JP3584987B2 - メチレン−ビス（チオシアネート）および有機酸を含む相乗的抗微生物組成物 - Google Patents

Description

本発明は、種々の製品、材料または基材、特に、工業製品、材料または基材中において１種類またはそれ以上の微生物の増殖を制御する並びに細菌および真菌によって引き起こされる腐敗を防止するのに有用なある種の組成物および処理に関する。これらの製品、材料または基材としては、ペイント、なめし革、木材、木材パルプ、木材チップ、デンプン、タンパク質性材料、ランバー、動物皮革、植物性なめし液、化粧品、洗面用製剤、アクリルラテックスペイントエマルジョン、接着剤、コーティング、金属工作液、冷却塔水、生地、石油化学製品、医薬品、地質掘削用潤滑剤、ペーパーミル液および土壌化学組成物がある。
本発明の組成物を包含する新規の組成物および処理は、細菌および真菌を含む微生物に対して予想外の相乗的活性を示す。具体的に、本発明は、メチレン−ビス（チオシアネート）および少なくとも１種類の有機酸、その塩またはエステルを含む組成物並びに処理の使用に関する。
上記で論及された多数の製品、材料または基材は、湿潤したりまたは水中処理された場合、細菌および／または真菌劣化すなわち分解を阻害する工程をとらないならば、該劣化すなわち分解に対して感受性である。微生物によって引き起こされる劣化すなわち分解を制御するために種々の工業用殺微生物剤が用いられるが、これら殺生物剤の多くは、それらが望ましくない臭いを有し、原価が高く、低い有効性度を示し、そして／または貯蔵、使用および／若しくは取扱いに関して危険を生じるので、有用性が疑われる。
例えば、有機水銀化合物、有機スズ化合物および塩素化フェノールのような一般的な工業用殺微生物剤の使用は、それらの高毒性のために最近益々規制が強化されてきたし且つそれらの環境に対する悪影響が懸念される。したがって、毒性が低く且つ標準使用量で長期の殺生物作用を示すことができる改良された殺生物剤が産業界で絶えず求められてきた。
有機酸は単独で用いられて微生物を制御することができ、概して、これらの化合物のいくつかは安全と認められるが、それらの多くは、極めて高濃度で用いられなければ細菌および真菌に対する効力が低い。過剰濃度において、これらの有機酸は費用がかかることがありうるし、しかもある種の工業材料に対して腐蝕性でもありうる。したがって、有機酸の過剰使用を妨げることができ、そのために費用を低減させることができる方法が望ましい。
或いは、メチレン−ビス（チオシアネート）は、低毒性殺生物剤として低濃度において単独で用いることができる。しかしながら、低濃度でのメチレン−ビス（チオシアネート）の抗微生物範囲は狭い傾向があり、微生物の増殖を完全に防止することができない。
したがって、本発明は、先行技術の課題、限界および欠点の一つまたはそれ以上を実質的に除去する殺微生物組成物およびこれらの組成物を包含する処理に関する。特に、本発明の組成物は、少なくとも１種類の微生物、特に、真菌または細菌の増殖を長期間にわたって制御することができ、しかも使用するのに安全で且つ経済的である。本発明は、更に、少なくとも１種類の微生物の増殖を制御する方法すなわち処理に関する。
本発明は、相乗的有効量のメチレン−ビス（チオシアネート）および少なくとも１種類の有機酸、その塩またはエステルを含む、少なくとも１種類の微生物の増殖を制御する組成物を提供する。該組成物は、広範囲の微生物に対する優れた殺微生物活性を低濃度で与える。
本発明は、更に、少なくとも１種類の微生物による攻撃に対して感受性の材料または基材中または上の該微生物の増殖を制御する方法であって、本発明の組成物の成分が相乗的有効量で存在している該組成物を該材料または基材に対して加える工程を含む上記方法を提供する。
更に、本発明は、細菌および／または真菌によって引き起こされる製品、材料または基材の腐敗を防止する方法であって、本発明の組成物の成分が相乗的有効量で存在している該組成物を該製品、材料または基材に対して加える工程を含む上記方法を提供する。
