JP2018535297A - 抗菌相分離性ガラス／ポリマー複合物品及びその製造方法 - Google Patents

抗菌相分離性ガラス／ポリマー複合物品及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

抗菌複合物品を製造する方法が、ポリマー材料を含むマトリックスを用意するステップ、抗菌剤を含む複数の第２相粒子を用意するステップ、マトリックスを溶融してマトリックス溶融体を形成するステップ、複数の第２相粒子を第２相体積分率でマトリックス溶融体に分散して、複合溶融体を形成するステップ、複合溶融体から複合物品を形成ステップ、及び複合物品を処理して、マトリックスの露出部分及び複数の第２相粒子を含む外面を有する、抗菌複合物品を形成するステップを備えている。分散するステップは押出成形処理を用いることができる。複合物品を形成するステップは、射出成形処理を用いることができる。処理するステップは、物品を研削及びプラズマ処理するステップを用いて外面を画成することができる。

Description

関連技術の相互参照
本出願は、２０１５年１０月２１日出願の米国仮特許出願第６２／２４４，３６８号の米国特許法第１１９条に基づく優先権を主張するものであって、その内容に依拠し、参照により全内容が本明細書に援用されるものである。
本開示は、概して、抗菌複合物品及びその製造方法に関するものである。より具体的には、本明細書に記載の様々な実施の形態は、銅含有抗菌剤を有するガラス／ポリマー複合抗菌物品、及びそれを製造するための様々な方法に関連している。
スクリーン表面（例えば、表面の特定の部分に触れることによって起動する、ユーザインタラクティブ機能を有する電子機器の表面）等、タッチ起動式又はタッチインタラクティブ装置を含む民生用電子機器製品が益々普及している。タッチスクリーンに基づくユーザーと装置との対話の頻度増えるにつれ、ユーザーからユーザーへ転移する可能性がある微生物（例えば、バクテリア、菌類、ウイルス等）を表面に宿す可能性も増える。更に、タッチ起動式又はタッチインタラクティブ装置を内包するハウジングも、ユーザーからユーザーへ転移する可能性がある、かかる微生物を宿す表面を有している。微生物転移の懸念は、ユーザーや消費者等が接触する医療、オフィス、及びユーザー環境において使用される様々な電子機器、家具及び建築物品、カウンター甲板、テーブル甲板、制御パネル、並びにその他の物品に関連する多くの「高接触」表面の懸念事項でもある。
微生物が様々な材料に存在することを抑制するために、様々なガラスに所謂「抗菌」特性が付与されているが、（ハウジング及びカバーガラスとして使用されるすべてのガラスを含む）全体が、抗菌特性を示す物品を提供する必要がある。従って、特定の用途に有用な抗菌物品は、その使用目的を果たす十分な耐久性を有する一方、受動的又はユーザー若しくは外部の供給源（例えば、ＵＶ光）による追加の活性化を必要とせずに、継続的に抗菌特性を示す必要がある。加えて、抗菌ガラス及び物品は、抑制のきいた抗菌活性を示す必要がある。
一部の状況において、抗菌特性を示すことを意図したポリマー／ガラス複合物品の抗菌効力が、はるかに低いことが実証されている。かかる物品に関連する１つの問題は、抗菌剤が、所望の抗菌効力を示す十分な濃度で、これ等の物品の表面に存在することを保証することである。もう１つの問題は、かかる物品の表面に存在する微生物が、十分な期間その場に留まり、複合物品内の抗菌剤によって殺滅又は中和されることを保証することである。
従って、所望のレベルの抗菌効力を発揮するように構成することができる外面を有する抗菌複合物品、及びそれを製造するための方法が必要とされている。
本開示の第１の態様は、抗菌複合物品であって、ポリマー材料を含むマトリックス及び銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含む、複数の第２相粒子を有する物品に関するものである。複数の粒子は、第２相体積分率でマトリックスに分散している。更に、複合物品は、マトリックスの露出部分、及び複数の第２相粒子を含む外面を画成している。
一部の態様において、抗菌複合物品の第２相粒子が、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、及びＲ２Ｏの少なくとも１つを含む相分離性ガラスを含むことができ、抗菌剤が複数のＣｕ１＋イオンを含むクプライトである。特定の態様において、複数の第２相粒子が、３２５標準ＵＳメッシュサイズによって規定されるサイズ分布を有している。更に、相分離性ガラスが、約１０〜５０モル％のクプライトを含むことができる。
一部の態様において、抗菌複合物品のマトリックスは、ポリプロピレン、ポリオレフィン、及びポリスルホンから成る群より選択されるポリマー材料を含むことができる。特定の態様において、ポリマー材料が実質的な疎水性によって特徴付けられる一方、マトリックスの露出部分が実質的な親水性によって特徴付けられる。抗菌複合物品の他の態様は、実質的な親水性（例えば、そのバルク内並びにその露出した表面及び部分）によって特徴付けられるポリマー材料を含むマトリックスを用いる。加えて、マトリックスの露出部分が、マトリックスのプラズマ処理に由来する官能基を含むことができる。
抗菌複合物品の一部の実施の形態において、物品の外面が、米国環境保護庁の「Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｅｆｆｉｃａｃｙ ｏｆ Ｃｏｐｐｅｒ Ａｌｌｏｙ Ｓｕｒｆａｃｅｓ ａｓ ａ Ｓａｎｉｔｉｚｅｒ」で規定されている、銅含有表面による抗菌性複合物品の置換及び本方法における所定の対照試料としての銅金属物品の使用を含む、修正試験条件（集合的に「修正ＥＰＡ銅試験プロトコル」）下において、黄色ブドウ球菌、エンテロバクターアエロゲネス、及び緑膿菌バクテリアの少なくとも１つの濃度において、少なくとも２ｌｏｇの低減を示す。特定の態様において、外面は、同じ修正ＥＰＡ銅試験プロトコル試験条件下において、同じバクテリアについて、少なくとも３ｌｏｇ、４ｌｏｇ、更には５ｌｏｇの低減を示す。
本開示の第２の態様は、抗菌複合物品を製造する方法に関し、ポリマー材料を含むマトリックスを用意するステップ、抗菌剤を含む複数の第２相粒子を用意するステップ、マトリックスを溶融してマトリックス溶融体を形成するステップ、複数の第２相粒子を、第２相体積分率でマトリックス溶融体に分散して、複合溶融体を形成するステップ、複合溶融体から複合物品を形成ステップ、及び複合物品を処理して、マトリックスの露出部分及び複数の第２相粒子を含む外面を有する、抗菌複合物品を形成するステップを備えた方法である。
一部の態様において、抗菌複合物品を製造する方法の処理するステップが、複合物品を研削して、マトリックスの露出部分及び複数の第２相粒子を含む外面を有する、抗菌複合物品を形成するステップを含むことができる。研削は、ハンドサンディング、グリットブラスト又は他の同様の研削、及び／又は研磨技術を用いて実施することができる。本方法の別の態様において、処理するステップは複合物品を研削及びプラズマ処理して、マトリックスの露出部分及び複数の第２相粒子を含む外面を有する、抗菌複合物品を形成するステップを含むことができる。これ等の実施の形態において、プラズマ処理の前に研削を実施、又はその逆も可能である。更にプラズマ処理は、物品の外面のマトリックスの露出部分に官能基を生じさせる又は生成する種々の既知の方法のいずれかを用いて実施することができる。
本方法の一部の態様によれば、溶融するステップ及び分散するステップが、押出成形処理を含むか又は利用することができる。更に、複合物品を形成するステップが、射出成形処理を含むか又は利用することができる。このように、形成するステップを用いて、複合物品を最終製品形態又は略最終形状形態に成形することができる。
本開示の第３の態様は抗菌複合物品を製造する方法関し、疎水性のポリマー材料を含むマトリックスを用意するステップ、銅含有抗菌剤を含む複数の第２相粒子を用意するステップ、マトリックスを溶融してマトリックス溶融体を形成するステップ、複数の第２相粒子を、第２相体積分率でマトリックス溶融体に押し出して、複合溶融体を形成するステップ、複合溶融体から複合物品を射出成形するステップ、及び複合物品を処理して、マトリックスの露出部分及び複数の第２相粒子を含む外面を有する抗菌複合物品を形成するステップを備えた方法である。更に、複数の第２相粒子の露出部分が、第２相体積分率の±２５％以内の第２相面積分率で、マトリックスの露出部分に分散している。
更なる特徴及び効果は、これに続く詳細な説明に述べてあり、当業者はその記述から、一部は容易に明らかであり、これに続く詳細な説明、特許請求の範囲、及び添付図面を含め、本明細書に記載の実施の形態を実施することによって認識できるであろう。
前述の概要説明及び以下の詳細な説明は、いずれも単なる例示であって、特許請求の範囲の本質及び特徴を理解するための概要、及び枠組みの提供を意図したものであることを理解されたい。添付図面は、更なる理解が得られることを意図して添付したもので、本明細書に組み込まれ、その一部を構成するものである。図面は１つ以上の実施の形態を示すもので、その説明と併せ、様々な実施の形態の原理及び作用の説明に役立つものである。
本開示の態様による抗菌複合物品の概略斜視図。 マトリックスの露出部分及び第２相粒子を含む、図１に示す抗菌複合物品の外面の平面図。 図１に概略的に示す抗菌複合物品に相当する、本開示の態様による抗菌複合物品の外面における、相分離性ガラスのエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）画像を示す図。 本開示の別の態様による、ポリプロピレンマトリックス及び銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含む複数の第２相粒子を有する、抗菌複合細長片及びペレット物品の写真を示す図。 修正ＥＰＡ銅試験プロトコルによる抗菌効力を評価するための試験片の形態に構成された、ポリプロピレンマトリックス及び銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含む、複数の第２相粒子を有する抗菌複合物品の写真を示す図。 本開示の態様による、ポリプロピレンマトリックス及び銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含む、複数の第２相粒子を有する抗菌複合物品の外面のハンドサンディングステップ前後の光学顕微鏡写真を示す図。 本開示の態様による、プラズマ処理ステップの前後に、バクテリアを含む水溶液に接触させたときの、図４に示す抗菌複合物品の外面の光学顕微鏡写真を示す図。 本開示の別の態様による、抗菌複合物品を製造する方法の概略フローチャートを示す図。 様々な表面処理ステップ受けた、ポリプロピレンマトリックス及び銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含む複数の第２相粒子を有する、抗菌複合物品の抗菌効力を示す棒グラフを示す図。 様々な表面処理ステップを受けた、ポリプロピレンマトリックス及び銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含む複数の第２相粒子を有する、抗菌複合物品の抗菌効力を示す棒グラフを示す図。 様々な表面処理ステップを受けた、ポリスルホンマトリックス及び銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含む複数の第２相粒子を有する、抗菌複合物品の抗菌効力を示す棒グラフを示す図。 様々な表面処理ステップを受けた、ポリスルホンマトリックス及び銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含む複数の第２相粒子を有する、抗菌複合物品の抗菌効力を示す棒グラフを示す図。 様々な病院仕様の洗浄剤に曝露された、ポリプロピレンマトリックス及び銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含む複数の第２相粒子を有する、抗菌複合物品の抗菌効力を示す棒グラフを示す図。 様々な環境条件に曝露された、ポリプロピレンマトリックス及び銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含む複数の第２相粒子を有する、抗菌複合物品の抗菌効力を示す棒グラフを示す図。 様々な環境条件に曝露された、ポリプロピレンマトリックス及び銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含む複数の第２相粒子を有する、抗菌複合物品の抗菌効力を示す棒グラフを示す図。 ポリプロピレンマトリックス及び銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含む複数の第２相粒子を有する、抗菌複合物品であって、後に、外面にフルオロシラン層を施したものと施してない物品の抗菌効力を示す棒グラフを示す図。
