CZ37511U1 - Transparentní fólie pro antimikrobiální ochranu dotykových displejů - Google Patents

Description

Transparentní fólie pro antimikrobiální ochranu dotykových displejů

Oblast techniky

Technické řešení se týká oblasti antimikrobiální ochrany dotykových displejů, konkrétně transparentní fólie pro antimikrobiální ochranu dotykových displejů se zvýšenou ochranou před usazováním organických a mikrobiálních polutantů.

Dosavadní stav techniky

Dotykové displeje informačních panelů rozmístěné na veřejných místech, jako jsou prodejny, banky, letiště, školy apod., jsou potenciálním zdrojem přenosu mikrobiálních a virálních nákaz. Na povrchu těchto panelů ulpívají nečistoty pocházející z pravidelného dotyku prstem či respirační patogeny v kapénkách pocházejících z kýchání, kašlání nebo i pouhého dýchání. Na těchto místech se postupně vytváří vrstva biofilmu, ve které sledované mikroorganismy ulpívají a mají příhodné podmínky pro přežití a možný další přenos na nového nositele. Přestože je dlouhodobá snaha taková místa pravidelně udržovat, tzn. dezinfikovat běžnými dezinfekčními prostředky, účinek dezinfekčního zásahu je velmi krátkodobý a ve velmi krátkém časovém intervalu po dezinfekčním zásahu dochází k rychlému růstu nebezpečí přenosu nakažlivých chorob v důsledku kontaktu přes kontaminovanou plochu.

Standardní antimikrobiální či biocidní postupy ochrany ploch jsou založeny na použití biocidních látek. Jedná se o látky, které mají přímé účinky na určitý typ mikroorganismů a v definované koncentraci jsou schopny eliminovat jejich množení, tedy vykazují biostatický účinek. Biocidní látky také mohou přímo kompletně usmrtit ulpělé mikroorganismy, a tedy vykazují biocidní efekt. Biocidní látky podléhají schvalovacímu procesu a na trh nesmí být uvedena látka, která by nebyla předem prověřena a pro daný typ aplikace schválena. Přesto je možno sledovat dlouhodobou snahu eliminovat tyto látky z běžného provozu z důvodů často negativních účinků jak na lidské zdraví, především z důvodů dermatologických, ale i z důvodu ekotoxicity, kdy v důsledku migrace těchto látek do okolí může nastat nežádoucí únik do environmentálního řetězce s obtížně predikovatelnými účinky na své okolí. Je tedy snaha aplikovat právě takové látky a v takové formě, aby jejich tendence migrovat byla minimální a jejichž dermální účinky jsou velmi omezené. To lze mimo jiné dosáhnout i výrazným snížením koncentrace biocidních látek ve sledovaných aplikacích. Příslušná legislativa nakonec i předepisuje maximální možné koncentrace v definovaných aplikacích, které zohledňují jak jejich účinnost, tak zdravotní hlediska jejich používání. V dlouhodobé perspektivě je však možno sledovat, že je kladen spíše důraz na zdravotní hledisko a koncentrace biocidních látek je spíše pod limitem zaručujícím alespoň biostatický účinek.

Nevýhodou biocidních látek je také to, že mikroorganismy si časem vytváří rezistenci vůči efektu dané látky. Tento jev je umocněn situací, kdy jsou biocidní látky do systému dávkovány v limitních koncentracích z výše uvedených zdravotních a ekotoxikologických důvodů. V technologických okruzích je stav rezistence mikroorganismů vůči dané biocidní látce řešen jejich cyklickou obměnou tak, aby k vytvoření rezistence nedocházelo. Pokud ale řešíme dlouhodobou ochranu povrchů před mikrobiálním napadením, není možno vůbec uvažovat jakoukoliv obměnu biocidní látky. Navíc je nutno mít na paměti, že ochrana musí být maximálně širokopásmová z důvodu pestré škály polutantů, mikroorganismů a virů, které na veřejně přístupných plochách mohou ulpět. Takovou ochranu je možno řešit jen použitím různých definovaných směsí, což s sebou zase nese vyšší riziko vedlejších zdravotních a ekotoxikologických účinků.

Dotykové plochy se opatřují ochrannými polymerními vrstvami se samočistícím efektem.

- 1 CZ 37511 U1

Účinným systémem pro ochranné polymerní vrstvy umožňujícím vytvořit samočisticí efekt s antimikrobiálním účinkem je zapracování oxidů anorganických kovů, jako jsou titan nebo zinek. Především, pokud jsou tyto oxidy ve formě nanočástic, kdy mají značně velký povrch, je možno pozorovat velmi účinný fotokatalytický jev. Takto upravené povrchy vystavené záření o vlnové délce 250 až 400 nm vykazují vysoce účinný samočisticí efekt. Tento efekt je způsoben tím, že po ozáření dochází ke generaci tzv. volných radikálů, které působí velmi agresivně na své okolí. Volné radikály deaktivují organické polutanty nebo mikroorganismy ulpělé na ošetřeném povrchu. Volné radikály, které jsou generovány z fotoaktivních prekurzorů, jsou již také na seznamu přihlášených aktivních látek. Jejich velkou nevýhodou je, že současně působí rozkladně i na nosnou polymerní matrici a v důsledku toho dochází k destrukci celého nosného polymerního systému a uvolnění fotoaktivních nanočástic do okolí ošetřeného povrchu. Řešením je například hybridní polymerní systém popsaný v patentu CZ 304 812. Anorganicko-organický polymer má zvýšenou odolnost vůči působení volných radikálů. Jeho použití je popsáno především pro textilní matrici se samočisticím efektem. Polymer chrání před účinky volných radikálů i nosný podkladový polymerní substrát. V případě aplikace na transparentní plochy však tyto polymerní vrstvy aditivované nano částicemi TiO2 nejsou dostatečně transparentní a vytváří kalný film, což je např. u mobilních telefonů podstatná nevýhoda.