相乗的有効量は、処理される材料または基材によって変化し、そして特定の用途に対しては、むやみに実験することなく当業者によって慣例的に決定されうる。
本発明は、更に、上記の製品、材料または基材に対するメチレン−ビス（チオシアネート）および少なくとも１種類の有機酸、その塩またはエステルの別々の添加を包含する。この実施態様により、該成分は、使用時において系中に存在するメチレン−ビス（チオシアネート）および少なくとも１種類の有機酸、その塩またはエステルの最終量が、少なくとも１種類の微生物の増殖を制御するのに必要なその相乗的有効量であるように、系に対して個々に加えられる。
本発明の組成物はまた、微生物による攻撃に対して感受性である様々な種類の工業製品、基材または材料を保存する場合に有用である。このような製品、基材または材料としては、制限されないが、染料、ペースト、ランバー、なめし革、生地、パルプ、木材チップ、なめし液、ペーパーミル液、ポリマーエマルジョン、ペイント、紙および他のコーティングおよびサイズ剤、金属工作液、地質掘削用潤滑剤、石油化学製品、冷却水系、医薬品、化粧品並びに洗面用製剤がある。
組成物はまた、種子または作物を微生物腐敗から保護するための土壌化学製剤において有用でありうる。
本発明の更に別の利点を、一部分は以下の説明で示すが、一部分は説明から明らかであるしまたは発明の実施によって知ることができる。本発明の利点は、請求の範囲において具体的に指摘された要素および組合せによって実現されうるし且つ得ることができる。
前述の概説および以下の詳細な説明はどちらも、単に典型であり且つ説明するだけのものであり、請求の範囲に記載の本発明を制限するものではないということは理解されるべきである。
２種類の化学的殺微生物剤を組合せて一つの製品にするかまたは別個に加える場合、三通りの結果が可能である。
（１）製品中の化学薬品は相加（中性）作用を生じると考えられる。
（２）製品中の化学薬品は拮抗（負の）作用を生じると考えられるし、または
（３）製品中の化学薬品は相乗（正の）作用を生じると考えられる。
相加作用には、個々の成分にまさる経済的利点がない。拮抗作用は負の効果を生じると考えられる。相加作用よりも拮抗作用よりも少ないと考えられる相乗作用のみが正の効果を生じ、したがって経済的利点を有すると考えられる。
殺微生物剤文献において、２種類の殺生物剤を混合して製剤を生成した場合に相加、拮抗または相乗作用が得られるかどうかを、実際に試験する前に知る可能性を与える理論的な方法が存在しないことは周知である。
メチレン−ビス（チオシアネート）および少なくとも１種類の有機酸、その塩またはエステルを組合せた殺微生物組成物は、それぞれの成分単独と比較して予想外の相乗作用を実証する。したがって、これらの組成物は、優位、すなわち、広範囲の微生物に対する低濃度での相加殺微生物活性よりも大になる。微生物の例としては、真菌および細菌、例えば、制限されないが、トリコデルマ・ハージアヌム（Trichoderma harzianum）および緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa）がある。これら２種類の微生物は、製品、材料または基材の腐敗に関係した最も一般的な微生物の一部である。これら２種類は、制御するのに最も手強い微生物の一部でもあるので、本発明の組成物は、大部分の細菌および真菌に対して有効であると考えられる。好ましくは、本発明の組成物は低毒性である。
メチレン−ビス（チオシアネート）（MTC）の製造は、開示がそのまま援用される米国特許第3,524,871号明細書に記載されている。MTCは商業的に入手可能であるし、また、商業的に入手可能な原料から容易に合成される。本発明による好ましいMTCは、２−メチレン−ビス（チオシアネート）である。
本発明の有機酸は、MTCと組合わされた場合に相乗作用を生じる任意の有機酸である。有機酸の例としては、芳香族有機酸、環状有機酸、脂肪族有機酸、それらの塩またはエステルがある。本発明による有効な有機酸の具体的な例としては、デヒドロ酢酸、オクタン酸、ノナン酸、ギ酸、ソルビン酸、酢酸、シュウ酸、グリコール酸、クエン酸、グルコン酸、リンゴ酸、プロピオン酸、ラウリン酸、ウンデシレン酸、安息香酸または安息香酸の誘導体、例えば、２−ヒドロキシ安息香酸、３−ヒドロキシ安息香酸若しくは４−ヒドロキシ安息香酸、メチルパラベンまたはプロピルパラベンがある。
