КАТИОННЫЙ ЛАТЕКС В КАЧЕСТВЕ НОСИТЕЛЯ БИОАКТИВНЫХ ИНГРЕДИЕНТОВ И СПОСОБЫ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
CATIONIC LATEX AS CARRIER FOR BIOACTIVE INGREDIENTS AND METHODS OF OBTAINING AND USING SAID LATEX

Техническая область изобретения
Настоящее изобретение относится к области полимерных материалов, которые могут быть использованы в комбинации с широким рядом подложек, таких как текстильные материалы, металлические материалы, целлюлозные материалы, пластмассовые материалы и тому подобное, и к области биоактивных/противомикробных средств, таких как антибактериальные и противогрибковые материалы.
Предшествующий уровень техники
Осаждение латексных полимерных покрытий на твердые подложки долгое время использовали для придания указанным подложкам некоторых практических свойств, таких как гидрофобность, прочность, адгезивные свойства, совместимость и тому подобное. В зависимости от выбора исходных мономеров, поверхностно-активных веществ, условий эмульсионной полимеризации и других параметров осажденные полимеры могут быть разработаны таким образом, чтобы нести заряд аниона, катиона или быть амфолитами, характер которых непосредственно влияет на эффективность покрытия. Кроме того, образующийся латексный полимер может быть смешан с рядом других функциональных материалов для придания дополнительных или улучшенных свойств конечному покрывному материалу.
Одним особенно полезным свойством, проявляемым катионными латексными полимерами, раскрытыми в публикации патентной заявки США 2005/0003163, являются их специфические противомикробные характеристики. Катионные полимеры также могут быть смешаны с композициями, содержащими малые молекулы биоактивных соединений, обычно ассоциированные с противомикробной активностью, для усиления указанных свойств. Данные противомикробные компоненты обычно используют в относительно малых количествах в качестве составляющих ингредиентов, которые добавляют после получения полимера. Хотя такие смеси и применяются, многие практические задачи, связанные с усилением или контролем степени противомикробной защиты, которую указанные композиции могут оказывать, остаются нерешенными. Например, такие композиции и способы часто являются неподходящими для обеспечения защиты материалов в течение длительного времени, особенно для защиты их противогрибковых свойств. Способы усиления противомикробных свойств или их более точного контролирования также являются необходимыми. Нормативные вопросы, связанные с внедрением нового противомикробного материала, а именно полимера, могут иметь важное значение. Кроме того, подходы к продлению или увеличению эффективности противомикробных свойств остаются труднодостижимыми.
Отсюда следует, что существует необходимость в новых способах и подходах к приданию противомикробной активности латексным полимерам и усилению указанной активности, а также полученным из них покрытиям и изделиям. Также существует необходимость в способах более точной регуляции противомикробной активности таких материалов, включая подходы к увеличению эффективности их биологической активности.
Сущность изобретения
Изобретение охватывает новые способы и подходы к введению биоактивных или противомикробных ингредиентов, таких как антибактериальные и противогрибковые средства, в латекс таким образом, что противомикробные свойства латекса можно усилить и регулировать. Настоящее изобретение также относится к новым типам полимерных латексных материалов. В одном аспекте, данное описание предоставляет способ введения в латекс противомикробных ингредиентов в процессе эмульсионной полимеризации. Ранее противомикробные средства добавляли к латексу после реакции полимеризации и в относительно малых количествах в качестве консервантов для латексного продукта или для конечного назначения продукта, такого как краски. Настоящее изобретение позволяет применять более высокие концентрации широкого ряда биоактивных ингредиентов, включающих высокогидрофобные биоактивные ингредиенты, которые можно легко вводить в латексы, так что образовавшиеся латексные частицы могут служить в качестве носителей активных ингредиентов. Полное включение активного ингредиента в таком способе может способствовать практически гомогенному распределению добавки и привести к превосходному и продолжительному действию по сравнению с дисперсиями, приготовленными прежде.
В одном аспекте данного изобретения, эмульсионную полимеризацию осуществляют так, что биоактивные средства вводятся в полимер в течение эмульсионной полимеризации, обычно путем растворения биоактивного компонента в потоке мономера. В данном способе, биоактивные средства могут быть, по меньшей мере, частично капсулированы в полимерной матрице латекса. Одним преимуществом данного способа является способность включать или обволакивать большие количества биоактивных ингредиентов, включая гидрофобные компоненты, без существенной деградации биоактивного средства. В другом аспекте, данное изобретение также предоставляет “легко настраиваемую” противомикробную систему, основанную на катионном латексе, обладающем некоторыми характерными противомикробными свойствами, который также функционирует в качестве носителя, по меньшей мере, для одного биоактивного ингредиента, и необязательно также включающую другую биоактивную добавку, которая может быть смешана с приведенными в описании латексами. Таким образом, указанные латексы могут иметь много функций, таких как обеспечение связывающих, прочностных и дисперсионных характеристик, кроме функции носителя для активного функционального ингредиента, и необязательно представляющих собой один компонент смешанной противомикробной композиции.
В одном аспекте, поскольку биоактивные ингредиенты обычно вводятся в латекс в течение способа эмульсионной полимеризации, указанные биоактивные компоненты могут быть, по меньшей мере, частично капсулированы в полимерной матрице латекса. В другом аспекте, биоактивные компоненты могут быть в значительной степени капсулированы в полимерной матрице латекса. Не вдаваясь в теоретические детали, автор полагает, что путем доставки активного ингредиента к желаемому объекту конечного назначения латексный полимер с капсулированными биоактивными ингредиентами может предоставить продолжительное и контролируемое воздействие биоактивных ингредиентов на окружающую среду, в которую они помещены, тем самым обеспечивая более длительную и более эффективную защиту продукта или объекта применения. Кроме того, поскольку биоактивные катионные латексы могут быть образованы способом эмульсионной полимеризации, способы полимеризации успешно позволяют получать полимеры высокой молекулярной массы.
В другом аспекте, представленные в описании способы также дают возможность регулировать противомикробное действие при использовании комбинации подходов к внедрению противомикробного средства. Например, высокоспециализированные противомикробные свойства могут быть приданы продукту как путем введения биоактивного ингредиента в латекс в течение способа эмульсионной полимеризации, так и путем комбинирования образовавшегося латексного продукта с таким же или другим биоактивным компонентом в смеси. Такой подход позволяет достигать избирательных и регулируемых противомикробных свойств, используя полимер, добавку или и то и другое, в зависимости от требуемых условий и эффективности.
В другом аспекте, представленные в описании способы дают возможность капсулировать большие количества активного ингредиента латексной композицией, чем предусмотрено стандартными способами. Например, противомикробные компоненты в качестве составляющих ингредиентов обычно используют в относительно малых количествах после получения латексного полимера, и такие биоактивные компоненты обычно используют при концентрациях, колеблющихся в диапазоне приблизительно 1000-2000 ч./млн. В отличие от этого, противомикробный компонент латексных композиций согласно данному изобретению может быть использован в концентрациях приблизительно на 40 мас. процентов выше на основании общей массы мономеров. В данном аспекте, настоящее изобретение может предоставить стабильные, концентрированные дисперсии, которые могут быть использованы как таковые, или в качестве добавки, или концентрированные дисперсии, которые могут быть разбавлены и добавлены к другим системам, требующим противомикробной защиты. Высокие концентрации противомикробного компонента способствуют достижению эластичности данных латексных композиций и гарантируют их использование в качестве концентратов, а также использование в неконцентрированном виде.
Хотя представленные в описании способы могут быть применимы к любому биоактивному средству, которое требует специального конечного использования, настоящее описание в первую очередь относится к достижению или усилению противомикробных свойств латекса, подложки или отдельного конечного продукта. Рассматриваемая противомикробная активность может включать антибактериальную активность, противогрибковую активность, антивирусную активность, антипаразитарную активность или любую их комбинацию, в зависимости от отдельного выбора биоактивных средств. Как употребляют в описании, общий термин “биоактивный” компонент, средство или ингредиент используют взаимозаменяемо с термином “противомикробный” компонент, средство или ингредиент.
В другом аспекте, изобретение относится к биоактивному катионному полимерному латексу, включающему:
а) латексный полимер, включающий продукт полимеризации: i) по меньшей мере, одного первого этиленненасыщенного мономера; и ii) по меньшей мере, одного второго этиленненасыщенного мономера, который является катионным или предшественником катиона;
b) по меньшей мере, один биоактивный компонент, по меньшей мере, частично капсулированный латексным полимером; и
с) необязательно, по меньшей мере, один пространственно-объемный компонент, включенный в латексный полимер.
В данном аспекте, широкий диапазон процентов по массе первого этиленненасыщенного мономера и второго этиленненасыщенного мономера, который является катионным или предшественником катиона, который может быть назван как “катионный” мономер, может быть использован. Например, латекс может включать приблизительно от 0,01 до 75 мас. процентов катионного второго мономера, исходя из общей массы мономеров.
Также в данном аспекте, хотя, по меньшей мере, один пространственно-объемный компонент, включенный в латексный полимер, является необязательным компонентом, данное изобретение также относится к использованию широкого диапазона количеств и концентраций указанного компонента. Таким образом, как будет понятно специалисту в данной области, в биоактивных катионных полимерных латексах, которые не включают, по меньшей мере, один пространственно-объемный компонент, стабильность латекса можно усилить путем увеличения относительной доли катионного второго мономера, путем добавления поверхностно-активных веществ, таких как неионогенные поверхностно-активные вещества, и тому подобное, путем использования любой комбинации таких способов. Относительную долю катионного второго мономера можно снизить и/или поверхностно-активные вещества можно исключить, если присутствует, по меньшей мере, один пространственно-объемный компонент.
Кроме того, латексы согласно настоящему изобретению также могут содержать пространственно-объемный компонент, который включают в катионный полимерный латекс для пространственной стабилизации латекса. Указанные пространственно-объемные компоненты могут включать, но не ограничиваются ими, мономеры, полимеры и их смеси, как изложено ниже. Таким образом, мономер может быть включен как сомономер, который может быть присоединен или может составлять часть главной цепи катионного полимера, примеры которого включают алкоксилированный третий этиленненасыщенный мономер. Полимер может быть включен путем адсорбции или может быть привитым на поверхности латекса, пример которого включает поливиниловый спирт.
В другом аспекте, данное изобретение относится к способу получения биоактивного катионного полимерного латекса, включающего инициацию эмульсионной полимеризации водной композиции, содержащей в любое время в течение эмульсионной полимеризации:
а) по меньшей мере, один первый этиленненасыщенный мономер;
b) по меньшей мере, один второй этиленненасыщенный мономер, который является катионным или предшественником катиона;
с) по меньшей мере, один биоактивный компонент;
d) по меньшей мере, один инициатор свободно-радикальной полимеризации;
е) необязательно, по меньшей мере, один пространственно-объемный третий этиленненасыщенный мономер;
f) необязательно, по меньшей мере, один пространственно-объемный полимер; и
g) необязательно, по меньшей мере, одно неионогенное поверхностно-активное вещество.
Таким образом, в одном аспекте, по меньшей мере, один биоактивный компонент может быть растворен в мономере, подаваемом в реакцию в любое время в течение способа эмульсионной полимеризации. Также, в другом аспекте, компоненты водной композиции и, по меньшей мере, один биоактивный компонент могут быть представлены в виде дисперсии до инициации эмульсионной полимеризации. Таким образом, данное изобретение относится к периодическим технологическим способам, в которых, по меньшей мере, один биоактивный компонент присутствует на стадии затравки. В данном аспекте, эмульсионную полимеризацию начинают, когда все компоненты композиции, включая, по меньшей мере, один биоактивный компонент, присутствуют с момента инициации. Кроме того, данное изобретение также относится к полунепрерывному способу, в котором эмульсионную полимеризацию инициируют в то время, когда не все компоненты композиции присутствуют с момента инициации, но некоторые добавляют в разное время после инициации полимеризации. В данном аспекте, например, по меньшей мере, один биоактивный компонент может быть добавлен в любое время после стадии затравки. В другом аспекте, например, любой другой компонент или комбинация компонентов, представленные выше, могут быть добавлены в любое время после стадии затравки, за исключением, по меньшей мере, части общего количества любого компонента, которое требуется для инициации и продолжения эмульсионной полимеризации. Таким образом, биоактивный катионный латекс, представленный в описании, может быть получен с помощью любого вида периодических или полунепрерывных способов. Например, по меньшей мере, один биоактивный компонент может быть представлен в виде дисперсии и может быть добавлен к композиции в течение способа эмульсионной полимеризации.
В одном аспекте, биоактивные латексы согласно настоящему изобретению могут быть представлены или использованы в виде покрытий, которые могут быть нанесены на медицинские имплантаты, включающие искусственные шаровидные суставы, стержни, стенты, зубные имплантаты, штифты, винты, катетеры и тому подобное. Такие покрытия также могут быть нанесены на поверхности изделий повседневного пользования, таких как охлаждающие змеевики, воздухоочистители, трубы, кровельный материал, изделия для ванной комнаты, изделия для кухни и тому подобное. Такое покрытие может предохранять от микробных инфекций, таких как бактерии и плесень, в транспортных средствах, домах, больницах и других объектах. Дальнейшими примерами использования полученных продуктов является использование в качестве водного раствора или непосредственно в виде порошка, например, для стерилизационных систем с циркулирующей охлаждающей водой, или непрямое использование, например, путем добавления к краскам или другим поверхностным покрытиям.
