird eine LED 15 gelötet (Fig. 3c). Dann wird das Messingband 32
zwischen den Kontakten 3, 4 getrennt und man erhält getrennte Heizelemente 23 (Fig.
3d). Im Anschluss wird jedes Heizelement 23 in ein Gehäuseunterteil 33 eingelegt
(Fig. 3e) und der Wirkstoff 34 in das Gehäuse eingebracht (Fig. 3f). Zuletzt wird das
Gehäuseoberteil 35 montiert (Fig. 3g).
In ein Kunststoff Plättchen gemäß Fig. 1 aus Polypropylen-Material und von 70 mm
Länge, 30 mm Breite und 5 mm Dicke wurde ein Heizelement 2 mit einem Quer
schnitt von 1 mm und einer Länge von 67 mm und einem elektrischen Widerstand
von ca. 15 Ω eingegossen. Das Heizelement hatte die Form eines Mäanders. Das
Kunststoffmaterial aus dem das Kunststoff-Plättchen bestand, enthielt zwischen
8,1% und 8,4%, insgesamt ca. 720 mg, des Wirkstoffs Transfluthrin.
Über die elektrischen Kontakte 3 und 4 wurde das Kunststoffplättchen über einen
Adapter mit Netzgerät an die Steckdose (230 V) angeschlossen. Die Spannung am
elektrischen Widerstand des Wirkstoffchips betrug 230 V. Innerhalb von wenigen
Minuten heizte sich der Draht in dem Kunststoffplättchen auf 65 bis 70°C auf und
der Wirkststoff Transfluthrin begann in einer biologisch wirksamen Menge zu ver
dampfen. Über eine Zeitdauer von 8 Stunden wurde die Arbeitstemperatur im
Bereich von 65 bis 90°C gehalten. Nach 45 dieser 8 Stunden-Zyklen konnte im
Wirkstoffchip noch ein Anteil von ca. 70% der ursprünglichen Wirkstoffmenge
nachgewiesen werden. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zyklen wurde eine
Pause von 16 Stunden gemacht. Die Raumtemperatur betrug während des Versuchs
21 bis 25°C.
Die Eigenschaften eines Wirkstoffchips mit integriertem Heizelement gemäß Bei
spiel 1 ist mit den Eigenschaften von drei anderen Verdampfersystemen, die auch
Langzeitsysteme sind, d. h. einen Wirkstoffvorrat für mehrere Tage haben, verglichen
worden.
Als erstes Vergleichssystem wurde ein Gelverdampfer gewählt. 1,6 g der Formulie
rung des Gelverdampfers hatten folgende Zusammensetzung:
37,5% reines Transfluthrin® | = 600,00 mg |
4,5% Aerosil 200® | = 72,00 mg |
0,03% Farbstoff Sudan Blau 670® | = 0,48 mg |
2,0% Parfümöl Baygona 226863® | = 32,00 mg |
55,97% Diphyl THT® | = 895,52 mg |
= 1600,00 mg |
Die Verdampfung erfolgte durch ein entsprechendes Heizgerät bei einer Temperatur
von 100 bis 110°C.
Als zweites Vergleichssystem wurde ein Flüssigverdampfer gewählt. 35 g der For
mulierung des Flüssigverdampfers hatten folgende Zusammensetzung:
0,88% Transfluthrin; | = 0,308 g |
67,12% Isopar M; | = 23,492 g |
30,0% Isopar V | = 10,500 g |
1,0% Butylhydroxytoluol | = 0,350 g |
1,0% Parfuemoel Deodorins B.Y.R.N 3 | = 0,350 g |
= 35,000 g |
Die Verdampfung erfolgte durch ein entsprechendes Heizgerät bei einer Temperatur
von 125 bis 135°C.
Als drittes Vergleichssystem wurde ein polymerer Wirkstoffträger mit externem
Heizgerät gewählt. Es wurde dasselbe Kunststoffmaterial und dieselbe Wirkstoff
menge wie in Beispiel 1 verwendet.
Die Verdampfung erfolgte durch ein entsprechendes Heizgerät bei Temperaturen
von 100°C und 150°C.
Alle Versuche wurden bei einer Raumtemperatur von 21 bis 25°C durchgeführt.
