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Logistik/Verpackungstechnik Günstige Alternative

| Redakteur: Redaktion PROCESS

Kunststoffe sind korrosionsbeständig und bruchsicher, mit niedrigem spezifischen Gewicht und höherer spezifischer Festigkeit als andere Werkstoffe. In der Regel lassen sie sich auch einfacher und preisgünstiger verarbeiten, vor allem dann, wenn es um größere Stückzahlen geht. Nicht verwunderlich, dass die Medizintechnik längst die Polymere entdeckt hat.

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( Archiv: Vogel Business Media )

Kunststoffe sind korrosionsbeständig und bruchsicher, mit niedrigem spezifischen Gewicht und höherer spezifischer Festigkeit als andere Werkstoffe. In der Regel lassen sie sich auch einfacher und preisgünstiger verarbeiten, vor allem dann, wenn es um größere Stückzahlen geht. Nicht verwunderlich, dass die Medizintechnik längst die Polymere entdeckt hat.

Hinter dem Begriff Medizintechnik verbirgt sich ein lukrativer und dynamischer Markt. Aktuelle Analysen einschlägiger Rohstofflieferanten ergeben für den Weltmarkt eine Größenordnung von derzeit 170 Milliarden Euro. Rund 40% davon entfallen auf die USA, etwa 26% auf Europa. Der Anteil der Bundesrepublik Deutschland am weltweiten Bedarf liegt bei ungefähr 8%. Das jährliche Wachstum wird auf knapp 6% geschätzt.

Der augenblickliche Verbrauch an Kunststoffen in der Medizintechnik dürfte rund drei Millionen Tonnen betragen, wobei sich diese Menge aufteilt in jeweils eine Hälfte, die unmittelbar in die Herstellung von medizinischen Produkten im weitesten Sinne geht, und eine zweite Hälfte für Verpackungen im medizinischen Bereich.

Als Mitte September 2002 die VDI-Gesellschaft Kunststofftechnik (VDI-K) in Bad Neuenahr erstmals zu einer internationalen Konferenz unter dem Motto „Kunststoffe in der Medizintechnik“ eingeladen hatte, kamen Experten zu der Prognose, dass bis zum Jahr 2005 an die 3,5 bis 4 Millionen Tonnen Kunststoffe weltweit in der Medizintechnik verbraucht werden.

Rund 50% dieses polymeren Konsums spielen sich in den USA ab. Auf Westeuropa entfallen etwa 24%, auf Asien 20%. Deutschland ist innerhalb Europas mit einem Anteil von 40% der mit Abstand größte Konsument. Es folgen Frankreich (19%) und Italien (17%). Mit jeweils rund 30% sind nach den Recherchen des skandinavischen Rohstoffherstellers Borealis Polyethylen (PE) und Polyvinylchlorid (PVC) die bei weitem am meisten verbrauchten Kunststoffe. Polystyrol (PS) folgt mit ca. 20% und Polypropylen (PP) mit rund 13%.

Dieses „Ranking“ macht auch deutlich, dass so genannte Hightech-Kunststoffe wie ABS, Polycarbonat, POM, aber auch PET oder PMMA („Plexiglas“) bisher eine noch eher untergeordnete Rolle spielen, obwohl sich sehr spezielle, überzeugende Anwendungen aus diesen „Exoten“ im Portfolio der Erzeuger realisieren und erstaunliche Spareffekte damit erzielen lassen.

Vom Ende der Stahlzeit

Längst vorbei jedenfalls sind die Zeiten, in denen Metalle wie Aluminium, Stahl und Titan, aber auch Glas und Keramik die Materialien der Wahl für das medizinische Einsatzfeld waren. Mit einem Anteil von knapp 50% haben sich die polymeren Werkstoffe zur wichtigsten Materialgruppe in der Medizintechnik gemausert, und sie sind weiter auf dem Vormarsch. Die Kunststoffe in der Medizintechnik sind ihren konventionellen Konkurrenten in etlichen Punkten um Längen voraus. Nicht nur, dass sie korrosions- und chemikalienbeständig, bruchsicher und - wenn erwünscht - transparent sind.

Sie weisen in der Regel auch eine höhere spezifische Festigkeit bei gleichzeitig geringerem spezifischen Gewicht auf. Außerdem können sie mit den in der Kunststoffbranche gängigen Verfahren wie Spritzgießen, Blas- oder auch Thermoformen kostengünstiger verarbeitet werden, vor allem in größeren Stückzahlen. In der Medizin- und Pharmatechnik geht der Trend eindeutig in Richtung Einwegprodukte wie den schon heute weithin verbreiteten Einwegspritzen. Hier nun eröffnet sich den relativ preiswerten Massenkunststoffen ein viel versprechender Markt.

