SK6135Y1 - Aantibacterial, antifungal and fungicidal agent - Google Patents

Abstract

The composition is made up of active material on the base some metal nanoparticles of silver, copper or zinc incorporated into the material from the group of kieselguhrs with a particle size of 0.1 ?m to 200 micron in an organic or inorganic binders. The active material is incorporated into the material from the group of diatomite in a ratio of 0.01 wt% to 100% by weight. based on pure metal silver, copper or zinc. Its content in paint or building material can range from 0.1% to about 99.9% by weight.

Description

SK 6135 Υ1

Oblasť techniky

Vynález sa týka zloženia, spôsobu prípravy a aplikácie antibakteriálneho, protiplesňového a fungicídneho účinného prostriedku na povrchovú úpravu predmetov a stavebných prvkov depozíciou vo forme tenkej vrstvy alebo zapracovaním prekurzoru s týmto účinkom do stavebnej hmoty, v ktorej zabezpečuje účinnú ochranu.

Doterajší stav techniky

V súčasnosti je známy celý rad riešení povrchových vrstiev a nánosov obsahujúcich látku s baktericídnym, protiplesňovým a fungicídnym účinkom, najmä organických biocídnych látok s negatívnym účinkom na životné prostredie a toxikologickým účinkom na ľudský organizmus.

Iné riešenia sú založené na antimikrobiálnych schopnostiach fotokatalytických materiálov.

Väčšina týchto materiálov využíva fotokatalytickú aktivitu sústav, ktoré sú schopné generovania hydroxylových radikálov, atomámeho kyslíka, aniónradikálneho kyslíka a ďalších jeho aktívnych foriem schopných aktivovať molekuly genetickej informačnej sústavy baktérií a vírusov, tieto rozkladať oxidačnou fragmentáciou, prípadne dôsledkom iných fragmentačných procesov na molekulovej úrovni. Detailné informácie je možné nájsť napríklad v: K. Miiller-Dethlefs, P. Hobza: Chem. Rev. 100, 143 - 167 (2000); A. ZeblKhosousi, Al-Amin Chirani: Chem. Rev. 108,4072 - 4124 (2008) a ďalších.

Z hľadiska receptúr náterových látok a stavebných hmôt na povrchové úpravy vonkajších stavieb a konštrukcií ide predovšetkým o použitie prekurzorov obsahujúcich nanočastice striebra vo forme koloidov, prípadne zapracovaných do rôznych vrstevnatých materiálov zo skupiny montmorillonitov a kaolinitov. Iný spôsob deaktivácie baktérií a vírusov spočíva v mechanickom generovaní aktívnych častíc účinkom nanometrických sústav partikúl kovov, oxidov a vyšších molekulových komplexov (adukty, soli kyselín atď.) vo forme fázových koloidných disperzií vo vhodnom prostredí [E. G. Petrov: Fyzika perenosa zariadov v biosystemach, Izd. Náuková Dumka, Kiev (1984)].

Na podobnom princípe je založený patent autorov Beklemysheva Vjačeslava, Makhonian Igora, Afanasjeva Michaila, Abramjana Ara, Solodovnikova Vladimíra a Vartanova Rafaela, číslo RU 2 338 765 Cl, ktorý bol publikovaný 20. 11. 2008. V zmienenom patente sa uvádza, že nosičom katiónov Ag a Čuje montmorillonit s veľkosťou nanočastíc od 2 nm do 500 nm spolu s ďalšími organickými látkami.

Nádejné je aj využitie transparentných vrstiev na báze polyvinylalkoholu alebo hydroxyetylmetakrylátu (polymérov a kopolymérov hydroxymetakrylátu) spolu s prekurzorom nanočastíc striebra.

Podstata technického riešenia

Princípom je bezpečné a účinné antibakteriálne pôsobenie nanočastíc kovov, oxidov a uhličitanov striebra, medi alebo zinku.

Ióny alebo nanočastice striebra ovplyvňujú látkovú výmenu bunkového systému baktérií, potlačujú dýchanie a bazálny metabolizmus na elektrónovej úrovni a dopravu substrátu v bunkovej membráne. Baktericídny a fungicídny účinok striebra je daný jeho priamym prienikom do baktérie a jeho reakciou s -SH skupinami oxidačných metabolických enzýmov. Baktéria tak hynie udusením.

