KR102455759B1

KR102455759B1 - 항균성 패브릭 조립체

Info

Publication number: KR102455759B1
Application number: KR1020187031956A
Authority: KR
Inventors: 김영화; 리차드 디 오름스테드; 누스랠라 주브란
Original assignee: 하이어 디멘션 머티리얼즈, 인크.
Priority date: 2016-04-04
Filing date: 2017-04-04
Publication date: 2022-10-17
Also published as: SG11201808670XA; CN109310086A; EP3439472A1; US20190110471A1; US10905116B2; CA3019940A1; JP2019510891A; JP7066628B2; WO2017176780A1; JP2022048201A; KR20190003547A; JP7274616B2

Abstract

일부 예에서, 본 개시내용은 상면을 포함하는 가요성 기재; 복수개의 연속적인 간극이 인접한 플레이트들 사이에 획정되게 하는 패턴으로 배열되고, 가요성 기재의 상면에 부착되는 복수개의 플레이트; 및 하나 이상의 기재 및 복수개의 가드 플레이트 내에 및/또는 그 위에 함유된 하나 이상의 항균제를 포함하는 패브릭 조립체에 관한 것이며, 여기서 항균제는 세균, 바이러스, 곰팡이, 균류, 또는 조류 중 하나 이상의 패브릭 어셈블리의 표면 개체군을 감소시키도록 선택된다.

Description

항균성 패브릭 조립체

본 출원은 2016년 4월 4일에 출원된 미국가특허출원 번호 62/318,059의 이익을 주장하며, 이는 그 전문이 본원에 참조로 포함되어 있다.

기술분야

일부 예에서, 본 개시내용은 의류, 글로브, 부츠, 가구, 교통수단 좌석, 및 패브릭이 일반적으로 사용되는 다른 응용분야에서 사용될 수 있는 보호용 패브릭 물질에 관한 것이다.

요약

일부 예에서, 본 개시내용은 항균성 패브릭 조립체 및 이의 제조 및 사용 방법에 관한 것이다. 패브릭 조립체는 패브릭 기재의 표면 상에 고정되고, 그 위의 간극에 의해 분리된 복수개의 가드 플레이트를 포함하는 패브릭 기재(예를 들면, 직물, 부직포, 또는 편성물 기재)를 포함할 수 있다. 가드 플레이트는 패브릭 기재 상에 예를 들어, 스크린 프린팅을 통해 중합체 물질의 침착 이후 중합체 물질을 경화시킴으로서 형성될 수 있다. 패브릭 조립체는 하나 이상의 기재 또는 복수개의 가드 플레이트 내에 또는 그 위에 함유된 하나 이상의 항균제를 포함한다. 항균제는 세균, 바이러스, 곰팡이, 균류, 또는 조류 중 하나 이상의 패브릭 조립체의 표면 개체군을 감소시키도록 구성될 수 있다.

일 예에서, 본 개시내용은 상면을 포함하는 가요성 기재; 상기 가요성 기재의 상면에 고정되고, 복수개의 연속적인 간극이 인접한 플레이트들 사이를 획정하는 패턴에 배열된 복수개의 가드 플레이트; 및 상기 하나 이상의 기재 및 복수개의 가드 플레이트 내에 및/또는 그 위에 함유된 하나 이상의 항균제를 포함하는 패브릭 조립체에 관한 것이고, 여기서 항균제는 세균, 바이러스, 곰팡이, 균류, 또는 조류 중 하나 이상의 패브릭 조립체의 표면 개체군을 감소시키도록 선택된다.

다른 예에서, 본 개시내용은 복수개의 연속적인 간극이 인접한 플레이트들 사이에서 획정되게 하는 패턴으로 배열되고, 가요성 기재의 상면에 고정되는 복수개의 가드 플레이트를 형성하는 것을 포함하는 방법에 관한 것이고, 여기서 패브릭 조립체는 하나 이상의 기재 및 복수개의 가드 플레이트 내에 및/또는 그 위에 함유된 하나 이상의 항균제를 포함하고, 항균제는 세균, 바이러스, 곰팡이, 균류, 또는 조류 중 하나 이상의 패브릭 조립체의 표면 개체군을 감소시키도록 선택된다.

하나 이상의 예의 상세설명은 수반된 도면 및 하기 설명에 제시되어 있다. 다른 특징, 목적 및 장점은 설명 및 도면, 그리고 청구항으로부터 자명할 것이다.

도 1(a)-1(s)는 본 개시내용에 따른 예시적 항균성 패브릭 조립체를 예시하는 개념도이다.
도 2(a)-2(d)는 예시적 가드 플레이트에 대한 다양한 예시적인 단면을 예시하는 개념도이다.
도 3은 예시적인 플레이트 형상, 플레이트 패턴, 및 간극 너비에서의 변화를 보여주는 예시적인 패브릭 조립체의 평면도이다.
도 4는 본 개시내용의 일 예에 따른 예시적인 항균성 패브릭 조립체의 시험으로부터의 실험 결과를 도시하는 플롯이다.
도 5는 Ag+ 이온의 미생물 풍부 환경으로의 방출을 가능하게 하고, 이를 조절하는 은 제올라이트의 이온 교환 매커니즘을 예시하는 개념도이다.
도 6은 통상의 유리를 다공성 은 유리로 제조하기 위해 개질하는 방법을 예시하는 개념도이다.
도 7은 플레이트, 간극, 및 가요성 기재의 성분이 패브릭 조립체와 조합되는 예시적인 과정을 예시하는 개념도이다.

본 개시내용은 본원에 기재된 구현예에 제한되지 않는다. 이러한 구현예는 단지 본 개시내용의 양태를 설명하기 위한 역할을 한다.

예를 들면, 본 개시내용의 예가 주로 SUPERFABRIC의 맥락에서 기재되는 한편, 본 개시내용의 예는 모든 경우에서 가요성 기재 및 가드 플레이트의 특정 조립체로 제한되지 않는다. 임의의 적합한 가요성 기재 및 가드 플레이트가 사용될 수 있다. 용어 SUPERFABRIC 및 예시적인 패브릭 조립체는 본 개시내용에서 상호교환적으로 사용될 수 있다.

일부 예에서, 가요성 기재는 가요성 패브릭 기재일 수 있다. 패브릭 기재는 편성물, 직물, 및/또는 부직포 패브릭일 수 있다.

일부 예에서, 가드 플레이트는 경화된 중합체 수지 가드 플레이트일 수 있다. 가드 플레이트를 형성하기 위한 적합한 중합체성 조성물은 에폭시 수지(들)을 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 플레이트는 열-경화된 에폭시 수지로 형성될 수 있다. 적절한 수지의 또 다른 예는 자외선(UV) 경화된 아크릴레이트일 수 있다. 특정 응용분야에 따라, 패브릭 기재 상의 플레이트는 약 70 내지 약 100 쇼어(Shore) D, 예컨대, 예를 들면, 약 80 내지 약 95 쇼어 D의 경도를 가질 수 있다. 가드 플레이트의 경도는 비제한적으로 플레이트를 형성하기 위해 사용되는 중합체성 수지 조성물 및/또는 가요성 기재의 표면 상에 침착된 이후 중합체성 수지 조성물을 경화시키기 위해 사용되는 방법을 포함하는 다수의 인자에 좌우될 수 있다. 일부 구현예에서, 가드 플레이트는 열경화성 에폭시를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 가드 플레이트는 무기 충전재 입자를 포함할 수 있다. 가드 플레이트에 대해 사용되는 열경화된 중합체성 물질은 상대적으로 경질일 수 있고, 내균열성을 가질 수 있다.

