CN109071323B - 抗微生物的可相分离玻璃/聚合物制品及其制造方法 - Google Patents

抗微生物的可相分离玻璃/聚合物制品及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种抗微生物制品，其包括：抗微生物复合区域，所述抗微生物复合区域包括包含聚合物材料的基质以及基质内的第一组多个颗粒。颗粒包括具有含铜抗微生物试剂的可相分离玻璃。抗微生物复合区域可以是含有所述第一组多个颗粒的膜，其后续层叠到块元件。还可以将所述第一组多个颗粒压入膜或块元件中，以限定抗微生物复合区域。根据修改的EPA铜测试方案，抗微生物复合区域的暴露表面部分对于金黄色葡萄球菌、产气肠杆菌和铜绿假单胞菌中的至少一种的浓度可展现出至少2的对数下降。

Description

抗微生物的可相分离玻璃/聚合物制品及其制造方法
相关申请的交叉参考
本申请根据35U.S.C.§119，要求2016年01月28日提交的美国临时申请系列第62/287,982号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
背景技术
本公开一般地涉及抗微生物制品及其制造方法。更具体来说，本文所述的各种实施方式涉及具有含铜抗微生物试剂的玻璃/聚合物复合抗微生物制品及其各种制造方法。
消费者电子制品，包括触摸激活或触摸交互装置，例如屏幕表面(例如具有用户交互能力通过触摸表面的具体部分激活的电子器件的表面)变得越来越流行。随着用户和装置之间的基于触摸屏的交互程度的增加，也增加了会在用户与用户之间传输表面藏匿的微生物(例如，细菌、真菌和病毒等)的可能性。除此之外，结合了触摸激活或触摸交互装置的外壳也包括藏纳了此类会在用户之间传播的微生物的表面。微生物传播考虑也是与各种电子设备、家具和建筑制品、灶台、台面、门把手、轨道、电梯控制面板、其他装置控制面板以及用于医疗、办公和消费者设定的其他制品相关的许多“高触摸”表面的一项考虑，其中，用户或者消费者等与这些此类“高触摸”表面发生接触。
为了使得各种材料上存在的微生物尽可能得少，向各种玻璃赋予所谓的“抗微生物”性质；但是，需要提供这样一种制品，其整个制品(包括外壳和用作覆盖玻璃的任何玻璃)也展现出抗微生物性质。因此，可用于某些应用的抗微生物制品应该是对于它们的使用目的而言是足够耐用的，同时还提供持续的抗微生物性质，其是被动的或者不需要用户或者外源(例如，UV光的)额外激活。除此之外，抗微生物玻璃和制品应该提供受控的抗微生物活性。
在一些情形中，证实旨在展现出抗微生物性质的聚合物/玻璃复合制品具有小得多的抗微生物功效。与此类制品相关的一个问题是确保这些制品的表面处存在的抗微生物试剂的浓度足以提供所需的抗微生物功效。另一个问题是确保此类制品的表面上存在的微生物停留的持续时间足以被复合制品中的抗微生物试剂杀灭或者中和。
在某些情形下，旨在展现抗微生物性质的聚合物/玻璃复合制品以降低对于目标应用而言重要的其他性质来这样做和/或对于给定应用而言是太过昂贵的。例如，一个此类问题是确保含抗微生物试剂的制品不因为存在此类试剂而展现出应用相关的机械和/或光学性质的下降。另一个问题是考虑到抗微生物试剂它们的相对成本会是高昂的，要确保结合到制品中的抗微生物试剂的量得到小心控制，以实现所需的功效。另一个问题是一些常规抗微生物制品的暴露表面或多个暴露表面会需要额外的成本高昂的表面处理和其他加工步骤，从而使得这些制品中的抗微生物试剂适当地暴露出来以实现所需的抗微生物功效水平。除此之外，这些处理中的部分会降低或者其他方式改变与抗微生物制品相关的机械和/或光学性质。
因此，需要这样的抗微生物制品，其包括聚合物/玻璃复合制品，其具有的外部表面可以构造成产生所需的抗微生物功效水平而不损害其他性质和/或成本降低，以及还需要它们的制造方法。
发明内容
本公开的第一个主要实践方式属于抗微生物制品，其包括：抗微生物复合区域，所述抗微生物复合区域包括包含聚合物材料的基质，以及基质内的第一组多个颗粒(例如，第二相颗粒)。颗粒包括具有含铜抗微生物试剂的可相分离玻璃。
在一些方面中，抗微生物制品的所述第一组多个颗粒可以包括可相分离玻璃，其包括B2O3、P2O5和R2O中的至少一种，以及抗微生物试剂是赤铜矿，其包含多种Cu1+离子。在某些方面中，所述多个第二相颗粒具有由325标准US目尺寸限定的尺寸分布。此外，可相分离玻璃可以包含约10-50摩尔％的赤铜矿。
在一些方面，可以使用块元件(bulk element)作为抗微生物制品的一部分。块元件以及抗微生物复合区域的基质可以包括选自下组的聚合物材料：聚丙烯、聚烯烃和聚砜。在某些方面中，块元件和抗微生物复合区域的基质的聚合物材料的特征可以是明显疏水性的，而基质和/或块元件的暴露表面部分的特征可以是明显亲水性的。抗微生物制品的其他方面采用块元件、基质(即，抗微生物复合区域的基质)以及基质和/或块元件的暴露表面部分，它们包括特征是明显亲水性的聚合物材料。此外，制品的暴露表面部分可以包括源自基质的等离子体处理的官能团。
根据抗微生物制品的一些实践方式，抗微生物复合区域是层叠到块元件的主表面的抗微生物复合膜。在该构造中，块元件可以不含颗粒，所述颗粒包括具有含铜抗微生物试剂的可相分离玻璃。在这些制品的一些实施方式中，抗微生物复合膜的基质和块元件可以是由相同、或者基本相似的聚合物材料制造的。在某些实践方式中，块元件可以包括第二组多个颗粒，其具有与块元件的聚合物材料相同或不同的机械性质。例如，所述第二组多个颗粒可以展现出比块元件的聚合物材料更高的弹性模量，因而起到强化块元件的作用。根据这些抗微生物制品的另一个实施方式，包含具有含铜抗微生物试剂的可相分离玻璃的颗粒可以被压入、压印入或者其他方式注入抗微生物复合膜中。
根据抗微生物制品的另一个实践方式，抗微生物复合区域从块元件的主表面延伸到元件内的第一选定深度，以及块元件具有包含聚合物材料的组成。在该构造中，块元件低于抗微生物复合区域的一部分可以不含颗粒，所述颗粒包括具有含铜抗微生物试剂的可相分离玻璃。在某些实施方式中，块元件可以是膜形式；因此，在这些实施方式中，抗微生物玻璃制品也是膜形式。在这些制品的某些其他实践方式中，(例如，低于抗微生物复合区域的)块元件可以包括第二组多个颗粒，其具有与块元件的聚合物材料相同或不同的机械性质。例如，所述第二组多个颗粒可以展现出比块元件的聚合物材料更高的弹性模量。根据这些抗微生物制品的另一个实施方式，包含具有含铜抗微生物试剂的可相分离玻璃的颗粒可以被压入、压印入或者其他方式注入块元件中到达所述第一选定深度。
根据抗微生物复合区域是层叠到块元件的主表面的膜的抗微生物制品的一些实施方式，膜的暴露表面部分构造作为用于显示器装置的覆盖屏幕、用于显示器装置的外壳、台面、桌面、门把手、导轨、电梯控制面板的高触摸表面或者其他具有高触摸表面的相当的装置或元件。在抗微生物复合区域从块元件的主表面延伸到第一选定深度的抗微生物制品的其他实施方式中，块元件的主表面(即，抗微生物复合区域的暴露表面部分)可以类似地构造作为用于显示器装置的覆盖屏幕、用于显示器装置的外壳、台面、桌面、门把手、导轨、电梯控制面板的高触摸表面或者其他具有高触摸表面的相当的装置或元件。
在抗微生物制品的一些实践方式中，抗微生物复合区域的暴露表面部分对于金黄色葡萄球菌、产气肠杆菌和铜绿假单胞菌中的至少一种的浓度展现出至少2的对数下降，这是根据修改后的美国环境保护局“Test Method for Efficacy of Copper AlloySurfaces as a Sanitizer(铜合金表面作为消毒剂的功效测试方法)”测试条件进行的，其中，修改后的条件包括用该方法规定的含铜表面替代抗微生物制品，以及使用铜金属制品作为该方法规定的对照样品(统称为“Modified EPA Copper Test Protocol(修改的EPA铜测试方案)”)。在某些方面，根据相同的修改的EPA铜测试方案测试条件，对于相同的细菌，暴露表面部分可以展现出至少3、4、或者甚至5的对数下降。
本公开的第二个主要实践方式属于制造抗微生物制品的方法，其包括如下步骤：使得包含具有含铜抗微生物试剂的可相分离玻璃的颗粒与包含聚合物颗粒的基质前体混合，以限定抗微生物混合物；以及将抗微生物混合物成形为抗微生物复合膜，其包括基质和基质内的第一组多个颗粒。在某些方面，该方法还包括将抗微生物复合膜固定到块元件的主表面的步骤。在其他方面，抗微生物制品是抗微生物复合膜。方法的其他实施方式还包括使得抗微生物混合物的基质前体熔融的步骤，以提供所述第一组多个颗粒的分散体，以及聚合物颗粒是热塑性颗粒。在另一个实施方式中，成形步骤包括将抗微生物混合物挤出成抗微生物复合膜，以及聚合物颗粒是热塑性颗粒。
根据前述实践方式的某些方面，该方法还可包括在成形步骤之后的处理步骤。具体来说，处理步骤可以包括对抗微生物复合膜进行磨损，以限定或者任意其他方式展现出所述第一组多个颗粒(例如，含有具有含铜试剂的可相分离玻璃的颗粒)和基质的暴露部分。可以用手打磨、喷砂处理或者其他类似的研磨和/或抛光技术进行磨损。在方法的其他方面中，处理步骤可以包括对抗微生物复合膜进行磨损和等离子体处理，以限定或者任意其他方式展现出所述第一组多个颗粒与基质的暴露部分。在这些实践方式中，可以在等离子体处理之前进行磨损，或者反之亦可。此外，可以用在基质的暴露部分中生产或者任意其他方式产生官能团的任意各种已知工艺来进行等离子体处理。
本公开的第三个主要实践方式属于制造抗微生物制品的方法，其包括如下步骤：形成具有主表面的块元件，所述块元件包含聚合物材料；以及将包含具有含铜抗微生物试剂的可相分离玻璃的颗粒压入块元件的主表面中，以限定抗微生物复合区域。抗微生物复合区域包括：(a)包含聚合物材料的基质；和(b)以一定体积比例位于基质内的第一组多个颗粒。在该方法的一个实施方式中，块元件是膜，压入步骤包括将颗粒压印入块元件的主表面中，以及抗微生物复合区域是抗微生物复合膜。在某些实施方式中，该方法还可包括将抗微生物复合膜固定到第二块元件的主表面的步骤。在该方法的其他实施方式中，压入步骤包括将颗粒压印入块元件的主表面中以限定抗微生物复合区域，以及抗微生物复合区域从块元件的主表面延伸到第一选定深度。
