WO2001050849A1 - Wirkstoffchip mit integriertem heizelement - Google Patents

Wirkstoffchip mit integriertem heizelement Download PDF

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WO2001050849A1
WO2001050849A1 PCT/EP2001/000013 EP0100013W WO0150849A1 WO 2001050849 A1 WO2001050849 A1 WO 2001050849A1 EP 0100013 W EP0100013 W EP 0100013W WO 0150849 A1 WO0150849 A1 WO 0150849A1
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heating element
chip according
chip
active
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Hermann Neumann
Dietmar Kalder
Heinrich W. Steinel
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Bayer Aktiengesellschaft
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    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01M—CATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
    • A01M1/00—Stationary means for catching or killing insects
    • A01M1/20—Poisoning, narcotising, or burning insects
    • A01M1/2022—Poisoning or narcotising insects by vaporising an insecticide
    • A01M1/2061—Poisoning or narcotising insects by vaporising an insecticide using a heat source
    • A01M1/2077—Poisoning or narcotising insects by vaporising an insecticide using a heat source using an electrical resistance as heat source
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/01—Deodorant compositions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/015—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using gaseous or vaporous substances, e.g. ozone
    • A61L9/02—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using gaseous or vaporous substances, e.g. ozone using substances evaporated in the air by heating or combustion
    • A61L9/03—Apparatus therefor

Definitions

  • the invention relates to an active substance chip with an integrated heating element for evaporating active substances from the active substance chip.
  • the invention further relates to a method for producing an active substance chip with an integrated heating element.
  • a device suitable for this purpose is a platelet evaporator, consisting of a heater and insecticide platelets.
  • the insecticide plates are made of materials such as cellulose or cotton cardboard, asbestos or ceramic and are impregnated with pyrethroid insecticides.
  • the insecticide flakes are placed on the heater, which can typically generate a temperature in the range of 120 to 190 ° C.
  • the heat from the heater evaporates the insecticides from the platelets.
  • the duration of action in platelet evaporators is limited to around 12 hours due to the high working temperature and the uneven release of active ingredient.
  • the gel evaporator is based on a similar principle (DE 197 31 156 AI), in which insecticides are incorporated into a gel formulation.
  • Active ingredient is continuously evaporated by heating through a wick system (GB 2 153 227).
  • Polymeric active ingredient carriers into which insecticidal active ingredients are incorporated are known from DE 196 05 581 AI. These polymeric drug carriers theoretically have one
  • Evaporation temperature different heaters can be purchased.
  • the known systems have the further disadvantage that, in particular, the unheated surfaces of the heater are sometimes so cool that the released active substance condenses on them again.
  • the object of the invention was to find a device for the vaporization of active substances which does not need an external heating device and therefore does not have the disadvantages associated with an external heating device.
  • the object according to the invention is achieved by an active substance chip containing an active substance bound at room temperature, at least partially at least one heating element being located inside the chip and the heating element having an electrical resistance and electrical contacts.
  • the heating element can be heated by applying an electrical voltage to the electrical contacts and the active substance can be evaporated.
  • the temperature control for a given heating element is carried out via the created one
  • the heating element can consist of a conductive, machine-processable material such as ceramic, heating conductor (heating wire), vapor-coated film or conductive plastic.
  • the heating element can also be made from a heating resistor or e.g. from a publication by Siemens Matushita Components GmbH u. Co KG (order no. From Siemens: B 425-P2562 or on the Internet at www.siemens.com ⁇ pr ⁇ index.htm, p. 19 to 40) known resistor with a positive temperature coefficient (PTC or PTC thermistor) ) consist.
  • a PTC consists of one
  • the electrical resistance of the heating element is preferably between 10 k ⁇ and 100 k ⁇ at 230 V supply voltage and between 2 k ⁇ and 30 k ⁇ at 110 V supply voltage.
  • Heating power of 0.1 W to 5 W temperatures in the range of 60 ° C to 140 ° C can preferably be set.
  • the heating element can take any shape that is selected depending on the desired heat distribution and surface of the heating element.
  • the heating element has the shape of a meander with at least one arch, the two electrical contacts being located at the two ends of the meander.
  • the heating element is preferably in the form of two meanders with at least one arch, there being an electrical contact at each end of the two meanders and the mutually facing electrical contacts of the two meanders being able to be connected to one another in an electrically conductive manner.
  • the meandering shape of the heating element ensures even heat distribution in the chip.
  • the heating element has the structure of a grid or honeycomb. Grids or honeycombs also ensure an even heat distribution in the chip.
  • the heating element with the lattice or honeycomb structure can be designed in two strips, each on one
  • the electrical contacts are preferably made of sheet brass or copper.