Ďalší antibakteriálny účinok je spôsobený uvoľňovaním aktívneho kyslíka (je to podobné ako pri fotokatalýze, ale bez svetla). Pri baktériách takto nevzniká rezistencia na ióny (nanočastice kovu) striebra, čo je výhoda oproti používaným antibiotikám. Ďalšia výhoda je, že ióny striebra (nanočastice kovu) pôsobia ako katalyzátor týchto procesov a prakticky sa nespotrebovávajú. Materiál je teda netoxický, bez negatívneho vplyvu na životné prostredie (v malom objeme) a nie je alergický.

Nanočastice striebra sú účinné na: Escherichia coli, Methicillin resistant, Staphylococcus aureus, Chlamydia trachomatis, Providencia stuartii, Vibrio vulnificus, beta hemolytické streptokoky, enterokoky, Listeria sp., Salmonella sp., Klebsiella sp., Enterobacter cloacae, Proteus sp., Morganella morganii, Citrobacter sp., Pseudomonas aeruginosa, Strenotrophomonas maltophilia, Legionella sp., Neisseria gonorrhoeae, Bacillus subtilis, Candida albicans vrátane kvasiniek.

Účinok sa pozoroval aj vláknitú pieseň Aspergillus niger.

Nanočastice kovu medi alebo oxidov, alebo uhličitanov medi, alebo ióny medi majú účinné kontaktné pôsobenie a preventívnu účinnosť. Spektrum ich účinnosti je veľmi široké. Ióny a nanočastice medi sú veľmi účinné proti plesniam a nižším hubám. Majú dobrú baktericídnu účinnosť. Silný účinok bol pozorovaný pri znižovaní obsahu:

- vírov chrípky H1N1 a H5N1 (vtáčia)

- Legionella Pneumophila

SK 6135 Υ1

- Escherichia coli, Listeria sp.

- plesní a stafylokokov spôsobujúcich kožné infekcie

Pri opakovaných aplikáciách pôsobia retardáciu rastu, za tepla a vysokej vlhkosti vzduchu majú sklon k fytotoxicite. Nie je tu však nebezpečenstvo vzniku rezistencie.

Ďalšie zvýšenie alebo rozšírenie spektra účinnosti možno dosiahnuť použitím nanočastíc zinku alebo oxidov zinku. Výhodne sa môže použiť kombinácia týchto kovov s baktericídnou, protiplesňovou a protihubovou účinnosťou.

Každá táto látka (striebro, meď, zinok) sa môže pripraviť vylúčením na nosiči diatomitu buď samostatne, prípadne i spoločne v rôznych pomeroch koncentrácií. Proces vylučovania nanočastíc príslušných kovov a ich oxidov alebo uhličitanov (striebro, med, zinok) sa vedie tak, že väzba je veľmi pevná, kov sa nedá vylúhovať vo vode. Do roztoku je možné tieto častice dostať iba pôsobením silných kyselín. Ďalšia výhoda je minimálny obsah nanočastíc kovov alebo ich oxidov na danom nosiči. Veľkosť týchto nanočastíc sa pohybuje od 1 nm do 100 nm a veľkosť nosiča - diatomitu je od 0,1 pm do 200 pm. Obsah nanočastíc týchto kovov alebo ich oxidov je v pomeru k nosiču od 0,01 % hmotnostných do 100 % hmotnostných vztiahnutých na čistý kov striebro, meď, zinok.

Aktívny materiál (prekurzor) je vo forme nanočastíc striebra alebo iónov alebo je zapracovaný do materiálov typu diatomitov v prostredí rôznych typov organických spojív (kopolyméry vinylacetátov, akrylátov, styrénakrylátov, alkydov, epoxyesterov) alebo anorganických spojív (silikátov, esterov kyseliny kremičitej, siloxánov alebo alkoxidov), prípadne hybridov. Spolu s ostatnými plnivami, spojivami a pomocnými látkami tvorí po vytvrdení (vysušení) kompaktnú hmotu vo forme tenkej vrstvy, prípadne stavebné hmoty s baktericídnym a fungicídnym účinkom.

Diatomit je spevnená usadená hornina, tvorená z opálových schránok jednobunkových rias - rozsievok (latinsky diatomaceaé), ktoré tvoria najmenej 40 % jej objemu. Jej nespevnený ekvivalent je označovaný ako kremelina alebo rozsievkový íl, či diatomové bahno. Diatomit, ktorý dosiahol vyšší stupeň spevnenia, je označovaný ako leštivá bridlica.

