JP4475920B2

JP4475920B2 - 微生物防除剤及び微生物防除方法

Info

Publication number: JP4475920B2
Application number: JP2003379232A
Authority: JP
Inventors: 祐二市村
Original assignee: KI Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: KI Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2003-11-10
Filing date: 2003-11-10
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2023-11-10
Also published as: JP2005139142A

Description

本発明は、ブロモニトロアルコールと４級アンモニウム高分子物質を含有する相乗効果のある微生物防除剤及び微生物防除方法、詳しくはクーリングタワーなどの各種工業用冷却水や空調用冷却水、紙パルプ工業における抄紙工程水や循環水、その他、金属加工油、繊維油などの循環水等の微生物防除に有用な防除組成物及びその防除方法に関する。

クーリングタワーは、空調や生産プロセス用の熱交換器に使用されているが、適切な水管理を怠ると、その配管内部に微生物が蓄積することによって、冷却効率が低下する障害が発生する。これらは、節水や定期点検期間の長期化等に伴い、水が高度に再利用されるようになり、有機物や無機塩の濃縮化、高温化により微生物が繁殖しやすい条件、すなわちスライムの発生しやすい条件になっている。また、日光が照射する水系にあるクーリングタワーや貯水ピット、プールや開放貯水槽及び遊戯施設の噴水などには、藻類の繁殖による水質の悪化、悪臭の発生及び美観を損うなどの障害を引起こしており、特にクーリングタワーでは、冷却効率の低下のみならず、金属腐食を誘起したり、剥離した藻類が冷却系のストレーナーを閉塞させるなどの障害を引起こすことが知られている。

また、発生したスライムは、系内の細菌類や藻類と複合的に絡合い、配管内壁などに微生物層を形成するようになる。微生物層が形成されると、この膜表面の薬剤感受性が下がり、通常の薬剤濃度ではその内層に取込まれている微生物に効力を示さなくなるなど、微生物防除対象系内の微生物防除が充分に行えなくなる問題が生じてくる。更に、最近は冷却水系に、レジオネラ属菌が見出されるようになってきた。レジオネラ属菌は、系内に発生した細菌類を餌食として増殖するアメーバ等に寄生し繁殖するが、系内の微生物の繁殖は、アメーバの増殖ともなりレジオネラ属菌増殖の温床となる他、微生物層内の細菌類もレジオネラ属菌の増殖に大きく関与している。総合的な防除対策が必要となり、レジオネラ属菌の防除に関して、厚生省が平成１１年１１月に「新版レジオネラ症防止指針」を出して、その対策が検討されているところである。

また、紙パルプ工業における抄紙工程水や循環水においても同様に、工程水や冷却水を高度に再使用したクローズ化に伴い、細菌、酵母、糸状菌その他の微生物が繁殖しやすくなっている。特に循環使用されている用水系では、微生物が分泌する粘状物質にパルプ繊維や微細な固形物が取込まれスライムが発生し、配管内壁に付着する。スライムの発生は、配管内の流れが阻害されることによる冷却効率の低下や紙パルプ工業や抄紙工程水などでは、スライムが剥離して混入し紙に斑点を生じ、製品の品質を低下や紙の強度の低下により断紙の原因ともなり、運転中止による生産性の低下等の経済的な損失につながることが知られている。更に、近年では古紙の再利用増加に伴い混入する細菌類の増殖や富栄養化に伴い、これまでの薬剤では充分な効力が得られなくなってきている。

