ES2334954T3 - Textiles microbiocidas regenerables y duraderos. - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENCION PROPORCIONA, INTER ALIA, PRODUCTOS TEXTILES MICROBICIDAS DURADEROS Y REGENERABLES, Y PROCEDIMIENTOS PARA PREPARAR TALES TEXTILES. LOS CITADOS TEXTILES SE PUEDEN PREPARAR FACILMENTE UTILIZANDOSE UN PROCESO DE ACABADO DE NUMERO PARA ACOPLAR DE MANERA COVALENTE UNA N - HALAMINA HETEROCICLICA A UN MATERIAL A BASE DE CELULOSA U OTRO MATERIAL POLIMERICO. UNA VEZ PREPARADOS, LOS TEXTILES DE LA PRESENTE INVENCION TIENEN UN AMPLIO ESPECTRO DE ACTIVIDAD BIOCIDA CONTRA MICROORGANISMOS PATOGENOS. ADEMAS, LA ACTIVIDAD BIOCIDA DE DICHOS TEXTILES PUEDE REGENERARSE POR MEDIO DE LAVADO CON UNA SOLUCION HALOGENADA.
Description
Textiles microbiocidas regenerables y
duraderos.
Una parte importante y creciente de la industria
textil son el sector médico y los sectores relacionados de
asistencia sanitaria e higiene. Los materiales textiles usados en
aplicaciones relacionadas con la medicina incluyen, por ejemplo,
batas, gorros y máscaras de quirófano, paños quirúrgicos, vendajes,
toallitas y telas protectores para pacientes de varios tamaños.
Tales materiales textiles, sin embargo, conducen a infecciones
cruzadas y transmisión de enfermedades producidas por
microorganismos. Por tanto, la posibilidad de propagación de
infecciones provocadas por el virus letal del VIH, el virus
insidioso de la hepatitis u otras enfermedades epidémicas ha
generado un interés creciente respecto al uso de instalaciones y
uniformes protectores para los trabajadores de los sectores
médico/asistencia médica/higiene. Actualmente, los materiales
textiles usados en aplicaciones médicas son telas sintéticas no
tejidas desechables que no son ni microbiocidas ni reutilizables.
Tales telas textiles proporcionan protección bloqueando la
transmisión de microorganismos en vez de inhibiendo el crecimiento
de los microorganismos. Por tanto, la infección cruzada mediante el
contacto entre las superficies de telas textiles contaminadas es
problemática. Como resultado, en un esfuerzo para evitar la
infección cruzada y la transmisión de enfermedades, los materiales
contaminados se deben esterilizar adecuadamente y desechar tras su
uso. Desafortunadamente, tales procedimientos de esterilización y
desechado producen aumentos sustanciales del coste de la asistencia
sanitaria y de la cantidad de residuos biológicos peligrosos que se
generan.
Por consiguiente, es deseable que se reduzcan o
eliminen las infecciones bacterianas resultantes del contacto con
textiles contaminados y que se evite la transmisión de bacterias
patógenas de una persona a otra cuando se llevan puestos o usan
textiles contaminados inhibiendo el crecimiento de los
microorganismos sobre las telas. Además, es deseable que las batas
de quirófano, el enmoquetado del hospital y la ropa de cama, la
ropa interior, los calcetines y los uniformes sean biocidas para
proporcionar la mejor protección posible. Además, es deseable
disponer de materiales textiles biocidas para usar, entre otros, en
toallas de hoteles, ropa de cama, calcetines y otros productos
higiénicos asimismo.
Actualmente hay dos categorías generales de
tecnologías que pueden proporcionar protección para el personal de
los sectores médico/asistencia sanitaria/higiene. Hay (1) técnicas
físicas que implican la formación de una barrera física contra la
infiltración o transmisión microbianas seleccionando construcciones
y recubrimientos de telas que sean impermeables o que sean
microporosos y contengan agentes antimicrobianos; y (2) tecnologías
químicas que implican la incorporación de agentes funcionales
activos sobre telas o fibras mediante injerto u otros
procedimientos químicos. Los materiales desechables son ejemplos de
la primera categoría. Los procedimientos de recubrimiento implican
la aplicación de materiales impermeables sobre la superficie de las
telas, bloqueando así la infiltración y permeación de
microorganismos. Sin embargo, la infección cruzada y propagación de
enfermedades por contacto con la superficie de contacto es aún así
posible y, por tanto, supone amenazas potenciales para los
trabajadores que manipulan los materiales contaminados. Además, las
propiedades impermeables pueden provocar incomodidad a los usuarios
y, a su vez, ser menos eficaces.
Por tanto, la asociación química de agentes
antibacterianos bien sobre la superficie o bien sobre la totalidad
del material parece ser más práctica en términos de durabilidad y
eficacia de las propiedades antibacterianas. Hay dos vías
principales para lograr químicamente efectos antibacterianos
duraderos. En una vía, se usa la liberación lenta de biocidas
mediante el contacto con las telas procesadas. En esta vía, una vía
ampliamente usada en todo el mundo, se impregnan agentes químicos
suficientes en las fibras mediante procedimientos bien químicos o
bien físicos. Después, los biocidas se liberan lentamente desde las
telas procesadas al medio, entrando así en contacto con e
inhibiendo el crecimiento de microorganismos. Desafortunadamente,
tales agentes químicos se pueden quitar fácilmente si no están
impregnados covalentemente sobre la superficie de las telas.
Además, las funciones antibacterianas no son regenerables.
En la segunda vía, se usa una tecnología más
innovadora que implica la modificación química de los materiales
textiles con compuestos biocidas o potencialmente biocidas, en los
que las propiedades antibacterianas de tales compuestos se
regeneran con un simple lavado. Los grupos potencialmente
antibacterianos se pueden transformar en biocidas después de un
lavado con determinados productos químicos comunes, tales como
disoluciones blanqueadoras diluidas. Hace más de treinta y cinco
años, Gagliardi y col. propusieron por primera vez el principio de
regeneración del acabado antibacteriano, esperando regenerar la
función perdida mediante el lavado de las telas usadas con algunas
disoluciones específicas (véase Am. Dyest. Reptr., 51, 49 (1962)).
