JP4592459B2 - キトサンを含む抗菌組成物 - Google Patents

Description

本発明は、キトサン誘導体を含む抗菌組成物および該抗菌組成物が表面に付着してなる高分子製品に関する。

高分子製品、特に絨毯、カーペットなどに使用される合成繊維製品に抗菌性を付与することが望まれている。抗菌性を与える物質として近年、キトサンを使用することが注目されている（特許文献１、２）。

キトサンは、甲殻類から得られるキチン（β−１，４−ポリ−Ｎ−アセチル−Ｄ−グルコサミン）を熱濃アルカリ液中で脱アセチル化した誘導体（β−１，４−ポリ−Ｄ−グルコサミン）であり、生体適合性に優れた分子量５万〜５０万程度の天然高分子である。キトサンには、生分解性があり、抗菌性（特に大腸菌等、食品中などで増殖する菌の生育を阻害する作用）、保湿性、抗アレルギー性等の作用を示すばかりでなく、他の抗菌剤と比べて人体や環境に安全であることから、キトサンを含む繊維や膜などを開発する研究が盛んになってきている。
なお、キトサンの抗菌性は、分子量１０，０００以上で発揮されるが、分子量４，０００程度では発揮されない。

キチン・キトサンを高分子表面に塗布する方法として、例えば、高分子製品の表面に紫外線を照射した後、キチン・キトサン溶液を付着させ、乾燥させる方法（特許文献３）が知られている。
しかし上記方法においては、キチン・キトサン分子は、それらのアミノ基を介した化学結合により高分子表面に付着しているため、アミノ基を失ったキトサンは十分な抗菌性を発揮できないうえ、洗濯などでキトサン膜が剥離するなどの問題がある。

一方、キトサン誘導体とポリエチレングリコール誘導体を用いて合成繊維製品を加工する方法も提案されている（特許文献４）。
しかしこの方法は耐久性にすぐれた親水性能を付与することを目的とするものであり、抗菌性に関する開示はなされていない。

したがって、高分子製品にキトサンの有する抗菌性を十分に付与することができる技術が望まれている。なお、高分子製品とキトサンとは溶融しないため、溶融以外の方法でキトサンの抗菌性を高分子製品に付与する技術が求められている。
特開平７−２２９０６３号公報 特開平１０−２１９０８４号公報 特開平９−１９４６１７号公報 特開平１１−２４７０６７号公報

本発明は、人体に安全であり、かつ十分な抗菌性を付与することができる抗菌組成物を提供することを目的とする。

本発明は、キトサン、ゼラチンおよび架橋剤を含有する抗菌組成物を提供する。
本発明はまた、本発明の抗菌組成物が表面に付着してなる高分子製品を提供する。
さらに本発明は、本発明の抗菌組成物を高分子製品に適用し、乾燥させる高分子製品の抗菌処理方法を提供する。

本発明により、種々の高分子製品に、キトサンの抗菌性を付与することが可能となる。

本発明の抗菌組成物は、キトサン、ゼラチンおよび架橋剤を含有するものである。好ましくは、キトサン濃度、ゼラチン濃度および架橋剤濃度はそれぞれ０．１〜１．０重量％、０．０２〜０．２重量％および０．０５〜０．２重量％である。

本発明においてキトサンとは、分子量１０，０００〜２００，０００、好ましくは１０，０００〜７５，０００、より好ましくは１０，０００〜４０，０００、脱アセチル化度７５〜９８％のものをいう。

ゼラチンは、市販のものでもよいし、天然（動物の骨、皮）由来のものでもよい。また、かかる市販または天然由来のゼラチンをアルカリ加水分解したゼラチン、酸加水分解したゼラチンを用いてもよい。ゼラチンの分子量は１０，０００〜１００，０００程度のものが好ましい。なお、ゼラチンは本発明の抗菌組成物において結合剤（バインダー）として作用すると同時に、ゼラチンは染色性が良好なことから、高分子製品、特に繊維製品の染色性が向上する。

架橋剤は、化学反応によってゼラチン分子を架橋させる作用を有するものであれば特に限定されず、例えば、グルタルアルデヒド、多価グリシジル化合物が挙げられる。多価グリシジル化合物としては、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールＡ型ジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル等が挙げられる。かかる多価グリシジル化合物としては、市販のものを使用することもでき、例えば、ナガセケムテックス（株）製、「デナコールＥＸ−９３１」、「デナコールＥＸ−８４１」、「デナコールＥＸ−４１１」、「デナコールＥＸ−２５２」、「デナコールＥＸ−３１４」、「デナコールＥＸ−６１４Ｂ」、「デナコールＥＸ−２０１」、「デナコールＥＸ−２１１」等が挙げられる。架橋剤としてはグルタルアルデヒドが特に好ましい。

本発明の抗菌組成物の調製方法は、本発明の抗菌組成物が得られる限り特に限定されず、各成分を同時に水に添加してもよいし、それぞれ水溶液とした後に混合してもよい。あるいは、成分の一部の水溶液に残りの成分を添加してもよい。そのような調製方法としては例えば、キトサン水溶液とゼラチン水溶液を混合した液に架橋剤を添加する方法が挙げられる。

本発明による抗菌組成物が表面に付着してなる高分子製品とは、本発明による抗菌組成物を適用され、水分を乾燥により除去することにより、本発明の抗菌物質、即ちキトサンがその表面に付着した高分子製品である。本発明の抗菌組成物を付着される高分子製品は特に限定されず、合成高分子からなる製品であっても天然高分子からなる製品であってもよい。本発明においては、抗菌物質であるキトサンがゼラチンの接着力および架橋剤による化学反応によって高分子製品に付着する。

