JP2011527954A - イオン性フッ素ポリマーと抗菌性対イオンとの錯体を含む抗菌性コーティング - Google Patents
イオン性フッ素ポリマーと抗菌性対イオンとの錯体を含む抗菌性コーティング Download PDFInfo
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- C08J2400/102—Polymers characterised by the presence of specified groups, e.g. terminal or pendant functional groups containing halogen atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/10—Metal compounds
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Abstract
Description
(a)以下の基から選択される末端基を含むパーフルオロポリエーテル(PFPE):
−(O)n−(CR1R2)m−X
式中、
R1=H、F、Cl、Br又はI;
R2=H、F、Cl、Br又はI;
X=COOH、SO2OH又はOPO(OH)2;
n=0又は1;
m=0〜10。
−CFH−
−(CH2)n−(n=1〜10)
−(OCH2)n−(n=1〜10)
−(OCH2CH2)n−(n=1〜10)
−(O)n−(CR1R2)m−CR3R4R5
式中、
R1=H、F、Cl、Br又はI;
R2=H、F、Cl、Br又はI;
R3=H、F、Cl、Br又はI;
R4=H、F、Cl、Br又はI;
R5=H、F、Cl、Br、I、アルキル又はアリール;
n=0又は1;
m=0〜10。
−CF2R6(R6=H、Cl、Br又はI)
−CFR7−CF3(R7=H、Cl、Br又はI)
−OCF3;−OC2F5;−OC3F7;−OC4F9;−OC5F11;−OC6F13;−OC7F15;−OC8F17;−OC9F19;−OC10F21;
−OCF2H;−OC2F4H;−OC3F6H;−OC4F8H;−OC5F10H;−OC6F12H;−OC7F14H;−OC8F16H;−OC9F18H;−OC10F20H;
−OCF2Cl;−OC2F4Cl;−OC3F6Cl;−OC4F8Cl;−OC5F10Cl;−OC6F12Cl;−OC7F14Cl;−OC8F16Cl;−OC9F18Cl;−OC10F20Cl;
−OCF2Br;−OC2F4Br;−OC3F6Br;−OC4F8Br;−OC5F10Br;−OC6F12Br;−OC7F14Br;−OC8F16Br;−OC9F18Br;−OC10F20Br;
−OCF2I;−OC2F4I;−OC3F6I;−OC4F8I;−OC5F10I;−OC6F12I;−OC7F14I;−OC8F16I;−OC9F18I;−OC10F20I;
−OCF1H2;−OC2F3H2;−OC3F5H2;−OC4F7H2;−OC5F9H2;−OC6F11H2;−OC7F13H2;−OC8F15H2;−OC9F17H2;−OC10F19H2;
−OCFCl2;−OC2F3Cl2;−OC3F5Cl2;−OC4F7Cl2;−OC5F9Cl2;−OC6F11Cl2;−OC7F13Cl2;−OC8F15Cl2;−OC9F17Cl2;−OC10F19Cl2;
−OCF1Br2;−OC2F3Br2;−OC3F5Br2;−OC4F7Br2;−OC5F9Br2;−OC6F11Br2;−OC7F13Br2;−OC8F15Br2;−OC9F17Br2;−OC10F19Br2;
−OCF1I2;−OC2F3I2;−OC3F5I2;−OC4F7I2;−OC5F9I2;−OC6F11I2;−OC7F13I2;−OC8F15I2;−OC9F17I2;−OC10F19I2;
−CF3;−C2F5;−C3F7;−C4F9;−C5F11;−C6F13;−C7F15;−C8F17;−C9F19;−C10F21;