以下、添付図面に例を示す、様々な実施の形態について詳細に説明する。
本開示の態様は、概して、抗菌特性を有するガラス組成を含む二次粒子を有する抗菌複合物品に関連している。本明細書に開示のガラスの抗菌特性は、抗ウイルス性及び／又は抗バクテリア特性を含んでいる。本明細書において「抗菌」という用語は、バクテリア、ウイルス、及び／又は菌類を殺滅するか、又は増殖を阻止する材料若しくは材料の表面を意味する。本明細書において、本用語は、材料又は材料の表面が、かかる族のすべての種の微生物を殺滅するか、増殖を阻止するのではなく、かかる族の１つ以上の種の微生物を殺滅するか、増殖を阻止することを意味する。
本明細書において、「ｌｏｇ低減」はｌｏｇ（Ｃａ／Ｃ０）を意味し、ここで、Ｃａ＝抗菌表面のコロニー形成単位（ＣＦＵ）数であり、Ｃ０＝抗菌表面ではない対照表面のコロニー形成単位（ＣＦＵ）である。一例として、「３ｌｏｇ」の低減は、バクテリア、ウイルス、及び／又は菌類の約９９．９％を殺滅したことに相当する。同様に、「５ｌｏｇ」の低減は、バクテリア、ウイルス、及び／又は菌類の約９９．９９９％を殺滅したことに相当する。
図１は例示的な抗菌複合物品１００を概略的に示す図である。物品１００は、ポリマー材料を含むマトリックス１０を有している。物品１００は、複数の第２相粒子２０も有している。粒子２０は銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含んでいる。更に、複数の粒子２０は、第２相体積分率でマトリックス１０に分散している。図１に更に示すように、複合物品１００は、マトリックス１０の露出部分及び複数の第２相粒子２０を含む外面４０を画成している。外面４０の露出部分は、平面図で図１Ａにも示してある。特定の実施の態様において、物品１００の他の外面３０もかかる露出部分を含むことができる。
再度図１において、外面４０の露出部分は、少なくとも一部の態様において、二等分、又は内部が露出するように分割された第２相粒子２０を、特定の割合で含むことができる。特定の実施の形態において、複数の第２相粒子２０の露出部分が、第２相体積分率の±２５％以内の第２相面積分率で、マトリックス１０の露出部分に分散することができる。即ち、外面の露出部分は、抗菌複合物品１００のバルクと略同じ又は同様の割合の第２相粒子を有している。
先に概説したように、第２相粒子２０は、銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含んでいる。粒子２０に用いられる相分離性ガラスは、相分離性ガラスに関連する顕著な部分が、参照により本明細書に援用される、２０１５年２月１６日出願の米国特許出願第１４／６２３，０７７号明細書に記載されている。１つ以上の実施の形態において、粒子２０に用いられる相分離性ガラスがＣｕ種を含んでいる。１つ以上の別の実施の形態において、Ｃｕ種はＣｕ１＋、Ｃｕ０、及び／又はＣｕ２＋を含むことができる。Ｃｕ種の総量は、約１０質量％以上であってよい。しかし、より詳細に後述するように、Ｃｕ２＋の量は、抗菌ガラスが実質的にＣｕ２＋を含まないように、最小限に抑制又は低減される。Ｃｕ１＋イオンは、抗菌ガラスの表面上又は表面内、及び／又はバルク内に存在することができる。一部の実施の形態において、Ｃｕ１＋イオンは、抗菌ガラスのガラスネットワーク及び／又はガラスマトリックス中に存在している。Ｃｕ１＋イオンがガラスネットワークに存在している場合、Ｃｕ１＋イオンは、ガラスネットワーク中の原子に原子結合する。Ｃｕ１＋イオンがガラスマトリックス中に存在している場合、Ｃｕ１＋イオンは、ガラスマトリックス中に分散されたＣｕ１＋結晶の形態で存在することができる。一部の実施の形態において、Ｃｕ１＋結晶はクプライト（Ｃｕ２Ｏ）を含んでいる。Ｃｕ１＋結晶が存在するかかる実施の形態において、その材料を抗菌ガラスセラミックと呼ぶことができ、これはガラス中に１つ以上の結晶相が導入及び／又は生成される従来のセラミック化処理を受けても受けなくてもよい、結晶を有する特定の種類のガラスを指すことを意図している。Ｃｕ１＋イオンが非結晶の形態で存在している場合、その材料は抗菌ガラスと呼ぶことができる。一部の実施の形態において、Ｃｕ１＋結晶及び結晶と結合していないＣｕ１＋イオンの両方が、本明細書に記載の抗菌ガラスに存在している。
抗菌複合物品１００の１つ以上の態様において、第２相粒子２０に用いられる抗菌ガラスは、モルパーセントで、約４０〜約７０のＳｉＯ２、約０〜約２０のＡｌ２Ｏ３、約１０〜約３０の銅含有酸化物、約０〜約１５のＣａＯ、約０〜約１５のＭｇＯ、約０〜約２５のＰ２Ｏ５、約０〜約２５のＢ２Ｏ３、約０〜約２０のＫ２Ｏ、約０〜約５のＺｎＯ、約０〜約２０のＮａ２Ｏ、及び／又は約０〜約５のＦｅ２Ｏ３を含む組成から形成することができる。かかる実施の形態において、銅含有酸化物の量はＡｌ２Ｏ３の量より多い。一部の実施の形態において、組成はある量のＲ２Ｏを含むことができ、ここで、ＲはＫ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｒｂ、Ｃｓ及びこれらの組み合わせを含むことができる。
本明細書に記載の組成の実施の形態において、ＳｉＯ２がガラスを構成する主要な酸化物として機能する。組成中に存在するＳｉＯ２の量は、抗菌複合物品１００（例えば、タッチ用途、物品のハウジン等）における使用又は適用に適した、必要な化学的耐久性を示すガラスを得るのに十分でなければならない。ＳｉＯ２の上限を選択して、本明細書に記載の組成の溶融温度を制御することができる。例えば、過剰なＳｉＯ２は、２００ポアズにおける溶融温度を、処理中又は得られたガラスに、清澄気泡等が現れ得る又は発生し得る高温度にまで上昇させる可能性がある。更に、大部分の酸化物と比較して、ＳｉＯ２は、得られたガラスのイオン交換処理によって生じる圧縮応力を低下させる。換言すれば、過剰なＳｉＯ２を含む組成から形成されたガラスは、過剰なＳｉＯ２を含まない組成から形成されたガラスと同程度にはイオン交換することができない可能性がある。これに加えて又は代えて、１つ以上の実施の形態による組成に存在するＳｉＯ２は、得られたガラスの破壊前塑性変形特性を向上させることができる。本明細書に記載の組成から形成されるガラスのＳｉＯ２含量の増加によって、ガラスの圧入破壊閾値も増大させることができる。
抗菌複合物品１００の１つ以上の態様において、第２相粒子２０に用いられるガラスの組成は、モルパーセントで、約４０〜約７０、約４０〜約６９、約４０〜約６８、約４０〜約６７、約４０〜約６６、約４０〜約６５、約４０〜約６４、約４０〜約６３、約４０〜約６２、約４０〜約６１、約４０〜約６０、約４１〜約７０、約４２〜約７０、約４３〜約７０、約４４〜約７０、約４５〜約７０、約４６〜約７０、約４７〜約７０、約４８〜約７０、約４９〜約７０、約５０〜約７０、約４１〜約６９、約４２〜約６８、約４３〜約６７、約４４〜約６６、約４５〜約６５、約４６〜約６４、約４７〜約６３、約４８〜約６２、約４９〜約６１、約５０〜約６０、並びにこれ等の間のすべての範囲及び部分範囲の量のＳｉＯ２を含んでいる。
抗菌複合物品１００の１つ以上の態様において、第２相粒子２０に用いられるガラスの組成は、モルパーセントで、約０〜約２０、約０〜約１９、約０〜約１８、約０〜約１７、約０〜約１６、約０〜約１５、約０〜約１４、約０〜約１３、約０〜約１２、約０〜約１１、約０〜約１０、約０〜約９、約０〜約８、約０〜約７、約０〜約６、約０〜約５、約０〜約４、約０〜約３、約０〜約２、約０〜約１、約０．１〜約１、約０．２〜約１、約０．３〜約１、約０．４〜約１、約０．５〜約１、約０〜約０．５、約０〜約０．４、約０〜約０．３、約０〜約０．２、約０〜約０．１、並びにこれ等の間のすべての範囲及び部分範囲の量のＡｌ２Ｏ３を含んでいる。一部の実施の形態において、組成はＡｌ２Ｏ３を実質的に含んでいない。本明細書において、組成の成分及び得られたガラスに関して「実質的含まない」という語句は、当初の計量又はその後の後処理（例えば、イオン交換処理）において、組成に積極的又は意図的に添加したものではないが、不純物として存在していることを意味する。例えば、ある成分が約０．０１モル％未満の量で存在している場合、組成及びガラスは、その成分を実質的に含んでいないと記述することができる。
Ａｌ２Ｏ３の量は、ガラス形成酸化物として機能するように、及び／又は第２相粒子２０に用いられるガラスの溶融組成の粘度を制御するように調整することができる。理論に束縛されるものではないが、組成中のアルカリ酸化物（Ｒ２Ｏ）の濃度が、Ａｌ２Ｏ３の濃度以上である場合、アルミニウムイオンは、アルカリイオンが荷電バランサーとして作用する四面体配位において見出される。この四面体配位は、かかる組成から形成されたガラスの様々な後処理（例えば、イオン交換処理）を大幅に強化する。二価のカチオン酸化物（ＲＯ）は、四面体アルミニウムを様々な程度に電荷バランスさせることもする。カルシウム、亜鉛、ストロンチウム、バリウム等の元素は、２つのアルカリイオンと同等の挙動を示すが、マグネシウムイオンの高電界強度によって、四面体配位でアルミニュウムを完全に電荷バランスさせることができず、５及び６配位のアルミニウムが形成される。一般に、Ａｌ２Ｏ３は、アルカリイオンの比較的速い拡散を可能にしつつ、強いネットワークバックボーン（即ち、高歪点）を可能にするため、イオン交換可能な組成及び強化ガラスにおいて、重要な役割を果たすことができる。しかし、Ａｌ２Ｏ３の濃度が高過ぎると、組成がより低い液相粘度を示す可能性があるため、Ａｌ２Ｏ３の濃度は妥当な範囲内に制御することができる。更に、より詳細に後述するように、過剰なＡｌ２Ｏ３は、所望のＣｕ１＋イオンの代わりに、Ｃｕ２＋イオンの形成を助長することが分かっている。
抗菌複合物品１００の１つ以上の態様において、第２相粒子２０に用いられるガラスの組成は、モルパーセントで、約１０〜約５０、約１０〜約４９、約１０〜約４８、約１０〜約４７、約１０〜約４６、約１０〜約４５、約１０〜約４４、約１０〜約４３、約１０〜約４２、約１０〜約４１、約１０〜約４０、約１０〜約３９、約１０〜約３８、約１０〜約３７、約１０〜約３６、約１０〜約３５、約１０〜約３４、約１０〜約３３、約１０〜約３２、約１０〜約３１、約１０〜約３０、約１０〜約２９、約１０〜約２８、約１０〜約２７、約１０〜約２６、約１０〜約２５、約１０〜約２４、約１０〜約２３、約１０〜約２２、約１０〜約２１、約１０〜約２０、約１１〜約５０、約１２〜約５０、約１３〜約５０、約１４〜約５０、約１５〜約５０、約１６〜約５０、約１７〜約５０、約１８〜約５０、約１９〜約５０、約２０〜約５０、約１０〜約３０、約１１〜約２９、約１２〜約２８、約１３〜約２７、約１４〜約２６、約１５〜約２５、約１６〜約２４、約１７〜約２３、約１８〜約２２、約１９〜約２１、並びにこれ等の間のすべての範囲及び部分範囲の量の銅含有酸化物を含んでいる。
