JP4805270B2 - 抗微生物材料およびろ過材料製造用ポリマー発泡体の金属処理方法 - Google Patents

Description

本発明は抗微生物材料の形成方法に関する。より詳細には、本発明は抗微生物活性および／またはろ過特性を有する発泡材料を形成する方法に関する。

従来技術の中には、発泡体基材を金属処理する方法を記載したものがある（例えば、特許文献１乃至３）。ＥＭＩ遮蔽などの様々な用途のために、発泡体を金属処理するための様々な方法が用いられてきた。特許文献１は、ＥＭＩ用途のための銅／ニッケルによる金属処理を検討している。発泡体に対する金属の付着性は良いものの、銅は銀とは堆積速度が異なるため、その工程では良好な銀コーティングを製造することができない。さらに、銅／ニッケルが抗微生物特性を有していないので、これらの材料は抗微生物活性を有していない。特許文献２および３は、医療用／抗微生物用途または可撓性を有するフィルターとしては使用され得ない硬質発泡体を製造するものである。
米国特許第６，３９５，４０２号明細書 米国特許第５，１５１，２２２号明細書 米国特許第３，６６１，５９７号明細書

従って、銀を用いることが可能な、発泡体を金属処理する方法が必要である。さらに、抗微生物活性を有する発泡体材料を形成する方法が必要である。また、フィルターとして使用可能であり、かつ抗微生物活性を有する発泡体材料を形成する方法が必要である。

本発明は発泡体材料を金属処理する方法を提供する。本方法を用い、銀などの金属で発泡体を金属処理することにより、抗微生物活性を有する発泡体材料を形成することができる。得られる発泡体はフィルター材料などの多様な用途に用いることができる。活性化工程／核形成工程の必要なく発泡体材料を金属処理することができるので、本発明の方法は従来技術よりも簡単である。また得られる発泡体は、その製品が低抵抗値および／または最適な金属イオン放出量を有するように設計することもできる。本発明の方法は、発泡体をエッチングする工程と、発泡体の金属処理前工程と、銀による発泡体の金属処理工程とのうちの１つ以上の工程を用いる。最終的な発泡体に選択された特性に応じて、本方法はこれらの工程のうちの幾つか、または全工程を用いることができる。

これらの実施態様および他の実施態様を以下に詳細に説明する。

本発明を以下の説明および例によりさらに詳細に説明する。なお例は例示のみをすることを意図するものであり、多くの変更および改変を行うことは当業者にとっては自明のことである。

本発明は発泡体材料を金属処理する方法を提供する。本方法は、材料に対して抗微生物活性を付与する金属で発泡体を金属処理することにより、抗微生物活性を有する発泡体材料を形成するために用いることができる。得られる発泡体は、金属処理発泡体をフィルター材料として使用するなど、抗微生物活性を有する材料からの恩恵を得ることができる多様な用途に用いることができるが、用途はこれに限定されない。本発明の方法は、従来技術の方法よりも簡単であるが、その理由は、従来技術の方法にでは一般に実施される活性
化工程／核形成工程の必要がなく、発泡体材料を金属処理することができるからである。得られる金属処理された発泡体材料は、金属が発泡体に充分に接着して形成される。得られる発泡体材料は、低抵抗値および／または最適な銀イオン放出量を有するように設計することができる。

本発明の方法は、活性化剤を要することなく、発泡体を金属処理するように設計される。従って本発明の方法は、発泡体のエッチング工程、発泡体の金属処理前工程、および／または発泡体を選択した金属で金属処理する工程のうちの１つ以上の工程により、薄膜を金属処理することができる。最終的な発泡体の選択された特性に応じて、これらの工程のうちの１つ以上を省略しても金属処理発泡体製品を得ることができる。本方法において「エッチング剤」とは発泡体の一部分を腐食したり除去したりすることができ、金属処理予定の発泡体基材に対して金属をよりよく接着させることができる材料である。

従って、第１の態様において、本発明の方法は発泡体をエッチングし、発泡体の表面積を増大させる。発泡体をエッチングするため、先ず発泡体基材をエッチング剤を用いてクエンチし、その後水洗する。一実施態様において、エッチング剤はアルカリ溶液である。アルカリ溶液の種類は、発泡体基材の一部を除去したり腐食したりすることができる任意のアルカリ溶液でよい。用いられるアルカリ溶液の種類は、エッチングされる発泡体基材、付与される金属、好ましいエッチング度合い、および／または金属処理された発泡体の最終的な特性などの１つ以上の要因により変更され得るが、要因はこれらに限定されない。エッチング剤として使用され得るアルカリ溶液の例には、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化フランシウム、水酸化ベリリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム、などのアルカリ性水酸化物、またはこれらの組み合わせがあるが、これらには限定されない。一実施態様において、アルカリ溶液は水酸化ナトリウムである。

発泡体はエッチング剤を含有する溶液に発泡体基材を浸漬させることによりエッチングされる。本願において「浸漬する」とは、溶液が発泡体基材の表面積の少なくとも一部と接触する任意の方法を意味し、短時間の浸漬（ｄｉｐｐｉｎｇ）、噴霧、充分な浸漬（ｉｍｍｅｒｓｉｎｇ）、溶液をかけること（クエンチ、ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ）、および／または溶液を基材の少なくとも一部に付与することができる任意の他の方法を含むが、方法はこれらに限定されるものではない。