−CF2H;−C2F4H;−C3F6H;−C4F8H;−C5F10H;−C6F12H;−C7F14H;−C8F16H;−C9F18H;−C10F20H;
−CF2Cl;−C2F4Cl;−C3F6Cl;−C4F8Cl;−C5F10Cl;−C6F12Cl;−C7F14Cl;−C8F16Cl;−C9F18Cl;−C10F20Cl;
−CF2Br;−C2F4Br;−C3F6Br;−C4F8Br;−C5F10Br;−C6F12Br;−C7F14Br;−C8F16Br;−C9F18Br;−C10F20Br;
−CF2I;−C2F4I;−C3F6I;−C4F8I;−C5F10I;−C6F12I;−C7F14I;−C8F16I;−C9F18I;−C10F20I;
−CF1H2;−C2F3H2;−C3F5H2;−C4F7H2;−C5F9H2;−C6F11H2;−C7F13H2;−C8F15H2;−C9F17H2;−C10F19H2;
−CFCl2;−C2F3Cl2;−C3F5Cl2;−C4F7Cl2;−C5F9Cl2;−C6F11Cl2;−C7F13Cl2;−C8F15Cl2;−C9F17Cl2;−C10F19Cl2;
−CF1Br2;−C2F3Br2;−C3F5Br2;−C4F7Br2;−C5F9Br2;−C6F11Br2;−C7F13Br2;−C8F15Br2;−C9F17Br2;−C10F19Br2;
−CF1I2;−C2F3I2;−C3F5I2;−C4F7I2;−C5F9I2;−C6F11I2;−C7F13I2;−C8F15I2;−C9F17I2;−C10F19I2
Fluorolink(登録商標)C及びFluorolink(登録商標)C 10:
HOOC−CF2−(OCF2CF2)n−(OCF2)m−O−CF2−COOH(式中、m+n=8〜45、m/n=20〜1000)
Fluorolink(登録商標)F 10:
PO(OH)3−y(EtO)x]y−CH2−CF2−(OCF2CF2)n−(OCF2)m−O−CF2−CH2(EtO)x]yPO(OH)3−y(式中、m+n=8〜45、m/n=20〜1000)
Krytox(登録商標)157 FSL:
F−[CF(CF3)CF2O]n−CF(CF3)−COOH(式中、n=〜14(Mn=2500)
Krytox(登録商標)157 FSM(Mn=3500〜4000)及びKrytox(登録商標)157 FSH(Mn=7000〜7500)を含む。
Demnum(登録商標)SH:
CF3−CF2−CF2−O−(CF2−CF2−CF2O)m−CF2−CF2COOH(分子量:3500)
a)2つの基材(例えば、2つの微細孔膜又は1つの微細孔膜と1つの織物層)間の中間層、又は
b)基材の多重被覆層の一部(例えば、2つのコーティング間の層又は最外面のトップコーティング)を形成していてもよい。
・スポーツ用品及び衣類、手袋、狩猟用衣服、軍事用織物、ゴミ収集人用作業衣等の保護、着心地及び機能性を付与する衣類
・靴又は靴インサート等の織物構造、病院及び客室の織物カバー
・積層体
・液体及び/又は気体の濾過又は精密濾過等のためのフィルターエレメント
・容器の通気等のための通気エレメント
・センサー
・診断装置
・保護筺体
・分離エレメント
・無菌包装、衣服、履き物等のコンシューマヘルスケア物品、個人用衛生用品
・カテーテル、インプラント、チューブ、創縫合部材(縫合糸等)、包帯等の医療用品
a)撥油性
撥油性試験は、AATCC試験法118−2000に準拠して行った。等級は0〜8であり、「0」は最も低い撥油度を示す。基材を湿潤させない最小の数字が油等級である。数字が大きい程、耐油性が優れている。
0はNujol(商標)鉱油である(湿潤)。
1はNujol(商標)鉱油(31.2mN/m)である(はじく)。
2は65/35 Nujol/n−ヘキサデカン(容量、29.6mN/m)である。
3はn−ヘキサデカン(27.3mN/m)である。