일부 예에서, 가드 플레이트를 형성하도록 사용하기 위해 선택되는 중합체 수지는 가드 플레이트와 패브릭 기재 베이스 물질 사이의 강한 결합을 보장할 수 있다. 일부 예에서, 가드 플레이트의 구축에 적합한 중합체 수지는 (i) 내마모성을 제공하고, (ii) 스크린 인쇄가 가능하고, (iii) 파괴에 대해 내성적이고, (iv) 베이스 물질에 결합될 수 있고, (v) 가드 플레이트 물질의 인쇄 및 경화 과정에서 우수한 형상 정의(shape definition)를 갖도록 제제화된 1액형 열경화성 에폭시 수지이다. 이러한 수지는 이들 기준을 충족시키도록 용이하게 제제화될 수 있고, 예를 들면, 이 단락에 기재된 특성을 충족시킬 수 있는 수지를 제제화하였고 이 수지에게 명칭 TR21 및 TR84를 제공한 피엘코 인더스트리스 인코포레이티드(Fielco Industries, Inc.)(펜실배니아주 19006 헌팅돈 밸리 소재)로부터 입수될 수 있다. 적합한 수지 제제의 다른 예는 헥시온 스페셜티 케미칼스(Hexion Specialty Chemicals)(오하이오주 43215 콜럼버스 소재)로부터 입수될 수 있다.

예를 들면, 헥시온 스타팅 제제(Hexion Starting Formulation) 4019는 적합한 열경화성 열 경화성 에폭시 베이스 수지 제제일 수 있다. 일부 예에서, 가드 플레이트에 의해 제공된 내마모성은 실리카, 알루미나, 탄화규소, 산화티탄 등의 작소입자(예를 들면, 1 내지 100 마이크로미터)를 수지에 첨가함으로써 증가될 수 있다.

수지 및 패브릭을 포함하는 물질, 및 본 개시내용의 가드 플레이트 기하구조를 생성하는 데 이용될 수 있는 방법의 구현예에 대한 추가 정보는 2001년 12월 31일자로 출원된 미국 특허 제7,018,692호 및 2000년 7월 6일자로 출원된 미국 특허 제6,962,739호(둘 다 본원에 참고로 편입됨)에 기재되어 있다. 본 개시내용의 또 다른 구현예는 2001년 12월 31일자로 출원된 미국 특허 제7,018,692호에 기재된 바와 같이 다각형의 제1 층(가드 플레이트)의 상단 상에서 형성된 다각형의 제2 층(가드 플레이트)일 수 있다. 일부 구현예에서, 디자인된 패브릭에 대한 패브릭 기재는 직물 또는 부직포일 수 있고, 천연, 예를 들면, 면, 또는 합성, 예컨대, 폴리에스테르 또는 나일론으로 만들어질 수 있다. 다각형을 위해 사용된 중합체성 수지는 전술된 바와 같이 열경화성 에폭시 수지일 수 있다. 본 개시내용에 기재된 특허 및 공개된 특허출원의 각각의 전체 내용은 본원에 참조로 편입된다.

일부 양태에서, 본 개시내용은 항균성 SUPERFABRIC 또는 다른 항균성 패브릭 조립체에 관한 것이다. SUPERFABRIC 그 자체는 통기성, 방오성, 내마모성 및 가요성 패브릭일 수 있고, 이는 근접하게 이격된, 비중첩된, 잘 설계되어 조작된, 얼룩, 마식, 및 마모에 대한 고도의 저항성을 갖는 가드 플레이트의 배열을 가진다.

가드 플레이트는 예를 들면, 도 3에 나타난 바와 같은 임의의 수의 패턴으로 배열될 수 있다. 일부 패턴은 내마모성을 향상시키고, SUPERFABRIC의 내구성을 증가시키도록 특별하게 설계되고, 다른 패턴은 가요성을 향상시키는 한편, 다른 것들은 이의 의도된 응용분야에서 SUPERFABRIC가 특히 유리하도록 주로 설계된다.

SUPERFABRIC은 미국 5512 미네소타주 오크데일 헤일 애버뉴 570에 위치한 SUPERFABRIC 컴퍼니로서도 알려진 하이어 디멘션 머티리얼즈에 의해 제조되어, 특허받고, 상표 등록되었다.

일부 예에서, SUPERFABRIC 또는 다른 패브릭 조립체의 항균성 활성은 4개의 상이한 방법에 의해 달성될 수 있다. 첫 번째 방법은 가드 플레이트의 제제에 항균제를 포함시키고, 이후 페인팅 및 경화시키는 것이다. 두 번째 방법에서, 항균제는 가드 플레이트가 그 위에 고정된 패브릭 기재 내에 또는 그 위에 포함된다. 세 번째 방법에서, 항균제는 가드 플레이트 제제에 포함되고, 가드 플레이트는 이후 이미 항균제를 포함하는 기재 상에 프린팅되고 경화된다. 네 번째 방법에서, 항균제는 SUPERFABRIC 또는 다른 패브릭 조립체 표면에의 코팅으로서 적용된다. 항균 활성을 추가로 증가시킬 필요성이 존재하는 경우, 항균성 SUPERFABRIC 조립체 상에 항균제를 도포할 수 있다.

신규한 항균성 SUPERFABRIC 또는 다른 항균성 패브릭 조립체는 신중하게 설계되어 이는 신규하게 획득한 이의 항균 활성 이외에 SUPERFABRIC 속성 예컨대 내구성, 가요성, 통기성, 방오성 및 마식, 마모에 대한 저항성을 유지하게 한다. SUPERFABRIC 또는 다른 패브릭 조립체의 항균 활성은 응용분야 지침 및 요건에 일치되도록 변경될 수 있다.

신규한 패브릭 조립체의 예는 유아용 소파 또는 요람용 천갈이(upholstery); 유아 기저귀 교환대, 대중 교통 대합실, 대중 교통 좌석용 표면 덮개 및 천갈이; 스포츠웨어, 속옷, 또는 의료계 종사자용 의복 예컨대 수술용 드레이프, 수술용 스크럽 또는 에이프런과 같이 추가의 위생 환경이 요구되는 시장에서; 의료 시설, 예컨대 벽면, 천갈이, 및 장비에서의 다수의 응용분야를 찾을 수 있다. 그 예는 스크럽 패드 및 세척천에서 유용할 수 있다.

항균성 SUPERFABRIC 또는 다른 항균성 패브릭 조립체의 예는 단일 패브릭으로 조합되는 다수의 거의 상반되는 기능성 때문에 텍스타일에 있어서 새로운 패러다임을 확립할 수 있다. 예를 들어, SUPERFABRIC과 관련하여, 이는 종래의 직물, 부직포, 또는 편성물과 일반적으로 관련된 가요성을 유지하면서도 내마모성의 이의 내구성 특성, 방오성, 환경 조건에 대한 안정성에 대해 이미 널리 알려져 있다. SUPERFABRIC은 기재 패브릭으로 구성된 작은 간극에 의해 서로 분리되어 있는, 근접하여 이격되고, 비중첩되며, 잘 설계되어 조작된 가드 플레이트를 가짐으로써 이러한 현저한 조합의 특성을 달성할 수 있다.

SUPERFABRIC 또는 다른 이러한 패브릭 조립체에 대한 항균성 특성의 부가는 지역사회성 감염 또는 병원내 감염에 의한 것인, 매개체에 의한 질병의 전염을 방지하기 위한 조립체의 적용가능성을 확장할 수 있다.

본 개시내용의 구성 부품은 도 1(a)-1(s)에 예시되어 있다. 기재 패브릭은 (100)으로 도시된다. 가드 플레이트는 (101)에 의한다. (103)의 간극 및 (104)에 의한 일부 항균제. 항목(105)는 항균제의 코팅이다. 제한 없이, 항균제는 임의의 조합으로의 항균제의 집합체로 이해되어야 한다. 마찬가지로, 제한 없이, 구조체의 상이한 부분에서의 항균제는 다른 부분의 것과 동일하거나 또는 상이할 수 있다.

본 개시내용의 제1 구현예, 도 1(a)에서, 하나 이상의 적합한 항균제(104)는 SUPERFABRIC 또는 다른 패브릭 조립체에 내마모성, 방오성, 및/또는 다른 내구성 특성을 부여할 수 있는 가드 플레이트(101)의 물질로 혼입된다. 가드 플레이트(101) 구조에서 사용되는 예시적인 물질은 가드 플레이트(101)에 이의 요구되는 특성을 제공하는 충전재, 경화제 및 다양한 에폭시 경화성 물질로부터 배합된 에폭시 수지이다. 적합한 항균성 물질(104)은 가드 플레이트(101)에 항균 작용을 부여할 것인 이의 배합 과정에서 에폭시 수지에 첨가될 수 있다. 적절한 양의 항균제(104)가 이의 배합 과정에서 수지와 혼합되기 때문에, 패브릭에 이의 항균 특성을 부여할 것인 가드 플레이트(101)의 표면 상에 특정 표면 농도의 미생물 제제가 존재할 것이다. 이러한 구현예에서, 항균제는 기재 패브릭(100) 내에 또는 그 위에 또는 간극(103) 내에서 볼 수 없다.