組成中の銅含有酸化物は、得られるガラスに存在するＣｕ１＋イオンを形成する。銅はＣｕ０、Ｃｕ１＋、及びＣｕ２＋を含む様々な形態を成す組成を含む、組成及び／又はガラスに存在することができる。Ｃｕ０又はＣｕ１＋の形態を成す銅は抗菌活性を示す。しかし、抗菌銅のこのような状態を形成維持することは困難であり、公知の組成において、所望のＣｕ０又はＣｕ１＋の代わりに、Ｃｕ２＋イオンが形成されることがしばしばある。
抗菌複合物品１００の１つ以上の態様において、第２相粒子２０のガラス中の銅含有酸化物の量は、組成中のＡｌ２Ｏ３の量より多い。理論に束縛されるものではないが、組成において、銅含有酸化物とＡｌ２Ｏ３とが略等量であれば、クプライト（Ｃｕ２Ｏ）の代わりに、テノライト（ＣｕＯ）が形成されると考えられている。テノライトの存在は、Ｃｕ２＋を優先し、Ｃｕ１＋の量を減少させるため、抗菌活性が低下する。更に、銅含有酸化物の量がＡｌ２Ｏ３の量と略等しい場合、アルミニウムは４配位であることを好み、組成中及び得られたガラス中の銅は、Ｃｕ２＋の形態のままであり電荷が平衡したままである。銅含有酸化物の量がＡｌ２Ｏ３の量を上回ると、銅の少なくとも一部が、Ｃｕ２＋の状態ではなく、自由にＣｕ１＋の状態に留まるため、存在するＣｕ１＋イオンの量が増加すると考えられている。
抗菌複合物品１００の１つ以上の態様において、第２相粒子２０のガラスの１つ以上の実施の形態の組成は、モルパーセントで、約０〜約２５、約０〜約２２、約０〜約２０、約０〜約１８、約０〜約１６、約０〜約１５、約０〜約１４、約０〜約１３、約０〜約１２、約０〜約１１、約０〜約１０、約０〜約９、約０〜約８、約０〜約７、約０〜約６、約０〜約５、約０〜約４、約０〜約３、約０〜約２、約０〜約１、約０．１〜約１、約０．２〜約１、約０．３〜約１、約０．４〜約１、約０．５〜約１、約０〜約０．５、約０〜約０．４、約０〜約０．３、約０〜約０．２、約０〜約０．１、並びにこれ等の間のすべての範囲及び部分範囲の量のＰ２Ｏ５を含んでいる。一部の実施の形態において、組成は約１０モルパーセント又は約５モルパーセントのＰ２Ｏ５を含むか、あるいはＰ２Ｏ５を実質的に含んでいなくてもよい。
１つ以上の実施の形態において、Ｐ２Ｏ５は、抗菌複合物品１００の第２相粒子２０に用いられるガラスに、耐久性の低い相又は分解性相の少なくとも一部を形成する。本明細書において、ガラスの分解性相と抗菌活性との関係について詳細に説明する。１つ以上の実施の形態において、Ｐ２Ｏ５の量を調整して組成及び／又は形成中のガラスの結晶化を制御することができる。例えば、Ｐ２Ｏ５の量を約５モル％以下、更には約１０モル％以下に制限すると、結晶化を最小限に抑制又は均一に制御することができる。しかし、一部の実施の形態において、組成及び／又はガラスの結晶化の量又は均一性が関心事ではないため、組成に用いるＰ２Ｏ５の量を１０モル％より多くすることができる。
１つ以上の実施の形態において、Ｐ２Ｏ５はガラス中に耐久性の低い相又は分解性相を形成する傾向があるが、抗菌複合物品１００の第２相粒子２０に用いられるガラスの所望の損傷抵抗に基づいて、組成中のＰ２Ｏ５の量を調整することができる。理論に束縛されるものではないが、Ｐ２Ｏ５は、ＳｉＯ２と比較して溶融粘度を低下させることができる。場合により、Ｐ２Ｏ５はジルコン破壊粘度（即ち、ジルコンが分解してＺｒＯ２を形成する粘度）の抑制に役立つと考えられており、この点についてはＳｉＯ２より効果的であり得る。ガラスが、イオン交換処理によって化学強化される場合、Ｐ２Ｏ５は、ネットワーク形成剤（例えば、ＳｉＯ２及び／又はＢ２Ｏ３）としても特徴付けられることもある他の成分と比較して、拡散性を改善しイオン交換時間を短縮することができる。
抗菌複合物品１００の１つ以上の態様において、第２相粒子２０のガラスの１つ以上の実施の形態の組成は、モルパーセントで、約０〜約２５、約０〜約２２、約０〜約２０、約０〜約１８、約０〜約１６、約０〜約１５、約０〜約１４、約０〜約１３、約０〜約１２、約０〜約１１、約０〜約１０、約０〜約９、約０〜約８、約０〜約７、約０〜約６、約０〜約５、約０〜約４、約０〜約３、約０〜約２、約０〜約１、約０．１〜約１、約０．２〜約１、約０．３〜約１、約０．４〜約１、約０．５〜約１、約０〜約０．５、約０〜約０．４、約０〜約０．３、約０〜約０．２、約０〜約０．１、並びにこれ等の間のすべての範囲及び部分範囲の量のＢ２Ｏ３を含んでいる。一部の実施の形態において、組成は非ゼロ量、例えば、約１０モルパーセント又は約５モルパーセントであってよい、Ｂ２Ｏ３を含んでいる。一部の実施の形態の組成は、Ｂ２Ｏ３を実質的に含んでいなくてもよい。
１つ以上の実施の形態において、Ｂ２Ｏ３は、抗菌複合物品１００の第２相粒子２０に用いられるガラスに、耐久性の低い相又は分解性相を形成する。本明細書において、ガラスの分解性相と抗菌活性との関係について詳細に説明する。理論に束縛されるものではないが、ガラス中に耐久性の低い相又は分解性相を形成する傾向があるが、組成にＢ２Ｏ３を含めることによって、かかる組成を含むガラスに損傷抵抗が付与されると考えられている。１つ以上の実施の形態の組成は、１つ以上のアルカリ酸化物（Ｒ２Ｏ）（例えば、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ及び／又はＣｓ２Ｏ）を含んでいる。一部の実施の形態において、アルカリ酸化物は、かかる組成の溶融温度及び／又は液相温度を改善する。１つ以上の実施の形態において、アルカリ酸化物の量を調整して、低溶融温度及び／又は低液相温度を示す組成を得ることができる。理論に束縛されるものではないが、アルカリ酸化物を付加することによって、かかる組成を含む抗菌ガラスの熱膨張係数（ＣＴＥ）を増加させ、及び／又は化学的耐久性を低下させる可能性がある。ときにより、これらの特性は、アルカリ酸化物の添加によって劇的に変化する可能性がある。
抗菌複合物品１００の１つ以上の態様において、第２相粒子２０のガラスの１つ以上の実施の形態の組成は、アルカリ土類酸化物及び／又はＺｎＯ等の１つ以上の二価のカチオン酸化物を含むことができる。かかる二価のカチオン酸化物を含めることによって、組成の溶融挙動を改善することができる。
抗菌複合物品１００の１つ以上の態様において、第２相粒子２０のガラスの１つ以上の実施の形態の組成は、モルパーセントで、約０〜約１５、約０〜約１４、約０〜約１３、約０〜約１２、約０〜約１１、約０〜約１０、約０〜約９、約０〜約８、約０〜約７、約０〜約６、約０〜約５、約０〜約４、約０〜約３、約０〜約２、約０〜約１、約０．１〜約１、約０．２〜約１、約０．３〜約１、約０．４〜約１、約０．５〜約１、約０〜約０．５、約０〜約０．４、約０〜約０．３、約０〜約０．２、約０〜約０．１、並びにこれ等の間のすべての範囲及び部分範囲の量のＣａＯを含むことができる。一部の実施の形態において、組成は実質的にＣａＯを含んでいない。
抗菌複合物品１００の１つ以上の態様において、第２相粒子２０のガラスの１つ以上の実施の形態の組成は、モルパーセントで、約０〜約１５、約０〜約１４、約０〜約１３、約０〜約１２、約０〜約１１、約０〜約１０、約０〜約９、約０〜約８、約０〜約７、約０〜約６、約０〜約５、約０〜約４、約０〜約３、約０〜約２、約０〜約１、約０．１〜約１、約０．２〜約１、約０．３〜約１、約０．４〜約１、約０．５〜約１、約０〜約０．５、約０〜約０．４、約０〜約０．３、約０〜約０．２、約０〜約０．１、並びにこれ等の間のすべての範囲及び部分範囲の量のＭｇＯを含むことができる。一部の実施の形態において、組成は実質的にＭｇＯを含んでいない。
抗菌複合物品１００の１つ以上の態様において、第２相粒子２０のガラスの１つ以上の実施の形態の組成は、モルパーセントで、約０〜約５、約０〜約４、約０〜約３、約０〜約２、約０〜約１、約０．１〜約１、約０．２〜約１、約０．３〜約１、約０．４〜約１、約０．５〜約１、約０〜約０．５、約０〜約０．４、約０〜約０．３、約０〜約０．２、約０〜約０．１、並びにこれ等の間のすべての範囲及び部分範囲の量のＺｎＯを含むことができる。一部の実施の形態において、組成は実質的にＺｎＯを含んでいない。
抗菌複合物品１００の１つ以上の態様において、第２相粒子２０のガラスの１つ以上の実施の形態の組成は、モルパーセントで、約０〜約５、約０〜約４、約０〜約３、約０〜約２、約０〜約１、約０．１〜約１、約０．２〜約１、約０．３〜約１、約０．４〜約１、約０．５〜約１、約０〜約０．５、約０〜約０．４、約０〜約０．３、約０〜約０．２、約０〜約０．１、並びにこれ等の間のすべての範囲及び部分範囲の量のＦｅ２Ｏ３を含むことができる。一部の実施の形態において、組成は実質的にＦｅ２Ｏ３を含んでいない。
抗菌複合物品１００の１つ以上の態様において、第２相粒子２０のガラスの１つ以上の実施の形態の組成は、１つ以上の着色剤を含むことができる。かかる着色剤の例にはＮｉＯ、ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４、及びその他の公知の着色剤が含まれる。一部の実施の形態において、１種以上の着色剤が、約１０モル％までの範囲の量で存在することができる。一部の例において、１種以上の着色剤は、約０．０１モル％〜約１０モル％、約１モル％〜約１０モル％、約２モル％〜約１０モル％、約５モル％〜約１０モル％、約０．０１モル％〜約８モル％、又は約０．０１モル％〜約５モル％の量で存在することができる。一部の態様において、第２相粒子２０に用いられる着色剤は、抗菌複合物品１００に用いられるマトリックスの色に適合するように選択される。
抗菌複合物品１００の１つ以上の態様において、第２相粒子２０のガラスの１つ以上の実施の形態の組成は、１種以上の成核剤を含むことができる。例示的な成核剤には、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、及び当技術分野で公知の他の成核剤が含まれる。組成は１種又は複数の異なる成核剤を含むことができる。組成の成核剤含量は、約０．０１モル％〜約１モル％とすることができる。一部の例において、組成の成核剤含量は、約０．０１モル％〜約０．９モル％、約０．０１モル％〜約０．８モル％、約０．０１モル％〜約０．７モル％、約０．０１モル％〜約０．６モル％、約０．０１モル％〜約０．５モル％、約０．０５モル％〜約１モル％、約０．１モル％〜約１モル％、約０．２モル％〜約１モル％、約０．３モル％〜約１モル％、又は約０．４モル％〜約１モル％、並びにこれ等の間のすべての範囲及び部分範囲とすることができる。
組成から形成されたガラスは、抗菌複合物品１００の第２相粒子２０に用いられたとき、複数のＣｕ１＋イオンを含むことができる。一部の実施の形態において、かかるＣｕ１＋イオンは、ガラスネットワークの一部を形成し、ガラス改質剤として特徴付けることができる。理論に束縛されるものではないが、Ｃｕ１＋イオンがガラスネットワークの一部である場合、代表的なガラス成形法において、溶融ガラスの冷却ステップが速過ぎて、銅含有酸化物（例えば、ＣｕＯ及び／又はＣｕ２Ｏ）が結晶化できないと考えられている。従って、Ｃｕ１＋が非晶質状態に留まり、ガラスネットワークの一部になる。一部の例において、Ｃｕ１＋イオンの総量は、それらが結晶相にあるかガラスマトリックにあるかに関わらず、４０モル％まで、５０モル％まで、又は６０モル％まで等、更に高くてもよい。