Представленные выше и другие характеристики, аспекты, варианты осуществления и преимущества настоящего изобретения будут очевидны после рассмотрения следующего подробного описания изобретения. Следует учесть, однако, что данные аспекты, варианты осуществления изобретения и примеры описаны только с целью иллюстрации и не должны быть истолкованы в любом случае как налагаемые на объем изобретения ограничения.
Краткое описание рисунков
Фигура 1 представляет собой график, на котором представлена оценка противомикробных свойств различных противомикробных латексов, нанесенных на крафт-бумагу, с помощью теста ASTM G21.
Фигура 2 представляет собой график, на котором показаны результаты 30-III тестирования грибов, основанного на получении 1“Х1” чипа высушенного латекса, высевая грибы прямо на образец и затем наблюдая их рост после 7 дней.
Фигура 3 представляет собой график, на котором показаны результаты второго этапа тестирования образцов бумаги с покрытием, осуществляемого согласно тесту ASTM D-3273 в течение периода 28 дней. В данном исследовании, грибы не были прямо высеяны на поверхность, а сохранялись во влажной камере в виде спор, которые затем помещали на поверхность бумаги с покрытием.
Фигура 4 представляет собой график, на котором представлена оценка противомикробных свойств бумаги, в которую противомикробный латекс был включен на мокром этапе производства бумаги, по сравнению с бумагой с покрытием, используя тест ASTM D-3273.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение относится к новым латексным полимерным материалам, которые могут быть использованы в комбинации с широким рядом подложек, таких как текстильные материалы, металлические материалы, целлюлозные материалы, пластмассовые материалы и тому подобное, где полимерные материалы включают биоактивные компоненты, введенные в латексный полимер. Данное изобретение также относится к новым методам и способам, которые способствуют введению высоких концентраций активного ингредиента, такого как противогрибковые средства, в процессе эмульсионной полимеризации. В одном аспекте, например, описанный способ может быть использован для введения приблизительно от 0,01 процента до 40 процентов с учетом общей массы мономера (“phm” или частей на сотню мономеров) в значительной степени гидрофобного биоактивного ингредиента в процессе эмульсионной полимеризации. Хотя биоактивный ингредиент может быть введен на любой стадии процесса полимеризации, включая раннюю стадию формирования затравки, в одном аспекте, биоактивный компонент или добавка (биодобавка) может быть добавлена на поздних стадиях процесса полимеризации, например, когда приблизительно от 30 процентов до 90 процентов мономера было подано в реакционный аппарат для проведения реакции полимеризации.
Пригодными биоактивными добавками могут быть твердые вещества, жидкости или их комбинации. Многие из биоактивных добавок, которые могут быть использованы в данном изобретении, являются в значительной степени нерастворимыми в воде или имеют ограниченную растворимость в воде. В данном аспекте, обычный, нерастворимый в воде, гидрофобный биоактивный агент может быть растворен, по крайней мере, в одном из мономеров, используемых в эмульсионной полимеризации. Таким образом, обычный гидрофобный, биоактивный ингредиент может быть внесен в реактор для полимеризации путем значительного или частичного растворения его в мономере, подаваемом в реактор в соответствующее время. Поэтому, типичные ингредиенты, выбранные для придания противомикробных свойств, обычно должны быть растворимы в мономерах, которые используют для получения полимерного латекса. В другом аспекте, пригодные биоактивные добавки в настоящем изобретении также могут быть, в основном, водорастворимыми, примеры которых включают о-фенилфенат (депротонированный о-фенилфенол) и подобные средства. В данном аспекте, необязательно такая гидрофильная биоактивная добавка должна быть растворимой в любом мономере, который подвергается полимеризации.
В другом аспекте, не требуется, чтобы противомикробные ингредиенты были растворимы, по меньшей мере, в одном из используемых мономеров, поскольку указанные ингредиенты также могут быть добавлены в качестве предварительно образованной дисперсии в воде. В данном аспекте, дисперсия может быть получена, наряду с другими способами, путем использования относительно концентрированной добавки и диспергирования при использовании поверхностно-активных веществ, диспергирующих средств и тому подобное, и обычно с помощью перемешивающего устройства, такого как высокоскоростной смеситель, гомогенизатор, смеситель Эппенбаха или подобные устройства. В таком случае, дисперсия может быть подана в реактор для доставки соответствующего количества активного ингредиента в латекс.
В одном аспекте, данное изобретение охватывает биоактивный катионный полимерный латекс, включающий:
а) латексный полимер, содержащий продукт полимеризации: i) по меньшей мере, одного первого этиленненасыщенного мономера; и ii) по меньшей мере, одного второго этиленненасыщенного мономера, который является катионным или предшественником катиона;
b) по меньшей мере, один биоактивный компонент, по меньшей мере, частично капсулированный латексным полимером; и
с) необязательно, по меньшей мере, один пространственно-объемный компонент, внесенный в латексный полимер.
Как представлено в описании, по меньшей мере, один пространственно-объемный компонент, внесенный в латексный полимер, может быть выбран независимо, по меньшей мере, из одного пространственно-объемного третьего этиленненасыщенного мономера, по меньшей мере, одного пространственно-объемного полимера или любой их комбинации. Каждый из указанных компонентов, а также необязательные или дополнительные компоненты, рассматриваются в описании.
В другом аспекте, данное изобретение также охватывает способ получения биоактивного катионного полимерного латекса, включающего водную композицию, инициирующую эмульсионную полимеризацию, содержащую в любое время способа эмульсионной полимеризации:
а) по меньшей мере, один первый этиленненасыщенный мономер;
b) по меньшей мере, один второй этиленненасыщенный мономер, который является катионным или предшественником катиона;
с) по меньшей мере, один биоактивный компонент;
d) по меньшей мере, один инициатор свободно-радикальной полимеризации;
е) необязательно, по меньшей мере, один пространственно-объемный третий этиленненасыщенный мономер;
f) необязательно, по меньшей мере, один пространственно-объемный полимер; и
g) необязательно, по меньшей мере, одно неионогенное поверхностно-активное вещество.
В другом аспекте, данное изобретение относится к способу получения биоактивного катионного полимерного латекса, включающему
а) получение водной композиции, содержащей:
i) по меньшей мере, один первый этиленненасыщенный мономер;
ii) по меньшей мере, один второй этиленненасыщенный мономер, который является катионным или предшественником катиона;
iii) необязательно, по меньшей мере, один пространственно-объемный третий этиленненасыщенный мономер;
iv) по меньшей мере, один инициатор свободно-радикальной полимеризации; и
v) необязательно, по меньшей мере, одно неионогенное поверхностно-активное вещество;
b) инициацию эмульсионной полимеризации композиции; и
с) добавление, по меньшей мере, одного биоактивного компонента к композиции в течение процесса эмульсионной полимеризации.
Многие соединения и виды, которые могут быть использованы в качестве первых этиленненасыщенных мономеров, вторых этиленненасыщенных мономеров и пространственно-объемных компонентов, описаны в европейском патенте номер ЕР 1109845 и соответствующей РСТ опубликованной патентной заявке WO 00/8008077, раскрытие которых включено в описании посредством ссылки во всей полноте.
Первые этиленненасыщенные мономеры
Различные первые этиленненасыщенные мономеры могут быть использованы в латексе согласно настоящему изобретению. В одном аспекте, первыми этиленненасыщенными мономерами могут быть мономеры, отличные от катионных. Примеры подходящих мономеров можно найти, по меньшей мере, в патенте США номер 5830934, в публикациях заявок на патенты под номерами 2005/0065284 и 2005/0003163 и в европейском патенте номер ЕР 1109845, все автора Krishan, раскрытие которых включено в описание посредством ссылки во всей полноте. В данном аспекте, примеры таких мономеров включают, но не ограничиваются ими, винилароматические мономеры, галоидированные или негалоидированные олефиновые мономеры, алифатические конъюгированные диеновые мономеры, сложные эфиры неароматических ненасыщенных моно- или дикарбоновых кислот, мономеры, основанные на неполном сложном эфире ненасыщенных дикарбоновых кислот, ненасыщенные моно- или дикарбоновые кислоты, азотсодержащие мономеры, нитрилсодержащие мономеры, циклические или ациклические аминсодержащие мономеры, мономеры разветвленные или неразветвленные алкилвиниловые сложные эфиры, галоидированные или негалоидированные алкилакрилатные мономеры, галоидированные или негалоидированные арилакрилатные мономеры, виниловые сложные эфиры карбоновой кислоты, алкениловые сложные эфиры уксусной кислоты, алкениловые сложные эфиры карбоновой кислоты, винилгалогенид, винилиденгалогенид или любую их комбинацию, любой из мономеров, имеющий вплоть до 20 атомов углерода. В данном аспекте, намерением заявителя является раскрыть акрилатные и метакрилатные фрагменты, хотя каждый фрагмент раскрыт в соответствующем мономере. Таким образом, обнаружение того, что акрилатный мономер является подходящим первым этиленненасыщенным мономером, также подпадает под раскрытие того, что соответствующий метакрилатный мономер также является подходящим первым мономером. Сокращение (мет)акрилат может быть использовано, чтобы представить такое раскрытие.
3
8
3
8
3
8
3
8
3
8
3
8
Многие различные первые этиленненасыщенные мономеры могут быть использованы при получении биоактивных латексов согласно настоящему изобретению. В одном аспекте, подходящие примеры первых этиленненасыщенных мономеров включают, но не ограничиваются ими, стирол, пара-метилстирол, хлорметилстирол, винилтолуол, этилен, бутадиен, метил(мет)акрилат, этил(мет)акрилат, пропил(мет)акрилат, бутил(мет)акрилат, пентил(мет)акрилат, глицидил(мет)акрилат, изодецил(мет)акрилат, лаурил(мет)акрилат, монометилмалеат, итаконовую кислоту, (мет)акрилонитрил, (мет)акриламид, N-метилол(мет)акриламид, N-(изобутоксиметил)(мет)акриламид, винилнеодеканоат, винилверсататы, винилацетат, С-С алкилвиниловые простые эфиры, С-С алкоксивиниловые простые эфиры, винилхлорид, винилиденхлорид, винилфторид, винилиденфторид, трифторэтилен, тетрафторэтилен, хлортрифторэтилен, гексафторпропилен, хлортрифторэтилен, перфторбутилэтилен, перфторированные С-С альфа-олефины, фторированные С-С алкилвиниловые простые эфиры, перфторированные С-С алкилвиниловые простые эфиры, перфторированные С-С алкоксивиниловые простые эфиры и тому подобное или любую их комбинацию. Таким образом, галоидированные аналоги подходящих первых этиленненасыщенных мономеров охвачены данным описанием, и намерением заявителя является раскрыть какой-либо или все подходящие галогензамещенные аналоги или производные указанных мономеров, включая фторзамещенные аналоги, хлорзамещенные аналоги, бромзамещенные аналоги и йодзамещенные аналоги. Термин “галогензамещенный” подразумевает охватить частично галогензамещенный и пергалогензамещенный аналоги, у которых любые галогеновые заместители могут быть одинаковыми или различными. В данном аспекте также намерением заявителя является раскрыть как акрилатные, так и метакрилатные фрагменты, хотя каждый фрагмент раскрывается в соответствующем мономере.
В другом аспекте, первый этиленненасыщенный мономер может быть галоидированным или негалоидированным. Аналогично, первый этиленненасыщенный мономер может быть фторированным или может быть нефторированным. Например, фторированные аналоги алкилакрилатов или метакрилатов могут быть использованы, а также нефторированные соединения. Первый этиленненасыщенный мономер может быть хлорированным или может быть нехлорированным. Первый этиленненасыщенный мономер может быть бромированным или может быть небромированным. Первый этиленненасыщенный мономер также может быть йодированным или может быть нейодированным. Например, фторированные аналоги алкилакрилатов или метакрилатов могут быть использованы, а также нефторированные соединения.
В другом аспекте данного изобретения, представленные в описании латексы могут содержать приблизительно от 20 процентов до 99,5 мас. процентов первого этиленненасыщенного мономера, исходя из общей массы мономеров. В данном аспекте, латекс согласно настоящему изобретению также может содержать приблизительно от 30 процентов до 99 процентов, приблизительно от 40 процентов до 97 процентов, приблизительно от 50 процентов до 95 процентов, приблизительно от 60 процентов до 90 процентов или приблизительно от 70 процентов до 90 мас. процентов первого этиленненасыщенного мономера, исходя из общей массы мономеров. В данном аспекте, намерением заявителя является раскрыть индивидуально каждое возможное количество, которое такие области значений могут обоснованно охватить, а также любые подобласти и комбинации подобластей, представленные в описании. В указанном аспекте, как будет очевидно специалисту в данной области, отдельные химические и физические свойства конкретного мономера будут иметь отношение к области процентов по массе, наиболее подходящей для такого мономера.