在以下的详细描述中提出了本文的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的各种实施方式而被认识。
应理解，上面的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求书的性质和特点的总体评述或框架。所附附图提供了进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各种实施方式的原理和操作。
附图说明
图1是本公开的一个实践方式的抗微生物制品的透视示意图，其包括块元件和抗微生物复合区域，所述抗微生物复合区域包含基质和第一组多个含抗微生物试剂的第二相颗粒。
图1A是根据本公开的另一个实践方式的抗微生物制品的透视示意图，其包括块元件和抗微生物复合膜形式的抗微生物复合区域。
图1B是根据本公开的另一个实践方式的抗微生物制品的透视示意图，其包括块元件和抗微生物复合区域，其中，含有抗微生物试剂的第二相颗粒被压入块元件的主表面中。
图2是第二相颗粒的横截面图，其包含根据一个实施方式的可相分离玻璃和含铜抗微生物试剂。
图3是可用于本公开的抗微生物制品中的可相分离玻璃的能量色散谱(EDS)图像。
图4A&4B是可用于本公开的抗微生物制品中的抗微生物复合膜的照片。
图5是根据本公开的实践方式的抗微生物制品的抗微生物功效的柱状图。
具体实施方式
下面详细参考各个实施方式，它们例子在附图中示出。
本公开的方面大致属于抗微生物制品，其包括第二相颗粒，所述第二相颗粒包含具有抗微生物性质的玻璃组合物。本文所揭示的玻璃的抗微生物性质包括抗病毒性和/或抗菌性。如本文所用术语“抗微生物”指的是材料或材料表面会杀灭或抑制细菌、病毒和/或真菌的生长。本文所用的术语并不表示材料或材料表面能够杀灭或抑制该族中所有微生物物种的生长，而是能够杀灭或抑制一种或多种来自该族的微生物物种的生长。
如本文所用术语“对数下降”表示-log(Ca/C0)，其中Ca是抗微生物表面的菌落形成单位(CFU)数量，C0是并非抗微生物表面的对照表面的菌落形成单位(CFU)数量。例如，“对数下降3”等于杀灭了约99.9％的细菌、病毒和/或真菌。类似地，“对数下降5”等于杀灭了约99.999％的细菌、病毒和/或真菌。
参见图1，提供了作为示例性示意形式的抗微生物制品100。如所示，制品100包括具有外主表面40的块元件60。在其他方面中，制品100不包括块元件60(未示出)。不依赖于块元件60的存在，制品100包括抗微生物复合区域50，其包括基质10，所述基质10包括聚合物材料、基本由聚合物材料构成或者由聚合物材料构成。抗微生物复合区域50还包括基质10内的多个第二相颗粒20。颗粒20包括具有含铜抗微生物试剂的可相分离玻璃。同样如图1所示，制品100的主表面40包括第二相颗粒20和基质10的暴露表面部分。
此外，所述多个颗粒20以第二相体积比例分布在基质10中。在一些实施方式中，所述多个颗粒以0.1-50％(或者更具体来说，1-30％或5-25％)的第二相体积比例分布。这些范围反映了确保制品100的抗微生物功效与使得第二相颗粒20对于制品100的机械性质的影响最小化之间的平衡。
如上文所述，第二相颗粒20包括具有含铜抗微生物试剂的可相分离玻璃。用于颗粒20的相分离玻璃的一个例子如2015年2月16日提交的美国专利申请第14/623,077号(其在2015年8月20日作为美国专利公开第2015/0230476号所公布)所述，其与可相分离玻璃相关的重要部分通过引用结合入本公开中。在一个或多个实施方式中，用于第二相颗粒20的可相分离玻璃包括Cu物质。在一个或多个替代实施方式中，Cu物质可以包括Cu1+、Cu0和/或Cu2+。Cu物质的总量可以大于或等于约10重量％。但是，将如下文更详细所述，使Cu2+的量最小化或降低，从而抗微生物玻璃基本不含Cu2+。可以在抗微生物玻璃的表面上或者表面中和/或块体上或者块体中存在Cu1+离子。在一些实施方式中，在抗微生物玻璃的玻璃网络和/或玻璃基质中存在Cu1+离子。当Cu1+离子存在于玻璃网络中时，Cu1+离子与玻璃网络中的原子自动键合。当Cu1+离子存在于玻璃基质中时，Cu1+离子可以以分散在玻璃基质中的Cu1+晶体的形式存在。在一些实施方式中，Cu1+晶体包括赤铜矿(Cu2O)。在此类实施方式中，当存在Cu1+晶体时，材料可以被称作是抗微生物玻璃陶瓷，旨在表示具有晶体的一种特定玻璃类型，其可以经过也可以没有经过将一个或多个晶相引入玻璃中和/或在玻璃中产生一个或多个晶相的常规陶瓷化过程。当Cu1+离子以非晶体形式存在时，材料可以被称作抗微生物玻璃。在一些实施方式中，Cu1+晶体和与晶体无关的Cu1+离子这两者都存在于本文所述的抗微生物玻璃中。
在抗微生物制品100的一个或多个方面中，用于第二相颗粒20的抗微生物玻璃可以由如下组合物形成，以摩尔％计，其可以包含：约为40-70SiO2，约为0-20Al2O3，约为10-30含铜氧化物，约为0-15CaO，约为0-15MgO，约为0-25P2O5，约为0-25B2O3，约为0-20K2O，约为0-5ZnO，约为0-20Na2O，和/或约为0-5Fe2O3。在此类实施方式中，含铜氧化物的量大于Al2O3的量。在一些实施方式中，组合物可以包含R2O含量，其中，R可以包括K、Na、Li、Rb、Cs及其组合。
在本文所述的组合物的实施方式中，SiO2作为主要的形成玻璃的氧化物。组合物中SiO2存在的量应该足以提供展现出在抗微生物制品100中适合其用途或应用(例如，具有一个或多个“高触摸”表面、制品外壳等应用)所需的化学耐久性的玻璃。可以对SiO2的上限进行选择，以控制本文所述组合物的熔化温度。例如，过量的SiO2可能驱使200泊时的熔化温度到达高温，在该温度，可能在加工过程中以及在所得到的玻璃中出现或者产生诸如澄清气泡之类的缺陷。此外，与大多数氧化物相比，SiO2降低通过所得到的玻璃的离子交换产生的压缩应力。换言之，由具有过量SiO2的组合物形成的玻璃可能无法到达与由非过量SiO2组合物形成的玻璃相同的可离子交换程度。作为补充或替代，根据一个或多个实施方式，组合物中存在的SiO2可能增加所得到的玻璃在破裂之前的塑性变形属性。由本文所述的组合物形成的玻璃中的SiO2含量增加还可能增加玻璃的压痕断裂阈值。
在抗微生物制品100的一个或多个方面中，以摩尔％计，用于第二相颗粒20的玻璃的组合物包含的SiO2的量是如下范围：约为40至约70、约为40至约69、约为40至约68、约为40至约67、约为40至约66、约为40至约65、约为40至约64、约为40至约63、约为40至约62、约为40至约61、约为40至约60、约为41至约70、约为42至约70、约为43至约70、约为44至约70、约为45至约70、约为46至约70、约为47至约70、约为48至约70、约为49至约70、约为50至约70、约为41至约69、约为42至约68、约为43至约67约为44至约66、约为45至约65、约为46至约64、约为47至约63、约为48至约62、约为49至约61、约为50至约60，以及其间的所有范围和子范围。
在抗微生物制品100的一个或多个方面中，以摩尔％计，用于第二相颗粒20的玻璃的组合物包含的Al2O3的量是如下范围：约为0至约20、约为0至约19、约为0至约18、约为0至约17、约为0至约16、约为0至约15、约为0至约14、约为0至约13、约为0至约12、约为0至约11、约为0至约10、约为0至约9、约为0至约8、约为0至约7、约为0至约6、约为0至约5、约为0至约4、约为0至约3、约为0至约2、约为0至约1、约为0.1至约1、约为0.2至约1、约为0.3至约1、约为0.4至约1、约为0.5至约1、约为0至约0.5、约为0至约0.4、约为0至约0.3、约为0至约0.2、约为0至约0.1，以及其间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，组合物基本不含Al2O3。如本文所用术语，相对于组合物和/或所得到的玻璃的组分的术语“基本不含”指的是在初始配料或后续的后加工(例如，离子交换过程)期间，没有主动或者故意将该组分添加到组合物，但是可能作为杂质存在。例如，当组分存在的量小于约0.01摩尔％时，可以将玻璃描述为基本不含该组分。
可以对Al2O3的量进行调节，从而作为用于第二相颗粒20的玻璃中的玻璃成形氧化物和/或控制熔融组合物的粘度。不受限于理论，相信当组合物中碱性氧化物(R2O)的浓度大于或等于Al2O3的浓度时，在四面体配位中发现铝离子，碱性离子作为电荷平衡剂。该四面体配位极大地强化了由此类组合物形成的玻璃的各种后加工(例如，离子交换过程)。二价阳离子氧化物(RO)也可在一定程度上对四面体铝进行电荷平衡。虽然诸如钙、锌、锶和钡之类的元素行为与两个碱性离子等同，但是镁离子的高场强度导致在四面体配位时它们不能完全电荷平衡铝，导致形成五重-和六重-配位的铝。通常来说，Al2O3在可离子交换组合物和强化玻璃中会起到重要的作用，因为其实现强网络骨架(即高应变点)，同时允许碱性离子的较快速的扩散率。但是，当Al2O3的浓度太高时，组合物可能展现出较低的液相线粘度，因此，可以将Al2O3浓度控制在合理范围内。此外，如下文更详细描述，发现过量的Al2O3促进了Cu2+离子的形成，而不是所需的Cu1+离子。
