CZ25370U1

CZ25370U1 - Paropropustná fólie nebo laminát s antimikrobiální povrchovou úpravou

Info

Publication number: CZ25370U1
Application number: CZ201327631U
Authority: CZ
Inventors: Korínková@Radka; Kubác@Lubomír; Syrový@Tomás; Peprnícek@Tomás; Uher@Dusan
Original assignee: Centrum organické chemie s.r.o.; Fatra A.S.
Priority date: 2013-03-20
Filing date: 2013-03-20
Publication date: 2013-05-13
Also published as: WO2014146622A1

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká antimikrobiální povrchové úpravy paropropustných fólií nebo laminátů, konkrétně antimikrobiální povrchové úpravy na bázi fotoaktivních materiálů.

Dosavadní stav techniky

Antimikrobiální ošetření povrchů se v převážné míře provádí jejich aditivací průmyslovými organickými biocidy. Tyto biocidní látky vykazují řadu nevýhod spojených s jejich základními vlastnostmi. Jedná se o nízkomolekulámí látky používané jako aditiva do nátěrových systémů nebo přímo pro aditivací do hmoty. Tyto látky pak mají tendenci vpolymemím systému migrovat k povrchu a při běžném používání dochází k postupnému otěru a snižování jejich koncentrace. Biocidní přípravky také vykazují značné riziko pro běžné uživatele z důvodu vysokého toxikologického zatížení. Jejich migrací k povrchu dochází k přímému styku s uživatelem, který je pak touto látkou kontaminován, což se může projevit senzibilizací kůže s následným vznikem alergií či jiných dermatóz.

Ne nepodstatnou nevýhodou použití průmyslových biocidních přípravků je to, že jejich funkční biocidní komponenta přirozeně migruje mimo chráněný polymemí povrch. Působí tak biocidně nejen přímo na povrchu takto chráněného systému, ale i ve větším či menším okolí tohoto povrchu. Což na jedné straně zvyšuje nebezpečí toxikologické zátěže pro uživatele a na druhé straně zvyšuje tlak na zvýšení koncentrace biocidního přípravku v polymemí matrici, aby byla dlouhodobě zachována účinná koncentrace biocidní komponenty na povrchu chráněného polymeru.

Navíc biocidní látky tohoto typu obvykle nevykazují širokospektrální účinky a v důsledku jejich nízké aktivity proti některým mikrobiálním kmenům dochází k postupnému vzniku rezistencí a tím i nežádoucímu nárůstu výskytu jednoho specifického typu kmene na úkor kmenů jiných. Dojde tak k narušení přirozené rovnováhy mezi různými typy mikroorganismů a k následnému nekontrolovatelnému masivnímu nárůstu koncentrace mikrobiálního napadení jedním typem rezistentního mikrobiálního kmene.

Nový princip ochrany před kontaminací nežádoucími mikroorganismy představují fotoaktivní substance tzv. fotokatalyzátory. Tyto materiály po ozáření radiací definované vlnové délky vytváří z diatomického kyslíku vysoce reaktivní kyslíkové formy, které mají výrazný antimikrobiální účinek. Navíc při zamezení přístupu radiace je tvorba reaktivních kyslíkových forem přerušena a tím i zastaveno antimikrobiální působení. Fotoaktivní materiály samy o sobě nejsou nikterak toxické a tudíž je možno je aplikovat i v případech, kdy dochází k přímému kontaktu s uživatelem. Mezi tento typ materiálu patří mimo jiné i široce diskutovaný oxid titaničitý. Tento materiál po dopadu záření o vlnové délce 350 až 400 nm za přítomnosti kyslíku a vzdušné vlhkosti generuje volné radikály, které jsou velmi aktivní při likvidaci mikrobiálního znečištění takto ošetřeného povrchu. Nevýhodou tohoto typu antimikrobiálního ošetření je vysoká aktivita volných radikálů i proti organickým materiálům. Dochází tak k destrukci jak organických materiálů, které ulpěly na ošetřeném povrchu (samočisticí efekt), tak k destrukci nosného organického polymeru a současně i destrukci podkladového materiálu organické povahy, v našem případě paropropustné fólie.

