JP7231663B2 - 抗菌性組成物、抗菌膜、抗菌膜付き基材 - Google Patents
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Description
特許文献1には、親水性ポリマーおよび銀を含む抗菌剤を含む親水性加工部(抗菌膜)を備えた機器が開示されている。なお、上記抗菌膜を製造する際には、所定の成分を含む抗菌コート膜形成用組成物(抗菌性組成物)が用いられている。
また、得られた物品の美観の点から、抗菌膜には膜割れがないことも求められている。
また、本発明は、抗菌膜、および、抗菌膜付き基材を提供することも課題とする。
すなわち、以下の構成により上記課題を解決できることを見出した。
重合性基を有するモノマーと、
溶媒と、を含み、
重合性基を有するモノマーが、重合性基および親水性基を有する第1モノマーと、重合性基を有し、親水性基を有さない第2モノマーとを含み、
第1モノマーの含有量が、重合性基を有するモノマー全質量に対して、30~70質量%である、抗菌性組成物。
(2) 第1モノマーの含有量が、重合性基を有するモノマー全質量に対して、30~60質量%である、(1)に記載の抗菌性組成物。
(3) 第1モノマーの分子量が、第2モノマーの分子量よりも小さい、(1)または(2)に記載の抗菌性組成物。
(4) 第1モノマーが、重合性基を2個以上有し、かつ、親水性基を有するアクリレートモノマー、または、重合性基を2個以上有し、かつ、親水性基を有するメタクリレートモノマーであり、
第2モノマーが、重合性基を2個以上有し、かつ、親水性基を有さないアクリレートモノマー、または、重合性基を2個以上有し、かつ、親水性基を有さないメタクリレートモノマーである、(1)~(3)のいずれかに記載の抗菌性組成物。
(5) 溶媒が、アルコールを含み、
アルコールの含有量が、溶媒全質量に対して、40質量%以上100質量%未満である、(1)~(4)のいずれかに記載の抗菌性組成物。
(6) (1)~(5)のいずれかに記載の抗菌性組成物を用いて形成された抗菌膜。
(7) 厚みが2~20μmである、(6)に記載の抗菌膜。
(8) 基材と、基材上に配置された(6)または(7)に記載の抗菌膜とを含む、抗菌膜付き基材。
また、本発明によれば、抗菌膜、および、抗菌膜付き基材を提供できる。
なお、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本発明者らは従来技術の課題について鋭意検討したところ、従来の抗菌性組成物においては銀を含む抗菌剤から金属銀または銀イオンが徐々に溶出していまい、結果として、抗菌性組成物の着色が生じてしまうことを知見した。それに対して、本発明者らは、上述したように、銀系抗菌剤の種類を変更し、かつ、親水性基を有する第1モノマーの使用量を調整することにより、抗菌膜の抗菌性を維持しつつ、かつ、膜割れの発生を抑制しつつ、上記着色の課題を解決できることを知見した。
以下、まず、抗菌性組成物に含まれる各成分について詳述する。
抗菌性組成物は、リン酸ジルコニウムおよびリン酸ジルコニウムに担持された銀を含む銀系抗菌剤(以下、単に「特定銀系抗菌剤」ともいう)を含む。
リン酸ジルコニウムに担持された銀の形態は特に制限されないが、例えば、金属銀、および、銀イオンが挙げられる。
なお、上記平均粒径は、光学顕微鏡を用いて特定銀系抗菌剤を観察し、少なくとも10個の任意の特定銀系抗菌剤の粒子(一次粒子)の直径を測定し、それらを算術平均した値である。粒子が真円状でない場合は、長径を用いて、上記算術平均する。
なお、固形分とは抗菌膜を構成する成分を意図し、溶媒は含まれない。なお、抗菌膜を構成する成分が液状であっても、上記固形分として上記計算に組み込む。
抗菌性組成物は、重合性基を有するモノマーを含む。
重合性基を有するモノマーは、重合性基および親水性基を有する第1モノマーと、重合性基を有し、親水性基を有さない第2モノマーとを含む。
第1モノマーは、重合性基および親水性基を有する。
重合性基の種類は特に制限されないが、例えば、ラジカル重合性基、カチオン重合性基、および、アニオン重合性基などが挙げられる。ラジカル重合性基としては、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリルアミド基、メタアクリルアミド基、ビニル基、スチリル基、および、アリル基などが挙げられる。カチオン重合性基としては、ビニルエーテル基、オキシラニル基、および、オキセタニル基などが挙げられる。なかでも、アクリロイルオキシ基、または、メタクリロイルオキシ基が好ましい。
親水性基の種類は特に制限されないが、例えば、ヒドロキシ基、ポリオキシアルキレン基(例えば、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基、オキシエチレン基とオキシプロピレン基がブロックまたはランダム結合したポリオキシアルキレン基)、アミノ基、カルボキシル基、カルボキシル基のアルカリ金属塩、アルコキシ基、アミド基、カルバモイル基、スルホンアミド基、スルファモイル基、スルホン酸基、および、スルホン酸基のアルカリ金属塩などが挙げられる。