在抗微生物制品100的一个或多个方面中，以摩尔％计，用于第二相颗粒20的玻璃的组合物包含的含铜氧化物的量是如下范围：约为10至约50、约为10至约49、约为10至约48、约为10至约47、约为10至约46、约为10至约45、约为10至约44、约为10至约43、约为10至约42、约为10至约41、约为10至约40、约为10至约39、约为10至约38、约为10至约37、约为10至约36、约为10至约35、约为10至约34、约为10至约33、约为10至约32、约为10至约31、约为10至约30、约为10至约29、约为10至约28、约为10至约27、约为10至约26、约为10至约25、约为10至约24、约为10至约23、约为10至约22、约为10至约21、约为10至约20、约为11至约50、约为12至约50、约为13至约50、约为14至约50、约为15至约50、约为16至约50、约为17至约50、约为18至约50、约为19至约50、约为20至约50、约为10至约30、约为11至约29、约为12至约28、约为13至约27、约为14至约26、约为15至约25、约为16至约24、约为17至约23、约为18至约22、约为19至约21，以及其间的所有范围和子范围。在一个或多个具体实施方式中，在组合物中存在的含铜氧化物的量可以约为20摩尔％、约为25摩尔％、约为30摩尔％、或者约为35摩尔％。含铜氧化物可以包括CuO、Cu2O和/或其组合。
组合物中的含铜氧化物形成在所得到的玻璃中存在的Cu1+离子。铜可以在组合物和/或包含组合物的玻璃中以各种形成存在，包括Cu0、Cu1+和Cu2+。Cu0或Cu1+形式的铜提供了抗微生物活性。但是，难以形成和维持铜的这些抗微生物状态，并且在已知的组合物中，通常形成Cu2+离子而不是所需的Cu0或Cu1+离子。
在抗微生物制品100的一个或多个方面，第二相颗粒20的玻璃中的含铜氧化物的量大于组合物中Al2O3的量。不受限于理论，相信组合物中近似等量的含铜氧化物和Al2O3导致形成黑铜矿(CuO)而不是赤铜矿(Cu2O)。黑铜矿的存在由于Cu2+降低了Cu1+的量，从而导致抗微生物活性的下降。此外，当含铜氧化物的量近似等于Al2O3的量的时候，铝优选为四面体配位，以及组合物和所得到的玻璃中的铜保留Cu2+形式，从而电荷保持平衡。当含铜氧化物的量超过Al2O3的量的时候，则相信至少部分铜自由地保持Cu1+状态而非Cu2+状态，因此存在的Cu1+离子增加。
在抗微生物制品100的一个或多个方面中，以摩尔％计，用于第二相颗粒20的玻璃的组合物的一个或多个实施方式包含的P2O5的量是如下范围：约为0至约25、约为0至约22、约为0至约20、约为0至约18、约为0至约16、约为0至约15、约为0至约14、约为0至约13、约为0至约12、约为0至约11、约为0至约10、约为0至约9、约为0至约8、约为0至约7、约为0至约6、约为0至约5、约为0至约4、约为0至约3、约为0至约2、约为0至约1、约为0.1至约1、约为0.2至约1、约为0.3至约1、约为0.4至约1、约为0.5至约1、约为0至约0.5、约为0至约0.4、约为0至约0.3约为0至约0.2、约为0至约0.1，以及其间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，组合物包含约10摩尔％或者约5摩尔％的P2O5，或者，可以基本不含P2O5。
在一个或多个实施方式中，P2O5在用于抗微生物制品100的第二相颗粒20的玻璃中形成至少部分较不耐久的相或者可降解相。本文更详细讨论玻璃的可降解相与抗微生物活性之间的关系。在一个或多个实施方式中，可以对P2O5的量进行调节以控制组合物和/或玻璃在形成过程中的结晶。例如，当P2O5的量被限制到小于或等于约5摩尔％或者甚至小于或等于10摩尔％时，可以使得结晶最小化或者可以控制成为均匀结晶。但是，在一些实施方式中，可能不考虑组合物和/或玻璃的结晶量或者结晶均匀性，因此，在玻璃组合物中所用的P2O5的量可以大于10摩尔％。
在一个或多个实施方式中，可以基于用于抗微生物制品100的第二相颗粒20中的玻璃所需的抗破坏性来调节组合物中P2O5的量，而不考虑P2O5对于在玻璃中形成较不耐久的相或者可降解相的倾向性。不受限于理论，相对于SiO2，P2O5可以降低熔化粘度。在一些情况下，相信P2O5有助于抑制锆(即，硅酸锆)分解粘度(即，锆发生分解以形成ZrO2的粘度)；因此，对此而言P2O5可以比SiO2更为有效。当玻璃待通过离子交换过程进行化学强化时，相比于有时被表征为网络成形剂的其他组分而言(例如，SiO2和/或B2O3)，P2O5可以改善扩散性并减少离子交换时间。
在抗微生物制品100的一个或多个方面中，以摩尔％计，用于第二相颗粒20的玻璃的组合物的一个或多个实施方式包含的B2O3的量是如下范围：约为0至约25、约为0至约22、约为0至约20、约为0至约18、约为0至约16、约为0至约15、约为0至约14、约为0至约13、约为0至约12、约为0至约11、约为0至约10、约为0至约9、约为0至约8、约为0至约7、约为0至约6、约为0至约5、约为0至约4、约为0至约3、约为0至约2、约为0至约1、约为0.1至约1、约为0.2至约1、约为0.3至约1、约为0.4至约1、约为0.5至约1、约为0至约0.5、约为0至约0.4、约为0至约0.3、约为0至约0.2、约为0至约0.1，以及其间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，组合物包含非零量的B2O3，其可以是例如约10摩尔％或约5摩尔％。一些实施方式的组合物可以基本不含B2O3。
在一个或多个实施方式中，B2O3在用于抗微生物制品100的第二相颗粒20的玻璃中形成较不耐久的相或者可降解相。本文更详细讨论玻璃的可降解相与抗微生物活性之间的关系。不受限于理论，相信在组合物中包含B2O3为结合了此类玻璃组合物的玻璃赋予了抗破坏性，尽管B2O3倾向于在玻璃中形成较不耐久相或者可降解相。一个或多个实施方式的组合物包含一种或多种碱性氧化物(R2O)(例如，Li2O、Na2O、K2O、Rb2O和/或Cs2O)。在一些实施方式中，碱性氧化物对此类组合物的熔化温度和/或液相线温度进行了改性。在一个或多个实施方式中，可以对碱性氧化物的量进行调节，以提供展现出低熔化温度和/或低液相线温度的组合物。不受限于理论，相信加入碱性氧化物可以增加包含此类组合物的抗微生物玻璃的热膨胀系数(CTE)和/或降低化学耐久性。在一些情况下，可以通过添加碱性氧化物来明显改变这些属性。
在抗微生物制品100的一个或多个方面中，第二相颗粒20的玻璃的一个或多个实施方式的组合物可以包含一种或多种二价阳离子氧化物，例如碱土氧化物和/或ZnO。可以包含此类二价阳离子氧化物以改善组合物的熔化行为。
在抗微生物制品100的一个或多个方面中，以摩尔％计，用于第二相颗粒20的玻璃的组合物的一个或多个实施方式包含的CaO的量可以是如下范围：约为0至约15、约为0至约14、约为0至约13、约为0至约12、约为0至约11、约为0至约10、约为0至约9、约为0至约8、约为0至约7、约为0至约6、约为0至约5、约为0至约4、约为0至约3、约为0至约2、约为0至约1、约为0.1至约1、约为0.2至约1、约为0.3至约1、约为0.4至约1、约为0.5至约1、约为0至约0.5、约为0至约0.4、约为0至约0.3、约为0至约0.2、约为0至约0.1，以及其间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，组合物基本不含CaO。
在抗微生物制品100的一个或多个方面中，以摩尔％计，用于第二相颗粒20的玻璃的组合物的一个或多个实施方式包含的MgO的量可以是如下范围：约为0至约15、约为0至约14、约为0至约13、约为0至约12、约为0至约11、约为0至约10、约为0至约9、约为0至约8、约为0至约7、约为0至约6、约为0至约5、约为0至约4、约为0至约3、约为0至约2、约为0至约1、约为0.1至约1、约为0.2至约1、约为0.3至约1、约为0.4至约1、约为0.5至约1、约为0至约0.5、约为0至约0.4、约为0至约0.3、约为0至约0.2、约为0至约0.1，以及其间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，组合物基本不含MgO。
在抗微生物制品100的一个或多个方面中，以摩尔％计，第二相颗粒20的玻璃的组合物的一个或多个实施方式包含的ZnO的量可以是如下范围：约为0至约5、约为0至约4、约为0至约3、约为0至约2、约为0至约1、约为0.1至约1、约为0.2至约1、约为0.3至约1、约为0.4至约1、约为0.5至约1、约为0至约0.5、约为0至约0.4、约为0至约0.3、约为0至约0.2、约为0至约0.1，以及其间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，组合物基本不含ZnO。
在抗微生物制品100的一个或多个方面中，以摩尔％计，第二相颗粒20的玻璃的组合物的一个或多个实施方式包含的Fe2O3可以是如下范围：约为0至约5、约为0至约4、约为0至约3、约为0至约2、约为0至约1、约为0.1至约1、约为0.2至约1、约为0.3至约1、约为0.4至约1、约为0.5至约1、约为0至约0.5、约为0至约0.4、约为0至约0.3、约为0至约0.2、约为0至约0.1，以及其间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，组合物基本不含Fe2O3。