Вторые этиленненасыщенные катионные мономеры
В другом аспекте, латексный полимер согласно настоящему изобретению также содержит продукт полимеризации, по меньшей мере, одного второго этиленненасыщенного мономера, который является катионным мономером или предшественником катиона. Как представлено в описании, по меньшей мере, один второй этиленненасыщенный мономер, который является катионным мономером или предшественником катиона, может быть обобщенно назван термином “катионный мономер”, то есть любой мономер, который имеет положительный заряд или который может образовывать положительный заряд. В одном аспекте, такой положительный заряд может быть приобретен благодаря присутствию гетероатома в мономере, такого как азот, который может создавать участок присоединения протона или любой другой кислоты Льюиса, являющейся акцептором пары электронов, что должно придать мономеру положительный заряд. Например, мономеры с четвертичными аминогруппами могут быть использованы в качестве “катионного мономера” в латексе согласно изобретению, который включает мономеры с четвертичными аминогруппами, полученные из любого нейтрального аминсодержащего мономера, представленного в описании, путем, например, протонирования с помощью кислоты или алкилирования с помощью галоидалкила. Типичные гетероатомы включают, но не ограничиваются ими, азот, серу, фосфор и тому подобное. Таким образом, катионный мономер обычно встраивается в латексный полимер в силу его этиленовой ненасыщенности.
Примеры подходящих катионных мономеров можно найти, по меньшей мере, в публикации заявок на патенты под номерами 2005/0065284 и 2005/0003163 автора Krishnan. В данном аспекте, примеры катионных мономеров включают, но не ограничиваются ими, аминсодержащий мономер, амидсодержащий мономер, мономер с четвертичной аминогруппой, мономер с фосфониевой группой, мономер с сульфониевой группой или любую их комбинацию, любой из мономеров, имеющий вплоть до 20 атомов углерода. Кроме того, подходящие примеры этиленненасыщенных катионных мономеров, которые могут быть использованы в латексе согласно настоящему изобретению, включают, но не ограничиваются ими, диметиламиноэтилакрилат; диэтиламиноэтилакрилат; диметиламиноэтилметакрилат; диэтиламиноэтилметакрилат; третичный бутиламиноэтилметакрилат; N,N-диметилакриламид; N,N-диметиламинопропилакриламид; акрилоилморфолин; N-изопропилакриламид; N,N-диэтилакриламид; диметиламиноэтилвиниловый простой эфир; 2-метил-1-винилимидазол; N,N-диметиламинопропилметакриламид; винилпиридин; винилбензиламин; кватернизованный метилхлоридом диметиламиноэтилакрилат; кватернизованный метилхлоридом диметиламиноэтилметакрилат; диаллилдиметиламмонийхлорид; кватернизованный метилхлоридом N,N-диметиламинопропилакриламид; триметил-(винилоксиэтил)аммонийхлорид; 1-винил-2,3-диметилимидазолийхлорид; гидрохлорид винилбензиламина; гидрохлорид винилпиридиния; или любую их комбинацию. Хотя перечисленные выше примеры включают соединения, как в виде свободного основания, так и в виде различных четвертичных солей, такие как хлористоводородные соли или четвертичные аммониевые соли, основанные на хлористом метиле, любая подходящая кислота Льюиса, которая придает положительный заряд мономеру, может быть использована для образования катионных мономеров согласно данному описанию.
В другом аспекте, другие амины или соли аминов также могут быть использованы в качестве вторых этиленненасыщенных мономеров для приготовления латексного полимера согласно настоящему изобретению. Например, различные соли амина могут быть получены, например, взаимодействием эпоксигруппы со вторичным амином и последующей нейтрализацией вновь образованного третичного амина кислотой. Например, реакция глицидилметакрилата со вторичным амином может быть осуществлена с получением продукта, который может быть подвергнут свободнорадикальной полимеризации. Функциональность четвертичного амина также может быть образована как “постреакция” на предварительно полученном полимере, имеющем, например, эпоксигруппу. Примеры таких реакций описаны в статье “Polymer Compositions for Cationic Electrodepositable Coatings”, Journal of Coatings Technology, Vol. 54, No 686, March 1982, которая включена в описание посредством ссылки во всей полноте. Следует принять во внимание, что катионная функциональность также может быть придана посредством химии сульфониевых или фосфониевых групп, примеры которых описаны в данной ссылке, как оценит специалист в данной области.
В другом аспекте, латексный полимер согласно настоящему изобретению может содержать приблизительно от 0,01 до 75 мас. процентов второго этиленненасыщенного мономера, который является катионным или предшественником катиона, исходя из общей массы мономеров. В данном аспекте, латекс согласно настоящему изобретению также может включать приблизительно от 0,025 до 70 процентов, приблизительно от 0,05 до 60 процентов, приблизительно от 0,1 до 50 процентов, приблизительно от 0,25 до 40 процентов, приблизительно от 0,5 до 30 процентов, приблизительно от 1 до 20 процентов, или приблизительно от 1,5 до 15 мас. процентов катионного второго мономера, исходя из общей массы мономеров. В данном аспекте, намерением заявителя является раскрыть индивидуально каждое возможное количество, которое такие области может обоснованно охватить, а также любые подобласти и комбинации подобластей, охваченные данным описанием.
Компоненты с пространственно-объемной структурой
Как представлено в описании, один аспект настоящего изобретения охватывает катионный полимерный латекс, содержащий: а) латексный полимер, как указано в описании; b) по меньшей мере, один биоактивный компонент, по меньшей мере, частично капсулированный латексным полимером, и с) необязательно, один компонент с пространственно-объемной структурой, введенный в латексный полимер. По меньшей мере, один компонент с пространственно-объемной структурой, введенный в латексный полимер, может быть выбран независимо, по меньшей мере, из одного третьего этиленненасыщенного мономера с пространственно-объемной структурой, по меньшей мере, из одного полимера с пространственно-объемной структурой, или из любой их комбинации. В данном аспекте, и хотя заявитель не стремится вдаваться в теоретические детали, он полагает, что компонент с пространственно-объемной структурой вводят в катионный полимерный латекс для пространственной стабилизации латекса.
Как употребляют в описании, термин “введенный” в отношении использования, по меньшей мере, одного третьего этиленненасыщенного мономера с пространственно-объемной структурой включает, но не ограничивается указанным выражением, присоединение данного третьего мономера к катионному полимеру, например, путем сополимеризации третьего мономера с первым мономером и вторым катионным мономером, приведенными в описании, с образованием катионного полимерного латекса. Кроме того, термин “введенный” в отношении использования, по меньшей мере, одного третьего этиленненасыщенного мономера с пространственно-объемной структурой также может включать присоединение данного третьего мономера к катионному полимеру любым способом, таким как, например, путем прививки к основной цепи полимера. В другом аспекте, термин “введенный” в отношении использования, по меньшей мере, одного полимера с пространственно-объемной структурой включает, но не ограничивается указанным выражением, присоединение или ассоциацию данного полимера с латексом способами, включающими, но не ограничивающимися ими, адсорбцию или прививку полимера с пространственно-объемной структурой на поверхности латекса. Например, поливиниловый спирт может быть введен в латекс таким способом. Указанный пространственно стабилизирующий компонент может охватывать неионный мономер или неионный полимер, который обеспечивает частице латекса пространственную стабилизацию, не влияя на характеристики осажденного катионного полимерного латекса.
Примеры мономеров, которые могут быть использованы в качестве третьих этиленненасыщенных мономеров с пространственно-объемной структурой, включают, но не ограничиваются ими, такие этиленненасыщенные мономеры, которые содержат алкоксилированные (например, этоксилированные или пропоксилированные) функциональности. В одном аспекте, примеры таких мономеров включают, но не ограничиваются ими, по меньшей мере, одно этиленненасыщенное соединение с пространственно-объемной структурой, выбранное независимо из следующих соединений:
2
2
m
1A
2A
3A
1A
2A
3A
1A
2A
3A
а) СН=С(R)COO(CHCHRO)R, где R, R и R могут быть независимо выбраны из Н или алкильной группы, имеющей от 1 до 6 атомов углерода, включительно, и m может быть целым числом от 1 до 30, включительно. В данном аспекте, группы R, R и R также могут быть независимо выбраны из Н или метила, m может быть целым числом от 1 до 10, включительно;
2
2
2
n
2
p
1B
2B
3B
1B
2B
3B
1B
2B
3B
b) СН=С(R)COO(СНСНО)(CHCHRO)R, где R, R и R могут быть независимо выбраны из Н или алкильной группы, имеющей от 1 до 6 атомов углерода, включительно, и n и p могут быть целыми числами, независимо выбранными от 1 до 15, включительно. Также в данном аспекте, группы R, R и R могут быть независимо выбраны из Н или метила, и n и p могут быть целыми числами, выбранными независимо от 1 до 10, включительно; или
2
2
q
2
2
r
1C
2C
3C
1C
2C
3C
1C
2C
3C
с) СН=С(R)COO(CHCHRO)(CHCHO)R, где R, R и R могут быть независимо выбраны из Н или алкильной группы, имеющей от 1 до 6 атомов углерода, включительно, и q и r могут быть целыми числами, независимо выбранными от 1 до 15, включительно. Также в данном аспекте, группы R, R и R могут быть независимо выбраны из Н или метила, и q и r могут быть целыми числами, выбранными независимо от 1 до 10, включительно; или
d) любой комбинации из любых из указанных соединений.
TM
TM
В другом аспекте настоящего изобретения, ряд других типов ненасыщенных соединений может быть использован в качестве третьих этиленненасыщенных мономеров с пространственно-объемной структурой, включающих, но не ограниченных ими, полимеризуемые поверхностно-активные вещества. Таким образом, другие примеры подходящих третьих этиленненасыщенных мономеров с пространственно-объемной структурой включают, но не ограничиваются ими, алкоксилированные сложные моноэфиры дикарбоновой кислоты; алкоксилированные сложные диэфиры дикарбоновой кислоты; полиоксиэтиленалкилфениловые простые эфиры, такие как NOIGEN RN; или любую их комбинацию. В данном аспекте, например, этоксилированные моно- и диэфиры дикарбоновых кислот, таких как малеиновая и итаконовая кислоты, также могут быть использованы для достижения желаемого стабилизирующего эффекта. Акрилатные, метакрилатные, винильные и аллильные аналоги поверхностно-активных веществ, названных как полимеризуемые поверхностно-активные вещества, также могут быть использованы в данном способе. Примеры таких полимеризуемых поверхностно-активных веществ включают, но не ограничиваются ими, TREM LF-40, вещество, поставляемое фирмой Когнис. В одном аспекте, указанные поверхностно-активные вещества являются типичными в том, что они обладают этиленовой ненасыщенностью, которая дает возможность поверхностно-активным веществам включаться в латексный полимер самим по себе, а также располагают гидрофобной и гидрофильной функциональностью, которая изменяется. В другом аспекте, поверхностно-активные вещества, которые являются особенно применимыми к настоящему изобретению, включают неионогенные поверхностно-активные вещества, где гидрофильный характер, как полагают, имеет место за счет присутствия групп окиси алкилена. Примеры подходящих неионогенных поверхностно-активных веществ, но не ограниченных ими, включают окись этилена, окись пропилена, окись бутилена и тому подобное. У таких соединений степень гидрофильности может изменяться исходя из выбора функциональности.
По меньшей мере, один компонент с пространственно-объемной структурой, введенный в латексный полимер, также может составлять, по меньшей мере, один полимер. И вновь, хотя заявитель и не желает вдаваться в теоретические детали, он полагает, что такие полимеры придают пространственную стабильность образующемуся латексному полимеру. Такие полимеры иногда называют в данной области как защитные коллоиды. Примеры полимеров с пространственно-объемной структурой включают, но не ограничиваются ими, поливиниловые спирты, поливинилпирролидон, гидроксиэтилцеллюлозу и тому подобное, включая любую комбинацию из указанных материалов. Кроме того, смеси или комбинации любых из указанных выше пространственно-объемных мономеров или любых из указанных пространственно-объемных полимеров также могут быть использованы в качестве, по меньшей мере, одного пространственно-объемного компонента, который вводят в латексный полимер. Ряд других мономеров и полимеров, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, которые могут придавать стабильность, описаны в патенте США 5830934 автором Krishnan et al., который во всей полноте включен в описание в виде ссылки.
Необязательный, по меньшей мере, один пространственно-объемный компонент может присутствовать в количестве, колеблющемся от 0 до приблизительно 25 мас. процентов исходя из общей массы мономеров. В данном аспекте, латекс согласно настоящему изобретению также может содержать приблизительно от 0,1 до 20 процентов, приблизительно от 0,2 до 18 процентов, приблизительно от 0,5 до 15 процентов, приблизительно от 0,7 до 12 процентов или приблизительно от 1 до 10 мас. процентов пространственно-объемного компонента исходя из общей массы мономеров. В данном аспекте, намерением заявителя является раскрыть индивидуально каждое возможное количество, которое такие области могут обоснованно охватить, а также любые подобласти и комбинации подобластей, охваченные изобретением.
Инициаторы свободнорадикальной полимеризации
TM
В другом аспекте, латекс согласно настоящему изобретение может включать инициатор свободнорадикальной полимеризации, выбор которого известен специалисту в данной области. Таким образом, хотя любой инициатор полимеризации, представлен ли он катионом или анионом по природе, может быть использован в качестве инициатора полимеризации, например персульфаты, перекиси и тому подобное, типичными инициаторами являются соединения и композиции, основанные на азогруппе. Кроме того, в данном аспекте, для получения катионного латекса любой свободнорадикальный инициатор, который образует катионы при разложении и вносит вклад в заряд катиона латекса, может быть использован. Примеры такого инициатора включают, но не ограничиваются ими, 2,2'-азобис(2-амидинопропан)дигидрохлорид, который поставляется как WAKO V-50 фирмой Wako Chemicals of Richmond, Virginia.
