Additivi per polimeri antimicrobici

I TPE GLS di Avient con tecnologia antimicrobica inibiscono la crescita batterica del 99,9% e resistono alla crescita fungina

Lo sviluppo di tecnologie per combattere virus e batteri nel mondo delle materie plastiche ha una lunga tradizione, legata alla necessità di inibire la proliferazione di microorganismi e muffe sulle superfici dei manufatti, causa di cattivi odori, decolorazione e, più in generale, precoce degradazione di proprietà ottiche, meccaniche ed estetiche. Il tema è tornato alla ribalta recentemente, durante la pandemia di coronavirus, in occasione della quale sono state sottoposte a verifica le proprietà di inibizione verso i ceppi virali più pericolosi, tra i quali il SARS-CoV-2, ottenendo in alcuni casi riscontri positivi.

Senza addentrarci troppo nella biologia, chiariamo qualche termine spesso utilizzato in questo contesto. Un agente antimicrobico è un prodotto che contrasta lo sviluppo di microorganismi, inteso in senso generale: viene detto battericida se li uccide, oppure batteriostatico se si limita a inibirne la proliferazione. Negli impieghi industriali, l’agente può essere aggiunto al polimero in forma di masterbatch additivo (in massa), oppure applicato al componente mediante coating (rivestimento).

Gli agenti più diffusi

Anche al netto dell’effetto anti-covid, l’utilizzo di materiali dotati di proprietà antimicrobiche può apportare diversi vantaggi: ad esempio, nel packaging alimentare prolunga la shelf-life dei prodotti confezionati, evitando la proliferazione di patogeni e riducendo la formazione di macchie (soprattutto sui film), mentre in articoli per esterno previene la formazione di muffe e scolorimenti, nel caso sia di plastiche sia di tessuti sintetici.

Uno degli agenti microbici più utilizzati è l’argento, che interagisce con il metabolismo dei batteri, impedendo loro di convertire le sostanze nutritive in energia. Un effetto simile si ottiene con il rame e le sue leghe. Un’altra classe di sostanze, i liquidi ionici (ILs), soprattutto quelli a base di sali di imidazolo, stanno trovando applicazione nella formulazione di plastificanti e agenti antimicrobici. Una soluzione diversa viene proposta da Parx Materials. L’azione contro la proliferazione di batteri e virus avviene senza l’utilizzo di biocidi – come l’argento o il rame – ma si ispira ai meccanismi di difesa del corpo umano, imitando le caratteristiche fisiche della pelle: utilizza, cioè, un oligoelemento presente in abbondanza nell’organismo, quindi completamente biocompatibile.

Marfran ha lanciato una nuova linea di elastomeri termoplastici con effetto batteriostatico destinata ad applicazioni dove l’igiene è un requisito critico

Per film e TPE

Numerosi produttori di additivi e masterbatch propongono oggi formulazioni antimicrobiche specifiche per materiali o applicazioni.

L’italiana Viba, ad esempio, ha recentemente introdotto sul mercato un concentrato su carrier polietilene ottimizzato per l’estrusione di film (Vibatan PE Batteriostatico 51A0150), indicato nella produzione di guanti per uso medicale (dove la presenza di additivi batteriostatici organici, come alcol, fenoli e tensioattivi non è sempre gradita), capace di inibire la proliferazione superficiale di batteri, funghi, germi e muffe. Il principio attivo viene rilasciato con continuità e in piccole dosi, prevenendo la formazione di cattivi odori e macchie sul film e inibendo anche la proliferazione di alcuni tipi di coronavirus. L’additivo è considerato atossico secondo la normativa americana FDA ed europea, quindi idoneo anche per utilizzi al contatto alimentare.