在抗微生物制品100的一个或多个方面中，第二相颗粒20的玻璃的一个或多个实施方式的组合物可以包含一种或多种着色剂。此类着色剂的例子包括NiO、TiO2、Fe2O3、Cr2O3、Co3O4以及其他已知的着色剂。在一些实施方式中，所述一种或多种着色剂存在的量可以最高至约10摩尔％。在一些情况下，所述一种或多种着色剂存在的量可以约为0.01-10摩尔％、约为1-10摩尔％、约为2-10摩尔％、约为5-10摩尔％、约为0.01-8摩尔％、或者约为0.01-5摩尔％。在一些方面中，对用于第二相颗粒20的着色剂进行选择，以匹配用于抗微生物制品100的基质10和/或块元件60的颜色。
在抗微生物制品100的一个或多个方面中，第二相颗粒20的玻璃的一个或多个实施方式的组合物可以包含一种或多种成核剂。示例性成核剂包括TiO2、ZrO2以及本领域已知的其他成核剂。组合物可以包括一种或多种不同成核剂。组合物的成核剂含量可以约为0.01-1摩尔％。在一些情况下，成核剂含量可以是如下范围：约为0.01摩尔％至约为0.9摩尔％、约为0.01摩尔％至约为0.8摩尔％、约为0.01摩尔％至约为0.7摩尔％、约为0.01摩尔％至约为0.6摩尔％、约为0.01摩尔％至约为0.5摩尔％、约为0.05摩尔％至约为1摩尔％、约为0.1摩尔％至约为1摩尔％、约为0.2摩尔％至约为1摩尔％、约为0.3摩尔％至约为1摩尔％、或者约为0.4摩尔％至约为1摩尔％，以及其间的所有范围和子范围。
当用于抗微生物制品100的第二相颗粒20时，从组合物形成的玻璃可以包含多个Cu1+离子。在一些实施方式中，此类Cu1+离子形成部分玻璃网络并且可表征为玻璃改性剂。不受限于理论，当Cu1+离子是部分玻璃网络时，相信在典型的玻璃成形工艺期间，熔融玻璃的冷却步骤发生地太快，无法实现含铜氧化物(例如，CuO和/或Cu2O)的结晶。因此，Cu1+仍然是无定形状态，并变成部分的玻璃网络。在一些情况下，Cu1+离子的总量(无论它们处于结晶相或者玻璃基质中)甚至可以更高，例如，最高至40摩尔％、最高至50摩尔％、或者甚至最高至60摩尔％。
在一个或多个实施方式中，当用于抗微生物制品100的第二相颗粒20时，从本文所揭示的组合物形成的玻璃包含的Cu1+离子分散在玻璃基质中作为Cu1+晶体。在一个或多个实施方式中，Cu1+晶体可以以赤铜矿的形式存在。玻璃中存在的赤铜矿可以形成与玻璃基质或玻璃相不同的相。在其他实施方式中，赤铜矿可以形成一个或多个玻璃相的部分或者与一个或多个相相关(例如，本文所述的耐久相)。Cu1+晶体的平均主尺度可以：约为5微米(μm)或更小、4微米(μm)或更小、3微米(μm)或更小、2微米(μm)或更小、约为1.9微米(μm)或更小、约为1.8微米(μm)或更小、约为1.7微米(μm)或更小、约为1.6微米(μm)或更小、约为1.5微米(μm)或更小、约为1.4微米(μm)或更小、约为1.3微米(μm)或更小、约为1.2微米(μm)或更小、约为1.1微米或更小,1微米或更小，约为0.9微米(μm)或更小、约为0.8微米(μm)或更小、约为0.7微米(μm)或更小、约为0.6微米(μm)或更小、约为0.5微米(μm)或更小、约为0.4微米(μm)或更小、约为0.3微米(μm)或更小、约为0.2微米(μm)或更小、约为0.1微米(μm)或更小、约为0.05微米(μm)或更小，以及其间的所有范围和子范围。如本文所用，对于术语“平均主尺度”的用词“平均”指的是平均值，以及用词“主尺度”指的是通过扫描电子显微镜(SEM)测得的颗粒的最大尺度。在一些实施方式中，在抗微生物复合制品100的第二相颗粒20的玻璃中存在的赤铜矿相的量可以是抗微生物玻璃的至少约10重量％、至少约15重量％、至少约20重量％、至少约25重量％，以及其间的所有范围和子范围。在某些实践方式中，当用于抗微生物制品100的第二相颗粒20时，从本文所揭示组合物形成的可相分离玻璃可以包含占可相分离玻璃的10-50摩尔％的赤铜矿，以及其间的所有范围和子范围。
在一些实施方式中，当用于抗微生物制品100的第二相颗粒20时，玻璃可以包含大于或等于约70重量％Cu1+和小于或等于约30重量％Cu2+。Cu2+离子可以以黑铜矿形式存在和/或甚至可以存在于玻璃中(即，不是作为晶相)。
在一些实施方式中，以重量％计，当用于抗微生物制品100的第二相颗粒20时，玻璃中的Cu总量(重量％)可以是如下范围：约为10至约30、约为15至约25、约为11至约30、约为12至约30、约为13至约30、约为14至约30、约为15至约30、约为16至约30、约为17至约30、约为18至约30、约为19至约30、约为20至约30、约为10至约29、约为10至约28、约为10至约27、约为10至约26、约为10至约25、约为10至约24、约为10至约23、约为10至约22、约为10至约21、约为10至约20、约为16至约24、约为17至约23、约为18至约22、约为19至约21，以及其间的所有范围和子范围。在一个或多个实施方式中，玻璃中Cu1+离子与Cu总量的比例约为0.5或更大、0.55或更大、0.6或更大、0.65或更大、0.7或更大、0.75或更大、0.8或更大、0.85或更大、0.9或更大、或者甚至1或更大，以及其间的所有范围和子范围。可以通过本领域已知的电感耦合等离子体(ICP)技术来确定Cu的量以及Cu1+离子与Cu总量之比。
在一些实施方式中，当用于抗微生物制品100的第二相颗粒20时，玻璃可以展现出Cu1+和/或Cu0的量大于Cu2+。例如，基于玻璃中的Cu1+、Cu2+和Cu0的总量，Cu1+与Cu0的总百分比可以是如下范围：约为50％-99.9％、约为50％-99％、约为50％-95％、约为50％-90％、约为55％-99.9％、约为60％-99.9％、约为65％-99.9％、约为70％-99.9％、约为75％-99.9％、约为80％-99.9％、约为85％-99.9％、约为90％-99.9％、约为95％-99.9％，以及其间的所有范围和子范围。可以采用本领域已知的X射线光致发光光谱(XPS)技术来确定Cu1+、Cu2+和Cu0的相对量。
再次参见图1，抗微生物制品100的所述多个第二相颗粒20可以采用可相分离玻璃。如图2所示，第二相颗粒20的可相分离玻璃可以至少包括第一相24和第二相22。在一个或多个实施方式中，可相分离玻璃可以包括两个或更多个相，其中，相的不同是基于给定相中的原子键经受与沥出物相互作用的能力。具体来说，一个或多个实施方式的玻璃可以包括第一相24(其可以被描述为可降解相)以及第二相22(其可以被描述为耐久相)。术语“第一相”和“可降解相”可以互换使用。在可相分离玻璃相关内容中，术语“第二相”和“耐久相”可以互换使用。如本文所用，术语“耐久”指的是在与沥出物相互作用期间以及之后，耐久相的原子键保持完好的倾向性。如本文所用，术语“可降解”指的是在与一种或多种沥出物相互作用期间以及之后，可降解相的原子键断裂的倾向性。在一个或多个实施方式中，耐久相包括SiO2，以及可降解相包括以下至少一种：B2O3、P2O5和R2O(其中，R可以包括K、Na、Li、Rb和Cs中的任意一种或多种)。不受限于理论，相信可降解相(即，B2O3、P2O5和/或R2O)的组分更易于与沥出物发生相互作用，并且这些组分相互之间的键以及这些组分与可相分离玻璃的其他组分之间的键在与沥出物相互作用期间或者之后更容易断裂。沥出物可以包括水、酸或者其他类似材料。在一个或多个实施方式中，可降解相经受降解持续1周或更长、1个月或更长、3个月或更长、或者甚至6个月或更长。在一些实施方式中，期限可表征为在一段具体的时间上维持抗微生物功效。
在抗微生物制品100的一个或多个实施方式中，用于第二相颗粒20的可相分离玻璃的耐久性存在的量(以重量计)大于可降解相的量。在一些情况下，如图2所示，第二相颗粒20的可降解相24形成岛状物以及耐久相22形成围绕岛状物的海(即，耐久相)。在一个或多个实施方式中，耐久相和/或可降解相中的一个或多个可以包含赤铜矿26。在此类实施方式中，赤铜矿26可以分散在相应的相内或者分散在两个相内。如图2所示，赤铜矿26被包封在可降解相24中，所述可降解相24被耐久性22的“海”围绕在其中。
在可相分离玻璃的一些实施方式中，在没有对玻璃进行任何额外热处理的情况下，发生相分离。在一些实施方式中，在熔化过程中或者当玻璃组合物在最高至(且包括)约为1600℃或1650℃的温度发生熔化时存在相分离。当玻璃冷却，维持相分离(例如，处于亚稳定状态)。
如上文所述，可以提供作为片材的可相分离玻璃，或者可以具有其他形状或形式，例如颗粒和纤维状等。参见图1，可相分离玻璃是第二相颗粒20的形式，通常被包含聚合物材料的基质10所限定。在外表面40的暴露部分内的第二相颗粒20中，颗粒20的表面部分可以包括多个铜离子，其中，所述多个铜离子中的至少75％包括Cu1+离子。例如，在一些情况下，表面部分中的所述多个铜离子的至少约80％、至少约85％、至少约90％、至少约95％、至少约98％、至少约99％、或者至少约99.9％包括Cu1+离子。在一些实施方式中，表面部分中的所述多个铜离子的小于或等于25％(例如，小于或等于20％、小于或等于15％、小于或等于12％、小于或等于10％、或者小于或等于8％)包括Cu2+离子。例如，在一些情况下，表面部分中的所述多个铜离子的小于或等于20％、小于或等于15％、小于或等于10％、小于或等于5％、小于或等于2％、小于或等于1％、小于或等于0.5％、或者小于或等于0.01％包括Cu2+离子。在一些实施方式中，控制抗微生物玻璃中的Cu1+离子的表面浓度。在一些情况下，可以在抗微生物玻璃的表面上提供大于或等于约4ppm的Cu1+离子浓度。
再次参见图1，在一些方面中，抗微生物制品100的第二相颗粒20可以包括可相分离玻璃，其包括B2O3、P2O5和R2O中的至少一种，以及抗微生物试剂是赤铜矿(例如，图2所示的赤铜矿26)，其包含多种Cu1+离子。在某些方面中，所述多个第二相颗粒20具有由325标准US目尺寸限定的尺寸分布。本领域技术人员会理解的是，第二相颗粒20可以采用其他尺寸分布，例如，通过由具有其他US目尺寸的一个或多个筛进行筛分获得。
