СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВИНИЛОВЫХ ОБОЕВ С БАКТЕРИЦИДНЫМ ПОКРЫТИЕМ Российский патент 2021 года по МПК D21H27/20 D21H21/36 B82B3/00 C09D5/14 

Изобретение относится к способам получения обоев с бактерицидным покрытием, которое препятствует образованию бактерий и грибков на поверхностях оклеенных изделий и способно также самостоятельно устранять из воздуха помещения патогенных микроорганизмов и ингибировать процесс их размножения. Изобретение может быть использовано для обеззараживания поверхностей и воздуха в помещениях, особенно, в местах скопления людей, в медицинских учреждениях.

Одним из вариантов решения проблем обеззараживания поверхностей и воздуха в помещениях, особенно, в местах скопления людей, в медицинских учреждениях, может стать оклеивание поверхностей обоями с бактерицидным покрытием на основе водно-дисперсных ЛКМ (лакокрасочных материалов) с наноразмерными частицами серебра, меди или золота с повышенной биоцидной активностью, которые препятствуют образованию бактерий и грибков на поверхностях, а также способны самостоятельно устранять из воздуха помещения патогенных микроорганизмов и ингибировать процесс их размножения.

Известны антибактериальные обои и способ их получения [CN 110157344, 2019-08-23, С08K 13/02; С08K 3/04; С08K 3/08; С08K 3/22; С08K 3/34; С08K 5/12; С08K 5/523; C08L 61/06; C08L 69/00; C08L 87/00; C08L 97/02; C09J 11/04; C09J 163/00; C09J 7/29; C09J 7/30; E04F 13/00]. Поверхностный слой обоев содержит наночастицы серебра, обеспечивающие их бактерицидные свойства. Способ изготовления обоев включает следующие этапы: 1) Приготовление смеси, включающей антибактериальный агент, путем механического перемешивания компонентов смеси; 2) термообработка смеси; 3) экструзионное формование.

В указанном решении минимальное содержание наночастиц серебра по массе составляет более 0,3% (1: 300). В предлагаемом решении - 0,01%. В указанном решении нет информации о том, как синтезированы и хранятся наночастицы серебра, нет данных по размерам наночастиц серебра, нет количественной информации об эффективности антибактериального действия и о длительности бактерицидных свойств.

Известны антибактериальные обои и способ их получения [CN 102660908, 2012-09-12, В32В 33/00; D21H 27/20; E04F 13/075]. Обои содержат подложку, печатный слой, и антибактериальный слой. Антибактериальный слой образован печатной краской, содержащей следующие компоненты в частях по весу: 100 частей лака для печати на водной основе и от 0,1 части до 2 частей антибактериального агента. Краска на водной основе для печати выбирается из матового лака для печати на водной основе или прозрачного лака для печати на водной основе. Антибактериальный агент - серебро, причем приведены примеры осуществления изобретения для неорганических комплексов, таких как серебро-циркониевый-фосфат и жидкое стекло с внедренными ионами серебра. Подложка - это любая бумага из древесной массы, флизелиновая бумага и ткань.

В указанном решении антибактериальный агент добавляют в краску или лак на водной основе и смешивают механически до получения однородной суспензии. В указанном решении не используют наночастицы серебра, нет информации о долговечности бактерицидных свойств. Заявлено, что бактерицидная активность обоев превышает 99,99% для Escherichia coli, Staphylococcus aureus и других видов бактерий, но нет подтверждающей экспериментальной информации.

Наиболее близким по совокупности признаков является изобретение обои с бактерицидными свойствами [RU 2417281; 30.11.2009; D21H 27/20; D21H 21/36; D21H 19/36; C09J 7/04; C09D 5/14]. Общая технология изготовления обоев, согласно описанию указанного изобретения, включает:

1) нанесение покрытия с бактерицидным агентом на обои, например, валками или распылением; 2) удаление воды, входящей в состав лака, после нанесения покрытия путем воздействия на лицевую сторону обоев, например, теплым воздухом. Антибактериальное покрытие обоев выполняют нанесением суспензии, соотношение ингредиентов в которой составляет: 95-99,99 мас. % лака и 0,01-5 мас. % порошка пористого углеродного носителя с наночастицами серебра размерами 2-50 нм, полученной смешиванием с помощью ультразвука.

