JP5748779B2 - カプセル化二酸化塩素発生剤 - Google Patents
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Description
本発明は概してカプセル化された二酸化塩素発生剤に関する。更に詳細には、カプセル化二酸化塩素発生剤は、コア粒子及び保護層を含み、該層はコア粒子の少なくとも1部に配置され且つポリビニルアルコールとポリアルキレングリコールとのコポリマーを含む。
二酸化塩素(ClO2)は、典型的には塩素と酸との組み合わせを水分、例えば、大気水分及び/又は液体の水に曝すことによって生成する、強力な殺生剤、殺菌剤、及び脱臭剤である。二酸化塩素は、通常、表面の消毒及び脱臭のために、都市用水の消毒のために、及び多数の他の用途において低濃度(即ち、1,000ppm以下の濃度)で使用される。実際には、二酸化塩素は、表面に1分間曝される時に20℃で25ピーピーエム(ppm)にて広いpH範囲にわたって有効な殺生剤として環境保護庁(EPA)によって特徴付けられる。通常、二酸化塩素は、有機物の存在下で塩素化分子を形成せず、且つ水又は表面を塩素化しないが、その代わり、細菌細胞壁の酸化と貫通を介して殺生剤として作用し、そこでアミノ酸と反応する。
本発明はカプセル化された二酸化塩素発生剤を提供する。該カプセル化発生剤は、金属亜塩素酸塩と固体酸を含むコア粒子を含む。カプセル化発生剤はまた、コア粒子の少なくとも1部に配置された保護層を含む。保護層はポリビニルアルコールとポリアルキレングリコールとのコポリマーを含む。カプセル化発生剤は、コア粒子を形成する工程と保護層をコア粒子に配置する工程を含む方法により形成される。カプセル化発生剤は、カプセル化発生剤を提供する工程及び環境を浄化するためにカプセル化二酸化塩素発生剤から二酸化塩素を生成する工程を含む、環境の浄化方法において利用されている。
本発明の別の利点は容易に理解され、添付図面と関連して考慮される場合、同様に以下の詳細な説明を参照してより良好に理解される。
本発明は、図2〜8、11及び12に示す通り、カプセル化二酸化塩素(ClO2)発生剤(20)(以下、「カプセル化発生剤」を意味する)を提供する。カプセル化発生剤(20)は図2〜8、11及び12にも示す通り、コア粒子(22)を含む。コア粒子(22)は通常、固体であるが、ゲル様であってもよい。あるいは、コア粒子(22)は固体部分とゲル様部分の両方を有してよい。一実施態様では、コア粒子(22)は、例えば、図2及び図3に示す通り、錠剤である。別の実施態様では、コア粒子(22)は、例えば、図4〜8に示す通り、カプセル又はキャプレッツである。更に別の実施態様では、コア粒子(22)は、ブリケット、ピル、ペレット、れんが、サッシェ、及びそれらの組み合わせの群から選択される。一実施態様では、コア粒子(22)は更に「塊状物」として規定されており、これは当該技術分野で公知の通り、微粒子の混合物を含む固体形状(典型的には多孔質固体形状)を意味する。コア粒子(22)は形状、寸法又は質量で制限されない。種々の実施態様では、コア粒子(22)は、約375〜400mgの、約700mgの、約375〜850mgの、約850mg〜1000gの、約1.2〜1.5グラムの、約6グラムの、又は約8.33グラムの質量を有する錠剤である。しかしながら、より小さい又は大きい錠剤が使用され得ることも考えられる。一実施態様では、コア粒子(22)は、6メッシュ未満であるが10メッシュよりも大きいサイズを有する1つ以上の顆粒である。種々の実施態様では、前述の値の1つ以上が、任意の値又は値の範囲、前述の範囲内の全部及び一部の両方であってよい及び/又は±5%、±10%、±15%、±20%、±25%、±30%等だけ変化してよい。
5HClO2→4ClO2+HCl+2H2O
HClO2→ClO2+H+
5MClO2+4HA→4MA+MCl+4ClO2+2H2O
5NaClO2+4H+→4ClO2+NaCl+4Na++2H2O
2NaClO2+HOCl→2ClO2+NaCl+NaOH
2MClO2+2HA+MClO→2MA+MCl+2ClO2+H2O
BASF社から市販されている一連のAseptrol(登録商標)錠剤はカプセル化され、その後、以下に更に詳細に記載される通り、一連の物理的特性を決定するために評価される。当該技術分野で公知の通り、Aseptrol(登録商標)錠剤は二酸化塩素発生剤であり且つ金属亜塩素酸塩及び固体酸を含む。
第1の系列のAseptrol(登録商標)錠剤(錠剤I)は、保護層としてBASF社から市販されている、Kollicoat(登録商標)プロテクトを用いて本発明によってカプセル化されている。当該技術分野で公知の通り、Kollicoat(登録商標)プロテクトは、75質量%のポリビニルアルコールと25質量%のポリエチレングリコールの単位を含み、且つ約45,000ダルトンの分子量を有するコポリマーである。Kollicoat(登録商標)プロテクトも遊離のポリビニルアルコールを含む。