4はn−テトラデカン(26.4mN/m)である。
5はn−ドデカン(24.7mN/m)である。
6はn−デカン(23.5mN/m)である。
7はn−オクタン(21.4mN/m)である。
8はn−ヘプタン(19.8mN/m)である。
Hohenstein Standard Test Specification BPI 1.4に準拠した膜及び積層体の水蒸気透過性試験
酢酸カリウム1000gと蒸留水300gを撹拌、少なくとも4時間にわたって沈降させることによって酢酸カリウムパルプを製造した。70g±0.1gの酢酸カリウムパルプをビーカーに入れた。ビーカーをePTFE膜で覆い、密閉した。
ePTFEの試験期間:5分間
モノリシックコーティングePTFE:10分間
織物積層体:15分間
MVTRの算出
ePTFE:MVTR=((G2−G1)×433960)/5
モノリシックコーティングePTFE:MVTR=((G2−G1)×433960)/10
積層体:MVTR=((G2−G1)×433960)/15
ガーレー数(秒)は、ASTM D 726−58に準拠してガーレー式デンソメーターを使用して測定した。
フレーザー数(cfm)は、ASTM D 737に準拠して通気性試験機III FX3300(TEXTEST社)を使用して測定した。
MFPは、Porous Materials Inc.(PMI)社製のキャピラリーフローポロメータ「CFP 1500 AEXLS」を使用して測定した。膜は、Silwick(表面張力:20mN/m)によって完全に湿潤させた。十分に湿潤させたサンプルをサンプル室に入れた。サンプル室を密閉し、最大直径を有する細孔内の流体の毛管作用を克服するために十分な圧力でサンプルの後部でサンプル室にガスを流した。これはバブルポイント圧力である。圧力を徐々に増加させ、細孔内に流体がなくなるまで流れを測定した。圧力範囲は0〜8.5バールとした。平均細孔径に加えて、最大及び最小細孔径も検出した。
電荷減衰時間(charge decay time(CDT))は、DIN EN 1149−3に準拠して測定した。
表面抵抗値は、ASTM D257に準拠して、2つの平行電極間(正方形構成)で測定した。
使用した細菌は、米国のAmerican Type Culture Collection(メリーランド州ロックビル)から入手した。黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus(ATCC # 25923))及び緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa(ATCC # 27853))に対する材料の抗菌性を調べた。試験に使用した微生物は、血液寒天培地中で34〜37℃で24時間培養した。コロニー形態と純度についてグラム染色によって観察した。
材料準備:クリーンベンチ上においてサンプルを約2.5cmのディスクに切断し、阻害帯バイオアッセイ(Zone of Inhibition Bioassay)を使用して抗菌活性の有無を調べた。
阻害帯法:
細菌培養物をTrypticase Soy血液寒天培地で増殖させ、Mueller−Hintonブロスに無菌状態で懸濁させた。培養物をMcFarlandの0.5塩化バリウム標準液で標準化した(standard method for disc diffusion sensitivity testing P:SC:318を参照)。標準化培養物をMueller−Hinton寒天プレートに画線し、細菌を均一にした。試験材料サンプルを、所望の試験表面側を下にして寒天に接触させた無菌状態で配置した。微生物を34〜37℃で24時間培養した。その後、プレートを観察してサンプルを囲む明確な阻害帯の有無及び試験材料の上下における増殖の有無について調べた。阻害帯はミリメートルで測定し、結果を記録した。