Однако в описании изобретения нет информации о деталях используемого метода диспергирования, что важно для получения суспензии с высокой степенью дисперсности.

В указанном решении упомянуто, что порошок пористого углеродного носителя с наночастицами серебра получают путем высокотемпературного испарения композитного графит-серебряного электрода известными методами при варьировании режимных параметров процесса. Однако в описании изобретения нет информации о деталях используемого метода, что влияет на качество получаемого материала.

В указанном решении нет количественной информации об эффективности антибактериального действия обоев с покрытием на основе суспензии с концентрацией нанопорошка Ag-C 0,01-5 мас. %. Также нет информации о длительности бактерицидных свойств покрытия. Такие сведения отсутствуют, так как не проводились исследования ни для одной из указанных концентраций суспензии, ни на одном из микроорганизмов.

Кроме того, указанное изобретение направлено на достижение другого результата, а именно, создание обоев, имеющих однослойное антибактериальное покрытие малокомпонентного состава и простую технологию изготовления.

Следует отметить также, что из уровня техники известны способы получения металл-углеродных нанокомпозитов.

Известен способ синтеза наночастиц металлов осаждением на пористый углеродный материал [RU 2685564, 09.01.2018, B22F 9/12, С23С 14/30, B82Y 40/00]. В указанном решении синтез материала осуществляют нанесением наночастиц металла, в том числе серебра, на уже заранее подготовленную углеродную матрицу. Способ осуществляют в два этапа: синтез углеродной матрицы; нанесение наночастиц металла распылением электронным пучком в вакуумной камере.

Указанный способ имеет ряд, как технических недостатков, так и недостатков по свойствам синтезируемого материала.

Известны способы синтеза металл-углеродных нанокомпозитов в плазме дугового разряда постоянного тока, например, способ синтеза наноструктурного композиционного СеО₂ - PdO материала [RU 2532756, 01.07.2013, В82В 3/00, B01J 37/34, C01F 17/00, B01J 23/63, B01J 23/44], способ синтеза порошка суперпарамагнитных наночастиц Fe₂O₃ [RU 2597093, 25.06.2015, C01G 49/06, В82В 3/00, B82Y 30/00, B22F 9/14, B22F 9/16, H01F 1/01].

В этих решениях используют двухстадийный метод синтеза. Первая стадия синтеза: синтез металл-углеродного наноструктурного материала в дуговом разряде при распылении композитного металл-графитового электрода в среде инертного газа. Вторая стадия: отжиг в кислородсодержащей атмосфере.

Отличие состоит в использовании другого металла при другом диапазоне определяющих параметров (ток, напряжение, давление, состав распыляемого электрода), а также простоте способа (количество стадий).

Также следует отметить, известные из уровня техники способы диспергирования в жидкости ультразвуком наночастиц металлов, например:

Способ приготовления водного раствора нанокомпозита серебро-углерод [TW 201804478; 2018-02-01; B01J 19/10; B22F 9/24; Н01В 1/02; Н01В 1/04; Н01В 13/00; H01G 11/30], включающий два этапа. На первом этапе создают устойчивую водную суспензию на основе углеродных материалов, стабилизированную сульфонат-анионным поверхностно-активным веществом. На втором этапе в суспензию добавляют капельки воды с растворенной солью серебра и обрабатывают ультразвуком.

Способ сложен в реализации. Наночастицы серебра в жидкости подвержены коагуляции, так как они не покрыты углеродной матрицей, следовательно, их бактерицидная активность падает в зависимости от скорости их коагуляции и роста их размеров.

