JP2006151885A - 水性抗微生物製剤 - Google Patents

Abstract

【課題】 過酷な促進試験条件下でもイソチアゾロン化合物を水中で安定化させ、フォーミュレーションフレキシビリティーが高く、添加する水系工業製品に対してエマルジョンショックを生じさせない、イソチアゾロン化合物の安定な水性抗微生物製剤を提供する。
【解決の手段】 水中に、５−クロロ−２−メチルイソチアゾリン−３−オン及び２−メチルイソチアゾリン−３−オンのうち少なくとも１種１〜１０重量％、２，２−ジブロモ−２−ニトロエタノール０．５〜４重量％、並びに、銅塩及びマグネシウム塩からなる群から選択される少なくとも１種を前記イソチアゾロン化合物１００部に対して０．００１〜２０部を含有してなる水性抗微生物製剤。
【選択図】 なし

Description

本発明は、各種の工業分野で使用される、イソチアゾロン化合物を含有する安定な水性抗微生物製剤に関する。さらに詳しくは、ブロモ化合物と微量の金属塩とを配合してイソチアゾロン化合物の水中での安定性を一層向上させた水性抗微生物製剤に関する。

イソチアゾロン化合物は抗微生物性を有することが知られており、各種の工業用製品の防腐剤や殺微生物剤として使用されている。イソチアゾロン化合物は水中で短時間に分解するため、イソチアゾロン化合物を単純に水に溶解しただけでは、製剤として到底実用に耐えない。そのため、水に溶解されたイソチアゾロン化合物を安定化するために、多量の金属塩を添加することが行われる（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、大量の金属塩が添加されたイソチアゾロン化合物製剤を水系高分子エマルジョンの防腐剤として添加すると、製剤中に含まれる多量の塩が原因でエマルジョンショックと呼ばれる水系高分子エマルジョンの凝集を引き起こし工業製品としての価値を著しく損失させる不都合を生じることがある。

また、クーリングタワーなどの冷却水のスライムコントロールでは、イソチアゾロン化合物製剤とスケール防止剤や防蝕剤などを一括して配合する水処理用複合水性製剤が利用されており、前記製剤を適宜冷却水に添加するだけで、スライムコントロール、スケール防止、防蝕などの多様な効果が発現、維持される。前述の水処理用複合水性製剤の調製にはイソチアゾロン化合物製剤の他にスケール防止剤、防蝕剤など複数の有機化合物を水に溶解するが、大量の金属塩が添加されたイソチアゾロン化合物製剤を原料として使用した場合には、多量の塩が原因となり、前記有機化合物の溶解度を低下させたり、混合性、混和性を悪化させ製剤調製を困難にするといった、製剤配合の自由度（フォーミュレーションフレキシビリティー）が低下する不都合を生じることがあった。そのためイソチアゾロン化合物製剤中の金属塩は出来る限り少ない方が好ましい。

これに対して、金属塩を使用せずにイソチアゾロン化合物を水中で安定化させる方法が、特許文献２に記載されている。この方法は、安定化剤として、ブロモ化合物を使用するものであり、金属塩を一切使用しない点に特徴がある。
しかしながら、安定化剤として金属塩を使用せずにイソチアゾロン化合物を水中で安定化させる方法でも、安定性は必ずしも充分ではない。

従って、過酷な促進試験条件下でもイソチアゾロン化合物を水中で安定化させ、しかも、エマルジョンショックを生じないで使用することができるイソチアゾロン化合物の安定な水性抗微生物製剤の開発が要望される。