이러한 제1 구현예의 특정 장점은 가드 플레이트(101)가 항균제(104)의 저장소로서 역할을 한다는 것일 수 있다. 항균제(104)의 이러한 저장소는 패브릭 조립체 예컨대 SUPERFABRIC에 "항균 재생성(antimicrobial regenerative)"으로 명명되는 특성을 제공한다. 하기 기재된 이러한 특성은 이러한 특성의 정의로서 역할을 한다: 가드 플레이트(101)가 마모됨에 따라, 새로운 항균제(104)가 가드 플레이트(101)의 표면에서 노출된다. 이러한 방식으로, 항균 작용은 패브릭의 표면에서 계속적으로 재생된다. 내마모성 및 방오성을 좌우하는 가드 플레이트(101)의 물질 특성은 조절되어 세정 작용, 예컨대 패브릭을 포함한 의복의 세탁 또는 패브릭으로 이루어진 표면의 수세가 충분한 항균성 표면 농도가 SUPERFABRIC에 대해 이미 알려진 우수한 내마모성에 의해 제공되는 패브릭의 우수한 전체 내구성을 유지하면서도 이러한 세정을 통해 표면에 복원되는 것을 보장할 것이다.

본 개시내용의 일부 예에서 사용되는 가드 플레이트 구조체의 일부 구현예에서, 가드 플레이트는 충전재 예컨대 모래 입자, 유리 입자, 이산화티탄 입자, 금속 입자 및 가드 플레이트의 물리적 특성을 결정하는데 사용되는 특정 에폭시 수지와 조합되는 다수의 다른 것을 가진 에폭시 수지로 구성된다. 이러한 조합에 의해 영향을 받는 물리적 특성은 쇼어 경도, 저장 탄성률, 손실 탄성률, 표면 텍스처, 연성, 파괴 저항성 및 다수의 다른 것을 포함한다. 이러한 물리적 특성은 결국 문지름(rubbing), 화학물질로의 세정, 세탁, 또는 풍화와 같은 다양한 조건 하에서 가드 플레이트의 연마 마모의 실제 속도를 좌우한다. 예를 들면, 최대 정도의 경화를 보장하는 경화제, 및 충전재 예컨대 유리 구체 또는 금속 입자와 함께 높은 유리 전이 온도를 갖는 에폭시 수지를 사용하여, Wyzenbeek 마모 시험에 가해지는 경우 백만회 초과의 이중 문지름을 견디거나 또는 테이버 마모 시험(Taber abrasion test)에 대해 4000 초과의 사이클을 견디는 가드 플레이트를 갖는 본 개시내용의 예시적인 패브릭 조립체를 생산할 수 있다. 그에 비해, 표준 비닐 천갈이 재료는 약 30,000회 Wyzenbeek 이중 문지름을 견디고, 약 500 테이버 사이클을 견딜 것이다. 표준 비닐 천갈이 재료는 트리클로산과 같은 표준 항균제로 처리될 수 있고, 표백 용액과 같은 소독제에 십여회 세정을 견디는 이의 항균 작용을 가질 수 있다. 최대 정도의 경화를 보장하는 경화제, 및 충전재 예컨대 유리 구체 또는 금속 입자와 함께 높은 유리 전이 온도를 갖는 에폭시 수지를 사용하는 상기 기재된 것과 같은 가드 플레이트를 갖는 예시적인 패브릭 조립체는 수배 더 길게 견딜 수 있는 천갈이 재료를 생산할 것이나, 가드 플레이트 내의 표면 은 제올라이트가 독성 미생물에 대한 반복적 노출에 의해 결손될 수 있다는 점이 우려될 수 있다. 이러한 경우, 에폭시 경화 패키지의 일부로서 고무 모이어티 및 나머지 일부의 이산화티탄 또는 산화아연 입자를 갖는 유리 충전재 물질을 포함하도록 가드 플레이트 조성물을 조정할 수 있다. 이러한 변화는 가드 플레이트가 다소 연화되고, 이의 내마모성을 감소시킬 것이다. 적절한 배합에 의해, 예를 들면, 500,000회 Wyzenbeek 문지름 및 1500 테이버 사이클을 견딜 수 있는 가드 플레이트를 제조할 수 있다. 가드 플레이트는 가드 플레이트 내에 내재되고, 임의의 미생물 환경에 노출된 적이 없는 새로운 은 제올라이트 물질을 노출시키면서 다소 더 빠르게 모두 마모될 것이다. 이후, 표준 사용 조건 하에 비닐보다 더 내구성일 것인 천갈이 재료를 개발하였으나, 상기 재료의 수명에 걸쳐 재생될 필요가 없는 새로운 항균 작용을 가질 것이다.

본 개시내용의 제2 구현예, 도 1(b)에서, 항균제(104)는 구현예 1에서와 같이 가드 플레이트(101) 내에 내재되나, 추가적인 항균제는 가드 플레이트(101)의 상면에 배치되는 코팅(105)에 첨가된다. 코팅(105)에서의 항균제는 가드 플레이트(101) 내의 것과 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 마찬가지로, 코팅(105) 또는 가드 플레이트(101) 내의 항균제는 서로에 대한 임의의 비율로의 임의의 항균제의 조합일 수 있다.

본 개시내용의 다른 구현예, 도 1(c)에서, 항균제(104)는 가드 플레이트(101) 내에 내재되고, 항균제는 가드 플레이트(101)를 피복하면서도, 간극(103) 내의 노출된 패브릭(100)을 피복하는 코팅(105) 내에 첨가된다. 코팅(105)에서의 항균제는 가드 플레이트(101) 상의 것과 간극(103) 내의 것과 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 마찬가지로, 코팅(105)에서 또는 가드 플레이트(101)에서의 항균제는 서로에 대한 임의의 비율로의 임의의 항균제의 조합일 수 있다.

본 개시내용의 다른 구현예, 도 1(d)에서, 항균제는 가드 플레이트(101) 내에 내재되거나, 가드 플레이트의 상면 상에 있고, 항균제(104)가 기재 패브릭의 바닥면 상에 배치된 코팅(105) 내에 배치된다. 상기 구조체의 모든 부분에서의 항균제(104)는 구조의 다른 부분에서의 것과 동일하거나 상이할 수 있다. 이러한 구현예에서, 간극(103)은 항균제(104)를 함유하지 않거나, 또는, 패브릭(100)은 이의 구조에 내재된 임의의 항균제(104)를 가지지 않는다.

본 개시내용의 다른 구현예, 도 1(e)에서, 항균 코팅은 1(d)에 도시된 구현예의 간극(103)에 노출된 기재 패브릭(100)에 첨가된다. 구조체의 상이한 부분에서의 항균제는 구조의 다른 부분에서의 것과 동일하거나 상이할 수 있다.

본 개시내용의 다른 구현예, 도 1(f)에서, 항균제(104)는 가드 플레이트(101)와 기재 패브릭(100) 모두에 내재된다. 제한 없이, 항균제(104)는 임의의 비율로의 항균제의 혼합물일 수 있고, 구조체의 상이한 부분에서의 항균제는 다른 부분의 것과 동일하거나 상이할 수 있다. 이러한 구현예는 가드 플레이트(101)의 상면 위의 패브릭(100) 상에의 또는 간극(103) 내의 코팅을 구상하지 않는다.

본 개시내용의 다른 구현예, 도 1(g)에서, 항균제(104)는 가드 플레이트(101)에 내재되고, 가드 플레이트(101)의 상면 상의 코팅에 함유되어 있고, 패브릭(100) 내에 함유된다. 이러한 구현예는 간극(103) 내의 또는 패브릭(100)의 하면 상의 항균제를 구상하지 않는다. 구조체의 상이한 부분에서의 항균제는 구조체의 다른 부분의 것과 동일하거나 상이할 수 있다.