Способ синтеза магнитной жидкости на основе воды и магнитных наночастиц на углеродной матрице [RU 2635621; 18.12.2015; H01F 1/44; В82В 3/00; B82Y 40/00; B82Y 99/00], включающий стабилизацию магнитных наночастиц поверхностно-активным веществом, сепарацию и ультразвуковое диспергирование полученного раствора. Изобретение позволяет синтезировать магнитную жидкость, устойчивую к коагуляции магнитных частиц.

В указанном решении в качестве одного из компонентов диспергируемого раствора используют порошок магнитных наночастиц на углеродной матрице, полученный плазменно-дуговым методом при распылении железо-графитового электрода при соответствующих параметрах процесса. Для создания устойчивой водной суспензии на основе железо-углеродного порошка используют ПАВ (неонол).

Указанный способ сходен с этапом диспергирования серебро-углеродного нанопорошка и базовой жидкости в заявляемом изобретении по ряду признаков:

• используют порошок наночастиц металла на углеродной матрице;

• порошок получен плазменно-дуговым методом при распылении композитного металл-графитового электрода;

• диспергирование осуществляют ультразвуком;

• полученную дисперсию отстаивают и сливают.

Однако указанный способ предназначен для получения жидкости с другими компонентами и для использования в других целях.

Предлагаемый способ включает в качестве этапов ряд известных из уровня техники способов, но при этом достигается новый результат, а именно, обои с бактерицидным покрытием, обладающие высокой и длительной бактерицидной активностью по отношению к штаммам разных классов микроорганизмов.

Задачей настоящего изобретения является создание способа получения виниловых обоев с бактерицидным покрытием, обладающих высокой и длительной бактерицидной активностью по отношению к штаммам разных классов микроорганизмов, которые являются патогенными по отношению к млекопитающим и к человеку, и пригодных для использования в производственных и бытовых помещениях, в детских и медицинских учреждениях, в местах большого скопления людей и т.д.

Поставленная задача решается тем, что предлагается способ получения виниловых обоев с бактерицидным покрытием, включающий следующие этапы:

1. получение антибактериального агента, представляющего собой наночастицы серебра на углеродной матрице, путем распыления в плазме электрического дугового разряда постоянного тока в атмосфере инерного газа при давлении 1-500 торр, токе разряда 100-300 А и напряжении на разряде 15-35 В композитного электрода, представляющего собой графитовый стержень, в просверленную полость которого запрессована смесь порошков серебра и графита с содержанием серебра от 1 до 100 мас. %,

2. получение биоцидной суспензии путем выполнения следующих действий:

- введение в базовую жидкость, которая представляет собой водно-дисперсный лакокрасочный материал, разведенный водой до условной вязкости, составляющей не более 35 секунд, наночастиц серебра на углеродной матрице, так, чтобы концентрация наночастиц серебра на углеродной матрице к базовой жидкости составляла от 1 до 5 мас. %,

- обработка полученного состава в ультразвуковой ванне мощностью 60-1200 Вт и частотой 15-40 кГц в течение 10-600 минут при непрерывном перемешивании мешалкой с частотой вращения 1-20 Гц,

- отстаивание в течение не менее 4 часов,

- сливание, не допуская перетекания осадка,

- разбавление базовой жидкостью так, чтобы концентрация наночастиц серебра на углеродной матрице в конечном продукте составляла от 0,1 до 0,01 мас. %,

3. нанесение полученной биоцидной суспензии на лицевую поверхность обоев и термообработка нанесенного слоя.

Согласно изобретению, инертный газ, в атмосфере которого синтезируют наночастицы серебра на углеродной матрице, выбирают из группы: Не, Ne, Ar, Kr, Хе.

Согласно изобретению, наночастицы серебра на углеродной матрице, синтезированные указанным способом, имеют размеры от 1 до 500 нм.