Použití organických fotoaktivních látek na bázi ftalocyaninových derivátů k deaktivaci současně gram-pozitivních bakterií, gram-negativních bakterií i patogenních kvasinek je popsáno v patentu CZ 303 612. Přípravek ve formě gelu je aktivován iradiací zdrojem červeného světla tak, aby derivát generoval aktivní tzv. singletní formu molekulárního kyslíku, který je vysoce reaktivní a působí biocidně na tyto mikroorganismy. Generace singletového kyslíku je kvantově chemický jev, kdy po excitaci světlem o dané vlnové délce dochází ke krátkodobé změně tzv. spinu elektronů a přeměně molekulárního kyslíku v přirozené tripletové formě na vysoce reaktivní singletní formu. Stav spinu odpovídající singletové formě je krátkodobý jev a v závislosti na podmínkách dochází k rychlé rekombinaci na tripletový stav. Pokud není fotokatalyzátor ozařován světlem vhodné vlnové dálky, je neaktivní a nedochází k odbourávání příslušných polutantů.

Patent CZ 304 123 popisuje způsob fixace fotokatalyzátoru reaktivní vazbou do vláknotvorné polymerní struktury vhodné pro přípravu nanovláken technikou elektrospiningu. Při této úpravě je zachován fotokatalytický jev, nanovlákna navíc vykazují velký povrch, což celkovou účinnost zvyšuje.

Vazbu organického fotokatalyzátoru na slupce jádrového disperzního polymerního nosiče prostřednictvím iontové vazby popisuje patent CZ 305 659. Zapracování organického fotokatalyzátoru do vrstvy laku tvrditelného UV zářením je popsáno v patentu CZ 306 947. Fotokatalyzátor tak vykazuje fotoaktivitu, i pokud je vhodným způsobem fixován v/na polymerní matrici. Dále užitný vzor CZ 27 927 popisuje využití fotokatalytického procesu i k likvidaci některých typů organických polutantů ve vodném prostředí. Systém sestává z cyklu osmotické filtrace organických složek a propouštění čisté vody a cyklu fotokatalytické reakce, kdy v důsledku fotokatalytického jevu dochází k degradaci těchto polutantů.

Využití fotokatalytického procesu pro samočisticí proces je popsáno v užitném vzoru CZ 31 976. Fotokatalyzátor je zapracován pomocí reaktivní vazby do struktury celulózové textilie a po iradiaci je možno pozorovat rozkladný proces vybraných polutantů i antimikrobiální efekt. Bylo zjištěno, že oba jevy lze od sebe jen obtížně oddělit. Reaktivní forma kyslíku narušuje přirozené prostředí biofilmu obklopující ulpělé mikroorganismy a tím dochází ke zhoršení podmínek pro životní cyklus sledovaných mikroorganismů. Současně lze pozorovat i přirozený antimikrobiální efekt spojený s přímým vlivem singletového kyslíku na vybrané mikroorganismy.

Přihláška vynálezu PV 2021-586 popisuje účinný systém, ve kterém je do povrchového ochranného laku přidána směs vhodného fotokatalyzátoru a biocidní látky, přičemž bylo zjištěno, že díky posilujícímu fotokatalytickému jevu je možno koncentraci biocidní látky snížit až k hranici biostatického účinku, přesto byl v těchto aplikacích pozorován účinek biocidní.

- 2 CZ 37511 U1

Ochranný účinek ve všech uvedených případech je závislý na charakteru nosné polymerní matrice. Na jedné straně může dojít k silně omezujícímu efektu v důsledku uzavření aktivních látek se samočisticím efektem a zamezení přímého účinku na polutanty, na straně druhé hrozí omezená stabilita této polymerní matrice. Právě u silně mechanicky namáhaných povrchů, pokud není ochranný lak na povrchu fólie pevně fixován, pak hrozí jeho mechanické narušení a postupný otěr. Ochranné systémy založené na povrchovém ošetření pomocí laků nejsou vhodné pro silně mechanicky namáhané aplikace, jakými jsou např. dotykové displeje.

Úkolem tohoto technického řešení je proto vytvořit takovou transparentní fólii pro antimikrobiální ochranu dotykových displejů, která by poskytovala dostatečný účinek proti široké škále mikroorganismů (např. kvasinkám, gram-pozitivním bakteriím a gram-negativním bakteriím, virům), přičemž by fungovala za různých světelných podmínek, a to za snížené koncentrace biocidní látky na hranu povoleného koncentračního limitu. Taková transparentní fólie by navíc poskytovala vysokou mechanickou odolnost.

Podstata technického řešení

Vytčený úkol je vyřešen pomocí transparentní fólie pro antimikrobiální ochranu dotykových displejů podle tohoto technického řešení. Podstata technického řešení spočívá v tom, že transparentní fólie sestává alespoň ze dvou navzájem plošně spojených vrstev, z nichž první vrstva je transparentní nosná fólie z polymerního materiálu na bázi polyesteru nebo polyolefinu. Druhá vrstva je antimikrobiální fólie sestávající z polymerní matrice z materiálu vybraného ze skupiny: polyvinylchlorid, polypropylen a/nebo jejich kombinace, a z antimikrobiální složky zabudované v polymerní matrici. Antimikrobiální složka je tvořena fotokatalyzátorem na bázi ftalocyaninového derivátu s centrálním atomem hliníku nebo zinku, a/nebo biocidní látkou. Fotokatalyzátor a/nebo biocidní látka nejsou uzavřeny do polymerní matrice, což umožňuje kontakt mezi fotokatalyzátorem, polutantem nebo mikroorganizmem, světlem vhodné vlnové délky 600 až 700 nm a vzdušným kyslíkem a nebrání difúzi in situ generovaného singletního kyslíku. Takové uspořádání antimikrobiální fólie poskytuje dostatečný účinek proti virům, gram-pozitivním bakteriím a gram-negativním bakteriím, přičemž funguje za různých světelných podmínek, a to i za snížené koncentrace biocidní látky na hranu povoleného koncentračního limitu. Taková transparentní fólie navíc poskytuje vysokou mechanickou odolnost.