본 개시내용의 다른 구현예, 도 1(h)에서, 항균제는 가드 플레이트(101)에 함유되어 있고, 가드 플레이트(101)에 함유되고, 가드 플레이트(101)를 피복하고, 간극(103) 내에서 부분적으로 또는 전체적으로 패브릭(100)을 피복하는 코팅(105) 내에 함유된다. 항균 코팅은 패브릭(100)의 하면에 도포되지 않는다. 구조체의 상이한 부분에서의 항균제는 구조체의 다른 부분에서의 것과 동일하거나 상이할 수 있다.

본 개시내용의 다른 구현예, 도 1(i)에서, 항균제(104)는 가드 플레이트(101) 내에, 패브릭(100) 내에 그리고 패브릭(100)의 하면 상에 포함된다.

본 개시내용의 다른 구현예, 도 1(j)에서, 항균제는 가드 플레이트(101) 내에, 가드 플레이트를 피복하고 간극(103)으로 연장되는 코팅(105) 내에 포함되어 있다. 항균제는 또한 패브릭(100) 내에 그리고 패브릭(100)의 하면 상에 함유된다. 구조체의 상이한 부분에서의 항균제는 구조체의 다른 부분에서의 것과 동일하거나 또는 상이할 수 있다 .

본 개시내용의 다른 구현예, 도 1(k)에서, 항균제는 가드 플레이트(101) 내에 포함되지 않는다. 이는 가드 플레이트(101)에 내재될 수 있는 항균제(104)와 비상용성일 수 있는 가드 플레이트 물질의 특정 유형에 대해 요구될 수 있다. 이러한 경우, 항균 보호력은 항균제(104)를 함유하는 가드 플레이트(101) 상의 코팅(105)에 의해 제공된다. 상기 제제는 서로에 대해 임의의 비율로 항균제의 임의의 조합을 포함하는 것으로 여겨질 것이다.

본 개시내용의 다른 구현예, 도 1(l)에서, 항균제(104)는 가드 플레이트(101) 및 부분적으로 또는 전체적으로 간극(103) 내의 패브릭(100)를 피복하는 코팅에 함유된다.

본 개시내용의 다른 구현예, 도 1(m)에서, 항균제는 가드 플레이트(101)의 상면 상의 그리고 패브릭(100)의 하면 상의 코팅(105)에 함유된다.

본 개시내용의 다른 구현예, 도 1(n)에서, 항균제(104)는 가드 플레이트(101) 및 부분적으로 또는 전체적으로 간극(103) 내의 패브릭(100)을 피복하는 코팅 내에, 그리고 패브릭(100)의 하면 상에 함유된다.

본 개시내용의 다른 구현예, 도 1(o)에서, 항균제(104)는 패브릭(100)에만 함유된다.

본 개시내용의 다른 구현예, 도 1(p)에서, 항균제(104)는 가드 플레이트(101) 상면 상의 코팅에 그리고 패브릭(100) 내에 함유된다.

본 개시내용의 다른 구현예, 도 1(q)에서, 항균제(104)는 가드 플레이트(101) 및 전체적으로 또는 적어도 부분적으로 간극(103) 내의 패브릭(100)을 피복하는 코팅 내에 함유된다. 또한 패브릭(100) 내에 항균제(104)가 존재한다.

본 개시내용의 다른 구현예, 도 1(r)에서, 항균제(104)는 가드 플레이트 상의 코팅(105) 내에, 패브릭(100) 내에, 그리고 패브릭(100)의 하면 상의 코팅 내에 함유된다.

본 개시내용의 다른 구현예, 도 1(s)에서, 항균제는 가드 플레이트 상의 그리고 전체적으로 또는 적어도 부분적으로 간극(103) 내의 패브릭(100) 상의 코팅(105) 내에, 패브릭(100) 내에, 그리고 패브릭(100)의 하면 상의 코팅(105) 내에 포함된다 .

구현예 1(a) 내지 1(s) 전부에서, 항균제(104)는 임의의 비율로의 항균제의 개개의 유형의 혼합물일 수 있는 것으로 이해된다. 또한 본 발명의 구조의 상이한 부분; 가드 플레이트(101), 패브릭(100), 간극(103), 또는 코팅(105)에서의 항균제 및 이의 혼합물은 구조의 다른 부분에서의 것과 동일하거나 상이할 수 있다.

이에 따라 개시된 구현예 1(a) 내지 1(s) 중 임의의 것에서 또는 본 개시내용의 임의의 다른 구현예에서, 다른 가드 플레이트 특징 예컨대 크기, 형상 또는 표면 텍스터는 생물막(biofilm)의 형성을 방지하기 위해 조절될 수 있다. 일부 병원균은 병원균 성장을 양성하면서도 소독제 및 세정제의 효과로부터 병원균을 보호하는 막을 형성하는 매개체 표면 상에 이의 자신의 스캐폴드를 구축하는 경향을 가진다. 에폭시로 제조된 SUPERFABRIC 가드 플레이트는 낮은 표면 에너지를 가지고, 본질적으로 방오성이므로, 이로써 병원균 스캐폴드 물질은 가드 플레이트에 용이하게 접착되지 않는다. 가드 플레이트는 생물막이 전체 패브릭의 표면에 걸처 분산되는 것을 방지하는 간극에 의해 서로 분리되고, 가드 플레이트 표면은 평활하고 요철형으로 제조되어 생물막 부착이 더 곤란하고, 생물막은 보다 용이하게 제거된다. 도 2a-2d는 상이한 목적의 역할을 하는 가드 플레이트에 대한 일부 전형적인 표면 프로파일을 보여준다. 2(d)에 나타난 평활한 둥근형 가드 플레이트 표면 프로파일은 생물막의 형성에 가장 잘 저항성인 것으로 예상된다. 항목(201)은 기재 패브릭이고, (202)는 낮은 가드 플레이트이고, (203)은 높은 가드 플레이트이고, (204)는 거칠게 텍스처링된 표면을 갖는 가드 플레이트이고, (205)는 평활한 요철형 가드 플레이트는 세정을 가장 잘 촉진하고, 생물막을 방지하는 것으로 예상된다.

도 1(a)-1(s)의 예의 양태는 추가로 하기에 기재되어 있다.

가드 플레이트에의 내재: 항균제가 가드 플레이트에 내재되는 방식의 예는 항균제 예컨대 은 제올라이트, 은 유리, 또는 금속성 은(나노미립자 또는 마이크로입자 형태)을 가드 플레이트 제제 예컨대 에폭시 수지로 혼합하는 것이다. 가드 플레이트 제제에서의 은 제올라이트의 전형적인 농도는 전체 가드 플레이트 제제 중량에 대해 약 2 중량% 내지 약 7 중량%의 은 제올라이트에 존재한다. 에폭시 제제에 대해 일 성분으로서 첨가되는 금속성 은 입자의 경우, 은의 중량은 3 mg/(가드 플레이트의 kg) 내지 대략 3000 mg/(가드 플레이트의 kg)의 범위이다.

가드 플레이트 코팅으로서의 항균제: 가드 플레이트 상의 코팅으로 항균제를 혼입하는 다양한 방식이 존재한다. 일 예에서, 은 제올라이트 입자는 폴리우레탄의 중량의 약 2% 내지 약 3%의 비율로 적합한 중합체 매트릭스 예컨대 액체 폴리우레탄으로 혼합된다. 상기 제올라이트를 함유하는 액체 폴리우레탄은 이후 임의의 적합한 방법 예컨대 스프레이 코팅 또는 롤 코팅에 의해 가드 플레이트의 표면에 도포될 수 있다. 스프레이 방법의 경우, 가드 플레이트만이 희생되고, 기재 패브릭을 코팅하는 것을 회피하기 위해서 폴리우레탄/은 제올라이트 혼합물의 도포를 억제하는 적합한 마스크를 사용할 수 있다. 롤 코팅 방법을 사용하는 경우, 고무 롤러에 대한 롤러 특성, 예컨대 고무의 듀로미터의 사용은 오직 가드 플레이트의 표면에 대해서만 코팅을 적용하고, 가드 플레이트 사이의 간극으로 폴리우레탄 은 제올라이트 혼합물을 가압하지 않도록 선택될 수 있다. 듀로미터의 특정 선택은 기재 상의 가드 플레이트의 높이, 사용되는 특정 폴리우레탄/은 제올라이트 혼합물의 레올로지 특성, 롤 적용 공정에 대해 사용되는 압력 및 롤 코팅 공정의 속도에 좌우된다. 폴리우레탄/은 제올라이트 혼합물은 이후 표준 폴리우레탄 경화 방법 예컨대 오븐에서의 가열에 의해 경화된다.