Биоактивные/противомикробные средства и их введение
Способ катионной латексной полимеризации и капсулирования, приведенный в описании, может быть использован с широким рядом противомикробных средств. Катионный латекс оказался весьма пригодным благодаря, отчасти, характерным противомикробным свойствам катионного полимера, которые может вносить, по меньшей мере, одно противомикробное средство. В данном аспекте, настоящее изобретение также относится к способам получения катионного латекса с усиленными противогрибковыми свойствами и осаждения такого латекса посредством мокрого способа производства бумаги на волокна целлюлозы, в результате чего лист бумаги в значительной степени приобретает противогрибковые свойства. Данный способ, который включает стадию осаждения на волокна целлюлозы, подчеркивает практичность указанного технологического процесса, с помощью которого происходит введение противомикробного активного ингредиента в образующийся катионный латекс, относительно осаждения, отчасти, из-за того, что проведению указанного технологического процесса способствуют противоположные заряды на волокнах целлюлозы и катионном латексе. Указанные свойства противоположных зарядов обычно приводят к значительному равномерному осаждению катионного латекса на волокно и получению в значительной степени однородного продукта. В данном аспекте, типичные инициаторы также включают соединения и композиции, основанные на азогруппе.
Как представлено в описании, широкую область условий полимеризации можно использовать. В одном аспекте, биоактивный компонент или добавку обычно растворяют, по меньшей мере, в одном из используемых мономеров и/или растворяют в смеси мономеров или в используемой композиции. В другом аспекте, биоактивная добавка может быть введена на любой стадии в течение процесса полимеризации, включая раннюю стадию образования затравки, включающую инициацию эмульсионной полимеризации, когда все компоненты композиции, включая, по меньшей мере, один биоактивный компонент, присутствуют во время инициации. В другом аспекте, биоактивная добавка может быть добавлена в течение последней стадии процесса полимеризации. Например, биоактивный ингредиент может быть введен в исходный мономер, когда приблизительно 30 процентов мономера было подано в реактор для полимеризации.
Хотя заявитель не стремится вдаваться в теоретические детали, он полагает, что введение биоактивного компонента в мономер, подаваемый в реакцию на относительно поздней стадии процесса полимеризации, поможет снизить деградацию биоактивного средства, возникающую в условиях полимеризации. Например, возможно, что биоактивное средство подвергается деградации при температуре, при которой осуществляется полимеризация, или может взаимодействовать с некоторыми мономерами или другими компонентами. Следовательно, чтобы снизить до минимума возможность любой такой деградации, биоактивное средство может быть добавлено в такое время процесса полимеризации, например, когда процесс завершен более чем приблизительно на 50%, более чем приблизительно на 60%, более чем приблизительно на 70%, более чем приблизительно на 80% или более чем приблизительно на 90%, таким образом время контакта между биоактивным средством и другими компонентами уменьшается до минимума в условиях полимеризации. Другим подходом к снижению до минимума степени деградации биоактивного средства является использование биоактивных средств, которые содержат “латентные” биоактивные фрагменты, которые можно активировать термическими, химическими, фотохимическими или подобными способами в соответствующее время после эмульсионной полимеризации.
В другом аспекте настоящего изобретения, биоактивная добавка может быть введена на любой стадии процесса эмульсионной полимеризации, включая, например, в такой период времени в течение процесса, при котором образующийся противомикробный латекс проявляет биоактивность, которая существенно не снижается относительно стандартной биоактивности, проявляемой таким же противомикробным латексом, полученным путем добавления биоактивного компонента тогда, когда эмульсионная полимеризация завершается приблизительно на 50%. Таким образом, указанная стандартная биоактивность является активностью такого же противомикробного латекса, синтезированного из такого же биоактивного компонента и такого же латекса, в основном, при таких же концентрациях, полученного путем добавления биоактивного компонента в момент, когда эмульсионная полимеризация завершается приблизительно на 50%, по оценке при подобных условиях. Термин “существенно не снижена” используют для ссылки на любую разницу в активности образующегося биоактивного латекса относительно указанной стандартной биоактивности, которая удовлетворяет любому одному, или более чем одному, из следующих критериев: 1) измеренная активность образующегося биоактивного латекса менее чем на 15% или приблизительно на 15% ниже, чем измеренная активность стандарта; 2) активность образующегося биоактивного латекса имеет численный показатель уровня активности, основанный на произвольно выбранной шкале активности, который менее чем на 35% ниже или приблизительно на 35% ниже чем численный показатель уровня активности стандарта; или 3) основанный на опытных данных наглядный показатель уровня активности образующегося биоактивного латекса составляет не более чем на два наглядных показателя уровня активности ниже показателя уровня активности стандарта. Измерение противомикробной активности может быть осуществлено согласно любому одному, или более чем одному, из следующих стандартов на проведение испытаний: ASTM E2180-01; ASTM E2149-01; ASTM E1882-05; ASTM D3273; AATCC метод испытаний (Test Method) 30, часть 3; ААТСС метод испытаний 100; ASTM D5590. Примером показателя 1) “существенно не снижен” является следующий показатель. Биоактивная добавка может быть введена во время, или введение может быть начато во время, процесса эмульсионной полимеризации так, чтобы образующийся противомикробный латекс имел минимальную ингибиторную концентрацию (MIC) 0,009 мг/мл, которая является менее чем на 15% ниже, чем MIC, составляющая 0,010 мг/мл для стандарта. Примером показателя 2) “существенно не снижен” является следующий показатель. Биоактивная добавка может быть введена во время, или введение может быть начато во время, процесса эмульсионной полимеризации так, чтобы образующийся противомикробный латекс имел численный показатель уровня биоактивности, основанный на произвольно выбранной шкале активности 5, который менее чем на 35% ниже, чем численный показатель уровня биоактивности 7 для стандарта. Примером показателя 3) “существенно не снижен” является следующий показатель. В основанной на опыте наглядной системе оценки показателей, которая включает близкие показатели уровней “превосходной активности”, “отличной активности” и “хорошей активности”, биоактивная добавка может быть введена во время, или введение может быть начато во время, процесса эмульсионной полимеризации так, чтобы образующийся противомикробный латекс имел показатель уровня активности, соответствующий “хорошей активности”, по сравнению с показателем уровня активности, соответствующим “превосходной активности” для стандарта. В любом из указанных измерений активности биоактивная добавка может быть введена в любое время в процессе полимеризации, что приводит к данному результату, или введение может быть начато во время процесса полимеризации, что приводит к описанному выше результату.
В другом аспекте, нет необходимости вводить биоактивный компонент в мономер, подаваемый в реакцию на относительно поздней стадии процесса полимеризации. Например, биодобавка может быть добавлена тогда, когда приблизительно 0 процента, приблизительно 10 процентов, приблизительно 20 процентов, приблизительно 30 процентов, приблизительно 40 процентов, приблизительно 50 процентов, приблизительно 60 процентов, приблизительно 70 процентов, приблизительно 80 процентов, приблизительно 90 процентов или приблизительно 100 процентов мономера было подано в реактор для полимеризации. В данном аспекте, эмульсионную полимеризацию начинают в то время, когда не все компоненты композиции присутствуют со времени начала реакции, но некоторые компоненты добавляют в разное время после инициации полимеризации, включая, но не ограничиваясь им, по меньшей мере, один биоактивный компонент. Кроме того, в данном аспекте, намерением заявителя является раскрыть любую или все области между такими числами и утвердить индивидуально каждое возможное число, которое такие области обоснованно охватывает, а также подобласти и комбинации подобластей, охваченные изобретением.
В другом аспекте, полимеризация может быть осуществлена в области температур, обычно выбираемых между самой низкой температурой, которая обеспечивает приемлемые скорости полимеризации, и самой высокой допустимой температурой, которая не приводит к значительной деградации или разложению противомикробного биоактивного ингредиента. В одном аспекте, полимеризация может быть осуществлена при самой низкой температуре, возможной для проведения полимеризации. В таком случае, температура полимеризации должна быть достаточно низкой, чтобы не допустить значительной деградации или разложения любого введенного биоактивного ингредиента, и в то же время достаточно высокой, чтобы скорости и время полимеризации были подходящими для эффективного производства конечного латексного полимера.
Противомикробное средство также может подаваться в виде предварительно приготовленной эмульсии путем эмульгирования смеси мономера, добавки, поверхностно-активных веществ, воды и тому подобное, используя способы и материалы, известные специалистам в данной области. Например, в данном аспекте, дисперсии могут быть приготовлены, наряду с другими способами, путем использования относительно концентрированной добавки и диспергирования с использованием поверхностно-активных веществ, диспергирующих средств и тому подобное, и обычно с помощью перемешивающего устройства, такого как высокоскоростной смеситель, гомогенизатор, смеситель Эппенбаха и подобные устройства. Кроме того, любой другой допустимый способ или способ, известный специалисту в данной области, который предоставляет полимеры, полученные полимеризацией в эмульсии, в котором добавка представляет собой дисперсию, эмульсию, суспензию или тому подобное, или она в значительной степени растворена в смеси мономеров до полимеризации, может быть использован.
В одном аспекте, пригодные противомикробные средства, которые проявляют противогрибковые и антибактериальные свойства, во многих случаях могут быть чувствительными к окислению или восстановлению, особенно при воздействии на них высоких температур. Поэтому, кроме растворимости противомикробного средства другим аспектом выбора и введения противомикробных средств является уменьшение вероятности реакции окисления или восстановления, которая может привести к деградации таких компонентов. Благодаря способам настоящего изобретения, можно достичь уменьшения вероятности реакции окисления или восстановления путем контролирования температуры полимеризации, путем выбора периода времени, при котором активный ингредиент добавляют в реакцию, чтобы контролировать воздействие на него температуры полимеризации, путем добавления соответствующего окислителя или восстановителя в какой-то момент в течение полимеризации с целью снижения или замедления любой окислительно-восстановительной деградации, или благодаря способам настоящего изобретения можно достичь благоприятного результата, используя любую комбинацию описанных выше способов.
1
5
В другом аспекте настоящего изобретения, по меньшей мере, один биоактивный компонент может быть независимо выбран из ундециленовой кислоты; ундециленового спирта; продукта реакции ундециленовой кислоты с гидроксиэтил(мет)акрилатом или полиэтиленгликоль(мет)акрилатом; продукта реакции ундециленового спирта с (мет)акриловой кислотой, малеиновым ангидридом или итаконовой кислотой; хитозана или модифицированных хитозанов; или из любой их комбинации. Дополнительные противомикробные компоненты, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, описаны в публикации патентной заявки номер 2005/0003163, автором Krishnan, которая включена в описание изобретения во всей полноте посредством ссылки. Другой аспект настоящего изобретения касается того, что, по меньшей мере, один биоактивный компонент может быть независимо выбран из меди, солей меди, серебра, солей серебра, цинка, солей цинка, окиси серебра, окиси цинка, хлоргексидина, глюконата хлоргексидина, глутарала, галазона, гексахлорофена, нитрофуразона, нитромерсола, повидон-йода, тимеросола, от С- до С-парабенов, солей хлорноватистой кислоты, клофукарбана, клорофена, полоксамер-йода, феноликсов, фенольных смол, ацетата мафенида, гидрохлорида аминакрина, четвертичных аммониевых солей, оксихлорозена, метабромсалана, мербромина, дибромсалана, глицериллаурата, солей пиритиона, пиритиона натрия, пиритиона цинка, (додецил)(диэтилендиамин)глицина, (додецил)(аминопропил)глицина, фенола, м-крезола, о-крезола, п-крезола, о-фенилфенола, резорцинола, винилфенола, полимерных соединений гуанидина, полимиксинов, бацитрацина, циркулина, октапептинов, лизоцима, лизостафина, ферментов, обладающих целлюлазной активностью, ванкомицина, ристоцетина, актиноидинов, авопарцинов, тироцидина А, грамицидина S, полиоксина D, туникамицина, неомицина, стрептомицина или любой их комбинации.
Другой аспект настоящего изобретения относится к тому, что, по меньшей мере, один биоактивный компонент может проявлять фунгицидную активность. В данном аспекте, подходящие фунгициды, которые применимы к настоящему раскрытию, включают, но не ограничиваются ими, азолы, четвертичные аммониевые соединения, дитиокарбаматы, дикарбоксимиды или любую их комбинацию. Например, в данном аспекте, азоловые фунгициды могут быть выбраны из азаконазола, битернатола, бромуконазола, кипроконазола, диниконазола, фенбуконазола, флузилазола, флутнафола, имазалила, имибенконазола, метконазола, паклобутразола, перфуазоата, пенконазола, симеконазола, триадимефона, триадименола, униконазола или любой их комбинации. Также в данном аспекте, дитиокарбаматные фунгициды могут быть выбраны из манкозеба, манеба, метирама, цинеба или любой их комбинации.
