JP2002507195A - ガスの徐放性放出用の組成物 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
微生物学的汚染を遅延させるための複合材料は、酸放出剤および希釈剤を含む疎水性材料、およびアニオンを含む親水性材料であって、このアニオンとヒドロニウムイオンとが反応してガスを形成するような親水性材料を含んでなる。上記親水性材料および疎水性材料は、実質的に水を含まずに、隣接した状態で存在し、上記親水性材料は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる。
Description
【発明の詳細な説明】
ガスの徐放性放出用の組成物 発明の属する技術分野
本発明は、一般に、ガスを徐放性放出する殺生物剤組成物に関する。本発明は
、特に、ガス(二酸化塩素、二酸化硫黄、二酸化窒素、酸化窒素、亜酸化窒素、
二酸化炭素、硫化水素、シアン化水素酸、一酸化二塩素または塩素)を放出する
ことによって、微生物学的汚染(細菌、真菌、ウイルス、カビ胞子、藻類、原虫
類などによる汚染)を、遅延、制御、停止または防止するための複合材料、脱臭
用複合材料および/または化学走化性を遅延、防止または制御するための複合材
料に関する。
二酸化塩素(ClO2)は、優れた酸化剤であって、漂白剤、殺菌剤、くん蒸剤ま
たは脱臭剤として汎用されている。二酸化塩素は、1ppm未満の濃度で、カビ胞
子や細菌などの微生物学的汚染物質の細胞壁や細胞膜内に浸透して、細胞質内に
入り、これら汚染物質を殺傷する。
二酸化塩素や亜塩素酸ナトリウムの食品包装中への混和を契機として、このよ
うな防腐剤の残留レベルが、ヒトに対し遺伝学的危険や発癌性の危険をもたらす
か否かを検討するための研究がなされている。Meierらは、塩素、二酸化塩素、
亜塩素酸ナトリウムおよび塩素酸ナトリウムのマウスへの経口投与による、染色
体異常や精子頭部異常の誘発に対する亜慢性または急性作用について研究してい
る(Environ.Mutagenesis,7,201(1985))。反応性が非常に高い次亜塩素酸塩のの
みが、潜在的突然変異に対し、弱い陽性作用を示す。二酸化塩素や亜塩素酸ナト
リウムを含め、他の化合物は、マウスの染色体異常を誘発せず、またマウス脊髄
の核微小体の数を増加させない。Vilaginesらによれば、二酸化塩素は、次亜塩
素酸塩や塩素とは異なって、比較的無害の作用を示し、これは、ハロメタンを形
成できないためであるとしている(Proc.AWWA Disinfect.Semin.,24pp.(1977);Ch
em.Abs.93,173513f)。Richardsonらの近年の報告によれば、二酸化塩素と水担持
有機物質との反応に関する集中的研究(Environmental
Protection Agency)によって、以上の観察事項が確認された(Environ.Sci.Tech
nol.,28,592(1994))。
特開昭63/296,758,63/274,434および57/168,977は、二酸化塩素を、不織布に
包んだポリマー、セラミックビーズまたはケイ酸カルシウム各々中に混和した状
態で含む脱臭剤を開示する。二酸化塩素を局所的殺菌用途のために形成するゲル
が、開示される(Kenyonら,Am.J.Vet.Res.,45(5),1101(1986))。二酸化塩素形成
ゲルは、一般に、懸濁化亜塩素酸ナトリウム含有ゲルを乳酸含有ゲルに、二酸化
塩素の時期尚早の放出を避けるため、使用の直前に混合することによって形成さ
れる。二酸化塩素放出ゲルは、食品の保存にも使用されている。
カプセル化法も、二酸化塩素源製造に採用されている。カナダ特許第959,238
号に開示の二酸化塩素形成法によれば、ポリビニルアルコール中の乳酸および亜
塩素酸ナトリウムを、別々にカプセル化し、次いでカプセルを水に混合して二酸
化塩素を形成している。
Ticeらの米国特許第4,585,482号の開示によれば、互変性ポリ(ビニルメチル
エーテル-無水マレイン酸)またはポリ(酪酸-グリコール酸)を徐々に加水分解
して、亜塩素酸ナトリウムから二酸化塩素を放出しうる酸を形成する。この方法
では、多価アルコール保湿剤および水を無水ポリ酸またはポリ酸と共に、ナイロ
ン被覆によってカプセル化している。亜塩素酸ナトリウムを、ナイロン壁からカ
プセル内に拡散した後、不浸透性ポリスチレン層をナイロンカプセル周囲にコア
セルベーションする。カプセルの反応および適用には、溶媒が必要である。二酸
化塩素の放出のためには、カプセルを表面に被覆することができる。このカプセ
ルは、殺生物剤作用を数週間ないし数カ月間発揮しうると称しているが、二酸化
塩素の放出は、カプセルの製造直後に開始される。カプセル製造に使用されるバ
ッチ方法には、多数の化学反応および物理的方法が包含されるが、このうち、い
くつかの方法は、その廃棄が、環境上、問題となる。
酸固体と亜塩素酸固体とを混合して製造した直後に、二酸化塩素を放出する粉
末が、開示されている。Lovelyの米国特許第3,591,515号は、酸含有粉末との混
合によって二酸化塩素を放出する亜塩素酸塩含有粉末を開示する。Hartshorn
の米国特許第4,104,190号は、亜塩素酸ナトリウムと、クエン酸またはアジピン
酸またはマレイン酸との固体混合物を圧縮して錠剤を形成することを開示する。
Masonらの米国特許第4,547,381号および第4,689,169号は、混合物を周囲湿分に
暴露することなく二酸化塩素を放出しうる、粉末化亜塩素酸ナトリウム、酸およ
び不活性希釈剤の混合物を開示する。Ticeらの米国特許第4,585,482号は、亜塩
素酸ナトリウムおよびポリ酢酸の固体混合物を開示する。
Wellinghoffらの配合によれば、組成物は、酸放出剤含有疎水性相と、亜塩素
酸アニオン含有親水性相とを含む。この組成物は、湿分への暴露まで、水および
ガス(例えば二酸化塩素)を実質的に含んでいない。湿分への暴露によって、酸
およびヒドロニウムイオンが疎水性相において形成される。ヒドロニウムイオン
は、親水性相に移動して、亜塩素酸アニオンと反応し、これにより、組成物から
二酸化塩素を発生させる。この組成物は、もっぱら、食品中に使用されるような
物質や、安全で不活性な物質と一般に認められるような物質から構成され、その
ような物質のみを放出している。この組成物は、食品の包装や、ヒトが接触した
り摂取しうるような物質を用いる用途などで、使用しうる。このような組成物は
、次のような特許および出願に開示されている:米国特許第5,360,609号および
係属中の米国特許出願第08/465,358号、第08/465,086号、第08/462,164号、第08
/461,716号および第08/461,304号。
Wellinghoffらの米国特許出願第08/462,039号は、二酸化塩素の最大放出が得
られるように配合した複合材料を開示し、この複合材料において、親水性材料は
、α-アミノエーテル、エステルまたはアルコールおよび、亜塩素酸イミニウム
と塩基との反応によって形成される亜塩素酸塩を含んでいる。亜塩素酸イミニウ
ムは、亜塩素酸アニオンによる求核攻撃に対し、不安定である。しかしながら、
亜塩素酸イミニウムを塩基と反応させると、より安定なα-アミノエーテル、エ
ステルまたはアルコールおよび亜塩素酸塩が形成される。
Wellinghoffらの米国特許出願第08/461,706号の開示によれば、亜塩素酸塩源
を、複合材料の表面への適用まで省略することによって、二酸化塩素のアミン含
有複合材料からの放出を最大化する方法を開示する。適用後、複合材料を二酸
化塩素ガスに暴露し、これにより、二酸化塩素ガスとアミンとを系内で反応させ
て亜塩素酸イミニウムを形成するか、または二酸化塩素ガスとアミンとを反応さ
せて亜塩素酸アニオンを形成する。この複合材料は、次いで湿分の存在下での活
性化によって、二酸化塩素を放出する。複合材料は、処理、貯蔵および適用の間
に高温に暴露することができる。なぜなら、親水性材料は、このような高温で分
解しうる亜塩素酸イミニウムまたは亜塩素酸アニオンのいずれも含んでいないか
らである。またこの方法は、二酸化塩素の複合材料からの時期尚早の放出を回避
している。
Barenbergらの米国特許出願第08/465,087号は、Wellinghoffら開示のような複
合材料を用いる多数の方法を記載し、この方法では、食品や農産物などの材料に
おける細菌、真菌およびウイルス汚染並びにカビの増殖を遅延させ、また繊維製
品などの材料や貯蔵空間を脱臭している。
Wellinghoffらの米国特許出願第08/651,876号は、二酸化塩素を徐放性放出さ
せる、透明な組成物を開示する。
したがって、使用に際し、容易に活性化して、二酸化塩素の放出を開始しうる
ような不活性組成物の必要性が存在する。もっぱら食品中に使用されるような物
質や、安全で不活性な物質と一般に認められるような物質から構成され、そのよ
うな物質のみを放出するような組成物は、特に、食品包装およびヒトが接触した
り摂取しうるような物質を用いる他の用途において、必要である。
発明の概要
したがって、本発明の目的のなかでも、次のような発明を提供することに注目
すべきである。細菌、真菌、カビ、藻類、原虫類およびウイルスを排除するのに
十分な濃度の二酸化塩素を放出しうる組成物を提供すること、
数カ月までの期間の活性化後に、そのような濃度の二酸化塩素を放出する組成物
を提供すること、
カビおよび細菌の増殖を促進するような、温度上昇および湿度増加に比例して二
酸化塩素の放出速度を増加させるような組成物を提供すること、
ヒトへの暴露またはヒトの摂取が許容されるような物質のみを放出するような、
比較的安価な組成物を提供すること。
本発明は、酸放出剤含有疎水性材料およびアニオン含有親水性材料を含む、微
生物学的汚染を遅延させるための複合材料を提供する。親水性および疎水性材料
は、実質的に水分を含まずに隣接した状態で存在し、親水性材料は、酸放出剤の
加水分解後にガスを形成して、放出することができる。
本発明の別の具体例によれば、次のような化合物が提供される。式:
〔式中、Gは式:
各Rは、各々独立して、水素、ヒドロキシ、アルキル、アルケニルまたは-OC(O
)R'から選ばれ;
R'は、C4〜C27アルキルまたはC4〜C27アルケニル;
xは1〜30までの整数;
yは0〜30までの整数;
zは0〜30までの整数である。〕
で示される化合物。
本発明の別の具体例によれば、次のような方法が提供される。式:〔式中、Gは式:
各Rは、各々独立して、水素、ヒドロキシ、アルキル、アルケニルまたは-OC(O
)R'から選ばれ;
R'は、C4〜C27アルキルまたはC4〜C27アルケニル;
xは、1〜30までの整数;
yは、0〜30までの整数;
zは、0〜30までの整数である。〕
で示される化合物を製造する方法において、多価アルコールのカルボン酸エステ
ルを含む液体を準備し、この液体に、五酸化リンを混合して中間体を形成し、こ
の中間体に、シリケートまたはシランを混合して生成物を形成し、この生成物を
冷却して、前記化合物を得る方法。
さらに別の具体例によれば、本発明は次のような複合体が提供する:微生物学
的汚染を遅延させるための複合材料において、酸放出剤および希釈剤を含む疎水
性材料;およびアニオンを含む親水性材料であって、このアニオンとヒドロニウ
ムイオンとが反応してガスを形成しうるような親水性材料;を含む複合材料。上
記親水性材料および疎水性材料は、実質的に水を含まずに、隣接した状態で存
在し、上記親水性材料は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる
。
本発明は、また次のような複合材料を提供する:微生物学的汚染を遅延させる
ための複合材料において、酸放出剤を含む疎水性材料;およびアミン、アミド、
アルコールまたはアミノ、アミドもしくはヒドロキシル基含有化合物を含みかつ
アニオンを含む親水性材料であって、このアニオンとヒドロニウムイオンとが反
応してガスを形成しうるような親水性材料;を含む複合材料。上記親水性材料お
よび疎水性材料は、実質的に水を含まずに、隣接した状態で存在し、上記親水性
材料は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる。
本発明は、また次のような分散体を提供する:微生物学的汚染を遅延させるた
めの分散体において、酸放出剤を含む疎水性連続相;およびアニオンを含む親水
性分散相であって、このアニオンとヒドロニウムイオンとが反応してガスを形成
しうるような親水性分散相;を含む分散体。上記親水性分散相および疎水性連続
相は、実質的に水を含まない状態で存在し、上記親水性分散相は、酸放出剤の加
水分解後にガスを形成して、放出しうる。
本発明の別の具体例は、次のとおりである:微生物学的汚染を遅延させるため
の分散体において、酸放出剤を含む疎水性分散相;およびアニオンを含む親水性
連続相であって、このアニオンとヒドロニウムイオンとが反応してガスを形成し
うるような親水性連続相を含む分散体。上記親水性連続相および疎水性分散相は
、実質的に水を含まない状態で存在し、上記親水性連続相は、酸放出剤の加水分
解後にガスを形成して、放出しうる。
別の具体例によれば、本発明は、次のような複合材料を提供する:微生物学的
汚染を遅延させるための複合材料において、酸放出剤を含む疎水性材料であって
、酸放出剤が、リン酸、リン酸トリアルキルシリルエステル、リン酸ジアルキル
、スルホン酸、スルホン酸塩化物、混合無機酸無水物のホモポリマー、ホスホシ
リケート、無水ホスホケイ酸、ホスホシロキサン、ポリα-ヒドロキシアルコー
ルのカルボキシレート、有機酸無水物と二重結合含有モノマーとのコポリマー、
混合無機酸無水物と二重結合含有モノマーとのコポリマー、およびリン-酸素-ケ
イ素結合を含む混合無機酸無水物からなる群から選ばれるような疎水性材料;お
よびアニオンを含む親水性材料であって、このアニオンとヒドロニウムイオンと
が反応してガスを形成しうるような親水性材料;を含む複合材料。上記親水性材
料および疎水性材料は、実質的に水を含まずに、隣接した状態で存在し、上記親
水性材料は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる。
さらに別の具体例によれば、本発明は、次のような方法を提供する:複合材料
を製造する方法において、アニオン含有塩を親水性材料中に溶解し、次いで、親
水性材料を、酸放出剤含有疎水性材料に混合すること、および上記アニオンは、
ヒドロニウムイオンと反応してガスを形成することができることを特徴とする方
法。上記親水性材料および疎水性材料は、実質的に水を含まずに、隣接した状態
で存在し、上記親水性材料は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出し
うる。
本発明は、また次のような方法を提供する:物質表面の微生物学的汚染を、物
質内または物質周囲の大気中で遅延、停止、防止または制御する方法において、
物質の表面を、周囲湿分の不存在下ではガスを放出しないような複合材料に暴露
し、表面を湿分に暴露し、これにより、殺生物性ガスを複合材料から形成して、
表面周囲の大気中に放出することを特徴とする方法。
本発明は、また次のような方法を提供する:物質表面の微生物学的汚染を、物
質内または物質周囲の大気中で遅延、停止、防止または制御する方法において、
物質を、周囲湿分の不存在下ではガスを放出しないような複合材料の付近に配置
し、複合材料を湿分に暴露し、これにより、殺生物性ガスを複合材料から物質周
囲の大気中に放出することを特徴とする方法。
本発明は、また次のような方法を提供する:物質の表面または物質周囲の大気
を脱臭する方法において、物質の表面を、周囲湿分の不存在下ではガスを放出し
ないような複合材料に暴露し、表面を湿分に暴露し、これにより、脱臭ガスを、
複合材料から形成して表面周囲の大気中に放出することを特徴とする方法。
さらに別の具体例によれば、本発明は、次のような方法を提供する:物質の表
面または物質周囲の大気を脱臭する方法において、物質を、周囲湿分の不存在下
ではガスを放出しないような複合材料の付近に配置し、表面を湿分に暴露し、こ
れにより、脱臭ガスを、複合材料から物質周囲の大気中に放出することを特徴と
する方法。
さらに別の具体例によれば、本発明は、次のような方法を提供する:微生物の
物質への化学走化性吸引力を、遅延、防止または制御する方法において、物質の
表面を、周囲湿分の不存在下ではガスを放出しないような複合材料に暴露し、表
面を湿分に暴露し、これにより、臭気マスキングガスを複合材料から形成して、
表面周囲の大気中に放出することを特徴とする方法。
本発明は、また次のような方法を提供する:微生物の物質への化学走化性吸引
力を、遅延、防止または制御する方法において、物質を、周囲湿分の不存在下で
はガスを放出しないような複合材料の付近に配置し、複合材料を湿分に暴露し、
これにより、臭気マスキングガスを複合材料から物質周囲の大気中に放出するこ
とを特徴とする方法。
本発明は、また次のような多層複合材料を提供する:ガスを徐放性放出するた
めの多層複合材料において、酸放出剤を含む疎水性層;およびアニオンを含む親
水性層であって、このアニオンとヒドロニウムイオンとが反応してガスを形成し
うるような親水性層;を含むことを特徴とする多層複合材料。上記親水性層およ
び疎水性層は、実質的に水を含まずに、隣接した状態で存在し、上記親水性層は
、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる。
さらに別の具体例によれば、本発明は、次のような多層複合材料を提供する:
ガスを徐放性放出するための多層複合材料において、酸放出剤を含む疎水性層と
、アニオンを含む親水性層であって、このアニオンとヒドロニウムイオンとが反
応してガスを形成しうるような親水性層とを含んでなる層(ただし、これら親水
性層および疎水性層は、相互に分散され、実質的に水を含まない状態で存在する
。);およびこの層の表面に接触する湿分制御層であって、この湿分制御層を浸
透する湿分によって酸放出剤が加水分解して多層複合材料からのガスの放出を開
始させるような湿分制御層;を含むことを特徴とする多層複合材料。
本発明は、また多層複合材料を提供する:ガスを時間脈動(time pulsed)放
出させるための多層複合材料において、酸放出剤を含む、少なくとも1つの疎水
性層;アニオンを含む親水性層であって、このアニオンとヒドロニウムイオンと
が反応してガスを形成しうるような、少なくとも1つの親水性層;および水の疎
水性層への拡散または、酸放出剤の加水分解によって形成したヒドロニウムイオ
ンの親水性層への拡散を制御するための、少なくとも3つのバリヤー層;を含む
ことを特徴とする多層複合材料。複合材料の層の配列は、式:C(ACB)nC〔式中
、Cはバリヤー層、Aは疎水性層、Bは親水性層、およびnは、1〜10の整数である
。〕で定義される。
本発明は、また次のような粉末を提供する:ガスを徐放性放出するための殺生
物用および脱臭用粉末において、アニオンを含む粒子であって、このアニオンと
ヒドロニウムイオンとが反応してガスを形成しうるような粒子;および上記粒子
を表面に有する、酸放出剤含有疎水性コアー;を含むことを特徴とする粉末。上
記粒子および疎水性コアーは、実質的に水を含まない状態で存在し、上記粒子は
、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる。
本発明は、また次のような方法を提供する:二酸化塩素を徐放性放出するため
の粉末を製造する方法において、ヒドロニウムイオンとの反応によってガスを形
成しうるようなアニオンを含有する粒子を形成し、酸放出剤含有疎水性材料を、
粒子の流動床に噴霧して、疎水性材料含有コアーと、コアー表面にアニオン含有
粒子層とを有する粉末を形成することを特徴とする方法。
本発明は、また次のような方法を提供する:医学用装置、器具または必需品を
殺菌する方法において、湿分の不存在下に不活性である第1組成物を、第1構成
要素の外面に適用し、湿分の不存在下に不活性である第2組成物を、第2構成要
素の内面に適用し、第1構成要素表面および第2構成要素表面上の第1組成物お
よび第2組成物を、相互に接触させて、複合体を形成し、複合体を湿分に暴露し
て、複合体から殺生物剤ガスの医学用装置周囲の大気中への放出を開始させて、
医学用装置、器具または必需品周囲の大気中に放出し、これにより、医学用装置
、器具または必需品を殺菌することを特徴とする方法。
本発明の他の目的は、以下の詳細な記載から明らかにする。
図面の簡単な説明
図1は、アミン前駆体の亜塩素酸イミニウムへの変換を示す模式図、
図2は、疎水性相中で酸無水物が加水分解し、ヒドロニウムイオンが亜塩素酸
イミニウムに移動して、二酸化塩素ガスを放出することを示す模式図、
図3a、図3bおよび図3cは、二酸化塩素の徐放性放出用多層複合材料を示す模式
図、
図4は、いくつかの粉末組成物についての二酸化塩素放出速度のグラフ、
図5は、積層複合材料についての二酸化塩素放出速度のグラフ、
図6は、大気温度および湿度に関する、二酸化塩素の放出速度のグラフ、
図7は、積層複合材料についての二酸化塩素放出速度のグラフ、
図8および図9は、大気温度および湿度に関する、二酸化塩素の放出速度のグ
ラフ、
図10は、最大二酸化塩素濃度の、容器排出量の関数としてのグラフ、および
図11は、二酸化塩素濃度の時間関数としてのグラフである。
好適な具体例の説明
本発明によれば、複合材料を湿分に暴露すると、二酸化塩素のようなガスを複
合材料から形成できることが開示される。複合材料は、親水性材料と疎水性材料
とを含んでなる。複合材料は、例えば親水性および疎水性相から構成される分散
体または、親水性および疎水性材料の物理的組み合わせ、、例えば粉末および隣
接フィルムであってよい。粉末では、疎水性コアーに、アニオン含有親水性粒子
、例えば亜塩素酸アニオン含有粒子を埋め込んでいる。隣接フィルムは、親水性
または疎水性材料の別々の層を含んでなる。
好適には、複合材料は、約5.0〜95重量%の親水性材料および約5.0〜約95重量
%の疎水性材料、より好適には約15〜約95重量%の親水性材料および約15〜約95
重量%の疎水性材料を含んでなる。複合材料が分散体である場合、いずれかの相
材料は、連続相を形成することができる。連続相は、分散体の約15〜約95重量%
を構成し、分散相は、分散体の約5〜約85重量%を構成する。好適には、連続相
は、分散体の約50〜約95重量%を構成し、分散相は約5〜約50重量%を構成する
。
複合材料の疎水性材料は、その全体を酸放出剤から構成することができ、また
酸放出剤と希釈剤、分散剤および/または可塑剤との組み合わせを含んでもよい
。周囲湿分によって加水分解可能であれば、いずれの酸放出剤も、本発明の目的
に許容される。好適には、酸放出剤は、親水性材料と反応することなく、また環
境中へ排泄または抽出することがない。疎水性材料は、約10〜約100重量%の酸
放出剤、約80重量%までの希釈剤、約20重量%までの分散剤、および約60重量%
までの可塑剤を含んでなり、好適には約40〜約100重量%の酸放出剤、約20〜約8
0重量%の希釈剤、約1〜約10重量%の分散剤、および約20重量%までの可塑剤を
含んでなる。
複合材料の親水性材料は、その全体を、ヒドロニウムイオンとの反応によって
ガスを形成しうるアニオン供給源から構成することができ、またアニオン供給源
と別の親水性材料との組み合わせを含んでもよい。疎水性材料は、アミン、アミ
ド、アルコールまたはアミノ、アミドもしくはヒドロキシル基含有化合物(高い
水素結合密度を有する化合物)を含む。アニオン供給源は、親水性材料中に組み
込んでもよく、好適には、アニオンおよび対イオン形態の親水性材料の約2.0〜
約4.0重量%を構成し、好適には親水性材料の約8〜約10重量%を構成する。アニ
オンは、一般に親水性材料と反応しないが、親水性材料において、窒素または水
酸化物が寄与する水素結合によって包囲される。
アニオン供給源が塩である場合、塩は、親水性材料中で解離し、これにより、
複合材料中の親水性材料は、アニオンおよび対イオンを含むことができる。好適
な塩には、亜塩素酸、重亜流酸、硫化水素塩、重炭酸、次亜塩素酸またはシアン
化物のナトリウム、カリウム、カルシウム、リチウムまたはアンモニウム塩が包