Согласно изобретению, водно-дисперсный лакокрасочный материал выбирают из группы:

- прозрачное связующее SI-WALL серии 794ХХХ;

- связующее для перламутра SI-WALL серии 794ХХХ;

- глянцевое связующее серии FTD 9ХХХ - FOLCO® AQUAFLEX FTD 9ХХХ VERSCHNITT;

- глянцевое связующее серии FSC 10-ХХХ - FOLCO® AQUAFLEX FSC 10-ХХХ EFFEKTBINDEMITTEL;

- матовое связующее серии FSC 10-ХХХ - FOLCO® AQUAFLEX FSC 10-ХХХ EFFEKTBINDEMITTEL;

- краска полиграфическая на водной основе для глубокой печати серии 7.63ХХ - Aquasafe GR GlitterInk Concentrate 7.63ХХ;

- краска полиграфическая на водной основе для глубокой печати серии 7.64ХХ - Aquasafe GR GlossInk Concentrate 7.64XX;

- краска полиграфическая на водной основе для трафаретной печати серии 80.50ХХ - Aquasafe R/S Glosslnk 80.50ХХ.

Согласно изобретению, полученные обои с бактерицидным покрытием проявляют бактерицидную активность 90% и более (за время экспозиции 60 минут) в течение минимум 3,4 лет в отношении микроорганизмов из группы: Candida ablicans; Staphylococcus aureus; Escherichia coli; Pseudomonas aeruginosa; Enterococcus faecalis; Staphylococcus epidermidis.

Получаемые виниловые обои представляют собой материал для облицовки стен и потолков внутри помещений, основу которого составляет флизелин или бумага, а верхним слоем выступает поливинилхлорид, поверх которого нанесено покрытие с антибактериальным агентом для придания обоям бактерицидных свойств.

В качестве антибактериального агента используют наночастицы серебра размерами 1-500 нм на углеродной матрице (углеродном пористом носителе). Углеродный пористый носитель имеет удельную плотность 0,03-0,1 г/см³, удельную поверхность 50-200 м²/г, размер пор 5-50 нм. Содержание наночастиц серебра в углеродном пористом носителе составляет 1-60 мас. %.

Наночастицы серебра на углеродной матрице синтезируют распылением в плазме электрического дугового разряда постоянного тока в атмосфере инерного газа (Не, Ne, Ar, Kr, Хе) композитного электрода, представляющего собой графитовый стержень с просверленной полостью, наполненной смесью порошков серебра и графита, содержание серебра в которой составляет от 1 до 100 мас. %. Распыление композитного электрода осуществляют при давлении буферного газа 1-500 торр, токе разряда 100-300 А и напряжении на разряде 15-35 В.

Выбранный способ синтеза серебросодержащего бактерицидного нанопорошка позволяет получать наночастицы серебра, которые надежно удерживаются углеродной матрицей, предотвращая их коагуляцию и сохраняя свою бактерицидную активность. Устойчивость наночастиц серебра на углеродной матрице к коагуляции серебряных наночастиц позволит осуществлять транспортировку и длительное их хранение в виде порошка.

Выбранный способ синтеза серебросодержащего бактерицидного нанопорошка, кроме того, позволяет управлять размерами синтезируемых наночастиц путем варьирования параметров процесса. Известно, что, чем меньше размеры наночастиц, тем их бактерицидная активность выше [ G., N., F., Martinez-Mendoza J., Ruiz F. Synthesis and antibacterial activity of silver nanoparticles with different sizes // J. Nanoparticle Res. - 2008. - V. 10, No 8. - P. 1343-1348].

Бактерицидная активность полученного серебросодержащего нанопорошка была исследована на штаммах ряда микроорганизмов:

