CZ20881U1

CZ20881U1 - Ekologický biocidní systém, zejména pro nátěrové hmoty, napouštěcí a penetrační prostředky

Info

Publication number: CZ20881U1
Application number: CZ201022494U
Authority: CZ
Inventors: Horálek@Jirí; Zetková@Katerina; Lukácová@Jaroslava; Vytrasová@Jarmila
Original assignee: SYNPO, akciová spolecnost
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2010-05-10

Description

Ekologický biocidní systém, zejména pro nátěrové hmoty, napouštěcí a penetrační prostředky Oblast techniky

Technické řešení se týká ekologického biocidního systému určeného zejména pro nátěrové hmoty, napouštěcí a penetrační prostředky, na dřevo, papír a další porézní substráty, přičemž nátěr, napouštěcí či penetrační prostředek je na bázi filmotvomého polymeru obsahujícího alespoň jednu chemicky vázanou komponentu s biocidním účinkem.

Dosavadní stav techniky

Životnost nátěrů a jimi chráněného podkladu je ovlivněna mnoha faktory. Vedle nepříznivého účinku UV záření jde i o možnost mikrobiálního napadení. Během času dochází k postupnému poškození až úplné destrukci ochranného povlaku a degradaci jím chráněného podkladu, zejména pak přírodního charakteru, např. dřeva, papíru a jiných substrátů.

Jednou ze součástí moderních nátěrových hmot bývají i biocidní přípravky. Ochrana polymerů se provádí převážně fyzikálním přimícháním těchto látek ve formě aditiv k základnímu polymeru nebo formulované nátěrové hmotě na jeho bázi. K ochraně polymemích látek proti mikrobiálnímu napadení je na trhu dostupná řada komerčních produktů. Známé a hojně používané jsou především organické látky, např. kvartémí amoniové soli, funkční a substituční deriváty isothiazolinonu, resp. benzoisothiazolinou, aldehydy, různé fenolické, chlorované, amino a simé organické sloučeniny, popřípadě jejich směsi. Pro ochranné povlaky je v současné době preferováno použití biocidů typu karbendazimu, diuronu, triazinových a již jmenovaných isothiazolinonových derivátů, zink-pyridinthiolu a bronopolu.

Všechna uvedená funkční aditiva nátěrových hmot jsou nízkomolekulámí látky, které nejsou ve filmotvomém polymeru pevně poutány. U lakového systému pak dochází k tzv. autostratifikaci (z řeckého slova „stratos“ = rozvrstvení, zde separace fází) za současného vyloučení účinné látky na povrch nátěru. Aditiva samovolně migrují na povrch filmotvomé látky, z povrchu lakového filmu jsou vlivem povětrnostních podmínek „vymývány“, čímž klesá ochranný účinek a v konečné fázi dochází až ke ztrátě funkčnosti celého nátěru. Obsah aditivních ochranných prostředků se tak postupem času snižuje prakticky až na třetinu původní koncentrace, čímž klesá ochranný účinek a následně po mikrobiálním napadení dochází až ke ztrátě funkčnosti celého nátěru. Tento způsob aplikace biocidních přípravků s sebou přináší pro člověka značná zdravotní rizika, v konečném důsledku má i výrazný negativní vliv na životní prostředí. Jejich použití jako volných aditiv nově upravuje a výrazně omezuje směrnice EU, označená jako ES č. 1907/2006(REACH) a zejména pak směrnice 98/8/EC „The Biocidal Product Directive“, tzv. BPD.

Podstata technického řešení

Uvedený nedostatek odstraňuje ekologický biocidní systém, zejména pro nátěrové hmoty, napouštěcí a penetrační prostředky, podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že účinná biocidní komponenta je vázána na nosný polymemí řetězec (filmotvomý polymemí nosič) chemickou vazbou ve formě tzv. iontového páru (iontovou vazbou). Ve výhodném provedení technického řešení se principielně jedná o kombinaci biocidní komponenty bazického cha40 rakteru a polymemího nosiče s obsahem kyselých funkčních center [-COOH, -SO₃H, -P(O)(OH)2 apod.]. Opačná kombinace, kdy biocidní komponenta kyselého charakteru je zakotvena na polymemím nosiči s obsahem bazických aktivních center (aminových funkčních skupin) je rovněž principielně možná, a představuje tak další výhodné provedení technického řešení, technologicky je však méně schůdná. Polymemí nosiče s bazickými dusíkatými centry jsou sice snadno dostupné, biocidní komponenty kyselé povahy pro realizaci vazby iontovým párem však méně. Rovněž tak požadovaná biocidní ochrana je v tomto případě méně účinná.