含される。
複合材料から放出されるガスは、親水性材料中のアニオンに依存する。ヒドロ
ニウムイオンとアニオンとの反応によって形成されるようなガスであれば、いず
れも、複合材料によって形成および放出することができる。ガスは、好適には二
酸化塩素、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、亜
酸化窒素、二酸化炭素、一酸化二塩素または塩素である。
二酸化塩素は、疎水性材料が亜塩素酸アニオンを含めば、放出される。親水性
材料中に混和しうる、好適な亜塩素酸アニオン供給源には、亜塩素酸アルカリ金
属塩、例えば亜塩素酸ナトリウムまたは亜塩素酸カリウム、亜塩素酸アルカリ土
類金属塩、例えば亜塩素酸カルシウム、または遷移金属イオンまたはプロトン化
一級、二級、三級もしくは四級アミンの亜塩素酸塩、例えば亜塩素酸アンモニウ
ム、亜塩素酸トリアルキルアンモニウムおよび亜塩素酸四級アンモニウムが包含
される。多数の亜塩素酸アニオン供給源、例えば亜塩素酸ナトリウムは、約100
を大幅に超える温度での処理に適しており、比較的高温での処理が可能である。
二酸化塩素放出複合材料は、化学走化性の脱臭、遅延、防止または制御のため、
または細菌、カビ、真菌、藻類、原虫類およびウイルス増殖の停止、遅延、制御
または防止のために使用することができる。
二酸化硫黄は、親水性材料が重亜流酸アニオンを含めば、放出される。親水性
材料中に混和しうる、重亜流酸アニオンには、重亜流酸アルカリ金属塩、例えば
重亜流酸ナトリウムまたは重亜流酸カリウム、重亜流酸アルカリ土類金属塩、例
えば重亜流酸カルシウム、または遷移金属イオンまたはプロトン化一級、二級、
三級もしくは四級アミンの重亜流酸塩である。好適な二酸化硫黄放出複合材料は
、食品の保存(例えば農産物の褐変の抑制)、殺菌、および酵素触媒反応の抑制の
ために使用することができる。また複合材料は、アルミニウムまたは鉄粉末を用
いて塩素と二酸化塩素の混合物から選択的に塩素をスクラビングする場合に、接
触サイクルにおける塩素ガス濃度の減少のために使用することができる。複合材
料は、これをパッケージ内に配置してパッケージをシールし、これによりパッケ
ージ内を二酸化硫黄雰囲気にすることによって、パッケージ雰囲気を変性するの
に、有用である。
硫化水素は、硫化水素アニオンを含む親水性材料から放出される。許容可能な
硫化水素アニオンの供給源には、アルカリ金属の硫化水素塩、例えば硫化水素ナ
トリウムまたは硫化水素カリウム、アルカリ土類金属の硫化水素塩、例えば硫化
水素カルシウム、または遷移金属またはプロトン化一級、二級、三級または四級
アミンの硫化水素塩が包含される。硫化水素ガス放出複合材料は、還元剤または
化学品製造の硫黄供給源、および重合抑制剤として使用することができる。
塩素ガスおよび一酸化二塩素は、次亜塩素酸アニオンを含む親水性材料から放
出される。許容可能な次亜塩素酸アニオンの供給源には、アルカリ金属の次亜塩
素酸塩、例えば次亜塩素酸ナトリウム、アルカリ土類金属の次亜塩素酸塩、例え
ば次亜塩素酸カルシウム、または遷移金属またはプロトン化一級、二級、三級ま
たは四級アミンの次亜塩素酸塩が包含される。塩素ガス放出複合材料は、肉類、
魚類および農産物の処理の際に使用でき、また殺虫剤として使用することができ
る。一酸化二塩素放出複合材料は、殺生物剤として使用することができる。
二酸化窒素および酸化窒素は、親水性材料が亜硝酸アニオン供給源を含む場合
に、その親水性材料から放出される。好適な亜硝酸アニオン供給源には、亜硝酸
アルカリ金属塩、例えば亜硝酸ナトリウムまたは亜硝酸カリウム、亜硝酸アルカ
リ土類金属塩、例えば亜硝酸カルシウム、または遷移金属イオンまたはプロトン
化一級、二級、三級もしくは四級アミンの亜硝酸塩が包含される。二酸化窒素ま
たは酸化窒素ガス放出複合材料は、生体材料の生体適合性改善およびパッケージ
雰囲気の変性のために使用することができる。
シアン化水素酸は、親水性材料がシアン化物アニオン(シアン化水素酸アニオ
ン)を含む場合に、親水性材料から放出される。好適なシアン化物アニオン供給
源には、シアン化アルカリ金属塩、例えばシアン化ナトリウムまたはシアン化カ
リウム、シアン化アルカリ土類金属塩、例えばシアン化カルシウム、または遷移
金属イオンまたはプロトン化一級、二級、三級もしくは四級アミンのシアン化物
塩が包含される。シアン化水素酸ガス放出複合材料は、農薬またはゲッ歯類駆除
剤として使用することができる。
二酸化炭素は、親水性材料が重炭酸アニオンを含む場合に、その親水性材料か
ら放出される。親水性材料中に混和しうる、好適な重炭酸アニオン供給源には、
重炭酸アルカリ金属塩、例えば重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウムまたは重炭酸
リチウム、重炭酸アルカリ土類金属塩、または遷移金属イオンまたはプロトン化
一級、二級、三級もしくは四級アミンの重炭酸塩、重炭酸アンモニウムが包含さ
れる。二酸化炭素ガス放出複合材料は、温室において土壌表面に適用して、植物
周囲の大気を富化するのに使用することができる。二酸化炭素放出複合材料は、
またこれをパッケージ内に配置してパッケージをシールし、これによりパッケー
ジ内を二酸化炭素雰囲気にすることによって、パッケージ雰囲気を変性するのに
使用することができる。
場合により、2またはそれ以上の異なるアニオンを含む親水性材料を有する複
合材料も、ガスの放出の制御に有効である。複合材料は、例えば、亜塩素酸塩お
よび重亜硫酸塩を複合材料の親水性材料に添加することによって製造することが
できる。二酸化塩素および二酸化硫黄が複合材料の製造時に放出される場合、二
酸化硫黄は、亜塩素酸塩に対する二酸化塩素の形成を減少させ、複合材料からの
二酸化塩素の放出を制御することができる。重亜硫酸アニオンを親水性材料中に
存在させると、貯蔵の間、複合材料からの二酸化塩素の放出を遅延させ、これに
より二酸化塩素と複合材料の添加剤(例えば芳香剤)との反応を回避することが
できる。2またはそれ以上の異なるアニオンを親水性材料中に含むような複合材
料は、2またはそれ以上の異なるガスを異なる目的のために放出することができ
る。例えば、重亜流酸アニオンおよび亜塩素酸アニオンを親水性材料中に含む複
合材料は、食品の保存のために二酸化硫黄を放出すると共に、食品の脱臭および
化学走化性の制御のために二酸化塩素を放出することができる。
疎水性材料中の酸放出剤は、湿分の吸収によって加水分解されることが判明し
た。酸放出剤は、酸または、酸に加水分解しうる物質(すなわち、疎水性層内に
拡散される水と反応して酸を形成しうる物質)のいずれかであってよい。いずれ
の物質も、疎水性材料中の酸は、疎水性材料中の酸は、この疎水性材料中に拡散
される水に溶解して、ヒドロニウムイオンおよび対イオンを形成する。この加水
分解反応による反応生成物は、反応の進行が完了したときにはヒドロニウムイオ
ンおよび対イオンであり、反応が平衡状態になったときにはヒドロニウムイオン
、対イオン、酸および水である。酸の加水分解によって形成したヒドロニウムイ
オンは、疎水性材料から親水性材料に拡散し、ここで、ヒドロニウムイオンは、
アニオンと反応してガスを形成する。ガスは、約6月までの期間、複合材料から
周囲の大気中に拡散放出し、これにより、複合材料付近に存在する物質に作用す
る。本発明の方法に従い、少なくとも約1.0×10-6mol/cm3のガスを少なくとも
1週間、1月または6月の期間、放出しうるような複合材料を、次のような種々
の最終用途のために配合することができる:脱臭、化学走化性制御、昆虫の異常
発生の減少のような遅延または防止、および微生物(例えば細菌、カビ、真菌、
藻類、原虫類およびウイルス)の物質上での増殖を、制御、遅延または防止する
こと。
疎水性材料および親水性材料は、実質的に水分を含まない状態で存在し、これ
により、複合材料の使用前に多量のガスが放出することを防止する。本発明の目
的には、親水性材料、疎水性材料またはその分散体は、実質的に水分を含まず、
所定量の水分が複合材料中に存在しても、これにより、疎水性材料から親水性材
料へのヒドロニウムイオン移動経路を形成しない。好適には、親水性材料および
疎水性材料は、約0.1重量%までの水分、より好適には約0.05重量%までの水分
を、親水性材料/疎水性材料間の相互拡散経路を形成することなく、含むことが
できる。わずかな量の水分によって、酸放出剤の一部は加水分解して、酸とヒド
ロニウムイオンとを複合材料中に形成することができる。しかしながら、ヒドロ
ニウムイオンは、その移動に充分な遊離水分が存在するようになるまで、親水性
材料中に拡散することはない。
ガスの複合材料からの放出速度は、種々の方法で変化させることができ、例え
ば複合材料の温度変化、親水性材料/疎水性材料の粘度変化、親水性材料/疎水
性材料の分散性の変化、酸放出剤の複合材料中濃度の変化、乾燥剤/保湿剤の複
合材料への添加による複合材料の湿分への暴露の際のガス放出速度の制御、緩衝
剤の疎水性材料への添加による複合材料からのガス放出速度の遅延、疎水性材料
/親水性材料中の酸形成基特性の変性による疎水性材料/親水性材料の変性、複
合材料微小構造の変性、別の疎水性材料または無水粒子による置換、複合材料の
処理法の変更、複合材料製造時の成分の添加順序の変更、親水性材料/疎水性材
料の容量比の変化による分散体中での連続相または分離相の形成。
親水性材料として使用に適したアミドには、ホルムアミド、アクリルアミド-
イソプロピルアクリルアミド、ホルムアミドとアクリルアミド-イソプロピルア
クリルアミドとのコポリマー、およびアクリルアミド、イソプロピルアクリルア
ミドまたはN,N-メチレンビスアクリルアミドと一級アミンまたは二級アミンとの
コポリマーが包含される。このようなアミドは、アクリルアミドのような重合性
の電子欠乏アルケン類と反応することがなく、二酸化塩素暴露前のフィルム形成
用のビヒクルとして有用である。
親水性材料としての使用に適したアミンには、一級アミン、二級アミン、およ
び水素結合性側基を有する三級アミンが包含される。非水素結合性側基を有する
、親水性溶媒中に可溶性の四級アミンも、許容される。代表的なアミンには次の
ようなアミンが包含される。アルカノールアミン;アミノアルカンとアルケンビ
スアクリルアミドのコポリマー;アルキルアミノピリジン;アルケンジアミン;
アルキルアミノシクロアルカン;希釈剤に溶解したアルキルアミノ-カルボキシ
アミドアルカン;式:R3-xNHxのアミン;式:R1R2NCH2CH2C(O)NH2のアミン;可溶
性の式:N(CH2CH2OH)3-xHxのアミン;式:R3N(NCH2CH2C(O)NH2)2のアミン;式:
(CH3)2N(CH2)z(CH3)2のアミン;式:R5R6N(CH2)zNHC(O)NH2のアミン;N(CH2CH2N
HC(O)NH2)3のアミン;式:
または式:
上記式において、置換基Rは、独立して-(CH2CH2O)yH、-C(CH3)2(CH2)zOH、
-(CH2)zNH(CH2CH2O)zH、-CH(CH3)2、
アルキル、シクロアルキル、ベンジル、アクリルアミドまたはピリジル、
R1、R2、R5およびR6はアルキル、R3は、直鎖C6〜C12アルキル、R4はシクロア
ルキルまたはベンジル、mは1〜100、nは2または3、xは0、1または2、yは1または
2、およびzは1〜6である。一般に、上記化合物は、ホルムアミド、イソプロピル
アクリルアミド-アクリルアミドまたは他の通常の可塑剤中に溶解することがで
きる。
好適なアミンは、次のとおりである。モノエタノールアミン、ジエタノールア
ミン、トリエタノールアミン、1,3-ジアミノプロパンまたは1,2-ジアミノエタン
とN,N-メチレンビスアクリルアミドとのコポリマー、4-ジメチルアミノピリジン
、テトラメチレンエチレンジアミン、N,N-ジメチルアミノシクロヘキサン、可溶
性の1-(N-ジプロピルアミノ)-2-カルボキシアミドエタンまたは1-(N-ジメチルア
ミノ)-2-カルボキシアミドエタン、式:R1NH2の一級アミン、式:R2R3NHの二級
アミン、N(CH2CH2OH)3、
可溶性のNR5R6R7、(CH3)2NCH2CH2N(CH3)2、R8R9NCH2CH2C(O)NH2、R10N(NCH2CH2C
(O)NH2)2、R11R12N(CH2)3NHC(O)NH2、N(CH2CH2NHC(O)NH2)3、 上記式中、R1は、-CH2CH2OCH2CH2OH、-C(CH3)2CH2OH、-CH2CH2NHCH2CH2OH、-C
H(CH3)2、-CH2CH2OH、
R2およびR3は、独立して、ヘキシル、ベンジル、n-プロピル、イソプロピル、
シクロヘキシル、アクリルアミド、または-CH2CH2OH、
R4は、シクロヘキシルまたはベンジル、
R5およびR6はメチル、
R7はシクロヘキシルまたは4-ピリジル、
R8およびR9は、独立して、メチル、n-プロピルまたはイソプロピル、
R10はn-C6H13またはn-C12H25、
R11およびR12は、独立して、メチル、エチル、n-プロピルまたはイソプロピル
、
mは、1〜100までの整数、および
nは2または3である。好適な希釈剤には、ホルムアルデヒドまたはアクリル-
イソプロピルアクリルアミドが包含される。アクリルアミドとのマイケル反応に
よってアクリルアミド置換三級アミンに変換される二級アミンオリゴマーまたは
ポリマーも、そのアミン基が酸放出剤と反応しないので、好適である。
親水性材料として、ヒドロキシ化合物を使用でき、その例として、エチレング
リコール、グリセリン、メタノール、エタノール、メトキシエタノール、エトキ
シエタノールまたは他のアルコールが挙げられる。しかしながら、ヒドロキシ化
合物を複合材料中に混和すると、非常に急速にガスを放出しうるので、このよう
な複合材料の用途は、急速なガス放出を用いる系に限られる。
好適な酸放出剤には、次のようなものが包含される。カルボン酸、エステル、
無水物、アシルハライド、リン酸、リン酸エステル、リン酸トリアルキルシリル
エステル、リン酸ジアルキルエステル、スルホン酸、スルホン酸エステル、スル
ホン酸塩化物、ホスホシリケート、無水ホスホケイ酸、ソルビタンモノステアレ
ートまたはソルビトールモノステアレートのようなポリα−ヒドロキシアルコー
ルのカルボキシレート、およびホスホシロキサン。これら酸放出剤の例には、次
のものが包含される。無水物またはリン酸エステルとポリプロピレン、ポリエチ
レンまたはポリスチレンとのブレンドまたはグラフトポリマー、または次の式を
有するリン酸トリメチルシリルエステル。
または(CH3)3SiOP(O)(OR)2
上記式中、Rは非水素結合基、アルキルまたはアリール、R1およびR2は、アル
キル、アルコキシまたはアリール、およびnは、1〜25の整数である。
直鎖状または星状オリゴマー(例えば、脂質壁およびP-O-Siコアーを有するミ
セル状分子)、例えばC4〜C27有機化合物のリン酸エステルと、ケイ酸エステルと
の反応生成物は、溶融または溶剤処理でき、所望により、処理後に架橋してフィ
ルム安定性が得られるため、好適な酸放出剤である。好適な無水ホスホケイ酸の
エステルは、以下の式で示される。 上記式中、Gは、多価アルコールのカルボン酸エステルまたはC4〜C27の炭化水
素で、次の式で示される。
上記式中、Rは、各々独立して、水素、ヒドロキシ、アルキル、アルケニル、
または-OC(O)R'、R'は、C4〜C27アルキルまたはC4〜C27アルケニル、xは、1〜30
の整数、yは、0〜30の整数、およびzは、0〜30の整数である。特に好適な無水ホ
スホケイ酸のポリオールベースエステルには、アルケニルグリコール脂肪酸エス
テルの酸放出型ロウ、例えば以下の式で示されるモノステアリン酸プロピレング
リコールエステルの酸放出型ロウが包含される。
上記式中、Gは、である。好適な無水ホスホケイ酸のグリセロールベースエステルは、LPOSIまた
はモノステアリン酸グリセロールエステルの酸放出型ロウとして知られ、次の式
で示される。
上記式中、Gは、次の式で示される。
他の好適な酸放出剤は、次の式で示される。
上記式中、M(Y)Zはオリゴマー基、Yは多官能性酸化物構造の一部、MはIIIA族
、IVA族またはIVB族の元素、例えばチタン、アルミニウム、スズまたはケイ素、
R1はアルキル基、R2はメチル、エチル、プロピル、メチルアミドまたはエチルア
ミド基、mは0、1、2または3、nは0、1、2または3、およびzは2または3である
。
酸無水物は、また好適な酸放出剤で、その例として、有機酸無水物、混合有機
酸無水物、有機酸無水物のホモポリマー、混合無機酸無水物のホモポリマー、有
機酸無水物と二重結合含有モノマーとのコポリマー、混合無機酸無水物と二重結
合含有モノマーとのコポリマーが挙げられる。好適な混合無機酸無水物は、リン
-酸素-ケイ素結合を含む。好適な無水物には、無水マレイン酸、無水メタクリル
酸、無水酢酸、無水プロピオン酸または無水コハク酸とビニル、スチレンまたは
アルケンとのコポリマー、例えば無水マレイン酸-スチレンコポリマーまたはそ
のオレフィン(例えばポリプロピレン、ポリエチレンまたはポリスチレン)との
グラフトポリマーが包含される。酸無水物と乳酸エステルまたはグリコール酸エ
ステルとのコポリマーは、急速な初期ガス放出速度およびその後の遅い放出速度
が得られる。
疎水性材料には、さらに微結晶質ロウ、パラフィンロウ、合成ロウ、例えば塩
素化ロウまたはポリエチレンロウ、またはポリマー、例えばアタックチックポリ
プロピレン、ポリオレフィンまたはポリエステル、またはポリマーブレンド、多
成分ポリマー、例えばコポリマーまたはターポリマーまたはそれらのポリマー合
金が包含される。希釈剤は、種々の供給会社から市販されている。好適な微結晶
質ロウには、Petrowax微結晶質ロウ(Astor Wax Corp.,Doraville,Ga)が包含さ
れる。親水性材料には、同様な希釈剤が包含される。疎水性材料または親水性材
料のいずれにも、この分野で既知の可塑剤を混和することができる。一般に、許
容可能な可塑剤として、ホルムアミド、イソプロピルアクリルアミド-アクリル
アミド、N-メチルアセトアミド、スクシンアミド、N-エチルアセトアミド、N-メ
チルホルムアミド、N-エチルホルムアミドおよび酸化アルキレン置換アミドが挙
げられる。
疎水性材料中の分散剤は、ガスの複合材料からの放出を制御しかつ親水性材料
の表面活性を低下させるような物質であって、親水性材料に対し反応性を示さな
いような物質であれば、いずれの物質であってもよい。親水性部分と疎水性部分
を有するような物質が好適である。このような物質の親水性部分は、親水性材料
の表面に吸収することができる。疎水性材料中に混和しうる、好適な分散剤は、
150℃を超えない融点を有し、その例として、アミドのカルボキシレート、例え
ばアミドイソステアレート、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニ
ルピロリドンコポリマー、およびカルボン酸金属塩、例えばイソステアリン酸亜
鉛塩が挙げられる。好適なポリビニルピロリドンコポリマーには、ポリビニルピ
ロリドンとヘキサデカンとのコポリマー、例えばGanex V-216、およびポリビニ
ルピロリドンとエイコサンとのコポリマー、例えばGanex V-220(GAF Co.から市
販)が包含される。
好適には、疎水性材料には、微結晶質ロウ希釈剤および酸放出型ロウ、例えば
モノステアリン酸プロピレングリコールエステルの酸放出型ロウが包含される。
好適な無水ホスホケイ酸の酸放出型ロウの製造は、多価アルコールのカルボン酸
エステルを溶融し、この溶融物に、五酸化リンを、次いでシリケートまたはシラ
ンを混合し、得られた酸放出型ロウを冷却して固化することによって行う。多価
アルコールのカルボン酸エステルは、好適にはグリセロールエステルまたはグリ
コールエステル、例えばカルボン酸アルキレングリコールエステル(例えばモノ
ステアリン酸プロピレングリコールエステル、モノステアリン酸グリセロールエ
ステルまたはグリセロールジステアリン酸エステル)である。モノステアリン酸
プロピレングリコールエステルは、酸放出型ロウもしくは複合材料の製造時また
は複合材料のポリマーフィルムもしくは他の物質(目的生成物)への混和時に、
過度には発泡せず、またノズルまたは他の流体輸送装置を閉塞することがないた
め、最も好適である。五酸化リンに代えて、モノステアリルジエチルホスフェー
トのような物質、すなわち、シリケートまたはシランとの反応によって酸放出型
ロウにおいてP-O-SiまたはC(O)-O-Si結合を形成するような物質を使用すること
ができる。無水ホスホケイ酸の酸放出型ロウを、モノステアリルジエチルホスフ
ェートを用いて製造する方法は、文献記載の方法に従い実施することができる(R
alph Iler,"Chemistry of Silica:Solubility,Polymerization,Colloid and Sur
face Properties in Biochemistry,"J.Wiley & Sons,N.Y.,297頁(1979))。好適
なシリケートまたはシランには、テトラアルキルシリケート、例えばテトラエチ
ルオルトシリケート、アルキルシランおよびモノアルコキシシランが包含され
る。代表的な酸放出型ロウの製法は、以下の実施例8、17および18に記載する。
酸放出剤の疎水性材料中での時期尚早の加水分解を防止するために、次のよう
な物質を複合材料に添加することができる:湿分スカベンジャー、例えば硫酸ナ
トリウム、硫酸カルシウム、硫酸第一鉄、硫酸マグネシウム、塩化カルシウム、
湿分除去シリカゲル、アルミナ、ゼオライト、例えば脱水結晶性ゼオライト、合
成無定形ゼオライトおよびパームチット、クレー、例えばベントナイトおよびカ
オリン、過マンガン酸カリウム、モレキュラーシーブおよび酸素スカベンジャー
塩。
要すれば、通常のフィルム形成用添加剤を疎水性材料および親水性材料に添加
することができる。このような添加剤には、架橋剤、難燃剤、乳化剤および相溶
化剤が包含される。
本発明の好適な具体例によれば、微生物学的汚染を遅延させるための複合材料
は、酸放出剤および希釈剤を含む疎水性材料、およびアニオンを含む親水性材料
を含んでなる。親水性材料および疎水性材料は、実質的に水を含まずに、隣接し
た状態で存在し、親水性材料は、酸放出剤の加水分解後に二酸化塩素を形成して
、放出しうる。
本発明の別の好適な具体例によれば、微生物学的汚染を遅延させるための複合
材料は、酸放出剤を含む疎水性材料、およびアミン、アミド、アルコールまたは
アミノ、アミドもしくはヒドロキシル基含有化合物を含みかつ亜塩素酸アニオン
を含む親水性材料を含んでなる。親水性材料および疎水性材料は、実質的に水を
含まずに、隣接した状態で存在し、親水性材料は、酸放出剤の加水分解後に二酸
化塩素を形成して、放出しうる。
さらに本発明の別の具体例によれば、微生物学的汚染を遅延させるための分散
体は、酸放出剤を含む疎水性連続相、および亜塩素酸アニオンを含む親水性分散
相を含んでなる。水性分散相および疎水性連続相は、実質的に水を含まない状態
で存在し、親水性分散相は、酸放出剤の加水分解後に二酸化塩素を形成して、放
出しうる。同様な具体例によれば、微生物学的汚染を遅延させるための分散体は
、酸放出剤を含む疎水性分散相、および亜塩素酸アニオンを含む親水性連続相を
含
んでなる。親水性連続相および疎水性分散相は、実質的に水を含まない状態で存
在し、親水性連続相は、酸放出剤の加水分解後に二酸化塩素を形成して、放出し
うる。
好適には、次のような群から選択した酸放出剤を含む疎水性材料および亜塩素
酸アニオンを含む親水性材料から構成される、微生物学的汚染を遅延させるため
の複合材料を製造する:リン酸、リン酸トリアルキルシリルエステル、リン酸ジ
アルキルエステル、スルホン酸塩化物、混合無機酸無水物のホモポリマー、ホス
ホシリケート、無水ホスホケイ酸、ポリα-ヒドロキシアルコールのカルボキシ
レート、有機酸無水物と二重結合含有モノマーとのコポリマー、混合無機酸無水
物と二重結合含有モノマーとのコポリマー、リン-酸素-ケイ素結合を含む混合無
機酸無水物。親水性材料および疎水性材料は、実質的に水を含まずに、隣接した
状態で存在し、親水性材料は、酸放出剤の加水分解後に二酸化塩素を形成して、
放出しうる。
好適な二酸化塩素放出複合材料