TM
TM
TM
В другом аспекте, подходящие фунгициды могут включать, но не ограничиваться ими, флудиоксонил, флухинконазол, дифеноконазол, 4,5-диметил-N-(2-пропенил)-2-(триметилсилил)-3-тиофенкарбоксамид (силтиофам), гексаконазол, этаконазол, тритиконазол, флутриафол, эпоксиконазол, бромуконазол, тетраконазол, миклобутанил, битертанол, пиреметанил, кипродинил, тридеморф, фенпропиморф, крезоксим-метил, азоксистробин, ZEN90160, фенпиклонил, беналаксил, фуралаксил, металаксил, R-металаксил, орфурак, оксадиксил, карбоксин, прохлораз, трифлумизол, пирифенокс, ацибензолар-S-метил, хлороталонил, цимоксанил, диметоморф, фамоксадон, хиноксифен, фенпропидин, спироксамин, триазоксид, BAS50001F, гимексазол, пенцикурон, фенамидон, гуазатин и тому подобное, включая любую их комбинацию. Другой аспект изобретения относится к тому, что подходящие фунгициды могут включать, но не ограничиваются ими, беномил (также известный как бенлат), каптан, карбендазим, капропамид, этиримол, флутоланил, фозетил-алюминий, фуберидазол, гимексанол, казугамицин, иминоктадин-триацетат, ипконазол, ипродион, мепронил, металаксил-М (мефеноксам), нуаримол, оксин-медь, оксолиновую кислоту, перфуразоат, гидрохлорид пропамокарба, пироксилон, квинтозен (также названный как PCNB), силтиофам, MON 65500, текназен, тиабендазол, тифлузамид, тиофенат-метил, тирам, толклофос-метил, трифлумизол и тому подобное, включая любую их комбинацию. Кроме того, любая комбинация или смесь любого из указанных фунгицидов может быть использована.
В другом аспекте настоящего изобретения, обычные количества биоактивного компонента, которые могут быть использованы в течение эмульсионной полимеризации, могут варьировать приблизительно от 0,01 процента до 40 мас. процентов биоактивной добавки, исходя из общей массы мономеров. В другом аспекте, обычные количества биоактивного компонента, которые могут быть использованы в течение эмульсионной полимеризации, могут варьировать приблизительно от 0,025 процента до 35 процентов, приблизительно от 0,05 процента до 30 процентов, приблизительно от 0,1 процента до 25 процентов, приблизительно от 0,25 процента до 20 процентов, или приблизительно от 0,5 процента до 15 мас. процентов биоактивной добавки, исходя из общей массы мономеров. В данном аспекте, заявитель намеревается раскрыть индивидуально каждое возможное число, которое такие области могут обоснованно охватить, а также любые подобласти и комбинации подобластей, охваченные изобретением. По сравнению с количеством противомикробного компонента, добавленного в качестве “постдобавки”, указанные концентрации биоактивной добавки обычно являются значительно выше, чем количества постдобавки. Помимо всего прочего, указанные особенности способствуют получению стабильных, концентрированных дисперсий, которые могут быть использованы в виде концентратов, в виде добавок или в виде концентрированных дисперсий, которые можно разбавлять и добавлять к другим системам, требующим защиты от микробов.
Как представлено в описании, в одном аспекте, биоактивный компонент обычно растворяют в мономере, который подают в течение технологического процесса эмульсионной полимеризации. Таким образом, биоактивная добавка обычно, по меньшей мере, частично, растворяется в одном или более из используемых мономеров. Кроме того, биоактивная добавка может быть умеренно растворимой, практически растворимой или растворимой в высокой степени в одном или более из используемых мономеров. Данная особенность может способствовать, помимо всего прочего, введению гидрофобных биоактивных ингредиентов, использованию больших количеств или концентраций биоактивных ингредиентов, усилению контроля над противомикробными свойствами, включая повышение эффективности противомикробных свойств, использование минимальных количеств поверхностно-активного вещества и, по меньшей мере, частичное капсулирование биоактивного ингредиента. В некоторых случаях, латексный полимер может в значительной степени капсулировать добавленный биоактивный компонент, таким образом, латексный полимер может функционировать в качестве типа носителя активных ингредиентов. Данный способ позволяет вводить противомикробные ингредиенты без значительного снижения активности указанных соединений.
В другом аспекте, пригодные биоактивные добавки в данном изобретении также могут быть растворимыми в воде до любой степени, включая значительно растворимые в воде, примеры которых включают о-фенилфенат (депротонированный о-фенилфенол) и подобные средства. Таким образом, нет необходимости в том, чтобы гидрофильная биоактивная добавка была растворена в любом мономере, который подвергается полимеризации. В другом аспекте, пригодные биоактивные добавки в данном изобретении могут быть практически нерастворимыми в мономерах, подвергаемых полимеризации, и практически нерастворимыми в воде. В данном аспекте, дисперсию биоактивного компонента можно приготовить, наряду с другими способами, путем диспергирования добавки определенной концентрации с использованием поверхностно-активных веществ и тому подобного, обычно с помощью высокоскоростных смесителей или гомогенизаторов.
Поскольку “постдобавки” обычно представляют собой приготовленные дисперсии, подвергаемые последующему перемешиванию с составом композиции, то может оказаться трудным надлежащим образом распределить биоактивную добавку в полимерной пленке, связующем, покрытии или тому подобном, в которых добавки используются. Кроме того, используемые в настоящее время обычные дисперсии добавок могут быть причиной появления чувствительности к влаге или быть связаны с чувствительностью к влаге и вымыванием добавки, и многие “постдобавки” не сохраняются в продукте в течение достаточного периода времени для осуществления соответствующей противогрибковой защиты. Представленный в данном описании подход позволяет использовать минимальное количество поверхностно-активных веществ для введения биоактивных добавок в латекс, и поскольку биоактивные добавки вводят в течение полимеризации, они обычно оказываются капсулированными и нелегко высвобождаются из образующегося латекса. Результатом может быть меньшее вымывание биоактивного компонента и лучшее общее распределение биоактивного ингредиента по всей полимерной пленке, связующему, покрытию и тому подобному. Следовательно, данный способ может предоставить потенциально более безопасную и экологически более безвредную дисперсию, в то же время также оказывающую длительную противогрибковую или антибактериальную защиту.
Представленный в описании способ также позволяет использовать латекс в виде концентрата, в противоположность обычным концентрированным дисперсиям, которые не являются такими стабильными, как представленные в описании. Как результат, обычные концентрированные дисперсии нелегко обрабатывать, и поэтому они не могут быть легко введены в конечный продукт, и могут проявлять неблагоприятное воздействие на характеристики, такие как чувствительность к влаге при увеличении дозировки. Концентрат представленного в описании латекса может быть разбавлен и использован с другими материалами или без них, если такие материалы необходимы для достижения достаточного уровня добавки. Тщательное введение активного ингредиента таким способом может обеспечить однородное распределение добавки и привести к превосходным и стабильным показателям по сравнению с предварительно полученными дисперсиями. Дополнительное преимущество такого тщательного введения биоактивного средства проявляется в пленках, полученных с использованием указанных латексов, которые при исследовании оказываются в значительной степени прозрачными. Данная характеристика подчеркивает чрезвычайно однородное внедрение биоактивного средства в частицы латекса и как это однородное распределение может обеспечить благоприятные свойства покрытиям, таким как прозрачные биоактивные пленки и тому подобное.
Другие добавки
В другом аспекте настоящего раскрытия, представленный в описании латекс также может включать другие добавки для улучшения физических и/или механических свойств полимера, выбор которых известен специалисту в данной области. Такие добавки включают, например, вещества, улучшающие технологические свойства, и средства, повышающие эксплуатационное качество, включающие, но не ограничивающиеся ими, вещества, образующие поперечные связи, природные или синтетические связующие, пластификаторы, умягчители, средства, ингибирующие пенообразование, средства, способствующие пенообразованию, огнестойкие добавки, диспергирующие средства, рН-регулирующие компоненты, соединения, связывающие ион металла в хелатный комплекс, или средства, способствующие образованию хелатных соединений, или другие функциональные компоненты или любую подходящую их комбинацию.
Типичные подложки и применимость для биоактивных катионных полимерных латексов
Осаждение латексных полимерных покрытий согласно данному изобретению на любой ряд различных подложек, таких как текстильные материалы, металлические материалы, целлюлозные материалы, пластмассовые материалы и тому подобное, может придать желаемые эксплуатационные свойства указанным материалам, и, следовательно, приспособить подложки к области применения. Например, в одном аспекте, настоящее раскрытие касается обработанного волокнистого материала, который может включать, по меньшей мере, одно волокно и, по меньшей мере, один биоактивный катионный полимерный латекс, как представлено в описании. В одном аспекте, обработанный волокнистый материал может включать, по меньшей мере, одно волокно и, по меньшей мере, один биоактивный катионный полимерный латекс, осажденный, по меньшей мере, на одно волокно или ассоциированный, по меньшей мере, с одним волокном. При желании биоактивный катионный полимер может быть нанесен на волокно в виде порошка, или полимерная композиция может быть осаждена на волокно любым подходящим способом, известным специалисту в данной области.
Как употребляют в описании, термин “волокно” предназначен для широкого толкования и может включать одну нить или множество нитей, которые могут быть представлены различными способами. Следует признать, что только одиночное волокно может быть обработано биоактивным катионным полимерным латексом согласно изобретению по желанию. Волокна, которые могут быть использованы в связи с данным изобретением, могут охватывать природные волокна, синтетические волокна или любую их комбинацию или смесь. Природные волокна включают, но не ограничиваются ими, волокна животного происхождения (например, шелковое и шерстяное); минеральные волокна (например, асбестовое) и волокна растительного происхождения (например, хлопковое, льняное, джутовое и волокно рами). Синтетические волокна включают, но не ограничиваются ими, такие волокна, которые изготовлены из полимеров, таких как полиамиды, полиэфиры, акриловые полимеры и полиолефины. Другие примеры волокон включают, но не ограничиваются ими, вискозную нить и неорганические вещества, экструдированные в виде волокнистого материала, такие как стекло, бор, карбид бора, нитрид бора, углерод, графит, силикат алюминия, аморфный кварц и металлы, такие как сталь. В другом аспекте, целлюлозные или древесные волокна также могут быть обработаны биоактивным катионным полимерным латексом согласно изобретению по желанию. Рециклированные волокна из любого подходящего волокна, такого как указанные выше материалы, также могут быть использованы. Любая смесь волокон может быть обработана биоактивным катионным полимерным латексом согласно изобретению по желанию.
Обработанный волокнистый материал, в другом аспекте, может иметь, по меньшей мере, один отличный полимерный слой, осажденный на волокно с образованием композитной волокнистой структуры, таким образом, множественные полимерные слои различных типов могут быть образованы по желанию. Например, анионные полимерные латексы могут быть осаждены на обработанный волокнистый материал для усиления отдельных свойств обработанного волокнистого материала. В другом аспекте, волокнистый материал может быть обработан последовательным образом с использованием, поочередно, биоактивных катионных полимерных латексов и анионных полимерных латексов с образованием многослойной структуры. Хотя заявитель и не намерен вдаваться в теоретические детали, он полагает, что простые кулоновские взаимодействия между катионными и анионными полимерами усиливают стабильность таких структур, приводя к прочным обработанным волокнистым материалам. Подобным образом, слои различных других полимеров, отличных от биоактивных, могут быть применены, например слои, осажденные на катионный полимерный латекс, который присутствует на волокнистом материале, с образованием композитной структуры. В таком способе уникальная слоистая архитектура может быть создана со специально модифицированными поверхностями в соответствии с данным изобретением.
В другом аспекте, настоящее изобретение относится к готовому изделию, включающему подложку и биоактивный катионный полимерный латекс, осажденный на подложку или помещенный на нее, как представлено в описании. В описании, термин “подложка” предназначен широко истолковывать и интерпретировать термин, чтобы включить все подложки, образованные из неорганических материалов, органических материалов, их композиций, их смесей или любого типа их комбинации. Например, подложка может охватывать, но не ограничиваться ими, волокна, наполнители, пигменты и тому подобное, а также другие органические и неорганические материалы.
В одном аспекте настоящего изобретения, как представлено в описании, волокнистая подложка может быть использована. Термин “волокнистая подложка” предназначен широко истолковывать и интерпретировать термин, чтобы включить, по меньшей мере, все волокна, тканные текстильные изделия и нетканые текстильные изделия, представленные в описании. Таким образом, волокнистая подложка может быть представлена, например, в виде ваточного холста, пряжи, материи, текстильной подложки и тому подобное. Другие примеры волокнистых подложек включают, но не ограничиваются ими, природные волокна, такие как хлопковые волокна и шерстяные волокна, и синтетические волокна, такие как полиамидные волокна, акриловые волокна, полиэфирные волокна, полиуретановые волокна и тому подобное. Известные способы нанесения могут быть использованы для нанесения биоактивного катионного полимерного латекса, такие как нанесение покрытий ножевым устройством/с удалением излишков с помощью планки, пропитывание, обмазки, печатание, в виде предварительной обработки отдельных волокон или в виде готовой продукции. Как употребляют в описании, термин “текстильная подложка” может быть определен согласно его использованию в патенте США 5403640, автора Krishnan et al., раскрытие которого включено в описание посредством ссылки во всей полноте. В данном аспекте, например, “текстильная подложка” может охватывать волокно, ваточный холст, пряжу, нить, волокнистую ленту, тканое изделие, вязаное изделие, нетканую ткань, обивочную ткань, ворсовой ковер, ковер с ворсом и тому подобное, включая любую их комбинацию, образованную из любых волокон, описанных выше.