これらの問題を解決する目的で広範囲の化合物の開発や研究が行われてきた。そのいくつかの例として、臭素系化合物、塩素系化合物、トリアジン系化合物、イソチアゾロン系化合物、ニトロアルコール系化合物、４級アンモニウム化合物などが挙げられる。本発明に用いる２−ブロモ−２−ニトロプロパン−１，３−ジオール（以下、ＢＮＰという）及び２，２−ジブロモ−２−ニトロエタノール（以下、ＤＢＮＥという）も既に工業用殺菌剤として知られており（例えば、特許文献１）、４級アンモニウム塩と併用しての藻類防除剤として（例えば、特許文献２）も知られている。更に本発明で使用する高分子物質も飲料水中の細菌抑制剤の他にコレラ病やポリオ病などの流行を抑制するための細菌抑制剤として知られている（例えば、特許文献３、特許文献４及び特許文献５）。しかし、これらの化合物の中には、毒性、ｐＨ、温度感受性、化学安定性、生分解性などの点に問題がある。また、これらの化合物に耐性を示す菌種も見出されて、これまでの使用濃度では効力を示さないものもある。例えば、塩素系化合物には、臭気の問題やクーリングタワー内部皮膜の損傷を引起こす問題がある。イソチアゾロン系化合物には、皮膚刺激性や粘膜刺激性があり安全上問題があるものがある。また、これらの化合物は、ある特定の菌種に対する微生物防除剤としては有効ではあるが、広い抗菌スペクトルを有しておらず、単独の使用では充分な防除効果を得ることができない。例えば、ＢＮＰは、細菌類に有効であるが藻類には効果を示さない。更に４級アンモニウム化合物は、レジオネラ属菌に対する効果が劣るのみか泡立ちが激しいなどの取扱いにくい欠点もある。

特公昭４０−８９１７号公報特許第３１３１０２３号公報特開平３−１５１３０６号公報特表平８−５１０７２２号公報特開２０００−２８１７４６公報

本発明の目的は、上記のような問題点もなく、各種の冷却水、工業用工程水、循環水等において、水中に浮遊する微生物や固体表面にスライム付着を引起こすスライム形成微生物、更にはスライムに囲まれた微生物を防除する薬剤及び防除方法を提供するものであり、それぞれの薬剤がもつ特性からは予測できない相乗的防除活性により、細菌、糸状菌、酵母等の真菌類、更には藻類を含めた広域にわたる微生物を、少量の薬剤で可能とする微生物防除剤及び防除方法を提供するものである。

すなわち、本発明は、
（１）ＢＮＰと、ジメチルアミン、エピクロロヒドリン及びエチレンジアミンから生成される下記化学式（１）：

で表される構成単位を有する高分子物質とを含有し、かつ該（Ａ）と（Ｂ）との配合割合が、質量比で１：１．２〜５０：１であることを特徴とする微生物防除剤、
（２）微生物防除対象系に、ＢＮＰと、前記（１）項に記載の高分子物質とを質量比で１：１．２〜５０：１となるように同時に又は別々に添加することを特徴とする微生物防除方法を提供するものである。

本発明の発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究した結果、ＢＮＰと、特定４級アンモニウム高分子物質とを既述の特定の割合で配合し使用することにより、低毒性、低起泡性で比較的取扱い易く、広い抗菌スペクトラムを持ち、低濃度で優れた微生物防除効果を有することを発見し、本発明を完成した。

本発明の微生物防除剤は、ＢＮＰと、４級アンモニウム高分子物質とを質量比で１：１．２〜５０：１となるように配合することにより、それぞれが単独では効力を示さないか、あるいは使用濃度を高めなければ効力を示さない各種の微生物を防除することができる。レジオネラ属菌についても低濃度で卓越した防除効果を示す。また、４級アンモニウム塩は、一般的に起泡性が高いために使用濃度を上げると発泡の問題が生じるが、本発明の薬剤は、起泡性もなく、かつ非常に低毒性であるため、使用用途が広く各種の防除対象菌種に適用することができる。

本発明で用いる４級アンモニウム高分子物質は、特許文献３及び特許文献５等に記載された方法で得ることができる。例えば、ジメチルアミンにエピクロロヒドリンを加え、更にエチレンジアミンを加えて反応させ得ることができる。ジメチルアミンとエピクロロヒドリンの等量（１モル：１モル）に、エチレンジアミンの０．２モル以下、好ましくは０．１モル以下を加えて製造することができる。これらの平均分子量は、５０，０００〜５００，０００の範囲内であることが望ましい。既に、ジメチルアミン、エピクロロヒドリン及びエチレンジアミンの高分子物質（分子量：、１００，０００〜５００，０００）は、ビューサン（ＢＵＳＡＮ）（登録商標）１１５７として知られている（特許文献４）。