1. Candida ablicans - дрожжеподобные грибы;

2. Staphylococcus aureus - золотистый стафилококк;

3. Escherichia coli - кишечная палочка;

4. Pseudomonas aeruginosa - синегнойная палочка;

5. Enterococcus faecalis - энтерококки;

6. Staphylococcu sepidermidis - эпидермальный стафилококк.

Для исследования бактерицидных свойств 20 мг синтезированного материала помещали в емкость 20 мл физ. раствора на 6 часов. Вторая емкость содержала просто физ. раствор. В обе емкости добавляли одинаковое количество бактерий Staphylococcus aureus и выдерживали в течение 6 часов. После этого пробы из обеих емкостей помещали в питательную среду, в которой происходило размножение бактерий. Каждая живая бактерия формировала колонию. Через две недели эти колонии было видно глазом. Количество колоний пропорционально исходному количеству живых бактерий. Поэтому отношение числа живых бактерий в «контрольном» эксперименте к числу живых бактерий, которые находились в физ. растворе с синтезированным материалом, характеризует бактерицидные свойства синтезированного нанопорошка. На фиг. 1 и 2 приведены фотографии количества колоний в этих экспериментах.

На фиг. 1 - контроль (без нанопорошка).

На фиг. 2 - уменьшение числа колоний после взаимодействия с нанопорошком Ag-C.

Подсчет числа колоний показал, что в условиях настоящего эксперимента, наличие синтезированного нанопорошка серебра на углеродной матрице привело к гибели более 99% бактерий.

Биоцидную суспензию получают путем диспергирования базовой жидкости и серебросодержащего бактерицидного нанопорошка (наночастиц серебра на углеродной матрице) с использованием ультразвука.

В качестве базовой жидкости используют водно-дисперсионные лакокрасочные материалы (ЛКМ), разбавленные водой до достижения необходимой величины вязкости. Условная вязкость базовой жидкости для изготовления биоцидной суспензии, измеренная вискозиметром ВЗ-4, должна быть не более 35 секунд. Если вязкость больше, базовую жидкость разбавляют водой до достижения необходимой величины вязкости. Увеличение вязкости выше этой величины приводит к заметному затуханию ультразвуковых волн, что приводит к не удовлетворительной диспергации серебряно-углеродного материала и снижению биоцидной эффективности суспензии.

Лакокрасочные материалы для использования в биоцидной суспензии, выбирают из следующего списка:

- прозрачное связующее SI-WALL серии 794ХХХ;

- связующее для перламутра SI-WALL серии 794ХХХ;

- глянцевое связующее серии FTD 9ХХХ - FOLCO® AQUAFLEX FTD 9ХХХ VERSCHNITT;

- глянцевое связующее серии FSC 10-ХХХ - FOLCO® AQUAFLEX FSC 10-ХХХ EFFEKTBINDEMITTEL;

- матовое связующее серии FSC 10-ХХХ - FOLCO® AQUAFLEX FSC 10-ХХХ EFFEKTBINDEMITTEL;

- краска полиграфическая на водной основе для глубокой печати серии 7.63ХХ - Aquasafe GR GlitterInk Concentrate 7.63XX;

- краска полиграфическая на водной основе для глубокой печати серии 7.64ХХ - Aquasafe GR Glosslnk Concentrate 7.64XX;

- краска полиграфическая на водной основе для трафаретной печати серии 80.50ХХ - Aquasafe R/S Glosslnk 80.50ХХ.

Каждый, из приведенных выше, лакокрасочный материал имеет паспорт безопасности в соответствии с Регламентом (ЕС) №1907/2006 (REACH) и внесенной в Регламент (Евросоюз) поправкой 2015/830.

В базовую жидкость вводят наночастицы серебра на углеродной матрице таким образом, чтобы концентрация наночастиц серебра на углеродной матрице к базовой жидкости составляла от 1 до 5 мас. %. Затем осуществляют диспергирование ультразвуком полученного состава.

Применение ультразвука дает возможность получить монодисперсную суспензию. Однородность и высокая степень дисперсности обеспечивает более высокую биологическую доступность наночастиц серебра. Кроме того, суспензии, полученные с помощью ультразвука, отличаются большей устойчивостью при хранении, чем полученные путем механического диспергирования.

Получали биоцидную суспензию следующим образом.

