专利名称：减少微生物的建筑屏障、用于形成此类屏障的组合物和相关方法
减少微生物的建筑屏障、用于形成此类屏障的组合物和相关方法相关申请的交叉引用根据35U. S. C. § 119(e)，本专利申请要求2010年2月17日提交的美国临时专利申请第61/305，402号的优先权，该申请通过引用全文纳入本文。
背景技术：
建筑物的墙或建筑元件常接触水分。水分和水或水汽可在表面积聚。此类水分的来源有多种，例如来自内部或外部的水汽扩散和空气渗漏。截留或积聚在墙或其它元件内的水分可带来不良影响，包括腐蚀元件或附近的结构，侵蚀结构完整性和/或霉菌或其它微生物的生长。建筑工业公认降低水分积聚的一种方式是控制空气渗漏，即，控制空气和水汽经建筑物外壳的运动。常规情形下，风、堆积或化学效应以及风扇增压产生的压力差可导 致进入建筑物(渗入)和离开建筑物(渗出)的空气运动。空气渗漏可沿着诸如穿过外壳的洞或开口等此类途径，例如填充组分和结构元件的裂缝或接缝，或经多孔材料，如混凝土砌块和多孔绝缘材料。现已开发了用于控制气流的各种屏障和膜的制品，在一定程度上有助于降低水分积聚和相关问题。然而，霉菌和其它微生物的生长仍成问题，特别是在潮湿的地理条件下。但是尚未制造出常规的建筑屏障来解决此问题。因此，本领域需要能够控制气流，同时降低霉菌和/或其它微生物生长的建筑屏障。发明简述本发明包括减少微生物的建筑屏障(microbe-mitigating architecturalbarrier),其包含屏障形成材料和至少一种杀生物剂。所述屏障形成材料可以是浙青产品、弹性聚合物和它们的组合。可以将乳液组合物直接施涂于建筑表面形成所述减少微生物的建筑屏障，或者可将其预成型并以片或膜的形式附着或以其它方式固定于建筑表面。本发明还包括含有减少微生物的屏障的建筑装配体和/或建筑物外壳。相关方法属于本发明的范围。此类方法包括制备建筑屏障的方法，包括以下步骤(a)制备含有屏障形成材料和至少一种杀生物剂的乳液，所述屏障形成材料选自浙青产品、弹性聚合物和它们的组合；(b)将所述乳液施涂于至少一个建筑表面；和(C)干燥和/或固化所述乳液以形成屏障。本发明还包括制备建筑装配体的方法，所述建筑装配体包含涂布了本发明屏障的建筑兀件。本发明还提供用于制备减少微生物的建筑屏障的乳液，其包含水、屏障形成材料和至少一种杀生物剂。在该乳液中，所述屏障形成材料可以是浙青产品、弹性聚合物和它们的组合。附图
简述结合附图阅读可更好地理解本发明的以上概述和以下详述。应理解，本发明不限于所示的精确配置和手段。附图中图I是显示组合物1-30各自组成的表格，它们如实施例I中所述评估；和
图2是显示图I所示组合物1-30的评估测试中所收集数据的表格。发明详述本文所述的发明包括配制成减少和/或实质性防止微生物在建筑结构，例如墙板、墙壁、小梁或其它结构上或内部生长的建筑空气屏障。本发明还包括包含本发明空气屏障的建筑物外壳和建筑物装配体，制备和利用此类屏障的方法以及用于制备所述屏障的乳液。“减少微生物的”表示与不具有本发明乳液或屏障的表面相比，所述乳液和/或空气屏障通过直接的杀伤作用(cidal action)、通过细胞分裂或细胞呼吸实质性停滞和/或任何其它作用机制来减少微生物群体；降低微生物群体增殖速度；和/或实质性防止在施涂所述屏障或乳液的表面上建立微生物群体。“微生物”表示一种或多种原核或真核单细胞或单细胞生物，包括，例如细菌、霉菌、地衣类、藻类、真菌界的生物(包括酵母菌)、常规视作原生生物的生物、以前认为是无 核原虫(Monera)、病毒和阿米巴虫的生物。“有效量”表示足以防止、消除和/或降低微生物群体在表面上生长的用量。本发明的屏障和乳液包含屏障形成材料。可利用可施涂于表面以形成屏障(可渗透的或不可渗透的，连续的或不连续的)的任何材料。所述屏障形成材料优选聚合物(本文所用的此类术语包括同源单体和异源单体的聚合物(后者称为“共聚物”))、浙青产品、聚合物改性浙青(例如，聚合物分散并驻留在浙青基质中的浙青)和/或二者的组合。如果所选择的屏障形成材料包含聚合物，此类聚合物可以是本领域任何已知或开发的。