エラストマー、プラスチック、他のポリマー材料又は材料の抽出物との接触後の哺乳動物細胞培養物の生物学的反応性を調べた。全ての試験においてL929哺乳動物(マウス)線維芽細胞を使用した。AOL試験(アガロース・オーバーレイ法)及びMEM試験(最小必須培地)では、1mm厚の哺乳動物細胞シート(単層)を使用して材料の毒性を調べた。MEM試験では、所定量の試験材料を食塩液内において37℃で24時間抽出した。その後、液体/抽出物を細胞上に3日間配置した。3日間後、赤色染料を細胞に添加し、生細胞と死細胞の量を調べた。生細胞は染料を取り込んで赤くなり、死細胞は染料を取り込まない。アガロース・オーバーレイ試験では、同様な細胞と単層を使用したが、寒天層を細胞層上で注ぎ、寒天を固化させた。試験材料(約1cm2)を寒天上に置くと、材料中の毒素は寒天層内に拡散して、細胞を死滅させる。1日後、赤色染料を寒天に添加した(生細胞は赤くなる)。MEM試験の評価尺度は、0、非毒性(1)、毒性(2、3、4)である。AO試験の評価尺度は、非毒性(0、1、2)、毒性(3、4)である。いずれも、0は非毒性で、4は最も毒性が高いことを示す。MEM試験はAO試験よりも感度が高いと思われる。
フィルム及び積層体の厚みは、Heidenhain厚さ測定器を使用して測定した。
Suter試験は、膜サンプルをホルダに均等に固定するAATCC試験127−1989に準拠して行った。膜は、0.2バールの水圧に2分間耐えなければならない。
SEM画像はLEO 1450 VPを使用して撮影した。サンプルは金でスパッタリングした。
EDX分析は、エネルギー分散型X線分析の略である。EDAX(登録商標)装置(Ametek社)をSEMと共に使用した。EDX分析は、10kVにおいて標本の元素組成を特定するために使用した。
蒸留水の液滴(4μl)を25℃で基材に置いた。5及び30秒後に、DSA 10装置(Kruess社)を使用して接触角を測定した。
参考液体の粘度を、Haakeレオメーター(型式RheoStress1)を使用して測定した。プレート/コーン配置(コーン:C35/2Ti)を全ての測定に使用した。全ての粘度データは、25℃又は60℃の温度及び50秒−1の剪断速度におけるものである。
表面張力は、Wilhelmyプレート法を使用して、プロセッサ張力計K12(Kruess社、ハンブルク)によって測定した。正確に既知の形状を有するプレートを液体に接触させた。液体がプレートの濡れ線に沿って移動する際の力を測定した。この力は液体の表面張力に正比例する。
1.0gの酢酸銀(純度:98%、Merck社)を99.0gのFluorolink(登録商標)C(Solvay Solexis社)に添加し、酢酸銀が完全に反応し、酢酸がそれ以上生成しなくなるまで、撹拌下において90℃で加熱した。銀イオンによるプロトン交換は6%だった。25℃における粘度は124mPasだった。
比較例1では、実施例1において使用したePTFE膜(平均細孔径:0.178μm、ガーレー:12秒、厚み:34μm、秤量:20.6g/m2)を使用した。
1.0gの酢酸銀(純度:98%、Merck社)を90.0gのFluorolink(登録商標)C(Solvay Solexis社)に添加し、酢酸銀が完全に反応し、酢酸がそれ以上生成しなくなるまで、撹拌下において90℃で加熱した。銀イオンによるプロトン交換は67%であり、25℃における粘度は3015mPasだった。
3.0gの粉砕酢酸銀(純度:98%、Merck社)を297.0gのFluorolink(登録商標)C(Solvay Solexis社)に添加し、酢酸銀が完全に反応し、酢酸がそれ以上生成しなくなるまで、撹拌下において90〜95℃で加熱した。銀イオンによるプロトン交換は6%だった。
2種類の膜を得られた錯体でコーティングした。
実施例3a及び3bのコーティングされた膜を、グラビアロール及び接着剤を使用してポリエステル織物(フランネルライナー(Flanell liner))に積層した。グラビア及びニップ(marriage nip)に加えた圧力は340kPaである。これらの2つの積層体が実施例4及び5の積層体である。比較例2では、比較例1の未処理の膜を使用して積層体を同様に形成した。