  • the geometrical shape of the active ingredient chip with integrated heating element depends on the area of application and the manufacturing process.
  • the active substance chip forms a rectangular plate with electrical contacts in an extension of the plate on one of the sides. If the active ingredient chip contains, for example, an active ingredient for combating cockroaches, it may be necessary to attach the active ingredient chip close to the floor behind cupboards so that it lies flat and as close as possible to the wall or floor. In this case, the electrical connections can be arranged perpendicular to the plate surface.
  • the active substance chip with an integrated heating element in the form of a rectangular plate preferably has a length in the range from 10 to 100 mm, a width in the range from 5 to 100 mm and a thickness in the range from 3 to 20 mm.
  • a plurality of heating elements can also be integrated in an active substance chip, so that different areas of the active substance chip, which are each assigned to a heating element, can be baked out successively.
  • the heating element is not embedded in a flat chip, but the length of the heating element is enclosed by the chip part containing the active substance, so that the shape of the heating element is mapped to the outer shape of the active substance chip.
  • the heating element can be connected directly to a power supply via suitably shaped electrical contacts. But it can also be done by a suitable
  • Adapters consisting of a holder and the mains connection can be connected to a power supply.
  • One and the same adapter can be used for active substance chips with different active substances and thus different evaporation temperatures. He can have other tasks such as the collection of voltage fluctuations or the provision of additional functions.
  • the active substance can be pure or as a mixture of active substances in liquid, gel or solid form.
  • the active substance chip is provided with a surface layer which is impenetrable for the active substance or the active substance mixture in liquid, gel or solid form and which can be penetrated in gaseous form.
  • Active ingredient or the active ingredient mixture becomes gaseous as a result of the temperature increase by the heater, it can penetrate the surface layer.
  • the liquid or gel-like or solid active ingredient or the active ingredient mixture is present in a housing and the heating element is embedded in it.
  • the active ingredient can also be bound to an active ingredient carrier, this active ingredient carrier is preferably a polymer.
  • the active substance chip particularly preferably essentially consists of the heating element and the active substance carrier with active substance surrounding it. 5
  • the active substance carrier of a preferred embodiment consists of mixtures which contain at least one active substance and at least one polymer with a crystalline melting range between 100 and 300 ° C, preferably between 150 and 250 ° C, particularly preferably between 150 and 200 ° C.
  • the softening range 10 is occupied by the glass transition temperature in the case of amorphous thermoplastic polymers and by the melting temperature in the case of partially crystalline polymers.
  • organic or inorganic auxiliaries such as stabilizers or dyes can be incorporated into the mixtures as further additives.
  • the active substance carrier can be insecticidal as active substances
  • Transfluthrin is preferably used as the active ingredient. Transfluthrin has an insecticidal effect against mosquitoes, flies and cockroaches.
  • Benzyl benzoate is preferably used as the acaricidal active ingredient.
  • Suitable fragrances are natural fragrances such as Musk, civet, amber, castereum and similar fragrances: ajowa oil, almond oil, absolute ambrette seeds, angelica root oil, anise oil, basil oil, laurel oil, benzoin resinoid, bergamot essence, birch oil, rosewood oil, cinnamon herb absolute, cajeput oil, cananga oil, gum oil , cardamon oil, carrot seed oil, cassia oil, cedarwood oil, celery seed oil, cinnamon bark oil, lemon oil, musk sage oil, clove oil, cognac oil, coriander oil, cuba oil, camphor oil, dill oil, tarragon oil.
  • ajowa oil almond oil, absolute ambrette seeds, angelica root oil, anise oil, basil oil, laurel oil, benzoin resinoid, bergamot essence, birch oil, rosewood oil, cinnamon herb absolute, cajeput oil, cananga oil, gum oil , card
  • Eucalyptus oil sweet fennel oil, calbanum resinoid, garlic oil.
  • Geranium oil ginger oil, grapefruit oil, hop oil, absolute hyacinth, absolute jasmine, juniper berry oil, labdanum resinoid, lavender oil,
  • Bay leaf oil lemon oil, lemon grass oil, lovage oil, mace oil, mandarin oil, Absolute Misoma, Absolute Myrrh, Mustard Oil, Narcisse Absol.
  • Neroli Oil Nutmeg Oil, Absolute Oak Moss, Olibanum Resinoid, Onion Oil, Opoponax Resinoid, Orange Oil, Orange Blossom Oil, Iris Concrete, Pepper Oil, Peppermint Oil, Peru Balsam, Petitgrain Oil, Spruce Needle Oil , Rosemary oil, sandalwood oil, sage oil, spearmint oil, styrax oil, thyme oil, tolu balsam, tonka beans absolute, tuberose absolute,
  • Te ⁇ entin oil absolute vanilla beans, vetiver oil, absolute violet leaves, ylang-ylang oil and similar vegetable oils etc.
