PL220708B1

PL220708B1 - Farba dyspersyjna antybakteryjna

Info

Publication number: PL220708B1
Application number: PL396302A
Authority: PL
Inventors: Helena Kuczyńska; Krzysztof Bortel; Gabriela Mann
Original assignee: Inst Inżynierii Materiałów Polimerowych I Barwników
Priority date: 2011-09-12
Filing date: 2011-09-12
Publication date: 2015-12-31
Also published as: PL396302A1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest farba dyspersyjna antybakteryjna, przeznaczona na ściany wewnętrzne obiektów budowlanych, narażone na rozwój bakterii i grzybów w wyniku panującej wilgoci, wadliwej konstrukcji lub otaczającego środowiska. Powłoka uzyskana tą farbą wykazuje właściwości antybakteryjne, szczególnie skuteczne w hamowaniu wzrostu bakterii Gram-dodatnich, zwłaszcza Staphylococcus aureus i Gram-ujemnych, zwłaszcza Escherichia coli. Farba dyspersyjna zawiera 0,05% do 5% wagowych ekstraktu chmielowego w postaci roztworu w rozpuszczalnikach organicznych mieszających się z wodą, korzystnie w glikolu propylenowym o stężeniu od 5% do 75% wagowych, najkorzystniej 50% wagowych, przy czym ekstrakt chmielowy zawiera co najmniej 40% wagowych humulonów (α-kwasów) oraz co najmniej 20% wagowych lupulonów (β-kwasów).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest farba dyspersyjna antybakteryjna przeznaczona na ściany wewnętrzne obiektów budowlanych narażone na rozwój bakterii w wyniku panującej wilgoci, wadliwej konstrukcji lub otaczającego środowiska. Powłoka uzyskana tą farbą wykazuje właściwości antybakteryjne, szczególnie skuteczne w hamowaniu wzrostu bakterii Gram-dodatnich, zwłaszcza Staphylococcus aureus i Gram-ujemnych, zwłaszcza Escherichia coli.

Znane i stosowane są farby dyspersyjne, oparte na wodnych dyspersjach kopolimerów octanu winylu, maleinianu winylu oraz polimerów lub kopolimerów otrzymywanych z monomerów akrylowych, metakrylowych i styrenu, do malowania podłoży mineralnych: tynków, betonów, płyt kartonowogipsowych, cegieł. Farby te są zabezpieczane jedynie przed wzrostem bakterii i grzybów w stanie ciekłym w czasie magazynowania i transportu. Jednak powłoki tych farb nie zabezpieczają malowanych powierzchni przed działaniem mikroorganizmów, stanowiąc doskonałą pożywkę dla bakterii, grzybów, alg i innych. W celu zahamowania lub niedopuszczenia do rozwoju drobnoustrojów w materiałach malarskich i na pomalowanych farbami powierzchniach, znane i stosowane są organiczne środki biobójcze.

Powszechnie znane są substancje czynne z klasy środków konserwujących spośród izotiazolinonów i benzimidazoli. Ich przykładami są N-oktyloizotiazolinon, dichloro-N-oktyloizotiazolinon, chlorometyloizotiazolinon, metyloizotiazolinon, benzizotiazolinon. Dalej jako biocydy odpowiednimi są pochodne benzimidazolu, np. 2-(metoksy-karbonyloamino)-benzoimidazol, pochodne 2,4-diamino-6-metylotio-1,3,5-triazyny, o-fenylofenol, podstawione moczniki i fenylomoczniki, pochodne ftalimidu, jodokarbaminian, piretroidy, chloroacetamid, boran sodowy, metyloizopropylofenol, metaboran sodowy, ditiokarbaminiany.

Obecnie stosowane biocydy organiczne, zawierają jedną substancję aktywną lub ich mieszaniny. Przykładowe synergistyczne mieszaniny biocydowe przedstawiono w opisie zgłoszeniowym

PCT/US03/21751.

Literatura patentowa cytuje szereg wynalazków dotyczących farb, które zawierają organiczne środki biobójcze nadające powłokom tych farb zwiększoną odporność na działanie mikroorganizmów np. opis patentowy EP 0616015, opis zgłoszenia międzynarodowego WO 9426826.

W opisie patentowym EP 0682091 scharakteryzowano kompozycję do ochrony powierzchni materiałów budowlanych przed niepożądanym skutkiem działania mikroorganizmów, która zawiera spoiwo, rozpuszczalnik organiczny, substancję zapobiegającą wzrostowi i rozprzestrzenianiu się pleśni, grzybów i alg.