典型的な耐候性積層体を作製した。実施例4及び5の積層方法を使用し、モノリシックポリウレタン層(PUR)でコーティングされたePTFE(比較例1と同じ)で形成されたバリアフィルムにポリアミド織物を積層した。
織物側の油等級:4
MVTR:16,800g/m2/24h
電荷減衰時間:4秒
織物側の表面銀濃度:1.3重量%(EDXによって測定)
10.0gの酢酸銀(純度:>98%、Merck社)を90.0gのFluorolink(登録商標)C(Solvay Solexis社)に添加し、酢酸銀が完全に反応し、酢酸がそれ以上生成しなくなるまで、撹拌下において90℃で加熱した。Agイオンによるプロトン交換は67%だった。ePTFE膜(平均細孔径:0.178μm、ガーレー:12秒、厚み:34μm、秤量:20.6g/m2)を上記混合物によって溶媒を使用せずにコーティングした。150℃での加熱均質化後のFluorolink(登録商標)C−Agのレイダウンは5.4g/m2だった。コーティングされた膜はわずかに黄色く見えた。両面の油等級は4であり、ガーレー数は20秒だった。
実施例7と同様にして90.0gのFluorolink(登録商標)C 10を10gの酢酸亜鉛二水和物(>99.0%、Merck)と反応させてFluorolink(登録商標)C 10とZn2+の錯体を得た。表5に結果を示す。
レイダウン:6.2g/m2、ガーレー:15秒、油等級:5〜6、水濡れ性:<1秒。
10.0gの酢酸銅(>98.0%、Fluka社)を90.0gのFluorolink(登録商標)C(Solvay Solexis社)に添加し、酢酸銅が完全に反応し、酢酸がそれ以上生成しなくなるまで、撹拌下において110℃で加熱した。濃緑色の高粘度液体が得られた。プロトン交換は98%だった。
168gのFlemion(登録商標)F950(固形分:6.0%)、30gの水、2gの酢酸銀(99.99%)、696gのエタノール及び198gのClevios(商標)PH(以前の名称はBaytron(登録商標)PH、固形分:1.3重量%(水に分散した導電性ポリマーPEDT/PSS([ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)ポリ(スチレンスルホネート)]))、平均膨潤粒径d50:約30nm、製品情報小冊子、H.C.Starck社)を混合物を40℃で調製した。
3.5gの酢酸銅(>98.0%、Fluka社)を96.5gのKrytox(登録商標)157 FSL(DuPont社)に添加し、酢酸銅が完全に反応し、酢酸がそれ以上生成しなくなるまで、撹拌下において120℃で加熱した。濃緑色の高粘度液体が得られた。プロトン交換は約100%だった。
Claims (31)
- 基材と、前記基材上に形成され、イオン性フッ素ポリマーと抗菌活性を有するイオンを含む対イオン剤との錯体を含むコーティングと、を含む物品。
- 請求項1において、前記抗菌活性を有するイオンが、Ag、Zn、Cu、Au、Pt、Pd、Ir、Sn及びBiイオン、これらのイオンの組み合わせ及びそれらのイオンの第四級アンモニウム化合物及び/又はカチオン性高分子電解質との前駆体から選択される物品。
- 請求項1又は2において、前記基材がフッ素ポリマーである物品。
- 請求項3において、前記基材がポリテトラフルオロエチレン(PTFE)である物品。
- 前記請求項のいずれか1項において、前記基材が多孔性である物品。
- 前記請求項のいずれか1項において、前記錯体中の前記イオン性フッ素ポリマーのイオン電荷の5〜100%が前記対イオン剤のイオン電荷によって平衡を保たれている物品。
- 前記請求項のいずれか1項において、前記イオン性フッ素ポリマーの当量が400〜15,000mol/gである物品。
- 前記請求項のいずれか1項において、前記イオン性フッ素ポリマーのイオン性基がアニオン性基である物品。
