JP2004526657A

JP2004526657A - 抗菌作用を有する生体活性ガラス含有ポリマー類

Info

Publication number: JP2004526657A
Application number: JP2002587364A
Authority: JP
Inventors: フェヒナー、イェーク、ヒンリッヒ; ツィマー、ヨーゼ; シュナベル、ロランド; シュネル、ルパート
Original assignee: カール−ツァイス−シュティフトゥング
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2002-05-07
Publication date: 2004-09-02
Also published as: DE10122262A1; US7241459B2; US20040137075A1; WO2002090278A1

Abstract

本発明は、生体活性ガラスが４０〜９０重量％のＳｉＯ₂、４〜４５重量％のＣａＯ、０〜３５重量％のＮａ₂Ｏ、２〜１６重量％のＰ₂Ｏ₅、０〜２５重量％のＣａＦ₂、０〜１０重量％のＢ₂Ｏ₃、０〜８重量％のＫ₂Ｏおよび／または０〜５重量％のＭｇＯを含有する、ポリマー用添加物としての生体活性ガラスに関する。本発明はまた、全重量に対して１〜３０重量％の生物活性粒子を含有する、生体活性ガラスを含むポリマーに関する。さらに本発明は、家財、包装、食品加工、シーリング材、衣類、医療、衛生設備、自動車産業、建築産業、プラスチック塗料および接着剤における生体活性ガラスの利用に関する。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、添加物として抗菌性並びに殺カビ性生体活性ガラスを含有するポリマー類に関する。
【背景技術】
【０００２】
抗菌作用並びに殺カビ作用は、ポリマーへのゼオライト類などのアルミノケイ酸塩類を導入することによって達成できることが知られており、ＪＰ−Ａ−３，１４５，４１０号明細書、ＪＰ−Ａ−１，１６４，７２１号明細書、米国特許第６，０７１，５４２号明細書、ＪＰ−Ａ−０３，１４５，４１０号明細書、米国特許第５，６９８，２１２号明細書、米国特許第５，９３９，０８７号明細書、米国特許第５，８２７，５２４号明細書、ＥＰ−Ａ−７３２，０５２を参照されたい。アルミノケイ酸塩類は、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｃｒなどの抗菌作用を有する少量の重金属イオン類を含有する。この場合、実際の抗菌作用は、導入される重金属イオン類に由来し、前記ゼオライトは、それ自体がいかなる抗菌作用または殺カビ作用を有することのないマトリックスとしてのみ寄与する。さらに、抗菌作用は、ガラスに銀を導入することにより達成できることが知られており、ＪＰ１０１５８０３７、ＪＰ６１００３２９を参照されたい。重金属類（例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｃｒなど）は、体内における反応、アレルギー反応または器官損傷のような重篤な反応さえも引き起こすことがある。
【０００３】
トリクロサン（ｔｒｉｃｌｏｓａｎ）（トリクロロヒドロキシジフェニルエーテル）またはパラベン（ｐａｒａｂｅｎ）（ｐ−ヒドロキシ安息香酸エステル）などの有機活性微生物作用化合物は、同様に健康問題およびアレルギー反応をもたらし得る。さらに、有機化合物は、局所に固定し難い。
【０００４】
さらに、抗菌作用並びに殺カビ作用は、ポリマーへの有機金属物質の導入により達成できることが知られている。この場合、例えば有機水銀化合物および／または有機銅化合物が使用され、製品の約７０％において、その作用はヒ素に基いている。これらの物質は、それらが示す毒性学的危険性および生態学的危険性のため有害である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、有害な副作用のない抗菌作用並びに殺カビ作用のポリマー用添加物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的は、ポリマー用添加物としての生体活性ガラスによって達成され、前記生体活性ガラスは、
４０〜９０重量％のＳｉＯ₂、
４〜４５重量％のＣａＯ、
０〜３５重量％のＮａ₂Ｏ、
２〜１６重量％のＰ₂Ｏ₅、
０〜２５重量％のＣａＦ₂、