가드 플레이트 및 기재 둘 모두의 표면 상의 코팅으로서의 항균제: 가드 플레이트 상의 코팅으로 항균제를 혼입하는 다양한 방식이 존재한다. 일 예에서, 은 제올라이트 입자는 폴리우레탄의 중량의 2% 내지 3%의 비율로 적합한 중합체 매트릭스 예컨대 액체 폴리우레탄에 혼합된다. 제올라이트를 함유한 액체 폴리우레탄은 이후 전체 SUPERFABRIC 구조체, 가드 플레이트 및 기재 패브릭 모두의 표면에 스프레이 코팅으로 도포된다. 폴리우레탄/은 제올라이트 혼합물은 이후 표준 폴리우레탄 경화 방법 예컨대 오븐에서의 가열에 의해 경화된다. 가드 플레이트 및 기재 패브릭 모두에 항균제를 도포하는 제2 방법은 물 또는 메탄올 용매 중에 실란 4차 암모늄 화합물의 혼합물을 사용하는 것이다. 전체 SUPERFABRIC 구조체는 이후 종래의 텍스타일이 염색되는 것과 동일한 방식으로 액체 혼합물에 함침된다. 패브릭은 이후 건조된다. 실란 4차 암모늄 화합물은 가드 플레이트의 표면과 그리고 기재의 표면과 반응하고, 화학 반응에 의해 영구적으로 부착된다. 실란 4차 암모늄 화합물의 도포는 전형적으로 약 1000 mg/(패브릭 조립체(예를 들면, SUPERFABRIC)의 kg)) 내지 약 4000 mg/(패브릭 조립체(예를 들면, SUPERFABRIC)의 kg))으로 적용된다.

기재 단독에의 코팅으로서의 항균제:

SUPERFABRIC 또는 다른 패브릭 조립체의 기재 요소는 물 또는 메탄올 중의 실란 4차 암모늄 화합물의 실란 4차 암모늄 용액에서 패브릭을 함침시킴으로써 항균제에 의해 처리될 수 있다. 실란 4차 암모늄은 패브릭의 표면에의 영구적 결합을 제공하는 패브릭의 표면과 반응한다. 패브릭은 이후 용액으로부터 제거되고, 종래의 텍스타일 염색 공정과 동일한 방식으로 건조된다. 이는 가드 플레이트가 기재에 부착되지 이전에 실시된다. 패브릭에 부착되는 실란 4차 암모늄 화합물의 양은 약 1000 mg/(텍스타일의 kg) 내지 약 4000 mg/(텍스타일의 kg)이다.

기재 패브릭에만의 내재: 일 예에서, 기재 패브릭은 종래의 얀 및 은 금속 실의 혼합물로 직조될 수 있다. 이러한 구조체는 의료용 마스크 및 옷에 대해 사용되어 왔다. 이러한 응용분야에서의 은의 양은 약 200,000 mg/(텍스타일의 kg) 내지 약 300,000 mg/(텍스타일의 kg)의 범위이다. 가드 플레이트는 이후 이러한 기재 패브릭에 부착되어 본 발명의 패브릭 제조가 완료된다.

다른 예에서, 은 나노입자는 중합체 예컨대 폴리에스테르와 혼합되고, 실은 생성된 혼합물로부터 방사되어 종래의 텍스타일 제조 공정에 의해 기재 패브릭을 제조하기 위해 사용될 수 있는 얀을 생성한다. 가드 플레이트는 이후 기재 패브릭에 부착되어 SUPERFABRIC 또는 다른 패브릭 조립체 제조를 완료한다. 이러한 구조체에서의 은의 전형적인 양은 1.5 mg/(텍스타일의 kg) 내지 약 4,000 mg/(텍스타일의 kg)의 범위이다.

예시적인 항균제의 논의

임의의 적합한 항균제는 본원에 기재된 바와 같은 역할을 하는 본 개시내용의 예에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 항균제는 금속 형태의 금속, 금속-제올라이트, 금속-유리, 금속염, 유기물, 4차 암모늄 화합물, 자연 발생 물질, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 예시적인 패브릭 조립체에서, 항균제는 항균제를 사용하지 않는 실질적으로 동일한 패브릭 조립체와 비교하여 세균, 바이러스, 곰팡이, 균류, 또는 조류 중 적어도 하나의 패브릭 조립체의 표면 개체군을 감소시킨다.

항균 작용은 동일한 미생물 성장 선호 환경에 가해지는 두 물질을 갖는 항균 처리된 물질에 대한 미생물의 성장과 비교되는 항균제 없는 대조군 물질에 대한 미생물의 성장을 측정함으로써 정량화될 수 있다. 감소는 이후 미처리된 샘플에 대한 미생물의 수에 대한 처리된 물질에 대한 미생물의 수의 비를 1.0에서 뺀 것으로 기록된다. 예를 들어, 미처리된 샘플이 단위 면적당 1,000,000개의 미생물을 가지는 경우, 동일한 조건 하에 처리된 샘플은 단위 면적당 1,000개의 미생물을 가지고, 이후 항균 작용은 0.999 또는 99.9%로 기록될 것이다. 본 개시내용에서 논의된 적용분야의 유형의 경우, 99% 내지 99.9%가 전형적인 목표이고, 본 개시내용의 일부 예에 의해 달성될 수 있다. 극한의 의료 응용분야는 99.9999%를 요구할 수 있으나, 항균제가 악취 조절에 대해서만 사용될 수 있는 스포츠웨어와 같은 물품은 대개는 아니지만 심지어 99%의 활성의 더 낮은 수준의 활성을 요구할 수 있다. 본 개시내용의 예는 패브릭 조립체의 원하는 응용분야에 기초하여 항균 작용을 조정할 수 있다.

세계 2차 대전 과정에서, 면 패브릭이 트럭 덮개로 광범위하게 사용되는 경우에, 이러한 패브릭은 미생물 공격에 의해 야기되는 부패로부터 보호될 필요가 있었다. 이를 위해, 군대는 패브릭을 강화시키고, 이들에게 특정 냄새를 부여하는 염소화 왁스, 구리 및 안티몬 염의 혼합물로 이러한 패브릭을 처리하였다. 이 시점에서, 이러한 물질의 응용분야의 잠재적 오염 효과 및 독성-관련 문제점은 주요 고려사항이 아니었다. 정부 및 기업은 이러한 화합물이 일으키는 환경 및 작업장 위험을 더 잘 인식함에 따라, 대안적인 제품이 추구되었다. 상당한 양의 작업이 미국 농무부의 서부 연구소(Southern Regional Research Laboratory), 텍스타일 기술 연구소(Institute of Textile Technology, ITT)에 의해 실시되었고, ITT의 구성원의 일부는 면을 개질하여 부패에 대한 저항성을 개선하기 위해 밀링하여 화학적으로 개질하고, 면의 아세틸화 및 시아노에틸화에 의해 다른 특성을 개선한다. 이러한 처리는 상대적으로 높은 비용으로 인하여 제한된 산업상 허용성을 가졌다.

최근 수년 내에, 텍스타일의 항균성 마감처리는 보호적, 장식적 및 기술적 테스타일 제품의 제조시 극히 중요하게 되고 있다. 이는 텍스타일, 약학, 의료, 공학, 농업, 및 식품 산업에서의 상이한 응용분야에 대한 이러한 텍스타일의 용도를 확장하는 기회를 제공하였다. 텍스타일의 항균성 마감처리는 의료 및 위생 문제를 야기할 수 있는 병원균 또는 악취-발생 미생물로부터 사용자를 보호하고, 감소된 작용성을 일으킬 수 있는 부패에 의해 야기되는 바람직하지 않은 미적 변화 또는 손상으로부터 텍스타일을 보호한다.