在一些实施方式中，抗微生物制品100的抗微生物复合区域50的基质10以及块元件60(当存在时)可以包括聚合物材料。例如，聚丙烯、聚烯烃、聚砜或者这些材料的掺混物是用于块元件60和/或基质10的合适的聚合物材料。在抗微生物制品100的某些实践方式中(特别是通过将第二相颗粒20混合在基质10中，例如通过挤出工艺形成膜形式的抗微生物复合区域50来制造的那些)，块元件60和/或基质10的聚合物材料可以表征为明显疏水性或者任意其他方式处理以获得明显疏水性，同时基质和/或块元件的暴露表面部分40表征为明显亲水性或者任意其他方式处理以获得明显亲水性。这种构造虽然常常增加了制造成本，但是当制造时(例如，当通过挤出工艺制造膜形式的抗微生物区域50时)第二相颗粒20没有明显暴露在制品100的表面部分40上的时候，对于改善抗微生物功效会是有益的。类似地，抗微生物制品100的其他实践方式可以采用块元件60、基质10(即，抗微生物复合区域50的基质)以及基质10和/或块元件60的暴露表面部分40，它们包括特征是明显亲水性的聚合物材料。此外，制品100的暴露表面部分40可以包括源自基质10和/或块元件的等离子体处理的官能团。不受限于理论，相信控制暴露表面部分40中的基质10和/或块元件60的亲水性(或疏水性)可以改善制品100的抗微生物功效，特别是对于表面部分40上的第二相颗粒20的面积比例低于抗微生物复合区域50中的第二相颗粒的体积比例的构造而言。
再次参见图1，至少在一些方面中，外表面40的暴露部分可以含有一定百分比的第二相颗粒20，所述第二相颗粒20已经被切成两半或者任意其他方式切开从而将它们的内部暴露出来。在某些实践方式中，所述多个第二相颗粒20的暴露部分可以分布在基质10的暴露部分中，第二相面积比例是抗微生物复合区域50中的第二相体积比例的±25％内。也就是说，外表面40的暴露部分具有的第二相颗粒的百分比与抗微生物复合区域50的块体是近似相同或相似的。
参见图1A，可以将抗微生物制品100a构造成与图1所示的抗微生物制品100类似，相同的元件具有相同或相似的结构和功能。如图1A所示，抗微生物制品100a的抗微生物复合区域是抗微生物复合膜50a，所述抗微生物复合膜50a层叠到块元件60的主表面62a。在该构造中，块元件可以不含第二相颗粒20，所述第二相颗粒20包括具有含铜抗微生物试剂的可相分离玻璃。在抗微生物制品100a的一些实施方式中，抗微生物复合膜50a的基质10和块元件60可以是由相同、或者基本相似的聚合物材料制造的。
在抗微生物制品100a的某些实践方式中，块元件60可以包括第二组多个第二相颗粒80，其具有与块元件60的聚合物材料相同或不同的机械性质。例如，所述第二组多个第二相颗粒80可以展现出比块元件60的聚合物材料更高的弹性模量，因而起到强化块元件60的作用。由此，可以从颗粒、微粒、纤维、须状和本公开领域的技术人员所理解的其他形式的各种玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷来制造第二相颗粒80。
根据图1A所示的这些抗微生物制品100a的另一个实施方式，包含具有含铜抗微生物试剂的可相分离玻璃的第二相颗粒20可以被压入、压印入或者其他方式注入抗微生物复合膜50a中。在此类构造中，第二相颗粒20基本上集中在靠近暴露表面部分40(例如，表面部分40的约5μm内)。这种构造的优点在于，抗微生物复合膜50a的暴露表面部分40含有的第二相颗粒20的面积比例会与膜50a内的第二相颗粒的体积比例相同或者基本上相似。通过压入、压印或者注入等使得更多的第二相颗粒20在膜50a的暴露表面部分40发生暴露，则额外的表面处理(例如等离子体处理)来改变或者其他方式增强基质10和/或第二相颗粒20的暴露部分的亲水性(或疏水性)(例如，通过磨损)对于获得高的抗微生物功效是不必要的。
参见图1B，可以将抗微生物制品100b构造成与图1所示的抗微生物制品100类似，相同的元件具有相同或相似的结构和功能。如图1B所示，抗微生物制品100b的抗微生物复合区域50从块元件60的主表面62b延伸到元件内的第一选定深度64，以及块元件60具有包含聚合物材料的组成。在该构造中，块元件60低于抗微生物复合区域50的一部分可以不含第二相颗粒，所述第二相颗粒包括具有含铜抗微生物试剂的可相分离玻璃。根据制品100b的一些实施方式，包含具有含铜抗微生物试剂的可相分离玻璃的第二相颗粒20可以被压入、压印入或者其他方式注入块元件60中到达所述第一选定深度64。通过将第二相颗粒20压入块元件60中，深度64内存在的颗粒有效地限定了抗微生物复合区域50。因此，在一些实施方式中，抗微生物制品100b(以及由此块元件60和抗微生物区域50)可以是膜形式。此外，在许多实践方式中，抗微生物复合区域50中的基质10包括或者任意其他方式包含与块元件60相同的材料。由此，基质10可以整合在块元件60中。基本上，将第二相颗粒20压入块元件60中的行为产生了抗微生物复合区域50，以及基质10是块元件60围绕第二相颗粒20的那部分。
在图1B所示的抗微生物制品100b的某些实践方式中，(例如，低于抗微生物复合区域50的)块元件60可以包括第二组多个第二相颗粒80，其具有与块元件60的聚合物材料相同或不同的机械性质。如上文关于图1A所示的抗微生物制品100a所述，在一些实施方式中，用于制品100b中的所述第二组多个第二相颗粒80可以展现出比块元件60的聚合物材料更高的弹性模量。例如，所述第二组多个第二相颗粒80可以展现出比块元件60的聚合物材料更高的弹性模量，因而起到强化块元件60的作用。
根据抗微生物复合区域50是层叠到块元件60的主表面62a的膜50a的抗微生物制品100a的一些实施方式(参见图1A)，膜50a的暴露表面部分40构造作为用于显示器装置的覆盖屏幕、用于显示器装置的外壳、台面、桌面、门把手、导轨、电梯控制面板的高触摸表面或者其他具有高触摸表面的相当的装置或元件。在抗微生物复合区域50从块元件的主表面62b延伸到第一选定深度64的抗微生物制品100b的其他实施方式中(参见图1B)，块元件的主表面(即，抗微生物复合区域50的暴露表面部分40)可以类似地构造作为用于显示器装置的覆盖屏幕、用于显示器装置的外壳、台面、桌面、门把手、导轨、电梯控制面板的高触摸表面或者其他具有高触摸表面的相当的装置或元件。更通常来说，图1所示的抗微生物制品100的抗微生物复合区域50的暴露表面部分40还可以构造成任意前述装置、元件和组件的高触摸表面。
根据一个或多个实施方式，图1、1A和1B所示的抗微生物制品100、100a和100b(特别是暴露表面部分40)对于金黄色葡萄球菌、产气肠杆菌、铜绿假单胞菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和大肠杆菌中的至少一种的浓度展现出大于或等于2的对数下降(例如，2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5以及其间的所有范围和子范围)，这是根据修改后的美国环境保护局“Test Method for Efficacy of Copper Alloy Surfaces as a Sanitizer(铜合金表面作为消毒剂的功效测试方法)”测试条件进行的，其中，修改后的条件包括用该方法规定的含铜表面替代抗微生物复合制品，以及使用铜金属制品作为该方法规定的对照样品(统称为“Modified EPA Copper Test Protocol(修改的EPA铜测试方案)”)。由此，美国环境保护局“Test Method for Efficacy of Copper Alloy Surfaces as a Sanitizer(铜合金表面作为消毒剂的功效测试方法)”全文通过引用结合入本公开中。在一些情况下，根据修改的EPA铜测试方案，抗微生物制品100、100a和100b对于金黄色葡萄球菌、产气肠杆菌、铜绿假单胞菌、MRSA和大肠杆菌中的至少一种的浓度展现出至少4的对数下降、至少5的对数下降或者甚至至少6的对数下降。
根据一个或多个实施方式的抗微生物制品100、100a和100b可以在长时间段内展现出本文所述的对数下降。换言之，这些抗微生物制品可以展现出延长或者长时间的抗微生物功效。例如，在一些实施方式中，根据修改的EPA铜测试方案，抗微生物制品100、100a和100b可以在形成抗微生物制品后的一周、两周、三周、最高至1个月、最高至3个月、最高至6个月或者最高至12个月展现出本文所述的对数下降。这些时间段可以是在形成了抗微生物区域50或膜50a时或之后或者任意其他方式与块元件60结合时或之后开始的。
根据一个或多个实施方式，当与本文所述的基质10结合时，第二相颗粒20的可相分离玻璃可在抗微生物区域50或膜50a中展现出防腐功能。在此类实施方式中，可相分离玻璃可以杀灭或消除或者减少基质10中的各种污垢在区域50或膜50a内的生长。污垢包括真菌、细菌、病毒及其组合。
根据一个或多个实施方式，当暴露于沥出物或者与沥出物接触时，本文所述的含可相分离玻璃的抗微生物制品100、100a和100b沥出铜离子。在一个或多个实施方式中，当暴露于包括水的沥出物时，玻璃仅沥出铜离子。
在一个或多个实施方式中，本文所述的抗微生物制品100、100a和100b可以具有可调节的抗微生物活性释放。可相分离玻璃的抗微生物活性可以是由于含玻璃的第二相颗粒20与沥出物(例如水)之间的接触导致的，其中，沥出物导致从玻璃释放Cu1+离子。该行为可以被描述为水溶解性，可以调节水溶解性来控制Cu1+离子的释放。