In Tab. 1 sind die für die verschiedenen Verdampfersysteme gemessenen Arbeits
temperaturen aufgeführt. Die Arbeitstemperatur ist diejenige Temperatur bei der eine
ausreichende biologische Wirkung auftritt. Der in Tab. 1 dargestellte Vergleich zeigt,
dass die Arbeitstemperatur des Wirkstoffchips mit integriertem Heizelement mit 65
bis 90°C deutlich unter der Arbeitstemperatur der bekannten Verdampfersysteme
liegt. Der polymere Wirkstoffträger, der dieselbe Zusammensetzung hat wie der
erfindungsgemäße Wirkstoffchip gemäß Beispiel 1 und nur abweichend zu dem
erfindungsgemäßen Wirkstoffchip kein integriertes Heizgerät hat, sondern ein exter
nes Heizgerät, zeigte eine Arbeitstemperatur im Bereich von 140°C bis 150°C. Bei
Temperaturen im Bereich von 110°C und 100°C nahm die biologische Wirkung
merklich ab. Der Plättchenverdampfer wurde in seiner kommerziell erhältlichen
Form (PV 3 Heizer, Fa. DBK) verwendet.
System | |
Temperturbereich | |
Plättchenverdampfer | 140-150°C |
Flüssigverdampfer | 125-135°C |
Gelverdampfer | 100-110°C |
Wirkstoffchip | 65-90°C |
Polymerer Wirkstoffträger | 140-150°C |
Es wurde ein Langzeittest der Abdampfrate von Wirkstoff im Vergleich von
Wirstoffchip mit dem Gelverdampfer und dem Flüssigverdampfer durchgeführt.
Die Zyklendauer betrug 8 Stunden mit 16 Stunden Unterbrechung zwischen zwei
aufeinanderfolgenden Zyklen.
Die Arbeitstemperatur der Systeme wurde gemäß Tab. 1 so gewählt, dass eine ver
gleichbare biologische Wirkung erzielt werden konnte.
Die Ergebnisse des Vergleichs der Abdampfraten über 45 Zyklen sind in den Tabel
len 2 bis 5 dargestellt. Tab. 2 gibt die Abgaberaten der Gesamtformulierungen und
Tab. 3 die Mittelwerte dieser Abgaberaten wieder. Tab. 4 gibt an wieviel Wirkstoff
in den einzelnen Zyklen abgegeben wurde und Tab. 5 den Mittelwert der Abgabe
raten des Wirkstoffs.
Der Gewichtsverlust an der Gesamtformulierung der einzelnen Systeme setzt sich
zusammen aus abgedampftem Wirkstoff und Abdampfung von zusätzlichen Bestand
teilen der Formulierung. Die abgedampfte Menge an der Gesamtformulierung liegt
beim Gelverdampfer und beim Flüssigverdampfer deutlich höher als beim Wirkstoff
chip (Tab. 2). Ein Vergleich der Menge an abgedampftem Wirkstoff zeigt, dass die
abgedampfte Wirkstoffmenge beim Wirkstoffchip, der abgedampften Wirkstoff
menge beim Gelverdampfer und beim Flüssigverdampfer bis auf 1 bis 2 mg/Zyklus
entspricht (Tab. 4). Dies bestätigt, dass die gewählten Arbeitstemperaturen zu
vergleichbaren biologischen Wirkungen bedingt durch eine vergleichbare abge
dampfte Wirkstoffmenge, führen. Betrachtet man jedoch den Anteil von Wirkstoff an
der gesamten abgedampften Menge, so zeigt sich, dass dieser Anteil beim Wirkstoffchip
ab dem 4. Zyklus bei 100% liegt, für den Gelverdampfer zwischen 25%
und 35% und für den Flüssigverdampfer bei unter 1%. Aus Tab. 6 geht hervor
wieviel Wirkstoff im Verhältnis zur insgesamt abgedampften Menge verdampft
wurde. Dies waren beim Wirkstoffchip über alle 45 Zyklen im Mittel 91%, beim
Gelverdampfer 27% und beim Flüssigverdampfer 0,75%. In den Anfangszyklen (1.
bis 7. Zyklus) ist der Wirkstoffanteil bei allen drei Systemen geringer als in den
letzten Zyklen (40. bis 45. Zyklus). In Fig. 4 wird veranschaulicht wie sich die
gesamte abgedampfte Stoffmenge für die drei getesteten Systeme aus Wirkstoffan
teilen und übrigen Anteilen zusammensetzt.