有機酸の塩、好ましくは、カルシウム、亜鉛、カリウムまたはナトリウムを含むもの、たとえば、安息香酸ナトリウムおよびソルビン酸カリウムを用いることができる。好ましいエステルはパラベン、例えば、メチルパラベンおよびプロピルパラベンである。
本発明により、これらの有機酸、塩またはエステルの混合物もまた用いることができる。このような混合物をMTCとの組合せで用いる場合、混合物中の少なくとも１種類の有機酸は、MTCとの相乗的関係を有する。本発明において有用な有機酸、塩およびエステルは商業的に入手可能であるしまたは商業的に入手可能な原料から合成することができる。
有機酸は、例えば、製品、材料または基材と該酸との相溶性に基いて選択されうる。相溶性は、用いられる製品、材料または基材に対して有機酸を加えることによって容易に決定される。
相溶性は、流体系中の溶解度および／または問題の流体との反応性の欠如などの判定基準によって決定されうる。流体系中で用いる場合、例えば、有機酸は特定の流体系中において自由に溶解しまたは分散して均一溶液または分散液を生じることが好ましい。液体系の例は、なめし液、ペーパーミル液、冷却塔水およびペイントである。
本発明により、組成物は、具体的な用途に応じて固体、分散液、エマルジョンまたは溶液の形であってよい。更に、組成物の成分は、製品、材料または基材に対して別々に適用されてよいしまたは最初に混合された後に適用されてよい。
本発明の組成物は、成分（Ａ）および（Ｂ）を有機溶媒中に溶解することによって液体の形で製造することができる。
好ましい実施態様についての以下の考察において、成分（Ａ）は２−メチレン−ビス（チオシアネート）であり且つ成分（Ｂ）は少なくとも１種類の有機酸、その塩またはエステルである。
上記のように、組成物の成分（Ａ）および（Ｂ）は相乗的有効量で用いられる。（Ａ）対（Ｂ）の重量比は、微生物の種類、並びに組成物が適用される製品、材料または基材に応じて変化する。当業者は、具体的な用途に適当な重量比を容易に決定することができる。
本発明において、成分（Ａ）対成分（Ｂ）の重量比、好ましくは、約0.01:99〜約99:0.01、更に好ましくは、約1:30〜約30:1、そして最も好ましくは、約1:5〜約5:1である。
下記の有機酸に対するMTCの重量比の下記の概算範囲もまた本発明により好ましい。
MTC:安息香酸 1:5 〜 0.1:100
MTC:安息香酸ナトリウム 1:100〜 0.1:400
MTC:メチルパラベン 1:5 〜0.01:100
MTC:プロピルパラベン 1:5 〜0.01:100
MTC:p−ヒドロキシ安息香酸 1:5 〜 0.1:250
MTC:デヒドロ酢酸 1:5 〜 1:400
MTC:オクタン酸 1:5 〜 1:400
MTC:ノナン酸 1:10 〜 1:400
MTC:ギ酸 1:50 〜 1:800
MTC:ソルビン酸 1:5 〜 0.1:100
MTC:ソルビン酸カリウム 1:5 〜 1:800
MTC:酢酸 1:100〜 1:200
MTC:シュウ酸 1:50 〜 1:200
MTC:グリコール酸 1:100〜 1:400
MTC:クエン酸 1:100〜 1:400
MTC:リンゴ酸 1:100〜 1:400
MTC:プロピオン酸 1:10 〜 1:400
MTC:ラウリン酸 1:5 〜 0.1:400
MTC:ウンデシレン酸 1:5 〜 0.1:500
しかしながら、概して、有効な殺真菌および殺細菌反応は、相乗的組合わせを、メチレン−ビス（チオシアネート）約0.01ppm〜約3000ppm、好ましくは、約0.1ppm〜約1000ppm、そして最も好ましくは、約0.1ppm〜約500ppm、および有機酸約0.1ppm〜約１重量％、好ましくは、約0.1ppm〜約5000ppm、そして最も好ましくは、約0.1ppm〜約2000ppmの範囲の濃度で用いる場合に得ることができる。