０〜１０重量％のＢ₂Ｏ₃、
０〜８重量％のＫ₂Ｏおよび／または、
０〜５重量％のＭｇＯ、
を含有する。
【０００７】
本発明による生体活性ガラスは、プラスチックにおいて抗菌作用並びに殺カビ作用を有し、同時に毒性学的に無害であり、特に生体活性ガラスは、いかなる毒性重金属も含有しない。
【０００８】
ＳｉＯ₂、Ｐ₂Ｏ₅、Ｎａ₂ＯおよびＣａＯのみを実質的に含有する生体活性ガラスは、ポリマーにとって好適な添加物であることが明らかとなった。生体活性ガラスには、いかなる重金属または有機活性化合物のいずれも含有しないことから、毒性学的に無害であるという要件を満足させる。
【０００９】
ガラス組成物は、イオン類の遊離に影響を及ぼす。水性環境でイオン類を交換することにより、イオンフラクションに依存して静菌性から殺菌性に設定できる抗菌作用が生じる。ガラス組成物を変えることにより、イオン類の遊離を制御できることから、持続作用の可能性にもまた留意すべきである。
【００１０】
本発明の好ましい形態は、ポリマー用添加物としての生体活性ガラスであり、前記生体活性ガラスは、
４０〜６０重量％のＳｉＯ₂、
１０〜３０重量％のＣａＯ、
１０〜３５重量％のＮａ₂Ｏ、
２〜８重量％のＰ₂Ｏ₅、
０〜２５重量％のＣａＦ₂、
０〜１０重量％のＢ₂Ｏ₃、
０〜８重量％のＫ₂Ｏおよび／または、
０〜５重量％のＭｇＯ、
を含有する。
【００１１】
ポリマーへの添加物としてこのガラス組成物は、抗菌作用並びに殺カビ作用の点で極めて良好な結果を得る。
【００１２】
本発明のさらに好ましい形態は、ガラス粒子が１００μｍ未満の平均粒度を有するポリマー用添加物としての生体活性ガラスである。この粒度は反応性を増加する。
【００１３】
本発明の特に好ましい形態は、ガラス粒子が５μｍ未満の平均粒度を有するポリマー用添加物としての生体活性ガラスである。この粒度は、反応性を大いに増加する。
【００１４】
本発明の極めて特に好ましい形態は、ガラス粒子が２μｍ未満、好ましくは１．５μｍ未満の平均粒度を有するポリマー用添加物としての生体活性ガラスである。この粒度は、相対的に広い範囲で反応性を増加する。
【００１５】
本発明のさらなる形態は、生体活性ガラスがＡｇ⁺、Ｃｕ⁺、Ｃｕ^２＋および／またはＺｎ⁺をさらに含有する、ポリマー用添加物としての生体活性ガラスである。この組成物により、殺菌作用の相乗的増強が得られる。
【００１６】
本発明はまた、全重量を基準として１〜３０重量％の生体活性ガラス粒子を含有する生体活性ガラス含有ポリマーを提供する。
【００１７】
本発明の好ましい形態は、全重量を基準として１〜１０重量％の生体活性ガラス粒子を含有する生体活性ガラス含有ポリマーである。
【００１８】
本発明はまた、全重量を基準として３０〜９０重量％の生体活性ガラスを含有する生体活性ガラス用担体物質としてのポリマーを提供する。
【００１９】
本発明の好ましい形態は、全重量を基準として３０〜５０重量％を含有する担体物質としてのポリマーである。
【００２０】
本発明はまた、抗菌性ポリマー添加物としての生体活性ガラスの利用を提供する。
【００２１】
本発明の好ましい形態は、家財分野、包装、食品加工、シーリングコンパウンド、衣類、医療分野、衛生設備分野、自動車分野、建築分野において、またプラスチック塗料または接着結合としての生体活性ガラスの利用である。
【００２２】
ポリマー類に関する多数の適用領域において、抗菌作用並びに殺カビ作用が望ましいが、この作用は、一般に毒性重金属の使用によって達成するべきではない。これらには、以下の分野、すなわち、救急分野で用いられるシリコーン類、シーリングコンパウンド、乳児用瓶におけるポリアクリレート類、食品加工および包装分野、家財用品、衣類分野、また保護手袋、カテーテルまたは創傷用包帯などの医療適用、ハンドルまたは洗面器などの目的のプラスチック塗料、歯ブラシなどのプラスチック製ブラシ、天然ゴム、マットレスなどのラテックスにおける適用が挙げられる。
【００２３】
生体活性ガラスを含有する新たな表面が絶えず創製される研磨適用は、特に有利である。生体活性ガラス添加物が、抗菌作用に加えて機械特性や粘度を設定するための、また加工中の安定化剤などのさらなる機能を有する適用もまた有利である。
【００２４】