Sin embargo, aunque se han realizado muchos esfuerzos, no han
resultado productos comerciales.
En vista de lo anterior, existe la necesidad en
la técnica de textiles microbiocidas regenerables y duraderos. La
presente invención soluciona tal necesidad proporcionando, entre
otros, textiles microbiocidas regenerables y dura-
deros.
deros.
\newpage
La presente invención proporciona, entre otros,
textiles microbiocidas regenerables y duraderos que comprenden un
material textil, en los que dicho material textil es un miembro del
grupo constituido por celulosa, celulosa/poliéster, alcohol de
polivinilo y poliéster; y una N-halamina
heterocíclica covalentemente unida a los mismos. Tales textiles se
pueden preparar fácilmente usando un procedimiento clásico de
acabado vía húmeda para unir covalentemente una
N-halamina heterocíclica a un material de base
celulosa u otro material polimérico. Una vez preparados, los
textiles de la presente invención tiene un amplio espectro de
actividad biocida frente a microorganismos patógenos. Además, la
actividad biocida de tales textiles se puede regenerar mediante el
lavado con una disolución halogenada.
En una realización, la presente invención
proporciona un procedimiento para preparar un textil de celulosa
microbiocida, comprendiendo dicho procedimiento: (a) sumergir un
textil de celulosa en una disolución acuosa de tratamiento que
comprende un catalizador, un agente humectante y una amina
heterocíclica; (b) eliminar el exceso de disolución de tratamiento
de dicho textil de celulosa; (c) secar dicho textil de celulosa; (d)
curar dicho textil de celulosa secado para producir un precursor
textil de celulosa; (e) lavar dicho precursor textil de celulosa
para eliminar el exceso de reactivos; (f) secar dicho precursor
textil de celulosa para eliminar agua; y (g) lavar dicho precursor
textil de celulosa con una disolución halogenada para preparar un
textil de celulosa microbiocida.
En otra realización, la presente invención
proporciona un procedimiento para preparar un textil de
celulosa/poliéster microbiocida, comprendiendo dicho procedimiento:
(a) sumergir un textil de celulosa/poliéster en una disolución
acuosa de tratamiento que comprende un catalizador, un agente
humectante y una amina heterocíclica; (b) eliminar el exceso de
disolución de tratamiento de dicho textil de celulosa/poliéster; (c)
secar dicho textil de celulosa/poliéster;
(d) curar dicho textil de celulosa/poliéster secado para producir un precursor textil de celulosa/poliéster; (e) lavar dicho precursor textil de celulosa/poliéster para eliminar el exceso de reactivos; (f) secar dicho precursor textil de celulosa/poliéster para eliminar agua; y (g) lavar dicho precursor textil de celulosa/poliéster con una disolución halogenada para preparar un textil de celulosa/poliéster microbiocida.
(d) curar dicho textil de celulosa/poliéster secado para producir un precursor textil de celulosa/poliéster; (e) lavar dicho precursor textil de celulosa/poliéster para eliminar el exceso de reactivos; (f) secar dicho precursor textil de celulosa/poliéster para eliminar agua; y (g) lavar dicho precursor textil de celulosa/poliéster con una disolución halogenada para preparar un textil de celulosa/poliéster microbiocida.
Hay miles de áreas de aplicación de los textiles
microbiocidas de la presente invención. Por ejemplo, los materiales
textiles microbiocidas pueden proporcionar indumentaria protectora
biocida para el personal del área médica así como de las áreas
relacionadas de asistencia sanitaria e higiene. En comparación con
textiles usados anteriormente, los textiles de la presente
invención no son una barrera para los microorganismos, sino más
bien un desinfectante de los mismos. Por tanto, los materiales
biocidas reutilizables y regenerables pueden sustituir a las telas
no tejidas desechables actualmente usadas, disminuyendo así
significativamente los costes de mantenimiento y gastos de
desechado de los hospitales. Las propiedades microbiocidas de los
textiles de la presente invención se pueden usar ventajosamente
para ropa de mujer, ropa interior, calcetines y con otros fines
higiénicos. Además, se pueden conferir propiedades pueden conferir a
los materiales del enmoquetado para crear moquetas sin olor y sin
gérmenes. Además, todos los entornos sin gérmenes, tal como es
necesario en la industria biotecnología y farmacéutica, se
beneficiarían del uso de los textiles de la presente invención para
evitar cualquier contaminación del aire y los medios líquido y
sólido.
Otras características, objetos y ventajas de la
invención y sus realizaciones preferidas serán evidentes a partir
de la descripción detallada que se expone a continuación.
Figura 1. ilustra ejemplos de aminas
heterocíclicas que son adecuadas para uso en la presente
invención.
Figura 2. ilustra un esquema de reacción
ejemplar en la que la N-halamina heterocíclica se
une covalentemente a la celulosa.
En una realización, la presente invención
proporciona un procedimiento para preparar un precursor textil de
celulosa, celulosa/poliéster o poliéster microbiocida, comprendiendo
el procedimiento: (a) sumergir un textil de celulosa,
celulosa/poliéster o poliéster en una disolución acuosa de
tratamiento que comprende una amina heterocíclica, un agente
humectante y un catalizador; (b) eliminar el exceso de disolución de
tratamiento del textil de celulosa, celulosa/poliéster o poliéster;
(c) secar el textil de celulosa, celulosa/poliéster o poliéster;
(d) curar el textil de celulosa, celulosa/poliéster o poliéster
secado; (e) lavar el textil de celulosa, celulosa/poliéster o
poliéster curado para eliminar el exceso de reactivos; y (f) secar
el textil de celulosa, celulosa/poliéster o poliéster tratado para
eliminar el agua.
"Amina heterocíclica", tal como se usa en
el presente documento, se refiere a un anillo de 4 a 7 miembros, en
el que al menos 3 miembros del anillo son carbono y de 1 a 3
miembros del anillo son heteroátomos de nitrógeno y de 0 a 1
miembro del anillo es un heteroátomo de oxígeno, en el que de 0 a 2
miembros de carbono comprenden un grupo carbonilo y en el que al
menos de 1 a 3 átomos de nitrógeno están sustituidos por un átomo de
hidrógeno o por un grupo hidroxialquilo, tal como -CH_{2}OH, o un
grupo alcoxialquilo, tal como -CH_{2}OCH_{3}. Además, los
miembros del anillo pueden estar adicionalmente sustituidos por
grupos alquilo, tales como metilo, etilo, etc. Las
N-halaminas heterocíclicas se desvelan de forma
general en la patente estadounidense nº 5.490.983 concedida a
Worley y col. el 13 de febrero de 1996.
