JP4448551B2 - 微小蛋白質不活性化樹脂組成物 - Google Patents
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Description
このようなアレルゲン物質を除去する方法としては、掃除機や空気清浄機等によって物理的に排除する方法が一般的であるが、かかる方法では微小な物質を完全に除去することは困難である。
また予め成形された成形体に上記物質を施すのではなく、成形体を構成する樹脂に配合して同様の効果を発揮することができれば、生産性や効果の持続性等の点でより有利である。
本発明の微小蛋白質不活性化樹脂組成物においては、
1.有機酸と金属間の結合に由来する1518cm−1付近に赤外吸収ピークを有するこ と、
2.有機酸が、脂肪酸であること、
3.金属が、金、銀、銅の少なくとも一つであること、
が好適である。
また本発明の微小蛋白質不活性化金属超微粒子によれば、成形体に噴霧、塗布等が可能な微小蛋白質不活性化金属超微粒子含有溶液の他に、樹脂又はコーティング液中に金属超微粒子がナノ分散された樹脂組成物又はコーティング剤とすることが可能であり、当該金属超微粒子を樹脂成形体、塗膜の中に含有させることが可能である。
本発明の樹脂組成物及びコーティング剤によれば、微小蛋白質不活性化効果を有する成形体及び塗膜を直接成形することができ、かかる成形体及び塗膜は予め成形された成形品に抗菌効果或いはアレルゲン物質不活性化効果を有する物質を、噴霧、塗布、含浸させたもののように、抗菌効果或いはアレルゲン物質不活性化効果を有する物質(金属超微粒子)の定着性の問題もないので、効果の持続性の点でも優れている。
本発明の微小蛋白質不活性化金属超微粒子によれば、上述した細菌、アレルゲン物質の他、細菌、真菌、アミノ酸配列によって特定の立体構造を持つ酵素、或いはDNAまたはRNA(核酸)と少数の蛋白分子からなる粒子状物質であるウィルス等の微小蛋白質も、有効に不活性化することができる。
従来より、銀等の金属イオンが細菌の増殖を抑制し、スギ花粉等のアレルゲン物質やダニやゴキブリ等の糞や死骸に由来するアレルゲン物質である微小蛋白質を不活性化させることが提案されているが、本発明においては粒子径が1000nm以下の金属超微粒子を用いることにより、微小蛋白質をより効果的に不活性化できることを見出したのである。
すなわち、粒子径が1000nm以下の金属超微粒子は通常の金属粒子とその特性が大きく異なり、特にその表面活性が高くしかも表面積が大きいことから、微小蛋白質に対する反応性に優れ、通常の金属粒子を用いた場合に比して微小蛋白質をより効率的に分解することができ、微小蛋白質に対する優れた不活性化効果を発現することが可能である。
尚、金属超微粒子が、有機酸成分と金属間で結合を有しているか否かは、赤外吸収ピークを調べることにより明らかであり、本発明においては、1518cm−1付近に有機酸と金属間の結合(COO−M)に由来する赤外吸収ピークを有することにより、金属超微粒子が、有機酸成分と金属間で結合を有していることが明らかとなる。
すなわち、平均粒子径4.5μmの銀粒子単体を配合してなる樹脂からなるフィルムにおいては、ダニアレルゲン不活性化効果、酵素の不活性化率及び抗菌効果の何れも十分満足する結果が得られておらず(比較例2及び比較例5)、また平均粒子径が100nmと、本発明の金属超微粒子と同じ範囲にある銀超微粒子を配合して成る樹脂から成るフィルムにおいては、平均粒子径が4.5μmのものと比べると酵素不活性化率で改善されているものの、ダニアレルゲン不活性化効果及び抗菌効果の点では、平均粒子径の大きな銀粒子単体を含有させたものと同様の結果しか得られていないのに対して(比較例3及び比較例6)、金属超微粒子表面に有機酸成分が存在する本発明の微小蛋白質不活性化金属超微粒子においては、ダニアレルゲン不活性化効果、酵素不活性化率及び抗菌効果の何れもきわめて優れた結果が得られている(実施例1〜20)。