ポリマー分野における生体活性ガラスの利用を限定するものではないが、添加されるバイオグラスに特に好適なポリマー類がある。これらとしては、特にＰＧＡ生物分解性ポリマー、ＬＧＡ生物分解性ポリマー、ポリアミド類、ポリカーボネート類、ポリエステル類、ポリイミド類、ポリウレア類、ポリウレタン類、有機フルオロポリマー類、ポリアクリルアミド類およびポリアクリル酸類、ポリアクリレート類、ポリメタクリレート類、ポリオレフィン類、ポリスチレン類およびスチレンコポリマー類、ポリビニルエステル類、ポリビニルエーテル類、ポリ塩化ビニリデン、ビニルポリマー類、ポリオキシメチレン類、ポリアジリジン類、ポリオキシアルキレン類、ポリエチレン、合成樹脂（アルキル樹脂、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂）、導電性ポリマー類、高温ポリマー類、無機ポリマー類、ポリフェニレンオキシド、シリコーン類またはバイオポリマー類：コラーゲン、フィブリン、キチン、キトサン、セルロース、セルロースエステル、セルロースエーテル、酵素類、ゼラチン、天然樹脂類、核酸類、多糖類、蛋白質類、絹、デンプン、ウールが挙げられる。
【００２５】
ポリマーにおける生体活性ガラスの作用は、抗菌並びに殺カビ分野、粘度設定、安定化剤として機械特性の改良、またカビ攻撃且つポリマー破壊からポリマーを保護するための改良にある。
【００２６】
従来のガラス類と違って生体活性ガラス類は、水性媒体中で反応性があり、それらの表面にヒドロキシルアパタイト層を形成できるという事実によって区別される。
【００２７】
生体活性ガラス類が水または体液と接触すると、それらは、とりわけ特に、ガラスのナトリウムイオンおよびカルシウムイオンが、カチオン交換反応の形態で溶液からのＨ⁺イオンで置換される特定の反応によって区別されるが、その結果、シラノール基を含む表面が形成され、そこに水酸化ナトリウムおよび水酸化カルシウムが蓄積する。ガラス表面の水酸化物イオン濃度の増加により、シロキサン化合物が遊離され、これによって、さらにシラノール基に導かれるか、またはイオン交換が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
酸化リンに対する酸化カルシウムのモル比は、好ましくは２より大きくおよび特に３よりも大きく、好ましくは３０より小さく、特に２０よりも小さく、１０より小さいモル比が特に好ましい。
【００２９】
ＳｉＯ₂、ＣａＯ、Ｎａ₂Ｏ、Ｐ₂Ｏ₅、ＣａＦ₂、Ｂ₂Ｏ₃、Ｋ₂Ｏおよび／またはＭｇＯを含む生体活性ガラス粒子を含有するポリマー添加物が特に好ましい。
【００３０】
上記生体活性ガラスの両タイプとも、酸化リン含量は、好ましくは少なくとも２重量％、特に少なくとも４重量％である。
【００３１】
生体活性ガラス自体は、例えば砂のようなほぼ丸みを帯びた物質である。このタイプの粒子は、約０．５ｍｍ〜１ｍｍまでのサイズであってもよいが、それよりかなり小さいことが好ましい。標準的粒度は、４００μｍ以下、特に２００μｍ以下であり、また１００μｍ以下、好ましくは９０μｍ以下、特に６０μｍ以下および２０μｍ以下の粒度は、特に好都合であることが証明された。好ましい粒フラクションは、直径ｄ_５０が１０μｍ以下、好ましくは≦５μｍ以下、特に好ましくは２μｍ以下を有する。重量または容積に対する表面積の比率が高くなるほど、粒子の抗菌作用が強くなる。
【００３２】
好ましいプラスチック類としては、プラスチック自体が細菌およびカビの攻撃から保護されるか、または水分と接触して、静菌作用、殺菌作用および／または殺カビ作用を有する全ポリマー類である。
【００３３】
本発明による抗菌ポリマー添加物は、ポリマーを基準として２５重量％までの量、特に１５重量％までの量で存在することが好ましい。しかし、上限は１０重量％または７重量％が好ましく、また５重量％が特に好ましい。下限は０．０１重量％、特に０．１重量％であり、０．５重量％または１重量％が、低有効量として特に好ましい。
【００３４】
前記ポリマーはまた、バイオガラス用の担体物質として使用できる。この場合、バイオガラスは、１０〜９０重量％、好ましくは３０〜７０重量％の量でポリマーマトリックスに存在し、３０〜５０重量％が特に好ましい。
【００３５】
望ましい抗菌作用は、さらなる添加物が無くても、特にＡｇ⁺、Ｃｕ⁺、Ｃｕ^２＋、および／またはＺｎ⁺を遊離する添加物の添加が無くても、本発明に従ったポリマー添加物で達成される。本発明によるポリマー添加物の抗菌作用は、さらに消毒剤および／または殺菌剤の添加または抗生剤の添加により相乗的に増強できる。