Kromě tohoto typu fotoaktivních materiálů byla navržena celá řada organických barviv ze skupiny fenazinů, fenothiazinů, ftalocyaninů, porfyrinů, cyaninů, chlorinů, naftalocyaninů, které jsou citlivé na viditelné světlo. U tohoto typu fotoaktivních materiálů dochází po ozáření viditelným zářením 400 až 700 nm k interakci se vzdušným kyslíkem, který je v základním tripletovém stavu a k následné generaci reaktivních forem kyslíku, především jeho singletové formy. Přestože je jejich životnost velmi krátká, vysoce aktivně napadají mikrobiální kmeny ulpělé na ošetřeném povrchu, přičemž organický materiál polymemí povahy je vůči působení singletové formy kyslíku inertní. Velkou výhodou tohoto systému je, že nebyla dosud pozorována rezistence u žádného

-1 CZ 25370 U1 mikrobiálního kmene vůči tomuto mechanismu. Reaktivní formy kyslíku působí širokopásmově na bakterie, kvasinky, plísně i viry.

V oblasti paropropustných fólií je výrazná část produkce určena pro sanitární a zdravotnické účely, u kterých se vyžaduje sterilní charakter této fólie po celou dobu jejího používání, přičemž nesmí docházet k uvolňování nebezpečných látek z tohoto materiálu. V průběhu používání běžně používaných fólií dochází ke kontaminaci jejich povrchu mikroorganismy z okolního prostředí a jejich sterilita tudíž velmi rychle zaniká. Použití průmyslových biocidů pro zajištění sterility povrchu fólie není možné, protože tyto látky mají tendenci se z povrchu materiálu uvolňovat a působit negativně na okolní prostředí.

Úkolem technického řešení je vytvoření paropropustné fólie nebo laminátu s antimikrobiální povrchovou úpravou, která by byla netoxická, a tudíž vhodná i pro použití ve zdravotnictví, trvalá, takže by byla funkční po celou dobu životnosti paropropustné fólie nebo laminátu.

Podstata technického řešení

Tento úkol je vyřešen vytvořením paropropustné fólie nebo jejího laminátu, případně jejího laminátu s netkanými textiliemi, s antimikrobiální povrchovou úpravou na bázi alespoň jednoho fotoaktivního materiálu podle tohoto technického řešení. Podstata technického řešení spočívá v tom, že na povrchu paropropustné fólie je uspořádán tenký film aplikační formulace obsahující alespoň jednu fotoaktivní sloučeninu materiálu citlivého na viditelné záření v rozsahu vlnových délek 400 až 700 nm, přičemž uvedená sloučenina je permanentně vázána na povrchu paropropustné fólie nebo laminátu. Výhodou tohoto uspořádání je, že fotoaktivní materiály zajišťují antimikrobiální ochranu výhradně povrchu paropropustné fólie a nikterak neovlivňují okolní prostředí a zajišťují dlouhodobou sterilitu materiálu. Tisk antimikrobiální vrstvy se provádí vždy na stranu paropropustné fólie. Podstatnou podmínkou tohoto uspořádání je zamezení migrace nebo vymývání fotoaktivních systémů z povrchu fólie. Toho lze docílit tím, že fotoaktivní látka je nerozpustná ve vodě a tudíž nedochází k jejímu vymývání, má velkou molekulovou hmotnost a tudíž nedochází k její migraci. S velkou výhodou je možno využít materiálů, které jsou v systému přímo fixovány, fyzikálně nebo chemicky tvorbou vazby s polymemí matricí. Navíc v případě potřeby dosažení intenzivnějšího působení použitých fotoaktivních materiálů je možno jejich inhibiční účinek zvýšit ozářením pomocí světelného zdroje o vysokém výkonu emitující záření vhodné vlnové délky.