本発明は、更に、少なくとも１種類の微生物による攻撃に対して感受性の材料または基材中または上の該微生物の増殖を制御する方法であって、本発明の組成物の成分が相乗的有効量で存在している該組成物を該材料または基材に対して加える工程を含む上記方法を提供する。
更に、本発明は、細菌および／または真菌によって引き起こされる製品、材料または基材の腐敗を防止する方法であって、本発明の組成物の成分が相乗的有効量で存在している該組成物を該製品、材料または基剤に対して加える工程を含む上記方法を提供する。例えば、組成物は、種子または作物、例えば、綿、オオムギ、コメ、トウモロコシ、タバコ等の腐敗を防止するのに用いることができる。
組成物の適用様式および割合は、組成物の目的の用途に応じて変化する。例えば、組成物は、材料または製品上に噴霧することによってまたははけ塗りすることによって適用しうる。材料または製品はまた、組成物の適当な配合物中に浸漬することによって処理しうる。液体または液体様基材に対しては、組成物を注入することによってまたは適当な装置を用いて計量することによって該基剤中に加えることがありうるし、その結果、組成物を含む溶液または分散液を生じる。液体防腐剤として用いる場合、例えば、組成物は水性エマルジョンとして製造することができる。必要ならば、界面活性剤を組成物に対して加えてよい。
本発明により、殺虫剤等のような追加の成分を、組成物の相乗作用に影響を与えることなく前述の製剤に対して加えることができる。用いることができる殺虫剤としては制限されないが、ピレトリン、ニコチン、クロルデン、パラチオンおよびメトキシクロルがある。
上記の組合わせの相乗活性は、以下に例証されるように、標準的な実験室技術を用いて確証された。以下の実施例は本発明の範囲を例証するものであり、制限するものではない。
微生物学的評価
A. 真菌評価
無機塩類−グルコース培地を、脱イオン水１リットルに対してKH₂PO₄ 0.7g、MgSO₄・7H₂O 0.7g、NH₄NO₃ 1.0g、NaCL 0.005g、FeSO₄・7H₂O 0.002g、ZnSO₄・7H₂O 0.002g、MnSO₄・7H₂O 0.001gおよびグルコース10gを加えることによって最初に製造した。培地のpHは、1N NaOHによって６に調整された。次に、培地を5mL量で試験管中に分配し且つ121℃で20分間オートクレーブ滅菌した。
真菌トリコデルマ・ハージアヌムを、ジャガイモデキストロース寒天斜面上で増殖させ、そして斜面から胞子を滅菌食塩水溶液中に洗い流すことによって胞子懸濁液を調製した。所望の濃度で殺生物剤を滅菌無機塩類−グルコース培地に対して加えた後、真菌胞子懸濁液を加えた。最終胞子濃度は約10⁶cfu/mLであった。接種培地を28℃で14日間インキュベートした。
B. 細菌評価
栄養ブイヨン（脱イオン水2.5g/リットル）を調製し、そのpHを1N HCLによって６に調整した。これを5mL量で試験管中に分配し且つ121℃で20分間オートクレーブ滅菌した。所望の濃度で殺生物剤を栄養ブイヨンに対して加えた後、緑膿菌細胞約9.3x10⁸cfc/mLの懸濁液100マイクロリットルを加え且つ37℃で48時間インキュベートした。
実施例１〜19において、成分Ａと称するメチレン−ビス（チオシアネート）および成分Ｂと称する対応する有機酸、その塩またはエステルの組合わせを、上記の方法を用いて真菌トリコデルマ・ハージアヌムに対しておよび細菌緑膿菌に対しても、種々の割合および一定範囲の濃度での一連の試験で試験することによって相乗作用が実証された。
ＡおよびＢを含む混合物中の各成分ＡおよびＢに対して並びに単独で作用する各成分ＡおよびＢに対して、真菌の増殖を２週間および細菌の増殖を48時間完全に防げる最低濃度を決定した。これらの濃度を相乗作用計算のための終点として用いた。次に、単独または上記の混合物中の成分の終点を、同様に調製されたフラスコまたは試験管中の単独の純活性成分の終点と比較した。
相乗作用は、クル（Kull）,E.C.、アイスマン（Eisman）,P.C.、シルヴェストルヴィツ（Sylwestrwicz）,H.D.およびメーヤー（Mayer）,R.L.、1961年、Applied Mi crobiology.9:538〜541によって記載された方法によって実証されており、そこにおいて、