Ve výhodném provedení je antimikrobiální fólie ve formě ztuhlé taveniny spojené s povrchem transparentní nosné fólie. Takové uspořádání je výhodné pro zabezpečení jednolitého celistvého vzhledu transparentní fólie, bez vzduchových bublin mezi jednotlivými vrstvami. Nanášení antimikrobiální fólie ve formě taveniny na nosnou fólii je jednoduchým procesem, co se týče vybavení, náročnosti časové či prostorové. Provedení je možné realizovat na běžných linkách pro zpracování plastů.

Ve výhodném provedení je antimikrobiální fólie ve formě sušiny spojené s povrchem transparentní nosné fólie. Pod pojmem „sušina“ se pro účely popisu tohoto technického řešení rozumí suchá antimikrobiální fólie získaná rozpuštěním polymerní matrice v rozpouštědle s následným přidáním antimikrobiální složky a poté odpařením rozpouštědla. Takové uspořádání je výhodné pro zabezpečení jednolitého celistvého vzhledu transparentní fólie, bez vzduchových bublin mezi jednotlivými vrstvami. Nanášení ve formě roztoku je výhodné pro větší plochy, přičemž zabezpečuje co nejmenší tloušťku nanášeného roztoku, a tedy i sušiny.

V dalším výhodném provedení je transparentní nosná fólie opatřená adhezní vrstvou ze strany odvrácené od antimikrobiální fólie. Adhezní vrstva slouží k jednoduché manipulaci při nanášení transparentní fólie na povrch dotykových displejů, a také k jednoduché manipulaci při odlepování již použité transparentní fólie.

- 3 CZ 37511 U1

Ve výhodném provedení je adhezní vrstva tvořena např. solventním či emulzním akrylátovým adhezivem nebo adhezivem na bázi epoxidu. Takové řešení umožňuje větší přilnavost na povrch dotykového displeje, přičemž odstranění může být technicky náročnější. Toto řešení je vhodné zejména pro větší plochy či více frekventovaná místa použití dotykových displejů.

Pod pojmem „adhezivum“ se pro účely popisu tohoto technického řešení rozumí skupina materiálů zajišťujících přilnavost dvou vrstev. Adhezivum je solventní akrylátové, emulzní akrylátové či adhezivum na bázi epoxidu.

V dalším výhodném provedení je adhezní vrstva tvořena polymerní fólií na bázi měkčeného polyvinylchloridu. Takové řešení zabezpečuje dobrou přilnavost transparentní fólie k povrchu, přičemž jeho výměna je nenáročná.

V dalším výhodném provedení je tloušťka transparentní nosné fólie v rozmezí od 50 do 150 μm. Taková tloušťka zabezpečuje vhodnou mechanickou odolnost s neopožděnou reakcí displeje na dotyk.

V dalším výhodném provedení je tloušťka antimikrobiální fólie v rozmezí od 1 do 15 μm. Taková tloušťka neovlivňuje odezvu displeje na dotyk, přičemž poskytuje vysokou antimikrobiální ochranu.

V dalším výhodném provedení je antimikrobiální složka tvořena fotokatalyzátorem 2-[3-(ftalocyaninsulfonamido)propoxy]ethylmetakrylát zinku.

V dalším výhodném provedení je velikost částic fotokatalyzátoru v rozmezí od 100 do 300 nm, přičemž koncentrace fotokatalyzátoru ve funkční polymerní vrstvě je s výhodou v rozmezí od 0,1 do 3,0 % hmotn. Taková velikost částic se jednoduše integruje do polymerní matrice, a tedy není potřeba větší koncentrace pro poskytnutí požadovaného účinku.

V dalším výhodném provedení je biocidní látka vybrána ze skupiny:

1-[[2-(2,4-dichlorfenyl)-4-propyl-1,3-dioxolan-2-yl]methyl]-1H-1,2,4-triazol neboli propikonazol, azoxystrobin, 1,2-benzisothiazol-3(2H)-on neboli BIT, (benzothiazol-2-ylthio)methyl thiokyanát neboli TCMTB, bronopol, 2-butyl-benzo[d]isothiazol-3-on neboli BBIT, karbendazim, chlorkresol, 4,5-dichlor-2-oktylisothiazol-3(2H)-on,

4,5-dichlor-2-oktyl-2H-isothiazol-3-on neboli DCOIT, dimethyloktadecyl[3-(trimethoxysilyl)propyl]ammonium chlorid, dimethyltetradecyl[3 -(trimethoxysilyl)propyl]ammonium chlorid, fludioxonil;

3-jod-2-propynylbutylkarbamát neboli IPBC, N-(trichlormethylthio)ftalimid neboli folpet, 2-oktyl-2H-isothiazol-3-on neboli OIT, sodná sůl pyridin-2-thiol 1-oxidu, pyrithion zinku, stříbro v podobě nanomateriálu, stříbrný zinkový zeolit, stříbro adsorbované na oxidu křemičitém, dimethyldithiokarbamát sodný, 2-thiazol-4-yl-lH-benzimidazol neboli thiabendazol, kyselina mléčná, octan sodný; benzoát sodný, (+)-kyselina vinná, kyselina octová, kyselina propionová, kyselina askorbová, lněný olej, levandulový olej, mátový olej, okt-1-en-3-ol, (Z,E)-tetradec- 9,12- dienylacetát, bakulovirus, bentonit, citronellal, síran železitý. Jedná se o biocidní látky schválené pro účely antimikrobiální ochrany.

Výhoda transparentní fólie pro antimikrobiální ochranu dotykových displejů podle technického řešení spočívá zejména v tom, že poskytuje dostatečný účinek proti široké škále polutantů (např. virům, gram-pozitivním bakteriím a gram-negativním bakteriím), přičemž funguje za různých světelných podmínek, a to za snížené koncentrace biocidní látky na hraně povoleného koncentračního limitu. Další výhodou transparentní fólie podle tohoto technického řešení je, že poskytuje vysokou mechanickou odolnost.