Aminas heterocíclicas adecuadas para uso según
la presente invención incluyen, pero no se limitan a, las
siguientes:
monometilol-5,5-dimetilhidantoína
(MDMH),
1,3-dimetilol-5,5-dimetilhidantoína
(DMDMH); derivados monometilolados y dimetilolados de
2,2,5,5-tetrametil-1,3-imidazolidin-4-ona,
6,6-dimetil-1,3,5-triazina-2,4-diona,
4,4,5,5-tetrametil-1,3-imidazolidin-2-ona,
ácido cianúrico y 5,5-dimetilhidantoína; y derivados
monometoxilados y dimetoxilados de
2,2,5,5-tetrametil-1,3-imidazolidin-4-ona,
6,6-dimetil-1,3,5-triazina-2,4-diona,
4,4,5,5-tetrametil-1,3-imidazolidin-2-ona,
ácido cianúrico y 5,5-dimetilhidantoína. Ejemplos
de compuestos monometoxilados y dimetoxilados son
monometoximetil-5,5-dimetilhidantoína
y
1,3-dimetoximetil-5,5-dimetilhidantoína,
respectivamente. En una realización actualmente preferida, las
aminas heterocíclicas usadas son
monometilol-5,5-dimetilhidantoína y
1,3-dimetilol-5,5-dimetilhidantoína.
\vskip1.000000\baselineskip
Una "N-halamina
heterocíclica", tal como se usa en el presente documento, es
cualquier amina heterocíclica mencionada en el presente documento
que comprenda un átomo de halógeno unido covalentemente a la
misma.
Las aminas heterocíclicas usadas en la presente
invención están comercialmente disponibles de diversas fuentes
diferentes. Por ejemplo, la
monometilol-5,5-dimetilhidantoína
(MDMH) y la
1,3-dimetilol-5,5-dimetilhidantoína
(DMDMH) están comercialmente disponibles con los nombres
comerciales de DANTOIN® y GLYDANT® XL-1000,
respectivamente, en LONZA, INC. (Fair Lawn, NJ). Además, el ácido
cianúrico está comercialmente disponible en ALDHICH® (Milwaukee,
WI). Además, los expertos en la materia apreciarán fácilmente que
las aminas heterocíclicas usadas en la presente invención se pueden
sintetizar de diversas formas usando técnicas químicas de síntesis
convencionales. Respecto a esto, los expertos en la materia
apreciarán fácilmente que los derivados dimetoxilados se preparan a
partir de derivados dimetilados, mientras que los derivados
monometoxilados se preparan a partir de derivados bien mono- o bien
dimetilados.
En la fig. 1 se exponen ejemplos de aminas
heterocíclicas adecuadas para uso en la presente invención. Se debe
señalar que muchas de estas aminas heterocíclicas se usan mucho en
productos cosméticos y sus derivados halogenados son desinfectantes
importantes para su uso, por ejemplo, en piscinas. Por tanto, estos
compuestos no generarán ningún efecto tóxico para los humanos o
para el medio ambiente tanto en cuanto a la tela acabada como
durante al procedimiento de acabado.
"Microbiocida", tal como se usa en el
presente documento, se refiere a la capacidad de matar al menos
algunos tipos de microorganismos o de inhibir el crecimiento o la
reproducción de al menos algunos tipos de microorganismos. Los
textiles preparados según la presente invención tienen actividad
microbiocida frente a un amplio espectro de microorganismos
patógenos. Por ejemplo, tales textiles tiene actividad microbiocida
frente a bacterias representativas gram-positivas
(tales como Staphylococcu aureus) y
gram-negativas (tales como Escherichia
coli). Además, lo que es bastante importante, la actividad
microbiocida de tales textiles es fácilmente regenerable.
En la etapa (a) del anterior procedimiento la
disolución acuosa de tratamiento (o, alternativamente, la
disolución o baño de acabado) comprende una amina heterocíclica como
se describió anteriormente, un agente humectante y un catalizador.
Tal como se usa en el presente documento, "agente humectante"
se refiere a una sustancia que aumenta la velocidad a la que un
líquido se extiende por una superficie, es decir, hace que una
superficie sea no repelente a un líquido. Ejemplos de agentes
humectantes adecuados incluyen, pero no se limitan a, Triton
X-100 (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO), SEQUAWET®
(Sequa Chemical Inc., Chester, SC), y AMWET® (American Emulsions
Co., Dalton, GA). Otros agentes humectantes adecuados para uso en la
presente invención serán conocidos y usados por los expertos en la
materia. Tal como se usa en el presente documento,
"catalizador" se refiere a una sustancia que aumenta la
velocidad de una reacción química sin que se consuma el propio
catalizador. Catalizadores adecuados para uso en la presente
invención incluyen, pero no se limitan a, los siguientes: sales de
magnesio, sales de cinc y sales de amonio. En realizaciones
actualmente preferidas, el catalizador usado es uno de los
siguientes: MgCl_{2}, Mg(NO_{3})_{2},
Zn(NO_{3})_{2} o NH_{4}NO_{3}.
Los expertos en la materia apreciarán fácilmente
que la concentración de los diversos componentes de la disolución
acuosa de tratamiento puede variar mucho dependiendo de los
componentes concretos usados y los resultados deseados.