このことは後述する実施例の結果からも明かであり、例えば実施例7及び19により得られたフィルムの断面の透過型電子顕微鏡写真である図2及び3から、フィルム中に金属超微粒子(黒い部分)が形成(ナノ粒子化)されていることが明かであり、また実施例13により得られたフィルム表面の走査型電子顕微鏡写真である図4から、金属超微粒子(白い部分)が均一に微分散(ナノ分散)していることが明かである。
尚、本明細書でいう平均粒子径とは、金属と金属との間に隙間がないものを一つの粒子とし、その平均をとったものをいう。
本発明の微小蛋白質不活性化金属超微粒子において、金属超微粒子の金属成分は、Cu,Ag,Au,In,Pd,Pt,Fe,Ni,Co,Nb,Ru,Rh、Sn等を挙げることができ、中でもAu,Ag,Cuが好適である。これらの金属成分は、単体、混合物、合金等であってもよい。
前述したとおり、本発明においては、かかる金属が有機酸と結合を有していることが重要な特徴であり、1518cm−1付近に有機酸と金属間の結合に由来する赤外吸収ピークを有している。
本発明においては、用いる有機酸が、ミリスチン酸、ステアリン酸、パルミチン酸等の高級脂肪酸であることが特に好ましく、分岐を有すると共に炭素数の多いものであることが特に好ましい。
金属超微粒子の好適な出発物質である有機酸金属塩としては、特にミリスチン酸銀、ステアリン酸銀等を挙げることができ、また平均粒子径が1乃至500μm、特に10乃至200μmの範囲にあることが好ましい。
本発明に用いる金属超微粒子を得るために必要な加熱条件は、用いる有機酸金属塩によっても相違するので、一概には規定できないが、一般的には120乃至350℃、特に170乃至300℃の温度で、30乃至1800秒、特に120乃至600秒加熱されることが望ましい。
本発明の金属超微粒子は、その最大径が1μm未満で、その平均粒子径は特に1乃至100nmの範囲にあることが望ましい。
本発明の微小蛋白質不活性化金属超微粒子を含有して成る樹脂組成物は、金属超微粒子を含有する樹脂成形品を成形可能な樹脂組成物であり、上述したように、不活性雰囲気下で有機酸金属塩を熱処理して得られた金属超微粒子を樹脂中に配合したものでもよいが、特に、上述した金属超微粒子の出発物質である有機酸金属塩を含有する樹脂組成物であることが好ましい。
すなわち前述した通り、本発明の微小蛋白質金属超微粒子の出発物質である有機酸金属塩は、樹脂組成物の成形加工の際の熱処理によって、樹脂成形品中でナノ粒子化・ナノ分散して、樹脂成形品中に本発明の微小蛋白質不活性化金属超微粒子が存在することが可能になる。
本発明の微小蛋白質不活性化金属超微粒子含有樹脂組成物においては、特にポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルを用いることが好適である。
また本発明の微小蛋白質不活性化金属超微粒子含有樹脂組成物においては、その用途に応じて、それ自体公知の各種配合剤、例えば、充填剤、可塑剤、レベリング剤、増粘剤、減粘剤、安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等を公知の処方に従って配合することができる。
本発明の微小蛋白質不活性化金属超微粒子含有樹脂組成物は、二本ロール法、射出成形、押出成形、圧縮成形等の従来公知の溶融成形に賦することにより、最終成形品の用途に応じた形状、例えば、粒状、ペレット状、繊維状、フィルム、シート、容器等の樹脂成形品を成形することができる。
樹脂成形品への成形温度は、成形方法や用いる樹脂及び有機酸金属塩の種類によって一概に規定できないが、用いる樹脂の熱劣化を生じない温度、且つ有機金属塩がナノ粒子化及びナノ分散し得る上述した温度範囲内であることが必要である。