１つ以上の実施の形態において、本明細書に開示の組成から形成されるガラスは、抗菌複合物品１００の第２相粒子２０に用いられたとき、Ｃｕ１＋結晶としてガラスマトリックス中に分散しているＣｕ１＋イオンを含んでいる。１つ以上の実施の形態において、Ｃｕ１＋結晶は、クプライトの形態で存在することができる。ガラス中に存在するクプライトは、ガラスマトリックス又はガラス相とは異なる相を形成することができる。別の実施の形態において、クプライトは、１つ以上のガラス相（例えば、本明細書に記載の耐久性相）の一部を構成又はそれに関連することができる。Ｃｕ１＋結晶は、約５マイクロメートル（μｍ）以下、約４マイクロメートル（μｍ）以下、約３マイクロメートル（μｍ）以下、約２マイクロメートル（μｍ）以下、約１．９マイクロメートル（μｍ）以下、約１．８マイクロメートル（μｍ）以下、約１．７マイクロメートル（μｍ）以下、約１．６マイクロメートル（μｍ）以下、約１．５マイクロメートル（μｍ）以下、約１．４マイクロメートル（μｍ）以下、１．３マイクロメートル（μｍ）以下、約１．２マイクロメートル（μｍ）以下、約１．１マイクロメートル（μｍ）以下、１マイクロメートル（μｍ）以下、約０．９マイクロメートル（μｍ）以下、約０．８マイクロメートル（μｍ）以下、約０．７マイクロメートル（μｍ）以下、約０．６マイクロメートル（μｍ）以下、約０．５マイクロメートル（μｍ）以下、約０．４マイクロメートル（μｍ）以下、約０．３マイクロメートル（μｍ）以下、約０．２マイクロメートル（μｍ）以下、約０．１マイクロメートル（μｍ）以下、約０．０５マイクロメートル（μｍ）以下、並びにこれ等の間のすべての範囲及び部分範囲の平均主寸法を有することができる。本明細書において「平均主寸法」に関し、「平均」とは平均値を指し、「主寸法」は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定したときの粒子の最大寸法である。一部の実施の形態において、抗菌複合物品１００の第２相粒子２０のガラスに、クプライト相が、抗菌ガラスの少なくとも約１０質量％、約１５質量％、約２０質量％、約２５質量％、並びにこれ等の間のすべての範囲及び部分範囲の量で存在することができる。特定の実施の形態において、本明細書に開示の組成から形成される相分離性ガラスは、抗菌複合物品１００の第２相粒子２０に用いられたとき、相分離成ガラスの１０〜５０モル％、並びにこれ等の間のすべての範囲及び部分範囲のクプライトを含むことができる。
一部の実施の形態において、ガラスは、抗菌複合物品１００の第２相粒子２０に用いられたとき、約７０質量％以上のＣｕ１＋を含み、約３０質量％以下のＣｕ２＋を含むことができる。Ｃｕ２＋イオンはテノライトの形態、及び／又は更にはガラス中に（即ち、結晶相としてではなく）存在し得る。
一部の実施の形態において、抗菌複合物品１００の第２相粒子２０に用いられたときのガラス中のＣｕの総量は、質量％で、約１０〜約３０、約１５〜約２５、約１１〜約３０、約１２〜約３０、約１３〜約３０、約１４〜約３０、約１５〜約３０、約１６〜約３０、約１７〜約３０、約１８〜約３０約１９〜約３０、約２０〜約３０、約１０〜約２９、約１０〜約２８、約１０〜約２７、約１０〜約２６、約１０〜約２５、約１０〜約２４、約１０〜約２３、約１０〜約２２、１０〜約２１、約１０〜約２０、約１６〜約２４、約１７〜約２３、約１８〜約２２、約１９〜約２１、並びにこれ等の間のすべての範囲及び部分範囲とすることができる。１つ以上の実施の形態において、ガラス中のＣｕの総量に対するＣｕ１＋イオンの比は、約０．５以上、０．５５以上、０．６以上、０．６５以上、０．７以上、０．７５以上、０．８以上、０．８５以上、０．９以上、又は更に１以上、及びこれ等の間のすべての範囲並びに部分範囲とすることができる。Ｃｕの量及びＣｕの総量に対するＣｕ１＋イオンの比は、当技術分野で公知の誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）法によって測定することができる。
一部の実施の形態において、ガラスは、抗菌複合物品１００の第２相粒子２０に用いられたとき、Ｃｕ２＋よりも多くのＣｕ１＋及び／又はＣｕ０を示すことができる。例えば、ガラス中のＣｕ１＋、Ｃｕ２＋、及びＣｕ０の総量に基づく、Ｃｕ１＋とＣｕ０とを合わせた割合は、約５０％〜約９９．９％、約５０％〜約９９％、約５０％〜約９５％、約５０％〜約９０％、約５５％〜約９９．９％、約６０％〜約９９．９％、約６５％〜約９９．９％、約７０％〜約９９．９％、約７５％〜約９９．９％、約８０％〜約９９．９％、約８５％〜約９９．９％、約９０％〜約９９．９％、約９５％〜約９９．９％、並びにこれ等の間のすべての範囲及び部分範囲とすることができる。Ｃｕ１＋、Ｃｕ２＋、及びＣｕ０の相対的な量は、当該技術分野で公知のＸ線フォトルミネセンス分光（ＸＰＳ）法を用いて測定することができる。
再度図１及び１Ａにおいて、抗菌複合物品１００の複数の第２相粒子２０は、相分離性ガラスを用いることができる。特に、相分離性ガラスは、少なくとも第１の相、及び第２の相（第２相粒子２０と異なる）を有することができる。１つ以上の実施の形態において、相分離性ガラスは２つ以上の相を含むことができ、相は所与の相における浸出液との相互作用に耐え得る原子結合の能力に基づいて異なる。具体的には、１つ以上の実施の形態のガラスは、分解性相と形容することができる第１の相と、耐久性相として形容することができる第２の相とを含むことができる。「第１の相」と「分解性相」とは交換可能に使用することができる。相分離性ガラスの文脈において、「第２の相」と「耐久性相」とは交換可能に使用することができる。本明細書において、「耐久性」とは、耐久性相の原子結合が、浸出液との相互作用中及び相互作用後に、元の状態のままである傾向を意味する。本明細書において、「分解性」とは、分解性相の原子結合が、浸出液との相互作用中及び相互作用後に破壊される傾向を意味する。１つ以上の実施の形態において、耐久性相はＳｉＯ２を含み、分解性相はＢ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、及びＲ２Ｏ（ここで、ＲはＫ、Ｎａ、Ｌｉ、及びＣｓのうちの任意の１つ以上を含むことができる）の少なくとも１つを含んでいる。理論に束縛されるものではないが、分解性相の成分（即ち、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、及び／又はＲ２Ｏ）は浸出液とより容易に相互作用し、浸出液との相互作用の間及び相互作用後に、相分離性ガラス中のこれ等の成分相互及び他の成分との結合が容易に破壊されると考えられている。浸出液は水、酸、又は他の同様の材料を含むことができる。１つ以上の実施の形態において、分解性相は、１週間以上、１カ月以上、３カ月以上、又は６カ月以上分解に耐える。一部の実施の形態において、寿命は、特定の期間にわたる抗菌効力の維持として特徴付けることができる。
抗菌複合物品１００の１つ以上の実施の形態において、第２相粒子に用いられる相分離性ガラスの耐久性相は、重量で分解性相の量より多くの量存在している。一部の例において、分解性相は島を形成し、耐久性相は島を囲む海（即ち、耐久性相）を形成する。１つ以上の実施の形態において、耐久性相及び分解性相のいずれか一方又は両方がクプライトを含むことができる。かかる実施の形態におけるクプライトは、各々の相又は両方の相に分散することができる。
相分離性ガラスの一部の実施の形態において、ガラスを更に熱処理しなくても相分離が生じる。一部の実施の形態において、相分離は溶融中に生じることができ、ガラス組成が約１６００℃又は１６５０℃までの温度で溶融されるときに存在し得る。ガラスが冷えると、（例えば、準安定状態で）相分離が維持される。
前述のように、相分離性ガラスは、シートとして、又は粒子、繊維等の他の形状で提供することができる。図１及び１Ａにおいて、第２相粒子２０の形態を成す相分離性ガラスは、概して、ポリマー材料を含むマトリック１０によって固定されている。外面４０の露出部分の第２相粒子２０において、粒子２０の表面部分が複数の銅イオンを含むことができ、複数の銅イオンの少なくとも７５％がＣｕ１＋イオンを含んでいる。例えば、一部の例において、表面部分における複数の銅イオンの少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９％、又は少なくとも約９９．９％がＣｕ１＋イオンを含んでいる。一部の実施の形態において、表面部分における銅イオンの２５％以下（例えば、２０％以下、１５％以下、１２％以下、１０％以下、又は８％以下）がＣｕ２＋イオンを含んでいる。例えば、一部の例において、表面部分における複数の銅イオンの２０％以下、１５％以下、１０％以下、５％以下、２％以下、１％以下、０．５％以下、又は０．０１％以下がＣｕ２＋イオンを含んでいる。一部の実施の形態において、抗菌ガラス中のＣｕ１＋イオンの濃度が制御される。一部の例において、抗菌ガラスの表面に、約４ｐｐｍ以上のＣｕ１＋イオンの濃度を達成することができる。
１つ以上の実施の形態による、抗菌複合物品１００、特に露出部分を有する外面３０及び４０は、米国環境保護庁の「Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｅｆｆｉｃａｃｙ ｏｆ Ｃｏｐｐｅｒ Ａｌｌｏｙ Ｓｕｒｆａｃｅｓ ａｓ ａ Ｓａｎｉｔｉｚｅｒ」で規定されている、銅含有表面による抗菌性複合物品の置換、及び本方法における所定の対照試料としての銅金属物品の使用を含む、修正試験条件（集合的に「修正ＥＰＡ銅試験プロトコル」）下において、黄色ブドウ球菌、エンテロバクターアエロゲネス、緑膿菌、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（ＭＲＳＡ）、及び病原性大腸菌の少なくとも１つの濃度において、２ｌｏｇ又はそれ以上（例えば、２．５、３、３．５、４、４．５、５、５．５、６、６．５並びにこれ等の間のすべての範囲及び部分範囲）の低減を示すことができる。従って、米国環境保護庁の「Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｅｆｆｉｃａｃｙ ｏｆ Ｃｏｐｐｅｒ Ａｌｌｏｙ Ｓｕｒｆａｃｅｓ ａｓ ａ Ｓａｎｉｔｉｚｅｒ」は、本参照により、その全内容が本明細書に援用される。一部の例において、修正ＥＰＡ銅試験プロトコルの下において、黄色ブドウ球菌、エンテロバクターアエロゲネス、緑膿菌バクテリア、ＭＲＳＡ、及び病原性大腸菌の少なくとも１つの濃度において、少なくとも４ｌｏｇ、５ｌｏｇ、更には６ｌｏｇの低減を示す。
１つ以上の実施の形態による抗菌複合物品１００は、長期間にわたり本明細書に記載のｌｏｇ低減を示すことができる。換言すれば、物品１００は長期間抗菌効力を示すことができる。例えば、一部の実施の形態において、抗菌複合物品１００は、抗菌性複合物品１００が形成された後、又は相分離性ガラスが担体（例えば、ポリマーマトリックス１０）と組み合わせた後、１週間、２週間、３週間、１ヶ月まで、３ヶ月まで、６ヶ月まで、又は１２ヶ月まで、本明細書に記載の修正ＥＰＡ銅試験プロトコルの下におけるｌｏｇ低減を示すことができる。これらの期間は、抗菌性複合物品１００が形成された後、又はマトリックス１０を含みこれに限定されない担体と組み合わせた後に開始することができる。
１つ以上の実施の形態によれば、第２相粒子２０の相分離性ガラスは、本明細書に記載のマトリックス１０と組み合わせると防腐機能を示すことができる。かかる実施の形態において、相分離性ガラスは、マトリックス１０中の様々な汚染物質の殺滅若しくは消滅、又はその成長を抑制することができる。汚染物質には、菌類、バクテリア、ウイルス、及びこれ等の組み合わせが含まれる。
１つ以上の実施の形態によれば、本明細書に記載の相分離性ガラスを含む抗菌複合物品１００は、浸出液に曝露又は接触すると銅イオンを浸出する。１つ以上の実施の形態において、ガラスは、水を含む浸出液に曝露されると銅イオンのみを浸出する。