Típicamente, la amina heterocíclica está presente en una
concentración de al menos aproximadamente el 0,2%. Más típicamente,
la amina heterocíclica está presente en una concentración que varía
de aproximadamente el 0,2% a aproximadamente el 20%, más
preferiblemente en una concentración que varía de aproximadamente el
0,5% a aproximadamente el 10% y, más preferiblemente, en una
concentración que varía de aproximadamente el 1% a aproximadamente
el 5%. Será claramente evidente para los expertos en la materia que
se pueden usar concentraciones más elevadas de amina heterocíclica
(por ejemplo, el 50%), pero tales concentraciones más elevadas no
son necesarias para conferir actividad microbiocida. De nuevo, la
actividad microbiocida adecuada se puede conferir usando una
concentración de amina heterocíclica tan baja como de
aproximadamente el 0,2%. El agente humectante está generalmente
presente en una concentración que varía de aproximadamente el 0,1% a
aproximadamente el 3% y, más preferiblemente, en una concentración
que varía de aproximadamente el 0,2% a aproximadamente el 1%. La
concentración de catalizador usado dependerá de la concentración de
la amina heterocíclica usada. Típicamente, la proporción entre
amina heterocíclica y catalizador presente variará de
aproximadamente 10:1 a aproximadamente 5:1. El pH de la disolución
acuosa de tratamiento variará típicamente de un pH de
aproximadamente 2 a aproximadamente 6 y, más preferiblemente, de un
pH de aproximadamente 2,5 a aproximadamente 4,5.
\newpage
Los expertos en la materia apreciarán fácilmente
que se pueden incorporar otros aditivos a la disolución acuosa de
tratamiento para conferir características favorables al textil de
celulosa, celulosa/poliéster o poliéster. Tales aditivos pueden
incluir ablandadores y agentes impermeabilizantes que son conocidos
y usados por los expertos en la materia. Ejemplos de ablandadores
que se pueden añadir a la disolución acuosa de tratamiento
incluyen, pero no se limitan a, MYKON® y SEQUASOFT®, ambos
disponibles comercialmente en Sequa Chemical Inc. (Chester, SC).
Ejemplos de agentes impermeabilizantes que se pueden añadir a la
disolución acuosa de tratamiento incluyen, pero no se limitan a,
SEQUAPEL® (Sequa Chemical Inc., Chester, SC), SCOTCHGARD (3M, St.
Paul, MN) y otras disoluciones de acabado repelentes de agua usadas
por los expertos en la materia.
Al llevar a cabo la etapa (a), el material
textil usado puede ser mechas, hilo o tela independientemente de
que esté hilado, tricotado o tejido, o pueden ser láminas no tejidas
o bandas. Además, el textil puede estar hecho de fibras de
celulosa, fibras de poliéster o mezclas de estas fibras. Además, se
pueden usar otros materiales poliméricos que tengan grupos
funcionales reactivos (por ejemplo, grupos -OH). Tales materiales
poliméricos incluyen, pero no se limitan a, alcohol de polivinilo
(PVA), almidones y proteínas. Al mojar el material textil en el
baño de acabado o tratamiento, se pueden usar equipos y
procedimientos para textiles ordinarios adecuados para el paso por
lotes o continuo de mechas, hilos o telas a través de una disolución
acuosa, a cualquier velocidad que permita un mojado total y
uniforme del material textil.
En la etapa (b), se elimina el exceso de
disolución acuosa de tratamiento mediante procedimientos mecánicos
ordinarios tales como haciendo pasar el material textil entre
rodillos escurridores, mediante centrifugación, mediante drenado o
mediante fulardado. En una realización preferida, el exceso de
disolución acuosa de tratamiento se elimina mediante fulardado.
En la etapa (c), el textil de celulosa o
celulosa/poliéster se seca a una temperatura que varía de
aproximadamente 50ºC a aproximadamente 90ºC y, más preferiblemente,
de aproximadamente 75ºC a aproximadamente 85ºC durante un periodo
de tiempo que varía de aproximadamente 3 a aproximadamente 8 minutos
y, más preferiblemente, de aproximadamente 5 minutos.
En la etapa (d), el textil de celulosa o
celulosa/poliéster secado se cura, para producir un precursor
textil de celulosa, a una temperatura que varía de aproximadamente
120ºC a aproximadamente 180ºC y, más preferiblemente, de
aproximadamente 140ºC a aproximadamente 160ºC durante un periodo de
tiempo que varía de aproximadamente 3 a aproximadamente 8 minutos
y, más preferiblemente, de aproximadamente 5 minutos. El
calentamiento se puede llevar a cabo en un horno, preferiblemente
uno que tenga una corriente de aire forzada dirigida a la superficie
del material textil y que salga a través de un orificio de
ventilación para eliminar los humos.
En la etapa (e), el precursor textil de celulosa
o celulosa/poliéster secado se lava. El lavado del textil tratado,
es decir, la etapa (e), se puede realizar con agua tanto caliente
como fría. Los enlaces covalentes formados son estables, insolubles
y duraderos frente a la agitación mecánica, la pulverización y el
rozamiento que se produce en las máquinas de lavado o en los
equipos a gran escala continuos o por lotes de lavado de
textiles.
El secado final, es decir, la etapa (f), se
puede llevar a cabo mediante cualquier medio ordinario tal como
secado en horno, secado en línea o secado por centrifugado en una
secadora de ropa mecánica. Es especialmente preferible una
temperatura de aproximadamente 80 a aproximadamente 120ºC durante
menos de 15 minutos.
La etapa (g) del procedimiento implica el lavado
del precursor textil antimicrobiano de celulosa o de
celulosa/poliéster con una disolución halogenada. El material textil
microbiocida de celulosa, celulosa/poliéster o poliéster tratado se
puede secar para eliminar el agua. En el procedimiento, la
disolución halogenada puede ser una disolución clorada o,
alternativamente, una disolución bromada. En una realización
actualmente preferida, la disolución halogenada es una disolución
clorada (por ejemplo, una disolución blanqueadora clorada tal como
Clorox). El lavado del precursor textil antimicrobiano de celulosa o
celulosa/poliéster con una disolución halogenada hace que el textil
sea biocida y, además, esteriliza el textil. Además, como se explicó
anteriormente, la actividad microbiocida, es decir, las propiedades
oxidativas, de los textiles se puede regenerar mediante el lavado
periódico del textil con una disolución halogenada durante los
lavados habituales.