また本発明の微小蛋白質不活性化金属超微粒子含有樹脂組成物は、それ単独で樹脂成形品を構成することもできるが、他の樹脂との組み合わせで多層構造とすることもできる。
本発明の微小蛋白質不活性化金属超微粒子含有樹脂組成物から得られた樹脂成形品は、スギ花粉等の植物性蛋白質アレルゲン物質や酵素、あるいはウィルス等を有効に不活性化することができ、しかも成形加工と同時にナノ粒子化及びナノ分散が可能であり、生産性に優れている。
本発明の微小蛋白質不活性化金属超微粒子含有コーティング剤は、上述した本発明の微小蛋白質不活性化金属超微粒子を含有する塗膜を形成可能なコーティング剤であり、上述したように、不活性雰囲気下で有機酸金属塩を熱処理して得られた金属超微粒子を塗料成分中に配合したものでもよいが、特に、上述した金属超微粒子の出発物質である有機酸金属塩を含有するコーティング剤であることが好ましい。
すなわち前述した通り、本発明の微小蛋白質不活性化金属超微粒子の出発物質である有機酸金属塩は、塗膜の焼付けの際の熱処理によって、塗料成分中でナノ粒子化・ナノ分散して、塗膜中に本発明の微小蛋白質不活性化金属超微粒子が存在することが可能になる。
有機酸金属塩等の金属有機化合物は、塗料成分100重量部に対して0.001乃至5重量部の量で配合させることが好ましく、上記範囲よりも少ないと微小蛋白質を十分に不活性化させることができず、一方上記範囲よりも多いと金属超微粒子が凝集するおそれがあるので好ましくない。
またコーティング剤においても、樹脂組成物と同様に、その用途に応じて、それ自体公知の各種配合剤、例えば、レベリング剤、増粘剤、減粘剤、安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、着色剤等を公知の処方に従って配合することができる。
コーティング剤の熱処理条件は、用いる塗料成分及び有機酸金属塩の種類によって一概に規定できないが、用いる塗料成分の熱劣化を生じない温度、且つ有機酸金属塩がナノ粒子化及びナノ分散し得る上述した温度範囲内で、60乃至600秒間加熱処理を行うことが必要である。
本発明のコーティング剤から得られた塗膜は、優れた微小蛋白質不活性化効果を有し、しかも塗膜の形成と同時にナノ粒子化及びナノ分散が可能であり、生産性に優れている。
本発明の微小蛋白質不活性化金属超微粒子含有溶液は、上述した本発明の微小蛋白質不活性化金属超微粒子を含有する溶液であり、床、壁面、カーテン、カーペット等の住宅関連部材、空調機器、織布、不織布等の繊維製品、マスク、フィルター等の濾過部材に、噴霧、塗布、含浸等させて用いることができる。
本発明の微小蛋白質不活性化金属超微粒子含有溶液においては、前述した通り、有機酸金属塩を不活性ガス雰囲気で熱処理して、予め金属超微粒子を生成し、これを溶媒中に配合することにより製造することができる。金属超微粒子は0.001乃至20重量%、特に0.01乃至10重量%の量で溶液中に含有させることが、微小蛋白質の不活性効果の点から好ましい。
実施例1〜9、11〜19及び比較例1〜7により得られたフィルム或いは実施例10、20により得られたプライマー塗布フィルムのプライマー塗膜を断面スライスし、透過型電子顕微鏡(TEM)にて観察した金属超微粒子のTEM写真を得る(尚、代表例として実施例7及び19のTEM写真を図2及び3に示した)。写真に写し出された金属超微粒子の平均粒子径を画像解析式粒子分布測定ソフトウェア:mac−viewにて測定した。
II.ダニアレルゲン不活性化効果の確認方法(ダニスキャン)
ダニスキャン(アサヒフードアンドヘルスケア社製)を用いて、Der f I(アサヒフードアンドヘルスケア社製)(ダニ虫体に含まれるアレルゲン)に対する不活性化効果の確認を行った。前記不活性化効果の確認は、ダニ抗原の存在の確認、樹脂中に金属微粒子を含有したフィルム及びプライマー塗布フィルムと抗原との接触・浸漬をそれぞれ行ない、下記に記載のダニスキャンの判定基準に従い、ダニアレルゲンの不活性化効果を確認した。