１つ以上の実施の形態において、本明細書に記載の抗菌複合物品１００は、調整可能な抗菌活性放出を有することができる。相分離性ガラスの抗菌活性は、ガラスを含む第２相粒子２０と、水等の浸出液との接触によって発現させることができ、浸出液によってガラスからＣｕ１＋イオンが放出される。この作用は水溶性であると形容することができ、水溶性を制御してＣｕ１＋イオンの放出を制御することができる。
Ｃｕ１＋イオンがガラスネットワーク中に分散及び／又は相分離性ガラスのガラスネットワーク中の原子と原子結合を形成する一部の実施の形態において、水又は湿気がこれ等の結合を破壊し、放出可能なＣｕ１＋イオンが第２相粒子２０上に露出することができる。
抗菌複合物品１００の１つ以上の実施の形態において、ソーダライムシリケート等のガラス組成を溶融するために一般的に使用される、低コストの溶融タンクを用いて、相分離性ガラスを形成することができる。かかる相分離性ガラスは、当技術分野で公知の成形法を用いて、シート状又は直接粒子状に成形することができる。例えば、例示的な成形方法には、フロートガラス法、及びフュージョンドロー、スロットドロー等のダウンドロー法が含まれる。相分離性ガラスをシート状に成形する場合には、その後粉砕又は処理されて、抗菌性複合物品１００に用いられる第２相粒子２０が形成される。
一部の実施の形態において、相分離性ガラスを様々な抗菌複合物品（例えば、物品１００）に組み込んで、単独又は他の材料と組み合わせて、電子機器（例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット、ビデオプレイヤー、情報端末装置、ラップトップコンピュータ等）、建築構造物（例えば、カウンター甲板又は壁）、家電製品（例えば、レンジ上面、冷蔵庫、及び食器洗浄器の扉等）、情報表示装置（例えば、ホワイトボード）、自動車部品（例えば、ダッシュボードパネル、フロントガラス、窓部品等）、カウンター甲板、テーブル甲板、ドアノブ、レール、エレベータ制御パネル、及び「高接触表面」を有するその他の物品が形成される。かかる抗菌複合物品に用いられた場合、相分離性ガラスは、例えば、マトリックス１０中の第２相粒子２０としての物品内における濃度に基づいて、ハウジング及び／又はディスプレイの少なくとも一部を形成することができる。
形成後、相分離性ガラスはシートに成形され、所望の最終用途に適するように成形、研磨又は他の方法で処理することができる。一部の例において、相分離性ガラスは、抗菌性複合物品のマトリックス１０に用いられる、第２相粒子２０として機能する粉末又は粒子状に粉砕される。相分離性ガラスとマトリックス材料（例えば、マトリックス１０として機能するポリマー材料）との組み合わせは、射出成形、押出成形、又はコーティングに適し得る。かかる他の材料又はマトリックス材料は、本明細書に記載のポリマー、モノマー、結合剤、溶媒、又はこれ等の組み合わせを含むことができる。本明細書に記載の実施形態で使用されるポリマーは、熱可塑性ポリマー（例えば、ポリオレフィン）、硬化ポリマー（例えば、紫外線又はＵＶ硬化ポリマー、熱硬化性ポリマー、熱硬化性コーティング等）、ポリマーエマルジョン、 溶媒ベースのポリマー、及びこれ等の組み合わせを含むことができる。適切なポリマーの例には、ポリスルホン（ＰＵ）、ポリスチレン（ＰＳ）、耐衝撃性ＰＳ、ポリ（アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン）（ＡＢＳ）、ＰＣ−ＡＢＳブレンド、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）及びＰＢＴコポリマー、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びＰＥＴコポリマー、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、環状ポリオレフィン（環状ＰＯ）、変性ポリフェニレンオキサイド（ｍＰＰＯ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を含むポリオレフィン（ＰＯ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、熱可塑性ウレタン（ＴＰＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）を含む熱可塑性プラスチック、及びこれ等のポリマーのブレンドを含むがこれに限定されるものではない。適切な射出成形可能な熱硬化性ポリマーには、エポキシ、アクリル、スチレン、フェノール、メラミン、ウレタン、ポリエステル、及びシリコーン樹脂が含まれる。特定の態様において、マトリックス１０として機能するマトリックス材料は、低（例えば、ポリオレフィン）又は高（例えば、ポリエチレンイミン）融点ポリマー材料を含むことができる。一部の態様によれば、マトリックスは、低分子量又は高分子量ポリマー材料を含んでいる。マトリック材料は、バルクポリマー材料（例えば、純ポリオレフィン）、ポリマー材料（例えば、ポリエチレン／ポリプロピレン混合物）、及び／又は複合ポリマー材料（例えば、ポリオレフィン／ガラス複合材料）を含むことができることも理解されたい。他の好適なポリマー変形体には、直鎖状、はしご状、及び分岐状ポリマー（例えば、スターポリマー、ブラシポリマー、及びデンドロン／デンドリマー）が含まれる。マトリックス１０に用いることができる別のポリマー変形体材料には、コポリマー（例えば、直鎖、分岐、及びシクロ／リング）が含まれる。
別の実施の形態において、ポリマーを溶媒に溶解、又は別の相として溶媒に分散させ、例えば、ラテックス（合成又は天然ゴムの水エマルジョン）、又は重合によって得られ、特にコーティングに（塗料として）及び接着剤として使用されるプラスチック等のポリマーエマルジョンを形成することができる。ポリマーは、フッ化シラン又は他の低摩擦若しくは耐摩擦材料を含むことができる。ポリマーは、衝撃改質剤、難燃剤、紫外線防止剤、帯電防止剤、離型剤、ガラス、金属、炭素繊維、粒子（球体を含む）、タルク、粘土、又は雲母を含む充填剤、及び着色剤を含むことができる。モノマーの具体例には、触媒硬化性モノマー、熱硬化性モノマー、放射線硬化性モノマー、及びこれ等の組み合わせが含まれる。
１つ以上の実施の形態において、第２相粒子２０として、相分離性ガラスを粒子の形態で提供することができる。この形態において、相分離性ガラスは、約０．１マイクロメートル（μｍ）〜約１０マイクロメートル（μｍ）、約０．１マイクロメートル（μｍ）〜約９マイクロメートル（μｍ）、約０．１マイクロメートル（μｍ）〜約８マイクロメートル（μｍ）、約０．１マイクロメートル（μｍ）〜約７マイクロメートル（μｍ）、約０．１マイクロメートル（μｍ）〜約６マイクロメートル（μｍ）、約０．５マイクロメートル（μｍ）〜約１０マイクロメートル（μｍ）、約０．７５マイクロメートル（μｍ）〜約１０マイクロメートル（μｍ）、約１マイクロメートル（μｍ）〜約１０マイクロメートル（μｍ）、約２マイクロメートル（μｍ）〜約１０マイクロメートル（μｍ）、約３マイクロメートル（μｍ）〜約１０マイクロメートル（μｍ）、約３マイクロメートル（μｍ）〜約６マイクロメートル（μｍ）、約３．５マイクロメートル（μｍ）〜約５．５マイクロメートル（μｍ）、約４マイクロメートル（μｍ）〜約５マイクロメートル（μｍ）、並びにこれ等の間のすべての範囲及び部分範囲の直径を有することができる。ガラスは、実質的に球形であっても、不規則な形状を有していてもよい。
理論に束縛されるものではないが、本明細書に記載の（例えば、第２相粒子２０内）の
相分離性ガラスと、ポリプロピレン又はポリスルホン材料等のマトリックス（例えば、マトリックス１０）との組み合わせによって、同量の銅を使用した場合でも、Ｃｕ２Ｏ（クプライト）のみを含む同じマトリックス材料と比較して、実質的により大きい抗菌効力が得られると考えられている。本明細書に記載の相分離性ガラス中に存在するＣｕ１＋結晶は、クプライトとして存在する場合であっても、Ｃｕ１＋の状態に留まる傾向がある。理論に束縛されるものではないが、本明細書に記載の相分離性ガラスから分離して、Ｃｕ２Ｏを単独で与えると、Ｃｕイオンの安定性が低く、Ｃｕ１＋からＣｕ２＋に変化する可能性があると考えられている。
本明細書に記載の抗菌複合物品１００の抗菌性能は、マトリックス１０の薄層が、外面４０上の第２相粒子２０と一致又はそれを越えて存在すること、及びその厚さによって影響され得る（図１及び１Ａ参照）。マトリックス１０の組成及びその処理履歴に応じ、この薄層が疎水性又は実質的な疎水特性を示し、活性銅種（Ｃｕ１＋）が空気に曝露されるか又は外面４０に浸出するのを阻止する可能性がある。例えば、疎水性又は実質的に疎水性であるポリマー材料（例えば、ポリオレフィン）を含むマトリックス１０は、かかる薄層をもたらし得る。１つ以上の実施の形態において、物品１００は、活性銅種の浸出を容易にするバランスの取れた疎水性−親水性特性を有するポリマーをマトリックス１０として用いることもできる。かかるポリマーの例には、吸湿性／水溶性ポリマー及び界面活性剤、両親媒性ポリマー（例えば、ポリ（ビニルアルコール‐コ‐エチレン））及び／又は両親媒性ポリマーと吸湿性材料の組み合わせが含まれる。他の実施の形態において、マトリックス１０は、実質的に親水性の特性を有するポリマー材料（例えば、ポリビニルアルコール）を含むことができる。
１つ以上の実施の形態において、活性銅種の空気に対する曝露及び／又は表面への浸出は、外面４０（及び場合により外面３０）が「露出部分」を有するように、物品１００を形成することによって促進される。本明細書において、かかる「露出部分」は、機械的及び／又は化学的処理を施して、相分離性ガラスを含み、物品１００に含まれ（かつマトリックス１０に包囲された）第２相粒子２０の少なくとも一部を露出させた、抗菌複合物品１００の外面の一部分である。外面に露出部分を設ける具体的な方法には、サンディング、研磨、プラズマ処理（例えば、空気、Ｎ２、Ｏ２、Ｈ２、Ｎ２、及び／又はアルゴンベースのプラズマ）、及びマトリックス１０（例えば、ポリマー材料）の薄層を除去する他の方法が含まれる。１つ以上の別の実施の形態において、外面３０、４０の露出部分は、露出した処理表面内部又は表面に導入され、かかる表面をより親水性にする官能基、特にヒドロキシル基及びカルボニル基を含んでいる。外面に露出部分を設けることによって、活性銅種が空気に曝露又は物品１００の表面により容易に浸出する。
本明細書に記載のマトリックス１０（例えば、ポリマー材料）と第２相粒子２０（例えば、相分離性ガラス）との間の加工、機械的特性、及び相互作用を改善するために、（使用可能な任意の充填剤及び／又は添加剤を含む）加工剤／助剤を、本明細書に記載の抗菌複合物品１００に含めることができる。例示的な加工剤／助剤は、固体又は液体材料を含むことができる。加工剤／助剤は、押出しにおいて様々な便益をもたらすことができ、シリコーン系油、ワックス、及び自由流動性フルオロポリマーを含むことができる。別の実施の形態において、加工剤／助剤は、相溶化剤／カップリング剤、例えば機械的及び熱的性質を改善するためのポリマー複合材の加工に一般的に使用されるオルガノシラン／シロキサン等の有機ケイ素化合物を含むことができる。かかる相溶化剤／カップリング剤は、ガラスの表面改質に用いることができ、（３‐アクリロキシプロピル）トリメトキシシラン、Ｎ‐（２‐アミノエチル）‐３‐アミノプロピルトリメトキシシラン、３‐アミノプロピルトリエトキシシラン、３‐アミノプロピルトリメトキシシラン、（３‐グリシドキシプロピル）トリメトキシシラン、３‐メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３‐メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、及びビニルトリメトキシシランを含むことができる。