Биоактивная катионная латексная композиция согласно настоящему изобретению также может быть применена к широкому ряду пластмассовых или резиновых подложек. Примеры таких материалов включают, но не ограничиваются ими, товарные литые термопласты, такие как полиолефины; конструкционные термопласты, такие как полисульфоны, ацетали, поликарбонаты и тому подобное; термореактопласты, такие как эпоксиды, уретаны и родственные материалы; и как пленки, полученные экструзией или экструзией с раздувом. Полимер может быть нанесен в качестве покрытия на поверхность ножевым устройством/с удалением излишков с помощью планки, посредством разбрызгивания, окунания, в качестве слоистого покрытия в течение способа экструзии, или в качестве покрытия, примененного в пресс-форме в течение способа формования. Резиновые изделия могут включать листы, экструдированные/формованные изделия, композиты и тому подобное. В другом аспекте, биоактивные катионные латексные композиции согласно настоящему изобретению также могут быть использованы в твердом виде. В данном аспекте, например, латексы согласно изобретению могут быть подвергнуты коагуляции или распылительной сушке для получения твердого биоактивного катионного латекса, который может быть использован в твердом виде в качестве добавки в пластиковые изделия, в способах, таких как экструзия или формование с раздувом, в качестве добавок для различных полиэтиленов, полипропиленов и тому подобное, и в любом ряде других полимерных и пластмассовых изделий.
Биоактивная катионная латексная композиция согласно настоящему изобретению также может быть применена к древесным или металлическим подложкам. В данном аспекте, подходящие подложки могут включать все виды природных или инженерно-технических древесных подложек. Подходящие металлические подложки могут включать как металлы, так и сплавы металлов, такие как углеродистая сталь, нержавеющая сталь, и включают твердые стальные стержни, листы, рулонную сталь, стальные канаты и тому подобное, где композицию наносят в качестве покрытия одним из многочисленных способов, таких как напыление, погружение, кистевой способ, способ нанесения покрытия валиком и родственные способы.
В данном контексте, готовое изделие, содержащее подложку и биоактивный катионный полимерный латекс, осажденный на нее или помещенный на нее, может быть получено в соответствии со стандартными способами, известными специалисту в соответствующей области. Изделие может иметь, в другом аспекте, по меньшей мере, один другой полимерный слой, осажденный на подложку с образованием композитной структуры, таким образом, что многочисленные полимерные слои различных типов могут быть образованы по желанию. Например, другие слои различных полимеров могут быть осаждены на биоактивный катионный полимерный латекс, который присутствует в изделии, с образованием композитной структуры. В данном аспекте, после осаждения биоактивного катионного латекса может последовать осаждение анионного латекса или других полимеров для усиления отдельных свойств изделия. Таким образом, нестандартные изделия со специально модифицированными поверхностями могут быть изготовлены в соответствии с настоящим изобретением.
В более широком аспекте, настоящее изобретение также относится к материалу с покрытием, содержащему любой материал и биоактивный катионный полимерный латекс, осажденный на нем или помещенный на него, где дополнительные слои других материалов необязательно могут быть использованы в комбинации с биоактивным катионным полимерным латексом согласно настоящему изобретению. Как употребляют в описании, термин “материал” предназначен для широкого использования, чтобы включить, но не ограничивать, любой неорганический материал, любой органический материал, любую их композицию или любую их комбинацию. Примеры подходящих материалов включают, но не ограничиваются ими, волокно, наполнитель, частицу, пигмент, их композиции, их комбинации, их смеси и тому подобное.
Способ многократного осаждения также может быть использован для получения композиционных пленок, которые находят применение в областях, отличных от текстильных и волокнистых материалов. В одном аспекте, например, биоактивный катионный полимерный латекс согласно настоящему изобретению может быть использован для изготовления многослойных эластичных перчаток. Материалы на основе целлюлозы также могут быть изготовлены с использованием биоактивного катионного полимерного латекса, представленного в описании, включающие, но не ограниченные ими, целлюлозные композиционные материалы и сверхпрочные материалы на основе целлюлозы. Примеры целлюлозных композиционных материалов включают, но не ограничиваются ими, такие композиты, имеющие отношение к фильтрации, стелькам для обуви, кровельному картону, уплотнению прокладками и тому подобное. Сверхпрочные материалы на основе целлюлозы включают, но не ограничиваются ими, подстилочные мешки, промышленную ветошь и родственные материалы. В другом аспекте, способ осаждения и биоактивный катионный полимерный латекс согласно настоящему изобретению также могут быть использованы в других областях техники, включающих, но не ограниченных ими, области, связанные с флокулянтами, влажными и сухими упрочняющими добавками при производстве бумаги, удерживающими добавками, модификациями цемента, фиксацией красителя, повторно диспергируемыми порошками и тому подобное.
Настоящее изобретение может иметь определенные преимущества по сравнению с предыдущими способами, используемыми в производстве биоактивных материалов. В данном аспекте, например, биоактивный катионный латекс может быть в значительной степени осажден на подложку так, что остатков биоактивного латекса не остается в обрабатывающей жидкой среде, что имеет благоприятный эффект с точки зрения экологии. Кроме того, биоактивные катионные латексы могут быть предпочтительно осаждены на любую подложку, которая несет общий отрицательный заряд, и осаждение может осуществляться равномерно, что способствует использованию меньшего количества латексного полимера. Кроме того, к данному аспекту, и хотя автор не предполагает вдаваться в теоретические детали, он полагает, что биоактивный катионный латекс способен образовывать, главным образом, равномерные монослои полимерного материала на отрицательно заряженной подложке, тем самым, позволяя использовать меньше латекса для получения желаемого покрытия. Поскольку биоактивные катионные латексы могут быть образованы путем осуществления процесса эмульсионной полимеризации, способы производства предпочтительно дают возможность получать высокомолекулярные полимеры.
Биоактивные катионные полимерные латексы, представленные в описании, также могут снимать необходимость в использовании катионных удерживающих добавок и катионогенных поверхностно-активных веществ. В одном аспекте, например, биоактивные катионные полимерные латексы практически могут не содержать поверхностно-активные вещества. Данная характеристика может быть особенно желательной, поскольку катионогенные поверхностно-активные вещества, в большинстве случаев, не удерживаются достаточно хорошо в водной среде и могут вызывать пенообразование и оказывать другие вредные воздействия в водной среде. Однако в другом аспекте данное изобретение также относится к использованию биоактивных средств, которые могут вести себя как катионогенные поверхностно-активные вещества, и/или к использованию удерживающих добавок. Кроме того, по желанию полимерные латексы могут не содержать обычные поверхностно-активные вещества, включающие, например, неионогенные поверхностно-активные вещества.
Как представлено в описании, латексная композиция согласно настоящему изобретению может быть применена к широкому ряду подложек с помощью различных способов, которые хорошо известны специалисту в данной области. В связи с этим существуют многочисленные приложения настоящего изобретения, многие из которых перечислены далее. В данном аспекте, хотя представленный перечень не является исчерпывающим, отдельные приложения включают, но не ограничиваются ими: текстильные изделия, такие как ковровые покрытия или плиты для жилых домов и в промышленных помещениях; фильтры для очистки воды и воздуха для HVAC или пылесосов или для использования в автомобилях; медицинского назначения хирургические халаты, простыни или салфетки, перевязочные средства, операционные покрывала и тому подобное; предварительную обработку волокон, набивных или крашеных тканей для одежды, мебели, листов, ткани для полотенец и тому подобное; подгузники и памперсы; применение для салонов автомобилей, такое как отделка салона, обивка салона, коврики, фильтры и тому подобное; внутреннюю обшивку кузова; связывающие материалы для слоистых пластиков; пенопласты для поглощения звука; пористые изделия, такие как подушки и матрасы; ремни или другие части для машин для перевозки пищевых продуктов и тому подобное; ленты, такие как маскировочные ленты, киперная лента, ленты для промышленных целей и тому подобное; чистящие салфетки, протирочные ткани и губки для очистки электрооборудования, промышленных и бытовых приборов; изделия обувной промышленности, такие как стельки, подпятники и тому подобное; пластмассовые и/или резиновые изделия, такие как ручки инструментов, зажимные приспособления, игрушки, резиновые перчатки, листы или другие изделия; предназначенное для жилищ оборудование, такое как компьютеры, дисплеи и диагностические устройства или измерительная аппаратура; медицинские устройства, такие как катетеры, баллоны, трубки, шприцы, диагностические наборы и тому подобное; упаковочные или защищающие продукт материалы, которые применяют к скоропортящимся товарам, компьютерным дополнительным устройствам, полупроводникам, микросхемам памяти, CD, DVD и тому подобное; модифицирующие добавки, увеличивающие ударную прочность, для акриловых полимеров, поликарбонатов и тому подобное; пропиточные составы для наружной и внутренней стороны перчаток, таких как перчатки для чистых помещений; проницаемые пленки; средство, препятствующее проникновению жидкости, для перчаток из ткани с подложкой; разделочные доски; экструдированные пленки и пленки, полученные экструзией с раздувом, для упаковки; бумажные изделия, такие как вакуумные мешки, книжные обложки, воздушные фильтры, фильтры для жидкостей, обои, влажные и сухие салфетки, ткани и тому подобное; нетканый материал для виниловых напольных покрытий; литые изделия из бумажной массы; упаковочные изделия, такие как коробки, изделия из картона, формованные изделия и родственные товары; покрытия, изготовленные с помощью пресса для склеивания, для подарочных упаковок, струйных печатающих устройств, проницаемые покрытия и тому подобное; добавки в массу перед пуском на сетку в бумагу, ленты, наклейки для использования в маскировании, в хирургии, в общих целях и тому подобное; связующие, используемые в производстве бумаги; связующие, используемые в производстве стеновых плит, таких как гипсовые стеновые плиты и тому подобное; адгезивы, используемые в производстве лент, наклеек, переводной бумаги, пленок, книжных переплетов, используемые для нанесений самоклеющихся материалов, адгезив для гибкой тары и слоистых материалов (FPLA) и тому подобное; неорганические и/или органические материалы, такие как покрытие или герметизация наполнителей или пигментов, строительные герметики и жидкие растворы, покрытия или связующие для гипсовых стеновых плит, покрытия для наружных и внутренних работ и тому подобное; мастики для приклеивания керамических плиток; напольные покрытия для использования в больницах, высокочистых помещениях, клиниках, школах и родственных учреждениях; покрытия для использования в больничных и медицинских физических условиях окружающей среды; плитки для потолка; стекловолокнистые покрытия, такие как стекломаты, стеклоизоляционные материалы, фильтровальные материалы, стеклонаполненные композиты и тому подобное; покрытия для охлаждающих змеевиков; другие компоненты для систем охлаждения воздуха, теплообменников, ионообменников, систем технологического водоснабжения, включающих очистку оборотной охлаждающей воды, элементы, работающие на солнечной энергии, трубы с покрытиями и тому подобное; кухонные приспособления; компоненты санитарно-технического оборудования; компоненты системы водоснабжения; рабочие блоки устройств, такие как сенсорные индикаторные панели; материалы, используемые в ванных комнатах, такие как занавески для ванной, сантехническая арматура, детали для туалета и даже мастики для герметизации швов или замазки; покрытия для медицинских устройств, таких как стенты, имплантаты, протезы, катетеры, трубки, контактные линзы, очистители контактных линз или растворы для хранения контактных линз, защитные или поддерживающие пленки, медицинские инструменты и другие медицинские устройства для достижения продолжительного действия биоактивных средств; изделия, к которым прикасается большое количество людей, такие как телефонные трубки, перила, дверные ручки, оконные шпингалеты, поручни у входа в автобус и ременные петли в общественном транспорте и тому подобное; обработки ран или оперативное лечение; раневые или хирургические повязки, включающие любые основы, такие как поглощающие основы раневых или хирургических повязок; медицинские или спортивные ленты; хирургические простыни или салфетки; ленты или полоски с клеевым слоем, используемые в адгезивных медицинских устройствах, таких как сенсоры, электроды, кишечные обтураторы или тому подобное; жидкие дезинфектанты и очистители; средства личной гигиены, такие как шампуни, лосьоны, кремы, средства для ухода за волосами и кожей, составы для мытья тела, косметические изделия, туалетные принадлежности и тому подобное; гигиенические покрытия поверхностей, отличные от напольных покрытий, таких как в больницах, клиниках, школах, домах, учреждениях и тому подобное; твердые и пористые покрытия, как применяемые к стенам, потолкам, полам, крышкам прилавка и тому подобное; отделочный бетон; изделия из дерева, такие как ориентированно-стружечная плита (OSB) с покрытием; материалы для настила и конструкционные материалы для покрытия или пропитки; композиционные конструкционные материалы; мебельные покрытия; гигиенические покрытия, такие, которые используются на плите стола, крышках прилавков, дверных ручках-кнопках, дверных ручках, декоративных деталях и тому подобное; настилочные материалы, такие как ламинаты, напольные покрытия из твердых пород древесины и другие композиционные напольные материалы; декоративные слоистые материалы, такие как плиты столов, крышки прилавков, мебель и тому подобное; другие конструкционные материалы, такие как кровельный материал, стеновой материал, фасады, материал для изгородей или для защиты древесных материалов; применение покрытий в судостроении, таких, которые используются в корпусе судна, погрузочных платформах, буях, морских буровых платформах или резервуарах балластных для воды; изделия из металла, такие как камеры, кнопки замка дверных ручек, дверные ручки, арматура и тому подобное; и фурнитура, покрытия, как применяемые к бытовым приборам, в производстве оригинального оборудования (OEM) и тому подобное.