  • Synthetic fragrances such as pinene, limonene and similar hydrocarbons are also suitable; 3,3,5-trimethylcyclohexanol, linalool, geraniol, nerol, citronellol,
  • Menthol borneol, borneylmethoxycyclohexanol, benzyl alcohol, anise alcohol, cinnamon alcohol, ß-phenylethyl alcohol, cis-3-hexanol, te ⁇ ineol and similar alcohols;
  • Anethole musk xylene, isoeugenol, methyleugenol and like phenols;
  • fragrances can be used individually, or at least two of them can be used in a mixture with one another.
  • the formulation according to the invention can optionally additionally contain the additives customary in the fragrance industry, such as patchouli oil or similar volatile inhibitors, such as eugenol or similar viscosity regulators.
  • amorphous and partially crystalline polymers as well as mixtures of both are preferably used, which are thermoplastic, i.e. Have it processed as a viscous melt and its softening range is below the boiling point of the active ingredients to be incorporated under normal pressure.
  • the polymers are selected for the corresponding active ingredient so that the active ingredient mixes at least partially with the polymers.
  • amorphous polymers The following are preferably used as suitable amorphous polymers:
  • PVC polystyrene, styrene / butadiene, styrene / acrylonitrile, acrylonitrile / butadiene / styrene, polymethyl acrylate, amorphous polycycloolefins, cellulose esters, aromatic polycarbonates, amorphous aromatic polyamides, polyphenylene ethers, poly (ether) sulfones, polyimides.
  • SOFT SOFT
  • Preferred mixtures are, for example: blends of polycarbonates with polybutylene terephthalate, blends of polyamide-6 and styrene / acrylonitrile.
  • the mixtures can be stabilized with the aid of antioxidants by adding a UV absorber to the formulation as an additive.
  • a UV absorber can be used as UV absorbers.
  • Phenol derivatives such as e.g. Butylated hydroxytoluene (BHT), butylated hydroxyanisole (BHA), bisphenol derivatives, arylamines, e.g. Phenyl-naphthylamine, phenyl-ß-naphthylamine, a condensate of phenetidine and acetone or the like or benzophenones.
  • BHT Butylated hydroxytoluene
  • BHA butylated hydroxyanisole
  • bisphenol derivatives arylamines, e.g. Phenyl-naphthylamine, phenyl-ß-naphthylamine, a condensate of phenetidine and acetone or the like or benzophenones.
  • Dyes such as inorganic pigments, e.g. Iron oxide, titanium oxide, ferrocyan blue and inorganic dyes such as e.g. Alizarin, azo and metal phthalocyanine dyes and metal salts such as salts of iron, manganese, boron, copper, cobalt, molybdenum and zinc can be used.
  • inorganic pigments e.g. Iron oxide, titanium oxide, ferrocyan blue and inorganic dyes
  • inorganic dyes such as e.g. Alizarin, azo and metal phthalocyanine dyes and metal salts
  • metal salts such as salts of iron, manganese, boron, copper, cobalt, molybdenum and zinc
  • the duration of the effect can be set within a period of 1 to 60 nights à 10 hours using the concentration and amount of the active ingredient.
  • the active substance chips generally contain between 0.1 and 80% by weight, preferably between 0.2 and 40% by weight, particularly preferably between 1.0 and 20% by weight of active substance.
  • the active ingredient chip can also be equipped with an operating display. This can consist of an LED, preferably a bipolar LED, and can be connected in series with the heating element, for example.
  • a timer chip known per se can be inserted between the power supply and the contacts of the active substance chip.
  • a resistor is then integrated into the active substance chip or into the adapter. This resistance should preferably be arranged asymmetrically, so that the active substance chip is only contacted in one of two possible installation positions on the power supply or the timer chip.
  • the built-in resistor is
  • Chip-set timer function controlled so that the power contact breaks off after a preselected time.
  • the user can choose between two operating modes (with timer / without timer). Alternatively, the choice between two different timer times would also be conceivable.
  • a resistor with a positive temperature coefficient can be installed in the device to stabilize the temperature in the event of fluctuations in the ambient temperature. If the ambient temperature and thus the temperature in the chip decrease, the temperature at the PTC decreases. By reducing the temperature in the PTC, the resistance of the PTC is also reduced and the PTC heats to compensate.
  • a heating element is injection molded onto an endless metal strip.
  • the individual heating elements are then punched out of the endless metal strip, the contacts are separated and the heating elements are inserted into a housing.