В термостойкий стеклянный стакан, в который налита базовая жидкость, засыпали бактерицидный нанопорошок, при этом бактерицидный нанопорошок составлял одну часть, а базовая жидкость - 10 частей. Стакан устанавливали в ультразвуковую ванну мощностью 60-1200 Вт и частотой 15-40 кГц. Обработку ультразвуком осуществляли в течение 10-600 минут при непрерывном перемешивании мешалкой с частотой вращения 1-20 Гц. Полученную суспензию отстаивали в течение не менее 4 часов. После этого полученную суспензию переливали в чистую герметичную посуду, не допуская перетекания осадка, который в небольшом количестве выпадал на дне стакана.

Для нанесения на обои, полученную суспензию разбавляли базовой жидкостью так, чтобы концентрация бактерицидного нанопорошка в конечном продукте (биоцидной суспензии) составляла от 0,1 до 0,01 мас. %.

Такая биоцидная суспензия пригодна для нанесения на обои с приданием им бактерицидных свойств, дает возможность создавать на поверхности обоев прочную прозрачную полимерную пленку, содержащую наночастицы серебра, служащие бактерицидным агентом, обеспечивающим обеззараживание воздуха в помещении. Суспензия пригодна для нанесения на любые виды обоев: виниловые, бумажные, текстильные, флизелиновые.

После нанесения суспензии на лицевую поверхность виниловых обоев, покрытие подвергают термообработке, что приводит к удалению воды и полимеризации компонент лака. Покрытие обоев представляет собой эластичную полимерную пленку, которая придает обоям бактерицидные свойства и при этом не влияет на цвет и внешний вид обоев. Покрытие химически инертно и экологически безопасно.

Бактерицидные свойства виниловых обоев с покрытием на основе наночастиц серебра на углеродной матрице исследовались для образцов обоев, как только изготовленных, так и после процедуры искусственного старения, которая соответствует требованиям Роспотребнадзора и соответствует определенной долговечности бактерицидных свойств.

Процесс ускоренного старения был сделан по ГОСТ 9.401-2018 «Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Покрытия лакокрасочные. Общие требования и методы ускоренных испытаний на стойкость к воздействию климатических факторов». Срок службы рассчитан на основе пункта 6.5.9 «Расчет предполагаемого срока службы» ГОСТ 9.401-2018.

При тестировании на бактерицидную активность бактерии наносились на поверхность обоев. При этом контролировалось количество оставшихся живых бактерий после определенного времени.

1. Оценка бактериальной активности виниловых обоев с покрытием на основе наночастиц серебра на углеродной матрице.

Материалы:

1) тест-штамм Staphylococcus aureus АТСС25923;

2) образцы обоев:

• покрытые суспензией, содержащей 0,1 мас. % углерод-серебряного материала (обозначено на фиг. 3, как 100%),

• покрытые суспензией, содержащей 0,05% мас. % углерод-серебряного материала (обозначено на фиг. 3 как 50%),

• контрольный образец, покрытый суспензией без бактерицидного компонента.

Метод оценки бактерицидной активности

Штамм S. aureus хранили в жидкой бессолевой среде LB с 25%-ным глицерином при -70°С. Перед использованием культуры высевали на агаризованную среду LB (Difco, США) и инкубировали при 37°С сутки. Далее засевали жидкую питательную среду LB для получения ночной бульонной культуры. Для оценки бактерицидной активности обоев использовали образцы обоев площадью 4 см², на которые наносили 25 мкл суспензионной культуры, содержащей 1×10⁵ КОЕ S. aureus. Суспензию равномерно распределяли шпателем по обработанной серебром поверхности обоев и инкубировали при комнатной температуре. Время экспозиции составляло 0, 30 и 60 мин. Затем каждый образец помещали в 10 мл физиологического раствора и перемешивали, далее готовили последовательные десятикратные разведения суспензии и высевали на агаризованную среду LB. Чашки Петри инкубировали при 37°С в течение суток и подсчитывали количество выросших колоний. Эксперимент повторяли дважды, каждый раз в трех технических повторах.