本発明のＢＮＰと、４級アンモニウム高分子物質は、水又は親水性有機溶媒等を適宜配合して、一液タイプの混合液剤として、各種の殺菌対象系において使用することが簡便であるが、添加場所の制限や長期の保存安定性の点で各成分を個別に液剤化して使用することもできる。このような一液タイプでない場合においても、使用時に各成分が所定の割合になるように微生物防除対象系に投入すれば、一液タイプと何ら変らない防除効果が得られる。この微生物防除剤の配合割合は、有効成分の合計量１０〜５０質量部、残部を水又は親水性有機溶媒とするのが好ましい。

親水性有機溶媒としては、ジメチルホルムアミド等のアミド類、エチレングリコール、ジプロピレングリコール、ジエチレングリコール（以下、ＤＥＧという）、ジプロピレングリコール等のグリコール類、メチルセロソルブ、フェニルセロソルブ、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類、炭素数８までのアルコール類、若しくはメチルアセテート、エチルアセテート、３−メトキシブチルアセテート、２−エトキシメチルアセテート、２−エトキシエチルアセテート及びプロピレンカーボネート等のエステル類が挙げられる。これらの親水性有機溶媒と水との混合溶媒を使用してもよい。

本発明の微生物防除剤には、更に分散剤として、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤又は両性界面活性剤を配合することができる。製剤としての安定性を考慮するとノニオン性界面活性剤が好ましい。

本発明の微生物防除剤におけるＢＮＰと、４級アンモニウム高分子物質との配合質量比は１：１．２〜５０：１、望ましくは１：１〜２０：１の範囲内であることが微生物防除効果の点から好ましい。

なお、本発明の微生物防除剤にスケール防止剤、例えば２−ホスホノブタン−１，２，４−トリカルボン酸（以下、ＰＢＴＣという）や防錆剤、例えば１，２，３−ペンゾトリアゾール（以下、ベントリという）を配合した一液剤としてもよい。
更に、５−クロロ−２−メチル−イソチアゾリン−３−オン、４，５−ジクロロ−２−オクチル−イソチアゾリン−３−オン等の３−イソチアゾロン類、２，２−ジブロモ−２−ニトロエタノール、２−ブロモ−２−ニトロプロパン−１，３−ジイル＝ジアセテート等のブロモニトロアルコール誘導体、塩化ベンザルコニウム等の公知の殺菌剤や藻類防除剤を配合してもよい。

本発明の微生物防除剤は、開放型のクーリングタワーや遊戯施設等の冷却水系、貯水ピットや遊戯施設の噴水などの日光が照射する水系及びクーリングタワーなどの各種工業用冷却水や空調用冷却水、紙パルプ工業における抄紙工程水や循環水、その他、金属加工油、繊維油などの循環水等の微生物防除に適用できる。
本発明の微生物防除剤は、防除の困難なレジオネラ（Ｌｅｇｉｏｎｅｌｌａ）属菌や冷却水系に生息する微生物、例えば、アルタナリア（Ａｌｔｅｒｎａｒｉａ）属、アスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉ１１ｕｓ）属、ボトリチス（Ｂｏｔｏｌｙｔｉｓ）属、カンジダ（Ｃａｎｄｉｄａ）属、セファロスポリウム（Ｃｅｐｈａｌｏｓｐｏｒｉｕｍ）属、フザリウム（Ｆｕｓａｒｉｕｍ）属、ゲオトリクム（Ｇｅｏｔｒｉｃｕｍ）属、ホルモデンドラム（Ｈｏｒｍｏｄｅｎｄｒｕｍ）属、ムコール（Ｍｕｃｏｒ）属、ペニシリウム（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）属、スファエロチルス（Ｓｐｈａｅｒｏｔｉｌｕｓ）属、トリコデルマ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ）属、バーテシリウム（Ｖｅｒｔｉｃｉ１１ｉｕｍ）属、ゾーグロエア（Ｚｏｏｇｌｏｅａ）、等の細菌類や真菌類、及びアナベナ（Ａｎａｂａｅｎａ）属、クロレラ（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ）属、クロステチウム（Ｃｌｏｓｔｅｔｉｕｍ）属、オシラトリア（Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｉａ）属、セネデスムス（Ｓｃｅｎｅｄｅｓｍｕｓ）属等の藻類を防除することができる。その他、アクロモバクター（Ａｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒ）属、アエロバクター（Ａｅｒｏｂａｃｔｅｒ）属、アルカリゲネス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ）属、フラボバクテリウム（Ｆｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）属、プロテウス（Ｐｒｏｔｅｕｓ）属、シュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）属等の微生物も防除することができる。