  • the active substance or mixture of active substances is added to the heating element in the housing if the housing does not yet contain the active substance or mixture of active substances and the housing is closed.
  • an active ingredient chip with a heating element consisting of two strips can be produced.
  • Each strip is molded onto two endless metal strips. One continuous metal strip is cut between two strips, the other continuous metal strip between each strip.
  • the heating elements produced in this way are placed in a housing which contains the active substance carrier.
  • the first metal strip can also be cut between each strip. An LED is then soldered between two strips.
  • a heating element is injection molded onto at least one endless metal strip.
  • the active substance carrier with the active substance is then injected around the heating element on the endless metal strip and then the individual active substance chips are punched out of the strip of active substance carriers on the endless metal strip.
  • the heating element can be extruded together with the active substance carrier in the form that e.g. a plastic wire is produced, the core of which forms the heating element and the jacket of which forms the active substance carrier.
  • This plastic wire can have any shape e.g. take a meandering shape.
  • a heating element made of strips with a grid or honeycomb structure is injection molded onto at least one endless metal strip. Then the individual heating elements are punched out of the continuous metal strip and possibly the contacts are separated, and the active substance or mixture of active substances is scraped into the honeycomb or lattice structure of the heating element, specifically in liquid, wax-like or thermoplastic form. For doctoring, the active ingredient or the active ingredient mixture is distributed into the spaces between the lattice or honeycomb structure. The heating element is then inserted into the housing.
  • the great advantage of the active substance chip according to the invention is that, unlike in all known systems, no external heating device is necessary. The working temperature specific to the specific active substance is generated in the active substance chip with an integrated heater. An overdosing or underdosing by the user through the use of an incorrect heating output is excluded.
  • the active substance chip according to the invention advantageously has a high efficiency in the evaporation of the active substance, since the heat generated by the resistance heater inside the active substance carrier and without losses for the evaporation of the active substance
  • Active ingredient is used.
  • the heating energy is therefore used efficiently.
  • the heating temperatures for active substances with low evaporation temperatures can be very low below 90 ° C without any loss in the use of the active substance in comparison to conventional systems in which a comparable amount of active substance is only released at heating temperatures above 100 ° C .
  • the active substance chip according to the invention With the active substance chip according to the invention, the risk of burning the user when handling the device is reduced and the evaporation of other constituents of the active substance formulation than the active substance itself can also be reduced to zero.
  • the released active ingredient is better used because there is no condensation on the heater.
  • the low working temperature also enables the use of temperature-unstable active ingredients that can no longer be used at temperatures from 100 to 120 ° C.
  • Low-melting plastics such as polypropylene and polyethylene can also be used due to the lower working temperature.
  • the active ingredient can be dispensed in a controlled manner since the surface and the temperature distribution can be precisely defined and controlled, in contrast to the systems with the heating devices.
  • the active ingredient chip according to the invention is flexible in use, since any one
  • Molds can be used and there is no specification of the space required by a heater. If an adapter is used, it can be used for different active substance chips with an integrated heating element with different active substances.
  • the device according to the invention can be used to control insects such as mosquitoes, flies or cockroaches. It can also be used for the evaporation of fragrances or essential oils, for example in bathrooms or toilet rooms.
  • Fig. 1 Perspective view of a plastic plate with an integrated heating element.
  • Fig. 2 Schematic representation of possible shapes for the heating element.
  • FIGS. 3a to 3g show the steps of a manufacturing method for manufacturing an active substance chip with an integrated heating element in the form of a grid and a light-emitting diode.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an active substance chip 1 with an integrated heating element 2.
  • the heating element 2 has the electrical contacts 3 and 4.
  • FIG. 2a shows a heating element 2 in the form of a meander with seven arches 21 and the two contacts 3, 4 in plan view and in side view 2 '.
  • FIG. 2b shows a heating element 22 in the form of two meanders, each with three arches 21 and the electrical contacts 3, 3 ', 4', 4.
  • FIG. 2c shows a heating element 22 in the form of two meanders, each with three arches 21 and the electrical contacts 3, 3 ', 4', 4 in plan view and in side view 22 '.
  • FIG. 2e shows a heating element 23 in the form of a grid with two strips 11, 12.
  • the contacts 3, 4 are located at the two corresponding ends of the strips 11, 12.
  • the opposite ends 13 and 14 are electrically conductively connected via a light-emitting diode 15.
  • FIGS. 3a to 3g The steps of a manufacturing method for manufacturing an active substance chip with an integrated heating element and light-emitting diode according to FIG. 2e are shown in FIGS. 3a to 3g.