一部の実施の形態において、本明細書に記載の抗菌複合物品１００は、例えば、アルミニウム顔料、銅顔料、コバルト顔料、マンガン顔料、鉄顔料、チタン顔料、スズ顔料、クレイアース顔料（天然に形成された酸化鉄）、カーボン顔料、アンチモン顔料、バリウム顔料、亜鉛顔料等、一般に金属系無機物である顔料を含む、充填剤を色及び他の目的のために添加することができる。
本明細書に記載の相分離性ガラスをマトリックス１０と組み合わせた後、この結合体を所望の抗菌複合物品１００に形成することができる。このような物品１００の例には、電子機器（例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット、ビデオプレイヤー、情報端末装置、ラップトップコンピュータ等）のハウジング、建築構造物（例えば、カウンター甲板又は壁）、家電製品（例えば、レンジ上面、冷蔵庫、及び食器洗浄器の扉等）、情報表示装置（例えば、ホワイトボード）、及び自動車部品（例えば、ダッシュボードパネル、フロントガラス、窓構成要素等）が含まれる。
１つ以上の実施の形態において、物品１００は、所望の気孔率を示すことができ、複雑な形状を含む様々な形状、及びプラスチック、ゴム、及び繊維／布を含む様々な形態に構成することができ、同じ又は異なる用途を有することができる。多孔質物品は、抗菌フィルターとして用いることもできる。
別の実施の形態において、物品１００は、第２相粒子２０に関連して高ガラス充填量を有することができる。かかる物品は溶融法又は湿式法によって形成することができる。かかる実施の形態において、物品１００そのものを抗菌材料として使用する他に、マトリックス１０（例えば、ポリマー材料）を焼き尽すか除去して（即ち、物品がマトリックス１０を一時的な材料として用い）、単純又は複雑な形状を有する、多孔質の純銅ガラス抗菌物品を提供することができる。
Ｃｕ（Ｉ）は有機反応、特に、穏やかな有機反応、数例を挙げれば、アクリルモノマーの重合及び油性化学用途（例えば、メチルエステル及びワックスエステルの両方のプロセスを含む脂肪エステルから脂肪アルコールへの水素化分解、アミンによるアルコールのアルキル化及び脂肪アルコールのアミノ化）等の優れた触媒である。本明細書に記載の抗菌複合物品１００は、本来の抗菌特性を利用する用途ではない場合であっても、かかる触媒を志向した用途に用いることができる。
図１Ｂは、本開示の態様に従って提供される、図１に概略的に示す抗菌複合物品１００に類似した抗菌複合物品の外面における、相分離性ガラスのエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）画像を示す図である。より具体的には、図１ＢのＥＤＳ画像における相分離性ガラスは、外面４０の露出部分（図１Ａ参照）における例示的な第２相粒子２０である。図１Ｂにおいて、相分離性ガラスは、相分離性ガラスの処理に関連する顕著な部分が、参照により本明細書に援用される、２０１５年２月１６日出願の米国特許出願第１４／６２３，０７７号明細書に従って形成したものである。図１Ｂにおいて、ＥＤＳ画像に示すガラスは、不連続で耐久性の低い相（即ち、リン酸塩相）に、１００〜２５０ｎｍの粒径を有するクプライト結晶（略３５モル％のクプライト）を含有し、高い抗菌効力を有する相分離性リン酸塩ガラスである。加えて、相分離性リン酸塩ガラスは、カラー用のカーボンブラック濃縮物（すなわち、Ｃｌａｒｉａｎｔ社のＳＬ９４６２００３６カーボンブラック）を含んでいる。更に、図１Ｂに示す相分離性ガラスは、粉末形態にジェットミルし、（例えば、３２５メッシュ）で篩い分けして、抗菌複合物品１００の第２相粒子として使用する粒子を形成することができる。次に、マトリックスポリマー（例えば、マトリックス１０として機能する）に粒子を混合し、最終的な抗菌複合物品の形態を得ることができる。
本開示の態様において、押出成形処理を用いて、図１Ｂに示す相分離性ガラスを含む前述の抗菌複合物品１００に、（マトリックスとして機能する）ポリプロピレンを混合することができる。この処理に、例えば、以下の表１に要約する代表的な条件に従って、Ｌｅｉｓｔｒｉｔｚ ＡＧ ＭＩＣ１８−７Ｒ ＧＬ二軸スクリュー押出機を用いることができる。次いで、押出機を用いて、カーボンブラック着色剤を含まない抗菌複合細長片１００Ａ（図２参照）、及びカーボンブラック着色剤を含む抗菌複合ペレット１００Ｂ（図２参照）を製造することができる。ペレット１００Ｂは、押出機から得られた細長片を更に加工して得られたものであることに留意されたい。
Figure 2018535297
図３に示すように、押出抗菌複合体（例えば、図２の細長片及びペレット）は、射出成形又は他の方法で試験片としてシート状に加工することができる。特に、図３は抗菌複合試験片１００Ａ’及び１００Ｂ’の写真を示している。試験片１００Ａ’及び１００Ｂ’は、それぞれ抗菌複合細長片１００Ａ及びペレット１００Ｂ（図２参照）を押出成形したものである。
再度図３において、抗菌複合試験片１００Ａ’及び１００Ｂ’は、修正ＥＰＡ銅試験プロトコルを用いた抗菌効力試験に適した２．５ｃｍ×２．５ｃｍの正方形の試験片である。修正ＥＰＡ銅試験プロトコルの下で実施した、前述の抗菌複合物品１００の形態に従って製造した試験片の様々な抗菌効力試験を通して、製造時の複合体は、かかる試験の対象となる外面にポリマーマトリックス材料の薄層を有し得ることが明らかであった。理論に束縛されるものではないが、かかるマトリックス材料の薄層が、相分離性ガラス中の銅が空気及びバクテリアに効果的に曝露され、高い抗菌効力を得るのを阻止し得ると考えられている。また、理論に束縛されるものではないが、抗菌効力は、試験の対象となる外面のマトリックス材料に付随する疎水性（又は逆に親水性）の程度に依存し得るとも考えられている。例えば、実質的な疎水性を示すポリマーマトリックス材料を有する、かかる複合物品は、バクテリア（一般的には水性媒体中）が、試験下の外面全体に均一に広がらない状況になり易く、所望の抗菌効力レベルより低い結果となる。
本開示の態様によれば、抗菌複合物品の外面（例えば、図１及び１Ａに示す物品１００の外面４０）に対し（ａ）ポリマーマトリックス材料の薄層を機械的に除去する、及び／又は（ｂ）親水基を導入するための表面化学改質を施すことができる。機械的に除去する手法に関しては、かかる外面に、ハンドサンディング、グリットブラスト、研磨、及び他の形態の材料除去方法を用い、銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含む第２相粒子に関連する、より多くの表面積を露出させることができる。適切な方法には、例えば、３Ｍ（商標）のＣｏｎｔｏｕｒ Ｓｕｒｆａｃｅ研磨スポンジを用いて、抗菌複合物品の外面から約５〜１０ｍｇの材料を除去するハンドサンディングが含まれる。図４の３５０マイクロメートルスケールの光学顕微鏡写真は、かかる研磨手順前後のポリプロピレンマトリックス及び相分離性銅含有ガラスを含む抗菌複合物品の外表面を示している。材料を機械的に除去するもう１つの方法は、例えば、シリカ砂粒子を利用した、標準的な公知のサンドブラスト装置を用いたサンドブラストである。一般的なサンドブラスト条件では、０．１〜０．５ＭＰａの砂を用いて１０〜６０秒間曝露する。
表面改質手法に関しては、抗菌性複合物品１００の外面４０上に親水性基を導入するために、様々な技術及び方法を用いることができる。１つの態様において、Ｎｏｒｄｓｏｎ Ｍａｒｃｈ Ｐｌａｓｍｏｄシステムを用いて、外面４０をプラズマ処理することができる。かかるシステムを用いて、例えば、空気又は酸素雰囲気中で、７５Ｗで８分間抗菌複合物品にプラズマ処理を施すことができる。図５の光学顕微鏡写真に示すように、ポリプロピレンマトリックス及び相分離性銅含有ガラスを含む抗菌複合物品の外面が、かかるプラズマ処理後に、（例えば、修正ＥＰＡ銅試験プロトコルにおけるバクテリア含有媒体と一致した）水性バクテリア溶液の湿潤の有意な増加を示している。特に、図５の左側の画像は、バクテリア含有溶液で湿らせたプラズマ処理を施す前の複合物品の外面を示している。右側の画像は、同じバクテリア含有溶液で湿らせたプラズマ処理後の複合物品の外面を示している。
理論に束縛されるものではないが、前述の機械的材料除去及び表面化学改質手法の組み合わせによって、いずれか一方の手法のみの使用によって達成され得るレベルより十分高い、非常に高い抗菌効力レベルを有する抗菌複合物品の外面４０が得られると考えられている。更に、これ等の手法の順序によって、かかる抗菌複合物品が達成し得る最終的な抗菌効力のレベルに影響を与えないと思われる。従って、本開示の態様は、いずれかの順序で実施される、抗菌性複合物品の外面に対する機械的材料除去及び表面化学改質の組み合わせを含んでいる。
本開示の態様によれば、図６に示すように、抗菌複合物品１００を製造する方法２００が提供される。特に、本方法は、ポリマー材料を含むマトリックス（例えば、マトリックス１０−図１参照）を用意するステップ１１０、及び抗菌剤を含む第２相粒子（例えば第２相粒子２０）を用意するステップ１２０を備えている。更に、方法２００は、マトリックス１０を溶融してマトリックス溶融体を形成するステップ１３０を備えている。次に、方法２００は、複数の第２相粒子２０を、第２相体積分率でマトリックス溶融体に分散して、複合溶融体を形成するステップ１４０、及び複合溶融体から複合物品を形成するステップ１５０を備えている。加えて、方法２００は、複合物品６０を処理して、マトリックスの露出部分及び複数の第２相粒子を含む外面（例えば、外面４０）を有する、抗菌複合物品１００を形成する最終ステップ１７０を備えている。
再度図６において、抗菌複合物品１００を製造する方法のステップ１７０は、いずれも抗菌複合物品１００を製造するために行われる、複合物品を研削する（例えば、機械的手段を介して外面から材料を除去する）ステップ１７０Ａ、及び複合物品６０をプラズマ処理するステップ１７０Ｂを含んでいる。図６に示すように、ステップ１７０Ａ及び１７０Ｂは、いずれの順序で行うこともできる。方法２００の別の態様によれば、マトリックス材料（例えば、マトリックス１０）が、主として親水性ポリマー材料を含む特定の状況において、複合物品を研削するステップを単独で用いて抗菌複合物品１００を形成することができる。マトリックス材料が既に親水性の状態にあるため、当然複合物品の外面も本質的に親水性であり、ステップ１７０Ａ等の表面化学改質ステップは必要ない。
一部の態様において、抗菌複合物品を製造する方法２００の処理ステップ１７０（図６参照）は、（例えば、ステップ１７０Ａのように）複合物品６０を研削して、マトリックス１０の露出部分及び複数の第２相粒子２０を含む外面４０を有する、抗菌複合物品１００を形成するステップを含むことができる。研削は、ハンドサンディング、グリットブラスト又は他の同様の研削、及び／又は研磨技術を用いて実施することができる。本方法の別の態様において、処理ステップ１７０は、複合物品６０を研削及び（例えば、ステップ１７０Ｂのように）プラズマ処理して、マトリックス１０の露出部分及び複数の第２相粒子２０を含む外面４０を有する、抗菌複合物品１００を形成するステップを含むことができる。これ等の実施の形態において、プラズマ処理の前に研削を実施、又はその逆も可能である。更にプラズマ処理は、物品の外面のマトリックスの露出部分に官能基を生じさせる又は生成する種々の既知の方法のいずれかを用いて実施することができる。