También se describe una composición para el
acabado de telas, comprendiendo la disolución un agente humectante
y una amina heterocíclica. Preferiblemente, la composición incluye
adicionalmente un catalizador. Más preferiblemente, la composición
incluye adicionalmente aditivos (por ejemplo, ablandadores y agentes
impermeabilizantes) para conferir características favorables. Los
análisis relativos a las aminas heterocíclicas, agentes humectantes,
catalizadores, aditivos y sus diversas composiciones son
completamente aplicables a esta composición y, por tanto, tales
análisis no se repetirán de nuevo. El pH de la disolución acuosa de
tratamiento variará típicamente de un pH de aproximadamente 2 a
aproximadamente 6 y, más preferiblemente, de un pH de
aproximadamente 2,5 a aproximadamente 4,5. Los expertos en la
materia apreciarán fácilmente que la composición anterior se puede
preparar de forma concentrada o, alternativamente, en una forma
adecuada para su uso inmediato, es decir, con concentraciones
adecuadas de reactivos.
Considerando las propiedades tanto
antibacterianas como mecánicas de los textiles acabados preparados
usando los procedimientos y composiciones expuestos en el presente
documento, los expertos en la materia apreciarán fácilmente que
tales textiles acabados se pueden usar ventajosamente en la
preparación de los siguientes artículos: batas, gorros y máscaras
para quirófano, protectores quirúrgicos, paños quirúrgicos,
enmoquetado, ropa de cama, ropa interior, calcetines, uniformes,
etc. Los expertos en la materia apreciarán fácilmente que los
textiles acabados de la presente invención también se pueden usar
ventajosamente para muchos otros fines, tales como para toallas de
hoteles, ropa de cama, productos higiénicos, diversa ropa para
protegerse frente a pesticidas y otros productos químicos
tóxicos,
etc.
etc.
La invención se describirá con más detalle
mediante ejemplos específicos. Los siguientes ejemplos se ofrecen
con fines ilustrativos.
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Este ejemplo ilustra el acabado de telas con
monometilol-5,5-dimetilhidantoína
(MDMH o Anti-1).
Se preparó un baño de acabado que contenía 24
gramos de
monometilol-5,5-dimetilhidantoína,
4,8 gramos de cloruro de magnesio y 0,6 gramos de Triton
X-100 (un agente humectante) en 600 mililitros de
agua desionizada. El pH del baño de acabado se ajustó hasta 3,4 con
un mililitro de una disolución de HCl 0,1 N. A continuación, se
sumergieron 140,9 gramos tela de algodón puro (nº 400, Testfabrics,
Inc., Middlesex, NJ) y 141,4 gramos de una tela de una mezcla de
algodón/poliéster (35/65) (nº 7409, Testfabrics, Inc., Middlesex,
NJ) en el baño durante más de cinco minutes y se fulardaron en un
fular con más del 80% de tasa de absorción. Las telas se
sumergieron y fulardaron de nuevo y se secaron a 80ºC durante 5
minutos. Las telas se curaron entonces a 160ºC durante 5 minutos.
Finalmente, las telas acabadas se lavaron en una máquina con 90
gramos del Detergente 124 de Referencia de la Norma de la
Asociación Americana de Productos Químicos y Tintes para Materiales
Textiles (AATCC) con un nivel bajo de agua y a una temperatura de
aproximadamente 60ºC durante 30 minutos. Las telas se secaron y
pesaron, produciendo 42,8 gramos (1,35% adicional) de la tela de
algodón y 142,4 gramos (0,71% adicional) de la tela de mezcla de
algodón/poliéster. El producto de algodón exhibió destacadas bandas
de adsorción en el infrarrojo en una pastilla de KBr a 1718 y 1770
cm^{-1}.
Después, las telas acabadas se lavaron con una
disolución de Clorox diluida que contenía aproximadamente el 0,01%
de cloro activo. Las propiedades antibacterianas de las telas se
ensayaron frente a bacterias representativas
gram-positivas (tal como Staphylococcu aureus
(ATCC 5368)) y gram-negativas (tal como
Escherichia coli (ATCC 2666)) usando el protocolo expuesto
en el ejemplo III.
\vskip1.000000\baselineskip
Este ejemplo ilustra el acabado de telas con
1,3-dimetilol-5,5-dimetilhidantoína
(DMDMH o Anti-2).
Se preparó un baño de acabado que contenía 48
gramos de
1,3-dimetilol-5,5-dimetilhidantoína
(DMDMH o Anti-2), 9,6 gramos de cloruro de magnesio
y 0,8 gramos de Triton X-100 (un agente humectante)
en 800 mililitros de agua desionizada. El pH del baño de acabado se
ajustó hasta 3,1 con 20 mililitros de una disolución de HCl 0,01 N.
A continuación, se sumergieron 144,7 gramos de tela de algodón puro
(nº 400, Testfabrics, Inc., Middlesex, NJ) y 143,2 gramos de una
tela de una mezcla de algodón/poliéster (35/65) (nº 7409,
Testfabrics, Inc., Middlesex, NJ) en el baño durante más de cinco
minutes y se fulardaron en un fular con más del 80% de tasa de
absorción. Las telas se sumergieron y fulardaron de nuevo y se
secaron a 80ºC durante 5 minutos. Las telas se curaron entonces a
160º C durante 5 minutos. Finalmente, las telas acabadas se lavaron
en una máquina con 90 gramos del Detergente 124 de Referencia de la
Norma de la AATCC con un nivel bajo de agua y a una temperatura de
aproximadamente 60ºC durante 30 minutos. Las telas se secaron y
pesaron, produciendo 147,9 gramos (2,22% adicional) de la tela de
algodón y 145,5 gramos (1,62% adicional) de la tela de mezcla de
algodón/poliéster. El producto de algodón exhibió destacadas bandas
de adsorción en el infrarrojo en una pastilla de KBr a 1718 y 1770
cm^{-1}.
Después, las telas acabadas se lavaron con una
disolución de Clorox diluida que contenía aproximadamente el 0,01%
de cloro activo. Las propiedades antibacterianas de las telas se
ensayaron frente a bacterias representativas
gram-positivas (tal como Staphylococcu aureus
(ATCC 5368)) y gram-negativas (tal como
Escherichia coli (ATCC 2666)) usando el protocolo expuesto
en el ejemplo III.
\vskip1.000000\baselineskip
Este ejemplo ilustra el estudio antibacteriano
cualitativo de telas con un acabado con Anti-1
llevado a cabo usando el Procedimiento se Ensayo 147 de la
AATCC.