특히, 텍스타일 및 다른 물질의 항균성 마감처리는 질병의 일시적 매개체 전염을 통해 그리고 지속적인 매개체 저장소를 통해 지역사회성(건강 관리 설비의 외부에서 창궐됨) 및 병원내 감염(건강관리 시설의 환경 또는 직원으로부터 창궐됨)을 조절하는 것을 보조하는 중요한 수단이다. 매개체는 감염성 유기물, 예컨대 세균 또는 기생물을 운반하여, 이를 한 사람으로부터 다른 사람으로 전염시킬 수 있는 임의의 사물 또는 물질이다. 피부 세포, 머리카락, 의복 및 침구는 오염의 통상적 공급원이다.

매개체 관련 질병의 인식된 다수의 예가 존재한다. Martinez 등은 VRE(반코마이신 내성 장알균)의 발생은 실내의 환자의 배치와 깊게 연관되고, 여기서 종래의 점유자는 심지어 대대적 세정 이후에도 VRE를 가지고 있는 것으로 보고한 바 있다. 영국에서의 카바페넴 내성 아시네토박터의 발생은 매개체 저장소로 역할을 하는 패브릭 커튼을 포함하는 환경 표면에 대해 추적되었다. 오염된 맥주 유리병을 통한 매개체 전염은 술집에의 방문자 중의 A형 간염 발생과 관련되었다. 방사 온열기의 오염을 통한 매개체 전염은 다수의 환자의 사망을 야기하는 신생아 육아실에서의 DNA-일치 헤르페스(DNA-identical herpes)의 전염과 관련된다. 매개체는 특히 습한 조건 하에서 눈에의 클라미디아 감염의 전염에 대해 유사한 공급원으로서 확인되었다. 균류에 의한 건강 관리 설비 생물-오염은 류머티즘 질환의 발생과 관련되었다.

매우 다양한 표면은 일상 조건 하에 오염될 수 있다. 파라인플루엔자 및 단순 포진 모두는 24시간 이상 동안 미처리된 칫솔 상에서 생존한다. 단순 포진은 습윤된 표면 상에서 8시간 이상 동안 감염을 유지한다. 입원 환자에서의 대상포진 발진의 개시의 7일 이내에, 수두 바이러스는 의자의 등받이, 문 손잡이, 테이블 및 에어 컨디셔너 필터를 포함하여 모든 시험된 실내 표면 상에서 검출되었다.

손세정을 장려하기 위한 1980년대의 국립 보건원 캠페인에서 손세정 홍보 및 프로모션 제품으로서 봉제 테디 베어("T. 베어")를 사용하여 손세정을 장려하기 위해 사용하였다. 아이러니하게도, 아동 병동에 배포된 39개의 멸균된 T. 베어의 연구는 세균, 균류, 또는 둘 모두가 1주일 내에 100%로 대량 서식되었음을 밝혀내었다. 베어에 배양된 유기물은 스타필로코커스 에피데르미스(Staphylococcus epidermidis), 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus), 알파스트렙토코사이(Alpha-streptococci), 코리네박테리움 여드름(Corynebacterium acne), 크렙시엘라 뉴모니아(Klebsiella pneumoniae), 슈도모나스 애루기노사(Pseudomonas aeruginosa), 에스케리키아 콜리(Escherichia coli), 마이크로코커스 속(Micrococcus sp), 바실러스 속(Bacillus sp), 및 칸디다(Candida), 크립토코커스(Cryptococcus), 트리코스포론(Trichosporon), 아스페루길루스(Aspergillus)의 종 등을 포함하였다.

표면 상의 병원균을 사멸시키는 것은 다른 표면 또는 사람으로의 전염에 대한 병원균의 개체군을 감소시키는 것으로 예상되고, 병원균을 사멸시키는 하나의 방법은 화학적 소독을 통한 것이다. 그러나, 강한 화학적 해결방법은 올바르게 적용되어야 하고, 장기간 동안 표면과 접촉된 채로 두어야 한다. 다수의 물질은 이러한 처리를 할 수 없고, 다수의 환경 예컨대 병원 대합실, 대중 교통 대합실, 대중 교통 좌석, 레스토랑 좌석, 화장실의 유아 기저귀 교환대, 및 여러 다른 것은 이러한 처리가 용이하게 적용되지 못한다.

활성 세정을 통한 표면 오염을 조절하는 곤란성을 고려하면, 생물-오염 사건 - 심지어 인식되지 못한 사건 이후에 자가-오염물질 제거될 수 있는 특이적 표면의 가능성에 대한 유의미한 매력이 존재한다.

본 개시내용은 SUPERFABRIC의 다른 최상의 특성과 우수한 항균성 효과를 조합하는 SUPERFABRIC 상의 이러한 특이한 표면을 기술한다.

합성 유기 화합물 예컨대 트리코산, 4차 암모늄 화합물, 폴리비구아나이드, N-할라민, 금속 예컨대 은, 및 자연 유래된 항균제 예컨대 키토산의 범위의 다수의 상이한 화합물이 항균 기능성을 텍스타일에 부여하기 위해 사용된다. 텍스타일에 대한 항균제는 미생물에 대한 효능, 텍스타일 가공에 대한 적합성, 내구성, 및 바람직한 안전성 및 환경 프로파일을 포함하는 다수의 상이한 기준을 충족시킬 필요가 있다. 이러한 항균제는 그 화학적 구조, 효능, 적용 방법, 및 환경에서의 영향에 있어서 상이하다. 텍스타일 산업에서의 대부분의 항균제는 조절 방출 메커니즘을 이용한다. 침출 항균제로서도 지칭되는 이러한 제제는 텍스타일 섬유에 화학적으로 결합하지 못하고, 이의 항균 활성은 텍스타일로부터 수분의 존재 하에서 이의 환경으로의 점차적이고 지속적인 방출로 인한 것이고, 여기서 이는 광범위한 세균 및 균류에 대한 독으로서 작용한다. 이의 환경으로의 제제의 침출로 인하여, 텍스타일에서의 활성 물질의 농도는 감소되고, 유효 한계값 이하로 점차적으로 떨어진다. 이는 미생물에서 이러한 물질에 대한 내성을 유도할 수 있고; 또한 침출제는 반복된 세탁에 견디지 못한다. 조절 방출 메커니즘은 또한 수중에서 침출가능한 활성물질을 갖는 섬유 표면으로 화학적으로 혼입된 제제에서 찾을 수 있다. 다른 침출 항균제에 비교되는 이러한 제제의 중요 장점은 이들이 적절한 조건 하에 재생될 수 있다는 점이다.

본 개시내용의 예시적 항균제는 4개의 부류로 나누어질 수 있다. 자연 발생된 물질, 4차 암모늄 화합물, 유기물, 및 금속. 일부 다른 금속, 예컨대 구리, 아연 및 코발트는 텍스타일에 대해 유효한 항균제로서 관심을 끌지만, 은은 일반 텍스타일뿐만 아니라 상처 드레싱에서 가장 널리 사용되고 있다. 이는 대장균(E. coli)에 대해 0.05-0.1 mg/l의 MIC 값(Minimum Inhibitory Value)(최소 억제값)을 가진다. 합성 섬유의 경우, 은 입자는 압출 이전에 또는 전기 방사를 사용하는 나노섬유 형성 이전에 중합체로 혼입될 수 있다. 금속을 갖는 천연 섬유의 처리는 마감 단계에서만 착수될 수 있고, 다양한 전략이 흡수성 및 내구성을 향상시키기 위해 구상되었다. 면은 석신산 무수물로 전처리되었고, 이는 금속 염(Ag⁺ 및 Cu² ⁺)의 후속 흡착을 향상시키고, 매우 효과적인 항균 활성을 제공하기 위한 금속 이온에 대한 리간드로서 역할을 한다.