比較の系列のAseptrol(登録商標)錠剤(比較の錠剤I)もカプセル化されるが、本発明によるものではない。つまり、比較の錠剤Iをカプセル化するために、ポリビニルアルコールとポリアルキレングリコールとのコポリマーが使用されていない。更に詳細には、Aseptrol(登録商標)錠剤は、図9Bに示す通り、保護(比較)層(CL)としてエチルセルロースを用いてカプセル化されている。エチルセルロースは、約50psiの噴霧空気圧、約0.2バールの室圧に対するパン圧力、約35rpmのパン速度、及び以下の追加のパラメータを用いてパンコーティング技術によって錠剤に適用される:
上で最初に導入されたように、錠剤I及びII並びに比較の錠剤I及びIIは、一連の物理的特性を決定するために評価される。更に詳細には、カプセル化錠剤を評価して、次のものを決定する:(1)カプセル化錠剤の視覚的外観/透過性、(2)Draeger−Tubes(登録商標)を用いて測定されるカプセル化錠剤の二酸化塩素生成、(3)温度制御された湿度チャンバで測定されたカプセル化錠剤の二酸化塩素生成、(4)カプセル化錠剤の溶解時間、及び(5)カプセル化錠剤の破損特性。
視覚的外観/透過性は、錠剤を室温で且つ約35パーセントの湿度で作業台上に置いてカプセル化した後に測定する。視覚的外観/透過性を測定するために、錠剤を48時間まで視覚的に観察して、色の変化及び/又は泡立ちがあるかどうかを測定する。色の変化及び/又は泡立ちは、周囲湿度が保護層に透過し且つ二酸化塩素の発生を開始したことを示す。この評価の結果を以下の表1に記載し、1試験当たり約20錠の3試験の平均値として報告する。
錠剤の二酸化塩素発生をDraeger−Tubes(登録商標)を用いて測定する。Draeger−Tubes(登録商標)は、有限空間に捕捉された二酸化塩素の量を測定する。本願明細書で利用されるDraeger−Tubes(登録商標)は、オルトトリジンで充填されるガラスバイアルであり、オルトトリジンは二酸化塩素と反応して、視覚的に観察できる薄緑の生成物を形成する。更に詳細には、較正した100mlの空気試料を、ベローポンプを備えた管を通して引き抜く。二酸化塩素が存在する場合、管内のオルトトリジンは色変化し、色変化の長さは通常、測定濃度を示す。二酸化塩素の生成を、60分後に、全て100パーセントの湿度で、25℃、40℃、及び75℃の3つの異なる温度でDraeger−Tubes(登録商標)を用いて測定する。これらの評価の結果を、以下の表2に近似濃度として百万分率で示し、1試験当たり約20錠の3試験の平均値として報告する。Draeger−Tubes(登録商標)の最小検出閾値は0.05ppmである。従って、0.05ppm未満の測定はゼロであってよいが、最小検出閾値によって制限される。
錠剤について二酸化塩素が分解及び生成するのにかかる時間も、温度制御された湿度チャンバを用いて測定される。湿度制御されたチャンバ内で、錠剤試料を38℃で4つの異なる水準の湿度(25%、40%、75%、及び100%)に別々に曝す。この曝露からもたらされる二酸化塩素の発生は、Draeger−Tubes(登録商標)を用いて測定され、一旦0.05ppmの閾値に到達したら、錠剤の分解時間を記録する。これらの評価の結果を以下の表3に分で記載し、1試験当たり約20錠の3試験の平均値として報告する。
錠剤の溶解時間を、25℃及び99℃の両方で、ガラスバイアル内の水道水で目視検査を通して測定する。更に詳細には、錠剤は異なる温度で500mlの水道水中に沈み、これを観察して完全な溶解が達成されるまでの時間の長さを測定する。完全な溶解は、水が目視評価に従って透明である時に、達成される。これらの評価の結果を以下の表4に分で記載し、1試験当たり約20錠の3試験の平均値として報告する。
錠剤の破損性も測定する。この評価は、物流センターと小売業者又は顧客との間の2.5時間の錠剤の輸送時間に倣うことを意図する。更に詳細には、錠剤試料を、ガラス瓶とプラスチック瓶の両方に別々に置いて、これをその後、室温にて約3,600回転で回転させる。回転後、錠剤を視覚的に観察して、分解した錠剤のパーセンテージを測定する。これらの評価の結果を以下の表5に破損パーセンテージとして記載し、1試験当たり約20錠の5つの独立試験の平均値として報告する。
前述の測定に加えて、5つの更なる一連のAseptrol(登録商標)錠剤(錠剤III、IV、V、VI、及びVII)も、Kollicoat(登録商標)プロテクトを用いて本発明によってカプセル化される。これらの錠剤は、錠剤I及びIIに関して上記と同じ方法を用いてカプセル化される。錠剤III−VIIは、それぞれ、素錠100質量部当たり約9、10、12、12.5、及び15質量部のKollicoatプロテクト保護層を含む。