Pro provedení systému s kyselými funkčními centry ve struktuře filmotvomého polymemího nosiče je výhodné, když tato centra tvoří alespoň jedna složka ze skupiny -COOH, -SO₃H,

CZ 20881 Ul

-P(O)(OH)₂, a biocidní komponenta obsahuje ve své struktuře jednu bazickou aminovou funkční skupinu z řady -N(RiR₂), kde Rj resp. R₂ představují H nebo jiný substituent organického charakteru.

Pro provedení systému s bazickým filmotvomým polymemím nosičem je výhodné, když biocidní 5 komponenta obsahuje ve své struktuře jednu kyselou funkční skupinu z řady -COOH, -SO₃H,

-P(O)(OH)₂.

Nakonec je výhodné, když biocidní komponenta je v ekologickém biocidním systému podle technického řešení obsažena v množství od alespoň 0,05 do 1 % hmotnostních, vztaženo na pevný polymemí podíl. Toto množství v závislosti na MIC („minimal inhibitory concentration“) té které biocidní komponenty zajišťuje účinnou antimikrobiální ochranu.

Způsob chemické vazby iontovým párem pro obecné polymemí nosiče s obsahem bazických Či kyselých center a biocidních komponent opačného charakteru je patrný z následujících schémat 1 až 3:

Schéma 1: schéma zakotvení kyselé biocidní komponenty na bazickém polymemím nosiči [Ri představuje alkyl, R₂ přestavuje H nebo alkyl a je zbytek molekuly biocidně aktivní látky]

Schéma 2: schéma iontového páru bazické biocidní komponenty na kyselém polymemím nosiči [Rj, resp. R₂ představují H nebo jiný substituent organického charakteru a je zbytek molekuly biocidně aktivní látky]

COOH

BIO

Rí

Ri co^nS—[mol Rz

Schéma 3: schéma iontového páru na povrchu disperzní částice [R_b resp. R₂ představují H nebo jiný substituent organického charakteru a j_e zbytek molekuly biocidně aktivní látky]

CZ 20881 Ul

Výhody ekologického biocidního systému, zejména pro nátěrové hmoty, napouštěcí a penetračnf prostředky podle tohoto technického řešení spočívají především v tom, že biocidní komponenta je chemicky vázaná ve struktuře filmotvomého polymemího nosiče. Biocidní komponenta je organickou součástí polymemí matrice, z níž není po vytvoření lakového filmu extrahovatelná. Aplikace ekologického biocidního systému podle technického řešení zvyšuje životnost nátěru a dobu ochrany základního materiálu, a je šetrná pro životní prostředí.

Příklady provedení technického řešení

Rozumí se, že dále popsané a zobrazené konkrétní příklady uskutečnění technického řešení jsou představovány pro ilustraci, nikoli jako omezení příkladů provedení technického řešení na uvedené případy. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zjistit za použití rutinního experimentování větší či menší počet ekvivalentu ke specifickým uskutečněním technického řešení, která jsou zde speciálně popsána. I tyto ekvivalenty budou zahrnuty v rozsahu následují15 cích nároků na ochranu.

Příklad 1

Ekologický biocidní systém sestává z bazického filmotvomého polymemího nosiče s chemicky vázaným 4-chlor-3-nitrofenylsukcinamidem v množství 0,35 % hmotnostních, vztaženo na pevný polymemí podíl.

Příklad 2

Ekologický biocidní systém sestává z bazického filmotvomého polymemího nosiče s chemicky vázaným 4-hydroxyfenylmaleinamidem v množství 0,4 % hmotnostních, vztaženo na pevný polymemí podíl.

Příklad 3

Ekologický biocidní systém sestává z kyselého filmotvomého polymemího nosiče s chemicky vázaným N,N-bis(2,3-dihydroxypropyl)-4-aminofenolem v množství 0,25 % hmotnostních a guanidinem v množství 0,35 % hmotnostních, vztaženo na pevný polymemí podíl.

Příklad 4

Ekologický biocidní systém sestává z kyselého filmotvomého polymemího nosiče s chemicky vázaným N,N-dimethylaminoethyl-4-chlorbenzoátem v množství 0,15 % hmotnostních, semikarbazidem v množství 0,2 % hmotnostních a glukosaminem v množství 0,1 % hmotnostní, vztaženo na pevný polymemí podíl.

Příklad 5

Ekologický biocidní systém sestává z kyselého filmotvomého polymemího nosiče s chemicky vázanou N-(3-dimethylaminopropyl), N'-chlorsulfonylmočovinou v množství 0,275 % hmotnostních, vztaženo na pevný polymemí podíl.

Ekologický biocidní systém se vyrobí tak, že se k předem připravenému polymeru s obsahem funkčních skupin (popř. průběhu nebo na konci jeho syntézy) za míchání dávkuje roztok biocidní

CZ 20881 Ul komponenty opačné povahy (tzv. „bioneutralizér“). Biocidní komponenta se chemicky zabuduje do struktury polymemího řetězce iontovou vazbou. Předem zvolená koncentrace biocidní komponenty současně zajišťuje účinnou antimikrobiální ochranu.