В данном аспекте, противомикробные композиции согласно изобретению могут быть использованы в качестве ингибитора процессов биообрастания, в частности, в охлаждающих системах. Для предотвращения повреждения охлаждающих систем при заражении водорослями или бактериями системы обычно следует часто очищать или они должны быть соответственно большого размера. В открытых системах охлаждения, обычно находящихся на электростанциях и химических заводах, добавление микробиоцидных веществ, таких как формалин, обычно невозможно. Другие микробиоцидные вещества часто вызывают коррозию или образуют пену, что препятствует их использованию в системах такого типа. Таким образом, осаждение бактерий или водорослей на компоненты системы может эффективно тормозиться. Поэтому композиции и материалы согласно настоящему изобретению вполне могут применяться в таких областях.
В другом аспекте, настоящее изобретение также может предоставить способ обеззараживания потоков охлаждающей воды или систем технологического водоснабжения путем добавления противомикробных препаратов в диспергированном виде к охлаждающей воде. Дисперсия может быть получена при подготовительной операции как таковой, например, при эмульсионной полимеризации, представленной подробно в описании, но также при полимеризации осаждением или суспензионной полимеризации или затем путем измельчения противомикробного полимера, полученного любым из указанных способов, например, в вихревой мельнице.
Противомикробный латексный полимер согласно настоящему изобретению может быть применен или использован в качестве композиции для покрытия, которая может быть использована для широкого ряда задач, в связи с которыми противомикробное действие является желательным. Например, в одном аспекте, противомикробные латексные полимеры, представленные в описании, могут быть использованы в связи с широким рядом изоляционных материалов, таких как материалы для обматывания труб, в которых возникает особенный риск бактериального воздействия. Таким образом, материалы согласно изобретению применяют в областях, связанных с высокоэластичными изоляционными материалами. Такие композиции для покрытия также могут быть использованы для изоляции в промышленных целях, подобно тому, как изолируют трубопроводы, примерами являются тепловые трубы, и для изоляции вентилей и коробов. Кроме того, противомикробные латексы, представленные в описании, могут быть использованы для всех случаев тепловой и/или звуковой изоляции и родственных изоляционных материалов для многочисленных прикладных программ. Представленные в описании латексы также могут быть использованы в связи с промышленными пенопластами и пеноматериалами в качестве подложек для противомикробных покрытий. Такие покрытия, включающие представленные в описании противомикробные латексы, также могут быть использованы в качестве покрытий для установок кондиционирования воздуха, конденсаторов, холодильников и других холодильных установок, и также для их частей, и также для покрывающих композиций в качестве красок для морских судов и защиты дерева. Покрытия, содержащие противомикробные латексы согласно настоящему изобретению, также могут быть использованы в качестве покрытий подложек, таких как метал, пластмасса или керамика, в гигиеническом оборудовании, в больницах или в пищевой промышленности, или для любых изделий, подвергающихся частому контакту любого типа, при котором может легко произойти инфицирование патогенами, таких как дверные ручки, санитарно-техническая арматура, переключатели и зажимные устройства. В случае таких покрытий, использование композиций для покрытий в виде порошковых покрытий может оказаться благоприятным.
Применимость противомикробных латексов к медицинским устройствам
Термин “медицинское устройство”, употребляемый в описании, относится к любому материалу, природному или искусственному, который вводят в млекопитающее, или используют в способе введения материала в млекопитающее. Отдельные медицинские устройства, подходящие для применения противомикробных латексов и композиций согласно настоящему изобретению, включают, но не ограничиваются ими, периферически вводимые центральные венозные катетеры, диализные катетеры, туннельные центральные катетеры продолжительного действия, центральные венозные катетеры продолжительного действия, отличные от туннельных, периферические венозные катетеры, краткосрочные центральные венозные катетеры, артериальные катетеры, легочные артериальные катетеры Сван-Ганза, катетеры для мочевыводящей системы, искусственные сфинктеры для мочевыводящей системы, устройства для мочевыводящей системы продолжительного действия, расширители для мочевыводящей системы, стенты для мочевыводящей системы, другие устройства для мочевыводящей системы, устройства для “склеивания” ткани мочевыводящей системы, протезы полового члена, сосудистые трансплантаты, сосудистые катетеры с портами, расширители для сосудов, внесосудистые расширители, стенты для сосудов, внесосудистые стенты, дренажные трубки для ран, шунты для лечения гидроцефалии, вентрикулярные катетеры, брюшинные катетеры, системы электрокардиостимуляции, средства для непродолжительного или временного замещения суставов, клапаны сердца, устройства вспомогательного кровообращения и тому подобное, костные протезы, протезы суставов, зубные протезы и тому подобное.
TM
TM
TM
TM
В одном аспекте, медицинские устройства, которые могут быть использованы в связи с биоактивными катионными латексами согласно настоящему изобретению, включают, но не ограничиваются ими, неметаллические материалы, такие как термопластические или полимерные материалы. Примеры таких материалов включают резину, пластмассу, полиэтилен, полиуретан, силикон, Gortex (политетрафторэтилен), Dacron (полиэтилентетрафталат), поливинилхлорид, Teflon (политетрафторэтилен), эластомеры, нейлон и Dacron, наполненные желатином, коллагеном или альбумином. Количество каждого биоактивного катионного латекса, используемое для покрытия медицинского устройства, различается до некоторой степени, но составляет, по меньшей мере, достаточное количество для достижения эффективной концентрации с целью ингибирования роста бактерий и грибов.
Противомикробные латексы могут быть использованы сами по себе или в комбинации из двух или более латексов. Любой противомикробный латекс может содержать один или более противомикробные компоненты, как представлено в описании. Любое приложение или использование, представленные в описании, также могут охватывать использование, по меньшей мере, одного биоактивного латекса в сочетании, по меньшей мере, с одним другим противомикробным средством, который может быть диспергирован по поверхности медицинского устройства. Количество любого биоактивного латекса и любого противомикробного средства, используемых для покрытия медицинского устройства, различается до некоторой степени, но составляет, по меньшей мере, достаточное количество для достижения эффективной концентрации с целью ингибирования роста бактерий и грибов.
В одном аспекте, противомикробное средство может быть выбрано из антибиотика, антисептика, дезинфицирующего средства или из любой их комбинации. В другом аспекте, противомикробное средство может быть представлено антибиотиком, включающим, но не ограничивающимся ими, пенициллины, цефалоспорины, карбапенемы, другие бета-лактамные антибиотики, аминогликозиды, макролиды, линкозамиды, гликопептиды, тетрациклины, хлорамфеникол, хинолоны, фузидины, сульфонамиды, триметопримы, рифамицины, оксалины, стрептограмины, липопептиды, кетолиды, полиены, азолы, эхинокандины или любую их комбинацию.
В одном аспекте, по меньшей мере, одно лекарственное средство может быть применено к медицинскому устройству при использовании биоактивных латексов, представленных в описании, и использовано в комбинациях с лекарственными средствами, которые могут прилипать к биоактивным латексам скорее, чем быть капсулированы ими. Например, катионное противомикробное латексное покрытие может быть использовано в качестве покрытия медицинского устройства, которое может иметь заряд иона. Далее, лекарственные средства, имеющие комплиментарный заряд, могут быть нанесены на покрытие, несущее заряд, и могут быть связаны с покрытием, которое нанесено на поверхность устройства, когда несущее заряд покрытие и лекарственное средство являются доступными друг для друга. Прочность связывания между лекарственным средством и покрытием может быть использована, чтобы оказывать влияние на степень высвобождения лекарственного средства с поверхности устройства. В одном аспекте, обнаружение данного свойства способствует доставке имплантата или медицинского устройства, имеющего технические характеристики доставки лекарственного средства, к выбранному участку организма. В данном аспекте, обычно используемые лекарственные средства включают, но не ограничиваются ими, противомикробные средства и антибиотики, такие как неомицин и лекарственный сульфамидный препарат, противовоспалительные средства, такие как нестероидные противовоспалительные средства или их комбинации.
Хотя любые способы, устройства и материалы, подобные или эквивалентные приведенным в описании, могут быть использованы на практике или при испытании изобретения, обычные способы, устройства и материалы включены в описание. Все публикации и патенты, упомянутые в описании, включены в него посредством ссылки с целью описания и раскрытия, например, концепции и методологии, описанные в публикациях, которые могут быть использованы для настоящего изобретения. Приведенные в описании публикации предназначены только для их раскрытия до даты подачи настоящей заявки. Весь материал не должен быть истолкован, как признание того, что авторы заявки не являются уполномоченными датировать задним числом такое раскрытие сущности изобретения на основании предшествующего изобретения.
1
12
3
8
3
5
7
10
Когда заявители раскрывают или устанавливают области любого типа, например область температур, область концентраций, область числа атомов, процентов по массе или тому подобное, намерением заявителей является раскрытие или установление индивидуально каждого возможного числа, которое такая область может обоснованно охватить, а также любые подобласти и комбинации подобластей, охваченные изобретением. Таким образом, когда заявители раскрывают или устанавливают химический фрагмент, имеющий определенное число атомов углерода, намерением заявителей является раскрытие или установление индивидуально каждого возможного числа, подобласти и комбинации подобластей, которые такая область чисел может охватить в соответствии с описанием настоящего изобретения. Например, раскрытие того, что R выбирают из алкильной группы, содержащей вплоть до 12 атомов углерода или в альтернативном варианте содержащей алкильную группу от С до С, как используют в описании, относится к R-группе, которая может быть выбрана из алкильной группы, имеющей 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 или 12 атомов углерода, а также из любой области между указанными двумя числами, например, от С до С алкильной группы, и также включающей любую комбинацию областей между указанными двумя числами, например, от С до С и от С до С алкильной группы. Таким образом, заявители оставляют право заменить терминологию, как например, “группа, содержащая вплоть до 12 атомов углерода” с любым индивидуальным числом, которое такая область может обоснованно охватить, а также любые подобласти и комбинации подобластей, охваченные изобретением. В другом примере, раскрывая данные о том, что молярное отношение обычно охватывает область приблизительно от 0,1 до 1,0, заявители предполагают сообщить, что молярное отношение может быть выбрано приблизительно 0,1:1, приблизительно 0,2:1, приблизительно 0,3:1, приблизительно 0,4:1, приблизительно 0,5:1, приблизительно 0,6:1, приблизительно 0,7:1, приблизительно 0,8:1, приблизительно 0,9:1 или приблизительно 1,0:1, а также могут быть выбраны любые подобласти и комбинации подобластей, охваченные изобретением. Подобным образом, раскрывая данные о том, что отдельный процент по массе может составлять приблизительно от 80 процентов до 90 процентов по массе, заявители предполагают сообщить, что процент по массе может составлять приблизительно 80 процентов, приблизительно 81 процент, приблизительно 82 процента, приблизительно 83 процента, приблизительно 84 процента, приблизительно 85 процентов, приблизительно 86 процентов, приблизительно 87 процентов, приблизительно 88 процентов, приблизительно 89 процентов или приблизительно 90 мас. процентов.
Заявители оставляют право ограничить или исключить любые индивидуальные члены какой-либо такой группы, включая любые подобласти или комбинации подобластей в группе, которые могут быть заявлены согласно области или любым подобным образом, если по какой-либо причине авторы изобретения намерены толковать полученные данные не в полной мере, например, с учетом того факта, что заявители могут быть не осведомлены о времени внесения заявки в реестр. Кроме того, заявители оставляют право ограничить или исключить любые индивидуальные заместители, добавки, соединения, мономеры, поверхностно-активные вещества, структуры и тому подобное или любые их группы или любые индивидуальные члены заявленной группы, если по какой-либо причине авторы изобретения намерены толковать полученные данные не в полной мере, например, с учетом того факта, что заявители могут быть не осведомлены о времени внесения заявки в реестр.
Для любого отдельного химического соединения, представленного в описании, любое общее раскрытие или структура также охватывает все изомеры, такие как конформационные изомеры, региоизомеры, стереоизомеры и тому подобное, которые могут образовываться с определенным набором заместителей. Общая структура также охватывает все энантиомеры, диастереомеры и другие оптические изомеры, находятся ли они в виде энантиомеров или рацематов, а также смеси стереоизомеров, как того требует контекст.
Настоящее изобретение также иллюстрируется следующими примерами, которые не должны быть истолкованы в любом случае, как предписанные ограничения объема изобретения. Напротив, следует четко понимать, что можно обратиться к другим аспектам, вариантам осуществления изобретения, модификациям и их эквивалентам, которые после прочтения описания изобретения специалист в данной области сам по себе может предположить без отклонения от сущности настоящего изобретения или объема приложенной формулы изобретения.
В следующих примерах, если не указано иное, реагенты получали из коммерческих источников. Общие методики, включающие комплексные методы проведения испытаний катионных полимерных латексов, представлены в публикациях заявок на патенты США номера 2005/0065284 и 2005/0003163 автора Krishnan, каждая из которых включена в описание посредством ссылки во всей полноте.