Das gute Verhältnis von Wirkstoff zur gesamten abgedampften Menge beim Wirk
stoffchip ist auf die Formulierung verbunden mit der niedrigen Arbeitstemperatur,
die durch das integrierte Heizgerät möglich wird, zurückzuführen. Die Verdamp
fungstemperatur für das Polypropylen-Material in das der Wirkstoff eingebettet ist
liegt deutlich über 100°C, während für die Verdampfung einer ausreichenden Menge
an Wirkstoff eine Arbeitstemperatur von unter 100°C ausreicht. In allen Vergleichs
systemen liegt die Temperatur, die für die Verdampfung einer ausreichenden Menge
an Wirkstoff notwendig ist, auch bei über 100°C, so dass automatisch mit dem Wirk
stoff große Anteile des übrigen Materials verdampft werden.
Der fast 100%ige Wirkstoffanteil an der gesamten abgedampften Menge beim Wirk
stoffchip hat den Vorteil der geringeren Belastung der Umwelt bei vergleichbarer
biologischer Wirksamkeit im Verhältnis zu den bekannten Verdampfersystemen. Die
im Vergleich geringere Belastung der Umwelt mit dem Wirkstoffchip manifestiert
sich auch durch die gleichmäßige, diendrige Abdampfrate.
Die Abdampfrate über die gesamte Versuchszeit für den Wirkstoffchip hat eine
absolute Schwankungsbreite, die deutlich unter der Schwankungsbreite für den Gel
verdampfer und den Flüssigverdampfer liegt (Tab. 3). Die absolute Schwankungs
breite der Abdampfrate an Wirkstoff über die gesamte Versuchszeit ist in allen drei
untersuchten Fällen vergleichbar und liegt zwischen 0,6 mg/Zyklus (Flüssigverdamp
fer)und 0,9 mg/Zyklus (Gelverdampfer) (Tab. 4).
Ein Vorteil des Wirkstoffchips zeigt sich darin, dass eine gleiche abgedampfte Wirk
stoffmenge wie beim Gelverdampfer und beim Flüssigverdampfer eine bessere bio
logische Wirkung hat. Dies liegt daran, dass beim Gelverdampfer und beim Flüssig
verdampfer ein Teil des abgedampften Wirkstoffs durch Kondensation an kühlen
Stellen des Heizgeräts direkt wieder verloren geht, während der abgedampfte Wirk
stoff beim Wirkstoffchip fast vollständig ausgenutzt wird. Tab. 7 gibt an wieviel
Wirkstoff mit dem Wirkstoffchip, dem Gelverdampfer und dem Flüssigverdampfer
jeweils verdampft werden muss, damit eine vergleichbare biologische Wirkung
eintritt. Eine Reduktion der benötigten abgedampften Wirkstoffmenge wirkt sich
positiv auf die Verringerung der Umweltbelastung, die Langlebigkeit und die Tempe
ratur aus.
Die biologische Wirkung von Wirkstoffchips mit integriertem Heizelement auf
Mücken der Art Aedes Aegypti, sensibel wurde in Beispiel 5 nachgewiesen.
Der Versuch wurde in einem Raum von 36 m3 Größe, mit einem offenstehenden
Fenster bei einer Temperatur von 20 bis 28°C und einer Rel. Raumfeuchte von 17
bis 34% durchgeführt. Die Arbeitstemperatur betrug 65 bis 90°C. Es wurden Wirk
stoffchips gemäß Beispiel 1 verwendet.
Die Ergebnisse zeigen die erwartete biologische Wirkung des Systems. Die Anwen
dungszeit kann durch Variation der Wirkstoffkonzentration im Wirkstoffchip belie
big eingestellt werden.