(1)ダニ抗原溶液:PPチューブ(BIO−BIK社製)にDer f I溶液20μL(ダニ抗原量2μg)を添加し、37℃2時間インキュベートした。
(2)ダニ抗原の存在の確認:インキュベート後、溶液をダニスキャン測定部に滴下し、
下記記載のCラインとTラインの着色量により前記ダニ抗原の存在を確認した。
(1)フィルムサンプル:実施例1〜9、11〜19及び比較例1〜7により得られたフィルム或いは実施例10、20により得られたプライマー塗布フィルムを幅5mm長さ100mmの短冊状に採取しフィルムサンプルとした。
(2)接触・浸漬:PPチューブ(BIO−BIK社製)にDer f I溶液20μL(抗原量2μg)を添加し、フィルムサンプルを挿入して接触・浸漬させて、37℃2時間インキュベートした。
(3)判定:インキュベート後、フィルムサンプルを除去し、溶液をダニスキャン測定部に滴下し、下記記載のCラインとTラインの着色量により不活性化効果を確認した。
1:ダニアレルゲンの汚染はない(Cライン着色、Tライン着色全くなし)
2:ややダニアレルゲンで汚染されている(Cライン着色>Tライン着色)
3:ダニアレルゲンで汚染されている(Cライン着色=Tライン着色)
4:非常にダニアレルゲンで汚染されている(Cライン着色<Tライン着色)
β-ガラクトシダーゼを用いて酵素の不活性化効果の確認を行った。前記不活性化効果の確認は、酵素の存在を確認してイニシャル値とし、一方、樹脂中に金属微粒子を含有させたフィルムとの接触・浸漬させてサンプル値とし、下記に記載する酵素不活性化率の算出を行って効果を確認した。尚、酵素の活性測定にはβ−Galactosidase Enzyme Assay System with Reporter Lysis Buffer (Promega 社製)を用い、β−ガラクトシダーゼは添付品を用いた。
(1) 酵素溶液調整:β−ガラクトシダーゼの濃度が0.1μL/1mLになるように1×Reporter Lysis Bufferで希釈する。
(2) 前処理:β−ガラクトシダーゼ溶液(0.1μL/1mL)50μLをPPチューブ(BIO−BIK社製)に添加し、37℃2時間インキュベートした。その後、1×Reporter Lysis Bufferを100μL混合した。
(3) 発色反応:Assay Bufferを150μL滴下し、混合後37℃湯浴中で30分間反応させた。
(4) 反応停止:1M炭酸ナトリウム500μL混合し、反応を停止させた。
(5) 吸光度測定:溶液の420nmの吸光度を測定し、イニシャル値とした。
(1) 酵素溶液調整:β−ガラクトシダーゼの濃度が0.1μL/1mLになるように1×Reporter Lysis Bufferで希釈する。
(2) 接触・浸漬:β−ガラクトシダーゼ溶液(0.1μL/1mL)100μLをPPチューブに添加し、サンプルフィルム(幅3mm長さ20mm)をPPチューブ内へ挿入し溶液に接触・浸漬させ、37℃2時間インキュベートした。フィルムを除去後溶液50μL採取し、1×Reporter Lysis Buffer100μLと混合した。
(3) 発色反応:Assay Bufferを150μL滴下し、混合後37℃湯浴中で30分間反応させた。
(4) 反応停止:30分後1M炭酸ナトリウム500μL混合し、反応を停止させた。
(5) 吸光度測定:溶液の420nmの吸光度を測定し、サンプル値とした。
測定したイニシャル値とサンプル値を用いて下記式より、サンプルの酵素不活性化率を求めた。
(酵素不活性化率)=(1−サンプル値/イニシャル値)×100(%)