在Cu1+离子布置在玻璃网络中和/或与可相分离玻璃的玻璃网络中的原子形成原子键的一些实施方式中，水或者湿度使得这些键断裂，以及Cu1+离子可以释放并且可以在第二相颗粒20上暴露出来。
在抗微生物制品100、100a和100b的一个或多个实施方式中，第二相颗粒20的可相分离玻璃可以采用低成本的熔融罐形成，所述熔融罐常用于熔化诸如钠钙硅酸盐之类的玻璃组合物。可以采用本领域已知的成形工艺，将此类可相分离玻璃形成为片材或者直接形成为颗粒。例如，示例性成形方法包括浮法玻璃工艺和下拉工艺，例如熔合拉制和狭缝拉制。当可相分离玻璃形成为片材时，其之后被研磨或者任意其他方式加工(例如，筛分)，以形成用于抗微生物制品100的第二相颗粒20。
如上文所述，可以将可相分离玻璃研磨成粉末或颗粒形成，作为用于抗微生物制品100、100a和100b的抗微生物复合区域50或膜50a的基质10中的第二相颗粒20。可相分离玻璃与基质材料(例如，用作基质10的聚合物材料)的组合可适用于注塑、挤出或涂覆。此类其他材料或基质材料可以包括聚合物、单体、粘合剂、溶剂或其组合，如本文所述。用于本文所述实施方式的聚合物可以包括热塑性聚合物(例如，聚烯烃)、固化聚合物(例如，紫外或UV固化聚合物、热固性聚合物、热固性涂料等)、聚合物乳液、基于溶剂的聚合物，及其组合。合适的聚合物的例子包括但不限于：热塑性塑料，包括聚砜(PU)、聚苯乙烯(PS)、高抗冲PS、聚碳酸酯(PC)、尼龙(有时候称作聚酰胺(PA))、聚(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)(ABS)、PC-ABS掺混物、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和PBT共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和PET共聚物，聚烯烃(PO)，包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、环状聚烯烃(环状-PO)、改性聚苯醚(mPPO)、聚氯乙烯(PVC)，丙烯酸类聚合物，包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、热塑性弹性体(TPE)、热塑性氨基甲酸酯(TPU)、聚醚酰亚胺(PEI)以及这些聚合物互相的掺混物。合适的可注塑模制的热固性聚合物包括环氧树脂、丙烯酸类树脂、苯乙烯类树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、氨基甲酸酯树脂、聚酯树脂和硅酮树脂。在某些方面中，作为基质10的基质材料可以包括低熔点聚合物材料(例如，聚烯烃)或者高熔点聚合物材料(例如，聚乙烯亚胺)。基质10还可包括低分子量或高分子量聚合物材料。基质材料还可包括：块体聚合物材料(例如，纯聚烯烃)、聚合物材料的掺混物(例如，聚乙烯/聚丙烯混合物)和/或复合聚合物材料(例如，其中的玻璃是作为第二组多个第二相颗粒80的颗粒形式的聚烯烃/玻璃复合物)。类似地，基质材料可以与块元件60中所用的材料相同或不同。其他合适的聚合物变化形式包括线性、梯状和枝化聚合物(例如，星状聚合物、刷状聚合物和树突/树突状三聚物(dentrimer))。可用于基质10和/或块元件60的另一种聚合物材料变化形式包括共聚物(例如，线性、枝化和环状/环)。
在其他实施方式中，聚合物可以溶解在溶剂中或者作为单独相分散在溶剂中并形成聚合物乳液(例如乳胶)，其是通过聚合获得的合成或天然橡胶或塑料的水乳液，并特别地用于涂层(作为涂料)和粘合剂。聚合物可以包括氟化硅烷或者其他低摩擦或抗摩擦材料。聚合物可以包含抗冲改性剂、阻燃剂、UV抑制剂、防静电剂、脱模剂，填料，包括玻璃、金属或碳纤维或颗粒(包括球体)、滑石、粘土或云母，以及着色剂。单体的具体例子包括可催化剂固化单体、可热固化单体、可辐射固化单体，及其组合。
在图1、1A和1B所示的抗微生物制品100、100a和100b的一个或多个实施方式中，可以以颗粒形式提供可相分离玻璃作为第二相颗粒20。以这种形式，可相分离玻璃的直径可以是如下范围：约为0.1微米(μm)至约10微米、约为0.1微米至约9微米、约为0.1微米至约8微米、约为0.1微米至约7微米、约为0.1微米至约6微米、约为0.5微米至约10微米、约为0.75微米至约10微米、约为1微米至约10微米、约为2微米至约10微米、约为3微米至约10微米约为3微米至约6微米、约为3.5微米至约5.5微米、约为4微米至约5微米，以及其间的所有范围和子范围。玻璃可以是基本球形的，或者可以具有不规则形状。
不受限于理论，相信相比于仅包含Cu2O(赤铜矿)的相同基质材料(甚至当采用相同量的铜时)，本文所述的可相分离玻璃(例如，第二相颗粒20中)和基质(例如，基质10)(例如，聚丙烯或聚砜材料)的组合提供了明显更好的抗微生物功效。本文所述的可相分离玻璃中存在的Cu1+晶体(甚至当以赤铜矿存在时)，倾向于保持Cu1+状态。不受限于理论，相信当单独提供Cu2O时(与本文所述的可相分离玻璃分离)，Cu离子较不稳定并且可能从Cu1+变化为Cu2+。
本文所述的抗微生物制品100、100a和100b的抗微生物性能会受到基质10的薄层的存在和厚度的影响，所述基质10的薄层与第二相颗粒20一起位于外表面40上或者所述基质10的薄层在第二相颗粒20上(参见图1、1A和1B)。取决于基质10的组成及其加工历史，这种薄层可展现出疏水性或者明显疏水性性质，并且可以阻挡活性铜物质(Cu1+)暴露于空气或者沥出到外表面40。例如，包含疏水性或明显疏水性聚合物材料(例如，聚烯烃)的基质10可以包括与第二相颗粒20一起的此类薄层或者可以包括在第二相颗粒20上的此类薄层。在一个或多个实施方式中，制品100、100a和100b还可使用聚合物作为基质10，其具有平衡的疏水性-亲水性性质，有助于活性铜物质的沥出。此类聚合物的例子包括：吸湿性/水溶性聚合物和表面活性剂，两亲聚合物(例如，聚(乙烯醇-共聚乙烯))，和/或两亲聚合物与吸湿性材料的组合。在其他实践方式中，基质10可以包括具有明显亲水性性质的聚合物材料(例如，聚(乙烯醇))。
在一个或多个实施方式中，可以通过如下方式促进暴露于空气和/或活性铜物质沥出到表面：将制品100、100a和100b构造成使得它们的外表面40(以及，在一些情况下，图1、1A和1B所示的外表面30)具有“暴露部分”。在一些实施方式中，此类“暴露部分”是抗微生物制品100和100a(更具体来说，抗微生物复合区域50或膜50a(参见图1和1A))的外表面30、40已经经过机械和/或化学处理的一部分，使得制品100中所含有的含可相分离玻璃的第二相颗粒20的至少一些暴露于空气或者在制品的外表面30、40处提供一些部分的可相分离玻璃。提供外表面的暴露部分的具体方法包括：砂纸打磨、抛光、等离子体处理(例如，基于空气、N2、O2、H2、N2和/或氩气等离子体)以及会去除基质10(例如，聚合物材料)的薄层的其他方法。在一个或多个替代实施方式中，外表面30、40的暴露部分包括官能团，特别是羟基和羰基基团，其被引入到经处理的暴露表面或者被引入到经处理的暴露表面中，以使得此类表面更为亲水性。通过提供外表面30、40的暴露部分，活性铜物质暴露于空气或者更容易地沥出制品100和100a的表面。
在其他实施方式中，此类“暴露部分”是抗微生物制品100b的外表面30、40包含抗微生物复合区域50中的暴露的第二相颗粒20的部分。具体来说，可以通过压入、压印、注入或者其他类似工艺将第二相颗粒20放置到抗微生物复合区域50中到达选定深度60，来产生这种表面30、40的暴露部分。由此，在放入抗微生物复合区域50中之后，许多第二相颗粒20会保持暴露于或者基本暴露于空气。
为了改善加工(例如，通过控制熔体粘度)、改善本文所述的基质10(例如，聚合物材料)和第二相颗粒20(例如，可相分离玻璃)的机械性质和它们之间的相互作用，可以在本文所述的抗微生物制品100、100a和100b中包含加工剂/助剂。示例性的加工剂/加工助剂可以包括固体或液体材料。加工剂/加工助剂可以提供各种挤出益处，并且可以包括基于硅酮的油、蜡和自由流动的含氟聚合物。在其他实施方式中，加工剂/加工助剂可以包括：增容剂/偶联剂，例如有机硅化合物，例如，有机硅烷/硅氧烷，其常用于聚合物复合物的加工以改善机械性质和热性质。此类增容剂/偶联剂可以用于对玻璃进行表面改性，并且可以包括：(3-丙烯酰氧基-丙基)三甲氧基硅烷；N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷；3-氨基丙基三乙氧基硅烷；3-氨基丙基三甲氧基硅烷；(3-缩水甘油醚氧基丙基)三甲氧基硅烷；3-巯基-丙基三甲氧基硅烷；3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；以及乙烯基三甲氧基硅烷。在本公开的抗微生物制品的一些实施方式中，加工剂的总体积比(例如，作为包含的加工助剂、增容剂和/或偶联剂)可以占抗微生物复合区域50的约0.1-5％或者约0.5-2％。
在一些实施方式中，出于颜色和其他目的，本文所述的抗微生物制品100、100a和100b还可结合填料和颜料，包括基于金属的无机物。例如，这些填料可以包括铝颜料、铜颜料、钴颜料、锰颜料、铁颜料、钛颜料、锡颜料、粘土颜料(从铁氧化物天然形成)、碳颜料、锑颜料、钡颜料和锌颜料。
在结合了本文所述的可相分离玻璃和基质10以形成抗微生物复合区域50或膜50a之后，如本文所述，与块元件60一起，这种结合可以形成为所需的抗微生物制品100、100a和100b。此类抗微生物制品的例子包括用于电子器件的外壳(例如，手机、智能手机、平板、视频播放器、信息终端装置、手提电脑等)，建筑结构(例如，工作台面或壁)、器具(例如，灶台、冰箱和洗碗机门等)，信息显示器(例如，白板)和车辆组件(例如，仪表盘、挡风玻璃、窗户组件等)。