Jako vysoce účinné fotoaktivní materiály, které vyhovují výše uvedeným podmínkám lze využít především deriváty ftalocyaninů a porfyrinů. S výhodou se jedná o níže uvedené materiály, kde fotoaktivní sloučenina je tvořena alespoň jedním derivátem ftalocyaninů nebo porfyrinů, nebo derivátem ftalocyaninů obsahujícím v molekule alespoň jednu funkční skupinu schopnou tvorby vazby s polymemí matricí, zejména pak amino-, hydroxy-, sulfo-, sulfanyl-, formyl-, hydroperoxy-, karboxy-, hydroxylamino-, hydrazino-, karbamoyl- skupiny, dále mohou být také ve formě amidů, sulfamidů, anhydridů, magneziumhalogenidů, fosfitů nebo derivátem ftalocyaninů obsahujícím v centru molekuly alespoň jeden vázaný kov ze skupiny: AI, Ga, Zn, Si, nebo derivátem bezkovového ftalocyaninů.

S výhodou je ftalocyaninový derivát nerozpustný v polárních a nepolárních rozpouštědlech a v aplikační formulaci je obsažen ve formě mikročástic o průměru 50 až 500 nm.

V jiném výhodném provedení je ftalocyaninový derivát nerozpustný ve vodě a v aplikační formulaci je obsažen ve formě roztoku v alespoň jednom polárním rozpouštědle, které je vybráno ze skupiny: ethanol, propanol, butanol, ethylacetát, l-methoxy-2-propanol.

V dalším výhodném provedení je ftalocyaninový derivát vázán kovalentní vazbou ve struktuře polymemí matrice tvořící aplikační formulaci.

Z pohledu výroby a konečné ceny paropropustných fólií není výhodné přidávat fotoaktivní materiály do hmoty z důvodu vysokých výrobních nákladů, ale i nebezpečí nežádoucích fyzikálněmechanických změn těchto materiálů. Pro tyto účely se jeví výhodná povrchová úprava paropropustných fólií, laminátů a netkaných textilií, s výhodou lze využít především tiskové techniky,

-2CZ 25370 Ul např. flexotisk nebo hlubotisk nebo sítotisk nebo inkjetový tisk. Proto je aplikační formulace vytvořena jako tisková pasta pro potisk povrchu paropropustné fólie nebo laminátu.

Nakonec je výhodné, že tloušťka filmu na povrchu paropropustné fólie nebo laminátu je od 0,1 do 2 gm.

Výhody technického řešení spočívají ve vytvoření trvalého filmu aplikační formulace obsahující alespoň jednu fotoaktivní sloučeninu na paropropustné fólie nebo lamináty.

Příklady provedení technického řešení

Příklad 1

Povrchová úprava paropropustné fólie s antimikrobiálními účinky byla provedena s použitím ftalocyaninu zinku bez další substituce. Tento derivát ftalocyaninu je nerozpustný v polárních i nepolárních rozpouštědlech, za účelem zvýšení jeho fotoaktivity byl metodou perlového mletí v prostředí etanolu převeden do formy mikrodisperze obsahující 20 % hm. ftalocyaninu. Medián velikosti částic byl stanoven metodou laserové difrakce na 300 nm. Disperze byla zředěna v poměru 1:1 ethanolem a aditivy na úpravu viskozity, regulátory toku a filmotvomými látkami upravena na konzistenci vhodnou pro tisk. Takto připravená formulace byla nanesena na povrch fólie tiskovou technikou flexotisk. Antimikrobiální aktivita povrchové úpravy byla potvrzena testováním na bakteriích Escherichia coli za podmínek simulujících běžné pokojové prostředí. Materiál povrchově kontaminovaný bakteriemi byl vystaven po dobu 24 hodin záření vydávanému běžnou úspornou zářivkovou o výkonu 15 W při teplotě 20 °C a relativní vzdušné vlhkosti 25 až 32 %. Antimikrobiální účinek povrchově upravené paropropustné fólie byl srovnán se vzorkem fólie bez povrchové úpravy jako kontroly. Proti kontrole byl zaznamenán pokles počtu bakterií o více než 3 řády.