米国特許第３８７０７９５号明細書（クレーム） 特開平４−９３０５号公報

上述の現状に鑑み、本発明は、過酷な促進試験条件下でもイソチアゾロン化合物を水中で安定化させ、しかも、フォーミュレーションフレキシビリティーに優れ、かつエマルジョンショックを生じないイソチアゾロン化合物の安定な水性抗微生物製剤を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究し、検討した結果、イソチアゾロン化合物にブロモ化合物と微量の金属塩とを配合することにより、意外にも極めて安定化された水性抗微生物製剤を得ることが可能であるとの知見を得た。この予想外の知見を基礎として検討を重ねた結果、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明は、水中に、５−クロロ−２−メチルイソチアゾリン−3−オン及び２−メチルイソチアゾリン−3−オンのうち少なくとも１種のイソチアゾロン化合物１〜１０重量％、２，２−ジブロモ−２−ニトロエタノール、２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオール、５−ブロモ−５−ニトロ−１，３−ジオキサン、１，１−ジブロモ−１−ニトロ−２−プロパノール、２，２−ジブロモニトリロプロピオンアミド、１，２−ジブロモ−２，４−ジシアノブテン、２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−ジアセトキシプロパン、及び、トリブロモニトロメタンからなる群から選択される少なくとも１種のブロモ化合物０．５〜１０重量％、並びに、銅塩及びマグネシウム塩からなる群から選択される少なくとも１種の金属塩を上記イソチアゾロン化合物１００重量部に対して０．０１〜２０重量部含有してなる水性抗微生物製剤である。

本発明の一態様においては、上記金属塩として銅塩を上記イソチアゾロン化合物１００重量部に対して０．０１〜０．５重量部含有する。
本発明の他の態様においては、上記金属塩としてマグネシウム塩を上記イソチアゾロン化合物１００重量部に対して０．５〜２０重量部含有する。

（１）本発明の水性抗微生物製剤は、上述の構成により、極めて少量の塩を使用するので、エマルジョンショックを生じることがない。
（２）本発明の水性抗微生物製剤は、上述の構成により、極めて少量の塩を使用するので、フォーミュレーションフレキシビリティーに優れている。
（３）本発明の水性抗微生物製剤は、上述の構成により、従来のブロモ化合物を安定化剤とする処方と比べて、大幅な安定性の増強が可能である。

本発明において、５−クロロ−２−メチルイソチアゾリン−３−オン及び２−メチルイソチアゾリン−３−オンのうち少なくとも１種のイソチアゾロン化合物を配合する。５−クロロ−２−メチルイソチアゾリン−３−オンと２−メチルイソチアゾリン−３−オンとはそれぞれ単独で使用してもよく、又は、両者を併用してもよい。好ましくは５−クロロ−２−メチルイソチアゾリン−３−オン単独、又は、５−クロロ−２−メチルイソチアゾリン−３−オン及び２−メチルイソチアゾリン−３−オンの併用である。併用の場合の配合比は、５−クロロ−２−メチルイソチアゾリン−３−オン対２−メチルイソチアゾリン−３−オンの重量比が、好ましくは９９：１〜１：９９であり、より好ましくは１０：１〜３：１である。

上記イソチアゾロン化合物の配合量は、水性抗微生物製剤中、１〜１０重量％であり、好ましくは１〜８重量％であり、より好ましくは１〜６重量％である。

本発明の水性抗微生物製剤においては、上記ブロモ化合物を配合する。この化合物は、上記イソチアゾロン化合物を安定化するとともに、相乗的に抗微生物作用を発揮する。本発明で使用する化合物は、２，２−ジブロモ−２−ニトロエタノール、２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオール、５−ブロモ−５−ニトロ−１，３−ジオキサン、１，１−ジブロモ−１−ニトロ−２−プロパノール、２，２−ジブロモニトリロプロピオンアミド、１，２−ジブロモ−２，４−ジシアノブテン、２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−ジアセトキシプロパン、及び、トリブロモニトロメタンからなる群から選択される少なくとも１種のブロモ化合物である。これらのうち、２，２−ジブロモ−２−ニトロエタノールが好ましい。

上記ブロモ化合物の配合量は、上記イソチアゾロン化合物１重量部に対して、０．１〜１０重量部が好ましい。また、組成物中、０．５〜２０重量％であり、好ましくは０．５〜４．０重量％である。