Se realizó el acabado de muestras de telas nº
400 (algodón puro, Testfabrics, Inc., Middlesex, NJ) y nº 7402
(algodón/poliéster (35/65), Testfabrics, Inc., Middlesex, NJ) de
forma similar a la expuesta en el Ejemplo I. La concentración del
agente de acabado usado fue aproximadamente del 5 al 15% para el
acabado de las telas de algodón y aproximadamente del 5 al 20% para
el acabado de la tela de mezcla de algodón/poliéster (35/65) debido
a la menor concentración de celulosa en la mezcla. La propiedad
biocida final se confirió a las telas acabadas lavándolas con una
disolución de Clorox diluida que contenía el 0,25% de cloro después
de cada ciclo de lavado. Los ensayos antibacterianos cualitativos se
realizaron según el Procedimiento de Ensayo 147 de la AATCC.
En el Procedimiento de Ensayo 147 de la AATCC,
se colocaron dos trozos de tela clorada con un tamaño de 25 mm X 50
mm sobre una placa de agar nutritiva que se había inoculado con
cinco estrías de una disolución de bacterias diluida usando un asa
de inoculación de 4 mm. La disolución de bacterias diluida se
preparó transfiriendo 1,0 mililitro de un cultivo de caldo de 24
horas en 9,0 mililitros de agua destilada estéril. La placa de agar
se incubó a 37ºC durante 18-24 horas. Se midió la
anchura mínima de la zona de inhibición a lo largo de una estría a
cada lado de la muestra de ensayo. La tabla I expone la evaluación
biocida cualitativa de las telas acabadas con diferente
concentración del agente Anti-1. Incluso con una
concentración del agente de acabado del 5% y aproximadamente el 1%
adicional de los agentes, las telas procesadas exhiben propiedades
antibacterianas regenerables y duraderas.
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Se realizó el acabado químico de cuatro tipos de
materiales de ropa, es decir, nº 400, nº 7402 (algodón/poliéster
35/65), felpa y rayón (todos de Testfabrics, Inc., Middlesex, NJ)
con el agente funcional siguiendo el protocolo expuesto en el
Ejemplo I. Los resultados antibacterianos de las diferentes telas
acabadas con Anti-1 se muestran en la Tabla II. El
porcentaje adicional de agentes funcionales en las telas fue sólo de
aproximadamente el 1%. Sin embargo, después de la activación de las
propiedades biocidas de las telas mediante lavado de las telas con
Clorox diluido, las zonas de inhabitación de bacterias fueron
relativamente grandes. Los resultados indican que los materiales
que contienen celulosa pueden incorporar fácilmente los agentes de
acabado funcionales y obtener la función deseada frente a
microorganismos en un amplio espectro. Si es necesaria una completa
desinfección, se puede aumentar la tasa adicional de agentes de
acabado aumentando la concentración de agentes como se analizó
anteriormente. Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones, solo
son necesarias propiedades biocidas adecuadas, especialmente en los
acabados anti-olores.
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Este ejemplo ilustra el estudio antibacteriano
cuantitativo (Procedimiento de Ensayo 100 de la AATCC) de telas
acabadas con Anti-1.
Los estudios cuantitativos de las propiedades
biocidas de las telas acabadas con Anti-1 indican
que incluso con muy bajas concentraciones del baño de acabado se
pueden obtener propiedades biocidas en las telas. En este estudio
se adoptó el Procedimiento de Ensayo 100 de la AATCC. Según este
procedimiento de ensayo, se inocularon cuatro trozos de muestras de
tela circular marcada de 4,8 \pm 0,1 (aproximadamente un gramo)
con 1,0 \pm 0,1 mililitros de inóculo en un frasco de 250
mililitros. El inóculo era un cultivo de caldo nutritivo que
contenía más de 1,0x10^{6} unidades formadoras de colonias (UFC)
de organismos. Después de la inoculación de las muestras, se
neutralizaron en el frasco con 100 mililitros de una disolución de
tiosulfato de sodio al 0,02%. El tiempo de contacto fue el tiempo
entre la inoculación y la neutralización. El frasco se agitó
vigorosamente y la disolución neutralizada se diluyó en serie. Las
diluciones, generalmente de 10, 10 y 10, se colocaron en una placa
de agar nutritivo y se incubaron durante 18-24
horas a 37ºC. Se realizó el recuento del número de bacterias
recuperadas de las telas acabadas inoculadas y se comparó con el de
telas no tratadas. Seis log de reducción significa la inactivación
total de las bacterias y un log de reducción significa que las telas
acabadas reducían el recuento de bacterias de 10^{6} UFC a
10^{5} UFC. Se han ensayado telas acabadas preparadas a partir de
disoluciones que contenían el 1%-6% de
monometilol-5,5-dimetilhidantoína
siguiendo el protocolo expuesto en el Ejemplo 1 con tasas
adicionales inferiores al 1%. Las propiedades biocidas de tales
telas acabadas se exponen en la Tabla III.
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La tabla IV ilustra los efectos de las
concentraciones de en las propiedades biocidas de las telas
antibacterianas acabadas usando el protocolo expuesto en el Ejemplo
I. Cada ciclo de regeneración con diferentes concentraciones de
cloro producirá ligeros daños a los anillos heterocíclicos
injertados. Se seleccionó una concentración del 4% de
monometilol-5,5-dimetilhidantoína
como el baño de acabado y la tasa de absorción de
Anti-1 fue del 1,29%. Los resultados obtenidos
muestran algunos resultados inesperados para la tela nº 7402, que
tiene propiedades biocidas más duraderas que las telas de algodón.
Es preferible la regeneración de las propiedades biocidas con
menores concentraciones de cloro.
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Este ejemplo ilustra el estudio antibacteriano
cuantitativo (Procedimiento de Ensayo 100 de la AATCC) de las telas
acabadas con Anti-2.
Las telas con un acabado según el protocolo
expuesto en el Ejemplo II con Anti-2, es decir,
1,3-dimetilol-5,5-dimetilhidantoína,
se ensayaron también según el procedimiento de ensayo 100 de la
AATCC, que se describió brevemente en el Ejemplo IV. En los
ensayos, se usó una disolución de Clorox diluida que contenía el
0,01% de cloro activo para clorar las telas acabadas. Las
propiedades biocidas de las telas acabadas con
Anti-2 se exponen en la Tabla V.