Claims (37)
1. Wirkstoffchip enthaltend einen bei Raumtemperatur gebundenen Wirkstoff,
dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindestens teilweise im Inneren des
Chips mindestens ein Heizelement befindet, das einen elektrischen Wider
stand und zwei elektrische Kontakte aufweist.
2. Wirkstoffchip nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizele
ment durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die elektrischen Kon
takte aufheizbar und der Wirkstoff verdampfbar ist.
3. Wirkstoffchip nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er eine
rechteckige Platte bildet und eine Länge im Bereich von 10 bis 100 mm, eine
Breite im Bereich von 5 bis 100 mm und eine Dicke im Bereich von 3 bis 20 mm
aufweist.
4. Wirkstoffchip nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das
Heizelement seiner Länge nach von dem den Wirkstoff enthaltenden Chipteil
umschlossen, so dass sich die Form des Heizelements auf die äußere Form
des Wirkstoffchips abbildet.
5. Wirkstoffchip nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Heizelemente in den Wirkstoffchip integriert sind.
6. Wirkstoffchip nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass der Wirkstoff oder die Wirkstoffmischung in flüssiger oder in fester
Form vorliegt und mit einer für den Wirkstoff oder die Wirkstoffmischung in
flüssiger und fester Form undurchdringbaren und in gasförmiger Form durch
dringbaren Oberflächenschicht versehen ist.
7. Wirkstoffchip nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass der flüssige, gelförmige oder feste Wirkstoff oder die Wirkstoff
mischung in einem Gehäuse vorliegt und das Heizelement in ihn eingebettet
ist.
8. Wirkstoffchip nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass der Wirkstoff an einen Wirkstoffträger gebunden ist.
9. Wirkstoffchip nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkstoff
träger ein Polymer ist.
10. Wirkstoffchip nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der
Chip im wesentlichen aus dem Heizelement und dem diesen umgebenden
Wirkstoffträger mit Wirkstoff besteht.
11. Wirkstoffchip nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
dass der Wirkstoffträger aus Kunststoffmaterialien wie Polyethylen, Polypro
pylen, ®TPX-Typen, ®Desmopan 8410, ®Vestamid 1800, ®BAK 402-005
besteht und dass der Wirkstoff aus ®Transfluthrin besteht.
12. Wirkstoffchip nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
dass das Heizelement aus einem leitfähigen, maschinell verarbeitbarem Mate
rial besteht.
13. Wirkstoffchip nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizele
ment aus Keramik, Heizleiter, bedampfter Folie, leitfähigen Kunststoff
besteht.
14. Wirkstoffchip nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
dass das Heizelement aus einem Heizwiderstand oder PTC besteht.
15. Wirkstoffchip nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
dass das Heizelement einen Widerstand von 10 kΩ bis 100 kΩ aufweist.
16. Wirkstoffchip nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
dass das Heizelement einen Widerstand von 2 kΩ bis 30 kΩ aufweist.
17. Wirkstoffchip nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
dass die Heizleistung des Heizelements zwischen 0,1 W und 5 W liegt.
18. Wirkstoffchip nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet,
dass mit dem Heizelement eine Temperatur im Bereich von 60°C bis 140°C
eingestellt werden kann.
19. Wirkstoffchip nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet,
dass das Heizelement in Form eines Mäanders mit mindestens einem Bogen
angeordnet ist, wobei sich die beiden elektrischen Kontakte an den beiden
Enden des Mäanders befinden.
20. Wirkstoffchip nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet,
dass das Heizelement in Form von zwei Mäandern mit mindestens einem
Bogen angeordnet sind, wobei sich jeweils ein elektrischer Kontakt an jedem
Ende der beiden Mäander befindet.
21. Wirkstoffchip nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die einander
zugewandten elektrischen Kontakte der beiden Mäander elektrisch leitend
miteinander verbunden sind.
22. Wirkstoffchip nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet,
dass das Heizelement die Struktur eines Gitters oder von Waben hat.
23. Wirkstoffchip nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizele
ment mit der Gitter- oder Wabenstruktur in zwei Streifen ausgeführt ist, die
jeweils an einem Ende kontaktiert und an dem der Kontaktierung entgegenge
setzten Ende elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind.
24. Wirkstoffchip nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet,
dass die elektrischen Kontakte aus Messingblech oder Kupfer bestehen.