親水性材料は、前記したように配合することができるが、好適には、親水性材
料は、二酸化塩素ガス放出用の亜塩素酸イオン供給源を含む。二酸化塩素放出用
の複合材料は、前記したように、亜塩素酸塩を親水性材料において解離させるこ
とで、配合することができる。このような複合材料の例は、塩化ナトリウムのア
ミドへの解離によって配合される。親水性材料がアミンを含む場合、複合材料は
、また塩素ガスに対し、アミンとの反応によって亜塩素酸アニオンおよび対イオ
ンを形成しうるような親水性材料またはアミンとの反応によって系内で亜塩素酸
イミニウムを形成しうる(アミンに対する酸化力が、酸化されるべきアミンにと
ってかなり低い場合)親水性材料のいずれかを、暴露することによって形成する
ことができる。
図1は、亜塩素酸イミニウムを含む複合材料の製造を示す。アミン親水性材料
は、疎水性酸放出剤(図1には、加水分解したP-O-Si結合物質および無水マレイ
ン酸の両者を示す。)に接触状態で存在する。二酸化塩素(ClO2)は、アミンか
ら電子を吸引して還元され、これにより、アミニウム基カチオン(図示せ
ず)と亜塩素酸アニオン(対イオン、ClO2 -)とを形成する。アミニウムカチオ
ンは、隣接炭素原子からのプロトンの損失および別の二酸化塩素分子による酸化
によって、急速にイミニウムカチオンに変換する。水性系における上記反応のメ
カニズムは、文献に記載されている(Rosenbattら,J.Org.Chem.,28,2790(1963);J
.Amer.Chem.Soc.89(5),1158,1163(1967))。アミンおよび二酸化塩素からの亜塩
素酸イミニウム形成についての反応は、一般に以下のように示される。
二酸化塩素の亜塩素酸イオンへの高い変換率は、アミンからの初期電子移動に
よって形成した亜塩素酸アニオンおよび/またはイミニウムカチオンを、親水性
分子によって急速に複合体化および安定化することによって、得られる。ある種
の配合では、未複合体化亜塩素酸アニオンを、その後のイミニウムの対イオンと
の反応(約60℃を超える温度)によって除去することができる。亜塩素酸イオン
は、塩化物および塩素酸イオンへの不均化反応に付される。高いpKaを有するア
ミンが好適である。なぜなら、このようなアミンは、二酸化塩素と急速に反応し
、より有効なプロトンシンクとして作用して、亜塩素酸イオンの安定に必要な塩
基性pHを維持できるからである。
図2は、湿分を複合材料に接触した場合の亜塩素酸イミニウムからの二酸化塩
素放出のメカニズムを説明する。酸放出剤の加水分解によって、ヒドロニウムカ
チオン(H3O+)が形成され、このヒドロニウムカチオンは、疎水性材料から、
亜塩素酸イミニウムを含む親水性材料に拡散される。ヒドロニウムカチオンは、
亜塩素酸イミニウムと反応して、二酸化塩素ガスを放出する。この反応の分解生
成物は、アミニウムカチオン(図2では、\/\/\NH2 +)、カルボン酸アニオン
(COO-、図2では図示せず)およびCl-である。これらの生成物は、複合材料内
に保持される。
アミンから、亜塩素酸イミニウムを正味の形態または可塑剤の存在下に形成す
るには、アミンは、その電子が豊富に存在し、その窒素は、局部的に移動可能で
なければならない。そうでなければ、二酸化塩素は、亜塩素酸イミニウムを形成
せずに、むしろ、アミン中に溶解しうる。電子を与えて二酸化塩素を亜塩素酸イ
オンに変換するような電子供与基によって置換されたアミンが、好適である。電
子吸引基は、このような基において電子密度を増加させ、これにより、二酸化塩
素がアミンから電子を引きつけるのが困難になる。よって、二酸化塩素がアミン
から電子を吸引するためには、電子吸引基は、少なくとも2つのメチレン基によ
ってアミンの中心から引き離す必要がある。アミンの中心窒素周囲での二重結合
の動きは、アミニウムイオンの形成に必要である。アミンをガラス状マトリック
スに凍結すると、アミンは、その窒素が移動性を示さずに、亜塩素酸イミニウム
に変換されなくなる。ガラス状アミンは、少なくとも約10重量%の可塑剤、例え
ば低分子量アミドをアミンに添加してそのガラス転移点を反応温度未満に低下さ
せ、これにより、軟化して移動性を増加させることができる。他の好適な可塑剤
は、ポリマー分野でよく知られたものである。
場合により、亜塩素酸イミニウムは、約60℃を超える温度への複合材料の暴露
によって分解でき、これにより、二酸化塩素への変換に利用しうる亜塩素酸塩濃
度を減少させることができる。二酸化塩素の複合材料からの放出を最大化するた
め、複合材料中の親水性材料がアミンである場合、複合材料を表面に適用するま
で、亜塩素酸塩供給源は、複合材料から省略できることが判明した。適用後、複
合材料を二酸化塩素ガスに暴露して、二酸化塩素ガスを、系内でアミンと反応さ
せて亜塩素酸イミニウムを形成するか、またはアミンと反応させて亜塩素酸イオ
ンを形成する。次いで、複合材料を湿分の存在下に活性化して、二酸化塩素を
放出する。この方法によれば、複合材料は、処理、貯蔵および適用の間に、亜塩
素酸イミニウムの分解温度よりも高い温度に暴露することができる。なぜなら、
親水性材料は、亜塩素酸イミニウムまたは亜塩素酸アニオンのいずれも含んでい
ないからである。またこの方法は、二酸化塩素の複合材料からの時期尚早の放出
を回避している。二酸化塩素は、二酸化塩素発生器内に複合材料を通過させるこ
とで、現場で得ることができる。
従来からの二酸化塩素発生器は、水を飽和した二酸化塩素ガス雰囲気を形成す
る。本発明の複合材料に接触させる二酸化塩素は、まず、非吸湿性の材料、例え
ば低融点の炭化水素ロウまたはクロロ炭化水素ロウ中に溶解すべきである。これ
とは別の態様として、二酸化塩素を乾燥剤で乾燥する。これにより、二酸化塩素
を、複合材料が水分に暴露されることなく、湿潤工業的プロセスから供給するこ
とができる。
このような複合材料は、次のようにして製造される。アミン含有親水性材料を
酸放出剤含有疎水性材料に混合して混合物を形成し、この混合物を二酸化塩素に
暴露して二酸化塩素をアミンと反応させ、これにより親水性材料中に亜塩素酸イ
ミニウムを形成する。親水性材料および疎水性材料は、実質的に水を含まず、親
水性材料は、酸放出剤の加水分解後に二酸化塩素を形成して、放出しうる。複合
材料は、二酸化塩素の暴露前に基材に適用してフィルムを形成することができ、
このような場合、混合物は、混合物の分解温度未満の温度で粘着性ホットメルト
として適用される。フィルムは、二酸化塩素ガス雰囲気への接触によって二酸化
塩素に暴露することができる。二酸化塩素は、フィルムへの暴露前に、水分を吸
収しないような次に示す有機溶媒中に溶解することができる。微結晶質ロウ、パ
ラフィンロウ、合成ロウ、例えば塩素化ロウまたはポリエチレンロウ、またはポ
リマー、例えばアタックチックポリプロピレン、ポリオレフィンまたはポリエス
テル、またはポリマーブレンド、多成分ポリマー、例えばコポリマーまたはター
ポリマーまたはそれらのポリマー合金。フィルムは、二酸化塩素との接触後に、
湿分に暴露して酸放出剤を加水分解し、これにより、このフィルムから二酸化塩
素を放出する。
これとは別の態様として、複合材料は、アミン含有親水性材料および酸放出剤
含有疎水性材料を用い、これら親水性材料および疎水性材料を、隣接した状態で
存在させ、隣接した状態の両材料を二酸化塩素に暴露し、二酸化塩素をアミンと
反応させて亜塩素酸イミニウムを親水性材料中に形成することによって製造する
ことができる。親水性材料および疎水性材料は、実質的に水を含まない状態で存
在し、親水性材料は、酸放出剤の加水分解後に二酸化塩素を形成して、放出しう
る。親水性材料および疎水性材料は、二酸化塩素の暴露前に基材に適用してフィ
ルムを形成することができる。このような材料は、別のフィルムとして基材に適
用することができる。
二酸化塩素の複合材料からの最大放出は、亜塩素酸アニオンの安定化によって
達成することができる。亜塩素酸イミニウムは、亜塩素酸アニオンによる求核攻
撃に対し不安定である。金属アルコキシドのような強塩基を亜塩素酸イミニウム
含有親水性材料中に存在させると、亜塩素酸アニオンの室温寿命を実質的に延長
できることが判明した。アルコキシドによる亜塩素酸対イオンの安定化のメカニ
ズムを、以下に示す。
上記式中、R基の各々は、選択したアミンの基に対応する。R'はカチオンで、R
”は水素、アルキル基または式:-C(O)R1基で、R1は水素またはアルキル基であ
る。水の不存在下では、イミニウムカチオンは、α-アミノエーテル、α-アミノ
エステルまたはα-アミノアルコールおよびより安定な亜塩素酸塩に直ちに分解
する。三級アミンの酸化の間に、水が存在する場合、不安定なα-アミノアルコ
ールが形成される。このα-アミノアルコールは、亜塩素酸アニオンが親水性
溶媒によって有効に複合体化されない限り、亜塩素酸アニオンを攻撃しうる。亜
塩素酸イオンの溶媒和の後、水の添加は、有害ではない。
複合材料は、α-アミノエーテル、α-アミノエステルまたはα-アミノアルコ
ールおよび亜塩素酸塩を含むα-アミノエーテル親水性材料と、酸放出剤を含む
疎水性材料とを含んでなる。親水性材料および疎水性材料は、実質的に水を含ま
ずに、隣接した状態で存在し、親水性材料は、酸放出剤の加水分解後に二酸化塩
素を形成して、放出しうる。親水性材料には、尿素のようなアミドが包含される
。
複合材料は、次のように製造することができる。アミンおよび塩基含有親水性
材料、および酸放出剤含有疎水性材料を用い、これら親水性材料および疎水性材
料を、隣接した状態で存在させ、隣接した状態の両材料を二酸化塩素に暴露し、
二酸化塩素をアミンと反応させて亜塩素酸イミニウムを形成し、亜塩素酸イミニ
ウムを塩基で分解して亜塩素酸塩を親水性材料中に形成する。親水性材料および
疎水性材料は、実質的に水を含まない状態で存在し、親水性材料は、酸放出剤の
加水分解後に二酸化塩素を形成して、放出しうる。親水性材料には、尿素のよう
なアミドが包含される。隣接した材料は、二酸化塩素の暴露前に基材に適用して
フィルムを形成することができ、このような場合、隣接した材料は、これら材料
の分解温度未満の温度で粘着性ホットメルトとして適用される。隣接した材料は
、基材に、別々のフィルムとして適用することができる。フィルムは、二酸化塩
素ガス雰囲気への接触によって二酸化塩素に暴露することができる。二酸化塩素
は、フィルムへの暴露前に、水分を吸収しないような次に示す有機溶媒中に溶解
することができる:微結晶質ロウ、パラフィンロウ、合成ロウ、例えば塩素化ロ
ウまたはポリエチレンロウ、ポリマー、例えばアタックチックポリプロピレン、
ポリオレフィンまたはポリエステル、またはポリマーブレンド、多成分ポリマー
、例えばコポリマーまたはターポリマーまたはそれらのポリマー合金。フィルム
は、二酸化塩素との接触後に、湿分に暴露して酸放出剤を加水分解し、これによ
り、このフィルムから二酸化塩素を放出する。
これとは別の態様として、複合材料は、次のように製造される。アミンおよび
塩基含有親水性材料、および酸放出剤含有疎水性材料を用い、これら親水性材料
および疎水性材料を、隣接した状態で存在させ、隣接した状態の両材料を二酸化
塩素に暴露し、二酸化塩素をアミンと反応させて亜塩素酸アニオンをそこに形成
する。親水性材料および疎水性材料は、実質的に水を含まない状態で存在し、親
水性材料は、酸放出剤の加水分解後に二酸化塩素を形成して、放出しうる。
亜塩素酸アニオンの安定化に使用するのに許容される塩基には、金属アルコキ
シド、例えばナトリウム、カリウムまたはカルシウムメトキシド、エトキシド、
プロポキシドまたはブトキシド、金属酸化物、例えば酸化アルミニウムまたは酸
化ナトリウム、アルコキシドのトリアルキルアンモニウム塩、アルコキシドのア
ンモニウム塩、酢酸金属塩、酢酸ナトリウム、置換酢酸塩または、強塩基反応を
形成して亜塩素酸イミニウムの中心窒素を攻撃するような他の物質が包含される
。アルコキシド塩、酸化金属および酢酸塩は、亜塩素酸イミニウムと反応して、
α-アミノエーテル、α-アミノエステルおよびα-アミノアルコールを各々形成
する。金属酸化物は、亜塩素酸イミニウムとの反応前に、金属水酸化物に加水分
解される。
三級アミン(例えば、3-ジメチルアミノプロパンアミド)、N-メチルアセトアミ
ドおよび尿素を含む親水性材料において、亜塩素酸イミニウムは、α-アミノエ
ーテル、α-アミノエステルまたはα-アミノアルコールおよび亜塩素酸塩の形成
によって安定化される。アミンの軟化のために、N-メチルアセトアミドに代えて
、いずれのモノマーまたはオリゴマーアミド置換可塑剤を使用でき、その例とし
て、スクシンアミド、ホルムアミド、またはN-エチルアセトアミド、N-メチルホ
ルムアミド、N-エチルホルムアミドおよび酸化アルキレン置換アミドが挙げられ
る。ホルムアミドおよびN-メチルホルムアミドは、毒性を示すため、ヒトとの接
触を伴う用途には好適ではない。アミンの中心が充分に移動性を示せば、可塑剤
の添加は不要である。尿素は、二酸化塩素の吸収および親水性材料の放出効率を
改善する。なぜなら、尿素は、高い水素結合密度を有し、酸放出剤と反応しない
からである。アミドを高濃度で有する化合物も、親水性材料放出効率の改善に使
用することができる。好適には、複合材料は、約5.0〜95重量%の親水性材料お
よび約5.0〜約95重量%の疎水性材料を含んでなる。親水性材料
は、好適には約5〜約30重量%のアミンおよび約70〜約95重量%の親水性溶媒(約
35〜約55重量%の尿素を含有)、約35〜約55重量%の可塑剤および約10重量%の
塩基を含んでなる。アミン1mol当たり、約0.5mol以下の二酸化塩素を、親水性
材料に添加すべきであることが判明した。これにより、材料の安定性を確保する
ことができる。
ガス放出複合材料の配合
本発明の複合材料は、広範な最終使用目的に応じて、種々の方法で配合するこ
とができる。複合材料は、一般に次のように製造される。亜塩素酸塩のような塩
を親水性材料中に溶解し、次いで親水性材料を酸放出剤含有疎水性材料に混合す
る。親水性材料および疎水性材料は、実質的に水を含まずに隣接した状態で存在
させる。親水性材料は、酸放出剤の加水分解後に二酸化塩素のようなガスを形成
して、放出することができる。複合材料は、基材に適用して、フィルムを形成す
ることができ、例えば複合材料を、親水性材料中のアニオンの分解温度よりも低
い温度で、粘着性のホットメルトとして適用することができる。
複合材料は、通常の押出し法および噴霧乾燥法を用いて、各々、フィルムもし
くはペレットのような押出物または粉末として配合することができる。複合材料
を粉末として配合する場合、アニオン含有粒子は、アニオン供給源の親水性溶媒
への溶解および溶液の噴霧乾燥機ノズルからの噴射によって形成することができ
る。溶液を噴射乾燥親水性粒子に変換すれば、この粒子は、サイクロン分離機に
供給して、小さい粒子、好適には直径約5〜約150ミクロンの小さい粒子を単離す
ることができる。粒子は、乾燥雰囲気において保存することができる。親水性粒
子は、形成後に、流動床に供給する。酸放出剤含有疎水性材料は、小さい直径の
ノズルから流動床チャンバー内に供給してエアロゾル化し、流動床チャンバー内
で流動化親水性粒子に衝突させることができる。流動化粒子との接触によって、
疎水性材料が固化して外面に親水性粒子層を埋め込んだ疎水性コアーが形成され
るにつれて、ガス放出粉末が形成される。親水性粒子は、硬質の無機材料である
ため、凝集化は最小にする。次いで、粒子は、乾燥シール容器内に包装すること
ができる。
すなわち、粉末は、一般に次のようにして製造することができる。ヒドロニウ
ムイオンとの反応によってガスを形成しうるようなアニオンを含有する粒子を形
成し、酸放出剤含有疎水性材料を、粒子の流動床に噴霧して、疎水性材料含有コ
アーと、コアー表面にアニオン含有粒子層とを有する粉末を形成する。流動床は
、無水の粒子を含み、これにより疎水性コアー表面の粒子層が無水の粒子を含む
ことができる。
ガス放出粉末を形成する際、無水の粒子、例えば無水の硫酸ナトリウム、硫酸
カルシウム、硫酸マグネシウム、または湿分除去シリカゲルを流動床中に含め、
これにより、親水性粒子および無水の粒子の混合物を形成することができる。本
発明の目的のため、無水の材料は、吸着水または結晶水のような水を含まない。
無水の粒子は、大気中の湿分によって触媒されるガスの放出を遅延させる。無水
の粒子は、ガス放出粉末に後混合して、ガスの放出を遅延させることができる。
親水性材料および疎水性材料は、複合材料について前記したように配合できる
が、好適には、複合材料は、亜塩素酸のアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属
塩を含む。疎水性材料は、好適にはロウを含み、その例として、微結晶質ロウ、
パラフィンロウ、合成ロウ、例えば塩素化ロウまたはポリエチレンロウ、または
ポリマー、例えばアタックチックポリプロピレン、ポリオレフィンまたはポリエ
ステル、またはポリマーブレンド、多成分ポリマー、例えばコポリマーまたはタ
ーポリマーまたはそれらのポリマー合金が挙げられる。疎水性材料として、前記
したような酸放出型ロウ、例えばモノステアリン酸グリセロールエステルの酸放
出型ロウまたはモノステアリン酸プロピレングリコールエステルの酸放出型ロウ
が好適である。
酸放出型ロウを、粘度約10〜約1000cPで、直径約1〜約10ミルのノズルから噴
霧すると、直径約5〜約400μmの溶融ロウの微粒子噴霧が得られる。
したがって、本発明の粉末は、亜塩素酸アニオンのようなアニオンを含む粒子
、および、この粒子を表面上に有する疎水性コアーを含んでなる。疎水性コアー
は、酸放出剤を含む。粒子および疎水性コアーは、実質的に水を含まず、粒子は
、酸放出剤の加水分解後に、二酸化塩素を形成して、放出することができる。
本発明の粉末は、機械的混合、機械的流動化混合および他の既知の粉末製造法
を用いて製造でき、文献(1997年5月19日出願のWellinghoffらの米国特許出願
第08/858,859号、発明の名称:Sustained Release Biocidal Powders)に開示の
方法によって製造される粉末も本発明に包含され、この開示をもって本明細書の
記載とする。
本発明の粉末は、容易に製造でき、種々の最終用途の生成物(例えばフィルム
、成形品、接着剤、粒子ブレンドおよび粉末化組成物)として使用でき、またそ
のような生成物中に混和することができる。粉末は、種々の材料に対し、含浸処
理、溶融処理または他の混和処理して、広範な最終用途のためにフィルムおよび
被膜を形成することができる。
粉末化複合材料の形成に加え、本発明の複合材料は、溶媒中に配合して、フィ
ルムキャスト法または他の適用法を可能にすることができる。本発明の複合材料
は、既知のホットメルト、ディッピング被覆、流し被覆、乾燥ワックス、湿潤ワ
ックスおよび積層方法を用い、フィルムとして適用することができる。
本発明の複合材料は、また図3bに示すような微分散疎水性/親水性材料から構
成される層12として提供することができ、また図3aに示すような独立した疎水性
層16および独立した親水性層18を含む多層複合材料14として提供することができ
る。疎水性および親水性層は、親水性層の基材20へのキャスト成形し、次いで疎
水性層の親水性層へのキャスト成形によって適用することができる(図3a参照)。
多層複合材料または単一層は、湿分制御層22と組み合わせて適用でき、この湿分
制御層22によって、湿分の親水性材料/疎水性材料への侵入速度を制御でき、こ
れにより、湿分による活性化の際にガスの多層複合材料からの放出を制御するこ
とができる。
ガスを制御した方式で形成するため、水の酸放出剤含有疎水性層への接近を制
限することが有用であり、また、ヒドロニウムイオン放出層と、アニオン含有親
水性層(このアニオンはヒドロニウムイオンと反応してガスを放出する)との接
触表面積を制御することが有用である。このように制御した放出は、独立した層
としての疎水性材料/親水性材料16,18を、中間境界層24を用いてキャスト成
形することができ、この中間境界層24は、これら材料16,18間においてヒドロニ
ウムイオンの移動を規制することができる。
本発明層状複合材料の目的は、所望のガス放出速度(mol/s/cm2(フイルム))
を、大気中湿分の存在下に、その表面において所要の期間保持し、これにより、
ガスを表面に吸収して細菌または他の微生物学的汚染物質を殺傷することである
。しかしながら、容器表面または暴露表面からの漏出によって、ガスは大気中に
拡散するため、ガスの表面濃度は、減少する。所定の期間にフイルムから放出さ
れるガスの濃度は、所定のガスの表面漏出速度および吸収速度から算出すること
ができる。すなわち、漏出速度の測定の後、複合材料は、所望の徐放性放出の期
間、漏出速度を補うのに充分な速度で反応するのに足りうる多量のアニオン溜め
を含むように、配合される。
したがって、容器において、放出および殺生物剤作用の制御に適したガス放出
複合材料を設計するには、いくつかの事項を考量する必要がある。すなわちその
考量事項として、制御した放出フイルムからのガス製造速度、容器内の相(例え
ば、気相、液相および固相)の間においてガスを可逆的方式(吸収方式)または
不可逆的方式(反応方式)によって分配すること、およびガスの容器からの漏出
速度が挙げられる。
本発明の好適な延長した放出システムでは、細菌、ウイルス、真菌などの微生
物学的汚染物質について想定される時間または対象となる生物についての代表的
な潜伏期間に一致させるような、一連の間欠的時間脈動放出によって、アニオン
溜めが一定に保持される。このシステムの設計は、所望の殺傷濃度を、特定の用
途に課された大気へのガス漏出速度で所要の期間保持することを、最適にするこ
とができる。
制御放出による代表的な多層複合材料は、膜厚約5ミルの水膨潤性フイルムA
およびBを含むと共に、複合材料について前記したような疎水性層Aおよび親水性
相Bを含む。疎水性層Aは、酸放出剤、例えば無水物の加水分解によって形成した
無水物およびヒドロニウムイオンを含む。親水性相Bは、ヒドロニウムイオンと
の反応によってガスを形成するようなアニオンを含み、このアニオ
ンは、例えば塩化ナトリウムなどのアニオン供給源を親水性溶媒中に溶解するこ
とによって得られる。疎水性層および親水性層は、水膨潤性中間層C(膜厚=l(
代表的には約5ミル)、拡散定数=D)によって分離される。層A,Bによって中間
層Cの各境界に適用される有効イオン濃度は、中間層Cの水移動特性に強く依存す
る。
中間層Cは、種々の材料から構成することができる。なぜなら、ガスは、疎水
性マトリックスおよび水素結合マトリックスの両方に対し、均等に拡散できるか
らである。このような材料には、ポリアイオノマー、例えばプロトン化および中
性化、スルホン化またはホスホリル化オリゴアルカンまたはポリアルカン、例え
ばポリエチレン、ポリプロピレン、アルキルアクリレートおよびそのコポリマー
が包含される。脂質置換多価アルコールホスフェートおよびホスホシリケート、
およびそれらとアルケンポリマーおよびオリゴマーとの混合物も、好適である。
微分散無水物塩または乾燥剤をいずれかの層に添加して、水によって触媒される
ガス形成反応を遅延させることができる。
複合材料が式:C(ACB)nC〔式中、nは、所望の脈動回数である。〕によって
定義される、層配置によって、高濃度ガスの数週間または数カ月にわたる脈動放
出が得られることが判明した。このような脈動放出は、ウイルス、カビ、真菌お
よび細菌の増殖、潜伏および汚染に対し整合させることができる。ガスの循環時
間およびピーク濃度は、層厚、アニオンおよび無水物充填量、および層A,B,Cの
水およびイオン浸透特性によって制御することができる。脈動放出は、各層(AB
C)1に水蒸気およびヒドロニウムイオンが連続的に浸透するように、起こる。D
が相寸法0.2〜100μmの(A+B)混合物またはエマルジョンである、式:CDCの構
造も製造することができる。式:CDCの複合材料についての材料および構造は、
式:C(ACB)nCの複合材料製造に使用されるものと同じである。さらに、式:C
(DCD)nCの多層複合材料も、前記したような脈動放出を得るのに製造すること
ができる。
約1〜約200日を超える期間、変化するガスの脈動放出は、層厚5ミルの(A+B
+C)フィルムについて、酸放出剤含有疎水性層Aをアニオン含有親水性層