Rozsievky vznikajú v sladkovodných a morských oblastiach aj oblastiach so zmiešanou (brakickou) vodou. Existenciu veľkého množstva rozsievok v takýchto vodách podmieňuje vysoký obsah SiO₂.

Rovnakým spôsobom s použitím hydrofilných spojív je možné získať transparentné povlaky so silným baktericídnym a fungicídnym účinkom.

Opísaným spôsobom sa dá získať nový kompozitný materiál, ktorý možno aplikovať na ľubovoľný povrch, ktorý adhezívnymi vlastnosťami zodpovedá nosnému spojivu a ktorý má po solidifikácii požadované finálne vlastnosti. Je pevný, dokonale umývateľný, má baktericídny a fungicídny účinok.

Tento nový materiál sa dá výhodne použiť aj ako prekurzor na výrobu sofistikovanejších náterových látok s ďalšími spojivovými systémami.

Prostriedok podľa vynálezu je možné aplikovať natieraním, striekaním, máčaním, clonovaním aj nanášaním valčekom. Po aplikácii dostatočne nariedeného prostriedku sa získa tenká krycia alebo takmer transparentná vrstva požadovanej hrúbky a funkčnosti.

Príklady uskutočnenia

Príklad 1

Styrénakrylátová interiérová maliarska náterová hmota

Postup prípravy: Do 30 hmotnostných dielov vody sa pridá 0,15 hmotnostného dielu odpeňovacieho prípravku, napr. Dapro DF 7010, 0,3 hmotnostného dielu modifikovanej celulózy. 1 hmotnostný diel dispergačného prípravku Nuosperse FX 504 a 0,2 hmotnostného dielu biocídneho prípravku. Všetko sa dokonale premieša miešadlom. Ďalej sa do nádoby postupne pridáva 10 hmotnostných dielov titánovej bieloby, 5 hmotnostných dielov plavenej kriedy a 38,15 hmotnostných dielov mletého vápenca. Všetko sa disperguje pri vysokých otáčkach asi 20 minút. Potom sa pridá 5 hmotnostných dielov modifikovaného diatomitu s obsahom nanočastíc kovu striebra. Opäť sa disperguje asi 5 minút. Pridá sa 0,1 hmotnostného dielu odpeňovača a 10 hmotnostných dielov styrénakrylátového latexu s minimálnou filmotvomou teplotou vyššou ako + 5 °C. Všetko sa opäť premieša.

Príklad 2

Vinylacetátová interiérová maliarska náterová hmota

Postup prípravy: Do 32 hmotnostných dielov vody sa pridá 0,15 hmotnostného dielu odpeňovacieho prípravku, napr. Dapro DF 7010, 0,3 hmotnostného dielu modifikovanej celulózy, 0,8 hmotnostného dielu dispergačného prípravku Nuosperse FX 504 a 0,2 hmotnostného dielu biocídneho prípravku. Všetko sa dokonale premieša miešadlom. Ďalej sa do nádoby postupne pridáva 8 hmotnostných dielov titánovej bieloby, 6 hmotnostných dielov plavenej kriedy a 38,45 hmotnostných dielov mletého vápenca. Všetko sa disperguje pri

SK 6135 Υ1 vysokých otáčkach asi 20 minút. Potom sa pridá 6 hmotnostných dielov modifikovaného diatomitu s obsahom nanočastíc kovu striebra. Opäť sa disperguje asi 5 minút. Pridá sa 0,1 hmotnostného dielu odpeňovača a 8 hmotnostných dielov vinylacetátového latexu s minimálnou fílmotvomou teplotou vyššou ako + 5°C. Všetko sa opäť premieša.

Príklad 3

Akrylátová fasádna maliarska náterová hmota

Postup prípravy: Do 18 hmotnostných dielov vody sa pridá 0,1 hmotnostného dielu odpeňovacieho prípravku, napr. Dapro DF 7010, 0,4 hmotnostného dielu modifikovanej celulózy, 1 hmotnostný diel dispergačného prípravku Nuosperse FX 504 a 0,2 hmotnostného dielu biocídneho prípravku. Všetko sa dokonale premieša miešadlom. Ďalej sa do nádoby postupne pridáva 12 hmotnostných dielov titánovej bieloby, 6 hmotnostných dielov plavenej kriedy, 3 hmotnostné diely mastku a 24,2 hmotnostných dielov mletého vápenca. Všetko sa disperguje pri vysokých otáčkach asi 20 minút. Potom sa pridá 5 hmotnostných dielov modifikovaného diatomitu s obsahom nanočastíc striebra. Opäť sa disperguje asi 5 minút. Pridá sa 0,1 hmotnostného dielu odpeňovača a 30 hmotnostných dielov vinylacetátového latexu s minimálnou fílmotvomou teplotou vyššou ako + 5 °C. Všetko sa opäť premieša.