Эффективность бактерицидного действия покрытия оценивали, рассчитывая процент выживших клеток по формуле: (Количество колоний на образце с покрытием / Количество колоний на контрольном образце)×100%. Данные всех экспериментов усреднялись.

Результаты

На фиг. 3 показан процент выживших клеток (колоний) на экспериментальных образцах в зависимости от времени экспозиции, где 1 - (отмечено синим цветом) образец, содержащий 0,05% по массе углерод-серебряного материала (обозначено на фиг. 3 как 50%), 2 - (отмечено красным цветом) образец содержащий 0,1% по массе углерод-серебряного материала (обозначено на фиг. 3 как 100%).

Было выявлено, что оба варианта покрытия обладают бактерицидным эффектом, но у образца со 100%-ным покрытием этот эффект выражен сильнее. Для обоев с 50%-ным покрытием бактерицидный эффект различался статистически не значимо при времени экспозиции 30 и 60 минут. Для обоев со 100%-ным покрытием, увеличение времени экспозиции с 30 до 60 минут статистически значимо повысило бактерицидный эффект: процент выживших клеток уменьшился с 15% до 8%.

Заключение

Экспериментальные образцы обоев с покрытием на основе наночастиц серебра обладают бактерицидным эффектом при экспонировании бактерий на поверхности обоев в течение 60 минут:

1. 100%-ное покрытие (0.1 масс. % бактерицидного порошка в суспензии) обеспечивает гибель более 90% клеток S. aureus (уменьшение количества жизнеспособных бактерий в 12,5 раз);

2. 50%-ное покрытие (0.05 масс. % бактерицидного порошка в суспензии) обеспечивает гибель более 65% клеток S. aureus (уменьшение количества жизнеспособных бактерий в 3 раза).

2. Оценка бактериальной активности искусственно состаренных виниловых обоев с покрытием на основе наночастиц серебра на углеродной матрице.

Материалы:

1) тест-штамм Staphylococcus aureus АТСС 25923

2) образцы обоев:

• искусственно состаренные обои «OldAg» с покрытием, содержащим наночастицы серебра,

• контрольный образец без покрытия. Метод оценки бактерицидной активности.

Штамм S. aureus хранили в жидкой бессолевой среде LB с 25%-ным глицерином при -70°С. Перед использованием культуры высевали на агаризованную среду LB (Difco, США) и инкубировали при 37°С сутки. Далее засевали жидкую питательную среду LB для получения ночной бульонной культуры. Для оценки бактерицидной активности обоев использовали образцы обоев площадью 4 см², на которые наносили 25 мкл суспензионной культуры, содержащей 1×10⁵ КОЕ S. aureus. Суспензию равномерно распределяли шпателем по обработанной серебром поверхности обоев и инкубировали при комнатной температуре. Время экспозиции составляло 30 и 60 мин. Затем каждый образец помещали в 10 мл физиологического раствора (0,9% NaCl) и выдерживали при постоянном перемешивании для смыва нанесенных клеток в раствор. Последовательные десятикратные разведения полученной клеточной суспензии высевали на агаризованную среду LB и инкубировали при 37°С в течение суток, после чего подсчитывали количество выросших колоний.

Эксперимент повторяли дважды, выполняя от трех до шести технических повторов в каждой серии экспериментов.

На фиг. 4 представлены результаты, а именно, количество живых клеток после экспозиции в течение 30 и 60 минут в зависимости от типа покрытия.

Результаты показывают, что тестируемый образец «OldAg» проявил наибольшую бактерицидную активность после экспозиции 60 минут, обеспечившей гибель более 90% клеток относительно контрольного образца обоев (без покрытия). Искусственное состаривание образца обоев «OldAg» с нанесенными наночастицами серебра, имитирующее их хранение, не ухудшило его бактерицидные свойства.

Экспозиция 30 минут не оказала статистически значимого влияния на бактерицидные свойства образцов.