方法２００の一部の態様によれば、溶融するステップ１３０及び分散するステップ１４０は、それぞれ押出成形処理を含むか又は利用することができる。加えて、第２相粒子２０をマトリックスに分散するステップ１４０は、溶融法（例えば、混合／押出、及び射出成形）によって実施することができる。ステップ１４０は、溶液法（例えば、マトリックス１０の材料を含むコーティングに、第２相粒子２０を添加する）、バルク重合法、及び／又は溶液重合法（例えば、第２相粒子の懸濁処理又は乳化処理）を用いて実施することもできる。更に、複合物品を形成するステップ１５０は、射出成形処理を含むか又は利用することができる。このように、形成するステップ１５０を用いて、複合物品を最終製品形態又は略最終形状形態に成形することができる。
１つの態様において、抗菌複合物品１００を形成する方法２００は、疎水性ポリマー材料を含むマトリックスを用意するステップ（例えば、ステップ１１０）、銅含有抗菌剤を含む、複数の第２相粒子を用意するステップ（例えば、ステップ１２０）、マトリックスを溶融して、マトリックス溶融体を形成するステップ（例えば、ステップ１３０）、複数の第２相粒子を第２相体積分率でマトリックス溶融体に押し出して、複合溶融体を形成するステップ（例えば、ステップ１４０）、複合溶融体から複合物品（例えば、複合物品６０）を射出成形するステップ（例えば、ステップ１５０）、及び複合物品を処理して、マトリックスの露出部分及び複数の第２相粒子を含む外面を有する抗菌複合物品を形成するステップ（例えば、ステップ１７０）を備えることができる。更に、複数の第２相粒子の露出部分が、第２相体積分率の±２５％以内の第２相面積分率で、マトリックスの露出部分に分散している。
図７Ａは、ポリプロピレンマトリックス及び銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含む複数の第２相粒子を有し、様々な表面処理ステップが施された抗菌複合物品の（修正ＥＰＡ銅試験プロトコルで試験したときの）抗菌効力を示す棒グラフである。図７Ａにおいて、「Ｃ」と表示された試料群は、純粋な銅材料の対照試料である。試料群「Ｂ１」〜「Ｂ５」は、様々な表面処理ステップ、即ち、それぞれ、無処理、酸素中のプラズマ処理、空気中のプラズマ処理、サンドブラスト、及びハンドサンディングを施した抗菌複合物品を示している。図７Ａが示すように、抗菌複合物品に対し、単独で行った様々な処理ステップは、かかる試料Ｂ１〜Ｂ５のすべてが、銅対照試料Ｃの６ｌｏｇの殺滅と比較して、１未満のｌｏｇ殺滅を示したことから、抗菌効力の点であまり有益ではない。
図７Ｂは、ポリプロピレンマトリックス及び銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含む複数の第２相粒子を有し、様々な表面処理ステップが施された抗菌複合物品の（修正ＥＰＡ銅試験プロトコルで試験した）抗菌効力を示す棒グラフである。図７Ｂにおいて、「Ｃ」と表示された試料群は、純粋な銅材料の対照試料である。試料群「Ａ１」〜「Ａ３」は、様々な表面処理ステップ、即ち、それぞれ、酸素中のプラズマ処理及びサンドブラスト、空気中のプラズマ処理及びサンドブラスト、並びにハンドサンディング及び空気中のプラズマ処理を施した抗菌複合物品を示している。図７Ｂが示すように、抗菌複合物品に対し、組み合わせて実施した様々な処理ステップは、かかる試料Ａ１、Ａ２、及びＡ３のすべてが、２以上のｌｏｇ殺滅を示したことから、抗菌効力の点で有益である。
図８Ａ、８Ｂはポリスルホンマトリックス及び銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含む複数の第２相粒子を有し、様々な表面処理ステップが施された抗菌複合物品の（修正ＥＰＡ銅試験プロトコルで試験した）抗菌効力を示す棒グラフである。図８Ａ、８Ｂの両方において、「Ｃ」と表示された試料群は、純粋な銅材料の対照試料である。図８Ａにおいて、「Ａ５」と表示された試料群は、プラズマ処理及びサンディング処理ステップを施した抗菌複合物品を示している。図８Ｂにおいて、「Ｂ６」と表示された試料群は、表面処理を全く施してない抗菌複合物品を示し、「Ａ４」と表示された試料群は、ハンドサンディングステップに続き、空気中プラズマ処理ステップを施した抗菌複合物品を示している。図８Ａ、８Ｂが示すように、ポリスルホンマトリックス及び銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含む複数の第２相粒子を有する抗菌複合物品は、ポリプロピレンマトリックスを用いたかかる類似の抗菌複合物品（例えば、図７Ａ、７Ｂ参照）に匹敵、又はそれを超える抗菌効力レベル（即ち、３以上のｌｏｇ殺滅減少）を示すことができる。
図９はポリプロピレンマトリックス及び銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含む複数の第２相粒子を有し、様々な病院仕様の洗浄剤に曝露された抗菌複合物品の（修正ＥＰＡ銅試験プロトコルで試験した）抗菌効力を示す棒グラフである。図９において、「Ｃ」と表示された試料群は、純粋な銅材料の対照試料である。試料群「Ａ６」〜「Ａ９」は、機械的表面除去ステップ（例えば、サンディング）及び表面化学改質ステップ（例えば、空気中のプラズマ処理）を施した後、病院仕様の洗浄剤に曝露されなかった（Ａ６）又は様々な病院仕様の洗浄剤、即ち、１０％漂白剤（Ａ７）、Ｖｉｒｅｘ（登録商標）Ｔｂ（Ａ８）、及びＶｅｓｐｈｅｎｅ（登録商標）Ｉｌｓｅ（Ａ９）に曝露された抗菌複合物品を示している。図９が示すように、病院仕様の洗浄剤に曝露しても、これらの抗菌性複合物品の抗菌効力に明らかな低下は生じない。
図１０Ａ、１０Ｂはポリプロピレンマトリックス及び銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含む複数の第２相粒子を有し、様々な環境条件に曝露された抗菌複合物品の（修正ＥＰＡ銅試験プロトコルで試験した）抗菌効力を示す棒グラフである。図１０Ａ、１０Ｂの両方において、「Ｃ」と表示された試料群は、純粋な銅材料の対照試料である。図１０Ａにおいて、試料群「Ａ１０」〜「Ａ１３」は、機械的表面除去ステップ（例えば、サンディング）及び表面化学改質ステップ（例えば、空気中のプラズマ処理）を施した後、環境条件に曝露されなかった（Ａ１０）又は様々な環境条件、即ち、３８℃／９８％の相対湿度に２４時間（Ａ１１）、８５℃／８５％の相対湿度に２４時間（Ａ１２）、及び８５℃／８５％の相対湿度に７日間（Ａ１３）曝露された抗菌複合物品を示している。同様に、図１０Ｂにおいて、試料群「Ａ１４」〜「Ａ１９」は、機械的表面除去ステップ（例えば、サンディング）及び表面化学改質ステップ（例えば、空気中のプラズマ処理）を施した後、環境条件に曝露されなかった（Ａ１４）又は様々な環境条件、即ち、３８℃／９８％の相対湿度に２４時間（Ａ１５）、４日間（Ａ１６）、７日間（Ａ１７）、１０日間（Ａ１８）、及び１４日間（Ａ１９）曝露された抗菌複合物品を示している。図１０Ａ、１０Ｂが示すように、温度及び湿度の上昇を含む、様々な環境条件に抗菌性複合物品を曝露することを追加しても、これらの抗菌性複合物品の抗菌効力に明らかな低下は生じない。
図１１はポリプロピレンマトリックス及び銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含む複数の第２相粒子を有し、その後外面にフルオロシラン層が施された、及び施されなかった抗菌複合物品の（修正ＥＰＡ銅試験プロトコルで試験した）抗菌効力を示す棒グラフである。図１１において、「Ｃ」と表示された試料群は、純粋な銅材料の対照試料である。試料群「Ａ２１」及び「Ａ２２」は、機械的表面除去ステップ（例えば、サンディング）及び表面化学改質ステップ（例えば、空気中のプラズマ処理）を施した後、追加の被覆が施されなかった（Ａ２１）又は、例えば、指紋、汚れ、擦過耐性等として構成された、追加の被覆が施された（Ａ２２）抗菌複合物品を示している。図１１が示すように、フルオロシラン被覆を追加しても、これ等の抗菌複合物品の抗菌効力に明らかな低下は生じない。
本開示の態様（１）は、抗菌複合物品であって、ポリマー材料を含むマトリックス及び銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含む複数の第２相粒子を有し、複数の粒子が、第２相体積分率でマトリックスに分散し、更に複合物品がマトリックスの露出部分及び複数の第２相粒子を含む外面を画成する、物品に関連している。
本開示の態様（２）は、複数の第２相粒子の露出部分が、第２相体積分率の±２５％以内の第２相面積分率で、マトリックスの露出部分に分散している、態様（１）の物品に関連している。
本開示の態様（３）は、マトリックスが、実質的な疎水性によって特徴付けられるポリマー材料を含み、マトリックスの露出部分が、実質的な親水性によって特徴付けられる、態様（１）又は態様（２）の物品に関連している。
本開示の態様（４）は、ポリマー材料が、ポリプロピレン、ポリオレフィン、及びポリスルホンから成る群より選択される、態様（１）〜態様（３）のいずれか１つの物品に関連している。
本開示の態様（５）は、相分離性ガラスが、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、及びＲ２Ｏの少なくとも１つを含み、抗菌剤が、複数のＣｕ１＋イオンを含むクプライトである、態様（１）〜態様（４）の物品に関連している。
本開示の態様（６）は、物品の外面が、修正ＥＰＡ銅試験プロトコルの下において、黄色ブドウ球菌、エンテロバクターアエロゲネス、及び緑膿菌バクテリアの少なくとも１つの濃度において、少なくとも２ｌｏｇの低減を示す、態様（１）〜態様（５）の物品に関連している。
本開示の態様（７）は、物品の前記外面が、修正ＥＰＡ銅試験プロトコルの下において、黄色ブドウ球菌、エンテロバクターアエロゲネス、及び緑膿菌バクテリアの少なくとも１つの濃度において、少なくとも３ｌｏｇの低減を示す、態様（１）〜態様（６）の物品に関連している。
本開示の態様（８）は、複数の第２相粒子が、３２５標準ＵＳメッシュサイズによって規定されるサイズ分布を有する、態様（５）の物品に関連している。
本開示の態様（９）は、相分離性ガラスが、約１０〜５０モル％のクプライトを含む、態様（１）〜態様（８）の物品に関連している。
本開示の態様（１０）は、マトリックスが、実質的な親水性を特徴とするポリマー材料を含む、態様（１）〜態様（９）の物品に関連している。
本開示の態様（１１）は、マトリックスの露出部分が、マトリックスのプラズマ処理に由来する官能基を含む、態様（３）の物品に関連している。
本開示の態様（１２）は、複合物品の外面が、表示装置のカバースクリーン、表示装置
のハウジング、カウンター甲板、テーブル甲板、ドアノブ、レール、及びエレベータの制御パネルから成る群より選択される要素の高接触面として構成されている、態様（１）〜態様（１１）の物品に関連している。
本開示の態様（１３）は、抗菌複合物品を製造する方法であって、ポリマー材料を含む
マトリックスを用意するステップ、抗菌剤を含む複数の第２相粒子を用意するステップ、マトリックスを溶融してマトリックス溶融体を形成するステップ、複数の第２相粒子を、第２相体積分率でマトリックス溶融体に分散して、複合溶融体を形成するステップ、複合溶融体から複合物品を形成ステップ、及び複合物品を処理して、マトリックスの露出部分及び複数の第２相粒子を含む外面を有する、抗菌複合物品を形成するステップを備えた方法に関連している。
本開示の態様（１４）は、マトリックスが実質的な親水性によって特徴付けられるポリマー材料を含む、態様（１３）の方法に関連している。
本開示の態様（１５）は、処理するステップが、複合物品を研削して、マトリックスの露出部分及び複数の第２相粒子を含む外面を有する、抗菌複合物品を形成するステップを含む、態様（１３）又は態様（１４）の方法に関連している。