Das könnte auf lange Sicht eine Domäne des Polypropylen (PP) werden, einem Thermoplast, der nicht nur über das gewünschte und erforderliche Eigenschaftsprofil verfügt, sondern ebenfalls mit einem guten Preis-/Leistungsverhältnis überzeugen kann.

Kostengründe waren ebenfalls für die Firma Dräger Medical Ausgangspunkt, bei der Konzeption eines neuen Anästhesiegeräts forciert auf Kunststoff zu setzen. Während solche Beatmungsapparate früher zu einem großen Teil aus metallischen Werkstoffen gefertigt wurden, besteht das Basismodul zur Luftaufbereitung und Mischung aus „Fortron“, einem PPS (Polyphenylensulfid) von Ticona. Einsparungen in der Herstellung bringt auch der „Novolizer“ der Frankfurter Sofotec GmbH, der als einfach zu handhabender Pulverinhalator zur Dauertherapie von Atemwegserkrankungen angeboten wird.

Und wenn bis dato solche Inhalatoren als Einweggeräte eine auf Dauer teure Lösung waren, konnte mit dem „Novolizer“ der erste mehrfach verwendbare Vertreter seiner Art vorgestellt werden. Mit entsprechenden Nachfüllpatronen für das Arzneimittel kann das Gerät bis zu ein Jahr eingesetzt werden. Dessen Gehäuse besteht aus „Novodur“, einem ABS-Polymer von Bayer. Weitere Funktionsteile sind aus „Makrolon“, dem Polycarbonat aus gleichem Haus, sowie aus „Hostaform“ (POM) und „Celanex“ (PBT) von Ticona.

Nadellose Injektion

Kunststoffe haben auch dazu beigetragen, dass die uralte Angst des Patienten vor dem Einstich der Injektionsnadel bald endgültig der Vergangenheit angehört - mit der Entwicklung nadelloser Injektionssysteme. So berichtet Ticona von einem nadellosen Einweginjektor der britischen Firma Weston Medical, mit dem die gewünschte Dosis flüssiger Medikamente in weniger als einer halben Sekunde unter die Haut injiziert werden kann. Eine mit Gas betriebene Feder dient als Antrieb.

Während für die Geräte der ersten Generation noch Kapseln aus Glas zur Lagerung und Verabreichung der Medizin verwendet wurden, kommen jetzt Kapseln aus „Topas“, einem Cycloolefin-Copolymer (COC) von Ticona, zum Einsatz (siehe auch PROCESS PharmaTEC 2-2004, S. 12). Die Fertigung wurde dadurch nach Angaben des britischen Hersteller einfacher und kostengünstiger. Vorteilhaft sind außerdem das geringere Gewicht, die hohe Wasserdampfbarriere sowie die Sterilisierbarkeit der aus COC gefertigten Geräte mit allen Standardmethoden und einer hoch energetischen Bestrahlung.

Erhebliche Fortschritte in der Herstellung medizinischer Artikel brachte auch die Einführung der Reinraumtechnik in der Kunststoffverarbeitung, der damit ein nicht geringer Anteil an der „polymeren Gesundheitsreform“ zukommt. Aufgrund der heute verfügbaren Ausrüstung in diesem Segment kann unter weitgehender bis zu nahezu absolut staubfreier Umgebungsluft produziert werden, sodass keine Fremdstoffe an die in Reinraumkabinen oder kompletten Fertigungsbereichen hergestellten Bauteile abgegeben werden. Damit kann dem Endkunden ein garantiert keimfreies Produkt angeliefert werden.Spritzen aus dem Reinraum

Im Reinraum werden auch die von der Firma Schott Pharmaceutical Packaging unter dem Handelsnamen „TopPac“ propagierten Spritzen gefertigt, aus dem schon erwähnten transparenten und als pharmatauglich eingestuften COC „Topas“ von Ticona. Es handelt sich bei „TopPac“ um sterile, vorfüllbare Spritzen, die im Vergleich zu den früher gebräuchlichen Glasprodukten eine höhere Sicherheit bieten, doch gleichzeitig preiswerter herzustellen sind.

Entfallen können zeitintensive Prozesse wie die Eingangskontrolle, das Waschen und Sterilisieren. Die Spritzen werden vom Hersteller zum einfachen Handling in Nester abgepackt und durchlaufen anschließend eine Strahlensterilisation. Die betreffende Pharmafirma, bei der die Spritzen ebenfalls unter Reinraumkonditionen mit dem Arzneimittel abgefüllt werden, erhält die „TopPac“-Injektionsartikel direkt in den Reinraum angeliefert: „ready-to-be-filled“ - wie es dazu von Schott heißt.

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