- 4 CZ 37511 UI

Objasnění výkresu

Technické řešení bude blíže objasněno na následujícím výkresu, kde obr. 1 znázorňuje řez transparentní fólií pro antimikrobiální ochranu dotykových displejů.

Příklady uskutečnění technického řešení

Technologie přípravy transparentní fólie 1 pro antimikrobiální ochranu dotykových displejů s adhezní vrstvou byla navržena a ověřena v laboratorních podmínkách. Byl vypracován a ověřen postup zapracování fotokatalyzátoru, a to derivátu 2-[3-(ftalocyaninsulfonamido)propoxy]ethylmetakrylátu zinku nebo hliníku do antimikrobiální fólie 3 sestávající z polymerní matrice z materiálu ze skupiny: polypropylen a/nebo polyvinylchlorid tak, aby byl obsah fotokatalyzátoru v celé hmotě homogenní. Zakomponováním biocidní látky na bázi pyrithionu zinku (PyrZn) nebo nanočástic stříbra (AgNPs) v minimální inhibiční koncentraci je antimikrobiální a samočisticí efekt antimikrobiální fólie 3 podpořen antimikrobiálním účinkem přidané biocidní látky. Výsledná aditivace tak zabezpečuje ochranu před usazováním organických a mikrobiálních polutantů. Antimikrobiální fólie 3 je nanášena v tenké vrstvě na transparentní nosnou fólii 2, která jez druhé strany opatřena adhezní vrstvou 4 zabezpečující dobrou adhezi k povrchu dotykových displejů.

Předložené příklady provedení demonstrují účinek samotné antimikrobiální fólie 3 aditivované ZnFTC-HEMA, s případným přídavkem a bez přídavku biocidní látky, tedy PyrZn nebo AgNPs. V dalších příkladech provedení je funkčnost potvrzena již na transparentní fólii 1 pro antimikrobiální ochranu dotykových displejů. Funkčnost materiálu je ověřována několika postupy. Jednak je ověřována fotoaktivita materiálu, dále samočisticí a antimikrobiální vlastnosti.

Měření fotoaktivity

Měření generace singletového kyslíku je založeno na rozkladu indikátoru 1,3-difenylisobenzofuranu (DPIBF) generovaným singletovým kyslíkem. Vlivem singletového kyslíku reaguje přítomný indikátor DPIBF na o-dibenzoylbenzen. Tato vícestupňová reakce se projevuje jako úbytek absorbance při absorpčním maximu DPIBF (412 nm v hexanu).

Výseč transparentní fólie 1 o velikosti 7^X7 mm je umístěna na dno skleněné kyvety pro UV/VIS spektrofotometru. Transparentní fólie 1 je pipetou převrstvena 3 ml destilované vody. K obsahu kyvety je přidán koncentrovaný roztok DPIBF v methanolu tak, aby výsledná absorbance při absorpčním maximu DPIBF (λ = 412 nm) činila 0,9. Jako zdroj záření byl použit laser emitující při 661 nm (MediCom). Takto připravený vzorek byl v pravidelných intervalech ozařován. Úbytek absorbance při 412 nm byl měřen pomocí UV/VIS spektrafotometrie (Shimadzu). Generace singletového kyslíku byla následně určena jako poločas rozkladu (ti/2, min) indikátoru DPIBF podle vzorce:

rl/2 = (ln(2)/k) * 25 kde: k je směrnice závislosti úbytku absorbance (ln(A)) indikátoru DPIBF na použité energii.

Čím vyšší je hodnota směrnice k, tím nižší je hodnota ti/2 a vzorek tedy produkuje více singletového kyslíku.

- 5 CZ 37511 U1

Měření samočisticích vlastností

Pro zjištění samočisticích vlastností transparentní fólie 1 je používán

2,5-bis(2-ethylhexyl)-3,6-difenyl-1H,2H,4H,5H-pyrrolo[3,4-c]pyrrol-1,4-dion (derivát diketo-pyrrolopyrrolu, dále jen DPP). Ten je na povrch transparentní fólie 1 nanášen ve formě koncentrovaného roztoku v tenké vrstvě. Jedná se o oranžovou krystalickou látku, která vykazuje fluorescenci v pevném stavu.

Z vzorků fólií byly vystřiženy části o rozměru 3^X4 cm. Na povrch výstřižků bylo aplikováno 0,25 ml derivátu DPP v hexanu (0,4 mg/ml) za vzniku tenké homogenní vrstvy. Poté byly vzorky vysušeny v sušárně (Memmert) při 50 °C a umístěny pod LED širokospektrální trubicový zdroj záření, který emituje záření spojitého spektra výhradně ve viditelné oblasti.

Vzorky byly v pravidelných intervalech proměřovány pomocí fluorescenční spektrometrie (Scinco) při emisním maximu fluorescence derivátu DPP (524 nm). Fotoaktivita daných vzorků je vyjádřena jako poločas rozpadu (ti/2, h), nebo na základě úbytku derivátu DPP v čase (%).

Stanovení antimikrobiálního účinku

Pro stanovení antimikrobiální účinnosti byla použita metoda dle standardu ISO 22196:2011 Měření antibakteriální aktivity na plastech a jiných neporézních površích. Pro testování byly použity bakteriální kmeny gram-pozitivního kmene Staphylococcus aureus CCM 4516 a gram-negativního kmene Escherichia coli CCM 4517. Tato metoda byla rozšířena o inkubaci vzorků při osvitu zdrojem umělého denního světla (LED zdroj: modrý primární emitor 450 nm; intenzita osvětlení = 1250 lx).

Stanovení antivirální účinnosti simulací na bakteriofágu φ6

Opět byla použita metoda dle standardu ISO 22196:2011 na vzorcích modifikovaných osvitem dle předchozího postupu s tím rozdílem, že byl pro testování použit obalený bakteriofág φ6, který je aktuálně hojně využíván jako model pro studium viru SARSCoV-2, Eboly, chřipky, viru venezuelské koňské encefalitidy či koronavirů.