Příklad 2

Antimikrobiální povrchová úprava paropropustné fólie byla provedena s použitím derivátu ftalocyaninu rozpustného v polárních rozpouštědlech použitelných pro tiskové metody. Sulfamidický derivátu ftalocyaninu zinku byl převeden do formy ethanolického roztoku obsahujícího 2 % hm. tohoto derivátu ftalocyaninu. Roztok byl pomocí tiskové techniky flexotisk nanesen na povrch fólie. Proti kontrole byl zaznamenán pokles počtu bakterií o 1,1 řádu.

Příklad 3

Postup přípravy povrchové úpravy s antimikrobiálními účinky se shoduje s postupem popsaným v příkladu 2, s tím rozdílem, že ethanolický roztok ftalocyaninu byl upraven na vhodnou konzistenci přídavkem regulátoru toku a filmotvomými látkami. Proti kontrole byl zaznamenán pokles počtu bakterií o 1,1 řádu.

Příklad 4

Antimikrobiální povrchová úprava paropropustné fólie byla provedena s použitím sulfamidického derivátu ftalocyaninu zinku rozpustného v polárních rozpouštědlech. Tento derivát ftalocyaninu byl kovalentně vázán k polymemí matrici na bázi akrylátu, výsledný obsah ftalocyaninu v sušině polymeru činil 1 % hm. Tisková formulace obsahující 50 % hm. polymem v rozpouštědlovém systému ethanol - ethylacetát - 1 -methoxy-2-propanol byla nanesena flexotiskovou metodou na povrch fólie. Takto upravený povrch fólie vykázal pokles počtu bakterií o 2 řády.

Příklad 5

Postup přípravy povrchové úpravy s antimikrobiálními účinky se shoduje postupem popsaným v příkladu 4, polymemí matrice byla použita na bázi polyurethanu. Takto upravený povrch fólie vykázal pokles počtu bakterií o 2 řády.

-3CZ 25370 U1

Příklad 6

Postup přípravy povrchové úpravy s antimikrobiálními účinky se shoduje s postupem popsaným v příkladu 2, s tím rozdílem, že tisková formulace byla nanesena tiskovou technikou hlubotisk. Proti kontrole byl zaznamenán pokles počtu bakterií o 1,1 řádu.

Příklad 7

Postup přípravy povrchové úpravy s antimikrobiálními účinky se shoduje s postupem popsaným v příkladu 3, s tím rozdílem, že jako rozpouštědlo byl použit 2-butanol a 1-methoxy-2-propanol. Proti kontrole byl zaznamenán pokles počtu bakterií o 1,1 řádu.

Příklad 8

Postup přípravy povrchové úpravy s antimikrobiálními účinky se shoduje s postupem popsaným v příkladu 2, s tím rozdílem, že jako rozpouštědlo byl použit 2-butanol a l-methoxy-2-propanol. Proti kontrole byl zaznamenán pokles počtu bakterií o 1,1 řádu.

Příklad 9

Postup přípravy povrchové úpravy s antimikrobiálními účinky se shoduje s postupem popsaným v příkladu 2, s tím rozdílem, že jako rozpouštědlo byl použit 2-propanol a ethylacetát. Proti kontrole byl zaznamenán pokles počtu bakterií o 1,1 řádu.

Příklad 10

Postup přípravy povrchové úpravy s antimikrobiálními účinky se shoduje s postupem popsaným v příkladu 1, stím rozdílem, že tisková formulace byla nanesena tiskovou technikou hlubotisk. Proti kontrole byl zaznamenán pokles počtu bakterií o více než 3 řády.

Příklad 11

Postup přípravy povrchové úpravy s antimikrobiálními účinky se shoduje s postupem popsaným v příkladu 1, s tím rozdílem, že tisková formulace byla nanesena na laminát sestávající z vrstvy paropropustné folie a vrstvy netkané textilie vzájemně plošně spojených laminací, přičemž uvedená povrchová úprava byla provedena ze strany paropropustné folie. Antimikrobiální účinek povrchově upraveného laminátu byl srovnán se vzorkem laminátu bez povrchové úpravy jako kontroly. Proti kontrole byl zaznamenán pokles počtu bakterií o více než 3 řády.