25. Wirkstoffchip nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Betriebsanzeige in den Chip integriert ist.
26. Wirkstoffchip nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebs
anzeige eine bipolare LED ist.
27. Wirkstoffchip nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen die Stromversorgung und die Kontakt ein an sich bekannter
Timer-Chip eingesetzt wird und in den Wirkstoffchip ein zusätzlicher Wider
stand integriert wird.
28. Wirkstoffchip nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet,
dass als Wirkstoffe Pyrethroide, acaride Wirkstoffe, Duftstoffe oder äthe
rische Öle verwendet werden.
29. Wirkstoffchip nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass als Wirkstoff
Transfluthrin® oder Pynamin forte® oder Benzylbenzoat verwendet wird.
30. Wirkstoffchip nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet,
dass der Wirkstoff bei einer Temperatur von unter 100°C, bevorzugt im
Bereich von 65°C bis 90°C verdampft werden kann.
31. Wirkstoffchip nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet,
dass nach einer Anfangsphase von 5 Zyklen à 8 Stunden die abgedampfte
Menge an Gesamtformulierung im Mittel über einen Zyklus mindestens 70%
Wirkstoff, bevorzugt mehr als 90% Wirkstoff, besonders bevorzugt mehr als
99% Wirkstoff enthält.
32. Verfahren zur Herstellung eines Wirkstoffchips gemäß den Ansprüchen 1 bis
31, dadurch gekennzeichnet, dass ein Heizelement an ein Endlosmetallband
angespritzt wird, die einzelnen Heizelemente aus dem Endlosmetallband aus
gestanzt, die Kontakte getrennt und die Heizelemente in ein Gehäuse einge
legt werden, der Wirkstoff zu dem Heizelement in das Gehäuse gegeben und
das Gehäuse geschlossen wird.
33. Verfahren zur Herstellung eines Wirkstoffchips gemäß den Ansprüchen 1 bis
31, dadurch gekennzeichnet, dass ein Heizelement an ein Endlosmetallband
angespritzt wird, die einzelnen Heizelemente aus dem Endlosmetallband aus
gestanzt, die Kontakte getrennt und in ein den Wirkstoff enthaltendes
Gehäuse eingelegt werden und das Gehäuse geschlossen wird.
34. Verfahren zur Herstellung eines Wirkstoffchips mit einem Heizelement
bestehend aus zwei Streifen gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,
dass jeder Streifen an zwei Endlosmetallbänder angespritzt wird, das eine
Endlosmetallband wird zwischen je zwei Streifen durchtrennt wird, das
andere Endlosmetallband zwischen jedem Streifen durchtrennt wird und die
auf diese Weise hergestellten Heizelemente in ein Gehäuse, das den Wirk
stoffträger enthält, eingelegt werden und das Gehäuse geschlossen wird.
35. Verfahren zur Herstellung eines Wirkstoffchips mit einem Heizelement
bestehend aus zwei Streifen gemäß dem Anspruch 34, dadurch gekennzeich
net, dass das erste Metallband zwischen jedem Streifen durchtrennt wird und
zwischen je zwei Streifen eine LED eingelötet wird.
36. Verfahren zur Herstellung eines Wirkstoffchips, bei dem der Wirkstoff an
einen Wirkstoffträger gebunden ist gemäß den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Heizelement an mindestens ein Endlosmetallband
angespritzt wird, der Wirkstoffträger um das Heizelement am Endlosmetall
band gespritzt wird und dann die einzelnen Wirkstoffchips aus dem Band von
Wirkstoffträgern am Endlosmetallband ausgestanzt werden und die Kontakte
getrennt werden.
37. Verfahren zur Herstellung eines Wirkstoffchips, bei dem der Wirkstoff an
einen Wirkstoffträger gebunden ist gemäß den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, dass der Wirkstoffträger ein Polymer und das Heizelement
ein leitfähiger Kunststoff ist und das Heizelement zusammen mit dem Wirk
stoffträger extrudiert wird, so dass ein Kunststoffdraht hergestellt wird,
dessen Kern das Heizelement bildet und dessen Mantel der Wirkstoffträger
bildet.
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