本発明の水性抗微生物製剤において、銅塩及びマグネシウム塩からなる群から選択される少なくとも１種の金属塩を配合する。上記銅塩としては、第２銅イオンを与えるものを使用することができ、例えば、硫酸銅、硝酸銅、塩化銅、酢酸銅、臭化銅、塩素酸銅を挙げることができる。これらのうち、硫酸銅、硝酸銅及び塩化銅が好ましく、硫酸銅及び硝酸銅がより好ましい。また、これらのうち２種以上を併用してもよい。

上記マグネシウム塩としては、例えば、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム等を挙げることができる。これらのうち、硝酸マグネシウム及び硫酸マグネシウムが好ましい。

上記金属塩の配合量は、水性抗微生物製剤中、上記イソチアゾロン化合物１００重量部に対して０．０１〜２０重量部である。しかしながら、上記銅塩を使用する場合には、イソチアゾロン化合物１００重量部に対して０．０１〜０．５重量部がより好ましく、０．０１〜０．２重量部が更に好ましい。また、上記マグネシウム塩を使用する場合には、イソチアゾロン化合物１００重量部に対して０．５〜２０重量部がより好ましく、５〜２０重量部が更に好ましい。

本発明の水性抗微生物製剤を調製するには、上記各成分を水に添加して混合すればよい。上記水はとくに限定されず、例えば、蒸留水でも、水道水でも構わない。

本発明の水性抗微生物製剤は、各種の工業製品又は工業用原材料に使用され得る。例えば、繊維、塗料、接着剤、木材、皮革、紙加工品、電子部品、壁装材、樹脂成形品等を挙げることができる。また、冷却水の殺菌剤やスライム防止剤、水性分散液又はエマルジョン用の防腐剤等として使用することもできる。

以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

実施例１〜１１、比較例１〜７
表１及び表２に示す配合で上記各成分を水道水に添加して溶解し、全量を１００重量部とした。得られた水性抗微生物製剤の性能を以下の方法で測定した。結果を表１及び表２に示した。

１．安定性試験
得られた水性抗微生物製剤をガラス容器に入れ、６０℃にて放置した。水性抗微生物製剤中のイソチアゾロン化合物の分解を高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）により経日的に測定し、表１及び表２に示した。安定性の評価基準は以下のとおり。
○：イソチアゾロン化合物の１０％未満が分解している
×：イソチアゾロン化合物の１０％以上が分解している

なお、ＨＰＬＣの条件は以下のとおり。
カラム：Ｃｉｃａ−Ｍｅｒｃｋ製 Ｌｉｃｈｒｏｓｐｈｅｒ １００ ＲＰ−１８（ｅ）５μｍ×４ｍｍ×２５０ｍｍ
溶出液：アセトニトリル／０．２％リン酸水溶液＝１／３
流速：０．５ｍｌ／分
サンプル量：５μｌ
検出器：ＵＶ計
波長：２７３ｎｍ

上記安定性試験においては、６０℃で１カ月間の保存安定性は、室温での１年以上の保存安定性に相当することが当該分野の実験結果から推定されている。

２．エマルジョンショックテスト
水性アクリルエマルジョン1部と本発明の水性抗微生物製剤１部をガラスシャーレ上で約３分間よく混合し、シャーレを黒い下敷きの上に置き、斜め上から光を当て、凝集物の発生の有無を目視で判定した。水性アクリルエマルジョンと水を上記の方法で混合したシャーレと、水性アクリルエマルジョンと本発明の水性抗微生物製剤を上記の方法で混合したシャーレとを並べて、凝集が生じているか否かを目視で観察した。目視では凝集を観察しない場合を◎、わずかに凝集を認める場合を△、凝集を観察した場合を×とした。

表１及び表２中の略号は以下のとおり。
ＣＬ−ＭＩＴ：５−クロロ−２−メチルイソチアゾリン−３−オン
ＭＩＴ：２−メチルイソチアゾリン−３−オン
ＤＢＮＥ：２，２−ジブロモ−２−ニトロエタノール
表１及び表２中の単位は以下のとおり。
重量％：各成分の水性抗微生物製剤中の重量％
部数：上記イソチアゾロン化合物１００部に対する上記金属塩の重量部数
モル比：上記イソチアゾロン化合物に対する上記金属塩のモル比