ПРИМЕР 1
Биоактивный катионный латекс, полученный путем введения биоактивного средства на ранней стадии способа
TM
TM
2
2
Реактор объемом 1 галлон (3,785 л) загружали следующими ингредиентами: приблизительно 1142 г воды; приблизительно 5,95 г неионогенного поверхностно-активного вещества ABEX 2525 (Rhodia); приблизительно 11,90 г метоксиполиэтиленгликольметакрилата (MPEG 550 из Cognis); и приблизительно 31,7 г кватернизованного метилхлоридом диметиламиноэтилметакрилата (AGEFLEX FM1Q75MC из Ciba Specialty Chemicals). Затем из реактора с содержимым выводили свободный кислород посредством проведения нескольких циклов вакуум/N-наполнение, после чего к реактору могли добавить приблизительно 59,5 г бутилакрилата и приблизительно 119 г стирола. Затем реактор вновь подвергали нескольким циклам вакуум/N-наполнение, после чего температуру содержимого реактора могли увеличить приблизительно до 167°F, в это время в реакционную смесь вводили раствор инициатора, состоящий из приблизительно 23,80 г воды и приблизительно 2,38 г WAKO V-50 (Wako Chemicals). Температуру полученной реакционной смеси поддерживали при 165°F в течение приблизительно 30 минут до начала следующих подач в реактор.
После 30 минут “периода выдержки”, следующие компоненты могли быть поданы в реактор:
1) подача бутадиена, включающая приблизительно 238 г бутадиена, который подавали в течение приблизительно 5 часов;
2) подача смеси мономеров, включающая приблизительно 102 г бутилакрилата, приблизительно 517 г стирола и приблизительно 119 г любого подходящего биоактивного средства, такого как приведенные в описании. Общее время подачи всей смеси может составлять приблизительно 5 часов. Биоактивный ингредиент вносили в подаваемую смесь мономеров приблизительно через 1 час после подачи мономерной смеси, который подвергали растворению приблизительно 119 г биоактивного средства приблизительно в 495 г смеси мономеров стирол/бутилакрилат, которую вносили в реактор в течение конечного 4-часового периода подачи смеси мономеров;
TM
3) подача смеси мономеров в воде, состоящая из приблизительно 152 г воды, приблизительно 47,60 г MPEG 550 (Cognis), приблизительно 47,60 г кватернизованного метилхлоридом диметиламиноэтилметакрилата (AGEFLEX FM1Q75MC из Ciba Specialty Chemicals) и приблизительно 74,5 г N-метилолакриламида. Полученную водную смесь мономеров подавали в реактор в течение приблизительно 3-часового периода;
и
4) водный раствор инициатора, состоящий приблизительно из 202 г воды и приблизительно 4,8 г WAKO V-50, который подавали в реактор в течение приблизительно 5,5 часов.
По окончании подач, реакцию продолжали до тех пор, пока большая часть мономеров (больше чем приблизительно 98%) не прореагировала. Затем содержимое реактора охлаждали, и подводили вакуум для удаления непрореагировавших мономеров и повышения концентрации твердых частиц приблизительно на 40 процентов по массе. Если необходимо или желательно, рН латекса может быть доведен до требуемого значения до удаления летучих компонентов из реакционной смеси.
ПРИМЕР 2
Биоактивный катионный латекс, полученный путем введения биоактивного средства на поздней стадии
Реакция эмульсионной полимеризации может быть проведена в соответствии с деталями, описанными в примере 2, за исключением того, что приблизительно 49 г образца биоактивного компонента вводили в поток смеси мономеров приблизительно через 4 часа после 5-часовой подачи стирола/бутилакрилата. Данный способ включал растворение биоактивного средства приблизительно в 124 г смеси мономеров стирол/бутилакрилат, которую вводили в реактор в течение конечного 1-часового периода подачи смеси мономеров.
ПРИМЕР 3
Оценка введения противогрибкового средства в катионный латекс
Стеновая древесноволокнистая панель с противогрибковыми свойствами была идентифицирована как мишень для оценки катионного латекса с включенным противогрибковым средством. Задачей данного примера было доставить противогрибковое средство посредством катионного полимера, включенного в оклеечную бумагу гипсовой стеновой панели обычным мокрым способом, используемым в производстве бумаги.
Несколько катионных полимеров было получено с рядом противогрибковых добавок, введенных в полимеры в течение способа полимеризации, при различных уровнях. Полимеры испытывали в качестве покрытий на бумаге, а также при добавлении на мокром этапе производства бумаги. Основные эксперименты по оценке противогрибковых свойств осуществляли на основе тестов ASTM G-21 и ASTM D-3273, результаты которых показали, что наилучшие данные по противогрибковым свойствам были получены при использовании комбинации двух противогрибковых добавок (пропиконазол (“PZ”) и тебуконазол (“TZ”)).
Изучения покрытий показали, что уровень PZ/TZ 0,4% в пересчете на сырую массу обнаружил значительный ингибиторный эффект и что PZ/TZ могли транспортироваться через “мокрую” часть машины и осадиться прямо на бумаге. Серию катионных полимеров (без какой-либо включенной в полимеры добавки) оценивали в отношении противогрибковых свойств (как низкие, так и высокие уровни катионного мономера), используя метод ААТСС-100. Данные продемонстрировали >99% уничтожения грибов, в то время как контрольный полимер, который не был катионным, не обнаружил какого-либо уничтожения.
Результаты и обсуждение:
Противогрибковые добавки, используемые в данном исследовании, представлены в таблице 1.
<b>Таблица 1</b><b>Перечень добавок, используемых при полимеризации</b>
<b>Название добавки</b>
<b>Химическое описание</b>
<b>Первоочередное использование</b>
<b>Растворимость</b>
Амикал AF
Дийодметилтолуил-сульфон
Противогрибковое
Твердое вещество рыжеватого цвета.Ограниченная растворимость в мономере
Микробан PZ
Пропиконазол
Противогрибковое
Воскообразное твердое вещество, когда чистое. Достаточно растворимое
Микробан TZ
Тебуконазол
Противогрибковое
Белое твердое вещество. Достаточно растворимое
Микробан Р2
Ортофенилфенат натрия
Антибактериальное
Твердое вещество. Водорастворимое
Триклозан
Хлордифениловый простой эфир
Антибактериальное
Твердое вещество. Достаточно растворимое в мономере
Микробан Z01
Пиритион цинка
Противогрибковое
Твердое вещество. Не растворимое в мономере
Теоретически материалы являются в значительной степени нереакционноспособными в условиях способа полимеризации, значит, они не деградируют в течение полимеризации. В некоторых вариантах осуществления изобретения, можно было наблюдать низкие уровни добавки, либо вследствие деградации, либо из-за трудности выведения из полимерного латекса. В любом случае, удерживание добавки в латексе приводит к сохранению противогрибковых свойств конечной бумаги.
Первоначальные результаты полимеризации с амикалом показали, что амикал деградировал, когда его вводили в относительно высоких количествах. Температуру полимеризации исследовали, как потенциальный фактор деградации, и ее поддерживали как можно ниже (обычно <70°С). Образцы упаривали в конце полимеризации до желаемого сухого остатка.
Данные первоначального испытания образцов представлены в таблице 2. Данное испытание включало способ тестирования ASTM G-21, в котором грибы инокулировали прямо на образцы бумаги с покрытием и затем поддерживали во влажной камере в течение 28 дней. Латексное покрытие наносили на бумагу, используя стержень Мейера # 10, и только один слой наносили. Однако было определено, что толщина покрытия была недостаточной, что предполагает неполное покрытие бумаги, которое и отразилось на росте грибов, данные представлены на фигуре 1.
Латексные образцы с комбинацией PZ/TZ (MB-38, MB-39) проявили сильное ингибирование роста грибов.
Уровни добавок, извлеченных из образцов латекса, определяли и сравнивали с количествами добавок, добавленных в начале способа. Полученные данные суммированы в таблице 2.
<b>Таблица 2</b><b>Аналитические данные уровней добавок в латексе</b>
40% эмульсии твердого латекса
Активные вещества, введенные в частицы катионного латекса в течение полимеризации (ч./млн в пересчете на массу влажной латексной эмульсии)
Аналитические данные, основанные на влажной латексной эмульсии (ч./млн)
MB37 (AF)
10000
95
MB26 (AF)
4000
38
MB19(AF)
2000
19
MB28 (P2/TZ)
1000/1000
14/790
MB29 (P2/TZ)
2000/2000
310/330
MB38 (PZ/TZ)
1000/1000
620/620
MB39 (PZ/TZ)
2000/2000
1700/1400
MB47 (ZOl)
2000
0
MB48 (ZOl)
4000
190
MB30 (B)
2000
1600
В данном примере, амикал плохо включался в латекс даже при значительных его количествах, добавленных в течение полимеризации. Значительные количества комбинации PZ/TZ, а также триклозана выделялись.
Результаты, наблюдаемые в исследовании G-21, также были повторены в более коротком по времени (7 дней инкубации) исследовании противогрибковой активности (названном в описании как 30-III). Результаты представлены на фигуре 2. Микробан Z01, пиритион цинка при 0,4% (мокрая основа) и PZ/TZ все проявили хорошие свойства.
Испытание противогрибковой активности в тесте 30-III было основано на изготовлении чипа 1”X1” высушенного латекса и инокуляции гриба прямо на образец и затем наблюдении его роста после 7 дней. Данный тест не является строгим, как тест G-21, но дает быстрые показания эффективности добавок. В данном тесте образцы амикала обнаружили некоторое ингибирование роста грибов.
В данном испытании катионные полимеры сами, без какой-либо добавки, не обладали характеристиками значительной устойчивости к грибам. Изменение заряда катиона, по-видимому, не влияло на противогрибковую эффективность. Полученные данные отличались от данных другого теста на противогрибковую активность, где полимерную пленку инокулировали образцами грибов и оставляли во влажной камере в течение 6 месяцев без какого-либо роста гриба. Одной из причин такого результата могло быть то, что испытанные пленки были намного толще (приблизительно 4 мил (тысячные доли дюйма) или 100 микрон), чем пленки, испытуемые в данном изобретении.
Второй этап испытания осуществляли, используя покрытия с повышенной толщиной, чтобы гарантировать полное покрывание поверхности бумаги. Второй этап испытания образцов бумаги с покрытием проводили согласно тесту ASTM D-3273. В данном исследовании, продолжительность эксперимента оставалась такой же (28 дней), но образцы грибов не прямо инокулировали на поверхность. Точнее, их поддерживали во влажной камере в виде спор, которые затем помещали на поверхность бумаги с покрытием, как в практическом примере. Результаты данного исследования представлены на фигуре 3.
Результаты данного исследования показали, что амикал и PZ/TZ были эффективными, но Z01 не показал значительных результатов. Катионные полимеры без какой-либо добавки, по-видимому, также не проявили противогрибковые свойства, и, по-видимому, были подобны образцам бумаги без покрытия. Данные анализа, представленные на фигуре 3, основаны на оценке образца с покрытием до начала исследования противогрибковой активности. Извлечение добавки из бумаги не было количественным.
Следующим этапом исследования было продемонстрировать, что такую же эффективность можно получить посредством мокрого способа производства бумаги, как в бумаге с покрытием. Эксперимент по осаждению латекса на бумаге включал осаждение определенного количества латекса (10% исходя из волокна) на волокнах хвойной древесины и оценку их противогрибковых свойств. Количество добавки в латексе составляло приблизительно 7,5% (в одном образце, 2,5% мас. PZ и 5% мас. TZ). Полученные данные представлены на фигуре 4. В данном исследовании, образцы бумаги были получены с использованием катионного латекса с добавкой (МВ-87) и без добавки PZ/TZ (MB-86). Как указано ранее, количество добавки PZ/TZ в латексе было ~7,5% (на сухую массу). Это должно привести приблизительно к 6680 ч./млн PZ/TZ в конечной бумаге и 10% полимера или латекса на основной массе волокна.
Дисперсия PZ/TZ (M-3078) также была получена с активностью 28%. Дисперсия была использована в качестве постдобавки с катионным латексом МВ-86 для получения, в основном, такого же количества PZ/TZ. В результате, образец с постдобавкой с дисперсией имел концентрацию PZ/TZ приблизительно 10%, намного больше, чем концентрация образца полимеризованного латекса, и концентрация PZ/TZ в конечной бумаге должна составить приблизительно 9000 ч./млн. Результаты испытания противогрибковых свойств обычного латекса (МВ-86), МВ-86 с постдобавкой PZ/TZ и полимеризованного с PZ/TZ образца МВ-87 представлены на фигуре 4.
Точно так же, как в исследовании образца с покрытием, бумага с катионным латексом только не прошла испытание на противогрибковую активность посредством теста D-3273. Образцы с постдобавкой, а также полимеризованные с PZ/TZ образцы прошли испытание. Следует отметить, что полимеризованный с добавкой образец (МВ-87) содержал на ~3000 ч./млн меньше PZ/TZ, но он все же проявлял противогрибковую активность так же или немного лучше, чем образец с постдобавкой. Никакого роста грибов не наблюдали.
В описании, типичные варианты осуществления изобретения были раскрыты, хотя и употреблялись специфические термины, их использовали в обычном смысле и для описания, а не с целью ограничения. Нужно четко понимать, что можно обратиться к различным другим вариантам осуществления изобретения, аспектам, модификациям и эквивалентам, приведенным в формуле изобретения, которые, после прочтения настоящего описания, сами могут навести на мысль специалиста в данной области без отступления от сущности настоящего изобретения или объема указанной формулы изобретения. Следующая формула изобретения представлена для уверенности в том, что настоящая заявка соответствует всем предусмотренным законом требованиям как приоритетная заявка во всей юрисдикции и не должна быть истолкована как описание в полном объеме латексной композиции, способов ее использования и изделий, включающих или содержащих латексную композицию, которые представлены в описании настоящего изобретения.