合适的例子可包括任何弹性聚合物。其它例子可包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和它们的混合物的聚合物和/或共聚物。在一些实施方式中，聚合物优选含有至少一种官能团，例如(但不限于)乙烯基、苯乙烯基和/或氨基甲酸乙酯(基)、烯烃(基)、羟基、羧基和丙烯酸(基)。浙青产品可包含，例如柏油、焦油、聚合物改性的浙青和它们的混合物。如果本发明的屏障或乳液中包含柏油，在25°C,按照ASTM方法D5测试该柏油的穿透级(penetrationgrade)优选为约O. 5到约30，或约I到约20，或约3到约15 (均在25°C )。类似地，所选柏油的软化点宜是约62°C到约95°C。合适的聚合物改性浙青可包括但不限于SBS-改性浙青和其它聚合物-改性浙青，例如SIS、SEBS, SP和PB改性的那些。此外，本发明的乳液和/或屏障含有至少一种杀生物剂。此类杀生物剂可以是本领域任何已知或开发的，可通过任何机械性和/或细胞性机制实现其杀伤活性。例如，所选的杀生物剂可以通过机械或生物化学方法破坏微生物的细胞膜或蛋白质包被，从而杀伤所述微生物或限制其繁殖能力。或者，所选的一种或多种杀生物剂可抑制一种或多种目标微生物的细胞呼吸。示范性杀生物剂可包括但不限于含银材料、含金材料、含铝材料、含铜材料、杀真菌剂、抗霉菌剂、杀细菌剂、杀病毒剂、氨基甲酸酯类、三氯生或它们的混合物。市售可得的杀真菌剂包括新泽西州纽华克的特洛伊化学品公司(Troy ChemicalCorporation, Newark, New Jersey)的POLYPHASE 系列和可购自新泽西州克兰伯里ISP公司(International Specialty Products, Cranbury, New Jersey)的 NU0CIDE 系列。
根据屏障和/或乳液的最终用途，所用的具体杀生物剂可靶向最终应用环境中可能遇到的生物。例如，如果将屏障用作居住或商业建筑物的建筑屏障或用在建筑物外壳的一部分中，选择的一种或多种杀生物剂可包括杀真菌剂或其它杀霉菌剂。如果将屏障用在容纳食品加工或储存设施或医学设施的建筑物中，选择的一种或多种杀生物剂可包括杀细菌剂和/或杀病毒剂。无论给定屏障或乳液中使用何种具体的屏障形成材料和杀生物剂，当此类乳液形成空气屏障时，乳液中杀生物剂的存在量应足以显示减少微生物的活性水平。本领域普通技术人员应知道，此类含量必需根据许多因素做出改变，例如乳液中存在的其它组分的性质和数量，所用的具体杀生物剂和最终产品中所需的减少微生物的活性水平。然而，在一些情况中，屏障中屏障形成材料与杀生物剂的重量比约30重量份比约I重量份、约40重量份比约I重量份、约50重量份比约I重量份、约60重量份比约I重量份、约70重量份比约I重量份、约80重量份比约I重量份。在一些实施方式中，所述比例
优选约I:约200到约I:约2。所述屏障和/或乳液可包含一种或多种额外的添加剂。添加剂可包括水、其它溶齐Li、胶粉(crumb rubber)、乳胶、碳酸|丐、炭黑、膨润土、锂藻土(Iaponite)、粘土、石英、二氧化硅、二氧化钛、纤维素和它们的混合物。其它示范性添加剂可包括阻燃剂、粘合剂、着色齐U、颜料、着嗅剂、石油馏出物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(或其它聚合物)、有机钛酸盐类(organotitantes)、腊、稳定剂、有机钛化合物、有机错化合物和流变学修饰剂。本发明范围内还包括建筑物外壳，所述外壳包含本发明的减少微生物的屏障。此类外壳可包括居住建筑、商业建筑、工业建筑等的外壳。还包括建筑装配体，所述装配体包含至少一种涂布有本发明的减少微生物的屏障的建筑元件。建筑元件可包括但不限于墙板(内和/或外表面)、石块、水泥、框木结构、砖或板、玻璃纤维、绝缘材料、定向刨花板(oriented strand board)、片岩(sheet rock)、复合材料、胶合板、木头、瓷砖、聚合物片或膜、门、玻璃和陶瓷。