実施例1〜9、11〜19及び比較例1〜7により得られたフィルム或いは実施例10、20により得られたプライマー塗布フィルムを、JIS Z 2801により抗菌効果の確認を行った。菌種は大腸菌(escherichia coli)を用いた。無加工フィルムの培養後菌数を抗菌加工フィルムの培養後菌数を除した数の対数値を抗菌活性値とし、抗菌効果は抗菌活性値が2.0以上の場合を○、2.0未満の場合を×とした。なお、抗菌効果の確認について黄色ブドウ球菌(S.aureus)には行っていないが、大腸菌(escherichia coli)と同様の抗菌効果があるものと推測される。
実施例1〜9、11〜19及び比較例1〜7により得られたフィルム或いは実施例10、20により得られたプライマー塗布フィルムのプライマー塗膜について、樹脂中に金属微粒子を含有させたフィルムをフーリエ変換型赤外分光光度計((株)デジラボ・ジャパン製)により常法である全反射測定法を用いて有機酸成分と金属間の結合に起因する1518cm−1付近の赤外吸光ピークを確認した。
実施例1〜9、11〜19及び比較例1〜7により得られたフィルム或いは実施例10及び20により得られたプライマー塗布フィルムについて、目視で粒子の凝集の有無を確認し、凝集がなく外観に優れているものを○、凝集があり外観不良のものを×とした。
低密度ポリエチレン樹脂5kgに、平均粒子径100μmのステアリン酸銀を1.5wt%の含有率になるように配合し、押出成形温度220℃で二軸押出機((株)東洋精機製作所製)にて押し出して厚み50μmのフィルムを作成した。
前述したダニアレルゲン不活性化効果、酵素不活性化効果、1518cm−1付近の赤外線吸収ピークの確認及び評価を行った。
ステアリン酸銀の含有率を1.0wt%とした以外は、実施例1と同様にフィルムを作成し、確認、評価を行った。
ステアリン酸銀の含有率を0.5wt%とした以外は、実施例1と同様にフィルムを作成し、確認、評価を行った。
押出成形温度を250℃とした以外は、実施例1と同様にフィルムを作成し、確認、評価を行った。
押出成形温度を270℃とした以外は、実施例1と同様にフィルムを作成し、確認、評価を行った。
平均粒子径100μmのミリスチン酸銀を用いた以外は、実施例1と同様にフィルムを作成し、確認、評価を行った。
ミリスチン酸銀の含有率を0.5wt%とした以外は、実施例6と同様にフィルムを作成し、確認、評価を行った。
押出成形温度を250℃とした以外は、実施例6と同様にフィルムを作成し、確認、評価を行った。
押出成形温度を270℃とした以外は、実施例6と同様にフィルムを作成し、確認、評価を行った。
高分子量ビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂(レゾール型)溶液及び、硬化触媒(リン酸)、平均粒子径100μmのミリスチン酸銀とを46:46:3:5の樹脂分比率で撹拌混合し、混合溶剤(シクロヘキサノン:MIBK:MEK=1:1:1)で塗料樹脂分濃度が20%になるようにプライマーを調整した。厚み50μmの2軸配向PET/I(テレフタル酸/イソフタル酸=88/12)共重合ポリエステルフィルムに、プライマーを乾燥重量で0.6g/m2となるように塗布、180℃で乾燥しプライマー塗布フィルムを作製し、確認、評価を行った。
低密度ポリエチレン樹脂5kgを押出成形温度220℃で二軸押出機((株)東洋精機制作所製)にて押し出して厚み50μmのフィルムを作成し、前述したダニアレルゲン不活性化効果、酵素不活性化効果、1518cm−1付近の赤外線吸収ピークの確認及び評価を行った。
平均粒子径4.5μmの銀を0.5wt%の含有率になるように配合した以外は、実施例1と同様にフィルムを作成し、確認、評価を行った。
平均粒子径100nmの銀を0.5wt%の含有率になるように配合した以外は、実施例1と同様にフィルムを作成し、確認、評価を行った。