Bから、種々のヒドロニウムイオン輸送速度の支持可能な中間層Cによって分離す
ることによって、達成することができる。
多層二酸化塩素放出型フィルムの脈動放出能力は、実施例16のように算出する
ことができる。
好適な具体例によれば、二酸化塩素のようなガスを徐放性放出するための多層
複合材料は、酸放出剤含有疎水性層と、亜塩素酸アニオンのようなアニオン含有
親水性層とを含んでなる。親水性層と疎水性層は、隣接して存在し、実質的に水
を含んでおらす、親水性層は、酸放出剤の加水分解後に二酸化塩素のようなガス
をを形成して放出することができる。親水性層の表面と疎水性層の表面とを接触
させると、その表面接触後に、加水分解およびガス放出が起こる。中間層は、親
水性層と疎水性層との間に存在して、水の疎水性層への拡散または加水分解生成
ヒドロニウムイオンの親水性層への拡散を制御し、これにより、ガスの放出速度
を制御することができる。湿分制御層は、疎水性層の1またはそれ以上の面に接
触して、湿分の疎水性層への侵入速度を制御することができる。一具体例によれ
ば、第1湿分制御層は、疎水性層表面に接触すると共に、第2湿分制御層は、親
水性層表面に接触して、湿分の疎水性層への侵入速度を制御することができる。
親水性層、疎水性層または中間層は、無水の塩または乾燥剤を含み、これにより
、加水分解を遅延させることができる。
別のガス徐放性放出型多相複合材料は、酸放出剤を含む疎水性相と、亜塩素酸
アニオンを含む親水性相とを含んでなる相、およびこの相の表面に接触する湿分
制御相であって、この湿分制御相を浸透する湿分によって酸放出剤が加水分解し
て多相複合材料からの二酸化塩素の放出を開始させるような湿分制御相を含んで
なる。相の第2表面は、第2湿分制御層に接触することができる。好適には、こ
の相は、相寸法約0.2〜約100μmの分散体である。
別の二酸化塩素時間脈動放出型多層複合材料は、酸放出剤を含む少なくとも1
つの疎水性層と、亜塩素酸アニオンを含む少なくとも1つの親水性層と、水の疎
水性層への拡散並びに酸放出剤の加水分解によって形成したヒドロニウムイオン
の親水性層への拡散を制御するための少なくとも3つのバリヤー層を含んでなる
。
複合材料の層の配列は、式:C(ACB)nC〔式中、Cはバリヤー層、Aは疎水性層、
Bは親水性層、およびnは、1〜10の整数である。〕で定義される。親水性層、疎
水性層またはバリヤー層は、無水の塩または乾燥剤を含み、これにより、加水分
解を遅延させることができる。
ガス放出型複合材料の用途
本発明の複合材料の用途は、多岐に及ぶ。複合材料は、湿分に暴露されうる、
いずれの湿分環境にも使用することができる。
ガス放出型複合材料は、物質の表面を、周囲湿分の不存在下ではガスを放出し
ないような複合材料に暴露し、表面を湿分に暴露し、これにより、殺生物性ガス
を複合材料から形成して、表面周囲の大気中に放出することによって、物質表面
の微生物学的汚染を、物質内または物質周囲の大気中で遅延、停止、防止または
制御するのに、使用することができる。別の具体例によれば、物質を、周囲湿分
の不存在下ではガスを放出しないような複合材料の付近に配置し、複合材料を湿
分に暴露し、これにより、殺生物性ガスを複合材料から物質周囲の大気中に放出
することによって、物質表面の微生物学的汚染を、物質内または物質周囲の大気
中で遅延、停止、防止または制御する。
ガス放出型複合材料は、また物質の表面を、周囲湿分の不存在下ではガスを放
出しないような複合材料に暴露し、表面を湿分に暴露し、これにより、脱臭ガス
を複合材料から形成して、表面周囲の大気中に放出することによって、物質表面
または物質周囲の大気を脱臭するのに、使用することができる。別の具体例によ
れば、物質を、周囲湿分の不存在下ではガスを放出しないような複合材料の付近
に配置し、複合材料を湿分に暴露し、これにより、脱臭ガスを複合材料から物質
周囲の大気中に放出することによって、物質表面または物質周囲の大気を脱臭す
る。
またガス放出型複合材料は、物質の表面を、周囲湿分の不存在下ではガスを放
出しないような複合材料に暴露し、表面を湿分に暴露し、これにより、臭気マス
キングガスを複合材料から形成して、表面周囲の大気中に放出することによって
、物質表面の微生物学的汚染を、微生物の物質への化学走化性吸引力を、遅延、
防
止または制御するのに、使用することができる。別の具体例によれば、物質を、
周囲湿分の不存在下ではガスを放出しないような複合材料の付近に配置し、複合
材料を湿分に暴露し、これにより、臭気マスキングガスを複合材料から物質周囲
の大気中に放出することによって、微生物の物質への化学走化性吸引力を、遅延
、防止または制御する。
以上の方法において、物質の表面は、複合材料と共に含浸することができ、ま
た複合材料は、物質に混合することができ、また複合材料は、ガス透過性容器内
に収納することができ、さらに物質および複合材料を容器内に収納することがで
きる。複合材料を容器内に収納する場合、容器は、気密シールするか、または少
量のガスが容器から漏出するように、部分的にシールすることができる。
複合材料に暴露される物質の表面は、容器の一部または、複合材料がフィルム
として被覆されるかまたは他の方法で適用される容器内に配置した基材の一部で
あってよい。容器内に形成した殺生物性雰囲気は、食品の保存に使用することが
でき、食品の例として、ブルーベリー、キイチゴ、鳥のヒレ肉、海産食品および
他の食肉、強化食品、ペットフード、ドライフード、穀物、穀類、細菌汚染また
はカビ増殖に付されうる食品の大半のものが挙げられる。固形セッケン、ランド
リー用洗剤、保存書類、衣類、塗料および種子もカビの増殖から保護することが
できる。医学用装置、器具および必需品並びに使い捨てまたは非使い捨て個人用
ケアー製品を殺菌して、微生物学的汚染を防止することができる。医療または生
物学的廃棄物も殺菌して廃棄物中の微生物を殺傷することができる。運動靴、使
い捨て履物およびゴミは、そこからの臭気も、処理容器内に収納していれば、最
小にすることができる。
通常の容器、例えばボール紙または段ボール紙製の箱、波形、不織布、プラス
チックまたはポリマー多積層容器、セルロース、プラスチックまたは紙バッグ、
種子袋または廃棄容器を使用することができる。本発明の複合材料は、また、接
着剤もしくはインクまたは容器に使用されるラベルについて、使用することがで
きる。
処理される表面は、再使用可能または廃棄処理可能なマットまたはシートであ
ってよく、その例として、歯科トレイカバー、外科トレイカバー、シャワー用マ
ット、不織布包帯材料、食肉用まな板、タンスまたは棚用の裏地、食品用包装紙
、ハンバーグ分離用の紙シート、食肉包装用トレイなど、静脈バッグ、新鮮な果
物セパレーターまたはボックスライナーの包装に使用されるようなオーバーポー
チ(overpouch)、家きん類、肉類、海産食品または農産物吸収用パッド、または
おむつに使用される吸収層が挙げられる。このようなマットまたはシートは、代
表的には、紙、セルロース、ポリマー、織物または不織布材料から製造される。
以上の方法を用いて、種子の表面を被覆し、これにより、貯蔵の間にカビや真
菌からの種子を保護したり、播種の際に真菌の増殖に対し保護することができる
。このような被膜は、湿分により活性化すると、二酸化塩素のような殺生物剤ガ
スの微小雰囲気を土壌中の種子付近に形成して、種子の発芽を通常阻止するよう
な真菌類の増殖を抑制する。この被膜は、種子の発芽に対し影響を与えない。貯
蔵中の種子は、保護のため物理的に被覆すべきでなく、むしろ、活性材料を袋、
「ティーバッグ」または容器上の被膜として含む密閉容器中に存在させることが
できる。複合材料を含浸させた紙類は、種子の保護に充分な二酸化塩素を形成す
ることができる。いずれの種子も被膜によって保護することができるが、トウモ
ロコシ種子やヒマワリ種子や大豆のような食用の種子は、一旦被覆すれば、ヒト
の消費に適したままとなる。すなわち、被膜した種子は、その被覆後に播種やヒ
トの消費のために提供することができる。
本発明の複合材料は、また粉末として配合して、土壌に混合し、これにより、
微生物学的汚染を減少すると共に土壌を燻蒸することができる。PGMS酸放出型ロ
ウまたはアミン親水性材料含有粉末のような粉末は、窒素やリンや他の元素を含
めば、土壌の肥料となる。
表面は、本発明のいずれかの複合材料を用い、被覆法や押出被覆法や含浸法の
ような常法によって処理することができる。
本発明の別の具体例は、表面上の真菌、細菌またはカビの増殖を防止する方法
および/または表面を脱臭する方法において、表面を、周囲湿分の不存在下では
二酸化塩素を放出しないような複合材料で処理し、処理した表面を湿分に暴露し
、
これにより、二酸化塩素のようなガスを、複合材料から表面周囲の大気中に放出
することを特徴とする方法である。
好適な用途には、運動選手の脚部や他の部分の真菌増殖を防止するための脚部
用粉末が包含される。この粉末は、脚部表面に直接適用でき、また靴用インサー
トに組み込むことができる。複合材料は、布カバーと靴用インサートの発泡パッ
ドとの間に適用して、発泡パッドの内部を含浸させるかまたは対向もしくは上部
裏地を含浸もしくは被覆することができる。二酸化塩素などの殺生物剤ガスは、
靴内の湿分によって形成し、複合材料から雰囲気中に拡散し、これにより、真菌
を殺傷して、靴を脱臭することができる。粉末は、通常の成分に混合することが
でき、その例として、タルク、トウモロコシデンプン、芳香剤、マイクロナゾー
ル(micronazole)亜硝酸塩、トルナステート(tolnastate)シリカ、ホウ酸、
アルミニウムクロロ水和物、サリチル酸、セルロースなどが挙げられる。粉末は
、他の成分に混合して、バッチ粉末またはサポーターによるかゆみを処置するた
めの粉末として使用することができる。
また粉末は、カーペットに適用して、カーペットの臭気を除去することができ
る。本発明の粉末には、カーペット用粉末脱臭剤またはクリーナーに通常混和さ
れる成分を使用することができる。また複合材料は、マイクロカプセル中に処方
することができ、足を踏み入れると、マイクロカプセルは破れ、湿分によって活
性化する。このようなマイクロカプセルは、床、シャワーまたは浴室マットに含
浸させることができ、またカーペットの脱臭に使用することができる。
複合材料の別の用途は、医学産業において特に有用な包装を自己殺菌すること
である。医学用装置、器具または必需品を殺菌する方法は、次のように行うこと
ができる。湿分の不存在下に不活性である第1組成物を、第1構成要素の外面に
適用し、湿分の不存在下に不活性である第2組成物を、第2構成要素の内面に適
用し、第1構成要素表面および第2構成要素表面上の第1組成物および第2組成
物を、相互に接触させて、複合体を形成し、複合体を湿分に暴露して、複合体か
ら二酸化塩素の医学用装置周囲の大気中への放出を開始させて、医学用装置、器
具または必需品周囲の大気中に放出し、これにより、医学用装置、器具または必
需品を殺菌する。第1および第2構成要素は、相互に連通する管であってよい。
複合材料は、管、コネクター、付属品または他の構成要素に対し、別々の構成要
素における疎水性材料または親水性材料の別々の層として被覆することができ、
これらの層は、相互に押圧係合することによって活性化される。この方法によっ
て、留置カテーテル、針、腹膜透析、経皮装置、経皮的アクセス(access)、人工
肛門形成用袋および他の医学用装置のための付属品を、処理することができる。
加えて、パッケージのクロージャーは、医学用装置、器具および必需品の自己滅
菌パッケージが得られるように処理することができる。
本発明の複合材料は、食肉表面の細菌を殺傷することを意図している。しかし
ながら、粉砕したビーフパイ(beef patty)に浸透することまで、意図していな
い。複合材料で処理した紙類から発生する二酸化塩素は、パイの全厚を効果的に
浸透して、食肉処理の間の汚染に起因する大腸菌やサルモネラ菌のような細菌を
殺傷できることが判明した。腐敗食肉中の大腸菌O 157:H7は、死亡や病気を引
き起こし、特に、調理や発酵や乾燥に対し耐性を示すようである。商業消費用の
肉類のパイ形成する代表的な操作によれば、肉類を粉砕し、パイを形成し、これ
を、各パイ相互の接着を防止するための被覆紙のシートによって分離する。パッ
ケージ後、粉砕した肉は、二酸化塩素に冷凍貯蔵時の所定の期間暴露することが
でき、これにより、細菌の増殖を停止および抑制することができる。
肉類、家きん類または海産食品の微生物学的汚染を遅延させる方法は、次のよ
うな工程を含んでなる:肉類、家きん類または海産食品の表面を、湿分の不存在
下では二酸化塩素を放出しないような複合材料に暴露し、複合材料を湿分に暴露
し、これにより、二酸化塩素を複合材料から、肉類、家きん類または海産食品の
表面周囲の大気中に放出して、肉類、家きん類または海産食品の表面および内部
の微生物学的汚染を減少させる。肉類、家きん類または海産食品は、好適には粉
砕したパイまたはヒレである。微生物学的汚染は、パイまたはヒレの表面および
内部において減少させることができる。好適には、微生物学的汚染は、少なくと
も約50倍、より好適には少なくとも約99.5%、パイまたはヒレの表面および内部
において減少させることができる。複合材料は、貯蔵の間にパイまたはヒレを
分離するためのシートを含んでなり、このシートは、肉類、家きん類または海産
食品の表面に接触する。複合材料は、またハンバーグ分離用紙シート、肉包装用
トレイ、食品包装材、食品容器または吸収パッドに適用することができる。
肉類、家きん類または海産食品の微生物学的汚染を遅延させる別の方法は、次
のような工程を含んでなる:肉類、家きん類または海産食品を、湿分の不存在下
では二酸化塩素を放出しないようなシート間に配置し、このシートを湿分に暴露
し、これにより、二酸化塩素をシートから、肉類、家きん類または海産食品に放
出して、肉類、家きん類または海産食品の表面および内部の汚染を減少させる。
肉類、家きん類または海産食品の微生物学的汚染を遅延させる別の方法は、次
のような工程を含んでなる:肉類、家きん類または海産食品の表面を、二酸化塩
素ガスに対し、肉類、家きん類または海産食品の表面および内部の汚染を減少さ
せるのに充分な期間暴露する。好適には、肉類、家きん類または海産食品の表面
は、二酸化塩素ガスに対し、少なくとも約60時間暴露する。
次に、実施例を挙げて本発明の好適な具体例および有用性を更に詳しく説明す
るが、本発明は、添付の請求の範囲において規定しない限り、これらの実施例に
限定されるものではない。
実施例1
親水性材料を製造した。この親水性材料は、アミド混合液中の7重量%亜塩素
酸ナトリウム溶液を含み、アミド混合液は、ホルムアミド33重量%、アクリルア
ミド33重量%およびイソプロピルアクリルアミド33重量%から構成される。次い
で、疎水性材料を製造した。この疎水性材料は、40%コポリマー溶液からなり、
コポリマー溶液は、エチルベンゼン可塑剤中の無水マレイン酸33mol%およびス
チレン66mol%から構成される。疎水性材料を親水性材料に撹拌混合した。得ら
れた、2つの分散材料の白色混合液は、添加した水の存在下、室温で5分間以内
に、二酸化塩素の徐放性放出を開始した。分散体内において、水の界面拡散は、
無水物の加水分解を開始させた。加水分解の間に形成したヒドロニウムイオンは
、亜塩素酸アニオンと反応して、二酸化塩素を放出した。その放出速度は、混合
液の0℃への冷却または材料粘度の増加によって低下させるこ
とができた。
実施例2
ジ(n-プロピル)アミン0.2molをアクリルアミド0.1molと、少量のメタノール
中10重量%酢酸溶液の存在下に反応させて、1-(N-ジプロピルアミノ)-2-カル
ボキシアミドエタン(DPACAE)を製造した。反応は、70℃で3時間行った。過剰
のアミンを真空蒸発させ、ペンタンの存在下に結晶化させた後、白色の低融点固
体を得た(Tm=60℃)。この固体は、融点を超える長期間の加熱によってアミンを
失うと共にアクリルアミドを形成する傾向を示した。
ジメチルアミン0.2mol(40重量%水溶液)をアクリルアミド0.1mol(10重量%
メタノール溶液)と反応させて、1-(N-ジメチルアミノ)-2-カルボキシアミド
エタン(DMACAE)を製造した。反応は、室温で1時間行った。過剰のアミン、メ
タノールおよび水を真空蒸発させた後、DMACAEを塩化メチレン中に取り、硫酸マ
グネシウムで乾燥し、低融点(Tm=45℃)の吸湿性固体として単離した。
DPACAEおよびDMACAEの両者は、もっぱらゆっくりと結晶化し、このように結晶
化した両物質の液相状態を室温で調べた。いずれの液体自体中でも、亜塩素酸イ
ミニウムは形成されなかった。しかしながら、ホルムアミドまたはアクリルアミ
ド-イソプロピルアクリルアミドの10〜30%溶液中では、二酸化塩素に暴露する
と、亜塩素酸イミニウムが容易に形成された。
実施例3
アミンと二酸化塩素との反応については、所定量のペンタン中二酸化塩素(6.
0×10-5mol)溶液を、アミン(約3.0×10-4mol)(非希釈形態またはホルムアミ
ドもしくはイソプロピルアクリルアミド-アクリルアミド溶融物中に溶解した10
〜30重量%形態のいずれか)に乗せることによって、調べた。二酸化塩素-ペンタ
ン溶液は、化学量論量の塩化ナトリウムを過硫酸カリウムと、少量の水およびペ
ンタンの存在下に、氷冷水中で撹拌しながら反応させて調製した。次いで、上澄
み液のペンタン相を取り出し、密閉容器中、硫酸マグネシウムによって乾燥状態
に維持した。
二酸化塩素の形成は、反応生成物の酸性化並びに二酸化塩素の臭気および色彩
の観察(希塩酸への暴露後のUV/Vis分光分析法)によって検出した。場合によ
り、亜塩素酸塩の存在は、IRスペクトルの観察によってさらに変化した。830cm- 1
における亜塩素酸塩IR吸収率特性によって、その存在が証明された。
以下の一級アミンそれ自体は、二酸化塩素に暴露すると、亜塩素酸塩を形成し
た。
H2NCH2CH2OCH2CH2OH、H2NC(CH3)2CH2OH、H2NCH2CH2NHCH2CH2OH、H2NCH(CH3)2、
H2NCH2CH2OH、
また、亜塩素酸塩は、式:R2R3NH〔式中、R2およびR3は独立して、ヘキシル、
ベンジル、n-プロピル、イソプロピル、シクロヘキシル、アクリルアミド、また
は−CH2CH2OHである。〕の二級アミンそれ自体によって形成した。これらのアミ
ンは、ホルムアミド溶媒中で亜塩素酸塩を形成した。
以下の二級アミンそれ自体は、ホルムアミドまたはイソプロピルアクリルアミ
ド-アクリルアミドで過疎化すると、亜塩素酸塩を形成した。
上記式中、R4はシクロヘキシル、またはベンジル、および 上記式中、nは2または3である。
イソプロピルアクリルアミド-アクリルアミドおよびアミンを、予備重合し、6
0〜70℃への加熱(約0.01%アゾビスイソブチロニトリル開始剤の存在下)によ
ってフィルムを形成した。なお、亜塩素酸塩は、フィルム温度がガラス転移温度
を超える条件で得られた。
式:R8R9NCH2CH2C(O)NH2〔式中、R8はメチルで、R9はn-プロピル〕の
水素結合アミンは、ホルムアミドまたはイソプロピルアクリルアミド-アクリル
アミド溶媒中で亜塩素酸塩を形成した。しかしながら、R8およびR9がイソプロピ
ル基である場合、アミンそれ自体は、亜塩素酸塩を形成しなかった。式:N(CH2
CH2OH)3の水素結合アミンそれ自体は、亜塩素酸塩を形成し、また亜塩素酸塩は
、アミンをホルムアミドまたはイソプロピルアクリルアミド-アクリルアミド溶
媒中に存在させた場合にも形成した。
水素結合が必要か否かを決定するため、マイケル添加法を用いて、2-プロペン
ニトリルと(イソプロピル)NHCH2C6H5との反応生成物を、この反応生成物のア
ミン部分がいずれの水素結合も有しておらずかつニトリル部分の極性が高くなる
ようにして得た。アミンそれ自体またはホルムアミドで溶媒和したアミンを二酸
化塩素に暴露した場合、その極性は、安定な亜塩素酸塩の形成には充分ではなか
った。ニトリル基は、ホルムアミドを遮断し、これにより、亜塩素酸塩は、アミ
ンを後攻撃して、亜塩素酸塩は二酸化塩素に再変換できないような形態に分解し
た。すなわち、無極性の環境下に、アミンは二酸化塩素と反応するが、このよう
な環境下では、亜塩素酸イオンは不安定であることが判明した。
式:NR5R6R7〔式中、R5およびR6はメチル、R7はシクロヘキシルまたは4-ピリ
ジルである。〕の非水素結合三級アミンをホルムアミドまたはイソプロピルアク
リルアミド-アクリルアミドに溶解し、安定な亜塩素酸塩を形成した。R5がベン
ジルで、R6がシクロヘキシルで、R7がドデシルであるアミンまたはR5、R6および
R7がn-ブチルまたはエチル基であるアミンは、ホルムアミドに不溶性で、いずれ
の亜塩素酸塩も形成できなかった。(CH3)2NCH2CH2N(CH3)2は、ホルムアミド
中に溶解し、亜塩素酸塩を形成したが、イソプロピルアクリルアミド-アクリル
アミドによって溶解したにも拘わらず、この溶媒中では亜塩素酸塩を形成しなか
った。アミンそれ自体またはアセトニトリル中では、亜塩素酸塩を形成しなかっ
た。
すなわち、アミンは、充分に高いpkaの窒素を有し、親水性材料よって溶媒和
されるかまたはヒドロキシ、アミド、一級アミンもしくは二級アミン置換基のよ
うな水素結合基によって置換されていれば、このようなアミンは、二酸化塩素と
の反応によって亜塩素酸塩を形成できることが判明した。
前記したようなアミンと二酸化塩素との反応を、アミンの種々の溶媒中への溶
解によって繰り返し、溶媒の反応効率に対する効果を測定した。全ての二酸化塩
素は、水中に放出された。メタノール、アセトニトリル、メトキシエタノール、
エタノールまたはエトキシエタノール中よりも、グリセリンまたはエチレングリ
コール中の方が、より多量の二酸化塩素が放出された。亜塩素酸塩を、希釈液と
してトルエンまたはベンゼンを用い、疎水性材料中に懸濁化または溶解し、二酸
化塩素に暴露すると、二酸化塩素と反応したが、酸性化すると、ごく少量の二酸
化塩素しか放出しなかった。エタノールのような、これら溶媒の多数は、亜塩素
酸イミニウムの強塩基による安定化によってその対イオンを保持しなければ、対
イオンを長期間保持することができない。
実施例4
短鎖無極性基でモノ置換されたアミン、例えば(CH3)2NCH2CH2C(O)NH2、(n-
C3H7)2NCH2CH2C(O)NH2および(iso-C3H7)2NCH2CH2C(O)NH2は、ホルムアミド中
安定な亜塩素酸塩を形成した。短鎖極性基で置換されたアミン、すなわち、(CH3
)2NCH2CH2C(O)NH(i-C3H7)、(n-C3H7)NCH2CH2C(O)NH(i-C3H7)、およびi-C3H7N(CH2
CH2C(O)NH2)2は、安定な亜塩素酸塩を形成しなかった。しかしながら、6また
は6以上の直鎖アルカン鎖長のアミン、例えばn-C6H13N(CH2CH2C(O)NH2)2および
n-C12H25N(CH2CH2C(O)NH2)2は、ホルムアミド中で安定な亜塩素酸塩を形成した
。所定の長さの極性鎖長を達成すれば、連続親水性領域によって包囲された別個
の疎水性領域を有するミセルへの微小相分離が起こりうる。このようにして、不
安定化無極性相を、反応環境から除去した。
実施例5
以下のポリマーを合成し、その特性をNMRで調べ、物性および二酸化塩素の吸
収(放出)能力を測定して、評価した。
[-CH2CH2N(CH2CH2CH3)-]n
[-OCH2CH(CH2N(CH3)2)-]n
[-CH2CH(OCH2CH2N(CH3)2)-]n
[-CH2CH(C(O)N(H)CH2CH2CH2N(CH3)2)-]n
これらのポリマーのうち、最後のポリマーは、最もフレキシブルな側鎖基含有
アミンを有し、ホルムアミド中で最も効率的な二酸化塩素吸収および放出能力を
示し、これは、側鎖非含有アミンよりも実質的に改善されたものである。ポリマ
ーは、溶融尿素中に可溶性である。
実施例6
N-アミド結合および三級アミンを含む、以下の化合物は、対応する一級または
二級アミン、シアン酸ナトリウムおよび塩化水素酸(J.March,Advances in Orga
nic Chemistry:Reaction Mechanisms and Structure,第4版,John Wiley,N.Y.