Stanovení tepelných změn diferenční skenovací kalorimetrií

Vliv přídavku aditiv na tepelné projevy fyzikálních dějů probíhajících v materiálu polymerní matrice antimikrobiální fólie 3 byla použita diferenční skenovací kalorimetrie DSC 1 STARe (Mettler Toledo). Pro polypropylenovou matrici byl použit program: Isoterma 25 °C, 2 min; 25 do -50 °C, 10 °C/min; Isoterma -50 °C, 5 min; -50 do 200 °C, 10 °C/min; Isoterma 200 °C, 5 min; 200 do -50 °C, 10 °C/min; Isoterma -50 °C, 5 min; -50 do 250 °C, 10 °C/min; 250 do 25 °C, 10 °C/min.

Polyvinylchloridová polymerní matrice antimikrobiální fólie 3 byla analyzována za použití teplotního programu: Isoterma 25 °C, 2 min; 25 do -75 °C, 10 °C/min; Isoterma -75 °C, 5 min; -75 do 150 °C, 10 °C/min; Isoterma 150 °C, 5 min; 150 do -75 °C, 10 °C/min;

Isoterma -75 °C, 5 min; -75 do 150 °C, 10 °C/min; 150 do 25 °C, 10 °C/min. Měření probíhala v atmosféře dusíku při průtoku 50 ml/min.

Příklad 1: Transparentní fólie pro antimikrobiální ochranu dotykových displejů

Transparentní fólie 1 pro antimikrobiální ochranu dotykových displejů je tvořena třemi vrstvami, které jsou navzájem plošně spojené. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění je transparentní fólie 1 tvořena dvěma, čtyřmi či více vrstvami. První vrstva je tvořena adhezní vrstvou 4 tvořenou polymerní fólií. Tato vrstva slouží k nalepení transparentní fólie 1 na povrch dotykového displeje. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění je adhezní vrstva 4 tvořena adhezivem v podobě

- 6 CZ 37511 U1 solventního akrylátového adheziva. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění je adhezní vrstva 4 tvořena emulzním akrylátovým adhezivem či adhezivem na bázi epoxidu. V dalším nezobrazeném příkladu uskutečnění není transparentní fólie 1 opatřená adhezní vrstvou 4.

Na adhezní vrstvě 4 je umístěna transparentní nosná fólie 2 z polymerního materiálu na bázi polyesteru. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění je transparentní nosná fólie 2 z polymerního materiálu na bázi polyolefinu. Tloušťka transparentní nosné fólie 2 je 100 pm. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění je tloušťka transparentní nosné fólie 2 v rozmezí od 50 do 150 pm.

Na transparentní nosné fólii 2 je z odvrácené strany od adhezní vrstvy 4 umístěna antimikrobiální fólie 3, která je tvořena polymerní matricí z polypropylenu a z antimikrobiální složky vázané v polymerní matrici. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění je polymerní matrice z polyvinylchloridu či kombinace polyvinylchloridu a polypropylenu. Antimikrobiální fólie 3 je nanášená na transparentní nosnou fólii 2 v roztoku s použitím vhodného rozpouštědla, které je následně zasušené a odpařené. Tak vzniká sušina, která zůstává naadovaná na povrchu nosné fólie 2. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění je antimikrobiální fólie 3 nanášená na transparentní nosnou fólii 2 jako tavenina, která je homogenně koextrudována na transparentní nosnou fólii 2. Antimikrobiální složka je tvořena fotokatalyzátorem 2-[3-(ftalocyaninsulfonamido)propoxy] ethylmetakrylát zinku o velikosti částic 200 nm a celkové koncentraci v antimikrobiální fólii 3 1,5 % hmotn. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění je antimikrobiální složka na bázi ftalocyaninového derivátu s centrálním atomem hliníku nebo zinku a/nebo biocidní látkou. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění je velikost částic antimikrobiální složky v rozmezí od 100 do 300 nm. V dalším nezobrazeném příkladu uskutečnění je celková koncentrace fotokatalyzátoru v antimikrobiální fólii 3 v rozmezí od 0,1 do 3,0 % hmotn. Celková tloušťka antimikrobiální fólie 3 je 8 pm. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění je celková tloušťka antimikrobiální fólie 3 v rozmezí od 1 do 15 pm. V nezobrazeném příkladu uskutečnění je dále antimikrobiální složka tvořena fotokatalyzátorem a biocidní látkou vybranou ze skupiny: 1-[[2-(2,4-dichlorphenyl)-4-propyl- 1,3-dioxolan-2-yl]methyl]- 1H-1,2,4-triazol neboli propikonazol, azoxystrobin, 1,2-benzisothiazol-3(2H)-on neboli BIT, (benzothiazol-2-ylthio)methyl thiokyanát neboli TCMTB, bronopol, 2-butyl-benzo[d]isothiazol-3-on neboli BBIT, karbendazim, chlorkresol, 4,5-dichlor-2-oktylisothiazol-3(2H)-on, 4,5-dichlor-2-oktyl-2H-isothiazol-3-on neboli DCOIT, dimethyloktadecyl[3-(trimethoxysilyl)propyl]ammonium chlorid, dimethyltetradecyl[3 -(trimethoxysilyl)propyl]ammonium chlorid, fludioxonil;

3-jod-2-propynylbutylkarbamát neboli IPBC, N-(trichlormethylthio)ftalimid neboli folpet, 2-oktyl-2H-isothiazol-3-on neboli OIT, sodná sůl pyridin-2-thiol 1-oxidu, pyrithion zinku, stříbro v podobě nanomateriálu, stříbrný zinkový zeolit, stříbro adsorbované na oxidu křemičitém, dimethyldithiokarbamát sodný, 2-thiazol-4-yl-lH-benzimidazol neboli thiabendazol, kyselina mléčná, octan sodný; benzoát sodný, (+)-kyselina vinná, kyselina octová, kyselina propionová, kyselina askorbová, lněný olej, levandulový olej, mátový olej, okt-1-en-3-ol, (Z,E)-tetradec- 9,12- dienylacetát, bakulovirus, bentonit, citronellal, síran železitý.