第1モノマー中における重合性基の数は特に制限されないが、2個以上が好ましく、2~6個がより好ましく、2~5個がさらに好ましい。
第1モノマー中における親水性基の数は特に制限されないが、1個以上が好ましく、1~6個がより好ましく、1~5個がさらに好ましい。
第1モノマーとしては、抗菌性組成物の着色がより抑制される点、抗菌膜の抗菌性がより優れる点、および、抗菌膜の膜割れがより発生しづらい点の少なくとも一方の効果が得られる点(以下、単に「本発明の効果がより優れる点」ともいう)で、重合性基を2個以上有し、かつ、親水性基を有するアクリレートモノマー、または、重合性基を2個以上有し、かつ、親水性基を有するメタアクリレートモノマーが好ましい。
なお、アクリレートモノマーとはアクリロイルオキシ基を有するモノマーであり、メタアクリレートモノマーとはメタクリロイル基を有するモノマーである。
式(1) (X-L1)n-Z-(L2-Y)m
式(1)中、Xは親水性基を表す。親水性基の定義は、上述した通りである。
L1は、単結合または2価の連結基を表す。2価の連結基の種類は特に制限されないが、例えば、-O-、-CO-、-NH-、アルキレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、および、それらの組み合わせ(例えば、-O-アルキレン基-、および、-アルキレン基-O-アルキレン基-)が挙げられる。
Yは、重合性基を表す。重合性基の定義は、上述した通りである。
L2は、単結合または2価の連結基を表す。2価の連結基としては、上記L1で例示した基が挙げられる。
Zは、炭素原子、または、式(A)で表される基を表す。
式(A)中、L3は、2価の連結基を表す。2価の連結基としては、上記L1で例示した基が挙げられる。*は、結合位置を表す。
第2モノマーは、重合性基を有し、親水性基を有さない。
重合性基および親水性基の定義は、上述した通りである。
第1モノマー中における重合性基の数は特に制限されないが、2個以上が好ましく、2~6個がより好ましい。
第2モノマーとしては、本発明の効果がより優れる点で、重合性基を2個以上有し、かつ、親水性基を有さないアクリレートモノマー、または、重合性基を2個以上有し、かつ、親水性基を有さないメタアクリレートモノマーが好ましい。
式(2) (Y-L2)q-Z-(R)p
式(2)中、Z、L2およびYの定義は、上述した通りである。
Rは、水素原子またはアルキル基を表す。アルキル基の炭素数は特に制限されず、1~10が好ましく、1~5がより好ましい。
Zが炭素原子の場合、qは1~4の整数(好ましくは、3~4の整数)を表し、pは0~3の整数(好ましくは、0~1の整数)を表し、q+p=4の関係を満たし、Zが式(A)で表される基の場合、qは1~6の整数(好ましくは、5~6の整数)を表し、pは0~5の整数(好ましくは、0~1の整数)を表し、q+p=6の関係を満たす。
第1モノマーは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上の第1モノマーを併用する場合には、合計含有量が上記範囲内である。
抗菌性組成物中における第2モノマーの含有量は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、抗菌性組成物中の全固形分に対して、20~70質量%が好ましく、30~70質量%がより好ましい。
第2モノマーは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上の第2モノマーを併用する場合には、合計含有量が上記範囲内であることが好ましい。
抗菌性組成物全質量に対する、第2モノマーの含有量は、本発明の効果がより優れる点で、10~40質量%が好ましく、10~30質量%がより好ましい。
抗菌性組成物は、溶媒を含む。
溶媒としては、例えば、水または公知の有機溶媒が挙げられる。
溶媒は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノール、および、イソブタノールなどのアルコール;アセトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、および、シクロヘキサノンなどのケトン;エチルセロソルブなどのセロソルブ;トルエン、および、キシレンなどの芳香族炭化水素;プロピレングリコールモノメチルエーテル、および、プロピレングリコールメチルエーテルアセテートなどのグリコールエーテル;酢酸メチル、酢酸エチル、および、酢酸ブチルなどの酢酸エステルなどが挙げられる。
着色がより抑制される点で、アルコールの含有量は、溶媒全質量に対して、40質量%以上100質量%未満が好ましく、60質量%以上100質量%未満がより好ましい。