Príklad 4

Silikátová interiérová maliarska náterová hmota

Postup prípravy: Do 30 hmotnostných dielov vody sa pridá 0,3 hmotnostného dielu xantanovej gumy, 0,3 hmotnostného dielu dispergačného prípravku, napr. Sapetin D 20 a 0,2 hmotnostného dielu odpeňovacieho prípravku, napr. Byk 034. Všetko sa dokonale premieša miešadlom spolu s 0,4 hmotnostného dielu stabilizátora, napr. Betolin Quart 25. Ďalej sa do nádoby postupne pridáva 10 hmotnostných dielov titánovej bieloby, 6 hmotnostných dielov plavenej kriedy a 20,7 hmotnostných dielov mletého vápenca. Všetko sa disperguje pri vysokých otáčkach asi 20 minút. Potom sa pridajú 3 hmotnostné diely modifikovaného diatomitu s obsahom nanočastíc kovu striebra a 3 hmotnostné diely modifikovaného diatomitu s obsahom nanočastíc oxidu alebo uhličitanu kovu medi. Opäť sa disperguje asi 5 minút. Pridá sa 0,1 hmotnostného dielu odpeňovača a 6 hmotnostných dielov styrénakrylátového latexu s minimálnou fílmotvomou teplotou vyššou ako + 5°C a odolnosťou proti vysokému pH. Všetko sa opäť premieša, pridá sa 20 hmotnostných dielov draselného vodného skla a zamieša sa.

Príklad 5

Silikátová exteriérová maliarska náterová hmota

Postup prípravy: Do 23 hmotnostných dielov vody sa pridá 0,3 hmotnostného dielu dispergačného prípravku, napr. Sapetin D 20 a 0,3 hmotnostného dielu odpeňovacieho prípravku, napr. Byk 034. Všetko sa dokonale premieša miešadlom spolu s 0,4 hmotnostného dielu stabilizátora, napr. Betolin Quart 25. Ďalej sa do nádoby postupne pridáva 12 hmotnostných dielov titánovej bieloby, 6 hmotnostných dielov sľudy a 22 hmotnostných dielov mletého vápenca. Všetko sa disperguje pri vysokých otáčkach asi 20 minút. Potom sa pridajú 3 hmotnostné diely modifikovaného diatomitu s obsahom nanočastíc kovu striebra, 3 hmotnostné diely modifikovaného diatomitu s obsahom nanočastíc oxidu alebo uhličitanu kovu medi a 2 hmotnostné diely modifikovaného diatomitu s obsahom nanočastíc oxidu kovu zinku. Opäť sa disperguje asi 5 minút. Pridá sa 0,1 hmotnostného dielu odpeňovača a 6 hmotnostných dielov styrénakrylátového latexu s minimálnou filmotvomou teplotou vyššou ako + 5 °C a odolnosťou proti vysokému pH. Všetko sa opäť premieša, pridá sa 25 hmotnostných dielov draselného vodného skla a zamieša sa.

Príklad 6

Omietková hmota

Postup prípravy: Do 12 hmotnostných dielov vody sa pridá 0,3 hmotnostného dielu modifikovanej celulózy, 0,7 hmotnostného dielu dispergačného prípravku Nuosperse FX 504 a 0,2 hmotnostného dielu odpeňovacieho prípravku, napr. Dapro DF 7010. Všetko sa dokonale premieša miešadlom spolu s 1,3 hmotnostného dielu koalescentu, napr. propylénglykolu. Ďalej sa do nádoby postupne pridávajú 3 hmotnostné diely titánovej bieloby, 29,3 hmotnostných dielov plavenej kriedy a 22 hmotnostných dielov mletého vápenca. Všetko sa disperguje pri vysokých otáčkach asi 20 minút. Potom sa pridajú 3 hmotnostné diely modifikovaného diatomitu s obsahom nanočastíc kovu alebo oxidu kovu striebra a 3 hmotnostné diely modifikovaného diatomitu s obsahom nanočastíc oxidu alebo uhličitanu kovu medi. Opäť sa disperguje asi 5 minút. Pridá sa 0,1 hmotnostného dielu odpeňovača a 25,1 hmotnostných dielov akrylátového latexu. Všetko sa opäť premieša, pridá sa až 60 hmotnostných dielov drveného vápenca potrebnej granulometrie a zamieša sa.