Příklad 2: Příprava polypropylenové fólie s obsahem ftalocyaninového derivátu

Příkladná polymerní matrice antimikrobiální fólie 3 na bázi polypropylenu neboli PP ve formě drti nebo granulátu připravená termoplasticky na dvoušnekovém extruderu obsahovala 1 % hmotn. nebo 3 % hmotn. fotoaktivního aditiva a 99 % hmotn. nebo 97 % hmotn. polymeru (PP Mosten GB 005, Unipetrol). Fotoaktivním aditivem byl 2-[3-(ftalocyaninsulfonamido)propoxy]ethylmetakrylát zinku neboli ZnFTC-HEMA (FTC,

Centrum organické chemie s. r. o.).

- 7 CZ 37511 UI

Výsledné antimikrobiální fólie 3 byly následně rozlisovány do formy tenké fólie o tloušťce 170 až 200 pm s následujícími samočisticími vlastnostmi při osvitu světlem vlnové délky uvedené výše:

Koncentrace FTC [% hmotn.]	Poločas rozpadu DPIBF Ti/2 [min]	Úbytek DPP po 24 h [%]
- (reference)	51	11
1,0	39	27
3,0	24	35

Připravené antimikrobiální fólie 3 vykazovaly zlepšení samočisticích vlastností, které se projevilo zmenšením poločasu rozkladu Ti/2 DPIBF indikátoru až o 53 % vůči referenci či úbytkem modelové látky DPP po 24 hodinách kontaktu až o 35 %. Dle diferenční skenovací kalorimetrie přídavek fotoaktivního aditiva do PP nemění tepelné vlastnosti ani obsah krystalické fáze matrice.

Příklad 3: Příprava polyvinylchloridové fólie s obsahem ftalocyaninového derivátu

Příkladná polymerní matrice antimikrobiální fólie 3 na bázi polyvinylchloridu neboli PVC ve formě drti nebo granulátu připravená termoplasticky na dvoušnekovém extruderu obsahovala 0,1 % hmotn. až 5 % hmotn. fotoaktivního aditiva a 99,9 % hmotn. až 95 % hmotn. polymeru (PVC-P RB3, ModenPlasť). Fotoaktivním aditivem byl ZnFTC-HEMA (FTC, Centrum organické chemie s. r. o.).

Výsledné antimikrobiální fólie 3 byly následně rozlisovány do formy tenké fólie o tloušťce 145 až 300 pm s následujícími samočisticími a antibakteriálními vlastnostmi při osvitu světlem o výše uvedené vlnové délce:

Koncentrace FTC [% hmot.]	Poločas rozpadu DPIBF Tm [min]	Úbytek DPP po 24 h [%]	Antibakteriální aktivita proti Staphylococcus aureus [% redukce bakteriálního růstu]	Antivirální aktivita proti φ6 [% redukce růstu bakteriofága]
- (reference)	35,2	13	0	0
0,1	-	-	až 100	až 100
0,5	-		až 100	až 100
1,0	8,2	66	až 100	-

3,0	6,7	62	až 100	-
5,0	4,4	67	až 100	-

Připravené antimikrobiální fólie 3 vykazovaly zlepšení samočisticích vlastností, které se projevilo zmenšením poločasu rozkladu Ti/2 DPIBF indikátoru až o 88 % vůči referenci či úbytkem modelové látky DPP po 24 hodinách kontaktu až o 67 %. Kompozice i při nejnižší nárokované koncentraci vykazuje 100% redukci růstu mikroorganismu Staphylococcus aureus a také bakteriofága φ6. I při přídavku 5 % hmotn. FTC aditiva nedochází k významným změnám tepelných vlastností polymerní matrice.

Příklad 4: Příprava PVC fólie s obsahem ftalocyaninového derivátu a pyrithionu zinku

Příkladná polymerní matrice antimikrobiální fólie 3 na bázi polyvinylchloridu neboli PVC ve formě drti nebo granulátu připravená obdobně jako Příklad 3 s tím rozdílem, že byla do směsi navíc

-8CZ 37511 UI přidána biocidní látka pyrithion zinečnatý (PyrZn, CAS: 13463-41-7, Alchimica) v množství 50 mg/kg nebo 200 mg/kg směsi.

Výsledné antimikrobiální fólie 3 byly následně rozlisovány do formy tenké fólie o tloušťce 410 až 450 pm s následujícími samočisticími a antibakteriálními vlastnostmi při osvitu světlem o výše uvedené vlnové délce nebo za tmy:

Koncentrace FTC [% hmotn.] / PyrZn [mg/kg]	Poločas rozpadu DPIBF [min]	Úbytek DPP po 24 h [%]	Antibakteriální aktivita proti Staphylococcus aursus [% redukce bakteriálního růstu]	Antibakteriální aktivita proti Escherichia call [% redukce bakteriálního růslu]	Antivirální aktivita proti Φ6 [% redukce růstu bakteriotága]
- (reference)	35,2	13	0	0	0
0,2/50	-	-	až 100	až 06	až 100
1,0/50	8,2	62	až 100	až 100	-
5,0 ! 200	4,5	66	až 100	až 100	-

Připravené antimikrobiální fólie 3 vykazovaly zlepšení samočisticích vlastností, a to redukcí výskytu DPIBF indikátoru až o 87 % či úbytkem modelové látky DPP po 24 hodinách kontaktu až o 66 %. Antimikrobiální fólie 3 i při nejnižší nárokované koncentraci pyrithionu zinečnatého vykazuje 100% redukci růstu mikroorganismu Staphylococcus aureus, až 96% redukci růstu Escherichia coli a až 100% redukce růstu φ6. Antimikrobiální fólie 3 obsahující pyrithion zinečnatý navíc vykazují antibakteriální účinnost bez nutnosti osvitu povrchu materiálu. Kalorimetrie neprokázala vliv přídavku obou aditiv na PVC matrici i při nej vyšších přídavcích.