用于制备减少微生物的建筑屏障的乳液可包含水(或其它载体)、上述屏障形成材料和至少一种杀生物剂。可包含上述其它添加剂。可通过本领域已知的任何方式制备这些乳液，包括通过搅拌或混合将所需量的一种或多种屏障形成材料、一种或多种杀生物剂、载体(例如水)和任选的任何其它组分掺在一起。可通过各种方法制备上述屏障、装配体和外壳。例如，可通过混合包含上述屏障形成材料和至少一种杀生物剂的乳液来制备屏障。将乳液施涂于至少一个建筑表面，使其干燥或固化以形成屏障。此类施涂可通过任何机械方法实现，包括喷涂；擦涂；涂覆；印涂；和/或蘸涂；刷涂;浸渍;或浮涂(float coating)。例如，可在环境条件下干燥乳液以形成屏障，或可在加热(例如，30°C或更高温度)和/或施加空气流(扇风或吹风)下干燥。建筑表面包括用于制造建筑物或结构的任何建筑元件(包括外部和内部元件)的任何表面，例如墙板、支柱、框架、门、窗框、石块或混凝土块、木头、管道、导管、纤维板、复合板等的表面。或者，可通过将所述乳液施涂(如上所述)于可拆卸基板来制备所述屏障。此类基板可以是固化或干燥后的屏障可通过机械或化学方式与之分离的任何材料。此类基板的例子包括，例如平板、辊、箔片、片材、或玻璃纤维板、木头、复合材料、石块、金属或纸张。基板可任选具有图案(从而制备的屏障具有隆起的设计，例如生产商的商标)和/或预涂布有促进分离的材料。此类材料可包括，例如油、溶剂、蜡和无粘性聚合物。在另一实施方式中，将所述乳液制备成具有足够流变学特性，从而可通过将部分乳液材料卷成片和/或将乳液材料挤成片、带或膜来形成屏障片。—旦制备了屏障片或膜，可通过任何方式将其施加于建筑表面。例如，可以是U形钉钉住的、胶粘的、热或能量熔合的、大头针钉住的和/或钉子钉住的。如果需要，可先在屏障片或膜的至少一个表面施涂粘合剂层，再施加，从而屏障是自粘附的。实施例I评估本发明的组合物以测试屏障耐受和/或改善三类真菌生长的能力(I)黑曲霉(Aspergillus niger)；(2)桔青霉(Penicillium citrinum);和 (3)出芽短梗霉(Averobasidium pulIulans)。采用ASTM D3273(2000) “环境室中内涂层表面上的霉菌生长耐受性的标准测试方法(Standard Test Method for the Resistance to Growth of Mold on the Surfaceof Interior Coatings In an Environmental Chamber)，，§ § 7. I 至 Ij 7. 3 进 #于评估,该文章随附于本文并其内容通过引用纳入本文。通过刷涂组分如表I所示的组合物1-30来制备约3” X 4”见方的平板。从表I可看出(图I所示)，测试了 3种加载水平的三类杀生物剂(i)Zinc Omadine⑩，轻基卩比唳硫酮(pyrrthione)的GRAS锌络合物，购自美国康涅狄格州诺沃克的ARCH化学品公司(ARCH Chemicals, Inc. Norwalk, CT, USA)；(ii) TR0YSAR p-20t,氨基甲酸酯杀真菌剂，购自美国新泽西州弗洛姆帕克的特洛伊化学品公司(Troy Corporation, Florham Park, NJ, USA)；(iii)Nuocide ，某种形式的四氯间苯二臆(tetrachloroisophthalonitrile),购自美国新泽西州克兰伯里的ISP公司(ISP, Cranbury NJ, USA)。在板表面接种(I)I. 0xl05cfu/ml,黑曲霉，(2) I. 0xl05cfu/ml,桔青霉，或
(3)I. 0xl05cfu/ml,出芽短梗霉来制备阳性对照样品板。利用25%非离子型表面活性剂在斜面上制备霉菌孢子。打散孢子，置于溶液中。将该溶液倾倒在土壤上，霉菌生长两周。取对照以验证霉菌生长。样品板先置于23°C +/_2°C与50%+/-5%相对湿度下，4天，再作测试。将样品板悬挂在含有霉菌孢子的土壤混合物之上。阳性对照和阴性对照样品也悬挂在室中。样品板和对照悬挂4周，温育期间定期检查生长情况。4周后，依据ASTM D3273获取0_10的生长速度分级表。“O”表明完全霉菌覆盖；“10”表明基本上无可见生长。结果示于表2(图2)。