在一个或多个实施方式中，制品100、100a和100b可以构造成具有受控的孔隙度水平，并且可以制造成不同形状，包括复杂形状和不同形式，包括塑料、橡胶和纤维/织物，其可以具有相同或不同应用。在一些实施方式中，多孔制品100、100a和100b可以用作抗微生物过滤器。例如，可以将抗微生物复合膜50a挤出成蜂窝结构，其不仅包含通道并且还包含多孔通道壁。在另一个例子中，抗微生物复合膜50a可以层叠到已经含有受控量的孔隙度的块元件60。此外，还可以制造具有抗微生物区域50和块元件60的抗微生物制品100b，所述抗微生物区域50压入有或者压印有第二相颗粒20，所述块元件60含有逃逸材料(例如，碳质材料)，可以对其进行后续加工从而在块元件60中获得所需的孔隙度水平。
Cu(I)是用于有机反应的优秀催化剂，特别是对于温和的有机反应而言，例如，丙烯酸类单体与油脂化学物的聚合应用(例如，脂肪酯氢解成脂肪醇，包括甲基酯和蜡酯过程这两种，醇类与胺类的烷基化，以及脂肪醇的氨化)等。因此，即使没有用于利用了它们固有的抗微生物性质的应用中，本文所述的抗微生物制品100、100a和100b可用于此类催化剂导向的应用。
参见图3，提供了本公开所列出的可用于抗微生物制品(例如，制品100、100a和100b)的可相分离玻璃的能量色散谱(EDS)图像。更具体来说，图3的EDS图像中的可相分离玻璃是暴露表面部分40(参见图1、1A和1B)中的第二相颗粒20的示例。在图3中，根据2015年2月16日提交的美国专利申请第14/623,077号(其在2015年8月20日作为美国专利公开第2015/0230476号所公布)制备可相分离玻璃，其与可相分离玻璃加工相关的重要部分通过引用结合入本公开中。在图3中，EDS图像中所示的玻璃是可相分离磷酸盐玻璃，其在不连续的低耐久性相(即，磷酸盐相)中含有粒度为100-250nm的赤铜矿结晶(约35摩尔％赤铜矿)，并且具有高的抗微生物功效。此外，可相分离的磷酸盐玻璃包括为了具有颜色的炭黑浓缩物(即，科莱恩公司(Clariant Corporation)的SL94620036炭黑)。此外，可以将图3所示的可相分离玻璃喷射研磨成粉末形式并(例如，用325目)筛分以形成颗粒，用作抗微生物制品100、100a和100b中的第二相颗粒20。然后，颗粒可以与(例如，作为基质10的)基质聚合物配混，以获得最终的抗微生物制品形式。
根据第二个主要实践方式，提供了制造抗微生物制品(例如，图1A所示的制品100a)的方法。该方法包括如下步骤：使得第二相颗粒20(其包含具有含铜抗微生物试剂的可相分离玻璃)与基质前体(其包含聚合物颗粒)混合，以限定抗微生物混合物；以及将抗微生物混合物形成为抗微生物复合膜50s(其包含基质10和基质10中具有第二相体积比例的第一组多个所述第二相颗粒20)。该方法还包括将抗微生物复合膜50a固定到块元件60的主表面62a的步骤。可以通过层叠、热压和本领域技术人员所理解的其他方法(例如，通常用于将聚合物膜附着到聚合物块体材料的工艺)来进行固定抗微生物膜50a的步骤。
第二个实践方式中的方法的其他实施方式还包括使得抗微生物混合物的基质前体熔融的步骤，以提供第二相颗粒20的分散体，以及聚合物颗粒是可以融化的聚合物颗粒(例如，热塑性材料)。在另一个实施方式中，成形步骤包括将抗微生物混合物挤出成抗微生物复合膜50a，因此，聚合物颗粒是可以熔融或者任意其他方式挤出的聚合物颗粒(例如，热塑性材料)。
在第二个实践方式的另一个实施方式中，可以根据基于颗粒(例如，包含具有含铜抗微生物试剂的可相分离玻璃的第二相颗粒)和基质前体(例如，包含聚合物颗粒的前体)的相容性的预定温度和时间来进行成形步骤。如本文所用，成形步骤中所用的基质前体与颗粒之间的“相容性”涉及成形步骤期间的温度和时间处理，其中，在成形步骤期间，没有损失超过特定重量百分比的基质前体。在一些实施方式中，可以基于损失10重量％、损失9重量％、损失8重量％、损失7重量％、损失6重量％、损失5重量％、损失4重量％、损失3重量％、损失1重量％、损失0.5重量％和这些限值之间的其他百分比的上限来设定相容性。在一个或多个实施方式中，相容性设定为损失小于或等于5重量％。由此，对于基质前体和颗粒的给定组合，可以通过该组合的热重量测试(“TGA”)来确定该预定的温度和时间。如本公开领域的技术人员所理解的，可以使用TGA图来评估作为重量损失的函数的温度和时间，从而为成形步骤建立起预定的温度和时间以确保相容性。不受限于理论，在存在填料(特别是玻璃颗粒形式的填料)的情况下，对于基质前体(例如，聚丙烯颗粒)具有可感知的重量损失的温度和时间会发生变化。在一些情况下，相比于没有填料时会发生的情况，在具有玻璃颗粒形式的填料的情况下，(例如，在挤出过程中)发生基质前体的可感知重量损失的温度会明显更低。由此，第二个实践方式的实施方式可以包括成形步骤，其包括考虑基质前体和颗粒的相容性。在一些方面中，这些考虑可以包括：根据基于预先获得的基质前体和颗粒的组合的TGA相容性数据的预定温度和时间处理，来进行成形步骤。在其他方面中，这些考虑可以包括对于给定成形温度和时间(例如，300℃的挤出上限温度)，选择具有特定相容性(例如，不超过5重量％的基质前体损失)的基质前体与颗粒的组合。
根据第二个主要实践方式的其他实施方式，该方法还可包括在成形步骤之后的处理步骤。具体来说，处理步骤可以包括对抗微生物复合膜50a进行磨损，以限定或者任意其他方式展现出所述多个第二相颗粒20和基质10的暴露部分40。可以用手打磨、喷砂处理或者其他类似的研磨和/或抛光技术进行磨损。在方法的其他方面中，处理步骤可以包括对抗微生物复合膜50a进行磨损和等离子体处理，以限定或者任意其他方式展现出所述第一组多个第二相颗粒20与基质10的暴露部分40。在这些实践方式中，可以在等离子体处理之前进行磨损，或者反之亦可。此外，可以用在基质10的暴露部分40中生产或者任意其他方式产生官能团的任意各种已知工艺来进行等离子体处理。
根据第三个主要实践方式，提供了制造抗微生物制品(例如，图1B所示的制品100b)的方法。该方法包括如下步骤：形成具有主表面62b的块元件60，其包括聚合物材料；以及将第二相颗粒20压入块元件60的主表面62b中，以限定抗微生物复合区域50，所述第二相颗粒20包括具有含铜抗微生物试剂的可相分离玻璃。抗微生物复合区域50包括：(a)包含聚合物材料的基质10；和(b)以第二体积比例位于基质10内的第一组多个第二相颗粒20。此外，在一些实施方式中，可以通过本领域技术人员所理解的各种技术来进行压入步骤，包括压印、热压和/或辊制。更一般来说，在将第二相颗粒20压入元件60的行为发生之前，加热块元件60。在冷却之后，第二相颗粒20变得凝固在块元件60中。更具体来说，在压入步骤过程中，第二相颗粒20被结合到抗微生物复合区域50的基质10中。
在第三个主要实践方式的另一个实施方式中，块元件60是膜或者任意其他方式作为膜(例如，与图1A所示的膜50相当)，压入步骤包括将第二相颗粒20压印入块元件60的主表面62b中，以及抗微生物复合区域50是抗微生物复合膜。在该实施方式的一些方面中，该方法还包括使得(例如，压印有第二相颗粒20的)抗微生物复合膜与(未示出的)第二块元件的主表面固定的步骤。该其他实施方式中，压入步骤包括将第二相颗粒20压印入块元件60的主表面62b中以限定抗微生物复合区域(例如，图1B所示的抗微生物复合区域50)，以及抗微生物复合区域从块元件的主表面延伸到第一选定深度。
在前述实施方式的一个实践方式中，在位于聚碳酸酯膜形式的经加热的块元件60上方的振动给料机(例如，Eriez制造公司的振动给料机)中收集第二相颗粒20，所述第二相颗粒20包括具有含铜抗微生物试剂的可相分离玻璃。然后，当膜形式的块元件60离开加热的模头时，第二相颗粒以10-30％或约20％的给料速率分散到其上。然后使得现在在其一个表面上含有第二相颗粒20的膜形式的块元件60移动通过经加热的辊(例如，140℃)，从而将颗粒压入块元件60中。如本领域技术人员所理解的，前述布置和工艺是示例性的，并且可以进行各种改进从而将第二相颗粒20引入或者任意其他方式压入块元件60中。
实施例
实施例1
采用各种聚合物作为基质材料来通过挤出工艺制造抗微生物复合膜。这些膜与用于图1A所示的抗微生物制品100a的抗微生物复合膜50a相当。下表1和2总结了用于制造这些膜的材料和工艺条件。在表2所列出的每次运行之前，特定的聚合物(例如，聚合物1)与铜可相分离玻璃在袋中手工混合，之后放入挤出机中。接着，聚合物和铜玻璃颗粒的混合物放入挤出机中，然后使用挤出机挤出抗微生物复合膜。在该例子中，根据表2所列条件，使用Leistritz AG MIC18-7R GL双螺杆挤出机(2.5cm)来制造膜。将来自挤出机所得到的产物导向通过5cm宽的膜和一组辊/卷绕元件，以形成每个膜。如图4A所示，表2中的“批次3”产生用炭黑着色的聚丙烯/铜玻璃抗微生物膜。如图4B所示，表2中的“批次2”产生没有额外着色剂的聚丙烯/铜玻璃抗微生物膜，大致展现出橙色色调，表明示例性的铜玻璃第二相颗粒。
表1
Figure BDA0001745998380000271
Figure BDA0001745998380000281
表2
Figure BDA0001745998380000282
Figure BDA0001745998380000291
实施例2
在该实施例中，根据表2的“批次1”和上文实施例1所列的条件制备聚碳酸酯膜(没有可相分离玻璃)。一旦聚碳酸酯膜挤出通过约290℃的模头，在140℃将其卷至最终厚度，并压印入上表1所列的铜玻璃。
实施例3