一実施態様において、本方法の第１の工程は、第２の工程の直前またはその後に実施される次工程のための準備工程として実施することができる。従って、大量処理工程において、厚手の発泡体および／または発泡体量を拡大して処理することができる。製造者は厚さ２．５４ｃｍ（１インチ）、長さ３．６６ｍ（１２フィート）以上の発泡体を一時にクエンチ処理することができる。これに代えて、火炎処理されたエッチング未了の発泡体を、社内で水酸化ナトリウムの強力な溶液を用いてエッチングすることができる。

第１のエッチング工程は、エッチングされる発泡体の種類、使用されるエッチング剤、および／または最終製品の選択された特性に応じて、所定の操作温度、および／または浸漬時間すなわちエッチング時間の下で実施される。本発明の方法に関する様々な実施態様を以下に記すが、本発明の範囲の中には他の実施態様もふくまれることは理解されるべきである。発泡体のエッチングされたパーセントを表１に示す。

処理工程が実施される温度を表２に示す。

処理工程のエッチング時間を表３に示す。

エッチングの温度および時間は、エッチング剤溶液の濃度に依存し得る。
発泡体がエッチングされた後、同発泡体表面を濡れるようにしたり、残渣やごみがないようにしたりするため、非イオン性界面活性剤または他の適切な材料により発泡体を処理することができる。７０℃未満の温度を有する脱イオン水を用いる優れた水洗工程は、表４に記載の実施態様により行うことができる。

下記の化学作用が発泡体材料の表面を活性化するのに十分であるため、ポリエーテル発泡体にはエッチングされなくてもよいものがある。その結果、本発明の方法に関して、ポリエーテル発泡体が発泡体基材として用いられるときには、発泡体を金属処理する準備のための活性化工程／核形成工程、またはエッチング工程を必要とすることなく金属処理され得る。

発泡体のエッチング工程の後、本発明の方法は金属処理前工程を有することができる。金属処理前工程は、発泡体に金属を付与するための準備をするとともに、金属が発泡体基材に対して接着することを促進するために行われる。一実施態様において金属処理前工程は、エッチングされた発泡体を酸溶液に浸漬することにより実施することができる。このとき、塩酸などによる酸浸漬を用いることができる。酸浸漬は溶媒として酸を用いる金属処理前工程として作用する。硫酸または硝酸などの他の酸を金属処理前工程に用いることができる。その後、金属処理前工程が完了した後、水洗工程を実施することができる。

金属処理前工程における滞在時間に関して、種々の実施態様を表５に示す。

金属処理前工程における酸の濃度に関しては、種々の実施態様は表６に示すとおりである。

一実施態様において、金属処理前工程は第１塩化スズと塩酸との混合物を用いる。一実施態様において、第１塩化スズの量は約６０ｇ／ｌ〜約１４０ｇ／ｌの間から選択され、塩酸の濃度は約６〜約１５％とすることができる。滞在時間は約３〜約１５分の範囲から選択することができる。金属処理前工程が終了すると、水流が制御された特別な逆流により水洗する工程を続けることができる。この工程において酸により基材から過剰の塩および酸を除去しつつ、基材表面上に最適な量の活性種を残留させることができる。塩酸濃度に関しては、種々の実施態様は表７に示す通りである。

第１塩化スズ濃度に関しては、種々の実施態様は表８に示す通りである。

滞在時間に関しては、種々の実施態様は表９に示す通りである。

酸濃度、第１塩化スズ濃度、および／または滞在時間は各表に記載された順序に用いられる必要はなく、これらは任意の順に、またはこれらを組み合わせて用いられてもよいことは理解されるべきである。従って、一実施態様において、酸濃度は約５〜約２０％であって、第１塩化スズ濃度は約１０％であり、滞在時間は約５〜約６０分であることができる。これに代えて、別の実施態様において、酸濃度は約８〜約１８％、第１塩化スズ濃度は約５〜約４０％、さらに滞在時間は約１０〜約５０分あることができる。

発泡体を上記のように調製したのち、本発明の方法は次に発泡体に対して金属を付与する最終工程を備える。本工程は金属処理工程と称される。金属処理工程は米国特許第３，８７７，９６５号明細書または米国特許出願番号第１０／６６６，５６８号明細書に記載されている公知の金属処理技術を用いて実施され得る。

その後、金属処理された発泡体は６０〜７０℃のオーブン中に約３０分静置されて半クエンチ（ｓｅｍｉ−ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ）効果を生じさせ、金属が発泡体に接着することを補助する。

本発明の方法は発泡体基材に対して接着させたい様々な金属を用いることができる。一実施態様において金属は銀である。銀は発泡体基材に対して抗微生物性、導電性、および／または帯電防止特性を付与する。これに代わる実施態様において、金属は銅、金、アルミニウム、または発泡体基材に対して接着することができる任意の他の金属から選択され得る。