QA/Qa＋QB/Qbは１未満である。
Qa＝終点を生じた単独で作用する化合物Ａのppmでの濃度。
Qb＝終点を生じた単独で作用する化合物Ｂのppmでの濃度。
QA＝終点を生じた混合物中の化合物Ａのppmでの濃度。
QB＝終点を生じた混合物中の化合物Ｂのppmでの濃度。
QA/QaおよびQB/Qbの合計が１より大である場合に拮抗作用が示され、そして合計が１に等しい場合に相加作用が示される。この値の合計が１未満である場合、相乗作用が存在する。
本発明の組成物の相乗作用を実証するこの手順は広範囲に用いられ且つ許容される。更に詳細な情報は、クルらによる論文で与えられている。この手順に関する更に別の情報は、開示がそのまま援用される米国特許第3,231,509号明細書に包含されている。
実施例は、ほとんど全部の試料において、MTCと対応する有機酸との組み合わせが、（１未満の比率値によって示された）相乗的結果を生じたことを実証している。表２の＜1.25または＜1.5などの、単独で用いられた酸の終点が決定されないために相乗的結果が確定されなかった試料がいくつかあった。
本発明の組成物および方法において、発明の精神または範囲を逸脱することなく様々な修正および変更を行うことができるということは当業者に明らかである。したがって、本発明は、本発明の修正および変更が請求の範囲の範囲内およびそれらの均等物になるという条件ならばそれらを包含するということを意味する。

Claims (11)

1. 相乗的有効量の（Ａ）メチレン−ビス（チオシアネート）および（Ｂ）安息香酸、安息香酸ナトリウム、ｐ−ヒドロキシ安息香酸、メチルパラベン、プロピルパラベン、デヒドロ酢酸、オクタン酸、ノナン酸、ギ酸、ソルビン酸、ソルビン酸カリウム、酢酸、シュウ酸、グリコール酸、クエン酸、リンゴ酸、プロピオン酸、ラウリン酸、ウンデシレン酸、それぞれの塩およびエステル、並びにそれらの混合物から成る群より選択される少なくとも１種類の有機酸、その塩またはエステルを含む、少なくとも１種類の微生物の増殖を制御する組成物。
2. 微生物が細菌または真菌である請求項１に記載の組成物。
3. 前記細菌または真菌が、トリコデルマ・ハージアヌム（Trichoderma harzianum）または緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa）である請求項２に記載の組成物。
4. メチレン−ビス（チオシアネート）が２−メチレン−ビス（チオシアネート）である請求項１に記載の組成物。
5. （Ａ）対（Ｂ）の重量比が約1:30〜約30:1である請求項１〜４のいずれかに記載の組成物。
6. （Ａ）対（Ｂ）の重量比が約1:5〜約5:1である請求項５に記載の組成物。
7. 濃度の重量比が、メチレン−ビス（チオシアネート）約0.1ppm〜約500ppmおよび有機酸約0.1ppm〜約2000ppmである請求項１〜４のいずれかに記載の組成物。
8. 少なくとも１種類の微生物による攻撃に対して感受性の製品、材料または基材中または上の該微生物の増殖を制御する方法であって、請求項１〜７のいずれかに記載の組成物を該製品、材料または基材に対して施用する工程を含む上記方法。
9. 前記製品、材料または基材が、木材パルプ、木材チップ、ランバー、ペイント、なめし革、接着剤コーティング、動物皮革、なめし液、ペーパーミル液、金属工作液、石油化学製品、医薬品、冷却塔水、化粧品、洗面用製剤、生地、地質掘削用潤滑剤または作物若しくは種子保護用の土壌化学組成物である請求項８に記載の方法。
10. 前記成分（Ａ）および（Ｂ）を、製品、材料または基材に対して別々に施用するか、または、前記成分（Ａ）および（Ｂ）を初めに混合した後、製品、材料または基材に対して加える請求項８に記載の方法。
11. 細菌、真菌または両方によって引き起こされる製品、材料または基材の腐敗を防止する方法であって、該腐敗を防止するのに有効な量の請求項１〜７のいずれかに記載の組成物を該製品、材料または基材に対して施用する工程を含む上記方法。