参见图5，柱状图显示来自上述实施例1和2的抗微生物复合膜的抗微生物功效(根据修改的EPA铜测试方案进行测试)。具体来说，“实施例5-1”对应实施例2的“批次1”，即压印了铜玻璃的聚碳酸酯。“实施例5-2”对应实施例1的“批次2”，即聚丙烯和铜玻璃共挤出的聚丙烯/铜玻璃复合膜。最后，实施例“5-3”对应实施例1的“批次3”，即聚丙烯、铜玻璃和炭黑共挤出成最终膜的聚丙烯/铜玻璃/炭黑复合膜。
更具体来说，根据如下参数和条件，对标记为实施例5-1、5-2和5-3的共挤出和压印的聚合物/铜玻璃复合膜样品进行改进的EPA铜测试方案的抗微生物(“AM”)测试。进行AM测试的每个样品切割成2.54cm x 2.54cm的试样。作为方案的一部分，在测试之前，金黄色葡萄球菌(ATCC 6538)或铜绿假单胞菌(ATCC 15442)连续培育5天。细菌培养基混合了血清(5％最终浓度)和Triton-X-100(最终浓度0.01％)。(安装在载具上的)每个样品接种20uL的细菌悬液，使其在室温和42％相对湿度下干燥约20-40分钟。在暴露2小时之后，采用中和剂缓冲液从载具洗掉每个样品上的细菌，并涂在胰蛋白酶大豆琼脂平板上。含细菌的每个板(即对应于样品中的一个，实施例5-1、5-2或5-3)然后在37℃经受孵育24小时。然后对于每个样品，对所得到的细菌菌落进行检查和计数。如本领域技术人员所理解的，基于每个菌落的细菌计数，进行计算以确定(相对于对照样的)几何平均值和百分比下降，来确定对应每个样品的对数杀灭数。然后这些结果记录在图5的柱状图中。如图5所证实，各种加工方法产生的抗微生物复合膜具有特征是约为3-4.5的对数杀灭的相当的功效水平。
本公开的方面(1)属于抗微生物制品，其包括：抗微生物复合区域，所述抗微生物复合区域包括：包含聚合物材料的基质和基质内的第一组多个颗粒，所述第一组多个颗粒包括具有含铜抗微生物试剂的可相分离玻璃。
本公开的方面(2)属于方面(1)的制品，其中，抗微生物复合区域是层叠到块元件的主表面的抗微生物复合膜。
本公开的方面(3)属于方面(2)的制品，其中，块元件包括聚合物材料。
本公开的方面(4)属于方面(3)的制品，其中，块元件还包括第二组多个颗粒，其表征为弹性模量大于块元件的聚合物材料的弹性模量。
本公开的方面(5)属于方面(2)的制品，其中，将所述第一组多个颗粒压入膜中。
本公开的方面(6)属于方面(1)至(5)中任一项的制品，其中，抗微生物复合区域从块元件的主表面延伸到第一选定深度，以及块元件包括聚合物材料。
本公开的方面(7)属于方面(6)的制品，其中，块元件还包括第二组多个颗粒，其表征为弹性模量不同于块元件的聚合物材料的弹性模量。
本公开的方面(8)属于方面(6)的制品，其中，将所述第一组多个颗粒压入块元件的主表面中。
本公开的方面(9)属于方面(8)的制品，其中，块元件是膜的形式。
本公开的方面(10)属于方面(9)的制品，其中，所述基质材料和所述第一组多个颗粒整体表征为具有如下相容性，其中，当在小于300℃的温度对抗微生物制品进行共挤出期间，基质材料损失不超过5重量％。
本公开的方面(11)属于方面(1)至(10)中任一项的制品，其中，可相分离玻璃包括B2O3、P2O5和R2O中的至少一种，以及抗微生物试剂是包括多个Cu1+离子的赤铜矿。
本公开的方面(12)属于方面(1)至(11)中任一项的制品，其中，根据修改的EPA铜测试方案，对于金黄色葡萄球菌、产气肠杆菌和铜绿假单胞菌中的至少一种的浓度，抗微生物复合区域的暴露表面部分展现出至少2的对数下降。
本公开的方面(13)属于方面(1)至(12)中任一项的制品，其中，根据修改的EPA铜测试方案，对于金黄色葡萄球菌、产气肠杆菌和铜绿假单胞菌中的至少一种的浓度，抗微生物复合区域的暴露表面部分展现出至少3的对数下降。
本公开的方面(14)属于方面(1)至(13)中任一项的制品，其中，所述第一组多个颗粒具有由325标准US目尺寸限定的尺寸分布。
本公开的方面(15)属于方面(1)至(14)中任一项的制品，其中，可相分离玻璃包含约10-50摩尔％赤铜矿。
本公开的方面(16)属于方面(2)的制品，其中，抗微生物复合膜的暴露表面部分构造成作为选自下组元件的高触摸表面：用于显示器装置的覆盖屏幕、用于显示器装置的外壳、台面、桌面、门把手、轨道和电梯控制面板。
本公开的方面(17)属于方面(6)的制品，其中，块元件的主表面构造成作为选自下组元件的高触摸表面：用于显示器装置的覆盖屏幕、用于显示器装置的外壳、台面、桌面、门把手、轨道和电梯控制面板。
本公开的方面(18)属于制造抗微生物制品的方法，其包括如下步骤：使得包含具有含铜抗微生物试剂的可相分离玻璃的颗粒与包含聚合物颗粒的基质前体混合，以限定抗微生物混合物；以及将抗微生物混合物成形为抗微生物复合膜，其包括基质和基质内的具有一定体积比例的第一组多个颗粒。
本公开的方面(19)属于方面(18)的方法，其还包括：使得抗微生物复合膜与块元件的主表面固定。
本公开的方面(20)属于方面(18)或方面(19)的方法，其中，成形步骤包括将抗微生物混合物挤出成抗微生物复合膜，以及聚合物颗粒是热塑性颗粒。
本公开的方面(21)属于方面(18)至方面(20)中任一项的方法，其中，以预定的温度和预定的时间进行成形步骤，所述预定的温度和时间至少部分基于抗微生物混合物的相容性评估。
本公开的方面(22)属于方面(21)的方法，其中，所述的预定温度和时间设定成使得在成形步骤期间，基质前体经受不超过10重量％的损失。
本公开的方面(23)属于方面(18)至方面(22)中任一项的方法，其中，块元件包括聚合物材料并且还包括第二组多个颗粒，其表征为弹性模量大于块元件的聚合物材料的弹性模量。
本公开的方面(24)属于方面(18)至方面(23)中任一项的方法，其中，抗微生物复合膜的暴露表面部分构造成作为选自下组元件的高触摸表面：用于显示器装置的覆盖屏幕、用于显示器装置的外壳、台面、桌面、门把手、轨道和电梯控制面板。
本公开的方面(25)属于制造抗微生物制品的方法，其包括如下步骤：形成块元件，所述块元件具有主表面和包括聚合物材料；将包含具有含铜抗微生物试剂的可相分离玻璃的颗粒压入块元件的主表面中，以限定抗微生物复合区域，其中，抗微生物复合区域包括：包含聚合物材料的基质以及基质内的具有一定体积比例的第一组多个颗粒。
本公开的方面(26)属于方面(25)的方法，其中，块元件是膜，压入步骤包括将颗粒压印入块元件的主表面中，以及抗微生物复合区域是抗微生物复合膜。
本公开的方面(27)属于方面(26)的方法，其还包括如下步骤：使得抗微生物复合膜与第二块元件的主表面固定。
本公开的方面(28)属于方面(27)的方法，其中，抗微生物复合膜的暴露表面部分构造成作为选自下组元件的高触摸表面：用于显示器装置的覆盖屏幕、用于显示器装置的外壳、台面、桌面、门把手、轨道和电梯控制面板。
本公开的方面(29)属于方面(25)至方面(28)中任一项的方法，其中，压入步骤包括将颗粒压印入块元件的主表面中以限定抗微生物复合区域，以及其中，抗微生物复合区域从块元件的主表面延伸到第一选定深度。
本公开的方面(30)属于方面(29)的方法，其中，块元件还包括第二组多个颗粒，其表征为弹性模量不同于块元件的聚合物材料的弹性模量。
对本领域的技术人员而言，显而易见的是可以在不偏离本发明的范围或精神的情况下进行各种修改和变动。

Claims (10)

1.一种抗微生物制品，其包括：
抗微生物复合区域，其包括：
(a)包含聚合物材料的基质，和
(b)基质内的第一组多个颗粒，其包括具有含铜抗微生物试剂的可相分离玻璃；以及
包含聚合物材料的块元件，其中，所述基质整合在所述块元件中，以及
其中，抗微生物复合区域从块元件的主表面延伸到第一选定深度，以及块元件低于抗微生物复合区域的一部分不含所述第一组多个颗粒。
2.如权利要求1所述的制品，其特征在于，块元件还包括第二组多个颗粒，其表征为弹性模量不同于块元件的聚合物材料的弹性模量。
3.如权利要求1所述的制品，其特征在于，所述第一组多个颗粒被压入块元件的主表面中。
4.如权利要求3所述的制品，其特征在于，块元件是膜的形式。
5.如权利要求4所述的制品，其特征在于，所述基质和所述第一组多个颗粒整体表征为具有如下相容性，其中，当在小于300℃的温度对抗微生物制品进行共挤出期间，基质损失不超过5重量％。
6.如权利要求1所述的制品，其特征在于，可相分离玻璃包括B2O3、P2O5和R2O中的至少一种，以及抗微生物试剂是包括多个Cu1+离子的赤铜矿。
7.如权利要求1所述的制品，其特征在于，以下任意一种：根据修改的EPA铜测试方案，对于金黄色葡萄球菌、产气肠杆菌和铜绿假单胞菌中的至少一种的浓度，抗微生物复合区域的暴露表面部分展现出至少2的对数下降；根据修改的EPA铜测试方案，对于金黄色葡萄球菌、产气肠杆菌和铜绿假单胞菌中的至少一种的浓度，抗微生物复合区域的暴露表面部分展现出至少3的对数下降。
8.如权利要求1所述的制品，其特征在于，块元件的主表面构造成作为选自下组元件的高触摸表面：用于显示器装置的覆盖屏幕、用于显示器装置的外壳、台面、桌面、门把手、轨道和电梯控制面板。
9.一种制造抗微生物制品的方法，其包括以下步骤：
形成块元件，所述块元件具有主表面和包括聚合物材料；以及
将包含具有含铜抗微生物试剂的可相分离玻璃的第一组多个颗粒压入块元件的主表面中，以限定抗微生物复合区域；
其中，抗微生物复合区域包括：
(a)包含聚合物材料的基质，和
(b)基质内的处于一定体积比例的第一组多个颗粒，以及
其中，块元件低于抗微生物复合区域的一部分不含所述第一组多个颗粒。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，块元件是膜，压入步骤包括将所述第一组多个颗粒压印入块元件的主表面中。
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