Claims

抗菌作用を有する、ポリマー用添加物としての生体活性ガラスであって、
４０〜９０重量％のＳｉＯ₂、
４〜４５重量％のＣａＯ、
０〜３５重量％のＮａ₂Ｏ、
２〜１６重量％のＰ₂Ｏ₅、
０〜２５重量％のＣａＦ₂、
０〜１０重量％のＢ₂Ｏ₃、
０〜８重量％のＫ₂Ｏおよび／または、
０〜５重量％のＭｇＯ、
を含有する生体活性ガラス。
請求項１に記載の、抗菌作用を有する、ポリマー用添加物としての生体活性ガラスであって、
４０〜６０重量％のＳｉＯ₂、
１０〜３０重量％のＣａＯ、
１０〜３５重量％のＮａ₂Ｏ、
２〜８重量％のＰ₂Ｏ₅、
０〜２５重量％のＣａＦ₂、
０〜１０重量％のＢ₂Ｏ₃、
０〜８重量％のＫ₂Ｏおよび／または、
０〜５重量％のＭｇＯ、
を含有する生体活性ガラス。
ガラス粒子が１００μｍ未満の平均粒度を有する、請求項１または２に記載の、抗菌作用を有する、ポリマー用添加物としての生体活性ガラス。
ガラス粒子が５μｍ未満の平均粒度を有する、請求項１〜３の少なくとも一項に記載の、抗菌作用を有する、ポリマー用添加物としての生体活性ガラス。
ガラス粒子が２μｍ未満の平均粒度を有する、請求項１〜４の少なくとも一項に記載の、抗菌作用を有する、ポリマー用添加物としての生体活性ガラス。
生体活性ガラスがＡｇ⁺、Ｃｕ⁺、Ｃｕ²⁺および／またはＺｎ⁺をさらに含有する、請求項１〜５の少なくとも一項に記載の、ポリマー用添加物としての抗菌作用を有する生体活性ガラス。
全重量を基準として１〜３０重量％の生体活性ガラス粒子が存在する、請求項１〜６の少なくとも一項に記載の、抗菌作用を有する生体活性ガラス含有ポリマー。
全重量を基準として１〜１０重量％の生体活性ガラス粒子が存在する、請求項７に記載の、抗菌作用を有する生体活性ガラス含有ポリマー。
全重量を基準として生体活性ガラスの含量が３０〜９０重量％である、請求項１〜６の少なくとも一項に記載の、生体活性ガラス用の担体物質としての抗菌作用を有するポリマー。
全重量を基準として生体活性ガラスの含量が３０〜５０重量％である、請求項９に記載の、担体物質としての抗菌作用を有するポリマー。
請求項１〜１０の少なくとも一項に記載の、抗菌性ポリマー用添加物としての生体活性ガラスの利用。
家財分野、包装、食品加工、シーリングコンパウンド、衣類、医療分野、衛生設備分野、自動車分野、建築分野において、またプラスチック塗料または接着結合としての、請求項１１に記載の、生体活性ガラスの利用。