,903頁(1992))から、純粋形態で合成した。
Me2N(CH2)3NHC(O)NH2
HNMR:1.5、2.1、2.2、2.95、5.5、6.2
N(CH2CH2NHC(O)NH2)3
HNMR:2.4、3.0、5.65、6.25
HNMR:2.35、3.2、5.6、6.05ppm
これらの化合物は、各々二酸化塩素と反応させた後、ホルムアミド中での酸性
化によって二酸化塩素を放出し、一級および二級アミンのN-アミド置換基を有す
る三級アミンは、好適な親水性溶媒中に溶解すると、二酸化塩素を合成できるこ
とが、判明した。
実施例7 親水性材料の形成
50重量%までの三級アミン3-ジメチルアミノプロパン(DMAP)を、尿素50重量
%およびn-メチルアセトアミド(NMA)50重量%含有親水性溶媒に、
50℃で添加し、室温まで急冷した。溶液は、室温で無境界の単一相のままであっ
た。同じ挙動が、3-ジメチルアミノプロパン20重量%の次の溶媒への添加によっ
て観察された:尿素33重量%、n-メチルアセトアミド33重量%および酢酸ナトリ
ウム33重量%を含む溶媒、尿素35重量%、n-メチルアセトアミド55重量%および
ナトリウムメトキシド10重量%を含む溶媒、および尿素70重量%および酢酸ナト
リウム30重量%を含む溶媒。
親水性材料の二酸化塩素への暴露
上記混合物は、ペンタン中二酸化塩素溶液に暴露すると、2つのアミン基ごと
に1つの二酸化塩素を急速に吸収し(1分間)、その後、反応は実質的にゆっくり
となった。親水性材料の最終pHは、塩基側のままであった。わずかな濁りが、
尿素50重量%/NMA-DMAP混合物および尿素33重量%/NMA33重量%/酢酸ナトリ
ウム33重量%-DMAP混合物中で観察される一方、DMAP-尿素35重量%/NMA55重量
%/ナトリウムメトキシド10重量%混合物は、透明のままであった。
親水性材料の酸性化による二酸化塩素の放出
0.1N塩酸(pH<5)による酸性化によって、二酸化塩素の、全ての混合物か
らの完全な放出が、亜塩素酸塩の形成後30分までに観察された。二酸化塩素の放
出は、既知量の二酸化塩素を含む溶液の色彩を参照することによって、評価した
。この時点以後、異なる挙動が観察された。例えば、2時間後、尿素50重量%/
NMA-DMAP混合物は、二酸化塩素を何ら放出しなかった。尿素33重量%/NMA33重
量%/酢酸ナトリウム33重量%は、室温で2時間後に、二酸化塩素を完全に放出
した。しかしながら、二酸化塩素の1/3のみが、5℃で24時間後に放出され、
室温でさらに24時間後では二酸化塩素は何ら形成されなかった。尿素35重量%/
NMA55重量%/ナトリウムメトキシド10重量%は、より大きい亜塩素酸塩安定性
を示し、5℃での3日間の貯蔵後でも完全な二酸化塩素の放出が観察された。ま
た完全な放出は、室温で24時間後にも観察された。強力な無機塩基の存在は、尿
素ベース溶媒中の亜塩素酸塩の安定性を改善する。
親水性材料の分解テスト
DMAP20重量%-尿素35重量%/NMA55重量%/ナトリウムメトキシド10重量%溶
融物を、300MHzのプロトンNMRによって60℃で1時間まで調べ、DMAPの分解が起
こるか否かについて観察した。毒物学的観点から、DMAPの二級アミンおよび有毒
なアクリルアミドへの分解は、非常に望ましくない。
分解は、1時間の加熱期間にわたり観察されなかった。アクリルアミドアルケ
ンの応答が6〜4ppmで予想されたが、これは、観察されなかった。尿素の重合が
、6〜7ppmでの鋭敏な尿素バンド下に広範なバンドとして観察された。120℃×2
時間加熱後に得た(50℃上げた時点でDMAPを尿素ベース溶媒に混合)NMRによれ
ば、尿素の強い重合が示され、これは、ライン幅の増大および8〜6ppmの尿素応
答の複雑化によってわかった。しかしながら、アルケンアクリルアミドの応答は
、何ら観察されなかった。すなわち、DMAP20重量%-尿素35重量%/NMA55重量%
/ナトリウムメトキシド10重量%系は、有毒なアルケン生成物を何ら生成しなか
った。
二酸化塩素への暴露および酸性化によって系内でα-アミノエーテルおよび亜 塩素酸塩を形成する親水性材料の形成
溶媒の不完全な乾燥による亜塩素酸塩の安定性変動を回避するため、40重量%
の慎重に乾燥した尿素(真空乾燥:80℃×18時間、0.1Torr)および60重量%のN
MA(CaO、一夜還流および蒸留)を、混合し、120℃×18時間加熱した。アルコキ
シドをまず、乾燥粉末として、所要量の新鮮なナトリウム金属とアルコールとの
反応およびジエチルエーテル洗浄による生成物の単離によって、得た。全ての混
合は、乾燥窒素雰囲気下に行った。尿素/NMA混合物の予備乾燥は、亜塩素酸イ
ミニウム塩の室温安定性を、少なくとも1週間室温でもたらした。
次いで、所望量のアルコキシドを尿素/NMA溶媒中に、最小の加熱を用いて溶
解し、その後、DMAPに溶解して透明な粘稠液を室温で形成した。次いで、前記し
たように、親水性材料を二酸化塩素ガスに暴露し、酸性化した。いくつかの尿素
/NMA/DMAP/ナトリウムアルコキシド親水性材料・複合材料の二酸化塩素の吸
収および放出についての結果を表1に示す。放出特性は、良好(9)
〜不十分(1)として、相対的な尺度に基づいた。
a:メチルおよびt-ブチルアルコキシドは、市販の製品である。
b:%は、最終複合材料を基準とするのではなく、その段階で混合物中に既に存
在する物質を基準とする。
c:アミンを基準とする。
d:これらの実験は、尿素およびNMAの予備乾燥なしに、行った。
アルコキシドの存在は、長期間の亜塩素酸イミニウム安定性を促進した。しか
しながら、アミン1mol当たり0.5molを超える二酸化塩素の付加は、実質的に二
酸化塩素の安定性を低下させた。
良好な長期間の安定性は、室温において、23%のナトリウムエトキシド、31%
のナトリウムイソプロポキシドまたは30%ナトリウムt-ブトキシドを含む相につ
いて見られ、少なくとも60%の二酸化塩素が、相の酸性化によって、乾燥暗室条
件下での3週間の貯蔵後に、放出された。1週間後でも、二酸化塩素の放出の変
化が観察されなかったので、このような相は、1週間後でも著しく安定性が高い
ものと、考えられる。
実施例8
疎水性酸放出型ロウを製造するため、炭化水素ロウ(Tm=60℃)またはアタッ
クチックポリプロピレン(APP)を、まず70℃で窒素雰囲気下に、撹拌しながら
溶融した。等量のモノステアリン酸グリセロールまたはジステアリン酸グリ
セロールを、次いで溶融労またはAPPに溶解した。グリセロール化合物のヒドロ
キシ基3当量当たり、2当量(リンを基準)の五酸化リンをゆっくりと、溶融物
に添加して、凝集化を回避した。さらに2時間、80℃での溶融物の撹拌後、1当
量のテトラエチルオルトケイ酸を添加すると、直ちに、エタノールの放出が検出
された。撹拌を、さらに4時間続け、その間に、温度を100℃にゆっくりと上げ
、エタノールの混合物を、流速10cc/分の窒素でパージした。その後、反応フラ
スコを100℃で排気して、残存エタノールおよびテトラエトキシシリケートを除
去し、窒素を充填し、冷却した。ロウ-酸放出剤(LPOSI)の軟化を約60〜70℃で
開始した。ロウの粘度は、100℃で100cPである。
ロウ-酸放出剤(LPOSI)の製造法は、以下のようにまとめることができる。加
水分解の際に、二酸化ケイ素およびリン脂質が形成される。 亜塩素酸塩粉末は、次のように製造した。まず市販の塩化ナトリウムを乾燥メ
タノール中に、3重量%で溶解し、得られた溶液をろ過して炭酸ナトリウムを不
純物として除去した。亜塩素酸塩溶液を次いで無水スプレイドライヤー内に、乾
燥窒素(100℃)を用い、自動サイホン噴射ヘッドから、同軸流体/窒素流方式
で噴射した。サイクロン分離機に供給して、小さい亜塩素酸ナトリウム粒子(直
径約5μm)を単離し、粉末を乾燥雰囲気下に貯蔵した。
亜塩素酸ナトリウムそれ自体の粉末または亜塩素酸ナトリウム粉末と無水の硫
酸ナトリウムとの混合物(重量比=1:1および1:2)を、窒素充填容器底部にお
いて流動化した。酸放出型ロウ流を、次いで流動床内に、ノズル(直径7ミル)
から、窒素背圧30〜80lb/in2で送り、これにより、亜塩素酸塩および硫酸塩粒子
をカプセル化したロウ粒子(図4では、1:1前混合および2:1前混合として示す
。)を形成した。次いで、自由流動性の粉末を乾燥雰囲気下に保存した。場合に
より、無水の硫酸ナトリウムを亜塩素酸塩-ロウ粒子に後混合した(すなわち、
図4では1:1後混合および2:1後混合として示す)
図4は、漏出速度2×10-9mol/秒で容量62ccのペトリ皿に入れたいくつかの
粉末複合材料200mgからの二酸化塩素放出割合を示す。数日にわたる制御放出は
、約75°Fおよび相対湿度40%で行った。
実施例9
疎水性酸放出型ロウを実施例8記載のように製造した。即時放出システムのた
めの制御放出層を、約5ミルの低融点炭化水素ロウ(Tm=60℃)中酸放出型ロウ
を板紙片の両面に溶融被覆することによって形成した。次に、約5ミル厚の層(
低融点ロウ中の10重量%、メタノール再結晶化亜塩素酸ナトリウム)を、酸放出
層上に溶融被覆した。別の酸放出層(約5ミル厚)を次いで亜塩素酸塩含有層上
に被覆した。制御放出材料の総容量は、0.25ccである。
2つの二酸化塩素測定センサー(0〜10ppmおよび0〜100ppm)を、コンピュー
ターに接続し、これにより、二酸化塩素濃度を、時間の関数として、2週間にわ
たり、自動的に、湿度および温度と共に記録した。両方のセンサー端部を、密閉
ペトリ皿の二酸化塩素雰囲気に、ペトリ皿の頂部カバー内に形成した、2つ
の孔から暴露した。室内の湿度および温度は、ペトリ皿の測定値に接近したもの
である。なぜなら、ペトリ皿は、そのカバーが基部にのこ歯状縁部において接触
すると共にペトリ皿をその周囲から絶縁していない「呼吸可能な」タイプだから
である。
この形態によれば、酸放出層は、亜塩素酸塩含有相に直接接触する状態に配置
され、フィルムのペトリ皿への配置と同時に、二酸化塩素の即時放出が観察され
た。二酸化塩素ガス濃度は、図5に示すように、高濃度の13ppmから1ppmに、5
〜6日で指数関数的に低下した(検出器誤差±0.5〜1.0ppmによって、ゼロ未満の
濃度が得られた)。しかしながら驚くべきことに、指数関数的挙動に重ね合わさ
れる濃度ピークは、図6に示すように、温度には相関するが、相対的湿度には相
関しない。
3つのカビ種族、カエトミウム・グロボスム(Chaetomium globosum、CG)、ア
スペルギルス・テレウス(Aspergillus terreus、AT)およびアスペルギルス・
ニガー(Aspergillus niger、AN)を、ミネラル添無栄養素寒天斜面(ただし、
板紙を栄養素として使用)で増殖させた。全ての増殖実験は、TAPPI標準法T487p
m-85(表題:"Fungus Resistance of Paper and Paperboard")に従い、行った
。
6つの試料を、真菌耐性について、2週間にわたり、室温で2回テストした。
写真による比較が示すように、著しい増殖が2週間後に対照試料について得られ
、制御放出フィルムについては全く増殖を示さなかった。これら3つのカビを殺
傷する効果は、2週間の実験によって明白になった。
実施例10
遅延放出システムにおいて、板紙片の一方の面に、中間ロウ層によって亜塩素
酸塩層から分離した酸放出層を被覆した。亜塩素酸塩層の親水性相(層厚5ミル
)は、透明ブレンドで、これは、10重量%の亜塩素酸ナトリウム、50重量%の(
NH2C(O)CH2CH2OCH2CH2)2Oおよび40重量%のホルムアミドを含む。亜塩素酸層
は、酸放出型LPOSIロウ(約5ミル)から、非変性ロウ(約5ミルの層厚)によ
って分離した。制御放出材料の総容量は、約0.25ccである。
二酸化塩素の遅延放出は、酸放出層の亜塩素酸含有層からの介在ロウ層による
分離によって観察された。この場合、放出のピークは、1日後に観察された(図
7参照)。平均的な挙動に重ね合わされる個々の濃度ピークは、再度、温度には
相関するが、湿度には相関しない(図8参照)。
実施例9でテストした3つのカビ種族を、TAPPI標準法T487pm-85に従い、ミネ
ラル添無栄養素寒天斜面(ただし、板紙を栄養素として使用)で増殖させた。
6つの試料を、真菌耐性について、2週間にわたり、室温で2回テストした。
結果を表2に示す。写真による比較が示すように、著しい増殖が2週間後に対照
試料について得られ、他方、制御放出フィルムについては全く増殖を示さなかっ
た。カビが制御放出フィルム上に増殖した数例では、単一の核のみが原因である
。例外なく、この核は、ある種の自己保護作用が凝集構造によって形成した大き
いカビ胞子の塊である。1:カビ胞子で覆った寒天
2:カビ胞子中に浸漬した紙
実施例11
これらの実施例を通じて用いた多孔質紙片は、その一方の面が未処理面で、他
方の面は光沢処理面である。二酸化塩素放出被膜を、紙片の未処理面に適用する
と共に、二酸化塩素放出複合材料シートを、紙片の光沢外面に組み込んだ。その
結果、紙片光沢面のみを肉類に接触させた。シート(約3ft×8in)は、被覆プロ
セスの間の取り扱いが容易になるように、切断した。当初の紙片の重量は、5mg/
cm2であった。
LPOSI酸放出型ロウを、多孔質紙基材に、撹拌五酸化リン大型皿を収納した
窒素装填乾燥箱において、ロウコーター(操作温度約190°F)を用いて適用した
。多層被膜を用いる場合、紙片は、その後の積層前に冷却した。紙片は、被膜し
た後、貯蔵に適した乾燥雰囲気下にシールした。
亜塩素酸含有紙片は、メタノール溶液からコーターを用い、操作温度室温で適
した。代表的な被覆溶液は、次のように調製した。まず、25gのポリN-ビニルピ
ロリドン(PVNP、1.7×106の分子量)を500mlのメタノール中に溶解し、次いで1
5gの亜塩素酸ナトリウム(工業グレード)を溶解した。直ちに、均一な溶液を用
いた。単一基材上の多層被膜を所望する場合、被膜は、適用の間に乾燥させた。
亜塩素酸含有紙片を、次いで貯蔵用の乾燥雰囲気下にシールした。
使用の直前に、亜塩素酸塩含有フィルムを、室温でLPOSI含有フィルムと共に
圧縮成形して、二酸化塩素放出二重層複合材料を形成した。圧力10,000lb/in2
は、コールドフローおよびロウの亜塩素酸塩含有フィルムへの接着に充分であっ
た。
被覆基材二重層の各シートの試料を、処理操作の間にランダムに取り出して、
亜塩素酸塩およびロウ装填量を定量した。これらのシートを切断し、計測し、秤
量し、次いで図3に示した未被覆紙片から得たデータと、比較した。五酸化リン
および以下の式で示される関係に基づき理論的酸生成量を計算すると、最適なCl
O2アニオンの利用について、NaCl2/ロウの比率は、約0.14g/1gである。
5ClO2 -+4H+→4ClO2+2H2O+Cl- フィルムから放出される二酸化塩素濃度と共に湿度および温度を、ペトリ皿に
おいて、大気条件下に、センサーシステムおよびガス漏出率(前記実施例9)を
用いてモニターした。試料は、数日にわたってモニターした。図9は、各相の2
つの被膜(2:2)を有するシートから構成される試料から得られたデータか
ら形成したグラフを示す。試料は、いくつかの異なる装填レベルでモニターした
。全ての試料は、即時最大放出(10〜20ppm)の二酸化塩素を、初めの2〜3時間
で示し、その後、数日間にわたりごくわずかに放出量が減少した。高い装填量は
、最大初期濃度および長期間の放出の増加に使用される。
実施例12
2:2装填紙片を、種々の密度に充填した粉砕肉パイの間に用いた。このパイは
、当初に、高い添加量のコロニー形成単位(CFU)の大腸菌を装填した。細菌増
殖の著しい減少は、表4に示すように観察された。ゆるく充填したパイでは、二
酸か塩素ガスは、パイ内部に侵入し、より完全な殺傷量が得られた。 実施例13
エシェリキア・コリ(Escherichia coli)ATCC(American Type Culture Coll
ection)#26をTryptic Soy Broth(Difco 0370-17-3)において増殖して、対数
段階活性(光学密度0.8(600nm)、培養液1ml当たり100万コロニー形成単位)を
得た。濃度は、3つの別々の希釈についてプレート計数を用いて調べた。
細菌の均一な分散は、密に充填した肉において、以下の接種法によって確保し
た。チリ産粉砕サーロインを使用の6時間前に得、8℃で保存し(重量2kg)、こ
れを平鍋に入れ、均一なシートに圧縮した。5つの孔をガラス棒であけ、0.1ml
の細菌培養液をピペットで各孔に入れた。肉を次いでこねて細菌を均一に分散さ
せた。これを、3回以上繰り返し、各々、少なくとも1分間激しくこねた。2ml
の接種(培養液濃度1×109CFU/ml)を肉に添加し、100万CFU/gの濃度を肉に導
入した。
肉を、次いで微細な組織に、ベンチ載置ハンドクランクソーセージ用グライン
ダーで再粉砕し、この肉を平鍋に再度入れてパイを形成し、パイプでパイを切断
して、陽性対照(すなわち、大腸菌添加対照)パイを形成した。陰性対照(すな
わち、細菌の無添加対照)粉砕サーロインは、同じ供給源から、まず非汚染グラ
インダーで粉砕し、それ自体の汚染を防止した。パイは、複製物を作り、陰性対
照は、0および60時間テストし、陽性対照は、0、4、24および60時間でテストし
、テスト試料(本発明の二酸化塩素放出フィルムに暴露したパイ)は、0、4、24
および60時間でテストした。
パイは、直径10cmのカバー付プラスチックペトリ皿において、非変性紙片また
は2:2二酸化塩素放出フィルム(実施例11)を被覆した紙片のいずれかの間に入
れた。2つの試料を含む2つのペトリ皿を、次いで再密閉プラスチックバッグに
入れ、必要な時間、4℃で、通常の冷蔵庫に入れた。
2つの試料を、各パイから採取し、その1つは、上面T(非変性紙片または二
酸化塩素放出フィルムのテスト紙片のいずれかに接触)または中央(パイの1/
3)Mから採取した。試料は、角度のついたチップ付鉗子を用い、次のようにし
て得た。表面を横断してつまんで、小さい肉屑を得るか、または表面を掘り下げ
て、中央域(1/3の厚み)をさらす。鉗子は、イソプロパノールへの浸漬およ
び火炎処理によって、試料採取の間に滅菌した。
10ml滅菌水ブランクのネジ式キャップ付試験管の風袋を、精密電子秤で秤量し
て、ゼロとし、約1gの試料を試験管に添加し、重量を記録した。試験管を、次
いでキャップし、激しく振とうして、肉を分散させると共に細菌を放出させた。
0.1mlの上澄み液を、Tryptic Soy Agar(Difco 0369-17-6)に2回、プレーティ
ングし、ターンテーブル上でガラス三角架で広げた。ガラススプレダーは、プレ
ーティングの間にイソプロパノールおよび火炎処理で滅菌した。37℃×24時間の
インキュベート後にプレートを反転させて、試料の生存細菌の量を視覚化した。
非接種の陰性対照では、粉砕サーロインにおいて通常見られる細菌量であり、
4℃で60時間の期間にわたり、実質的に増殖は、観察されなかった。接種陽性対
照では、全ての期間、多量の細菌増殖であり、試料頂部と中央部との差異はごく
わずかであった。未変性紙片が抗微生物作用を示す場合でも、それは、わずかで
ある。
二酸化塩素暴露テスト試料のコロニー数を比較すると、50〜100倍の殺傷能
力が、内部テスト試料および陽性対照試料に比し、表面試料について観察された
。ただし、放出が少ないフィルムに接触する試料については表面殺傷能力は、減
少した。4時間の暴露テスト試料については、表面コロニー増殖は、内部テスト
試料または陽性対照に比し、50〜100倍少なかった。60時間の試料についてなさ
れた驚くべき観察によれば、暴露試料の内部および表面セクションの両方におい
て、その殺傷能力は、陽性対照試料に比し大であった。
陽性対照プレートは、過負荷されることが予想されたため、定量目的での直接
的比較は、正確ではないが、概略的な計数では、いずれの場合も50〜200倍のコ
ロニー数の減少を示した。これとは別の態様として、テストプレート計数は、確
認した接種タイターに匹敵する。
概略的な比較は、Ccfuと、接種数値(サンプリング希釈について補正)との間
でなされた。これは、接種率(RTI)と呼ばれ、このRTIは、処理試料と最大可能
cfu計数との比較を意図したものである。RTIは、60時間のプレートについて、Cc
fu計数を基準に算出される。
二酸化塩素に暴露し60時間テストした、パイについてのプレート頂部試料の平
均RTIは、約170で、これは、170倍の生存数の減少を意味する。このようなパイ
内部の平均RTIは、約50である。しかしながら、60時間の時点で、パイ中央にお
いて細菌生存数の大幅な減少が見られた。二酸化塩素暴露し60時間テストに付し
たパイを、料理すると、通常の外観のハンバーグが得られ、通常ではない臭気は
、全く観察されなかった。
実施例14
ゆるく充填した0.75in厚みの粉砕サーロインパイ(約25cm2の頂部面積)を、
エシェリキア・コリATCC#26ブロス(105〜106CFU/g)中で手により混合および
粉砕して形成した。初期接種は、実施例13に用いた接種よりもわずかに少ない程
度まで増殖した。ゆるい充填は、二酸化塩素の相互連通空気通路による浸透を促
進する。
パイを、2:4または3:6二酸化塩素放出紙片間に、実施例11に記載のように入
れ、ペトリ皿カバーをかぶせ、これを、再シール可能なプラスチックバッグ
中に収納した。試料を、次いで4℃で3.5日間貯蔵した。この暴露時間後、3:6紙
片に接触する肉では、実施例13記載のようなプレーティング時に、細菌の増殖は
、表面または内部試料のいずれからも、全く見られなかった。より低い二酸化塩
素濃度(2:4)に暴露されたパイの内部は、プレーティングすると、表面または
中央試料から細菌の増殖は、全く見られなかった。
実施例13の結果と比較すると、これらの結果は、制御した方式で2.5日にわた
り、4℃で放出する二酸化塩素の深い浸透殺生物剤作用が確認された。明白なこ
とであるが、殺生物剤作用は、多孔質の肉構造により有効である。
鳩胸を用いる、付加的な実験を行った。鳩胸のヒレ肉を繰り返し、非希釈エシ
ェリキア・コリATCC#6ブロス(108〜109CFU/ml)中に浸漬し、2:2二酸化塩素
放出フィルムの間に配置し、次いで、ペトリ皿内にシールし、これを、再シール
可能なプラスチックバッグに入れて、冷蔵庫内に4℃で3.5日間、入れた。次いで
、肉表面を包み、プレーティングして、細菌の殺傷の兆候を知らべた。再度、イ
ンキュベート後でも細菌の増殖は、なかった。
実施例15
容器内の制御放出および殺生物剤作用に適した二酸化塩素放出フィルムの設計
をこの実施例で説明する。全長l+aの浸透性容器の内面を被覆する膜厚l(0<x<
l+a)〔aは、被膜上のガス空間の厚み(l<x<l+a)。〕中の二酸化塩素の濃度を
示す式は、次の通りである。二酸化塩素は、x=lで被膜頂部に存在する無限小厚
みの完全浸透性薄膜によって形成される。
式中、b=Dcαn 2、k'=4l/P、h=Dg/(lDc)である。
上記無限級数における記号αnは、次の式の平方根である。
αtan(αl)=h−k'α2
DC=被膜における、二酸化塩素の分散定数(cm2/秒)
Dg=気相における、二酸化塩素の分散定数(cm2/秒)l=漏出孔のフェノロジー長さ(cm)
P=C(被膜)/C(気相)(x=l)=被膜とガス相との間の二酸化塩素の分配定
数(ヘンリーの法則)
Q=制御放出フィルムからの二酸化塩素発生定数(mol/cm2/秒2)
k=a、気相の全厚
s=制御放出フィルムからの二酸化塩素の最大放出速度の時間の逆数
C(x,t)は、所定のセットの拡散定数、漏出速度h、相分配および寸法定数、k
'、二酸化塩素放出速度Qおよび放出の逆数緩和時間sについて、C(α)-α(t=
s-1)の関係のプロットによって、評価される。例えば、C(l,t)は、全厚1cm
(=ガス空間0.8cm+寒天0.2cm)で断面積62cm2について算出した。生物製剤は
、x=lに導入され、寒天で増殖されるので、この濃度を算出するのは重要である
。この計算は、二酸化塩素が制御放出フィルムによって形成した後に液相に強力
に分配することが必要である。テストフィルムによって形成される放出速度にお
いて、気相濃度は、非常に低く(<0.1ppm)、検出器では測定できなかった。
計算を行うには、Q、s、P、Dg、DCおよびlを割り当てるか、または測定する必
要がある。寒天は、90%が水であるので、P=40と仮定される(J.J.Kaczurおよび
D.W.Cawlfield,Kirk-Othmer Encycl.Chem.Tech.(第4版),5,971(1993))。DC=1.