Restando in Italia, Marfran ha lanciato nei mesi scorsi una linea di compound batteriostatici rivolti alla produzione di articoli flessibili in elastomero termoplastico (TPE) a contatto con alimenti o direttamente con il corpo. Frutto di un accordo con un produttore di additivi e masterbatch antimicrobici, la nuova linea TPE Marfran batteriostatico è destinata ad applicazioni dove l’igiene è un requisito critico: dispositivi di protezione personale (scudi facciali, mascherine, guanti, zoccoli) e strumenti odontoiatrici, fino ad attrezzi sportivi e imballaggi alimentari. Il materiale è stato sottoposto a test (secondo lo standard ISO 22196:2011) che hanno verificato l’inibizione dell’attività batterica di Escherichia coli (Gram negativo) del 99,9% e di Staphylococcus aureus (Gram positivo) del 98,4%.

TPE antimicrobici sono stati introdotti di recente anche dalla statunitense Avient per applicazioni di stampaggio a iniezione (serie GLS): tre diverse formulazioni a base di additivo fornito da Lonza, capaci di rendere gli elastomeri termoplastici Versaflex e OnFlex resistenti contro la proliferazione di funghi e batteri, indicate per applicazioni nell’elettronica di consumo per maniglie e impugnature, o negli interni auto, come ad esempio tappetini, portabicchieri e guarnizioni di impianti di climatizzazione.

Un’altra azienda italiana, Ruspa Officine, ha invece adottato la soluzione antimicrobica Saniconcentrate di Parx Materials per stampare a iniezione componenti per mezzi pubblici soggetti a contatto – e quindi possibile mezzo di contagio –, come maniglie e tavolini. Incorporati in diversi polimeri, per superfici sia solide sia tessili, questi additivi a base di oligoelementi naturali (tra cui lo zinco) possono raggiungere un’efficacia fino al 99,9% contro batteri e virus, tra cui anche SARS-CoV-2 (Covid-19), Corona 229E, H1N1 e H3N2, come è risultato da test condotti in laboratori indipendenti.

Le lastre estruse Plexiglas XT Antimicrobial di Röhm presentano un rivestimento su entrambi i lati che inibisce la proliferazione microbica migliorando anche la resistenza ai graffi e agli agenti chimici

Anche Plexiglas antimicrobico

La gamma di materiali e applicazioni che vedono l’impiego di additivi antimicrobici ha subito un forte incremento in seguito alla pandemia da Coronavirus. Così, vista la diffusione delle barriere antirespiro, la tedesca Röhm ha deciso di inserire a catalogo una versione ad hoc delle lastre acriliche trasparenti Plexiglas. Le lastre estruse Plexiglas XT Antimicrobial presentano un rivestimento su entrambi i lati che inibisce la proliferazione microbica migliorando anche la resistenza ai graffi e agli agenti chimici. Il tutto senza interferire sia con le qualità ottiche intrinseche del materiale, quali trasparenza e brillantezza, sia con le tolleranze di spessore o la lavorabilità.

Non mancano soluzioni nel segmento delle resine poliuretaniche. Le propone Trelleborg con la linea AMV Shield: basato su particelle di argento, l’additivo può essere integrato nei poliuretani e nei polimeri termoplastici fornendo una protezione antimicrobica passiva in applicazioni sensibili come maniglie e dispositivi medicali. Lo spettro di azione include MRSA, Influenza A H1N1, VRE, C-Difficile ed Escherichia coli, mentre la capacità di inibizione batterica può arrivare fino al 99,9%.

L’additivo antimicrobico a base argento GermsClean di Ampacet è utilizzabile su un’ampia gamma di polimeri termoplastici e per diverse applicazioni

L’argento è utilizzato anche da Ampacet per formulare l’additivo antimicrobico GermsClean, utilizzabile su un’ampia gamma di polimeri termoplastici e per diverse applicazioni, quali film, foglie e lastre, articoli stampati e fibre: solo per fare alcuni esempi, viene impiegato nella produzione di manici di spazzolini da denti, camici chirurgici, imballaggi alimentari, spremiagrumi e taglieri domestici, sacchetti per la spazzatura, cover di smartphone, componenti auto per interni. Lo spettro di azione, anche in questo caso, comprende batteri quali Escherichia coli, Bacillus cereus e Staphylococcus aureus, ma è efficace anche contro la proliferazione di funghi patogeni.

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