자연 발생 물질은 다수의 생물학적 유기물 예컨대 식물로부터 얻거나 또는 제조될 수 있는 물질이다. 하나의 예는 강황이고, 이는 아시아의 고대 착색 향료이다. 강황은 여러 치료약에 대해 종래에 사용된 커큐민의 주요 공급원이다. 이는 면, 울, 및 토끼 털에서 성장하는 미생물에 대한 억제제로서 작용하는 텍스타일에서의 항균제로서 사용되어 왔다.

4차 암모늄 화합물, 예컨대 실란 4차 암모늄 화합물은 막의 단백질 및 인지질에 비가역적으로 결합되고, 이에 의해 막 투과성을 손상시킨다.

소독 및 살균 물질로서 일반적으로 여겨지는 유기물은 비제한적으로 트리클로산(2, 4, 4 하이드로페닐 트리클로로(II) 에테르), n-옥틸-이소티아졸리논(OIT), 벤즈-이소티아졸리논(BIT), 및 10,10'-옥시비스페녹사아진(OBPA)을 포함한다. 트리클로산은 세균 세포벽을 투과하여 작용되고, 복수의 세포질 및 막 부위 예컨대 RNA 합성, 거대분자의 생성을 표적화하고, 지방산의 합성을 차단한다.

금속은 비제한적으로 금속 형태의 금속 예컨대 은, 아연 및 구리, 유리 또는 제올라이트 구조체에서 유리되거나 또는 금속 양이온에 내재된 금속 양이온, 및 금속염 및 금속 산화물로 이루어진 넓은 범주로서 정의된다.

금속 양이온에 대한 신규한 전달 방법은 적절한 조건 하에 금속 양이온을 방출하고, 요구되는 경우에만 미생물에 이의 사멸 작용을 전달하는 다공성 매체 내에 양이온을 내재시키는 것이다. 제올라이트는 이의 기공에 금속을 수용할 수 있는 잘 알려진 다공성 구조체이다. 이온은 이온 교환을 통해 기공에서 입출입된다. 도 5(http://www.pfonline.com/articles/silver-bullet에서 찾을 수 있음)는 Ag+ 이온을 미생물 풍부 환경으로의 방출을 가능하게 하고, 이를 조절하는 은 제올라이트의 이온 교환 메커니즘을 예시하는 개념도이다. 미생물은 이후 Ag+ 이온에 노출되고, 하기 논의된 메커니즘에 의해 사멸된다.

도 5는 제올라이트 캐리어 입자를 나타낸다. 이러한 제올라이트 입자는 전형적으로 수 마이크론이고, 대략 정육면체 형상을 가진다. 이는 기공 내에 Ag+, Cu++, 또는 K+ 이온을 함유하기에 충분하게 큰 기공을 갖는 다공성 구조체의 놀라운 특성을 가진다. 상이한 제올라이트 구조체는 관심대상의 양이온을 가장 잘 수용하도록 제조될 수 있다. 항균 목적을 위한 가장 일반적인 양이온은 Ag+이고, 그리하여 본원의 논의는 Ag+ 예에 초점을 둔다.

그 기공에 Ag+를 함유하는 은 제올라이트 입자가 Na+ 이온을 함유하고 미생물이 풍부한 습윤 환경과 접촉되는 경우, 제올라이트 기공으로부터의 Ag+ 이온을 습윤 환경으로 배출하고, Ag+ 이온이 이전에 점유하고 있던 기공에 Na+ 이온을 포집하는 이온 교환 공정이 일어난다. 하기 논의된 바와 같이, Ag+ 이온은 효과적인 살생물제이고, 습윤 환경에서 미생물을 사멸시키는 역할을 한다. 미생물의 성장을 촉진하는데 효과적인 임의의 배지는 일반적으로 Na+ 이온을 함유하고, 이는 이러한 이온이 미생물 세포 성장을 지지하는 필요한 전해질이기 때문임을 주지한다.

은 제올라이트에 의해 나타나는 것과 본질적으로 동일한 방식으로 Ag+ 이온을 수용하고, 이 Ag+ 이온을 습윤 환경으로 전달할 수 있는 다공성 구조체의 다른 예는 은 유리이다. 금속 이온을 함유하기 위해 사용되는 예시적인 유리는 이산화규소, 오산화인 및 탄산칼슘으로 구성된다. 통상의 유리에서, 규소 원자는 산소 원자를 통해 서로 고도로 가교결합된다. 금속성 유리의 경우, 이러한 가교결합은 항균제로서 작용하는 금속 이온을 수용할 수 있는 유리 구조 형성 기공을 개방하는 것을 방해한다. 이러한 이온은 은 제올라이트와 결합하여 논의되는 이온 교환 과정에 의해 수분의 존재 하에 방출될 수 있다.

도 6(http:www.ishizuka.co.jp/English/material/antimicrobial에서 찾음)은 통상의 유리가 다공성 은 유리를 제조하기 위해 개질되는 방식을 예시하는 개념도이다. 개질 이온 예컨대 Ag+ 이온을 함유할 수 있는 통상의 유리에서, 규소 원자는 산소 원자에 의해 서로 단단히 가교 결합된다. 이는 수분 또는 다른 조건에서의 변화에 대응하여 용이하게 팽윤되거나 또는 이의 크기를 변화시킬 수 없는 소기공을 갖는 구조체를 형성한다. 그 결과, 이 기공 내에 함유된 임의의 이온은 이에 영구적으로 결합되고, 외부 환경과의 이온 교환 과정에 참여할 수 없다. 은 유리에서, 가교결합된 산소 원자는 또한 다른 성분 예컨대 인과 결합되는 산소 원자에 의해 대체된다. 생성된 가교 결합은 매우 약하고, 유리에서의 기공은 주변 환경에서의 수분에 의해 붕괴될 수 있다. 이는 환경과의 이온 교환에 이용가능한 은 유리의 기공 내에서 Ag+ 이온을 형성한다. 그 결과, 은 유리는 이의 항균 작용에 있어서 은 제올라이트와 유사하게 거동한다.

은의 경우, 유효한 살생물제는 은 이온이다. 은 이온은 질산은과 같은 염의 수용액으로 용이하게 방출되나, 은 이온은 금속 은으로부터 단지 약간 제거된다. 항균제로서 금속 은의 현대적 사용에 있어서, 은 나노입자는 금속 은 입자에서의 은의 체적에 대한 표면적을 증가시키기 위해 사용되거나 또는 은은 기재 예컨대 작은 유리 구체 상에 코팅된다. 두 방법은 사용되는 은의 체적을 감소시키면서도 미생물에 대해 노출되는 은의 표면적을 증가시킴으로써 요구되는 은의 양을 감소시킨다. 나노크기 케이지에 갇힌 은 나노입자로부터 방출되는 50 십억분율의 은 이온이 표준 물의 조건에서 항균 활성을 야기하기에 충분한 것으로 추정된다. 또한, 단일 세균을 사멸시키는데 약 100개 은 이온이 소요되는 것으로 보고되고 있다. 이는 세균 내의 효소 펩타이드의 대략적인 수와 일치한다.

은-제올라이트 및 은-유리의 경우, 2개의 메커니즘이 제시된다. 하나는 제올라이트로부터 방출되는 은 이온 자체의 작용이고, 다른 하나는 매트릭스 내의 은으로부터 발생된 반응성 산소 종의 작용이다. 은 이온의 살균 효능은 미생물 세포벽의 단백질에서 발견되는 이황화물(S-S)과 설프하이드릴(-SH) 기와의 Ag⁺의 강한 결합, 및 세포 사멸을 야기하는 필수적 금속 이온 예컨대 Ca² ⁺ 또는 Zn² ⁺의 치환에 의한 Ag⁺이온 파괴 정상 대사 과정을 포함하는 복수개의 메커니즘에 의해 야기된다. 이러한 연구들은 10⁵ CFU(콜로니 형성 단위)/ml)1의 E. 콜리 K12 W-T, S. 아우레우스(aureus) NCIMB 6571 및 P. 애루기노사(aeruginosa) NCIMB 8295를 함유하는 미생물 배양은 1시간 미만에서 은-장입된 제올라이트에 의해 억제되었음을 나타내었다(생존 세포가 검출되지 않았음). 이러한 연구들은 또한 제올라이트 내의 3%로 적은 은 이온이 각각의 노출시 방출되어, 후속 노출을 위해 이용가능한 충분한 농도의 은 이온을 남기는 것을 보여주었다.