上記実施例及び比較例から、以下のことが観察される。
（１）実施例１〜８は上記イソチアゾロン化合物としてＣＬ−ＭＩＴを３．１重量％、ＭＩＴを０．１重量％含有し、上記ブロモ化合物として、ＤＢＮＥを２重量％含有している。そして、さらに、上記金属塩として、極微量の銅塩（実施例１〜４）又はマグネシウム塩（実施例５〜８）を含有している。これらの上記金属塩は、上記イソチアゾロン化合物を１００重量部とした場合に０．０１〜２０重量部の範囲で添加されており、モル比で０．０００１〜０．２５の範囲で添加されている。
（２）比較例１〜５は、実施例１〜８と比較される組成である。比較例１は上記金属塩と上記ブロモ化合物の両方共を含有していない配合である。比較例２は上記金属塩を含有せず、上記ブロモ化合物としてDBNEを含有する配合であり、金属塩を使用せずに上記ブロモ化合物を安定化剤として使用する従来技術に相当する。比較例３は上記金属塩を微量に含有し、上記ブロモ化合物を含有していない配合である。比較例４及び５は上記金属塩を含有し、上記ブロモ化合物を含有していない配合であり、上記金属塩を多量に含有量しており、多量の金属塩を安定化剤として使用する従来技術の配合に相当する。
（３）実施例１〜８について、安定性試験を行った結果、上記イソチアゾロン化合物の分解が１０％未満である期間は、全ての水性抗微生物製剤について６５日以上であった。特に、実施例２、４、６、８では９０日経過してもイソチアゾロン化合物の分解が１０％未満であったことは注目に値する。エマルジョンショックテストの結果、全ての水性抗微生物製剤でエマルジョンショックを起こさなかった。
（４）比較例１は上記金属塩と上記ブロモ化合物の両方共を使用していない配合である。安定性試験の結果、5日以内にイソチアゾロン化合物の１０％以上が分解した。安定化剤を含まない上記イソチアゾロン化合物は水中で極めて安定性が悪く急激に分解した。
（５）比較例２は上記ブロモ化合物のみを安定化剤として使用する従来技術である。安定性試験の結果イソチアゾロン化合物の分解が１０％未満である期間は５０日未満であった。実施例１〜８に記載の水性抗微生物製剤は、比較例２と同等濃度の上記DBNEを使用しており、いずれも安定性において比較例２を凌いでいる。中でも本願発明の効果を顕著に示す実施例８ではイソチアゾロン化合物の分解が１０％未満の期間は９０日であり、比較例２をはるかに凌ぐ安定化が発揮されている。
（６）比較例３は上記金属塩を微量に使用するが、上記ブロモ化合物を使用していない配合である。上記金属塩の部数は実施例８と同等である。安定性試験の結果、比較例３についてイソチアゾロン化合物の分解が１０％未満である期間は１０日未満であった。上記金属塩によるイソチアゾロン化合物の安定化は、例えば従来技術の配合（比較例４、５）に示されるように、多量に上記金属塩を添加した場合に発揮されるが比較例３程度の金属塩類の配合量では殆ど安定化されない。本願発明の水性抗微生物製剤は、上記ブロモ化合物と微量の上記金属塩を併用することを特徴とするが、その強力な安定化効果は、上記ブロモ化合物の使用（比較例２）と微量の上記金属塩の使用（比較例３）によりそれぞれの安定化効果が相加的に加わると単純に仮定した場合よりも、予測を超えてはるかに優れた安定化を発揮することが、実施例８との比較からも明らかである。
（７）比較例４は上記金属塩を含有するが、上記ブロモ化合物を含有していない配合であり、上記金属塩を多量に含有しており、多量の金属塩を安定化剤として使用する従来技術の配合に相当する。上記金属塩としては、入手可能な市販のイソチアゾロン化合物の商品にも利用されている、硝酸マグネシウムと塩化マグネシウムを併用している。上記金属塩の重量部数は２３０であり、実施例１〜８と比較して多量であることが自明である。安定性試験の結果は比較例８と同程度であったがエマルジョンショックを生じた。比較例５は多量の金属塩を安定化剤として使用する従来技術の配合に相当するが、上記金属塩として硫酸マグネシウムを使用した配合であり、同様にエマルジョンショックを生じた。
（８）実施例９〜１０は上記イソチアゾロン化合物として、ＣＬ−ＭＩＴを５．０重量％、ＭＩＴを０．１重量％含有し、上記ブロモ化合物としてＤＢＮＥを１．０重量％含有している。そして、上記金属塩として、極微量の銅塩（実施例９）又はマグネシウム塩（実施例１０）を含有している。比較例６は、実施例９〜１０と比較される配合であり、上記金属塩を含有せず、上記ブロモ化合物としてDBNEを使用している。安定性試験の結果、実施例1〜８よりも上記イソチアゾロン化合物の濃度が相対的に高いため、対応する実施例よりも安定性が低下したが、対応する比較例６よりもはるか安定性は優れていた。また、エマルジョンショックも生じなかった。
（９）実施例１１は上記イソチアゾロン化合物として、ＣＬ−ＭＩＴを１．１重量％、ＭＩＴを０．１重量％含有し、上記ブロモ化合物としてＤＢＮＥを１重量％含有し、上記金属塩としてマグネシウム塩を含有している。比較例７は、実施例１１と比較される配合であり、上記金属塩を含有せず、上記ブロモ化合物としてDBNEを使用している。安定性試験の結果、実施例１１の安定性は、比較例７をはるかに凌ぎ、エマルジョンショックも生じなかった。