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Este ejemplo ilustra las propiedades de prensado
duraderas de telas acabadas con Anti-2.
Las telas acabadas con Anti-2
según el protocolo expuesto en el Ejemplo II también exhiben
propiedades de prensado duraderas, lo que es comprensible debido a
que la estructura de la DMDMH es muy similar a la de la
1,3-dimetilol-4,5-dihidroxiletilen
urea (DMDHEU). Las propiedades de prensado duraderas se ensayaron
según el Procedimiento de Ensayo 66 de la AATCC. En los ensayos, se
acondicionaron seis muestras de urdimbre y seis muestras de relleno
de telas de algodón nº 400 con un tamaño de 15x40 mm en una sala de
acondicionamiento (21 \pm 1ºC y 65 \pm 2% de humedad relativa)
durante más de 24 horas. Se midieron los ángulos de recuperación de
arrugas de doce muestras que se arrugaron con tres muestras de
urdimbre y de relleno sobre la cara anterior y tres muestras de
urdimbre y relleno sobre la cara posterior. La tabla VI muestra los
ángulos medios de recuperación de arrugas de las telas acabadas
después de repetidos lavados. Con mayor concentración del agente de
acabado se combinan más agentes funcionales sobre las telas. Por
tanto, se forman más reticulaciones entre las cadenas de celulosa y
se esperan mejores propiedades de resistencia a las arrugas en las
telas.
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Este ejemplo ilustra los efectos del pH y el
tiempo de inmersión en la actividad biocida.
En base a los mecanismos de reacción propuestos,
la reacción de modificación, es decir, la reacción de acoplamiento,
prefiere condiciones ácidas. Por tanto, un pH bajo es generalmente
preferible durante el procedimiento de acabado. El tiempo de
reacción también tiene un efecto sobre los resultados de la
modificación química. Se variaron el tiempo de reacción y los
valores de pH de las disoluciones de acabado. Las condiciones
ácidas con valores menores de pH aumentaron la tasa da absorción de
agente de acabado en las telas acabadas, un hallazgo que es
coherente con el mecanismo de reacción esperado. Por ejemplo, una
disminución del pH de 4,6 a 2,5 casi duplicó las tasas de absorción
(Tabla VII). Sin embargo, los tiempos de reacción prolongados
generalmente no tienen efectos reales significativos sobre los
rendimientos de las telas acabadas.
Además, las telas acabadas también se ensayaron
en ensayos de lavados abundantes. Generalmente, después de
5-8 veces de lavado a máquina según el Procedimiento
de Ensayo 124 de AATCC, las telas se recargaron con blanqueador de
cloro y se ensayaron frente a las bacterias. Las distancias de
desinfección de las muestras todavía indican que las telas con un
acabado en condiciones de pH bajo tienen una fuerte capacidad
bactericida.
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Este ejemplo ilustra la resistencia a rotura de
las telas acabadas tratadas con Anti-1.
La tabla VIII indica la retención de resistencia
a rotura de las telas acabadas con Anti-1 después
de lavados y regeneraciones abundantes de las propiedades biocidas
con diferentes concentraciones de cloro. El acabado de las telas se
realizó en una disolución con una concentración del 4% de
monometilol-5,5-dimetilhidantoína y
la tasa de absorción de Anti-1 sobre las telas fue
del 1,29%. Las condiciones de lavado fueron las mismas que en la
Tabla IV. La resistencia a tracción de las telas se ensayó siguiendo
el procedimiento de ensayo D1682 de la Sociedad estadounidense para
el Ensayo de Materiales (ASTM). En los ensayos, se prepararon varias
muestras enredadas con su dimensión más larga paralela al relleno
de las telas con un tamaño de 25,4 mm x 152,4 mm. A continuación,
la carga de rotura de las telas se registró en libras (lb).
Se debe sobreentender que la anterior
descripción pretende ser ilustrativa y no restrictiva. Muchas
realizaciones serán evidentes para los expertos en materia tras la
lectura de la descripción anterior. El alcance de la invención no
se debería determinar, por tanto, en referencia a la descripción
anterior sino que se debería determinar en referencia a las
reivindicaciones adjuntas, junto con el alcance completo de
equivalentes a los que tales reivindicaciones dan derecho.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no
forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto
el máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u
omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad al
respecto.
\bullet US 5490983 A, Worley [0014]
\bulletAm. Dyest. Reptr., 1962,
vol. 51, 49 [0005].
Claims (23)
1. Un textil microbiocida que comprende un
material textil, en el que dicho material textil es un miembro del
grupo constituido por celulosa, celulosa/poliéster, alcohol de
polivinilo y poliéster; y una N-halamina
heterocíclica covalentemente unida al mismo.
2. El textil de la reivindicación 1, en el que
dicha N-halamina heterocíclica comprende un átomo de
halógeno unido covalentemente a una amina heterocíclica
seleccionada del grupo constituido por
monometilol-5,6-dimetilhidantoína
(MDMH);
1,3-dimetilol-5,5-dimetilhidantoína
(DMDMH);
2,2,5,5-tetrametil-1,3-imidazolidin-4-ona;
6,6-dimetil-1,3,5-triazina-2,4-diona;
4,4,5,5-tetrametil-1,3-imidazolidin-2-ona;
ácido cianúrico; 5,5-dimetilhidantoína; derivados
monometilolados y dimetilolados de
2,2,5,5-tetrametil-1,3-imidazolidin-4-ona,
6,6-dimetil-1,3,5-triazina-2,4-diona,
4,4,5,5-tetrametil-1,3-imidazolidin-2-ona,
ácido cianúrico y 5,5-dimetilhidantoína; y
derivados monometoxilados y dimetoxilados de
2,2,5,5-tetrametil-1,3-imidazolidin-4-ona,
6,6-dimetil-1,3,5-triazina-2,4-diona,
4,4,5,5-tetrametil-1,3-imidazolidin-2-ona,
ácido cianúrico y 5,5-dimetilhidantoína.
3. El textil de la reivindicación 1, en el que
dicha N-halamina heterocíclica comprende un átomo de
halógeno unido covalentemente a la
monometilol-5,5-dimetilhidantoína.