Заключение

Экспериментальные образцы обоев «OldAg»c покрытием на основе наночастиц серебра обладают бактерицидным эффектом при экспонировании бактерий на поверхности обоев в течение 60 минут: этот образец обоев после воздействия, имитирующего старение образца, обеспечил гибель 91% нанесенных на поверхность клеток S. aureus (уменьшение количества жизнеспособных бактерий в 11 раз), то есть бактерицидные свойства не ухудшились.

Исходя из проведенных исследований и расчета срока службы на основе пункта 6.5.9 «Расчет предполагаемого срока службы» ГОСТ 9.401-2018 бактерицидная активность покрытия обоев сохраняется минимум 3,4 года.

Таким образом, полученные предложенным способом виниловые обои, обладают высокой, 90% и более, и длительной, минимум 3, 4 года, бактерицидной активностью по отношению к патогенным микроорганизмам, и могут быть рекомендованы для использованы в местах большого скопления людей, в том числе в детских и медицинских учреждениях, в производственных и бытовых помещениях, и т.п.

Изобретение может быть использовано для обеззараживания поверхностей и воздуха в помещениях медицинских учреждений. Способ получения виниловых обоев с бактерицидным покрытием включает получение наночастиц серебра на углеродной матрице, изготовление биоцидной суспензии, включающей наночастицы серебра, и нанесение полученной суспензии на лицевую поверхность обоев. Наночастицы серебра получают путём распыления композитного графитового электрода, включающего порошок серебра, в плазме электрического дугового разряда постоянного тока в атмосфере инертного газа. Изобретение обеспечивает высокую и длительную бактерицидную активность обоев по отношению к штаммам разных классов микроорганизмов. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ получения виниловых обоев с бактерицидным покрытием, включающий:

- получение антибактериального агента, представляющего собой наночастицы серебра на углеродной матрице, путём высокотемпературного испарения композитного электрода,

- получение биоцидной суспензии путём смешения под воздействием ультразвуковых колебаний водно-дисперсного лакокрасочного материала и антибактериального агента,

- нанесение полученной биоцидной суспензии на лицевую поверхность обоев и подсушка нанесенного слоя,

отличающийся тем, что получение антибактериального агента, наночастиц серебра на углеродной матрице, осуществляют путём распыления в плазме электрического дугового разряда постоянного тока в атмосфере инертного газа при давлении 1-500 торр, токе разряда 100-300 А и напряжении на разряде 15-35 В композитного электрода, представляющего собой графитовый стержень, в просверленную полость которого запрессована смесь порошков серебра и графита с содержанием серебра от 1 до 100 мас.%, получение биоцидной суспензии осуществляют путём выполнения следующих действий:

- введение в базовую жидкость, которая представляет собой водно-дисперсный лакокрасочный материал, разведенный водой до условной вязкости, составляющей не более 35 секунд, наночастиц серебра на углеродной матрице, так чтобы концентрация наночастиц серебра на углеродной матрице к базовой жидкости составляла от 1 до 5 мас.%,

- обработка полученного состава в ультразвуковой ванне мощностью 60-1200 Вт и частотой 15-40 КГц в течение 10-600 минут при непрерывном перемешивании мешалкой с частотой вращения 1-20 Гц,

- отстаивание в течение не менее 4 часов,

- сливание, не допуская перетекания осадка,

- разбавление базовой жидкостью, так чтобы концентрация наночастиц серебра на углеродной матрице в суспензии составляла от 0,1 до 0,01 мас.%.

2. Способ получения виниловых обоев с бактерицидным покрытием по п.1, отличающийся тем, что инертный газ, в атмосфере которого синтезируют наночастицы серебра на углеродной матрице, выбирают из группы: He, Ne, Ar, Kr, Xe.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что наночастицы серебра на углеродной матрице имеют размеры от 1 до 500 нм.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученные обои проявляют бактерицидную активность 90% и более в течение минимум 3, 4 лет в отношении микроорганизмов из группы: Candida ablicans; Staphylococcus aureus; Escherichia coli; Pseudomonas aeruginosa; Enterococcus faecalis; Staphylococcus epidermidis.