本発明の水性抗微生物製剤は、水中でイソチアゾロン化合物の安定化剤としてブロモ化合物と微量の金属塩を併用することを特徴としており、多量の金属塩を安定剤として含有しないため、エマルジョンショックを引き起こさないので、水系高分子エマルジョンの防腐剤や各種水系製品の防腐剤、殺微生物剤として好適に用いられる。さらに、多量の金属塩を安定剤として含有しないので、フォーミュレーションフレキシビリティーが優れており、水処理用複合製剤の調製においてスケール防止剤や防錆剤などの有機化合物の溶解性や混和性に制約を与えないため、製剤配合の自由度が高い。また、ブロモ化合物を安定化剤とし、金属塩を一切使用しない従来技術に比べ、大幅に向上した安定性を示すため、水性抗微生物製剤は長期保存することができる。

Claims (4)

1. 水中に、５−クロロ−２−メチルイソチアゾリン−３−オン及び２−メチルイソチアゾリン−３−オンのうち少なくとも１種のイソチアゾロン化合物１〜１０重量％、２，２−ジブロモ−２−ニトロエタノール、２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオール、５−ブロモ−５−ニトロ−１，３−ジオキサン、１，１−ジブロモ−１−ニトロ−２−プロパノール、２，２−ジブロモニトリロプロピオンアミド、１，２−ジブロモ−２，４−ジシアノブテン、２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−ジアセトキシプロパン、及び、トリブロモニトロメタンからなる群から選択される少なくとも１種のブロモ化合物０．５〜１０重量％、並びに、銅塩及びマグネシウム塩からなる群から選択される少なくとも１種の金属塩を、前記イソチアゾロン化合物１００重量部に対して０．０１〜２０重量部含有してなることを特徴とする水性抗微生物製剤。
2. 前記イソチアゾロン化合物を１〜６重量％、及び、前記ブロモ化合物として２，２−ジブロモ−２−ニトロエタノールを０．５〜４重量％含有してなる請求項１記載の水性抗微生物製剤。
3. 前記金属塩として銅塩を前記イソチアゾロン化合物１００重量部に対して０．０１〜０．５重量部含有する請求項１又は２記載の水性抗微生物製剤。
4. 前記金属塩としてマグネシウム塩を前記イソチアゾロン化合物１００重量部に対して０．５〜２０重量部含有する請求項１又は２記載の水性抗微生物製剤。