4. El textil de la reivindicación 1, en el que
dicha N-halamina heterocíclica comprende un átomo de
halógeno unido covalentemente a la
1,3-dimetilol-5,5-dimetilhidantoína.
5. El textil de una cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 4, en el que dicho átomo de halógeno es
cloro.
6. El textil de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que el material textil es de
celulosa.
7. El textil de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que el material textil es de
celulosa/poliéster.
8. El textil de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que el material textil es de
poliéster.
9. Un procedimiento para la preparación de un
textil de celulosa microbiocida, comprendiendo dicho
procedimiento:
(a) sumergir un textil de celulosa en una
disolución acuosa de tratamiento que comprende un catalizador, un
agente humectante y una amina heterocíclica;
(b) eliminar el exceso de disolución de
tratamiento de dicho textil de celulosa;
(c) secar dicho textil de celulosa;
(d) curar dicho material textil de celulosa
secado para producir un precursor textil de celulosa;
(e) lavar dicho precursor textil de celulosa
para eliminar el exceso de reactivos;
(f) secar dicho precursor textil de celulosa
para eliminar agua; y
(g) lavar dicho precursor textil de celulosa con
una disolución halogenada para preparar un textil de celulosa
antimicrobiano.
10. El procedimiento de la reivindicación 9, en
el que dicho textil de celulosa es tela de algodón.
11. El procedimiento de la reivindicación 9, en
el que el textil de celulosa es papel.
12. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 11, en el que dicha amina heterocíclica es un
miembro seleccionado del grupo constituido por
monometilol-5,5-dimetilhidantoína
(MDMH);
1,3-dimetilol-5,5-dimetilhidantoína
(DMDMH);
2,2,5,5-tetrametil-1,3-imidazolidin-4-ona;
6,6-dimetil-1,3,5-triazina-2,4-diona;
4,4,5,5-tetrametil-1,3-imidazolidin-2-ona;
ácido cianúrico; 5,5-dimetilhidantoína; derivados
monometilolados y dimetilolados de
2,2,5,5-tetrametil-1,3-imidazolidin-4-ona,
6,6-dimetil-1,3,5-triazina-2,4-diona,
4,4,5,5-tetrametil-1,3-imidazolidin-2-ona,
ácido cianúrico y 5,5-dimetilhidantoína; y
derivados monometoxilados y dimetoxilados de
2,2,5,5-tetrametil-1,3-imidazolidin-4-ona,
6,6-dimetil-1,3,5-triazina-2,4-diona,
4,4,5,5-tetrametil-1,3-imidazolidin-2-ona,
ácido cianúrico y 5,5-dimetilhidantoína.
13. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 11, en el que dicha amina heterocíclica es
monometilol-5,5-dimetilhidantoína
(MDMH).
14. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 11, en el que dicha amina heterocíclica es
1,3-dimetilol-5,5-dimetilhidantoína
(DMDMH).
15. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 14, en el que dicho agente humectante es un
miembro seleccionado del grupo constituido los agentes humectantes
Triton X-100, SEQUAWET® y AMWET.
16. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 15, en el que dicho catalizador es un miembro
seleccionado del grupo constituido por sales de magnesio, sales de
cinc y sale de amonio.
17. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 15, en el que dicho catalizador es un miembro
seleccionado del grupo constituido por MgCl_{2},
Mg(NO_{3})_{2} Zn(NO_{3})_{2} y
NH_{4}NO_{3}.
18. Un procedimiento para la preparación de un
material textil de celulosa/poliéster microbiocida, comprendiendo
dicho procedimiento:
(a) sumergir un textil de celulosa/poliéster en
una disolución acuosa de tratamiento que comprende un catalizador,
un agente humectante y una amina heterocíclica;
(b) eliminar el exceso de disolución de
tratamiento de dicho textil de celulosa/poliéster;
(c) secar dicho textil de
celulosa/poliéster;
(d) curar dicho textil de celulosa/poliéster
secado para producir un precursor textil de celulosa/poliéster;
(e) lavar dicho precursor textil de
celulosa/poliéster para eliminar el exceso de reactivos;
(f) secar dicho precursor textil de
celulosa/poliéster para eliminar agua; y
(g) lavar dicho precursor textil de
celulosa/poliéster con una disolución halogenada para preparar un
textil de celulosa/poliéster microbiocida.
19. El procedimiento de la reivindicación 18, en
el que dicho textil de celulosa/poliéster es tela de
algodón/poliéster.
20. El procedimiento de la reivindicación 18 ó
19, en el que dicha amina heterocíclica es un miembro seleccionado
del grupo constituido por
monometilol-5,5-dimetilhidantoína
(MDMH);
1,3-dimetilol-5,5-dimetilhidantoína
(DMDMH);
2,2,5,5-tetrametil-1,3-imidazolidin-4-ona;
6,6-dimetil-1,3,5-triazina-2,4-diona;
4,4,5,5-tetrametil-1,3-imidazolidin-2-ona;
ácido cianúrico; 5,5-dimetilhidantoína; derivados
monometilolados y dimetilolados de
2,2,5,5-tetrametil-1,3-imidazolidin-4-ona,
6,6-dimetil-1,3,5-triazina-2,4-diona,
4,4,5,5-tetrametil-1,3-imidazolidin-2-ona,
ácido cianúrico y 5,5-dimetilhidantoína; y
derivados monometoxilados y dimetoxilados de
2,2,5,5-tetrametil-1,3-imidazolidin-4-ona,
6,8-dimetil-1,3,5-triazina-2,4-diona,
4,4,5,5-tetrametil-1,3-imidazolidin-2-ona,
ácido cianúrico y 5,5-dimetilhidantoína.
21. El procedimiento de la reivindicación 18 ó
19, en el que dicha amina heterocíclica es
monometilol-5,5-dimetilhidantoína
(MDMH).
22. El procedimiento de la reivindicación 18 ó
19, en el que dicha amina heterocíclica es
1,3-dimetilol-5,5-dimetilhidantoína
(DMDMH).
23. El uso de un textil de la reivindicación 1,
para protección frente a pesticidas y otros productos químicos
tóxicos.
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