Hodnocení antimikrobiální účinnosti (bakterie) se provádí tak, že se do fyziologického roztoku 5 připraví bakteriální suspenze podle 0,5 stupně McFarlandovy zákalové stupnice (10⁸ buněk/ml).

Vzorky se inokulují bakteriální suspenzí tak, aby výsledná koncentrace ve vzorku byla cca 1 χ 10⁶buněk/ml. Po kultivaci při optimální teplotě pro každý mikroorganismus se v časových intervalech odebere lml vzorku, naředí se a vyočkuje na agarové živné půdě. Po kultivaci se spočítají vyrostlé kolonie a výsledek se vyjádří jako počet buněk na ml vzorku. Detekční limit metody je i o 5* 10³ buněk/ml.

Hodnocení antimikrobiální účinnosti ekologického biocidního systému dle příkladu 1 až 5 a pro vybrané typy bakterií je uvedeno v tabulce I.

Tabulka I Hodnocení antimikrobiální aktivity ekologického biocidního systému („EBS“)

PftlKLAD	ČeMvý Interval	fccoft CPM(cfu/rnD	^;v.i. Mnigincwa CPH(A»L	7-',. auraw < CPM(cfu/ml)	fMcaU· . CPM(cfu/ml)
	ihned	1,9.10’	2,2.10’	3,1.10’	2,1.10*
48 hod.	<1.10⁴	<1.10⁴	<1.10*	<1.10⁴
7 dní	<1.10⁴	<1.10*	<1.10*	<1.10⁴
ΕΒ8-Ϊ	ihned	1,1.10’	2,1.10’	2,9.10’	1,5.10’
48 hod.	<1.10⁴	<1.10*	<1.10*	<1.10⁴
7 dní	<1.10⁴	<1.1 o⁴	<1.10⁴	<1.10⁴
'.í. - EM?®·	ihned	2«10⁴	9.2x10’	2,6x10*	2,5x10⁴
48 hod.	<5*10³	5«10³	< 5x10^J	<5x10³
7 dní	Totální inhibice	Totální inhibice	Totální inhibice	Totální inhibice
ό	ihned	ihned	7,1.10’	8,5.10*	4,4.10’
48 hod.	48 hod.	<1.10*	2,5.10⁴	<1.10*
7 dní	7 dní	Totální inhibice	Totální inhibice	Totální inhibice
EBM	ihned	7,8.10’	5,5.10⁴	1,9.10’	1,3.10’
48 hod.	<1.10⁴	<1.10⁴	<1.10*	<1.10*
7 dní	Totální inhibice	Totální inhibice	Totální inhibice	Totální inhibice

Průmyslová využitelnost

Ekologický biocidní systém podle tohoto technického řešení nalézá uplatnění zejména jako napouštědlo nebo penetrační prostředek k ochraně porézních přírodních materiálů například typu dřeva, proti mikrobiálnímu napadení.

Claims

1. Ekologický biocidní systém, zejména pro nátěrové hmoty, napouštěcí a penetrační pro20 středky, na bázi fílmotvomého polymeru obsahujícího alespoň jednu komponentu s biocidním

CZ 20881 Ul účinkem, vyznačující se tím, že biocidní komponenta je chemicky vázána na filmotvomém polymemím nosiči iontovou vazbou ve formě iontového páru.

2. Ekologický biocidní systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že biocidní komponenta obsahuje ve své struktuře bazickou aminovou funkční skupinu, schopnou iontové

5 reakce s alespoň jedním kyselým funkčním centrem filmotvomého polymemího nosiče.

3. Ekologický biocidní systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že biocidní komponenta obsahuje ve své struktuře kyselou funkční skupinu, schopnou iontové reakce s alespoň jednou bazickou aminovou funkční skupinou, obsaženou ve struktuře filmotvomého polymemího nosiče.

io

4. Ekologický biocidní systém podle nároku 2, vyznačující se tím, že kyselá funkční centra filmotvomého polymemího nosiče tvoří alespoň jedna složka ze skupiny -COOH, -SO₃H, -P(O)(OH)_2í a biocidní komponenta obsahuje ve své struktuře jednu bazickou aminovou funkční skupinu z řady -N(RiR₂), kde R_b resp, R₂ představují H nebo jiný substituent organického charakteru.

15

5. Ekologický biocidní systém podle nároku 3, vyznačující se tím, že biocidní komponenta obsahuje ve své struktuře jednu kyselou funkční skupinu z řady -COOH, -SO₃H, -P(O)(OH)₂.

6. Ekologický biocidní systém podle alespoň jednoho z nároků laž5, vyznačující se tím, že obsahuje biocidní komponentu v množství od alespoň 0,05 do 1 % hmotnostních,

20 vztaženo na pevný polymemí podíl, a to v závislosti na hodnotě její MIC - minimal inhibitory concentration.