Průmyslová využitelnost

Paropropustná fólie nebo její laminát s antimikrobiální povrchovou úpravou podle tohoto technického řešení lze využít pro sanitární a zdravotnické účely a všude tam, kde se vyžaduje sterilní charakter těchto materiálů.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Paropropustná fólie nebo její laminát, s antimikrobiální povrchovou úpravou na bázi alespoň jednoho fotoaktivního materiálu, vyznačující se tím, že na povrchu paropropustné fólie je uspořádán tenký film aplikační formulace obsahující alespoň jednu fotoaktivní sloučeninu materiálu citlivého na viditelné záření v rozsahu vlnových délek 400 až 700 nm, přičemž uvedená sloučenina je permanentně vázána na povrchu paropropustné fólie nebo laminátu.
2. Paropropustná fólie nebo její laminát podle nároku 1, vyznačující se tím, že fotoaktivní sloučenina je tvořena alespoň jedním derivátem ftalocyaninu nebo porfyrinu.

-4CZ 25370 Ul
3. Paropropustná fólie nebo její laminát podle nároku 2, vyznačující se tím, že fotoaktivní sloučenina je tvořena derivátem ftalocyaninu obsahujícím v molekule alespoň jednu funkční skupinu schopnou tvorby vazby s polymemí matricí, zejména pak amino-, hydroxy-, sulfo-, sulfanyl-, formyl-, hydroperoxy-, karboxy-, hydroxylamino-, hydrazino-, karbamoyl- skupiny, dále mohou být také ve formě amidů, sulfamidů, anhydridů, magneziumhalogenidů, fosfítů.
4. Paropropustná fólie nebo její laminát podle nároku 2 nebo 3 vyznačující se tím, že fotoaktivní sloučenina je tvořena derivátem ftalocyaninu obsahujícím v centru molekuly alespoň jeden vázaný kov ze skupiny: AI, Ga, Zn, Si.
5. Paropropustná fólie nebo její laminát podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že fotoaktivní sloučenina je tvořena derivátem bezkovového ftalocyaninu.
6. Paropropustná fólie nebo její laminát podle nároků 4až5, vyznačující se tím, že ftalocyaninový derivát je nerozpustný v polárních a nepolárních rozpouštědlech a v aplikační formulaci je obsažen ve formě mikročástic o průměru 50 až 500 nm.
7. Paropropustná fólie nebo její laminát podle nároků 4 až 5, vyznačující se tím, že ftalocianinový derivát je nerozpustný ve vodě a v aplikační formulaci je obsažen ve formě roztoku v alespoň jednom polárním rozpouštědle.
8. Paropropustná fólie nebo její laminát podle nároku 7, vyznačující se tím, že polární rozpouštědlo je ze skupiny: ethanol, propanol, butanol, ethylacetát, 1-methoxy-2-propanol.
9. Paropropustná fólie nebo laminát podle alespoň jednoho z nároků 2 až 5, vyznačující se tím, že ftalocianinový derivát je vázán kovalentní vazbou ve struktuře polymemí matrice tvořící aplikační formulaci.
10. Paropropustná fólie nebo laminát podle alespoň jednoho z nároků laž9, vyznačující se tím, že aplikační formulace je vytvořena jako tisková pasta pro potisk povrchu paropropustné fólie nebo laminátu.
11. Paropropustná fólie nebo laminát podle alespoň jednoho z nároků lažlO, vyznačující se tím, že aplikační formulace je vytvořena jako tisková pasta pro flexotisk nebo hlubotisk nebo sítotisk nebo inkjetový tisk.
12. Paropropustná fólie nebo laminát podle alespoň jednoho z nároků 1 až 11, vyznačující se t í m , že tloušťka filmuje od 0,1 do 2 pm.