高分子製品の主成分である高分子素材は、天然または合成のいずれであってもよく天然高分子としては、綿、麻、羊毛など、合成高分子としては、ポリオレフィン系、ポリエステル系、全芳香族ポリマー、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル系、ポリフッ素系、ポリエポキシ系などが挙げられる。具体的には、ポリオレフィン系合成高分子として、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとプロピレンの共重合物または混合物が、ポリエステル系高分子化合物として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタラート）、ポリエチレン２・６ナフタレート、ポリアリレート、ＰＥＴとＰＢＴの共重合物または混合物が、全芳香族系ポリマーとして、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリ−ｐ−フェニレン・テレフタルイミド、ポリ−ｍ−フェニレンイソフタルアミド、ポリアリレン・サルファイトが例示される。

高分子製品とは、上記のような高分子素材からなる成形品または繊維製品を意味する。具体的には、高分子素材製の成形品、糸、紐、ロープ、織物、不織布などの繊維製品、シート、フィルムなどが挙げられる。

かかる高分子製品のなかでも合成繊維製品が好ましく、合成繊維製品としては特に再生材料として注目されているＰＥＴ繊維製品が好ましい。合成繊維製品の具体例としては、特にハウスダストによるアレルギーなどが問題になっていることから、カーペットが好ましい。また、作業服や白衣など、衛生面が重視される繊維製品なども例示される。

本発明の抗菌組成物を繊維に付着させる場合、繊維重量に対するキトサンおよびゼラチンの付着量は、それぞれ、０．２〜１．０重量％および０．２〜０．８重量％が好ましい。

本発明の抗菌処理方法は、本発明による抗菌組成物を高分子製品に適用する工程および乾燥させる工程を含む。ここで抗菌組成物の適用は、高分子製品に対して抗菌組成物をスプレー装置などにより噴霧して行ってもよいし、抗菌組成物に高分子製品を浸漬して行ってもよい。

乾燥工程は、抗菌組成物から水分を実質的に除去される限りいかなる方法を用いて行ってもよいが、例えば、繊維をコンベアに載せて１００〜１１０℃で１０〜２０分間熱風乾燥するとよい。乾燥により水分を実質的に除去することにより、抗菌物質であるキトサンを含有する硬化膜が形成される。

本発明の抗菌処理方法において所望によりさらに熱処理工程を含めてもよい。熱処理は繊維をコンベアに載せて、１１０〜１３０℃にて１０〜３０分間程度行うとよい。熱処理は、乾燥工程と同時に行ってもよいし、乾燥工程の前または後に行ってもよい。熱処理によって架橋反応が促進される。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

（有）グラスベンチャー製キトサン（分子量４０，０００、脱アセチル化度９５％）を４％酢酸水に溶解し、１重量％のキトサン水溶液を調製した。また、宏榮化成（株）製牛骨由来アルカリ処理ゼラチン（分子量１００，０００）を水に溶解し、１重量％のゼラチン水溶液を調製した。これらの水溶液を１．５：１．０の比率で混合し、さらに架橋剤としてグルタルアルデヒドを０．１重量％になるように添加し、本発明の抗菌組成物である塗布液を得た。

ＰＥＴ繊維の製造設備の押出ノズルと延伸紡糸部との間に、塗布液の噴霧設備を設置した。噴霧設備に上記塗布液を注入し、キトサン、ゼラチンの付着量が０．６８、０．４５（繊維に対する重量％）となるように噴霧設備を調節して塗布液をＰＥＴ繊維に適用し、乾燥及び熱処理工程を施して、試料を作成した。

得られた試料を用いて、筒編み地（７ｃｍｘ２０ｃｍ）を作り抗菌性試験の被験サンプルとした。抗菌性試験の方法はシェイクフラスコ法で行った。

大腸菌株ＯＷ６(Escherichia coli OW6)、枯草菌株１６８(Bacillus subtilis 168)をＬＢ液体培地（トリプトンペプトン１０ｇ／ｌ、イーストエクストラクト５ｇ／ｌ、ＮａＣｌ５ｇ／ｌ、ＭｎＣｌ_２・４Ｈ_２Ｏ ０．１ｍＭ、ｐＨ７．０）中で３７℃、１２０ｒｐｍで１６時間培養した。得られた培養液０．０２ｍｌを、被験サンプルまたは対照サンプル（３ｃｍｘ３ｃｍ）を浸したＬＢ液体培地２０ｍｌを含むフラスコに入れて、３７℃、１２０ｒｐｍで７時間培養し濁度（波長６５０ｎｍで測定）の変化を調べた。測定結果を表１に示す。

以上の結果から、キトサンで加工したＰＥＴ繊維は大腸菌株ＯＷ６および枯草菌株１６８の増殖を抑制し、抗菌性を示すことが判明した。

本発明の抗菌組成物は、様々な高分子製品、特にカーペット、作業服、白衣などの繊維製品に用いることができる。

Claims (6)

1. キトサン、ゼラチンおよび架橋剤を含有する抗菌性組成物を、ＰＥＴ繊維表面に付着させてなるＰＥＴ繊維製品。
2. 架橋剤がグルタルアルデヒドである、請求項１のＰＥＴ繊維製品。
3. ＰＥＴ繊維製品がカーペットである、請求項１または２のＰＥＴ繊維製品。
4. キトサン、ゼラチンおよび架橋剤を含有する抗菌性組成物を、ＰＥＴ繊維製品に適用し、乾燥させ、熱処理することを含む、ＰＥＴ繊維製品の抗菌処理方法。
5. 架橋剤がグルタルアルデヒドである、請求項４の抗菌処理方法。
6. ＰＥＴ繊維製品がカーペットである、請求項４または５の抗菌処理方法。