5×10-5cm2/sおよびDg=0.12cm2/sは、次の文献に報告されている:the Handboo
k of Chem.and Phys.,第52版,F47(1971)。実際には、算出に関しCgは、l<x<l
+aにおいて均一であると仮定されるので、Dgは、モデルにおいてlにのみ関係す
るようである。
漏出流出定数Dg/lは、少量(約10ppm)の二酸化塩素の寒天非含有ペトリ皿へ
の噴射および時間関数としての二酸化塩素の測定によって評価される。用いたペ
トリ皿は、その底部がのこ歯状縁部であって、生物増殖に必要な良好なガス交換
が確保されているため、比較的急速に放出される。
式:Qte-btの供給源関数は、以下のように0から極限時間に積分される。
計算のため、制御放出フィルム(密度0.8g/cm3および総容量0.315cm3)は、1
5重量%の亜塩素酸ナトリウム(分子量90.44gモル)または3.35×104または3.35
×104molの利用可能な二酸化塩素を含み(5molのClO2 -1の4molの二酸化塩素への
完全な反応が起こると仮定)、最大放出速度(1日)またはs-1=86,400秒を示す
。この最大放出は、中間ロウ層によって亜塩素酸塩含有フィルムから分離された
酸放出フィルムの代表例である。
したがって、面積放出速度は、ペトリ皿全表面上で横方向に依存しないと仮定
すると、Qは、62cm2の基部面積のペトリ皿について7.23×10-16mol/cm2/s2とし
て計算される。これは、妥当な仮定である。なぜなら、制御放出パッチは、ペト
リ皿の総断面積よりもより小さい面積を占めるにもかかわらず、二酸化塩素の気
相拡散速度および寒天拡散速度の両方が放出速度の時間目盛に比し、大だからで
ある。
次に、ゲル相の濃度C(l,t)を時間の関数として、漏出速度hの範囲について
算出した(図10参照)。早い漏出速度(105<h<10-1cm-1)では、放出速度は、t
=s-1で最大化し、最大濃度は、hに比例する。本来、漏出の半分の時間よりも実
質的に大きい任意の時間での濃度は、単に、所定の定数ファクター×時間供給源
形成速度である。しかしながら、漏出速度が10-1<h<10-5で減少するにつれて
、最大濃度は、著しく長い時間のみで形成される。もちろん、h=0おいては漏出
は起こらず、最大濃度は漸近級数的に接近し、3.36×10-4molの二酸化塩素の総
量(例えば、Qs-2×62cm2)は、0.2cmの厚みのゲル相と、0.8cm厚みの気相に分
配される。
h=0濃度をh=8.31×10-4cm-1に接近する方法を評価するため、t=6.0×105秒
でx=lでのゲル相濃度(2.4×10-5mol/cm3)を用いて、ペトリ皿中の二酸化塩
素総量を計算した。
〔0.8cm(62cm2)l/40)+(0.2cm)(62cm2)〕(2.4×10-5mol/cm3)=3.27
×10-4mol
この値は、h=0について想定した値に非常に接近する。
生物学的増殖実験を行ったペトリ皿について測定した漏出速度については、最
大濃度2.5ppmが、x=lでのゲル相において想定される共に、気相の濃度は、0.06
ppmと想定される。約0.25ppmがカビ胞子の殺傷に必要である。
わずかにより複雑な環境は、ペトリ皿と同じ寸法の箱であるが、その気相空間
には、容積比ε=0.5cm3/cm3に充填した吸収性粒子を満たしたている。このよ
うな複合体媒体を通過するガスの拡散については研究されている(R.M.Barrer an
d D.M.Grove,Trans.Far.Soc.,47,826,837(1951);R.Ash and D.M.Grove,Trans.Fa
r.Soc.,56,1357(1960))。
多孔質媒体中を流動するガスの拡散定数Dgは、以下の式で置換する必要がある
。
Dg p=Dg/[1+(2KS/r)]
式中、KS=以下の式における表面係数(ヘンリーの法則)
CS'=KSCg
式中、CS'は、吸収したガスのモル数/表面積(cm2)で、Cgは、気相濃度(m
ol/cm3)で、rは、固体(多孔度εおよび内部面積A(cm2/cm3)において軸方
向に向いた一組の細孔についての等価細孔半径で、r=2ε/Aである。
多孔質媒体内の二酸化塩素の表面濃度を算出するため、粒子は、粒子の厚み中
を通過する二酸化塩素の濃度がガス濃度に等しいほどに、十分に小さいものと仮
定する。この計算のため、粒子の全濃度は、粒子表面に集中する。
この場合、表面係数(ヘンリーの法則)は、嵩係数(bulk coefficient)KPに
関係する。
CP(1-ε)/A=CS'=[(1-ε)/A]KpCg
KS=(1-ε)Kp/A
Dg p=Dg/[1+(1-ε)/ε)Kp]
粒子の多孔度0.5および分配係数40において、吸収性多孔質媒体中を流動する
流体の分散定数は、ファクター0.0244低下した。見掛け気相拡散定数の著しい減
少は、漏出速度hを比例的に減少させ、任意の時点で想定される濃度の比
例的な増加をもたらす。
殺生物剤フィルムに必要な量、配置および制御放出特性は、フィルムによる小
さい62cm3の粒子充填箱(ペトリ皿と同じ速度(h=8.3×103cm-1)で漏出すると
仮定、この仮定は、ゆるくシールした箱の代表値としてかなり妥当である)を保
護することによって評価した。適切に充填し、折畳んだ(非充填)箱のパレット
は、類似のケースである。カビ胞子の殺傷は、二酸化塩素1ppmの数分間の暴露
で保証されるので、いずれの方法でも、少なくともこの濃度を、好適には数日後
に、箱の湿潤域において脈動放出方式で形成する必要がある。カビの増殖の停止
には、もっぱら0.1〜0.5ppmで数分間で足りる。細胞の増殖メカニズムの破壊は
、二酸化塩素に対し自然免疫を示すような株が発育できないほどに、完全である
。好適にも、このような濃度は、ヒトの嗅覚検知限界(約10ppm)よりも低い。
実際に、このような短い暴露で足りるため、脈動形式で放出される二酸化塩素
が理想的なシステムである。もちろん、貯蔵環境に応じて、この挙動は、増殖が
起こる前に、初期のカビ胞子感染(箱の内面および外面から発生)およびその後
の感染(箱の外面から発生)を破壊することができる。このような1ppmでの連
続放出は、利用しうる亜塩素酸塩の約98%を消費する。このようなフィルムの製
造法は、実施例16に記載する。
図11は、空気漏出速度(h=202.76cm-1)に対し、嵩係数(ヘンリーの法則)4
0で多孔度0.5の箱に入れた、3.35×10-4molの利用可能な二酸化塩素(0.33cm3、
15重量%の亜塩素酸ナトリウム)の最大放出を示す(10日)制御放出フィルムに
ついて想定される放出特性を示す。
最大濃度10.4ppmは、10日後に達し、少なくとも1ppmが0.4日<t<46日で形成
される。約0.31cm3の制御放出材料がこの目的に必要である。1.00ドル/lbの材
料コストにおいて、この材料形成に必要な制御放出材料のコストは、約0.056セ
ントである。すなわち、1.1リットルの材料を含む箱は、上記パラメーターによ
れば、1セントで保護することができる。
実施例16
多層複合材料の脈動放出能力は、次のようにして算出して、複合材料が所望の
徐放性放出速度を特定の用途について提供しうるか否かを決定することができる
。完全なカチオン交換に必要な時間は、各層Ci〔iは、A、BまたはC〕における移
動性イオン濃度から予測することができる。このような期間を測定するため、中
間層Cを横断するヒドロニウムイオン輸送は、速度を制御する工程であり、水素
イオンの拡散定数および有効移動性イオン濃度は、相A、BおよびCにおいて同じ
であるものと考える。亜塩素酸イオンは、比較的移動しにくいようであり、亜塩
素酸塩の二酸化塩素への反応は、水素イオンの親水性層Bへの侵入と同時に起こ
るものと考えられる。
中間層Cにおけるヒドロニウムイオンの移動度は、次の文献に記載の実験デー
タを用いて評価することができる:J.L.Crowleyら,J.Poly.Sc.,Poly.Phys.編,14
,1769(1976)。この文献は、低密度ポリエチレン(79重量%)およびスルホン化
ポリスチレン(21重量%)のグラフトコポリマー中のイオン移動度を、イオンの
タイプ、含水量および温度の関数として研究する。ナトリウム、カリウムおよび
銀イオンは、ヒドロニウムカチオンとの交換によってスルホネート基結合ポリマ
ーと共に移動する。高い含水量(3〜6重量%)にて、疎水性マトリックスにおけ
るイオンクラスターの相分離が存在するようである。報告された銀イオンの移動
度および移動性イオン濃度は、このような条件下(μ=3.0×10-4cm2/cgs単位
系V-秒、C=3.3×10-4mol/cc)では非常に高い。しかしながら、「乾燥」フィ
ルムでは、移動度および移動性イオン濃度は、実質的に低下した(μ=1.4×10-4
cm2/cgs単位系V-秒、C=8.3×10-7mol/cc)。イオン拡散定数Dは、報告された
イオン移動度から式:D=(kTμ)/g〔kは、ボルツマン定数、Tは絶対温度、μ
はイオン移動度およびqは電荷〕を用いて算出することができる。算出したイオ
ン拡散定数は、乾燥および湿潤(6重量%水分)銀対イオン充填フィルムについ
て、各々、1.21×10-8cm2/sおよび2.58×10-8cm2/sである。
このようなコポリマーの形態と、本発明の2つの材料システムとは、両者が疎
水性層内の球形境界に局在する、部分的に連結したイオンクラスターを含む点で
非常に類似する。
時間tで境界ACを横断して拡散するヒドロニウムイオンの総量(mol/cm2)は
、関数Qで次のように示される。
ヒドロニウムイオンの親水性層Bへの侵入は、(Dt/l2)=0.1(t=10.4分、l
=5ミルまたは1.27×10-2cm)で起こり、定常状態の拡散は、(Dt/l2)=0.45
(t=46.9分、l=5ミル)で達する。定常状態に達した後に、上記式の2つの項
に支配される。したがって、「湿潤」条件(6重量%水分)では、次の式で示さ
れる:Q(t)=lCA[(Dt/l2)−1/6]=5.72×10-5mol/日-cm2(5ミル厚)。フ
ィルム1cm2面積および1.27×10-2cm厚みのヒドロニウムイオン(当初のヒドロニ
ウムイオン1.65×10-2mol)は、亜塩素酸塩層において、7時間でほぼ完全に反
応すべきである。典型的にはイオンで汚染されたポリエチレンである、「乾燥」
フィルム次の式で示される:Q(t)=DtCA/l=6.83×10-8mol/日-cm2(5ミル厚
)。移動性イオン濃度が非常に低いため、ヒドロニウムイオンの親水性層Bへの完
全な拡散には、247日が必要である。すなわち、約1日から約247日の間、二
酸化塩素を放出する多層複合材料が、本発明の2層複合材料を用いて処方するこ
とができる。
二酸化塩素放出速度は、一般に、二酸化塩素の放出が中間層含有複合材料によ
って開始された場合には、高い。なぜなら、塩素の分解はpHの関数だからであ
る。最小濃度のヒドロニウムイオンは、亜塩素酸塩含有疎水性層の緩衝作用によ
って亜塩素酸塩の二酸化塩素への分解前に、移動する。
反応速度に対する粘度の作用、二酸化塩素形成の触媒に必要な最小量の遊離水
を形成するのに必要なフィルムの水和速度、および層A、BおよびCによって支持
される移動性イオン濃度および拡散定数の変化は、ヒドロニウムイオン移動に対
し影響を与えうる。
ヒドロニウムイオンの移動のために、所定量の水分が中間層Cに存在する必要
がある。水は、炭化水素マトリックス内を、単一の分子として移動する。ただ
し、高い水分量では、クラスターを形成する傾向が観察されるような挙動がある
。5ミル厚みの高密度ポリエチレンフィルム(表面積1cm2)を通過する水の浸透
速度は、6.89×10-6mol/日/cm2/5ミル(室内湿度90%、38℃)(Wesslingら,E
ncycl.Poly.Sci.Eng.,17,510(1989)参照)。この浸透速度は、代表的には最小で3
.35×10-4mol/ccイオン性基を含むポリエチレンアイオノマーに見られる浸透速
度(4.08×10-5mol/日/cm2/5ミル)よりも著しく低い(Zuttyら,Encycl.Poly.
Sci.Tech.,6,425(1967)参照)。後者のイオン含量は、層A、BおよびCに適してお
り、これらの層の各々は、3.3×10-4mol/cc×10molの水(10H2O/H3O+イオンと
仮定)または4.2×10-5mol水/cm2/5ミル(6重量%の水)を吸収するのに有効
である。このため、5ミルのAおよびB層は、当初の乾燥状態から6重量%の水へ
の飽和まで、約1日が必要である。中間層Cの飽和には、最大で、付加的な日数
が必要となりうる。実施例17
疎水性モノステアリン酸プロピレングリコール酸放出型ロウを、実験室スケー
ルで調製するため、モノステアリン酸プロピレングリコール200gを、加熱マント
ルを用い、乾燥セン付2リットル容シュレンク(schlenk)中にて50〜60℃で溶
融した。溶融物を、一定温度にて、減圧で3〜4時間撹拌して、残留水分を除去し
た。真空下での溶融物の発泡が止んだ時点で、シュレンクを乾燥窒素ガスでフラ
ッシュし、維持した。
五酸化リン27.7gを、乾燥窒素で連続的にパージしたグローブバッグにおいて
粉末添加ろう斗内に充填した。ろう斗をシュレンクに、流動窒素下に接続し、溶
融物を乾燥窒素下に50〜60℃で急速に撹拌しながら、五酸化リンを溶融物に、ス
クリュー型フィーダーを用い、3または4時間にわたり添加した。添加後に、溶
融物を窒素ガス雰囲気下に少なくとも4時間撹拌した。
オルトケイ酸テトラエチル(TEOS、39ml)を、次いで添加ろう斗を用いて40分
間にわたり、ゆっくり添加した。エタノール副生成物を、隔膜に通して排気し、
ニードルを添加ろう斗の頂部に挿入した。オルトケイ酸テトラエチルの添加後に
、発泡を最小限にしかつエタノールが揮発してシュレンク壁上に凝縮する
の十分な温度に維持しながら、残りのエタノールを減圧下に、12時間にわたり、
ポンプ排気した。得られたモノステアリン酸ポリエチレングリコール・酸放出型
ロウを次いで室温でグローブバッグにおいて乾燥窒素雰囲気下に固化した。
実施例18
疎水性モノステアリン酸ポリエチレングリコール・酸放出型ロウを商業スケー
ルで製造するため、モノステアリン酸ポリエチレングリコール1225.5lbを、55℃
で油加熱を用い、ステンレススチール撹拌タンクジャケット付反応器(内部冷却
コイルおよび還流凝縮器/受け器システムを装備)において溶融した。粉末化五
酸化リン170.2lbを、冷却下、3〜4時間にわたり、徐々に導入した。反応を、4〜
6時間、55℃で進行させた後、オルトケイ酸テトラエチル221.3lbをタンクに添加
し、真空下に12時間反応させた。モノステアリン酸プロピレングリコール酸放出
型ロウを反応器の底部から集め、室温で固化した。実施例19
二酸化塩素放出粉末を実験室スケールで製造した。亜塩素酸ナトリウムフレー
ク(Vulcan Chemicals)を粉末に粉砕し、一夜、シュレンク中で真空乾燥した。
亜塩素酸ナトリウム10g、硫酸ナトリウム(775g、粒径125μm未満)、実施例17の
モノステアリン酸プロピレングリコール130gおよびPetrowax 3040微結晶ロウ90g
を各々フラスコに入れ、Rossミキサーを備えた乾燥窒素ガス雰囲気下の大型グロ
ーブバッグ内でフタをした。混合ボールを53℃に、還流浴を用いて加熱した。グ
ローブバッグおよび混合ボールを乾燥窒素でパージした。Petrowaxを次いで溶融
ロウに添加し、2分間混合した。400gの硫酸ナトリウムを添加し、2分間混合し
、次いでモノステアリン酸プロピレングリコール酸放出型ロウを、添加し、2分
間混合した。残りの硫酸ナトリウムを添加し、5分間混合した。生成物を、気密
バッグ(窒素雰囲気、乾燥剤入り)に集め、一夜冷却した。冷却した材料を、粉
末に、極低温粉砕し、保存した。
実施例20
別の二酸化塩素放出粉末を実験室スケールで製造した。亜塩素酸ナトリウムフ
レーク(Vulcan Chemicals)を粉末に粉砕し、一夜、シュレンク中で真空乾燥
した。亜塩素酸ナトリウム10g、硫酸ナトリウム(775g)、実施例17のモノステア
リン酸プロピレングリコール130gおよびPetrowax 3040微結晶ロウ90gを各々フラ
スコに入れ、Rossミキサーを備えた乾燥窒素ガス雰囲気下の大型グローブバッグ
内でフタをした。混合ボールを53℃に、還流浴を用いて加熱した。グローブバッ
グおよび混合ボールを乾燥窒素でパージした。Petrowaxを次いでボールに添加し
、溶融した。亜塩素酸ナトリウムを溶融ロウに添加し、3分間混合した。硫酸カ
ルシウムの半分を添加し、3分間混合し、次いでモノステアリン酸プロピレング
リコール酸放出型ロウを、添加し、2分間混合した。残りの硫酸カルシウムを添
加し、5分間混合した。生成物を、気密バッグ(窒素雰囲気、乾燥剤入り)に集
め、一夜冷却した。冷却した材料を、粉末に、極低温粉砕し、保存した。
実施例21
Petrowax 3040微結晶ロウ90gを、遊星形ミキサーによって溶融して、二酸化塩
素を徐放性放出する粉末を製造した。亜塩素酸ナトリウム10gを溶融ロウに添加
して、約2分間混合した。硫酸ナトリウム385gを添加し、約2分間混合した。実
施例18のモノステアリン酸プロピレングリコール酸放出型ロウ130gを次いで添加
し、約2分間混合した。硫酸ナトリウム385gをミキサーに注ぎ、約5分間混合し
た。生成物を乾燥条件下に集め、室温で一夜冷却した。冷却した材料を粉末に、
極低温粉砕して、貯蔵した。
数日間にわたる二酸化塩素の制御放出は、種々の温度および湿度条件(約70〜
80°Fの温度および25〜50%の相対湿度)で達成された。二酸化塩素放出速度は
、温度および相対湿度の両者に依存する。
実施例22
Petrowax 3040微結晶ロウ90gを、遊星形ミキサーによって溶融して、二酸化塩
素を徐放性放出する粉末を製造した。亜塩素酸ナトリウム40gを溶融ロウに添加
して、約2分間混合した。硫酸ナトリウム155gを添加し、約2分間混合した。実
施例18のモノステアリン酸プロピレングリコール酸放出型ロウ560gを次いで添加
し、約2分間混合した。硫酸ナトリウム155gをミキサーに注ぎ、
約5分間混合した。生成物を乾燥条件下に集め、室温で一夜冷却した。冷却した
材料を粉末に、極低温粉砕して、貯蔵した。
数日間にわたる二酸化塩素の制御放出は、約80°Fの温度および45%の相対湿
度)で達成された。
実施例23
Petrowax 3040微結晶ロウ90gを、遊星形ミキサーによって溶融して、二酸化炭
素を徐放性放出する粉末を製造した。重炭酸ナトリウム40gを溶融ロウに添加し
て、約2分間混合した。硫酸ナトリウム155gを添加し、約2分間混合した。実施
例18のモノステアリン酸プロピレングリコール酸放出型ロウ560gを次いで添加し
、約2分間混合した。硫酸ナトリウム155gをミキサーに注ぎ、約5分間混合した
。生成物を乾燥条件下に集め、室温で一夜冷却した。冷却した材料を粉末に、極
低温粉砕して、貯蔵した。
実施例24
Petrowax 3040微結晶ロウ90gを、遊星形ミキサーによって溶融して、二酸化硫
黄を徐放性放出する粉末を製造した。重亜流酸ナトリウム50.8g(SO2:58重量%
、Aldrich)を溶融ロウに添加して、約2分間混合した。硫酸ナトリウム300gを
添加し、約2分間混合した。実施例18のモノステアリン酸プロピレングリコール
酸放出型ロウ560gを次いで添加し、約2分間混合した。生成物を乾燥条件下に集
め、室温で一夜冷却した。冷却した材料を粉末に、極低温粉砕して、貯蔵した。
1.03gの粉末から放出された二酸化硫黄は、粉末を、通路長さ7cmのPerkin El
merガスセル(容積26cm3)に入れ、少量の水を噴射して相対湿度を、効果的に10
0%にして測定した。二酸化硫黄濃度は、赤外吸光分光法によって、水噴射後の
所定の期間で測定した。結果を、以下の表5に示す。
実施例25
二酸化塩素を徐放性放出する粉末は、ポリα-ヒドロキシアルコール、例えば
ソルビタンモノステアレートのカルボキシレートを遊星形ミキサーにより溶融し
て、製造した。亜塩素酸アニオン供給源、例えば亜塩素酸ナトリウムを溶融物に
添加して、約2分間混合した。硫酸ナトリウムを次いで添加し、約2分間混合し
た。生成物を乾燥条件下に集め、室温で一夜冷却した。冷却した材料を粉末に、
極低温粉砕して、貯蔵した。
このような粉末の前駆体は、ソルビタンモノステアレートを溶融し、亜塩素酸
ナトリウムを溶融物に添加し、約2分間混合して、形成した。溶融物は、亜塩素
酸ナトリウムの添加後、白色であって、溶融物中に二酸化塩素が形成されていな
いことを示す。白色から黄色への色彩変化が、溶融物を加熱するにつれて観察さ
れた。観察結果を以下の表に示す。
1ARA=酸放出剤(すなわち、ソルビタンモノステアレート)2
溶融物の加熱温度3
溶融物の色彩を観察した期間4
観察した色彩:BY(明るい黄色)、SY(薄い黄色)、W(白色)5
製造時に、乾燥窒素雰囲気を採用したか否か
二酸化塩素は、製造番号5および7から、30分および8分の経過後に、各々、
放出しなかった。すなわち、ソルビタンモノステアレートは、本発明の粉末製造
に使用するための酸放出剤として有用である。
実施例26
二酸化塩素放出液体を実験室スケールで製造し、これを用いて種子に塗布した
。亜塩素酸ナトリウム0.2248g、硫酸ナトリウム1.2684g、実施例17のモノステア
リン酸プロピレングリコール1.5786gおよびPetrowax 3040微結晶ロウ0.3224gを
各々試験管に入れ、渦型ミキサーおよび撹拌/加熱プレートを備えた乾燥窒素ガ
ス雰囲気下の大型グローブバッグ内でフタをした。プレートを油浴で約55℃に加
熱した。グローブバッグを乾燥窒素でパージした。Petrowaxを次いで油浴の試験
管に入れて、溶融した。亜塩素酸ナトリウムを溶融ロウに添加し、
完全に混合した。硫酸ナトリウムを添加し、完全に混合し、次いでモノステアリ
ン酸プロピレングリコール酸放出型ロウを、添加した。試験管にフタをして、グ
ローブバッグから取り出した。溶融物は、冷却によって固化した。
固体を含有する試験管をグローブバッグに戻し、油浴で約30秒間加熱して、固
体を溶融した。トウモロコシの種子を、窒素雰囲気下のグローブバッグに入れた
。溶融物をアルミニウム製の皿(サーマルパイロメーターおよび表面プローブを
用いて約48℃に加熱)に広げた。トウモロコシ種子を溶融物に乗せて、そこに浸
し、これにより、部分的な被覆を達成した。二酸化塩素の徐放性放出は、数日に
わたり観察された。
本発明は、種々の変形例および改良例が可能であるが、その具体例を図面の例
示によって開示し、また本明細書に詳しく記載した。しかしながら、本発明は、
開示の特定の態様に限定されるものではなく、添付の請求の範囲によって規定さ
れる本発明の範囲および精神を逸脱しない限り、全ての変形例、等価物および改
良例も、本発明に包含される。
【手続補正書】
【提出日】平成12年7月18日(2000.7.18)
【補正内容】
次の箇所を補正します。
(I)請求の範囲
別紙の通り
(II)明細書
(1)74頁最終行に、改行して以下の文言を加える。
「本発明の実施態様は次のとおりである。
1.微生物学的汚染を遅延させるための複合材料において、
酸放出剤および希釈剤を含む疎水性材料、および
アニオンを含む親水性材料であって、このアニオンとヒドロニウムイオンとが
反応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、一
酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成しうるような親水性材
料を含んでなり、
上記親水性材料および疎水性材料は、実質的に水を含まずに、隣接した状態で
存在し、
上記親水性材料は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる
ことを特徴とする複合材料。
2.微生物学的汚染を遅延させるための複合材料において、
酸放出剤を含む疎水性材料、および
アミン、アミド、アルコールまたはアミノ、アミドもしくはヒドロキシル基含
有化合物を含み、かつアニオンを含む親水性材料であって、このアニオンとヒド
ロニウムイオンとが反応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化
窒素、酸化窒素、一酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成し
うるような親水性材料を含んでなり、
上記親水性材料および疎水性材料は、実質的に水を含まずに、隣接した状態で
存在し、
上記親水性材料は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる
ことを特徴とする複合材料。
3.微生物学的汚染を遅延させるための複合材料において、
酸放出剤を含む疎水性材料であって、酸放出剤が、リン酸、リン酸トリアルキ
ルシリルエステル、リン酸ジアルキル、スルホン酸、スルホン酸塩化物、混合無
機酸無水物のホモポリマー、ホスホシリケート、無水ホスホケイ酸、ホスホシロ
キサン、ポリα-ヒドロキシアルコールのカルボキシレート、有機酸無水物と二
重結合含有モノマーとのコポリマー、混合無機酸無水物と二重結合含有モノマー
とのコポリマー、およびリン-酸素-ケイ素結合を含む混合無機酸無水物からなる
群から選ばれるような疎水性材料、および
アニオンを含む親水性材料であって、このアニオンとヒドロニウムイオンとが
反応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、一
酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成しうるような親水性材
料を含んでなり、
上記親水性材料および疎水性材料は、実質的に水を含まずに、隣接した状態で
存在し、
上記親水性材料は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる
ことを特徴とする複合材料。
4.ガスを徐放性放出するための多層複合材料において、
酸放出剤を含む疎水性層、および
アニオンを含む親水性層であって、このアニオンとヒドロニウムイオンとが反
応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、一酸
化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成しうるような親水性層を
含んでなり、
上記親水性層および疎水性層は、実質的に水を含まずに、隣接した状態で存在
し、
上記親水性層は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる
ことを特徴とする複合材料。
5.ガスを徐放性放出するための多層複合材料において、
酸放出剤を含む疎水性層と、アニオンを含む親水性層であって、このアニオン
とヒドロニウムイオンとが反応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、
二酸化窒素、酸化窒素、一酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを
形成しうるような親水性層とを含んでなる層(ただし、これら親水性層および疎
水性層は、相互に分散され、実質的に水を含まない状態で存在する。)、および
この層の表面に接触する湿分制御層であって、この湿分制御層を浸透する湿分
によって酸放出剤が加水分解して多層複合材料からのガスの放出を開始させるよ
うな湿分制御層
を含む
ことを特徴とする複合材料。
6.ガスを時間脈動放出させるための多層複合材料において、
酸放出剤を含む、少なくとも1つの疎水性層、
アニオンを含む親水性層であって、このアニオンとヒドロニウムイオンとが反
応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、一酸
化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成しうるような、少なくと
も1つの親水性層、および
水の疎水性層への拡散または、酸放出剤の加水分解によって形成したヒドロニ
ウムイオンの親水性層への拡散を制御するための、少なくとも3つのバリヤー層
を含み、
複合材料中の層の配列は、式:C(ACB)nC〔式中、Cは、バリヤー層、Aは、疎
水性層、Bは、親水性層、およびnは、1〜10の整数である。〕で定義される
ことを特徴とする複合材料。
7.微生物学的汚染を遅延させるための分散体において、
酸放出剤を含む疎水性連続相、および
アニオンを含む親水性分散相であって、このアニオンとヒドロニウムイオンと
が反応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、
一酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成しうるような親水性
分散相を含んでなり、
上記親水性分散相および疎水性連続相は、実質的に水を含まない状態で存在し
、
上記親水性分散相は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる
ことを特徴とする分散体。
8.微生物学的汚染を遅延させるための分散体において、
酸放出剤を含む疎水性分散相、および
アニオンを含む親水性連続相であって、このアニオンとヒドロニウムイオンと
が反応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、
一酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成しうるような親水性
連続相を含んでなり、
上記親水性連続相および疎水性分散相は、実質的に水を含まない状態で存在し