  • compositions and application of an active ingredient chip with an integrated heater Composition and application of an active ingredient chip with an integrated heater
  • heating element 1 made of polypropylene material and 70 mm long, 30 mm wide and 5 mm thick was a heating element 2 with a cross section of 1 mm and a length of 67 mm and an electrical resistance of about 15 ⁇ cast.
  • the heating element was shaped like a meander.
  • Plastic material from which the plastic plate consisted contained between 8.1% and 8.4%, a total of about 720 mg, of the active ingredient transfluthrin.
  • the plastic plate was connected to the socket (230V) using an adapter with a power supply.
  • the voltage across the electrical resistance of the active substance chip was 230 V.
  • the wire in the plastic plate heated up to 65 to 70 ° C. and the active substance transfluthrin began to evaporate in a biologically effective amount.
  • the working temperature was kept in the range from 65 to 90 ° C. over a period of 8 hours. After 45 of these 8 hour cycles, in
  • Active ingredient chip still a share of about 70% of the original amount of active ingredient can be detected. There was a 16 hour break between two consecutive cycles. The room temperature was 21 to 25 ° C during the experiment.
  • Example 1 The properties of an active ingredient chip with an integrated heating element according to Example 1 are the same as the properties of three other evaporator systems Long-term systems have been compared, ie they have an active ingredient supply for several days.
  • a gel evaporator was chosen as the first comparison system.
  • 1.6 g of the gel evaporator formulation had the following composition:
  • the evaporation was carried out by a suitable heater at a temperature of 100 to 110 ° C.
  • a liquid evaporator was chosen as the second comparison system. 35 g of the liquid evaporator formulation had the following composition:
  • the evaporation was carried out by an appropriate heating device at a temperature of 125 to 135 ° C.
  • a polymer active ingredient carrier with an external heater was chosen as the third comparison system.
  • the same plastic material and the same amount of active ingredient as in Example 1 were used.
  • the evaporation was carried out by a suitable heater at temperatures of 100 ° C and 150 ° C.
  • Tab. 1 shows the working temperatures measured for the different evaporator systems.
  • the working temperature is the temperature at which a sufficient biological effect occurs.
  • the comparison shown in Tab. 1 shows that the working temperature of the active substance chip with integrated heating element at 65 to 90 ° C is significantly lower than the working temperature of the known evaporator systems.
  • the polymeric active substance carrier which has the same composition as the active substance chip according to example 1 according to the invention and only deviates from the active substance chip according to the invention and does not have an integrated heating device but an external heating device, showed a working temperature in the range from 140 ° C. to 150 ° C. At temperatures in the range of 110 ° C and 100 ° C, the biological effect decreased noticeably.
  • the platelet evaporator was in its commercially available
  • Active substance chip carried out with the gel evaporator and the liquid evaporator.
  • the cycle time was 8 hours with a 16 hour break between two successive cycles.
  • the working temperature of the systems was chosen according to Table 1 so that a comparable biological effect could be achieved.
  • Tab. 3 the mean values of these delivery rates again.
  • Tab. 4 shows how much active ingredient was released in the individual cycles and
  • Tab. 5 the average of the delivery rates of the active ingredient.
  • the weight loss in the overall formulation of the individual systems consists of the evaporated active ingredient and the evaporation of additional components of the formulation.
  • the evaporated amount of the total formulation is significantly higher for the gel evaporator and the liquid evaporator than for the active ingredient chip (Tab. 2).
  • a comparison of the amount of evaporated active substance shows that the evaporated active substance amount for the active substance chip, the evaporated active substance quantity for the gel evaporator and the liquid evaporator corresponds to 1 to 2 mg / cycle (Tab. 4). This confirms that the selected working temperatures lead to comparable biological effects due to a comparable evaporated amount of active ingredient.
  • the good ratio of active ingredient to the total evaporated amount of the active ingredient chip is due to the formulation combined with the low working temperature that is made possible by the integrated heater.
  • the evaporation temperature for the polypropylene material in which the active ingredient is embedded is well above 100 ° C, while a working temperature of less than 100 ° C is sufficient for the evaporation of a sufficient amount of active ingredient.
  • the temperature required for the evaporation of a sufficient amount of active ingredient is also above 100 ° C., so that large portions of the remaining material are automatically evaporated with the active ingredient.
  • the almost 100% active ingredient share of the total evaporated amount of the active ingredient chip has the advantage of less pollution of the environment with comparable biological effectiveness compared to the known evaporator systems.
  • the comparatively lower burden on the environment with the active ingredient chip is also manifested by the even, viable evaporation rate.
  • the evaporation rate over the entire test period for the active substance chip has an absolute fluctuation range which is significantly below the fluctuation range for the gel evaporator and the liquid evaporator (Tab. 3).