权利要求
1.一种减少微生物的建筑屏障，其包含 a.屏障形成材料，和 b.减少微生物有效量的至少一种杀生物剂， 其中所述屏障形成材料选自浙青产品、弹性聚合物和它们的组合。
2.如权利要求I所述的屏障，其特征在于，所述浙青产品选自柏油、焦油和聚合物改性的浙青。
3.如权利要求I所述的屏障，其特征在于，所述弹性聚合物是丙烯酸聚合物。
4.如权利要求I所述的屏障，其特征在于，所述弹性聚合物选自以下材料的聚合物丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和它们的混合物。
5.如权利要求4所述的屏障，其特征在于，所述弹性聚合物含有选自下组的至少一种官能团乙烯基、苯乙烯基和烯烃。
6.如权利要求I所述的屏障，其特征在于，所述至少一种杀生物剂选自含银材料、含金材料、含招材料、氣基甲酸酷类、含铜材料、抗霉菌剂、杀细菌剂、杀病毒剂、二氣生、杀真菌剂和/或唑类。
7.如权利要求I所述的屏障，其特征在于，所述至少一种杀生物剂选自羟基吡啶硫酮复合物和四氯间苯二腈。
8.如权利要求I所述的屏障，其特征在于，屏障形成材料与杀生物剂的重量比为约I:约200到约I:约2。
9.如权利要求I所述的屏障，其特征在于，所述屏障还包含选自下组的组分胶粉、碳酸钙、炭黑、膨润土、锂藻土、粘土、石英、二氧化硅、二氧化钛、纤维素和它们的混合物。
10.如权利要求I所述的屏障，其特征在于，所述屏障还包含阻燃剂、着色剂、颜料、着嗅剂、石油馏出物和流变学修饰剂。
11.如权利要求I所述的屏障，其特征在于，所述屏障还包含苯乙烯-丁二烯-苯乙烯。
12.如权利要求I所述的屏障，其特征在于，所述屏障先预成型成膜或片，再施涂于建筑表面。
13.如权利要求12所述的屏障，其特征在于，所述屏障膜或片还包含粘合剂。
14.如任何权利要求I所述的屏障，其特征在于，将乳液施涂于建筑表面并固化和/或干燥来形成所述屏障。
15.如权利要求I所述的屏障，其特征在于，所述屏障是可渗透的。
16.如权利要求I所述的屏障，其特征在于，所述屏障是不可渗透的。
17.—种建筑物外壳,其包含权利要求I所述的建筑屏障。
18.一种建筑装配体，其包含涂布有权利要求I所述建筑屏障的建筑元件。
19.如权利要求18所述的装配体，其特征在于，所述装配体是墙板。
20.如权利要求20所述的装配体，其特征在于，所述墙板选自片岩、定向刨花板和复合板。
21.—种制备建筑屏障的方法,其包括 a.制备包含屏障形成材料和至少一种杀生物剂的乳液，所述屏障形成材料选自浙青产品、弹性聚合物和它们的组合， b.将所述乳液施涂于至少一个建筑表面，和C.干燥和/或固化所述乳液以形成屏障。
22.—种制备建筑屏障的方法,其包括 a.制备包含屏障形成材料和至少一种杀生物剂的乳液，所述屏障形成材料选自浙青产品、弹性聚合物和它们的组合， b.将所述乳液施涂于基板。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述基板是建筑表面。
24.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述基板是可拆卸基板，所述方法还包括将所述乳液施涂于所述可拆卸基板以形成膜或片以便施加于建筑表面，和将所述膜或片与所述基板分离。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将粘合剂层施加于所述膜或片。
26.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述浙青产品选自柏油、焦油和聚合物改性的浙青。
27.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述弹性聚合物是丙烯酸聚合物。