本発明は任意の種類の発泡体を用いることができる。使用可能な発泡体の例には、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエーテル、またはこれらの組み合わせがあるが、これらに限定されない。得られた発泡体は、従来技術による発泡体と比較すると、抵抗値（Ω／単位面積）、抗微生物特性、イオン放出量、またはこれらの組み合わせが高い。

本発明の方法により製造された金属処理された発泡体製品は、金属によりもたらされる利点が利用される任意の用途に用いられ得る。例えば、金属が銀であれば抗微生物特性が優れるので、金属処理された発泡体は液体ろ過用のろ過材料として使用され得る。さらに、発泡体は薄膜状をなして、傷の回復を補助するための傷用の包材として使用され得る。

本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。これらの実施例は限定することを意図するものではなく、本発明の様々な実施態様をよりよく理解するためのものであることは理解されるべきである。

実施例１ ４．２ｇの硝酸銀を脱イオン水に溶解して処理浴を準備した。その後２７％アンモニア水３．３ｍｌを用いて錯塩形成させた。２４．０ｇのクエンチ済発泡体試料を
、トリトンＸ−１００などの非イオン性界面活性剤を用いて洗浄し、その後充分に水洗した。発泡体は１５％ＨＣｌを用い２０分間エッチングを行った。その後、発泡体を１０％ＨＣｌおよび１０ｇ／ｌの無水塩化スズを含有する溶液により２０分間金属処理前工程で処理した。さらに発泡体を逆流脱イオン水により水洗した。０．６３ｇのＥＤＴＡ−４ナトリウム塩を２リットルの脱イオン水に溶解した。６．５ｍｌのＮＥＬ／ＡＥＭ界面活性剤も前記処理浴に添加した。発泡体を反応浴中に配置し、溶液を撹拌した。銀錯塩を添加し、さらに１．８ｍｌのホルムアルデヒドを添加した。３時間後に試料を取り出し、熱水により水洗した。その後、０．２％ＮａＯＨ溶液を５０ｍｌに仕上げ、６０℃にした。金属処理された発泡体をその後この溶液に浸漬した。色調は金色に変化した。

実施例２ 実施例１により得た試料を裁断し、１．５ｇの試料を調製した。これを５％の塩化ナトリウムを有するビーカー中に３７℃、２４時間静置した。１時間後の溶液を、パーキンエルマー社製原子吸光分析装置アナリスト３００を用いて銀イオンを測定した。イオン放出量は０．５ｐｐｍであった。

実施例３ 実施例１により得た試料を裁断し、０．７５ｇの試料を調製し、ダウコーニング社試験方法０９２３および／またはＡＳＴＭ Ｅ−２１４９試験法に供した。用いた微生物は黄色ブドウ球菌ＡＴＣＣ６５３８であった。微生物の増殖は９９．９％を超えて低減された。

実施例４ 実施例１により得た試料を米国特許出願第１０／８３６，５３０号明細書に記載の方法と同様の処理を行った。その後この試料を実施例２に記載のイオン放出量測定により測定した。イオン放出量は１時間で６．２ｐｐｍであった。

実施例５ 実施例１により得た試料を、ＡＳＴＭ Ｅ−２１４９試験法により抗微生物性の有効性を測定した。用いた微生物は黄色ブドウ球菌ＡＴＣＣ６５３８であった。微生物の増殖は９９．９％を超えて低減された。

上記は本発明の実施態様を例示、説明、および描写するために提示されたものである。これらの実施態様に対する改変および改作は当業者にとって自明のことであるとともに、本発明の範囲および精神から逸脱することなく為され得ることである。

Claims (10)

1. 発泡体を金属処理する方法であって、
   エッチング剤を用いて前記発泡体基材の表面の一部をエッチングし、前記発泡体基材の表面積を増大させるエッチング工程であって、エッチング剤はアルカリ性水酸化物であるエッチング工程と、
   前記発泡体基材に金属処理の前処理を行い、前記発泡体基材に金属を付与する準備を行う金属処理前工程と、
   前記発泡体基材に金属処理を行い、前記発泡体に金属を付与する金属処理工程とを備え、前記方法は活性化工程を要しない方法。
2. 前記アルカリ性水酸化物は水酸化アルカリからなる請求項１に記載の方法。
3. 前記水酸化アルカリは水酸化ナトリウムからなる請求項２に記載の方法。
4. 前記発泡体基材の金属処理前工程は、塩化第１スズと酸との混合物を用いる工程と、前記発泡体基材を同混合物中に浸漬する工程とからなる請求項１に記載の方法。
5. 前記発泡体基材は前記混合物中に約５〜約６０分間浸漬される請求項４に記載の方法。
6. 前記混合物は約５〜約４０％の塩化第１スズと、約４〜約２５％の酸とを含む請求項４に記載の方法。
7. 金属は銀、金、アルミニウム、銅、およびこれらの組み合わせのうちの１つである請求項１に記載の方法。
8. 金属は銀からなる請求項７に記載の方法。
9. 請求項１に記載の方法により製造される金属処理された前記発泡体基材。
10. 前記発泡体基材は、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエーテル、またはこれらの組み
    合わせからなる、請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載の方法。