  • the absolute fluctuation range of the vaporization rate of active ingredient over the entire test period is in all three examined cases are comparable and lie between 0.6 mg / cycle (liquid evaporator) and 0.9 mg / cycle (gel evaporator) (Tab. 4).
  • the active ingredient chip is that the same amount of active ingredient evaporated as in the gel evaporator and in the liquid evaporator has a better biological effect. This is because in the gel evaporator and in the liquid evaporator, part of the evaporated active substance is directly lost again through condensation in cool areas of the heating device, while the evaporated active substance is almost fully utilized in the active substance chip.
  • Tab. 7 shows how much
  • Active ingredient must be evaporated with the active ingredient chip, the gel evaporator and the liquid evaporator, so that a comparable biological effect occurs.
  • a reduction in the amount of vaporized active ingredient required has a positive effect on the reduction in environmental pollution, longevity and temperature.
  • the test was carried out in a room of 36 m 3 size, with an open window at a temperature of 20 to 28 ° C and a relative room humidity of 17 to 34%.
  • the working temperature was 65 to 90 ° C.
  • Active ingredient chips according to Example 1 were used.
  • the results show the expected biological effect of the system.
  • the application time can be set as desired by varying the active substance concentration in the active substance chip.

Abstract

Wirkstoffchip und Verfahren zur Herstellung eines Wirkstoffchips, enthaltend einen bei Raumtemperatur gebundenen Wirkstoff, wobei sich zumindestens teilweise im Inneren des Chips mindestens ein Heizelement befindet und das Heizelement einen elektrischen Widerstand und mindestens zwei elektrische Kontakte aufweist.

Description

Wirkstoffchip mit integriertem Heizelement
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 Insektiziden 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 erzeugen kann. Die Insektizide werden durch die Wärme des Heizgerätes aus den Plättchen 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 AI), in dem Insektizide in eine Gelformulierung eingearbeitet werden.
Eine andere Möglichkeit zur Verdampfung von Wirkstoffen besteht in der Verwen- düng 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 AI 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 unpraktikabel 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 Heizgerät 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 Überoder Unterdosierung des Wirkstoffes fuhren. 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 Heizgerät 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 isolierende Luftschicht zwischen Teilen des Wirkstoffträgers und dem Heizgerät bilden kann. Dies fuhrt 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 Temperaturen 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 Wirkstoffgleich 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, enthaltend einen bei Raumtemperatur gebundenen Wirkstoff, wobei sich zumindestens teilweise im Inneren des Chips mindestens ein Heizelement befindet und das Heizelement einen elektrischen Widerstand und elektrische Kontakte aufweist. Das Heizelement ist durch das Anlegen einer elektrischen Spannung an die elektrischen Kontakte 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 Wirkstoffchips 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 bestehen.
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=p*l/A wird einerseits durch die Auswahl des Materials für das Heizelement (Spezifischer Widerstand p) bzw. der Menge an elektrisch leitfahigem Material im dem Grundmaterial wie Keramik oder Kunststoff, andererseits durch die Materialstärke A und die Länge 1 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 mindestens 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 Mäander befindet und die einander zugewandten elektrischen Kontakte der beiden Mäander 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=Uι2 /R) + 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 Wärmeverteilung 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 elektrischen 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 Heizelement 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 Stromversorgung angeschlossen werden. Ein und derselbe Adapter kann für Wirkstoffchips mit unterschiedlichen Wirkstoffen und damit unterschiedlichen Verdampfungstemperaturen 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, vorzugsweise 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. 5
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 10 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.
15 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.
20 Als pyrethroide Wirkstoffe werden bevorzugt verwendet:
1) Natu yrethrum,
2) 3 - Allyl-2-methyl-cyclopent-2-en-4-on- 1 -yl-d/1-cis/trans-chrysanthemat 25 (Allethrin / Pynamin®),
3) 3-Allyl-2-methyl-cyclopent-2-en-4-on-l-yl-d-cis/trans-chrysanthemat (Pynamin forte®),
30 4) d-3-Allyl-2-methyl-cyclopent-2-en-4-on-l-yl-d-trans-chrysanthemat
(Exrin®), 5) 3-Allyl-2-methyl-cyclopent-2-en-4-on-l-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-(lR,cis)-3-(2,2-dichlorvinyl)-2,2-dimethyl- cyclopopancarboxylat,
13) (R,S)- -Cyano-3-phenoxybenzyl-(lR,lS)-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-(+)-lR-trans-2,2-dimethyl-3-(2,2-dichlorvinyl)- cyclopropancarboxylat (Transfluthrin, Bayothrin®)
oder Mischungen dieser Wirkstoffe.