抗菌性組成物は、本発明の効果を奏する範囲内において、その他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、重合開始剤、および、分散剤などが挙げられる。
抗菌性組成物は、重合開始剤を含むことが好ましい。抗菌性組成物が重合開始剤を含む場合、得られる抗菌膜はより優れた機械的強度を有する。
重合開始剤は特に制限されないが、公知の重合開始剤が挙げられる。
重合開始剤としては、例えば、熱重合開始剤、および、光重合開始剤などが挙げられる。
重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノンおよびフェニルフォスフィンオキシドなどの芳香族ケトン類;α-ヒドロキシアルキルフェノン系化合物(BASF社製、IRGACURE184、127、2959、および、DAROCUR1173など);フェニルフォスフィンオキシド系化合物(モノアシルフォスフィンオキサイド:BASF社製 IRGACURE TPO、および、ビスアシルフォスフィンオキサイド:BASF社製 IRGACURE 819)が挙げられる。
なかでも、反応効率の観点で、光重合開始剤が好ましい。
なお、重合開始剤は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上の重合開始剤を併用する場合には、合計含有量が上記範囲内であることが好ましい。
抗菌性組成物は、分散剤を含んでいてもよい。
分散剤は特に制限されないが、公知の分散剤が挙げられる。
分散剤としては、例えば、DISPERBYK-180(BYK社製、水溶性、アルキロールアンモニウム塩)などが挙げられる。
抗菌性組成物中における分散剤の含有量は特に制限されないが、抗菌性組成物中の全固形分に対して、0.01~5.0質量%が好ましい。
抗菌性組成物は、上記の各成分を混合することによって調製できる。なお、上記成分の混合の順番は特に制限されないが、例えば、第1モノマーおよび第2モノマーを溶媒中で混合して混合物を得て、上記混合物とその他の成分とを混合する態様であってもよい。
抗菌性組成物は、抗菌膜の製造、および、抗菌膜付き基材の製造に用いることができる。抗菌性組成物は、例えば、液剤、ジェル剤、エアゾールスプレー剤、および、非エアゾールスプレー剤などの剤型で用いられてもよい。
上述した抗菌性組成物を用いることにより、抗菌膜を形成できる。抗菌膜の製造方法は特に制限されないが、以下の工程1および工程2を含むことが好ましい。
工程1:基材の表面に、抗菌性組成物を塗布して、抗菌性組成物層を形成する工程
工程2:抗菌性組成物層を硬化させて、抗菌膜を得る工程
工程1は、基材の表面に、抗菌性組成物を塗布して、抗菌性組成物層を形成する工程である。
基材の表面に抗菌性組成物を塗布する方法は特に制限されないが、公知の塗布法が挙げられ、例えば、スプレー法、ワイヤーバーコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、インクジェット法、および、ダイコーティング法などが挙げられる。
基材の形状は特に制限されないが、例えば、板状、フィルム状、シート状、チューブ状、繊維状、および、粒子状などが挙げられる。また、抗菌膜が配置される基材表面の形態は特に制限されないが、平坦面、凹面、凸面、および、これらの組み合わせなどが挙げられる。
基材を構成する材料は特に制限されないが、例えば、樹脂、金属、ガラス、および、セラミックスなどが挙げられる。なかでも、取り扱い性の点から、樹脂が好ましい。言い換えれば、樹脂基材が好ましい。
また、抗菌性組成物を塗布した後、溶媒を除去するために加熱処理を行ってもよい。その場合の加熱処理の条件は特に制限されないが、例えば、加熱温度としては、50~200℃が好ましく、加熱時間としては、15~600秒間が好ましい。加熱温度が50℃以上であると、抗菌性組成物層内の対流による銀系抗菌剤の凝集が抑制され、結果として、抗菌膜表面における凹凸の発生を抑制でき、外観特性に優れる抗菌膜が得られる。
工程Bは、抗菌性組成物層を硬化させて、抗菌膜を得る工程である。
抗菌性組成物層を硬化させる方法は特に制限されないが、例えば、露光処理および加熱処理が挙げられる。
露光処理の手順は特に制限されないが、例えば、紫外線ランプにより100~600mJ/cm2の照射量の紫外線を照射して抗菌性組成物層を硬化する態様が挙げられる。
紫外線照射の場合、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、キセノンアーク、および、メタルハライドランプなどの光線から発する紫外線などが利用できる。
加熱処理の温度は特に制限されないが、例えば、50~150℃が好ましく、80~120℃がより好ましい。
抗菌膜付き基材としては、基材と、基材上に配置された抗菌膜とを有する積層体であればよく、基材の両側の表面上に抗菌膜を備える態様であってもよい。
表1に示す、各種成分および配合量にて、各成分を混合して、抗菌性組成物を調製した。