- 請求項8において、前記イオン性フッ素ポリマーのイオン性基が、カルボキシル基、リン酸基、スルホン基及びそれらの組み合わせから選択される物品。
- 前記請求項のいずれか1項において、前記イオン性フッ素ポリマーのF/H比が1以上である物品。
- 請求項10において、前記イオン性フッ素ポリマーが過フッ素化されている物品。
- 前記請求項のいずれか1項において、前記コーティングが液体として前記基材に塗布される物品。
- 請求項12において、前記基材をコーティングするために使用される液体が35mN/m未満の表面張力を有する物品。
- 前記請求項のいずれか1項において、前記コーティングが、モノリシック層として前記基材の外表面に存在する物品。
- 請求項14において、前記基材の外表面に存在する前記コーティングの厚みが0.05〜25μmである物品。
- 請求項5〜14のいずれか1項において、前記コーティングが、細孔の内表面及び外表面に存在する物品。
- 請求項16において、前記細孔の内表面に存在する前記コーティングの厚みが50nmよりも大きい物品。
- 請求項16又は17において、前記基材の細孔が前記コーティングによって完全には満たされていない物品。
- 前記請求項のいずれか1項において、前記対イオン剤が表面荷電ナノ粒子をさらに含む物品。
- 基材と、前記基材上に形成され、イオン性フッ素ポリマーと抗菌活性を有するイオンを含む対イオン剤との錯体を含むコーティングと、を含み、15,000g/m2/24hを超えるMVTR値を有する物品。
- 基材と、前記基材上に形成され、イオン性フッ素ポリマーと抗菌性イオンを含む対イオン剤との錯体を含むコーティングと、を含み、20%の相対湿度においてDIN EN 1149−3に準拠して測定した電荷減衰時間が5秒未満である物品。
- 基材と、前記基材上に形成され、イオン性フッ素ポリマーと抗菌活性を有するイオンを含む対イオン剤との錯体を含むコーティングと、を含み、AATCC試験法119−2000に準拠して測定した油等級が2以上である物品。
- 基材と、前記基材上に形成され、イオン性フッ素ポリマーと抗菌活性を有するイオンを含む対イオン剤との錯体を含むコーティングと、を含み、60℃の洗剤による5回の家庭洗浄サイクル後に24時間の阻害帯試験に合格する物品。
- 基材と、前記基材上に形成され、イオン性フッ素ポリマーと抗菌活性を有するイオンを含む対イオン剤との錯体を含むコーティングと、を含み、前記イオン性フッ素ポリマーは800以下の当量を有する物品。
- 基材と、前記基材上に形成され、イオン性フッ素ポリマーと抗菌活性を有するイオンを含む対イオン剤との錯体を含むコーティングと、を含み、90°以上の水接触角を有する物品。
- 基材上にコーティングを形成する方法であって、
a)イオン性フッ素ポリマー又はその前駆体と抗菌活性を有するイオンを含む対イオン剤又はその前駆体の混合物を用意する工程と、
b)前記工程a)で調製した前記混合物を前記基材に塗布する工程と、
を含む方法。 - 使用時に微生物による汚染に曝される製品であって、請求項1〜25のいずれか1項に記載の物品を含む製品。
- 請求項27において、衣類、織物構造、積層体、フィルターエレメント、通気エレメント、センサー、診断装置、保護筺体、分離エレメント、コンシューマヘルスケア物品又は医療用品である製品。
- 請求項1〜25のいずれか1項に記載の物品の、使用時に微生物による汚染に曝される製品の製造のための使用。
- 請求項29において、前記製品が、衣類、織物構造、積層体、フィルターエレメント、通気エレメント、センサー、診断装置、保護筺体、分離エレメント、コンシューマヘルスケア物品又は医療用品である使用。
- イオン性フッ素ポリマーと抗菌活性を有するイオンを含む対イオン剤との錯体を含む組成物の、基材の抗菌性コーティングとしての使用。
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