SK 6135 Υ1

Príklad 7

Transparentný, vode odolný lak s baktericídnymi, fungicídnymi a protiplesňovými účinkami

Postup prípravy: Do zmesi 68 hmotnostných dielov EOEMA (2-etoxyetylmetakrylát), 304 hmotnostných dielov etanolu a 110 hmotnostných dielov vody sa pridá roztok 0,4 hmotnostného dielu pyrosiričitanu sodného v 13 hmotnostných dieloch vody. Roztok sa zamieša a následne sa pridá 0,4 hmotnostného dielu persíranu amónneho v 13 hmotnostných dieloch vody a všetko sa dôkladne premieša. Po jednom týždni v laboratórnych podmienkach je polymerizácia ukončená. Polymér je čiastočne hydrofilný, vodou neumývateľný a vo vode napučiava iba do 2 %. Do takto pripraveného laku je možné pridať stabilizované nanočastice striebra pripravené metódou sol-gél v rozpúšťadle etanol, v množstve na sušinu od 3 % do 10 %.

Príklad 8

Transparentný hydrofilný lak s baktericídnymi účinkami

Postup prípravy: Do zmesi 13,4 hmotnostných dielov EOEMA (2-etoxyetylmetakrylát), 16,1 hmotnostných dielov HEMA (2-hydroxyetylmetakrylát), 138,5 hmotnostných dielov etanolu a 21,6 hmotnostných dielov vody sa pridá roztok 0,31 hmotnostného dielu pyrosiričitanu sodného v 4,8 hmotnostných dieloch vody. Roztok sa zamieša a následne sa pridá 0,31 hmotnostného dielu persíranu amónneho v 4,8 hmotnostných dieloch vody a všetko sa dôkladne premieša. Po jednom týždni v laboratórnych podmienkach je polymerizácia ukončená. Polymér je viac hydrofilný, vodou čiastočne umývateľný a vo vode čiastočne napučiava. Do takto pripraveného laku je možné pridať stabilizované nanočastice striebra pripravené metódou sol-gél v rozpúšťadle etanol, v množstve na sušinu od 3 % do 10 %.

NÁROKY N A OCHRANU

Claims (5)

1. Prostriedok s antibakteriálnym, protiplesňovým a fungicídnym účinkom na použitie do náterových látok a/alebo stavebných hmôt, resp. ako zložky týchto látok, vyznačujúci sa tým, že obsahuje aktívny materiál na báze nanočastíc kovov alebo oxidov kovov s veľkosťou od 1 nm do 100 nm striebra alebo medi, alebo zinku zapracovaných do materiálov zo skupiny diatomitov s veľkosťou častíc od 0,1 pm do 200 pm v prostredí organických alebo anorganických spojív a že obsah nanočastíc týchto kovov a ich oxidov je v pomere k nosiču od 0,01 % hmotnostných do 100 % hmotnostných vztiahnutých na čistý kov striebro, meď, zinok.

2. Prostriedok s antibakteriálnym, protiplesňovým a fungicídnym účinkom podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že je zapracovaný do náterovej látky alebo stavebnej hmoty v obsahu od 0,1 % hmotnostných do 99,9 % hmotnostných a je tvorený rôznou kombináciou jednotlivých zastúpených zložiek.

3. Prostriedok s antibakteriálnym, protiplesňovým a fungicídnym účinkom podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že organickým spojivom je látka vybraná zo skupiny kopolymérov vinylacetátov, akrylátov, styrénakrylátov, alkydov alebo epoxyesterov.

4. Prostriedok s antibakteriálnym, protiplesňovým a fungicídnym účinkom podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že anorganickým spojivom je látka vybraná zo skupiny silikátov, esterov kyseliny kremičitej, siloxánov alebo alkoxidov.

5. Prostriedok s antibakteriálnym a protiplesňovým účinkom podľa niektorého z uvedených nárokov, vyznačujúci sa tým, že ďalej obsahuje aditíva najmä zo skupiny pigmentov a plnív.