Z kolei z opisu zgłoszenia międzynarodowego WO 9703135 znana jest wodorozcieńczalna kompozycja powłokowa, zawierająca emulsję polimeru akrylowego, organoalkoksysilan, biocyd organiczny, plastyfikator i wodę, do nakładania na podłoże, aby inhibitować wzrost bakterii przez dłuższy okres czasu.

Znane są z opisu patentowego PL 203423 farby dyspersyjne o podwyższonej odporności mikrobiologicznej, przeznaczone na ściany wewnętrzne obiektów budowlanych narażone na rozwój bakterii i grzybów w wyniku panującej wilgoci, wadliwej konstrukcji lub otaczającego środowiska. Farby dyspersyjne składają się z 3,0 do 20,0 części wagowych spoiwa, które stanowi wodna dyspersja akrylowa lub akrylowo-styrenowa o temperaturze zeszklenia polimeru (Tg) korzystnie w przedziale 0°C do +25°C, 30,0 do 75,0 części wagowych mieszaniny pigmentów i wypełniaczy; w tym wypełniaczy o płytkowej budowie cząstek, wypełniaczy węglanowych i/lub dolomitowych, 0,05 do 3,0 części wagowych środka zwilżającego i dyspergującego, 0,1 do 1,0 części wagowych środka przeciw pienieniu, 1,0 do 10,0 części wagowych rozpuszczalników koalescencyjnych, 0,1 do 5,0 części wagowych modyfikatora lub modyfikatorów reologii, 0,1 do 3,0 części wagowych środka konserwującego farbę i 0,05 do 3,0 części wagowych środka biobójczego zabezpieczających powłoki przed działaniem mikroorganizmów, przy czym udział środka biobójczego w całkowitej ilości spoiwa, w przeliczeniu na 100% ową zawartość substancji błonotwórczej, pigmentów i wypełniaczy oraz środka lub środków reologicznych korzystnie wynosi 0,1 do 5,0 części wagowych.

Wśród nowszych rozwiązań dotyczących ochrony mikrobiologicznej powłok farb znane jest zastosowanie preparatów nanosrebra zamiast organicznych środków biobójczych. Przedstawiona w opisie zgłoszeniowym wynalazku PL 382074 farba dyspersyjna przeciwdrobnoustrojowa zawierająca spoiwo polimerowe, modyfikatory, zagęszczacze, pigmenty i wypełniacze, charakteryzuje się tym, że spoiwo stanowi 2-18% wagowych wodnej dyspersji akrylowej lub akrylowo-styrenowej o temperaPL 220 708 B1 turze zeszklenia polimeru (Tg) w przedziale (-5)°C do +25°C, zawierającej kopolimer monomerów akrylowych i/lub metakrylowych i/lub winylobenzenu, 50-75% wagowych mieszaniny pigmentów i wypełniaczy, 05-2% wagowych środka zwilżającego i dyspergującego, 0,1-1,0% wagowych środka zmiękczającego wodę, 0,1-5% wagowych modyfikatora lub modyfikatorów reologii, 0,1-10% wagowych preparatu zawierającego nanocząstki srebra i 0,025-0,1% wagowych wody amoniakalnej i/lub amin I, II i III rzędowych i/lub związków heterocyklicznych zawierających atomy siarki i azotu, o budowie cyklicznej i o budowie łańcuchowej, przy czym wszystkie składniki farby posiadają pH obojętne lub zasadowe.

Ekstrakt chmielowy otrzymywany przez ekstrakcję chmielu ciekłym lub nadkrytycznym dwutlenkiem węgla wykorzystywany jest głównie w przemyśle piwowarskim, w kosmetyce oraz w farmacji. Tradycyjnie jest stosowany w przemyśle kosmetycznym jako składnik szamponów do włosów i w preparatach poprawiających stan skóry oraz wyciągach używanych w leczeniu dolegliwości przewodu pokarmowego.

Znane jest z opisów patentowych: US 6251461 i US 7361374 wykorzystanie roztworów ekstraktu chmielowego w produktach spożywczych, kosmetycznych i innych do hamowania wzrostu niebezpiecznych dla zdrowia, patogennych bakterii.

Znana jest z opisu patentowego US 7078062 metoda sanityzacji zwierząt hodowlanych przy użyciu wodnych roztworów ekstraktu chmielowego.

Opis patentowy US 6623775 dotyczy antybakteryjnych właściwości ekstraktu chmielowego przy stężeniu około 1 ppm lub więcej w żywności, napojach lub innych mediach.