Besonders bevorzugt werden die Wirkstoffe 3-AUyl-2-methyl-cyclopent-2-en-4-on- 1-yl-d-cis/trans-chrysanthemat (Pynamin forte®) und
2,3,5,6-Tetrafluorbenzyl-(+)-lR-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.,
Teφentinöl, 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, ß-Phenylethylalkohol, cis-3-Hexanol, Teφineol 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-ß-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, Ethylphenyl- acetat, Ethylenbrassylat, Geranylacetat, Geranylformiat, Isoamylsalicylat, Isoamyl- valerat, Isobornylacetat, Linalylacetat, Methylanthranilat, Methyldihydrojasmonat, Nonylacetat, ß-Phenylethylacetat, Trichlormethylenphenylcarbinylacetat, Teφinyl- 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 gegebenenfalls 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 amoφhe und teilkristalline Polymere sowie Mischungen aus beiden verwendet, die sich thermoplastisch, d.h. als zähflüssige Schmelze verarbeiten lassen und deren Erweichungsbereich 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 amoφhe Polymere werden bevorzugt verwendet:
PVC (WEICH), Polystyrol, Styrol/Butadien, Styrol/Acrylnitril, Acrylnitril/Buta- dien/Styrol, Polymethylacrylat, amoφhe Polycycloolefine, Celluloseester, aromatische Polycarbonate, amoφhe 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-l, 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, amoφhe aromatische Polyamide, aroma- tische Polycarbonate und aromatische Polyurethane und ®TPX -Typen, ©Desmopan
8410, ©Vestamid 1800, ®B AK 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-ß-naphthylamin, ein Kondensat aus Phenetidin und Aceton o.a. 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 ä 10 Stunden eingestellt werden.
Die Wirkstoffchips enthalten im allgemeinen zwischen 0,1 und 80 Gew.-%, vorzugsweise 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 Heizelement 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 vorausgewählten 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 eingebaut 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 Endlosmetallband zwischen jedem Streifen. Die auf diese Weise hergestellten Heizele- mente werden in ein Gehäuse, das den Wirkstoffträger enthält, eingelegt. Zur Integration einer Betriebsanzeige kann auch das erste Metallband zwischen jedem Streifen 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 angespritzt. Anschließend wird der Wirkstoffträger mit dem Wirkstoff um das Heizelement 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 leitfähiger 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 Gitteroder 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 verteilt. 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 Verdampfungstemperaturen 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 Anwenders 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 temperaturlabilen Wirkstoffen, die bei Temperaturen von über 100 bis 120°C nicht mehr eingesetzt werden können. Genauso können wegen der niedrigeren Arbeitstemperatur niedrigschmelzende Kunststoffe wie Polypropylen und Polyethylen eingesetzt werden.
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 verschiedene Wirkstoffchips mit integriertem Heizelement mit unterschiedlichen Wirkstoffen 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.
Zeichnungen und Beispiele
Fig. 1 Perspektivische Ansicht eines Kunststoff-Plättchens mit integriertem Heizelement.
Fig. 2 Schematische Darstellung von möglichen Formgebungen für das Heizelement. 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 Herstellung 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 Widerstand eines jeden Mäanders 20 kΩ so ergibt sich nach P=U2/R=(230 V)2/(20 kΩ + 20 kΩ ) etwa P=l,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=l,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). Beispiele
Beispiel 1:
Zusammensetzung und Anwendung eine Wirkstoffchips mit integriertem Heiz- gerät
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 Querschnitt 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 (230V) 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 verdampfen. 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.
Beispiel 2:
Vergleich der Arbeitstemperaturen von verschiedenen Verdampfersystemen
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 ® = 600,0 mg
4,5 % Aerosil 200 ® = 72,0 mg
0,03 % Farbstoff Sudan Blau 670 ® = 0,48 mg 2,0 % Parfümöl Baygona 226863 ® = 32,0 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 Formulierung des Flüssigverdampfers hatten folgende Zusammensetzung:
0,88 % Transfluthrin ; = 0,308 g
67,12 % Isopar M; = 23,492 g
30,0 % Isopar V = 10,5 g
1,0 % Butylhydroxytoluol = 0,35 g
1,0 % Parfuemoel Deodorins B.Y.R. N 3 = 0,35 g = 35,0 g
Die Verdampfung erfolgte durch ein entsprechendes Heizgerät bei einer Temperatur von l25 bis l35°C. Als drittes Vergleichssystem wurde ein polymerer Wirkstoffträger mit externem Heizgerät gewählt. Es wurde dasselbe Kunststoffmaterial und dieselbe Wirkstoffmenge 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 Arbeitstemperaturen 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 Beislpiel 1 und nur abweichend zu dem erfindungsgemäßen Wirkstoffchip kein integriertes Heizgerät hat, sondern ein externes 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.