Příklad 5: Příprava PVC fólie s obsahem ftalocyaninového derivátu a stříbrných nanočástic

Příkladná polymerní matrice antimikrobiální fólie 3 na bázi polyvinylchloridu neboli PVC ve formě drti nebo granulátu připravená obdobně jako Příklad 4 s tím rozdílem, že byl do směsi přidán biocid na bázi stříbra (Ag, BactiBlock® 101 R4.47, Nanobiomatters Industries S.L) v množství 0,2 % hmotn. (minimální výrobcem doporučené množství).

Výsledná antimikrobiální fólie 3 byla následně rozlisována do formy tenké fólie o tloušťce 315 až 355 pm s následujícími antibakteriálními vlastnostmi při osvitu světlem o výše uvedené vlnové délce nebo za tmy:

Koncentrace FTC / Ag [% hmotn.]	Antibakteriální aktivita proti Staphylococcus aureus [% redukce bakteriálního růstu]	Antibakteriální aktivita proti Escherichia coli [% redukce bakteriálního růstu]
- (reference)	0	0
0,1/ 0,2 při osvitu	až 100	až 100
0,1/ 0,2 za tmy	až 99,992	až 100

Připravená antimikrobiální fólie 3 vykazovala zlepšení antibakteriálních vlastností, a to redukcí výskytu bakterií Escherichia coli až o 100 % i bez nutnosti osvitu vhodným světelným zdrojem, 100% redukcí růstu Staphylococcus aureus při osvitu a až 99,992 % bez osvětlení.

-9CZ 37511 U1

Příklad 6: Příprava transparetní fólie PP fólie s vrchní vrstvou PVC fólie modifikované ftalocyaninovým derivátem a pyrithionem zinečnatým

Příkladná polymerní matrice antimikrobiální fólie 3 byla připravena kombinací extruze transparentní nosné fólie 2 na bázi polypropylenu neboli PP s následným nánosováním antimikrobiální fólie 3 na bázi PVC technikou odlévání z rozpouštědla. Transparentní nosná fólie 2 z PP (Mosten GB 005, Unipetrol) byla připravena termoplasticky na dvoušnekovém extruderu s následným vylisováním v automatickém hydraulickém lisu. Na připravenou transparentní nosnou fólii 2 byla po odmaštění jejího povrchu absolutním etanolem nanesena vrstva polymerního roztoku antimikrobiální fólie 3 pomocí aplikátoru filmů o velikosti 100 μm. Polymerní roztok antimikrobiální fólie 3 byl připraven rozpuštěním PVC (PVC-P RB3, ModenPlast) v tetrahydrofuranu neboli THF v koncentraci 18 % hmotn., s přídavkem ZnFTC-HEMA (FTC, Centrum organické chemie s. r. o.) v koncentraci 1 % hmotn. a přídavkem pyrithionu zinečnatého (PyrZn, Alchimica) v koncentraci 0 nebo 50 mg/kg sušiny.

Výsledná transparentní fólie 1 o tloušťce antimikrobiální fólie 3 7 až 11 μm vykazovala, po osvitu světlem vhodné vlnové délky popsané výše, následující samočistící a antimikrobiální vlastnosti:

Koncentrace FTC [% hmotn.] / PyrZn [mg/kg]	Poločas rozpadu DPIBF [min]	Antibakteriální aktivita proti Staphylococcus aureus [% redukce bakteriálního růstu]	Antibakteriální aktivita proti Escherichia coli [% redukce bakteriálního růstu]
- (reference)	62,8	0	0
1 / 0	9,7	až 100	0
1 / 50	-	až 100	až 100

Příkladná transparentní fólie 1 vykazovala zlepšení samočisticích vlastností, a to redukcí výskytu DPIBF indikátoru až o 84,5 % a redukcí růstu gram-pozitivního bakteriálního kmene o 100 %. Přídavek PyrZn do antimikrobiální fólie 3 navíc redukuje růst Escherichia coli o 100 % při osvitu a až o 99,3 % bez přístupu světla o výše uvedené vlnové délce.

Příklad 7: Příprava transparentní fólie PET fólie s vrchní vrstvou PVC fólie modifikované ftalocyaninovým derivátem a pyrithionem zinečnatým

Pro příkladné provedení byla použita komerčně dostupná samolepící PET fólie (BD755, PET50 TOP CLEAR R8001-PET50, Avery Dennison) jako transparentní nosná fólie 2, na kterou byla nanesena antimikrobiální fólie 3 jako polymerní směs roztoku PVC, FTC a PyrZn jak je popsáno v Příkladu 6.

Výsledná transparentní fólie 1 s tloušťkou aktivní vrstvy 6,5 až 8 μm vykazovala následující samočisticí a antimikrobiální vlastnosti:

Koncentrace FTC [% hmotn.] / PyrZn [mg/kg]	Poločas rozpadu DPIBF [min]	Antibakteriální aktivita proti Staphylococcus aureus [% redukce bakteriálního růstu]	Antibakteriální aktivita proti Escherichia coli [% redukce bakteriálního růstu]
- (reference)	120,3	0	0
1 / 0	9,4	až 100	0
1 / 50	-	až 100	až 100

- 10 CZ 37511 UI

Příkladné řešení vykazovalo zlepšení samočisticích vlastností redukcí výskytu DPIBF indikátoru až o 92,2 % a redukcí růstu mikroorganismů obdobným způsobem, jako ve uvedeno v Příkladu 6.