カプセル化した後、錠剤III−VIIを目視検査して、表面の形態を測定し且つ表面の異常部分を検出する。錠剤III−VIIの目視検査の結果を、それぞれ、図11a、11c、11e、11g、及び11iに示す。更に、錠剤III−VIIの断面を準備し、これを50倍の光倍率の下で試験して保護層の分解が生じるかどうか測定する。錠剤III−VIIの断面図及び50倍の光倍率の下での試験結果を、それぞれ、図11b、11d、11f、11h、及び11jに示す。前述の図面は、高いコーティング質量(即ち、9質量%、10質量%、12質量%、12.5質量%、及び15質量%の保護層)でさえも、錠剤III−VIIが表面分解又は変形を受けないことを示す。これらの結果は、本発明が、高いコーティング質量が要求される、徐放性の用途などの、特殊な用途において有効に使用できることを示す。
Claims (14)
- A.コア粒子であって、
1.金属亜塩素酸塩、及び
2.固体酸
を含むコア粒子、並びに
B.前記コア粒子の少なくとも1部に配置され且つポリビニルアルコールとポリアルキレングリコールとのコポリマーを含む保護層
を含む、カプセル化二酸化塩素発生剤。 - 前記ポリアルキレングリコールがポリエチレングリコールとして更に規定される、請求項1に記載のカプセル化二酸化塩素発生剤。
- 前記保護層が、前記ポリビニルアルコールと前記ポリエチレングリコールとの前記コポリマーから本質的になる、請求項2に記載のカプセル化二酸化塩素発生剤。
- 前記保護層が遊離ポリビニルアルコールを更に含む、請求項1から3までのいずれか1項に記載のカプセル化二酸化塩素発生剤。
- 前記保護層が、85〜210マイクロメートルの厚さを有し且つ前記保護層が、前記コア粒子100質量部当たり1〜15質量部の量で存在する、請求項1から4までのいずれか1項に記載のカプセル化二酸化塩素発生剤。
- 前記保護層が、85〜210マイクロメートルの厚さを有する、請求項1から4までのいずれか1項に記載のカプセル化二酸化塩素発生剤。
- 前記保護層が、前記コア粒子100質量部当たり3〜5質量部の量で存在する、請求項1から4までのいずれか1項に記載のカプセル化二酸化塩素発生剤。
- 20℃〜27℃の温度及び30〜40パーセントの相対湿度にて48時間空気に曝す間、空気100万質量部当たり1質量部未満の二酸化塩素を生成するか;又は
25℃〜70℃の温度及び100パーセントの相対湿度にて1時間空気に曝す間、空気100万質量部当たり1質量部未満の二酸化塩素を生成するか;又は
38℃の温度及び25パーセントの相対湿度にて550分間空気に曝す間、空気100万質量部当たり0.01質量部未満の二酸化塩素を生成する、請求項1から7までのいずれか1項に記載のカプセル化二酸化塩素発生剤。 - 25℃の温度で少なくとも90分の水への溶解時間を有する、請求項1から8までのいずれか1項に記載のカプセル化二酸化塩素発生剤。
- 金属亜塩素酸塩及び固体酸を含むコア粒子、並びに前記コア粒子の少なくとも1部に配置された保護層を含むカプセル化二酸化塩素発生剤の形成方法であって、
A.金属亜塩素酸塩及び固体酸を含むコア粒子を形成する工程、及び
B.ポリビニルアルコールとポリアルキレングリコールとのコポリマーを含む保護層をコア粒子に配置する工程
を含む、前記形成方法。 - コポリマーを水に溶解して溶液を形成する工程を更に含み、その際、保護層をコア粒子に配置する工程がコア粒子上に溶液を噴霧する工程として更に規定される、請求項10に記載の方法。
- 噴霧工程がパンコーティングとして更に規定される、請求項11に記載の方法。
- 二酸化塩素を用いる環境の浄化方法において、
A.カプセル化二酸化塩素発生剤であって、
1.金属亜塩素酸塩及び固体酸源を含むコア粒子、及び
2.コア粒子の少なくとも1部に配置され且つポリビニルアルコールとポリアルキレングリコールとのコポリマーを含む保護層
を含むカプセル化二酸化塩素発生剤を提供する工程、並びに
B.カプセル化二酸化塩素発生剤から二酸化塩素を生成して環境を浄化する工程
を含む、前記浄化方法。 - 環境が水として更に規定され、二酸化塩素の生成工程が、カプセル化二酸化塩素発生剤を水に曝してインサイチュで二酸化塩素を生成する工程として更に規定されるか又は、
二酸化塩素の生成工程が、基材表面から離れて二酸化塩素を生成する工程として更に規定され、且つ前記方法が基材表面に二酸化塩素を適用する工程を更に含む、請求項13に記載の方法。
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