Tab. 1: Arbeitstemperatur verschiedener Verdampfersysteme im Vergleich
Figure imgf000022_0001
Beispiel 3:
Vergleich der Abdampfraten von verschiedenen Verdampfersystemen
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 vergleichbare 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 Abgaberaten des Wirkstoffs.
Der Gewichtsverlust an der Gesamtformulierung der einzelnen Systeme setzt sich zusammen aus abgedampftem Wirkstoff und Abdampfung von zusätzlichen Bestandteilen 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 Wirkstoffmenge 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 abgedampfte Wirkstoffmenge, führen. Betrachtet man jedoch den Anteil von Wirkstoff an der gesamten abgedampften Menge, so zeigt sich, dass dieser Anteil beim Wirk- stoffchip 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 Wirkstoffanteilen und übrigen Anteilen zusammensetzt.
Das gute Verhältnis von Wirkstoff zur gesamten abgedampften Menge beim Wirkstoffchip ist auf die Formulierung verbunden mit der niedrigen Arbeitstemperatur, die durch das integrierte Heizgerät möglich wird, zurückzuführen. Die Verdampfungstemperatur 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 Vergleichssystemen liegt die Temperatur, die für die Verdampfung einer ausreichenden Menge an Wirkstoff notwendig ist, auch bei über 100°C, so dass automatisch mit dem Wirkstoffgroße Anteile des übrigen Materials verdampft werden.
Der fast 100%ige Wirkstoffanteil an der gesamten abgedampften Menge beim Wirkstoffchip 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 Gelverdampfer 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).
Tab. 2: Abgaberate der Gesamtformulierung
Figure imgf000025_0001
Figure imgf000026_0001
Tab. 3: Mittelwerte der Abgaberate der Gesamtformulierung
Figure imgf000027_0001
Tab. 4: Abgaberate des Wirkstoffs
Figure imgf000027_0002
Figure imgf000028_0001
Figure imgf000029_0001
Tab. 5: Mittelwerte der Abgaberate des Wirkstoffs
Figure imgf000029_0002
Tab. 6: Anteil des Wirkstoffes an der Gesamtmenge der verdampfenden Stoffe (Mittelwert über 45 Zyklen) in [%]
Figure imgf000029_0003
Bcispiel 4:
Vergleich der für eine vergleichbare biologische Wirkung notwendigen Wirkstoffmengen von verschiedenen Verdampfersystemen
Ein Vorteil des Wirkstoffchips zeigt sich darin, dass eine gleiche abgedampfte Wirkstoffmenge wie beim Gelverdampfer und beim Flüssigverdampfer eine bessere biologische Wirkung hat. Dies liegt daran, dass beim Gelverdampfer und beim Flüssigverdampfer 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.
Tab. 7: Wirkstoffmenge, die gleiche biologische Wirkung ergibt
Figure imgf000030_0001
Beispiel 5:
Die biologische Wirkung der Wirksoffchips
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 Wirkstoffchips gemäß Beispiel 1 verwendet.
Tab. 8: Biologische Wirkung des Wirkstoffchips
Figure imgf000031_0001
Figure imgf000032_0001
Die Ergebnisse zeigen die erwartete biologische Wirkung des Systems. Die Anwendungszeit kann durch Variation der Wirkstoffkonzentration im Wirkstoffchip beliebig eingestellt werden.

Claims

Patentansprüche
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 Widerstand und zwei elektrische Kontakte aufweist.
2. Wirkstoffchip nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement 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 durchdringbaren Oberflächenschicht versehen ist.
7. Wirkstoffchip nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige, gelförmige oder feste Wirkstoff oder die Wirkstoffmischung 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, Polypropylen, ®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 Material besteht.
13. Wirkstoffchip nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement 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 Heizelement mit der Gitter- oder Wabenstruktur in zwei Streifen ausgeführt ist, die jeweils an einem Ende kontaktiert und an dem der Kontaktierung entgegengesetzten 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 Betriebsanzeige 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 Widerstand integriert wird.
28. Wirkstoffchip nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass als Wirkstoffe Pyrethroide, acaride Wirkstoffe, Duftstoffe oder ätherische 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 ä 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 eingelegt 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 ausgestanzt, 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 Wirkstoffträger 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 Endlosmetallband 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 Wirkstoffträger extrudiert wird, so dass ein Kunststoffdraht hergestellt wird, dessen Kern das Heizelement bildet und dessen Mantel der Wirkstoffträger bildet.
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