Příklad 8: Příprava transparentní PET fólie s vrchní vrstvou PVC fólie modifikované 5 ftalocyaninovým derivátem a nanočásticemi stříbra

Příkladné provedení bylo připraveno dle Příkladu 7 s tím rozdílem, že jako biocidní látka byl použit přípravek na bázi stříbra (Ag, BactiBlock® 101 R4.47, Nanobiomatters Industries S.L) v množství 0,2 % hmotn. a 2,5 % hmotn. (limitní koncentrace uváděné výrobcem).

Výsledné antimikrobiální fólie 3 o tloušťce PVC vrstvy 3,0 až 4,5 pm vykazovaly následující zlepšení samočisticích a antibakteriálních vlastností při osvitu světlem o výše uvedené vlnové délce nebo za tmy:

Koncentrace FTC! Ag [% hmotn.]	Poločas rozpadu DPIBF [min]	Úbytek DPP po 24 h [%]	Antibaktsríální aktivita proti Staphylococcus aureus(% redukce bakteriálního růstu]	Anti bakteriální aktivita proti Escherichia coif (% redukce bakteriálního růstu]
- (reference)	76,0	5	0	0
0,1 /0,2	17,1	23	až 100	až 100
0,1/2,5	17,3	24	až 100	až 100

Příkladná řešení vykazovala zlepšení samočisticích vlastností redukcí výskytu DPIBF indikátoru až o 77,5 % a 100% redukcí růstu gram-pozitivních i gram-negativních bakterií při osvitu i za tmy.

Průmyslová využitelnost

Transparentní fólie pro antimikrobiální ochranu dotykových displejů podle tohoto technického řešení lze využít zejména pro povrchovou úpravu často dotýkaných oblastí, které jsou náchylné na usazování organických a mikrobiálních polutantů.

Claims (12)

1. Transparentní fólie (1) pro antimikrobiální ochranu dotykových displejů, vyznačující se tím, že sestává alespoň ze dvou navzájem plošně spojených vrstev, z nichž první vrstva je transparentní nosná fólie (2) z polymerního materiálu na bázi polyesteru nebo polyolefinu a druhá vrstva je antimikrobiální fólie (3) sestávající z polymerní matrice z materiálu vybraného ze skupiny: polyvinylchlorid, polypropylen a/nebo jejich kombinace, a z antimikrobiální složky vázané v polymerní matrici pomocí reaktivní vazby, přičemž antimikrobiální složka je tvořena fotokatalyzátorem na bázi ftalocyaninového derivátu s centrálním atomem hliníku nebo zinku, a/nebo biocidní látkou.

2. Transparentní fólie (1) podle nároku 1, vyznačující se tím, že antimikrobiální fólie (3) je ve formě ztuhlé taveniny spojené s povrchem transparentní nosné fólie (2).

3. Transparentní fólie (1) podle nároku 1, vyznačující se tím, že antimikrobiální fólie (3) je ve formě sušiny spojené s povrchem transparentní nosné fólie (2).

4. Transparentní fólie (1) podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že transparentní nosná fólie (2) je opatřená adhezní vrstvou (4) ze strany odvrácené od antimikrobiální fólie (3).

5. Transparentní fólie (1) podle nároku 4, vyznačující se tím, že adhezní vrstva (4) je tvořena solventním či emulzním akrylátovým adhezivem nebo adhezivem na bázi epoxidu.

6. Transparentní fólie (1) podle nároku 4, vyznačující se tím, že adhezní vrstva (4) je tvořena polymerní fólií na bázi měkčeného polyvinylchloridu.

7. Transparentní fólie (1) podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že tloušťka transparentní nosné fólie (2) je v rozmezí od 50 do 150 pm.

8. Transparentní fólie (1) podle některého z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že tloušťka antimikrobiální fólie (3) je v rozmezí od 1 do 15 pm.

9. Transparentní fólie (1) podle některého z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že antimikrobiální složka je tvořena fotokatalyzátorem 2-[3-(ftalocyaninsulfonamido) propoxy]ethylmetakrylát zinku.

10. Transparentní fólie (1) podle některého z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že velikost částic fotokatalyzátoru je v rozmezí od 100 do 300 nm.

11. Transparentní fólie (1) podle některého z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že koncentrace fotokatalyzátoru ve funkční polymerní vrstvě (3) v rozmezí od 0,1 do 3,0 % hmotn.

12. Transparentní fólie (1) podle některého z nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že biocidní látka je vybrána ze skupiny: 1-[[2-(2,4-dichlorfenyl)-4-propyl-1,3-dioxolan-2-yl]methyl]-1H-1,2,4-triazol neboli propikonazol, azoxystrobin,

1,2-benzisothiazol-3(2H)-on neboli BIT, (benzothiazol-2-ylthio)methyl thiokyanát neboli TCMTB, bronopol,

2-butyl-benzo[d]isothiazol-3-on neboli BBIT, karbendazim, chlorkresol, 4,5-dichlor-2-oktylisothiazol-3(2H)-on, 4,5-dichlor-2-oktyl-2H-isothiazol-3-on neboli DCOIT, dimethyloktadecyl[3-(trimethoxysilyl)propyl]ammonium chlorid, dimethyltetradecyl[3 -(trimethoxysilyl)propyl]ammonium chlorid, fludioxonil; 3-jod-2-propynylbutylkarbamát neboli IPBC, N-(trichlormethylthio)ftalimid neboli folpet,

- 12 CZ 37511 U1

2-oktyl-2H-isothiazol-3-on neboli OIT, sodná sůl pyridin-2-thiol 1 -oxidu, pyrithion zinku, stříbro v podobě nanomateriálu, stříbrný zinkový zeolit, stříbro adsorbované na oxidu křemičitém,

5 dimethyldithiokarbamát sodný,

2-thiazol-4-yl-lH-benzimidazol neboli thiabendazol, kyselina mléčná, octan sodný; benzoát sodný, (+)-kyselina vinná, kyselina octová, kyselina propionová, kyselina askorbová, lněný olej, levandulový olej, mátový olej,

10 okt-1-en-3-ol, (Z,E)-tetradec- 9,12- dienylacetát, bakulovirus, bentonit, citronellal, síran železitý.