Farba dyspersyjna antybakteryjna według wynalazku składająca się ze spoiwa w postaci wodnej dyspersji polimeru akrylowego, mieszaniny pigmentów, nieorganicznych i/lub organicznych, wypełniaczy, w tym wypełniaczy o płytkowej budowie cząstek, wypełniaczy węglanowych i/lub dolomitowych, środka zwilżającego i dyspergującego, środka odpieniającego, rozpuszczalników koalescencyjnych, modyfikatora lub modyfikatorów właściwości reologicznych, zawiera od 0,05% do 5% wagowych ekstraktu chmielowego w postaci roztworu w rozpuszczalnikach organicznych mieszających się z wodą, korzystnie w glikolu propylenowym o stężeniu od 5% do 75% wagowych, najkorzystniej 50% wagowych, przy czym ekstrakt chmielowy zawiera od 40 do 70% wagowych humulonów (a-kwasów) oraz od 20 do 40% wagowych lupulonów (β-kwasów).

W farbie dyspersyjnej według wynalazku, zamiast stosowanych powszechnie jako środki biobójcze mieszanin związków organicznych podlegających ograniczeniom wynikającym z przepisów prawa, zastosowano roślinny biocyd w postaci ekstraktu chmielowego.

Nieoczekiwanie okazało się, że wprowadzenie do składu farby dyspersyjnej określonej ilości ekstraktu chmielowego, nadaje powłoce farby właściwości antybakteryjne. Zamiast obecnie stosowanych w farbach dyspersyjnych organicznych biocydów zastosowano ekstrakt chmielowy w postaci roztworu w rozpuszczalnikach organicznych mieszających się z wodą, korzystnie w glikolu propylenowym.

Na podstawie przeprowadzonych badań mikrobiologicznych polegających na testach hamowania stref wzrostu szczepów bakterii Staphylococcus aureus ATCC 6538 i Escherichia coli ATCC 8739 stwierdzono, że zastosowanie w farbie ekstraktu chmielowego o stężeniu od 0,5% do 3% zapewnia jej skuteczne działanie przeciw szczepom bakterii Gram-dodatnich, np. Staphylococcus aureus i Gramujemnych, np. Escherichia coli.

Zastosowanie ekstraktu chmielu jako dodatku aktywnego biologicznie do farby, według wynalazku, skutecznie eliminuje zagrożenia dla zdrowia wynikające z obecności szczepów bakterii Gramdodatnich, np. Staphylococcus aureus i Gram-ujemnych, np. Escherichia coli i jest nowym rozwiązaniem w wytwarzaniu farb bakteriobójczych.

Wynalazek dotyczy zastosowania ekstraktu chmielowego jako naturalnego biocydu do farby, zwłaszcza farby dyspersyjnej. Farba dyspersyjna według wynalazku zawiera spoiwo w postaci wodnej dyspersji polimerowej, zdyspergowane pigmenty i wypełniacze, środki pomocnicze typowe dla farb dyspersyjnych, oraz ekstrakt chmielowy, którego składniki, głównie kwasy chmielowe, humulony i lupulony, nadają powłoce farby właściwości biobójcze.

Potrzeba ochrony ścian przed bakteriami pojawia się w pomieszczeniach, gdzie wymagana jest antyseptyczna atmosfera (szpitale, przychodnie, kuchnie, pomieszczenia zakładów przetwarzających żywność itp.). Farba według wynalazku zalecana jest szczególnie przy malowaniu powierzchni ścian wewnątrz pomieszczeń, w których powinny być przestrzegane warunki sanitarne np. w szpitalach,

PL 220 708 B1 w pomieszczeniach przy przetwórstwie spożywczym, itp. Nanoszenia farby na ściany dokonuje się metodą tradycyjną tj. pędzlem lub wałkiem.

Przedmiot wynalazku ilustrują przedstawione poniżej przykłady, nie ograniczając jego zakresu.

P r z y k ł a d I

Farba dyspersyjna antybakteryjna wg wynalazku składa się z 10,35% wagowych wodnej dyspersji polimeru, 5% wagowych talku; 21,5% wagowych kredy mielonej o średniej średnicy ziarna D₅₀= 5 μm; 21,5% wagowych kredy mielonej o średniej średnicy ziarna D₅₀=2 μm, 6,5% wagowych talku, 7,6% wagowych bieli tytanowej typu „rutyl”; 0,3% wagowych środka zwilżającego i dyspergującego zawierającego sole amoniowe kwasu poliakrylowego. Dodatkowo farba zawiera 0,1% wagowych silikonowego środka odpieniającego zawierającego oleje mineralne, 0,6% wagowych zagęszczacza zawierającego hydrofobowo modyfikowany polimer akrylowy, 2,0% wagowych 50% roztworu w glikolu propylenowym ekstraktu chmielowego, zawierającego 50% wagowych α-kwasów oraz 21,3% wagowych β-kwasów, 0,05% wagowych związków organicznych z grupy izotiazolonów zabezpieczających farbę przed zakażeniem mikrobiologicznym w stanie ciekłym oraz wodę w ilości uzupełniającej do 100% wagowych.