本開示の態様（１６）は、マトリックスが、実質的な疎水性によって特徴付けられるポリマー材料を含み、更に、マトリックスの露出部分が、実質的な親水性によって特徴付けられる、態様（１３）〜態様（１５）の方法に関連している。
本開示の態様（１７）は、処理するステップが、複合物品を研削及びプラズマ処理して、マトリックスの露出部分及び複数の第２相粒子を含む外面を有する、抗菌複合物品を形成するステップを含む、態様（１６）の方法に関連している。
本開示の態様（１８）は、処理するステップにおいて、プラズマ処理の前に研削が行われる、態様（１７）の方法に関連している。
本開示の態様（１９）は、処理するステップにおいて、研削の前にプラズマ処理が行われる、態様（１７）の方法に関連している。
本開示の態様（２０）は、ポリマー材料が、ポリプロピレン、ポリオレフィン、及びポリスルホンから成る群より選択される、態様（１３）〜態様（１９）のいずれか１つの方法に関連している。
本開示の態様（２１）は、第２相粒子が、ＳｉＯ２含有ガラス、並びにＢ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、及びＲ２Ｏの少なくとも１つを更に含み、更に、抗菌剤が複数のＣｕ１＋イオンを含むクプライトである、態様（１３）〜態様（２０）のいずれか１つの方法に関連している。
本開示の態様（２２）は、溶融するステップ及び分散するステップが押出成形処理を含み、複合物品を形成するステップが、射出成形処理を含む、態様（１３）〜態様（２１）のいずれか１つの方法に関連している。
本開示の態様（２３）は、抗菌複合物品の外面が、修正ＥＰＡ銅試験プロトコルの下において、黄色ブドウ球菌、エンテロバクターアエロゲネス、及び緑膿菌バクテリアの少なくとも１つの濃度において、少なくとも２ｌｏｇの低減を示す、態様（１３）〜態様（２２）のいずれか１つの方法に関連している。
本開示の態様（２４）は、抗菌複合物品の外面が、修正ＥＰＡ銅試験プロトコルの下において、黄色ブドウ球菌、エンテロバクターアエロゲネス、及び緑膿菌バクテリアの少なくとも１つの濃度において、少なくとも３ｌｏｇの低減を示す、態様（１３）〜態様（２２）のいずれか１つの方法に関連している。
本開示の態様（２５）は、抗菌複合物品を製造する方法であって、疎水性のポリマー材料を含むマトリックスを用意するステップ、銅含有抗菌剤を含む複数の第２相粒子を用意するステップ、マトリックスを溶融してマトリックス溶融体を形成するステップ、複数の第２相粒子を、第２相体積分率でマトリックス溶融体に押し出して、複合溶融体を形成するステップ、複合溶融体から複合物品を射出成形するステップ、及び複合物品を処理して、マトリックスの露出部分及び複数の第２相粒子を含む外面を有する抗菌複合物品を形成するステップを備え、複数の第２相粒子の露出部分が、第２相体積分率の±２５％以内の第２相面積分率で、マトリックスの露出部分に分散している、方法。
本発明の精神及び範囲を逸脱せずに、様々な改良及び変形が可能であることは当業者には明らかであろう。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
抗菌複合物品であって、
ポリマー材料を含むマトリックス、及び
銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含む、複数の第２相粒子
を有し、
前記複数の粒子が、第２相体積分率で前記マトリックスに分散し、更に、
前記複合物品が、前記マトリックスの露出部分及び前記複数の第２相粒子を含む外面を画成する、物品。
実施形態２
前記複数の第２相粒子の露出部分が、前記第２相体積分率の±２５％以内の第２相面積分率で、前記マトリックスの前記露出部分に分散している、実施形態１に記載の物品。
実施形態３
前記マトリックスが、実質的な疎水性によって特徴付けられるポリマー材料を含み、更に、前記マトリックスの前記露出部分が、実質的な親水性によって特徴付けられる、実施形態１又は２に記載の物品。
実施形態４
前記ポリマー材料が、ポリプロピレン、ポリオレフィン、及びポリスルホンから成る群より選択される、実施形態１〜３いずれか１つに記載の物品。
実施形態５
前記相分離性ガラスが、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、及びＲ２Ｏの少なくとも１つを含み、前記抗菌剤が、複数のＣｕ１＋イオンを含むクプライトである、実施形態１〜４のいずれか１つに記載の物品。
実施形態６
前記物品の前記外面が、修正ＥＰＡ銅試験プロトコルの下において、黄色ブドウ球菌、エンテロバクターアエロゲネス、及び緑膿菌バクテリアの少なくとも１つの濃度において、少なくとも２ｌｏｇの低減を示す、実施形態１〜５のいずれか１つに記載の物品。
実施形態７
前記物品の前記外面が、修正ＥＰＡ銅試験プロトコルの下において、黄色ブドウ球菌、エンテロバクターアエロゲネス、及び緑膿菌バクテリアの少なくとも１つの濃度において、少なくとも３ｌｏｇの低減を示す、実施形態１〜６のいずれか１つに記載の物品。
実施形態８
前記複数の第２相粒子が、３２５標準ＵＳメッシュサイズによって規定されるサイズ分布を有する、実施形態５に記載の物品。
実施形態９
前記相分離性ガラスが、約１０〜５０モル％のクプライトを含む、実施形態１〜８のいずれか１つに記載の物品。
実施形態１０
前記マトリックスが、実質的な親水性を特徴とするポリマー材料を含む、実施形態１〜９のいずれか１つに記載の物品。
実施形態１１
前記マトリックスの前記露出部分が、前記マトリックスのプラズマ処理に由来する官能基を含む、実施形態３に記載の物品。
実施形態１２
前記複合物品の前記外面が、表示装置のカバースクリーン、表示装置のハウジング、カウンター甲板、テーブル甲板、ドアノブ、レール、及びエレベータの制御パネルから成る群より選択される要素の高接触面として構成されている、実施形態１〜１１のいずれか１つに記載の物品。
実施形態１３
抗菌複合物品を製造する方法であって、
ポリマー材料を含むマトリックスを用意するステップ、
抗菌剤を含む複数の第２相粒子を用意するステップ、
前記マトリックスを溶融してマトリックス溶融体を形成するステップ、
前記複数の第２相粒子を、第２相体積分率で前記マトリックス溶融体に分散して、複合溶融体を形成するステップ、
前記複合溶融体から複合物品を形成ステップ、及び
前記複合物品を処理して、前記マトリックスの露出部分及び前記複数の第２相粒子を含む外面を有する、抗菌複合物品を形成するステップ、
を備えた方法。
実施形態１４
前記マトリックスが、実質的な親水性によって特徴付けられるポリマー材料を含む、実施形態１３に記載の方法。
実施形態１５
前記処理するステップが、前記複合物品を研削して、前記マトリックスの露出部分及び前記複数の第２相粒子を含む外面を有する、抗菌複合物品を形成するステップを含む、実施形態１３又は１４に記載の方法。
実施形態１６
前記マトリックスが、実質的な疎水性によって特徴付けられるポリマー材料を含み、更に、前記マトリックスの前記露出部分が、実質的な親水性によって特徴付けられる、実施形態１３〜１５のいずれか１つに記載の方法。
実施形態１７
前記処理するステップが、前記複合物品を研削及びプラズマ処理して、前記マトリックスの露出部分及び前記複数の第２相粒子を含む外面を有する、抗菌複合物品を形成するステップを含む、実施形態１６に記載の方法。
実施形態１８
前記処理するステップにおいて、前記プラズマ処理の前に前記研削が行われる、実施形態１７に記載の方法。
実施形態１９
前記処理するステップにおいて、前記研削の前に前記プラズマ処理が行われる、実施形態１７に記載の方法。
実施形態２０
前記ポリマー材料が、ポリプロピレン、ポリオレフィン、及びポリスルホンから成る群より選択される、実施形態１３〜１９のいずれか１つに記載の方法。
実施形態２１
前記第２相粒子が、ＳｉＯ２含有ガラス、並びにＢ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、及びＲ２Ｏの少なくとも１つを更に含み、更に、前記抗菌剤が、複数のＣｕ１＋イオンを含むクプライトである、実施形態１３〜２０のいずれか１つに記載の方法。
実施形態２２
前記溶融するステップ、及び前記分散するステップが押出成形処理を含み、前記複合物品を形成するステップが射出成形処理を含む、実施形態１３〜２１のいずれか１つに記載の方法。
実施形態２３
前記抗菌複合物品の前記外面が、修正ＥＰＡ銅試験プロトコルの下において、黄色ブドウ球菌、エンテロバクターアエロゲネス、及び緑膿菌バクテリアの少なくとも１つの濃度において、少なくとも２ｌｏｇの低減を示す、実施形態１３〜２２のいずれか１つに記載の方法。
実施形態２４
前記抗菌複合物品の前記外面が、修正ＥＰＡ銅試験プロトコルの下において、黄色ブドウ球菌、エンテロバクターアエロゲネス、及び緑膿菌バクテリアの少なくとも１つの濃度において、少なくとも３ｌｏｇの低減を示す、実施形態１３〜２３のいずれか１つに記載の方法。
実施形態２５
抗菌複合物品を製造する方法であって、
疎水性のポリマー材料を含むマトリックスを用意するステップ、
銅含有抗菌剤を含む複数の第２相粒子を用意するステップ、
前記マトリックスを溶融してマトリックス溶融体を形成するステップ、
前記複数の第２相粒子を、第２相体積分率で前記マトリックス溶融体に押し出して、複合溶融体を形成するステップ、
前記複合溶融体から複合物品を射出成形するステップ、及び
前記複合物品を処理して、前記マトリックスの露出部分及び前記複数の第２相粒子を含む外面を有する、抗菌複合物品を形成するステップ、
を備え、
前記複数の第２相粒子の前記露出部分が、前記第２相体積分率の±２５％以内の第２相面積分率で、前記マトリックスの前記露出部分に分散している、方法。
１０マトリックス
２０第２相粒子
３０、４０外面
６０複合物品
１００抗菌複合物品
１００Ａ抗菌複合細長片
１００Ｂ抗菌複合ペレット

Claims (5)

  1. 抗菌複合物品であって、
    ポリマー材料を含むマトリックス、及び
    銅含有抗菌剤を有する相分離性ガラスを含む、複数の第２相粒子
    を有し、
    前記複数の粒子が、第２相体積分率で前記マトリックスに分散し、更に、
    前記複合物品が、前記マトリックスの露出部分及び前記複数の第２相粒子を含む外面を画成していることを特徴とする物品。
  2. 前記複数の第２相粒子の露出部分が、前記第２相体積分率の±２５％以内の第２相面積分率で、前記マトリックスの前記露出部分に分散していることを特徴とする、請求項１記載の物品。
  3. 前記マトリックスが、実質的な疎水性によって特徴付けられるポリマー材料を含み、更に、前記マトリックスの前記露出部分が、実質的な親水性によって特徴付けられることを特徴とする、請求項１又は２記載の物品。
  4. 前記相分離性ガラスが、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、及びＲ２Ｏの少なくとも１つを含み、前記抗菌剤が、複数のＣｕ１＋イオンを含むクプライトであることを特徴とする、請求項１〜３いずれか１項記載の物品。
  5. 抗菌複合物品を製造する方法であって、
    ポリマー材料を含むマトリックスを用意するステップ、
    抗菌剤を含む複数の第２相粒子を用意するステップ、
    前記マトリックスを溶融してマトリックス溶融体を形成するステップ、
    前記複数の第２相粒子を、第２相体積分率で前記マトリックス溶融体に分散して、複合溶融体を形成するステップ、
    前記複合溶融体から複合物品を形成ステップ、及び
    前記複合物品を処理して、前記マトリックスの露出部分及び前記複数の第２相粒子を含む外面を有する、抗菌複合物品を形成するステップ、
    を備えたことを特徴とする方法。
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