28.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述弹性聚合物选自以下材料的聚合物丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和它们的混合物。
29.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述弹性聚合物含有选自下组的至少一种官能团乙烯基、苯乙烯基和烯烃。
30.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述至少一种杀生物剂选自含银材料、含金材料、含招材料、氣基甲酸酷类、含铜材料、抗霉菌剂、杀细菌剂、杀病毒剂、二氣生、杀真菌剂。
31.如权利要求22所述的方法，其特征在于，BFM与杀生物剂的重量比为约I:约200到约I:约2。
32.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述乳液还包含选自下组的组分胶粉、碳酸钙、炭黑、膨润土、锂藻土、粘土、石英、二氧化硅、二氧化钛、纤维素和它们的混合物。
33.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述乳液还包含阻燃剂、着色剂、颜料、着嗅剂、石油馏出物和流变学修饰剂。
34.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述乳液还包含SBS。
35.一种乳液，所述乳液用于制备减少微生物的建筑屏障，所述乳液包含 a.水， b.屏障形成材料，和 c.至少一种杀生物剂， 其中所述屏障形成材料选自浙青产品、弹性聚合物和它们的组合。
36.如权利要求35所述的乳液，其特征在于，水的存在量为约50%或较低，所述屏障形成材料的存在量为约20%到约90%，和杀生物剂的含量为约O. 01到约1%。
37.如权利要求35所述的乳液，其特征在于，所述浙青产品选自柏油、焦油和聚合物改性的浙青。
38.如权利要求35所述的乳液，其特征在于，所述弹性聚合物是丙烯酸聚合物。
39.如权利要求35所述的乳液，其特征在于，所述弹性聚合物选自以下材料的聚合物丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和它们的混合物。
40.如权利要求35所述的乳液，其特征在于，所述弹性聚合物含有选自下组的至少一种官能团乙烯基、苯乙烯基和烯烃。
41.如权利要求35所述的乳液，其特征在于，所述至少一种杀生物剂选自含银材料、含金材料、含招材料、氣基甲酸酷类、含铜材料、抗霉菌剂、杀细菌剂、杀病毒剂、二氣生、杀真菌剂和/或唑类。
42.如权利要求35所述的乳液，其特征在于，所述乳液还包含选自下组的组分胶粉、碳酸钙、炭黑、膨润土、锂藻土、粘土、石英、二氧化硅、二氧化钛、纤维素和它们的混合物。
43.如权利要求35所述的乳液，其特征在于，所述乳液还包含阻燃剂、着色剂、颜料、着嗅剂、石油馏出物和流变学修饰剂。
44.如权利要求35所述的乳液，其特征在于，所述乳液还包含SBS。
全文摘要
本发明包括含有屏障形成材料和至少一种杀生物剂的减少微生物的建筑屏障。所述屏障形成材料可以是沥青产品、弹性聚合物和它们的组合。可以将乳液组合物直接施涂于建筑表面形成所述减少微生物的建筑屏障，或者可将其预成型并以片或膜的形式附着或以其它方式固定于建筑表面。本发明还包括含有所述减少微生物的屏障的建筑装配体和/或建筑物外壳。相关方法包括制备建筑屏障的方法，包括(a)制备含有选自沥青产品、弹性聚合物和它们的组合的屏障形成材料和至少一种杀生物剂的乳液；(b)将所述乳液施涂于至少一个建筑表面；和(c)干燥和/或固化所述乳液以形成屏障。
文档编号B32B11/00GK102821940SQ201180009960
公开日2012年12月12日 申请日期2011年2月16日 优先权日2010年2月17日
发明者J·德拉科普洛斯, L·博伦斯坦, S·梅兰康 申请人:亨利有限责任公司