、
上記親水性連続相は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる
ことを特徴とする分散体。
9.アニオンは、重亜流酸アニオン、シアン化物アニオン、亜硝酸アニオン、
塩化水素酸アニオンまたは硫化水素アニオンである前記1〜8のいずれかに記載の
複合材料または分散体。
10.少なくとも約1.0×10-6mol/cm3のガスを、複合材料から少なくとも1週
間の期間、放出する前記1〜8のいずれかに記載の複合材料または分散体。
11.親水性材料、相または層は、アミド、アミン、アルコール、アミノ基含有
化合物、アミノ基含有化合物およびヒドロキシル基含有化合物からなる群から選
ばれる前記1または3〜8のいずれかに記載の複合材料または分散体。
12.アミドは、ホルムアミド、アクリルアミド-イソプロピルアクリルアミド
、ホルムアミドとアクリルアミド-イソプロピルアクリルアミドとのコポリマー
、アクリルアミドと一級アミンとのコポリマー、アクリルアミドと二級アミンと
のコポリマー、イソプロピルアクリルアミドと一級アミンとのコポリマー、イソ
プロピルアクリルアミドと二級アミンとのコポリマー、N,N-メチレンビスアクリ
ルアミドと一級アミンとのコポリマーおよびN,N-メチレンビスアクリルアミドと
二級アミンとのコポリマーからなる群から選ばれ、
アルコールは、メタノール、エタノール、メトキシエタノールおよびエトキシ
エタノールからなる群から選ばれ、
アミンは、一級アミン、二級アミン、水素結合性側基を有する三級アミン、お
よび非水素結合性側基を有する四級アミン(親水性溶媒中に可溶性)からなる群
から選ばれる前記11記載の複合材料または分散体。
13.アミンは、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノール
アミン、1,3-ジアミノプロパンとN,N-メチレンビスアクリルアミドとのコポリマ
ー、1,2-ジアミノエタンとN,N-メチレンビスアクリルアミドとのコポリマー、4-
ジメチルアミノピリジン、テトラメチレンエチレンジアミン、N,N-ジメチルアミ
ノシクロヘキサン、1-(N-ジプロピルアミノ)-2-カルボキシアミドエタンおよ
び1-(N-ジメチルアミノ)-2-カルボキシアミドエタンからなる群から選ばれる
前記11記載の複合材料または分散体。
14.アミンは、以下の式で示される前記11記載の複合材料または分散体:
式:R3-xNHx、R1R2NCH2CH2C(O)NH2、可溶性N(CH2CH2OH)3-xHx、R3N(NCH2CH2C(
O)NH2)2、(CH3)2N(CH2)zN(CH3)2、R5R6N(CH2)zNHC(O)NH2,N(CH2CH2NHC(O)NH2)3
、〔式中、R置換基は、各々独立して、-(CH2CH2O)yH、-C(CH3)2(CH2)zOH、-(CH2)z
NH(CH2CH2O)zH、-CH(CH3)2、
アルキル、シクロアルキル、ベンジル、アクリルアミドまたはピリジル、
R1、R2、R5およびR6は、アルキル、
R3は、C6〜C12の直鎖アルキル、
R4は、シクロアルキルまたはベンジル、
mは、1〜100、
nは、2または3、
xは、0、1または2、
yは、1または2、および
zは、1〜6である。〕。
15.酸放出剤は、カルボン酸、エステル、無水物、アシルハライド、リン酸、
リン酸エステル、リン酸トリアルキルシリルエステル、リン酸ジアルキルエステ
ル、スルホン酸、スルホン酸エステル、スルホン酸塩化物、無水ホスホケイ酸、
ポリα-ヒドロキシアルコールのカルボキシレート、ホスホシリケートまたはホ
スホシロキサンからなる群から選ばれる前記1〜8のいずれかに記載の複合材料ま
たは分散体。
16.無水物は、有機酸無水物、混合有機酸無水物、有機酸無水物のホモポリマ
ー、混合無機酸無水物のホモポリマー、混合無機酸無水物と二重結合含有モノマ
ーとのコポリマー、有機酸無水物と二重結合含有モノマーとのコポリマー、無水
物とポリプロピレン、ポリエチレンまたはポリスチレンとのブレンドまたはグラ
フトコポリマー、リン酸エステルとポリプロピレン、ポリエチレンまたはポリス
チレンとのブレンドまたはグラフトコポリマー、リン-酸素-ケイ素結合を含む混
合無機酸無水物または、無水マレイン酸、無水メタクリル酸、無水酢酸、無水プ
ロピオン酸もしくは無水コハク酸とビニル、スチレンもしくはアルケンとのコポ
リマーである前記15記載の複合材料または分散体。
17.疎水性材料、疎水性相または疎水性層は、微結晶質ロウ、パラフィンロウ
、合成ロウおよびポリマーからなる群から選ばれる希釈剤を含む前記1〜8の
いずれかに記載の複合材料または分散体。
18.親水性層表面と疎水性層表面は、接触し、この表面接触の後に、加水分解
およびガス放出が起こる前記4記載の複合材料。
19.さらに、親水性層と疎水性層の間に、中間層を含み、この中間層により、
水の疎水性層への拡散および加水分解によって形成したヒドロニウムイオンの親
水性層への拡散を制御して、ガスの放出速度を制御する前記4記載の複合材料。
20.さらに、湿分制御層を、疎水性層表面に接触した状態で含み、これにより
、湿分の疎水性層への侵入速度を制御する前記19記載の複合材料。
21.さらに、第1湿分制御層を疎水性層表面に接触した状態で含み、かつ第2
湿分制御層を親水性層表面に接触した状態で含み、これらにより、湿分の疎水性
層への侵入速度を制御する前記19記載の複合材料。
22.親水性相または親水性層は、さらに、アミド、アミン、グリセリン、アセ
トニトリル、エチレングリコールまたはアルコールを含んでなり、
疎水性相または疎水性層は、さらに、微結晶質ロウ、パラフィンロウ、合成ロ
ウまたはポリマーを含んでなり、
酸放出剤には、カルボン酸、エステル、無水物、アシルハライド、リン酸、リ
ン酸エステル、リン酸トリアルキルシリルエステル、リン酸ジアルキルエステル
、スルホン酸、スルホン酸エステル、スルホン酸塩化物、無水ホスホケイ酸、ポ
リα-ヒドロキシアルコールのカルボキシレート、ホスホシリケートまたはホス
ホシロキサンが包含される前記4〜6のいずれかに記載の複合材料。
23.中間層またはバリヤー層は、各々独立して、スルホン化もしくはホスホリ
ル化オリゴアルケンポリアイオノマーもしくはポリアルケンポリアイオノマー、
リン酸多価アルコールもしくはホスホケイ酸多価アルコールエステル置換脂質、
またはリン酸多価アルコールもしくはホスホケイ酸多価アルコールエステル置換
脂質とアルケンポリマーもしくはオリゴマーとの混合物を含んでなり、
親水性層は、さらに、アミド、アミン、グリセリン、アセトニトリル、エチレ
ングリコールまたはアルコールを含んでなり、
疎水性層は、さらに、微結晶質ロウ、パラフィンロウ、合成ロウまたはポリマ
ーを含んでなり、
酸放出剤には、カルボン酸、エステル、無水物、アシルハライド、リン酸、リ
ン酸エステル、リン酸トリアルキルシリルエステル、リン酸ジアルキルエステル
、スルホン酸、スルホン酸エステル、スルホン酸塩化物、無水ホスホケイ酸、ポ
リα-ヒドロキシアルコールのカルボキシレート、ホスホシリケートまたはホス
ホシロキサンが包含される前記6〜19のいずれかに記載の複合材料。
24.親水性層、疎水性層、中間層またはバリヤー層は、無水塩または乾燥剤を
含み、これにより、加水分解を遅延させる前記6〜19のいずれかに記載の複合材
料。
25.前記層の第2表面は、第2湿分制御層に接触状態である前記5記載の複合
材料。
26.前記層は、無水塩または乾燥剤を含み、これにより、加水分解を遅延させ
る前記5記載の複合材料。
27.複合材料を製造する方法において、
アニオン含有塩を親水性材料中に溶解し、
次いで、親水性材料を、酸放出剤含有疎水性材料に混合すること、および
上記アニオンは、ヒドロニウムイオンと反応して、二酸化硫黄、硫化水素、シ
アン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、一酸化二塩素および塩素からなる群から
選ばれるガスを形成することができ、
上記親水性材料および疎水性材料は、実質的に水を含まずに、隣接した状態で
存在し、
上記親水性材料は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる
ことを特徴とする方法。
28.複合材料を湿分に暴露して酸放出剤を加水分解し、これにより、ガスを複
合材料から放出する前記27記載の方法。
29.さらに、複合材料を基材に適用してフィルムを形成する前記27記載の方法
。
30.少なくとも約1.0×10-6mol/cm3のガスを、フィルムから1週間の期
間で放出する前記29記載の方法。
31.親水性材料は、アミド、アミン、アルコール、アミノ基含有化合物、アミ
ノ基含有化合物およびヒドロキシル基含有化合物からなる群から選ばれ、
酸放出剤は、カルボン酸、エステル、無水物、アシルハライド、リン酸、リン
酸エステル、リン酸トリアルキルシリルエステル、リン酸ジアルキルエステル、
スルホン酸、スルホン酸エステル、スルホン酸塩化物、無水ホスホケイ酸、ポリ
α-ヒドロキシアルコールのカルボキシレート、ホスホシリケートおよびホスホ
シロキサンからなる群から選ばれ、
疎水性材料は、微結晶質ロウ、パラフィンロウ、合成ロウおよびポリマーから
なる群から選ばれる希釈剤、またはN-メチルアセトアミド、ホルムアミド、スク
シンアミド、N-エチルアセトアミド、N-メチルホルムアミド、N-エチルホルムア
ミドおよび酸化アルキレン置換アミドからなる群から選ばれる可塑剤を含む前記
27記載の方法。
32.物質表面の微生物学的汚染を、物質内または物質周囲の大気中で遅延、停
止、防止または制御する方法において、
物質の表面を、周囲湿分の不存在下ではガスを放出しないような複合材料に暴
露し、表面を湿分に暴露し、これにより、殺生物性ガスを複合材料から形成して
、表面周囲の大気中に放出すること、および
上記複合材料は、
酸放出剤を含む疎水性材料、および
アミン、アミド、アルコール、アミノ基含有化合物、アミノ基含有化合物また
はヒドロキシル基含有化合物、およびアニオンを含む親水性材料であって、この
アニオンとヒドロニウムイオンとが反応して、二酸化硫黄および一酸化二塩素か
らなる群から選ばれるガスを形成するような親水性材料
を含むことを特徴とする方法。
33.物質表面の微生物学的汚染を、物質内または物質周囲の大気中で遅延、停
止、防止または制御する方法において、
物質を、周囲湿分の不存在下ではガスを放出しないような複合材料の付近に配
置し、複合材料を湿分に暴露し、これにより、殺生物性ガスを複合材料から物質
周囲の大気中に放出すること、および
上記複合材料は、
酸放出剤を含む疎水性材料、および
アミン、アミド、アルコール、アミノ基含有化合物、アミノ基含有化合物また
はヒドロキシル基含有化合物、およびアニオンを含む親水性材料であって、この
アニオンとヒドロニウムイオンとが反応して、二酸化硫黄および一酸化二塩素か
らなる群から選ばれるガスを形成するような親水性材料
を含むことを特徴とする方法。
34.微生物の物質への化学走化性吸引力を、遅延、防止または制御する方法に
おいて、
物質の表面を、周囲湿分の不存在下ではガスを放出しないような複合材料に暴
露し、表面を湿分に暴露し、これにより、臭気マスキングガスを複合材料から形
成して、表面周囲の大気中に放出する
ことを特徴とする方法。
35.微生物の物質への化学走化性吸引力を、遅延、防止または制御する方法に
おいて、
物質を、周囲湿分の不存在下ではガスを放出しないような複合材料の付近に配
置し、複合材料を湿分に暴露し、これにより、臭気マスキングガスを複合材料か
ら物質周囲の大気中に放出する
ことを特徴とする方法。
36.物質の表面を、複合材料と共に含浸する前記32または34記載の方法。
37.物質および複合材料は、容器内に収納される前記32〜35のいずれかに記載
の複合材料。
38.容器は、気密シールされる前記37記載の方法。
39.容器は、部分的にシールされる前記37記載の方法。
40.前記物質は、土壌であり、複合材料は、土壌を肥沃にしうる材料である前
記32または34記載の方法。
41.複合材料は、ガス透過性容器内に収納される前記33または35記載の方法。
42.複合材料は、前記物質に混合される前記33または35記載の方法。
43.ガスを徐放性放出するための殺生物用および脱臭用粉末において、
アニオンを含む粒子であって、このアニオンとヒドロニウムイオンとが反応し
て、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、一酸化二
塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成しうるような粒子、および
上記粒子を表面に有する、酸放出剤含有疎水性コアー
を含んでなり、
上記粒子および疎水性コアーは、実質的に水を含まない状態で存在し、
上記粒子は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる
ことを特徴とする粉末。
44.ガスを徐放性放出するための殺生物用および脱臭用粉末において、
アニオン含有塩を含む粒子であって、このアニオンとヒドロニウムイオンとが
反応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、一
酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成しうるような粒子、お
よび
上記粒子を表面に有する、酸放出型ロウ含有疎水性コアー
を含んでなり、
上記粒子および疎水性コアーは、実質的に水を含まない状態で存在し、
上記粒子は、酸放出型ロウの加水分解後にガスを形成して、放出しうる
ことを特徴とする粉末。
45.さらに、疎水性コアーの表面に無水の粒子を含む前記43または44記載の粉
末。
46.無水の粒子は、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸第一鉄、硫酸マグ
ネシウム、塩化カルシウム、湿分除去シリカゲル、アルミナ、ゼオライト、ベン
トナイトクレー、カオリンクレー、過マンガン酸カリウム、モレキュラーシーブ
または酸素スカベンジャー塩を含んでなる前記45記載の粉末。
47.上記粒子は、重亜流酸アルカリ金属塩、重亜流酸アルカリ土類金属塩、遷
移金属イオンまたはプロトン化一級、二級、三級もしくは四級アミンの重亜流酸
塩、硫化水素アルカリ金属塩、硫化水素アルカリ土類金属塩、遷移金属イオンま
たはプロトン化一級、二級、三級もしくは四級アミンの硫化水素塩、亜硝酸アル
カリ金属塩、亜硝酸アルカリ土類金属塩、遷移金属イオンまたはプロトン化一級
、二級、三級もしくは四級アミンの亜硝酸塩、次亜塩素酸アルカリ金属塩、次亜
塩素酸アルカリ土類金属塩、遷移金属イオンまたはプロトン化一級、二級、三級
もしくは四級アミンの次亜塩素酸塩、アルカリ金属シアン化物、アルカリ土類金
属シアン化物、または、遷移金属イオンまたはプロトン化一級、二級、三級もし
くは四級アミンのシアン化物を含み、
疎水性コアーは、さらに、微結晶質ロウ、パラフィンロウ、合成ロウまたはポ
リマーを含んでなり、
酸放出剤には、カルボン酸、エステル、無水物、アシルハライド、リン酸、リ
ン酸エステル、リン酸トリアルキルシリルエステル、リン酸ジアルキルエステル
、スルホン酸、スルホン酸エステル、スルホン酸塩化物、無水ホスホケイ酸、ポ
リα-ヒドロキシアルコールのカルボキシレート、ホスホシリケートまたはホス
ホシロキサンが包含される前記43または44記載の粉末。
48.疎水性コアーは、式:
〔式中、Gは、式:
Rは、各々独立して、水素、ヒドロキシ、アルキル、アルケニル、または-OC(O
)R'、
R'は、C4〜C27アルキルまたはC4〜C27アルケニル、
xは、1〜30の整数、
yは、0〜30の整数、および
zは、0〜30の整数である。〕
で示される無水ホスホケイ酸のグリセロールベースエステル、酸放出型ロウとし
て含む前記43または44記載の粉末。
49.ガスを徐放性放出するための粉末を製造する方法において、
ヒドロニウムイオンとの反応によって、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素
酸、二酸化窒素、酸化窒素、一酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガ
スを形成しうるようなアニオンを含有する粒子を形成し、
酸放出剤含有疎水性材料を、粒子の流動床に噴霧して、疎水性材料含有コアー
と、コアー表面にアニオン含有粒子層とを有する粉末を形成する
ことを特徴とする方法。
50.流動床は、無水の粒子を含み、これにより疎水性コアー表面の粒子層が無
水の粒子を含むことができる前記49記載の方法。
51.表面上の微生物学的汚染を遅延させる方法および/または表面を脱臭する
方法において、
表面を、湿分の不存在下ではガスを放出しないような粉末に暴露し、表面を湿
分に暴露し、これにより、ガスを、粉末から表面周囲の大気中に放出すること、
および
上記粉末は、酸放出剤含有疎水性コアーと、その表面にアニオンとを有し、
このアニオンは、ヒドロニウムイオンと反応してガスを形成することができ、
このガスは、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素
、一酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれる
ことを特徴とする方法。
52.医学用装置、器具または必需品を殺菌する方法において、
湿分の不存在下に不活性である第1組成物を、第1構成要素の外面に適用し、
湿分の不存在下に不活性である第2組成物を、第2構成要素の内面に適用し、
第1構成要素表面および第2構成要素表面上の第1組成物および第2組成物を
、相互に接触させて、複合体を形成し、
複合体を湿分に暴露して、複合体から殺生物剤ガスの医学用装置周囲の大気中
への放出を開始させて、医学用装置、器具または必需品周囲の大気中に放出し、
これにより、医学用装置、器具または必需品を殺菌すること、および
殺生物性ガスは、二酸化硫黄および一酸化二塩素からなる群から選ばれる
ことを特徴とする方法。
53.第1および第2構成要素は、相互に連通する管、すなわち、静脈用バッグ
、留置カテーテル、腹膜透析、経皮装置、経皮的アクセスまたは人工肛門形成用
袋のための付属品、または自己滅菌パッケージ形成用のパッケージクロージャー
であるか、または
第1構成要素は、管で、第2構成要素は、針である前記52記載の方法。」
(別紙)
請求の範囲
1.微生物学的汚染を遅延させるための複合材料において、
酸放出剤および希釈剤を含む疎水性材料、および
アニオンを含む親水性材料であって、このアニオンとヒドロニウムイオンとが
反応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、一
酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成しうるような親水性材
料を含んでなり、
上記親水性材料および疎水性材料は、実質的に水を含まずに、隣接した状態で
存在し、
上記親水性材料は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる
ことを特徴とする複合材料。
2.微生物学的汚染を遅延させるための複合材料において、
酸放出剤を含む疎水性材料、および
アミン、アミド、アルコールまたはアミノ、アミドもしくはヒドロキシル基含
有化合物を含み、かつアニオンを含む親水性材料であって、このアニオンとヒド
ロニウムイオンとが反応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化
窒素、酸化窒素、一酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成し
うるような親水性材料を含んでなり、
上記親水性材料および疎水性材料は、実質的に水を含まずに、隣接した状態で
存在し、
上記親水性材料は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる
ことを特徴とする複合材料。
3.微生物学的汚染を遅延させるための複合材料において、
酸放出剤を含む疎水性材料であって、酸放出剤が、リン酸、リン酸トリアルキ
ルシリルエステル、リン酸ジアルキル、スルホン酸、スルホン酸塩化物、混合無
機酸無水物のホモポリマー、ホスホシリケート、無水ホスホケイ酸、ホスホシロ
キサン、ポリα-ヒドロキシアルコールのカルボキシレート、有機酸無水物と二
重結合含有モノマーとのコポリマー、混合無機酸無水物と二重結合含有モノマー
とのコポリマー、およびリン-酸素-ケイ素結合を含む混合無機酸無水物からなる
群から選ばれるような疎水性材料、および
アニオンを含む親水性材料であって、このアニオンとヒドロニウムイオンとが
反応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、一
酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成しうるような親水性材
料を含んでなり、
上記親水性材料および疎水性材料は、実質的に水を含まずに、隣接した状態で
存在し、
上記親水性材料は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる
ことを特徴とする複合材料。
4.ガスを徐放性放出するための多層複合材料において、
酸放出剤を含む疎水性層、および
アニオンを含む親水性層であって、このアニオンとヒドロニウムイオンとが反
応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、一酸
化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成しうるような親水性層を
含んでなり、
上記親水性層および疎水性層は、実質的に水を含まずに、隣接した状態で存在
し、
上記親水性層は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる
ことを特徴とする複合材料。
5.ガスを徐放性放出するための多層複合材料において、
酸放出剤を含む疎水性層と、アニオンを含む親水性層であって、このアニオン
とヒドロニウムイオンとが反応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、
二酸化窒素、酸化窒素、一酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを
形成しうるような親水性層とを含んでなる層(ただし、これら親水性層および疎
水性層は、相互に分散され、実質的に水を含まない状態で存在する。)、および
この層の表面に接触する湿分制御層であって、この湿分制御層を浸透する湿分
によって酸放出剤が加水分解して多層複合材料からのガスの放出を開始させるよ
うな湿分制御層
を含む
ことを特徴とする複合材料。
6.ガスを時間脈動放出させるための多層複合材料において、
酸放出剤を含む、少なくとも1つの疎水性層、
アニオンを含む親水性層であって、このアニオンとヒドロニウムイオンとが反
応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、一酸
化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成しうるような、少なくと
も1つの親水性層、および
水の疎水性層への拡散または、酸放出剤の加水分解によって形成したヒドロニ
ウムイオンの親水性層への拡散を制御するための、少なくとも3つのバリヤー層
を含み、
複合材料中の層の配列は、式:C(ACB)nC〔式中、Cは、バリヤー層、Aは、疎
水性層、Bは、親水性層、およびnは、1〜10の整数である。〕で定義される
ことを特徴とする複合材料。
7.微生物学的汚染を遅延させるための分散体において、
酸放出剤を含む疎水性連続相、および
アニオンを含む親水性分散相であって、このアニオンとヒドロニウムイオンと
が反応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、
一酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成しうるような親水性
分散相を含んでなり、
上記親水性分散相および疎水性連続相は、実質的に水を含まない状態で存在し
、
上記親水性分散相は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる
ことを特徴とする分散体。
8.微生物学的汚染を遅延させるための分散体において、
酸放出剤を含む疎水性分散相、および
アニオンを含む親水性連続相であって、このアニオンとヒドロニウムイオンと
が反応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、
一酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成しうるような親水性
連続相を含んでなり、
上記親水性連続相および疎水性分散相は、実質的に水を含まない状態で存在し
、
上記親水性連続相は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる
ことを特徴とする分散体。
9.アニオンは、重亜流酸アニオン、シアン化物アニオン、亜硝酸アニオン、
塩化水素酸アニオンまたは硫化水素アニオンである請求項1〜8のいずれかに記載
の複合材料または分散体。
10 .親水性層表面と疎水性層表面は、接触し、この表面接触の後に、加水分解
およびガス放出が起こる請求項4記載の複合材料。
11 .さらに、親水性層と疎水性層の間に、中間層を含み、この中間層により、
水の疎水性層への拡散および加水分解によって形成したヒドロニウムイオンの親
水性層への拡散を制御して、ガスの放出速度を制御する請求項4記載の複合材料
。
12 .親水性層、疎水性層、中間層またはバリヤー層は、無水塩または乾燥剤を
含み、これにより、加水分解を遅延させる請求項6〜11 のいずれかに記載の複合
材料。
13 .複合材料を製造する方法において、
アニオン含有塩を親水性材料中に溶解し、
次いで、親水性材料を、酸放出剤含有疎水性材料に混合すること、および
上記アニオンは、ヒドロニウムイオンと反応して、二酸化硫黄、硫化水素、シ
アン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、一酸化二塩素および塩素からなる群から
選ばれるガスを形成することができ、
上記親水性材料および疎水性材料は、実質的に水を含まずに、隣接した状態で
存在し、
上記親水性材料は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる
ことを特徴とする方法。14 .物質表面の微生物学的汚染を、物質内または物質周囲の大気中で遅延、停
止、防止または制御する方法において、
物質の表面を、周囲湿分の不存在下ではガスを放出しないような複合材料に暴
露し、表面を湿分に暴露し、これにより、殺生物性ガスを複合材料から形成して
、表面周囲の大気中に放出すること、および
上記複合材料は、
酸放出剤を含む疎水性材料、および
アミン、アミド、アルコール、アミノ基含有化合物、アミノ基含有化合物また
はヒドロキシル基含有化合物、およびアニオンを含む親水性材料であって、この
アニオンとヒドロニウムイオンとが反応して、二酸化硫黄および一酸化二塩素か
らなる群から選ばれるガスを形成するような親水性材料
を含むことを特徴とする方法。
15 .物質表面の微生物学的汚染を、物質内または物質周囲の大気中で遅延、停
止、防止または制御する方法において、
物質を、周囲湿分の不存在下ではガスを放出しないような複合材料の付近に配
置し、複合材料を湿分に暴露し、これにより、殺生物性ガスを複合材料から物質
周囲の大気中に放出すること、および
上記複合材料は、
酸放出剤を含む疎水性材料、および
アミン、アミド、アルコール、アミノ基含有化合物、アミノ基含有化合物また
はヒドロキシル基含有化合物、およびアニオンを含む親水性材料であって、この
アニオンとヒドロニウムイオンとが反応して、二酸化硫黄および一酸化二塩素か
らなる群から選ばれるガスを形成するような親水性材料
を含むことを特徴とする方法。16 .微生物の物質への化学走化性吸引力を、遅延、防止または制御する方法に
おいて、
物質の表面を、周囲湿分の不存在下ではガスを放出しないような複合材料に暴
露し、表面を湿分に暴露し、これにより、臭気マスキングガスを複合材料から形
成して、表面周囲の大気中に放出する
ことを特徴とする方法。
17 .微生物の物質への化学走化性吸引力を、遅延、防止または制御する方法に
おいて、
物質を、周囲湿分の不存在下ではガスを放出しないような複合材料の付近に配
置し、複合材料を湿分に暴露し、これにより、臭気マスキングガスを複合材料か
ら物質周囲の大気中に放出する
ことを特徴とする方法。
18 .ガスを徐放性放出するための殺生物用および脱臭用粉末において、
アニオンを含む粒子であって、このアニオンとヒドロニウムイオンとが反応し
て、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、一酸化二
塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成しうるような粒子、および
上記粒子を表面に有する、酸放出剤含有疎水性コアー
を含んでなり、
上記粒子および疎水性コアーは、実質的に水を含まない状態で存在し、
上記粒子は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる
ことを特徴とする粉末。
19 .ガスを徐放性放出するための殺生物用および脱臭用粉末において、
アニオン含有塩を含む粒子であって、このアニオンとヒドロニウムイオンとが
反応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、一
酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成しうるような粒子、お
よび
上記粒子を表面に有する、酸放出型ロウ含有疎水性コアー
を含んでなり、
上記粒子および疎水性コアーは、実質的に水を含まない状態で存在し、
上記粒子は、酸放出型ロウの加水分解後にガスを形成して、放出しうる
ことを特徴とする粉末。
20 .さらに、疎水性コアーの表面に無水の粒子を含む請求項18 または19記 載
の粉末。
21 .ガスを徐放性放出するための粉末を製造する方法において、
ヒドロニウムイオンとの反応によって、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素
酸、二酸化窒素、酸化窒素、一酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガ
スを形成しうるようなアニオンを含有する粒子を形成し、
酸放出剤含有疎水性材料を、粒子の流動床に噴霧して、疎水性材料含有コアー
と、コアー表面にアニオン含有粒子層とを有する粉末を形成する
ことを特徴とする方法。
22 .流動床は、無水の粒子を含み、これにより疎水性コアー表面の粒子層が無
水の粒子を含むことができる請求項21 記載の方法。
23 .表面上の微生物学的汚染を遅延させる方法および/または表面を脱臭する
方法において、
表面を、湿分の不存在下ではガスを放出しないような粉末に暴露し、表面を湿
分に暴露し、これにより、ガスを、粉末から表面周囲の大気中に放出すること、
および
上記粉末は、酸放出剤含有疎水性コアーと、その表面にアニオンとを有し、
このアニオンは、ヒドロニウムイオンと反応してガスを形成することができ、
このガスは、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素
、一酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれる
ことを特徴とする方法。
24 .医学用装置、器具または必需品を殺菌する方法において、
湿分の不存在下に不活性である第1組成物を、第1構成要素の外面に適用し、
湿分の不存在下に不活性である第2組成物を、第2構成要素の内面に適用し、
第1構成要素表面および第2構成要素表面上の第1組成物および第2組成物を
、相互に接触させて、複合体を形成し、
複合体を湿分に暴露して、複合体から殺生物剤ガスの医学用装置周囲の大気中
への放出を開始させて、医学用装置、器具または必需品周囲の大気中に放出し、
これにより、医学用装置、器具または必需品を殺菌すること、および
殺生物性ガスは、二酸化硫黄および一酸化二塩素からなる群から選ばれる
ことを特徴とする方法。
25 .第1および第2構成要素は、相互に連通する管、すなわち、静脈用バッグ
、留置カテーテル、腹膜透析、経皮装置、経皮的アクセスまたは人工肛門形成用
袋のための付属品、または自己滅菌パッケージ形成用のパッケージクロージャー
であるか、または
第1構成要素は、管で、第2構成要素は、針である請求項24 記載の方法。
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(51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)
C09K 17/00 C09K 17/00 H
(72)発明者 ウェリングホフ,スティーブン・ティ
アメリカ合衆国78228―0510テキサス州
サン・アントニオ、クレブラ・ロード6220
番
(72)発明者 バレンバーグ,サムナー・エイ
アメリカ合衆国60611イリノイ州シカゴ、
ノース・ミシガン・アベニュー919番、ス
ウィート1710
(72)発明者 カンパ,ジョエル・ジェイ
アメリカ合衆国78611テキサス州バーネッ
ト、ポスト・オフィス・ボックス・ワイ、
インダストリアル・ブールバード304番
(72)発明者 バーロー,ダーレン・イー
アメリカ合衆国78228―0510テキサス州サ
ン・アントニオ、クレブラ・ロード6220番
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.微生物学的汚染を遅延させるための複合材料において、 酸放出剤および希釈剤を含む疎水性材料、および アニオンを含む親水性材料であって、このアニオンとヒドロニウムイオンとが 反応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、一 酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成しうるような親水性材 料を含んでなり、 上記親水性材料および疎水性材料は、実質的に水を含まずに、隣接した状態で 存在し、 上記親水性材料は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる ことを特徴とする複合材料。 2.微生物学的汚染を遅延させるための複合材料において、 酸放出剤を含む疎水性材料、および アミン、アミド、アルコールまたはアミノ、アミドもしくはヒドロキシル基含 有化合物を含み、かつアニオンを含む親水性材料であって、このアニオンとヒド ロニウムイオンとが反応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化 窒素、酸化窒素、一酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成し うるような親水性材料を含んでなり、 上記親水性材料および疎水性材料は、実質的に水を含まずに、隣接した状態で 存在し、 上記親水性材料は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる ことを特徴とする複合材料。 3.微生物学的汚染を遅延させるための複合材料において、 酸放出剤を含む疎水性材料であって、酸放出剤が、リン酸、リン酸トリアルキ ルシリルエステル、リン酸ジアルキル、スルホン酸、スルホン酸塩化物、混合無 機酸無水物のホモポリマー、ホスホシリケート、無水ホスホケイ酸、ホスホシロ キサン、ポリα-ヒドロキシアルコールのカルボキシレート、有機酸無水物と二 重結合含有モノマーとのコポリマー、混合無機酸無水物と二重結合含有モノマー とのコポリマー、およびリン-酸素-ケイ素結合を含む混合無機酸無水物からなる 群から選ばれるような疎水性材料、および アニオンを含む親水性材料であって、このアニオンとヒドロニウムイオンとが 反応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、一 酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成しうるような親水性材 料を含んでなり、 上記親水性材料および疎水性材料は、実質的に水を含まずに、隣接した状態で 存在し、 上記親水性材料は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる ことを特徴とする複合材料。 4.ガスを徐放性放出するための多層複合材料において、 酸放出剤を含む疎水性層、および アニオンを含む親水性層であって、このアニオンとヒドロニウムイオンとが反 応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、一酸 化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成しうるような親水性層を 含んでなり、 上記親水性層および疎水性層は、実質的に水を含まずに、隣接した状態で存在 し、 上記親水性層は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる ことを特徴とする複合材料。 5.ガスを徐放性放出するための多層複合材料において、 酸放出剤を含む疎水性層と、アニオンを含む親水性層であって、このアニオン とヒドロニウムイオンとが反応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、 二酸化窒素、酸化窒素、一酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを 形成しうるような親水性層とを含んでなる層(ただし、これら親水性層および疎 水性層は、相互に分散され、実質的に水を含まない状態で存在する。)、および この層の表面に接触する湿分制御層であって、この湿分制御層を浸透する湿分 によって酸放出剤が加水分解して多層複合材料からのガスの放出を開始させるよ うな湿分制御層 を含む ことを特徴とする複合材料。 6.ガスを時間脈動放出させるための多層複合材料において、 酸放出剤を含む、少なくとも1つの疎水性層、 アニオンを含む親水性層であって、このアニオンとヒドロニウムイオンとが反 応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、一酸 化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成しうるような、少なくと も1つの親水性層、および 水の疎水性層への拡散または、酸放出剤の加水分解によって形成したヒドロニ ウムイオンの親水性層への拡散を制御するための、少なくとも3つのバリヤー層 を含み、 複合材料中の層の配列は、式:C(ACB)nC〔式中、Cは、バリヤー層、Aは、疎 水性層、Bは、親水性層、およびnは、1〜10の整数である。〕で定義される ことを特徴とする複合材料。 7.微生物学的汚染を遅延させるための分散体において、 酸放出剤を含む疎水性連続相、および アニオンを含む親水性分散相であって、このアニオンとヒドロニウムイオンと が反応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、 一酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成しうるような親水性 分散相を含んでなり、 上記親水性分散相および疎水性連続相は、実質的に水を含まない状態で存在し 、 上記親水性分散相は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる ことを特徴とする分散体。 8.微生物学的汚染を遅延させるための分散体において、 酸放出剤を含む疎水性分散相、および アニオンを含む親水性連続相であって、このアニオンとヒドロニウムイオンと が反応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、 一酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成しうるような親水性 連続相を含んでなり、 上記親水性連続相および疎水性分散相は、実質的に水を含まない状態で存在し 、 上記親水性連続相は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる ことを特徴とする分散体。 9.アニオンは、重亜流酸アニオン、シアン化物アニオン、亜硝酸アニオン、 塩化水素酸アニオンまたは硫化水素アニオンである請求項1〜8のいずれかに記載 の複合材料または分散体。 10.少なくとも約1.0×10-6mol/cm3のガスを、複合材料から少なくとも1週 間の期間、放出する請求項1〜8のいずれかに記載の複合材料または分散体。 11.親水性材料、相または層は、アミド、アミン、アルコール、アミノ基含有 化合物、アミノ基含有化合物およびヒドロキシル基含有化合物からなる群から選 ばれる請求項1または3〜8のいずれかに記載の複合材料または分散体。 12.アミドは、ホルムアミド、アクリルアミド-イソプロピルアクリルアミド 、ホルムアミドとアクリルアミド-イソプロピルアクリルアミドとのコポリマー 、アクリルアミドと一級アミンとのコポリマー、アクリルアミドと二級アミンと のコポリマー、イソプロピルアクリルアミドと一級アミンとのコポリマー、イソ プロピルアクリルアミドと二級アミンとのコポリマー、N,N-メチレンビスアクリ ルアミドと一級アミンとのコポリマーおよびN,N-メチレンビスアクリルアミドと 二級アミンとのコポリマーからなる群から選ばれ、 アルコールは、メタノール、エタノール、メトキシエタノールおよびエトキシ エタノールからなる群から選ばれ、 アミンは、一級アミン、二級アミン、水素結合性側基を有する三級アミン、お よび非水素結合性側基を有する四級アミン(親水性溶媒中に可溶性)からなる群 から選ばれる請求項11記載の複合材料または分散体。 13.アミンは、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノール アミン、1,3-ジアミノプロパンとN,N-メチレンビスアクリルアミドとのコポリマ ー、1,2-ジアミノエタンとN,N-メチレンビスアクリルアミドとのコポリマ ー、4-ジメチルアミノピリジン、テトラメチレンエチレンジアミン、N,N-ジメチ ルアミノシクロヘキサン、1-(N-ジプロピルアミノ)-2-カルボキシアミドエタ ンおよび1-(N-ジメチルアミノ)-2-カルボキシアミドエタンからなる群から選 ばれる請求項11記載の複合材料または分散体。 14.アミンは、以下の式で示される請求項11記載の複合材料または分散体: 式:R3-xNHx、R1R2NCH2CH2C(O)NH2、可溶性N(CH2CH2OH)3-xHx、R3N(NCH2CH2C( O)NH2)2、(CH3)2N(CH2)zN(CH3)2、R5R6N(CH2)zNHC(O)NH2,N(CH2CH2NHC(O)NH2)3 、 〔式中、R置換基は、各々独立して、-(CH2CH2O)yH、-C(CH3)2(CH2)zOH、-(CH2)z NH(CH2CH2O)zH、-CH(CH3)2、 アルキル、シクロアルキル、ベンジル、アクリルアミドまたはピリジル、 R1、R2、R5およびR6は、アルキル、 R3は、C6〜C12の直鎖アルキル、 R4は、シクロアルキルまたはベンジル、 mは、1〜100、 nは、2または3、 xは、0、1または2、 yは、1または2、および zは、1〜6である。〕。 15.酸放出剤は、カルボン酸、エステル、無水物、アシルハライド、リン酸、 リン酸エステル、リン酸トリアルキルシリルエステル、リン酸ジアルキルエステ ル、スルホン酸、スルホン酸エステル、スルホン酸塩化物、無水ホスホケイ酸、 ポリα-ヒドロキシアルコールのカルボキシレート、ホスホシリケートまたはホ スホシロキサンからなる群から選ばれる請求項1〜8のいずれかに記載の複合材料 または分散体。 16.無水物は、有機酸無水物、混合有機酸無水物、有機酸無水物のホモポリマ ー、混合無機酸無水物のホモポリマー、混合無機酸無水物と二重結合含有モノマ ーとのコポリマー、有機酸無水物と二重結合含有モノマーとのコポリマー、無水 物とポリプロピレン、ポリエチレンまたはポリスチレンとのブレンドまたはグラ フトコポリマー、リン酸エステルとポリプロピレン、ポリエチレンまたはポリス チレンとのブレンドまたはグラフトコポリマー、リン-酸素-ケイ素結合を含む混 合無機酸無水物または、無水マレイン酸、無水メタクリル酸、無水酢酸、無水プ ロピオン酸もしくは無水コハク酸とビニル、スチレンもしくはアルケンとのコポ リマーである請求項15記載の複合材料または分散体。 17.疎水性材料、疎水性相または疎水性層は、微結晶質ロウ、パラフィンロウ 、合成ロウおよびポリマーからなる群から選ばれる希釈剤を含む請求項1〜8のい ずれかに記載の複合材料または分散体。 18.親水性層表面と疎水性層表面は、接触し、この表面接触の後に、加水分解 およびガス放出が起こる請求項4記載の複合材料。 19.さらに、親水性層と疎水性層の間に、中間層を含み、この中間層により、 水の疎水性層への拡散および加水分解によって形成したヒドロニウムイオンの親 水性層への拡散を制御して、ガスの放出速度を制御する請求項4記載の複合材 料。 20.さらに、湿分制御層を、疎水性層表面に接触した状態で含み、これにより 、湿分の疎水性層への侵入速度を制御する請求項19記載の複合材料。 21.さらに、第1湿分制御層を疎水性層表面に接触した状態で含み、かつ第2 湿分制御層を親水性層表面に接触した状態で含み、これらにより、湿分の疎水性 層への侵入速度を制御する請求項19記載の複合材料。 22.親水性相または親水性層は、さらに、アミド、アミン、グリセリン、アセ トニトリル、エチレングリコールまたはアルコールを含んでなり、 疎水性相または疎水性層は、さらに、微結晶質ロウ、パラフィンロウ、合成ロ ウまたはポリマーを含んでなり、 酸放出剤には、カルボン酸、エステル、無水物、アシルハライド、リン酸、リ ン酸エステル、リン酸トリアルキルシリルエステル、リン酸ジアルキルエステル 、スルホン酸、スルホン酸エステル、スルホン酸塩化物、無水ホスホケイ酸、ポ リα-ヒドロキシアルコールのカルボキシレート、ホスホシリケートまたはホス ホシロキサンが包含される請求項4〜6のいずれかに記載の複合材料。 23.中間層またはバリヤー層は、各々独立して、スルホン化もしくはホスホリ ル化オリゴアルケンポリアイオノマーもしくはポリアルケンポリアイオノマー、 リン酸多価アルコールもしくはホスホケイ酸多価アルコールエステル置換脂質、 またはリン酸多価アルコールもしくはホスホケイ酸多価アルコールエステル置換 脂質とアルケンポリマーもしくはオリゴマーとの混合物を含んでなり、 親水性層は、さらに、アミド、アミン、グリセリン、アセトニトリル、エチレ ングリコールまたはアルコールを含んでなり、 疎水性層は、さらに、微結晶質ロウ、パラフィンロウ、合成ロウまたはポリマ ーを含んでなり、 酸放出剤には、カルボン酸、エステル、無水物、アシルハライド、リン酸、リ ン酸エステル、リン酸トリアルキルシリルエステル、リン酸ジアルキルエステル 、スルホン酸、スルホン酸エステル、スルホン酸塩化物、無水ホスホケイ酸、ポ リα-ヒドロキシアルコールのカルボキシレート、ホスホシリケートまたはホス ホ シロキサンが包含される請求項6〜19のいずれかに記載の複合材料。 24.親水性層、疎水性層、中間層またはバリヤー層は、無水塩または乾燥剤を 含み、これにより、加水分解を遅延させる請求項6〜19のいずれかに記載の複合 材料。 25.前記層の第2表面は、第2湿分制御層に接触状態である請求項5記載の複 合材料。 26.前記層は、無水塩または乾燥剤を含み、これにより、加水分解を遅延させ る請求項5記載の複合材料。 27.複合材料を製造する方法において、 アニオン含有塩を親水性材料中に溶解し、 次いで、親水性材料を、酸放出剤含有疎水性材料に混合すること、および 上記アニオンは、ヒドロニウムイオンと反応して、二酸化硫黄、硫化水素、シ アン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、一酸化二塩素および塩素からなる群から 選ばれるガスを形成することができ、 上記親水性材料および疎水性材料は、実質的に水を含まずに、隣接した状態で 存在し、 上記親水性材料は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる ことを特徴とする方法。 28.複合材料を湿分に暴露して酸放出剤を加水分解し、これにより、ガスを複 合材料から放出する請求項27記載の方法。 29.さらに、複合材料を基材に適用してフィルムを形成する請求項27記載の方 法。 30.少なくとも約1.0×10-6mol/cm3のガスを、フィルムから1週間の期間で 放出する請求項29記載の方法。 31.親水性材料は、アミド、アミン、アルコール、アミノ基含有化合物、アミ ノ基含有化合物およびヒドロキシル基含有化合物からなる群から選ばれ、 酸放出剤は、カルボン酸、エステル、無水物、アシルハライド、リン酸、リン 酸エステル、リン酸トリアルキルシリルエステル、リン酸ジアルキルエステル、 スルホン酸、スルホン酸エステル、スルホン酸塩化物、無水ホスホケイ酸、ポリ α-ヒドロキシアルコールのカルボキシレート、ホスホシリケートおよびホスホ シロキサンからなる群から選ばれ、 疎水性材料は、微結晶質ロウ、パラフィンロウ、合成ロウおよびポリマーから なる群から選ばれる希釈剤、またはN-メチルアセトアミド、ホルムアミド、スク シンアミド、N-エチルアセトアミド、N-メチルホルムアミド、N-エチルホルムア ミドおよび酸化アルキレン置換アミドからなる群から選ばれる可塑剤を含む請求 項27記載の方法。 32.物質表面の微生物学的汚染を、物質内または物質周囲の大気中で遅延、停 止、防止または制御する方法において、 物質の表面を、周囲湿分の不存在下ではガスを放出しないような複合材料に暴 露し、表面を湿分に暴露し、これにより、殺生物性ガスを複合材料から形成して 、表面周囲の大気中に放出すること、および 上記複合材料は、 酸放出剤を含む疎水性材料、および アミン、アミド、アルコール、アミノ基含有化合物、アミノ基含有化合物また はヒドロキシル基含有化合物、およびアニオンを含む親水性材料であって、この アニオンとヒドロニウムイオンとが反応して、二酸化硫黄および一酸化二塩素か らなる群から選ばれるガスを形成するような親水性材料 を含むことを特徴とする方法。 33.物質表面の微生物学的汚染を、物質内または物質周囲の大気中で遅延、停 止、防止または制御する方法において、 物質を、周囲湿分の不存在下ではガスを放出しないような複合材料の付近に配 置し、複合材料を湿分に暴露し、これにより、殺生物性ガスを複合材料から物質 周囲の大気中に放出すること、および 上記複合材料は、 酸放出剤を含む疎水性材料、および アミン、アミド、アルコール、アミノ基含有化合物、アミノ基含有化合物また はヒドロキシル基含有化合物、およびアニオンを含む親水性材料であって、この アニオンとヒドロニウムイオンとが反応して、二酸化硫黄および一酸化二塩素か らなる群から選ばれるガスを形成するような親水性材料 を含むことを特徴とする方法。 34.微生物の物質への化学走化性吸引力を、遅延、防止または制御する方法に おいて、 物質の表面を、周囲湿分の不存在下ではガスを放出しないような複合材料に暴 露し、表面を湿分に暴露し、これにより、臭気マスキングガスを複合材料から形 成して、表面周囲の大気中に放出する ことを特徴とする方法。 35.微生物の物質への化学走化性吸引力を、遅延、防止または制御する方法に おいて、 物質を、周囲湿分の不存在下ではガスを放出しないような複合材料の付近に配 置し、複合材料を湿分に暴露し、これにより、臭気マスキングガスを複合材料か ら物質周囲の大気中に放出する ことを特徴とする方法。 36.物質の表面を、複合材料と共に含浸する請求項32または34記載の方法。 37.物質および複合材料は、容器内に収納される請求項32〜35のいずれかに記 載の複合材料。 38.容器は、気密シールされる請求項37記載の方法。 39.容器は、部分的にシールされる請求項37記載の方法。 40.前記物質は、土壌であり、複合材料は、土壌を肥沃にしうる材料である請 求項32または34記載の方法。 41.複合材料は、ガス透過性容器内に収納される請求項33または35記載の方法 。 42.複合材料は、前記物質に混合される請求項33または35記載の方法。 43.ガスを徐放性放出するための殺生物用および脱臭用粉末において、 アニオンを含む粒子であって、このアニオンとヒドロニウムイオンとが反応し て、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、一酸化二 塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成しうるような粒子、および 上記粒子を表面に有する、酸放出剤含有疎水性コアー を含んでなり、 上記粒子および疎水性コアーは、実質的に水を含まない状態で存在し、 上記粒子は、酸放出剤の加水分解後にガスを形成して、放出しうる ことを特徴とする粉末。 44.ガスを徐放性放出するための殺生物用および脱臭用粉末において、 アニオン含有塩を含む粒子であって、このアニオンとヒドロニウムイオンとが 反応して、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素、一 酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガスを形成しうるような粒子、お よび 上記粒子を表面に有する、酸放出型ロウ含有疎水性コアー を含んでなり、 上記粒子および疎水性コアーは、実質的に水を含まない状態で存在し、 上記粒子は、酸放出型ロウの加水分解後にガスを形成して、放出しうる ことを特徴とする粉末。 45.さらに、疎水性コアーの表面に無水の粒子を含む請求項43または44記載の 粉末。 46.無水の粒子は、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸第一鉄、硫酸マグ ネシウム、塩化カルシウム、湿分除去シリカゲル、アルミナ、ゼオライト、ベン トナイトクレー、カオリンクレー、過マンガン酸カリウム、モレキュラーシーブ または酸素スカベンジャー塩を含んでなる請求項45記載の粉末。 47.上記粒子は、重亜流酸アルカリ金属塩、重亜流酸アルカリ土類金属塩、遷 移金属イオンまたはプロトン化一級、二級、三級もしくは四級アミンの重亜流酸 塩、硫化水素アルカリ金属塩、硫化水素アルカリ土類金属塩、遷移金属イオンま たはプロトン化一級、二級、三級もしくは四級アミンの硫化水素塩、亜硝酸アル カリ金属塩、亜硝酸アルカリ土類金属塩、遷移金属イオンまたはプロトン化一 級、二級、三級もしくは四級アミンの亜硝酸塩、次亜塩素酸アルカリ金属塩、次 亜塩素酸アルカリ土類金属塩、遷移金属イオンまたはプロトン化一級、二級、三 級もしくは四級アミンの次亜塩素酸塩、アルカリ金属シアン化物、アルカリ土類 金属シアン化物、または、遷移金属イオンまたはプロトン化一級、二級、三級も しくは四級アミンのシアン化物を含み、 疎水性コアーは、さらに、微結晶質ロウ、パラフィンロウ、合成ロウまたはポ リマーを含んでなり、 酸放出剤には、カルボン酸、エステル、無水物、アシルハライド、リン酸、リ ン酸エステル、リン酸トリアルキルシリルエステル、リン酸ジアルキルエステル 、スルホン酸、スルホン酸エステル、スルホン酸塩化物、無水ホスホケイ酸、ポ リα-ヒドロキシアルコールのカルボキシレート、ホスホシリケートまたはホス ホシロキサンが包含される請求項43または44記載の粉末。 48.疎水性コアーは、式: 〔式中、Gは、式: Rは、各々独立して、水素、ヒドロキシ、アルキル、アルケニル、または-OC(O )R'、 R'は、C4〜C27アルキルまたはC4〜C27アルケニル、 xは、1〜30の整数、 yは、0〜30の整数、および zは、0〜30の整数である。〕 で示される無水ホスホケイ酸のグリセロールベースエステル、酸放出型ロウとし て含む請求項43または44記載の粉末。 49.ガスを徐放性放出するための粉末を製造する方法において、 ヒドロニウムイオンとの反応によって、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素 酸、二酸化窒素、酸化窒素、一酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれるガ スを形成しうるようなアニオンを含有する粒子を形成し、 酸放出剤含有疎水性材料を、粒子の流動床に噴霧して、疎水性材料含有コアー と、コアー表面にアニオン含有粒子層とを有する粉末を形成する ことを特徴とする方法。 50.流動床は、無水の粒子を含み、これにより疎水性コアー表面の粒子層が無 水の粒子を含むことができる請求項49記載の方法。 51.表面上の微生物学的汚染を遅延させる方法および/または表面を脱臭する 方法において、 表面を、湿分の不存在下ではガスを放出しないような粉末に暴露し、表面を湿 分に暴露し、これにより、ガスを、粉末から表面周囲の大気中に放出すること、 および 上記粉末は、酸放出剤含有疎水性コアーと、その表面にアニオンとを有し、 このアニオンは、ヒドロニウムイオンと反応してガスを形成することができ、 このガスは、二酸化硫黄、硫化水素、シアン化水素酸、二酸化窒素、酸化窒素 、一酸化二塩素および塩素からなる群から選ばれる ことを特徴とする方法。 52.医学用装置、器具または必需品を殺菌する方法において、 湿分の不存在下に不活性である第1組成物を、第1構成要素の外面に適用し、 湿分の不存在下に不活性である第2組成物を、第2構成要素の内面に適用し、 第1構成要素表面および第2構成要素表面上の第1組成物および第2組成物を 、相互に接触させて、複合体を形成し、 複合体を湿分に暴露して、複合体から殺生物剤ガスの医学用装置周囲の大気中 への放出を開始させて、医学用装置、器具または必需品周囲の大気中に放出し、 これにより、医学用装置、器具または必需品を殺菌すること、および 殺生物性ガスは、二酸化硫黄および一酸化二塩素からなる群から選ばれる ことを特徴とする方法。 53.第1および第2構成要素は、相互に連通する管、すなわち、静脈用バッグ 、留置カテーテル、腹膜透析、経皮装置、経皮的アクセスまたは人工肛門形成用 袋のための付属品、または自己滅菌パッケージ形成用のパッケージクロージャー であるか、または 第1構成要素は、管で、第2構成要素は、針である請求項52記載の方法。
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