以下に本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
なお、製剤例中％は、質量百分率である。また、ＤＥＤＭＥは、ジメチルアミン、エピクロロヒドリン及びエチレンジアミンから生成される高分子物質を、ＡＤＭＥは、ジメチルアミン、エピクロロヒドリン及びアンモニアからの生成される高分子物質を意味する。これらの平均分子量は、いずれも１００，０００〜５００，０００である。

製剤例１
ＢＮＰ１０％、ＤＥＤＭＥ（５０％溶液）２０％、ＤＥＧ２０％及び上水５０％を混合し液剤を得る。
製剤例２
ＢＮＰ１０％、ＤＥＤＭＥ（５０％溶液）２０％、ＰＢＴＣ〔５０％溶液）１５％、ベントリ１．５％、ＤＥＧ２０％及び上水３３．５％を混合し液剤を得る。
製剤例３
ＢＮＰ１０％、ＡＤＭＥ（５０％溶液）２０％、ＤＥＧ２０％及び上水５０％を混合し液剤を得る。
製剤例４
ＢＮＰ１０％、ＡＤＭＥ（５０％溶液）２０％、ＰＢＴＣ１５％、ベントリ１．５％、ＤＥＧ２０％及び上水３３．５％を混合し液剤を得る。
製剤例５
ＢＮＰ１０％、ＤＥＤＭＥ（５０％溶液）１０％、ＡＤＭＥ（５０％溶液）１０％、ＰＢＴＣ１５％、ベントリ１．５％、ＤＥＧ２０％及び上水３３，５％を混合し液剤を得る。
製剤例６
ＤＢＮＥ１０％、ＤＥＤＭＥ（５０％溶液）２０％、ＤＥＧ４０％及び上水３０％を混合し液剤を得る。
製剤例７
ＤＢＮＥ１０％、ＡＤＭＥ（５０％溶液）２０％、ＤＥＧ４０％及び上水３０％を混合し液剤を得る。

試験例１
前培養したクロレラブルガリス（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａｖｕｌｇａｒｉｓ）Ｃ−１３５の培養液を吸光度Ｏ．Ｄ．₄₂₀での値が０．５になるように蒸留水で希釈する。ＨＥＰＥＳ緩衝液を最終濃度が５０ｍＭになるようにこの希釈菌体液に添加し、２０％ＮａＯＨ溶液を少量ずつ添加し、ｐＨ８．５に調製したものを試験液とし、Ｌ型試験管に１０ｍｌずつ分注した。ＤＥＤＭＥを５〜１０ｍｇ／ｌとなるように１ｍｇきざみで添加し、ＢＮＰを４０〜１００ｍｇ／ｌとなるように１０ｍｇきざみで添加した後、光照射型振とう−恒温水槽に設置した。光照射は、３ｋｌｘの光を１２時間照射、１２時間休止として、水槽温度２５℃で振とうしながら３日間培養を行った。３日後に当該クロレラの色調を観察し、藻の白化をもって最低の濃度を求めて殺藻力とした。各薬剤の最低殺藻濃度は、ＤＥＤＭＥが７ｍｇ／ｌ、ＢＮＰが６０ｍｇ／ｌであった。