도 7은 플레이트, 간극 및 가요성 기재의 구성요소가 패브릭 조립체, 예컨대, SUPERFABRIC의 형태로의 조립체로 조합되는 예시적인 공정을 나타내는 개략도이다. 좌측은 SUPERFABRIC가 이의 구성요소 일부로부터 조립되는 방식을 보여준다. 측면도는 가드 플레이트와 간극의 조합이 SUPERFABRIC에 통상의 패브릭의 가요성을 부여하는 방식을 보여준다. 도면의 우측 부분은 방오성 및 내마모성 특성 이외에 SUPERFABRIC 미적 외관을 부여하는 예시적인 가드 플레이트 패턴을 보여준다.

실시예

항균성 시험 결과: 항균성 SUPERFABRIC의 샘플 시트를 제조하였다. SUPERFABRIC 항균 활성은 싱가포르 118221 1 사이언스 파크 드라이브 케미컬 & 메터리얼즈에서의 Intertek 실험실 시험 서비스에서 확인하였고, 이는 플라스틱의 항균 활성을 결정하기 위해 제조자에 의해 가장 빈번하게 사용되는 일본 산업 표준 JIS Z 2801 시험 방법을 사용한다. 이러한 널리 인식된 방법은 항균제의 연구소, 대학 및 제조사의 컨소시엄에 의해 유도된 것이다.

항균성 SUPERFABRIC 샘플 및 깨끗한 대조군 샘플의 시트를 시험에 사용하였다. 항균성 SUPERFABRIC 샘플은 패브릭의 표면 상의 가드 플레이트 내에 함유된 항균제를 갖는 패브릭 조립체를 형성하기 위해 패브릭 기재 상의 에폭시 조성물을 인쇄하고 경화시킴으로써 형성되었다. 에폭시 제제는 3 중량%의 Irgaguard B5000(은 제올라이트 항균제, BASF 사제)을 포함하였다.

시험의 제1 단계는 시험되는 표면 상에 직접적으로 에스케리키아 콜리(Escherichia coli) 또는 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus)의 현탁액의 액적을 직접적으로 배치하는 것이 후속되는 표면의 살균이다. 각 미생물의 생존 세포의 수를 미리 측정하였다. 커버 슬립을 이후 액적의 상부 상에 배치하고, 이에 따라 세균 현탁액을 분산시키고, 시험 표면과 긴밀한 접촉을 유지시킨다. 샘플을 이후 35℃ 및 90% 습도(세균을 성장시키는데 최상의 조건)의 일정 조건을 가진 챔버에 배치한다. 이러한 조건 하의 연속적인 24시간 배양 이후, 시험을 중지하였고, 세균 현탁액은 커버-슬립 샘플 샌드위치 사이에서 배출되고, 살아 남은 생존 세균 세포의 수를 결정하였고, 초기 수와 비교한다.

JIS Z 2801 방법의 강도는 (i) 정량적이고; (ii) 3회 실시되고; 그리고 (iii) 양호한 재생가능성을 가진다.

실험 조건은 오히려 실제 상황에서 일어날 수 있는 조건의 반영보다는 시험되는 항균성 표면에 대한 최적 경우 시나리오이다.

시험 전과 후의 두 대조군의 표면 상의 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus) 미생물의 초기 수 및 대조군 상의 그리고 항균성 SUPERFABRIC 표면 상의 생존가능한 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus) 세균의 수는 하기 표 1에 나타나 있다:

[표 1] - 스타필로코커스

표에서 대조군의 표면 상의 생존가능한 세균의 수가 220,000으로부터 11,000,000으로 급격하게 증가하였음을 나타내고, 이는 220,000으로부터 6,700으로 감소되는 항균성 SUPERFABRIC의 표면 상에 생존가능한 세균의 수와 대조된다. 이러한 결과는 의심의 여지 없이 항균성 SUPERFABRIC 표면의 유효한 항균 활성을 확인한다.

대조군 표면과 항균성 SUPERFABRIC 표면 사이의 급격한 차이점을 입증하기 위해, 도 4는 수치 시험 결과를 그래프로 나타내는 플롯이다.

유사하게는, 시험 전과 후에 측정되는 대조군과 SUPERFABRIC의 두 표면 상의 에스케리키아 콜리 미생물의 초기 수는 하기 표 2에 나타나 있다:

[표 2] - 에스케리키아 콜리

항균성 SUPERFABRIC 표면의 미생물 감소의 백분율은 하기 표 3에 나타나 있다:

[표 3] 24시간 이내의 미생물 감소 백분율

항균성 SUPERFABRIC의 내마모성, 내절단성 & 방오성 시험:

상기 기재된 JIS Z2801을 통과한 항균성 SUPERFABRIC 시트의 핸드 프린트(hand print)를 항균성 SUPERFABRIC 시트가 항균제를 함유하고, 한편 대조군은 항균제를 함유하지 않는다는 점을 예외로 하여 동일한 스크린 및 두께를 갖는 조절된 SUPERFABRIC 시트와 비교하였다.

마모는 휠의 각 측면 상에 1000 g 중량을 갖는 TABER 5130 연마기를 사용하여 측정되었다. 시험은 가드 플레이트가 완전하게 마모되고, 기저 패브릭 표면이 보일 때에 중단되었다. 절단 시험은 등록된 하우스 빌트 머쉰(house built machine)을 사용하여 측정하였다. 방오성은 표면 상에 케첩 및 이탈리안 드레싱 얼룩을 1시간 동안 두었다가, 이후 물로 완전하게 세정하고, 얼룩의 세정성을 관찰하여 실시하였다.

마모 시험: 각각 9.91% 및 10.02% 중량 손실을 갖는 대조군 및 샘플 모두에 대한 1205 사이클.

절단 시험: 대조군 및 샘플에 대한 4.5 lbs.

방오성: 샘플 및 대조군 모두에 대해 완전히 세정된 얼룩

Claims

패브릭 조립체로서,
상면을 포함하는 가요성 기재;
복수개의 연속적인 간극이 인접한 플레이트들 사이에 획정되게 하는 패턴으로 배열되고, 가요성 기재의 상면에 고정되는 복수개의 가드 플레이트; 및
복수개의 가드 플레이트 내에 2 내지 7 중량%로 함유된 은 제올라이트 또는 은 유리 항균제로서, 세균, 바이러스, 곰팡이, 균류, 또는 조류 중 하나 이상의 패브릭 조립체의 표면 개체군을 감소시키도록 선택되는 항균제
를 포함하는 패브릭 조립체.
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제1항에 있어서, 항균제가 은 제올라이트를 포함하는 패브릭 조립체.
제1항에 있어서, 항균제가 은 유리를 포함하는 패브릭 조립체.
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제1항에 있어서, 복수개의 가드 플레이트는, 재료가 마모됨에 따라 가드 플레이트 내에 함유된 새로운 항균제가 가드 플레이트의 표면에 노출되어 패브릭 조립체를 항균 재생성이게 만들도록 마모되는 재료로 형성되는 패브릭 조립체.
제1항에 있어서, 항균제는 또한 기재 내에 함유되는 패브릭 조립체.
제1항에 있어서, 항균제는 또한 복수개의 가드 플레이트 상에 존재하는 패브릭 조립체.
제1항에 있어서, 항균제는 또한 기재 상에 존재하는 패브릭 조립체.
제1항의 패브릭 조립체를 형성하는 것을 포함하는 방법.
복수개의 연속적인 간극이 인접한 플레이트들 사이에 획정되게 하는 패턴으로 배열되고, 가요성 기재의 상면에 고정되는 복수개의 가드 플레이트를 침착시키는 것을 포함하는 방법으로서, 여기서 패브릭 조립체는 복수개의 가드 플레이트 내에 2 내지 7 중량%로 함유된 은 제올라이트 또는 은 유리 항균제를 포함하고, 항균제는 세균, 바이러스, 곰팡이, 균류, 또는 조류 중 하나 이상의 패브릭 조립체의 표면 개체군을 감소시키도록 선택되는 방법.
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