公知の方法で生成したステアリン酸銀を、不活性ガス雰囲気下で温度250度で加熱して得られた粒子径1〜100nmのステアリン酸銀を0.5wt%の含有率になるように配合した以外は、実施例1と同様にフィルムを作成し、測定、算出、確認、評価を行った。
前記実施例、表1から、本発明の不活性化金属超微粒子が、アレルゲン、ウィルス等の微少タンパク質に対する不活性化に有効であることが判る。
低密度ポリエチレン樹脂5kgに、平均粒子径100μmのステアリン酸銀を0.1wt%の含有率になるように配合し、押出成形温度220℃で二軸押出機(株)東洋精機製作所製)にて押し出して厚み50μmのフィルムを作成し、前述した抗菌活性値の算出、抗菌効果の有無、1518cm−1付近の赤外線吸収ピークの確認及び評価を行った。
ステアリン酸銀の含有率を0.5wt%とした以外は、実施例11と同様にフィルムを作成し、算出、確認、評価を行った。
ステアリン酸銀の含有率を1.0wt%とした以外は、実施例11と同様にフィルムを作成し、算出、確認、評価を行った。
ステアリン酸銀の含有率を1.5wt%とした以外は、実施例11と同様にフィルムを作成し、算出、確認、評価を行った。
押出成形温度を200℃とした以外は、実施例14と同様にフィルムを作成し、算出、確認、評価を行った。
押出成形温度を270℃にした以外は、実施例14と同様にフィルムを作成し、算出、確認、評価を行った。
ポリプロピレン樹脂にした以外は、実施例11と同様にフィルムを作成し、算出、確認、評価を行った。
平均粒子径100μmのミリスチン酸銀の含有率を0.1wt%とした以外は、実施例11と同様にフィルムを作成し、確認、評価を行った。
平均粒子径100μmのミリスチン酸銀の含有率を1.5wt%とした以外は、実施例11と同様にフィルムを作成し、確認、評価を行った。
高分子量ビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂(レゾール型)溶液及び、硬化触媒(リン酸)、平均粒子径100μmのステアリン酸銀とを46:46:3:5の樹脂分比率で撹拌混合し、混合溶剤(シクロヘキサノン:MIBK:MEK=1:1:1)で塗料樹脂分濃度が20%になるようにプライマーを調整した。厚み50μmの2軸配向PET/I(テレフタル酸/イソフタル酸=88/12)共重合ポリエステルフィルムに、プライマーを乾燥重量で0.6g/m2となるように塗布、180℃で乾燥しプライマー塗布フィルムを作製し、確認、評価を行った。
平均粒子径4.5μmの銀を1.0wt%の含有率になるように配合した以外は、実施例11と同様にフィルムを作成し、確認、評価を行った。
平均粒子径100nmの銀を1.0wt%の含有率になるように配合した以外は、実施例11と同様にフィルムを作成し、確認、評価を行った。
公知の方法で生成したステアリン酸銀を、不活性ガス雰囲気下で温度250℃で加熱して得られた粒子径1〜100nmのステアリン酸銀を0.5wt%の含有率になるように配合した以外は、実施例1と同様にフィルムを作成し、測定、算出、確認、評価を行った。結果を表2に示す。
Claims (5)
- 樹脂中に、有機酸成分と金属間で結合を有する平均粒子径1〜100nmの金属超微粒子を含有して成り、且つ該金属超微粒子が、樹脂中に脂肪酸金属塩を配合し、これを加熱することにより樹脂中で生成されたものであることを特徴とする微小蛋白質不活性化樹脂組成物。
- 前記有機酸と金属間の結合に由来する1518cm−1付近に赤外吸収ピークを有する請求項1記載の微小蛋白質不活性化樹脂組成物。
- 前記有機酸が、脂肪酸である請求項1記載の微小蛋白質不活性化樹脂組成物。
- 前記金属が、金、銀、銅の少なくとも一つである請求項1記載の微小蛋白質不活性化樹脂組成物。
- 請求項1記載の樹脂組成物を塗料成分として含有するコーティング剤。
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