P r z y k ł a d II

Farba dyspersyjna antybakteryjna wg wynalazku składa się z 8,0% wagowych wodnej dyspersji polimeru, 5% wagowych talku; 21,5% wagowych kredy mielonej o średniej średnicy ziarna D₅₀= 5 μm; 21,5% wagowych kredy mielonej o średniej średnicy ziarna D₅₀= 2 μm, 6,5% wagowych talku, 10% wagowych bieli tytanowej typu „rutyl”; 0,3% wagowych środka zwilżającego i dyspergującego zawierającego sole amoniowe kwasu poliakrylowego. Dodatkowo farba zawiera 0,1% wagowych bezsilikonowego środka odpieniającego zawierającego oleje mineralne, 0,5% wagowych zagęszczacza bentonitowego i 0,3% wagowych zagęszczacza zawierającego pochodną hydroksyetylocelulozy, 10,0% wagowych 50% roztworu w glikolu propylenowym ekstraktu chmielowego, zawierającego 50% wagowych α-kwasów oraz 21,3% wagowych β-kwasów, 0,05% wagowych związków organicznych z grupy izotiazolonów, zabezpieczających farbę przed zakażeniem mikrobiologicznym w stanie ciekłym oraz wodę w ilości uzupełniającej do 100% wagowych.

Farba dyspersyjna według niniejszych przykładów realizacji przeznaczona jest do nakładania na ściany narażone na zasiedlanie przez bakterie.

Właściwości antybakteryjne próbki powłoki farby dyspersyjnej w porównaniu do próbki powłoki farby referencyjnej przedstawia poniższa tabela.

Badanie właściwości antybakteryjnych powłok farb przeprowadzono z użyciem TTC do wybarwienia bakterii. W badaniach zastosowano szczepy: Staphylococcus aureus ATCC 6538 oraz Escherichia coli ATCC 8739. Badanie przeprowadzano wg podanej metody: na próbki o wymiarach 3 x 3 cm nanoszono po 0,150 ml zawiesiny szczepów testowanych szczepów bakterii o stężeniu 10⁸ cfu/ml, przygotowane w buforze fosforanowym z dodatkiem peptonu. Próbki inkubowano przez 1 godz., 4 godz. oraz przez 24 godz. w temp. 37°C, a następnie zalewano podłożem TSA z dodatkiem TTC i ponownie inkubowano do uzyskania ewentualnego wzrostu bakterii.

Oznaczanie odporności powłok farby	Wyniki
Farba dyspersyjna według wynalazku przykład I i II	Farba referencyjna
na działanie szczepu bakterii: Staphylococcus aureus ATCC 6538
- po 1 godz.	brak wzrostu	silny wzrost
- po 4 godz.	brak wzrostu	silny wzrost
- po 24 godz.	brak wzrostu	silny wzrost
na działanie szczepu bakterii: Escherichia coli ATCC 8739.
- po 1 godz.	brak wzrostu	silny wzrost
- po 4 godz.	brak wzrostu	silny wzrost
- po 24 godz.	brak wzrostu	silny wzrost

Wynalazek przedstawiono jako przykładowe możliwości jego realizacji, jednakże obejmuje on również wszelkie odmiany i modyfikacje mieszczące się w ramach zastrzeżenia patentowego.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Farba dyspersyjna antybakteryjna składająca się ze spoiwa w postaci wodnej dyspersji polimeru akrylowego, mieszaniny pigmentów, nieorganicznych i/lub organicznych, wypełniaczy, w tym wypełniaczy o płytkowej budowie cząstek, wypełniaczy węglanowych i/lub dolomitowych, środka zwilżającego i dyspergującego, środka odpieniającego, rozpuszczalników koalescencyjnych, modyfikatora lub modyfikatorów właściwości reologicznych, znamienna tym, że zawiera 0,05% do 5% wagowych ekstraktu chmielowego w postaci roztworu w rozpuszczalnikach organicznych mieszających się az wodą, korzystnie w glikolu propylenowym o stężeniu od 5% do 75% wagowych, najkorzystniej 50% wagowych, przy czym ekstrakt chmielowy zawiera od 40 do 70% wagowych humulonów (a-kwasów) oraz od 20 do 40% wagowych lupulonów (β-kwasów).