上記抗菌性組成物を用いて、以下の方法より抗菌膜付き基材を得た。
表面に易接着層を積層した厚み100μmの二軸延伸PET(Polyethylene terephthalate)シート(富士フイルム社製)の表面上に、表1に記載の膜厚の抗菌膜が得られるように上記抗菌性組成物を塗布し、60℃で2分間乾燥させた後、紫外線照射によりモノマーを硬化させて抗菌膜付き基材を形成した。
以下に、表1に示される各種成分を示す。
・抗菌剤1:ノバロンAG300(東亞合成社製;銀が担持されたリン酸ジルコニウム;抗菌剤1全質量に対する銀含有量は3質量%;特定銀系抗菌剤に該当する)
・抗菌剤2:バクテライトMP102SVC615(富士ケミカル社製;リン酸CaZn;抗菌剤2全質量に対する銀含有量は1質量%;特定銀系抗菌剤に該当しない。)
・PETA:ペンタエリスリトールトリアクリレート(日本化薬社製;第1モノマーに該当;分子量298)
・DPHA:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬社製;第2モノマーに該当;分子量578)
・Miramer M4004:エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート(東洋ケミカルズ社製;第1モノマーに該当;分子量572)
・IPA:イソプロピルアルコール
・PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
・184:IRGACURE184(BASF社製)
(抗菌性)
得られた抗菌膜付き基材を用いて、JIS-Z-2801:2010に準拠し、被検菌には大腸菌を使用し、菌液に24時間接触させて試験を実施した。試験後の抗菌活性値を測定し、以下の基準に従って評価を行った。
(評価基準)
「A」:抗菌活性値が、2以上であった。
「B」:抗菌活性値が、2未満であった。
得られた抗菌性組成物を25℃で14日間放置した後、目視で抗菌性組成物を観察して、以下の基準に従って評価を行った。実用上、「B」以上が好ましい。
「A」:変色なし
「B」:わずかに黄色く変色
「C」:黄褐色に変色
「D」:黒色に変色
得られた抗菌性組成物を25℃で24時間放置した後、放置後の抗菌性組成物を用いて上述した<抗菌膜付き基材の作製>と同様の手順で抗菌膜付き基材を作製して、25℃で365日放置した後、抗菌膜付き基材中の抗菌膜を目視で観察して、以下の基準に従って評価を行った。実用上、「B」以上が好ましい。
「A」:変色なし
「B」:わずかに灰色に変色
「C」:灰色に変色
上述した<抗菌膜付き基材の作製>と同様の手順で抗菌膜付き基材を作製して、抗菌膜付き基材中の抗菌膜を目視で観察して、以下の基準に従って評価を行った。
「A」:膜割れなし
「B」:膜割れあり
表1中、「含有量(質量%)」は、抗菌性組成物全質量に対する各成分の含有量(質量%)を表す。
「第1モノマー/モノマー全量(質量%)」は、モノマー全質量に対する、第1モノマーの含有割合(質量%)を表す。
実施例1~5の比較より、第1モノマーの含有量が、重合性基を有するモノマー全質量に対して、30~60質量%である場合、より効果が優れることが確認された。
Claims (7)
- リン酸ジルコニウムおよび前記リン酸ジルコニウムに担持された銀を含む銀系抗菌剤と、
重合性基を有するモノマーと、
溶媒と、を含み、
前記重合性基を有するモノマーが、重合性基および親水性基を有する第1モノマーと、重合性基を有し、親水性基を有さない第2モノマーとを含み、
前記第1モノマーの含有量が、前記重合性基を有するモノマー全質量に対して、30~70質量%である、抗菌性組成物であって、
前記第1モノマーが、ペンタエリスリトールトリアクリレート、および、エトキシ化グリセリントリアクリレートからなる群から選択され、かつ、
前記第2モノマーが、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、および、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートからなる群から選択される、抗菌性組成物。 - 前記第1モノマーの含有量が、前記重合性基を有するモノマー全質量に対して、30~60質量%である、請求項1に記載の抗菌性組成物。
- 前記第1モノマーの分子量が、前記第2モノマーの分子量よりも小さい、請求項1または2に記載の抗菌性組成物。
- 前記溶媒が、アルコールを含み、
前記アルコールの含有量が、前記溶媒全質量に対して、40質量%以上100質量%未満である、請求項1~3のいずれか1項に記載の抗菌性組成物。 - 請求項1~4のいずれか1項に記載の抗菌性組成物を用いて形成された抗菌膜。
- 厚みが2~20μmである、請求項5に記載の抗菌膜。
- 基材と、前記基材上に配置された請求項5または6に記載の抗菌膜とを含む、抗菌膜付き基材。
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