試験例２
試験例１で使用したのと同じクロレラ試験液に、ＤＥＤＭＥを０〜７ｍｇ／ｌ添加した試験区を設け、それぞれの試験区に更にＢＮＰを５ｍｇ／ｌきざみで添加配合し、当該クロレラを殺藻するのに必要な最低濃度を求めた。ＤＥＤＭＥの各添加濃度に対するＢＮＰの最小添加濃度（配合量）の関係を基に相乗作用指数を求めた。その結果を表１に示す。
相乗作用指数（ＳＩ）は、次式によって決定される比率により求めた。
Ｑａ／ＱＡ＋Ｑｂ／ＱＢ＝ＳＩ
ＱＡ＝単独作用で終点（最小抑制濃度）を導き出す化合物Ａの濃度（ｐｐｍ〕
Ｑａ＝終点を導き出す混合物中の化合物Ａの濃度（ｐｐｍ）
ＱＢ＝単独作用で終点を導き出す化合物Ｂの濃度（ｐｐｍ）
Ｑｂ＝終点を導き出す混合物中の化合物Ｂの濃度（ｐｐｍ）
この方法は、クール（Ｋｕｌｌ．Ｆ，Ｃ．）らにより紹介され、一般に使用されかつ許容された方法である〔ミクロビオロジイ（Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ）９：５３８〜５４１、１９６１年〕。なお、ＳＩ値が１より大きい場合は、拮抗作用（Ａｎｔａｇｏｎｉｓｍ）を、１に等しい場合は、相加性（Ａｄｄｉｔｉｖｉｔｙ）を、１より小さい場合は、相乗作用があることを示す。表中の薬量は、有効成分濃度で示した。

この結果から、ＢＮＰとＤＥＤＭＥとを配合して使用することにより、それぞれ単独で使用するよりもはるかに相乗効果が大きく、低濃度で効率よくクロレラ属の藻類を殺滅できることがわかる．

試験例３
調製したＢＣＹＥα平板培地にレジオネラ属菌（ＬｅｇｉｏｎｅｌｌａｐｎｅｕｍｏｐｈｉｌａＡＴＣＣ３３１５３）を接種して３６℃で５日間培養した。この培養したレジオネラ属菌を、菌数が１０⁶〜１０⁷ＣＦＵ／ｍｌとなるように某製菓工場から採取した冷却水（細菌類１．８×１０⁵ＣＦＵ／ｍｌ、ｐＨ８．９）中に懸濁し、試験液とした。この試験液１０ｍｌをＬ型試験管に投入し、所定量の薬液を添加して、３０℃で６時間及び２４時間の振とう培養を行った。各接触時間経過後、常法に従い各試験液を希釈し、この０．１ｍｌをＢＣＹＥα平板培地に塗布し、３６℃で６日間培養した後、形成したレジオネラ属菌コロニー数を数えることにより生菌数を求めた。また、細菌類の生菌数の測定は、同様に希釈した試験液０．１ｍｌをＳＣＤ（Ｓｏｙｂｅａｎ−Ｃａｓｅｉｎ−ＤｉｇｅｓｔＡｇａｒ）平板培地に塗布したものを培養し、形成したコロニー数を数えることにより行った。試験には、次の比較剤を作り使用した。結果を表２に示す。表中の添加濃度は、有効成分濃度で示した。
比較例１
ＢＮＰ１０％、ＰＢＴＣ（５０％溶液）１５％、ベントリ１．５％、ＤＥＧ２０％及び上水５３．５％を混合し液剤を得る。
比較例２
ＤＥＤＭＥ（５０％溶液）２０％、ＰＢＴＣ１５％、ベントリ１．５％、ＤＥＧ２０％及び上水４８．５％を混合し液剤を得る。

この結果から、ＢＮＰ単独（比較例１）及びＤＥＤＭＥ単独（比較例２）でのレジオネラ属菌及び細菌類に対する効力に比べて、配合した場合の効力が極めて高く、相乗効果がみられることがわかる。

本発明による微生物防除剤及び微生物防除方法は、クーリングタワーなどの各種工業用冷却水や空調用冷却水、紙パルプ工業における抄紙工程水や循環水、その他、金属加工油、繊維油などの循環水等の微生物防除に有用である。

Claims

（Ａ）２−ブロモ−２−ニトロプロパン−１，３−ジオールと、
（Ｂ）ジメチルアミン、エピクロロヒドリン及びエチレンジアミンから生成される下記化学式（１）：

で表される構成単位を有する高分子物質とを含有し、かつ該（Ａ）と（Ｂ）との配合割合が、質量比で１：１．２〜５０：１であることを特徴とする微生物防除剤。
微生物防除対象系に、（Ａ）２−ブロモ−２−ニトロプロパン−１，３−ジオールと、（Ｂ）請求項１に記載の高分子物質とを質量比で１：１．２〜５０：１となるように同時に又は別々に添加することを特徴とする微生物防除方法。