抗菌注射成型部件及其生产方法

专利名称：抗菌注射成型部件及其生产方法
技术领域：
总的来说，本发明涉及抗菌注射成型塑料产品，且更具体地说，涉及具有分散在形成产品的塑料树脂中的抗菌化合物或化学药品的注射成型塑料产品。
背景技术：
注射成型塑料产品广泛用于各种各样的消费品，用以提供具有理想表面外观的结实塑料结构。例如，注射成型塑料产品包括用于家居、旅馆、医院、餐馆、学校和其它居所或商业场所的家俱和家俱部件。在能够采取任何自我保护措施之前，仅仅是触摸了同样的媒介物的两个人就可以将一些疾病由带菌者传染给另一个人。尤其是医务工作者，由于触摸物体，例如家俱，是易于传染上疾病的高危人群，因为所述触摸的物体上可能存在各种病毒、真菌和致病菌。食品餐饮从业人员将其自身和消费者置于各种病毒、真菌和致病菌的危险境地。在刑罚机构中，职员和收容者由于所有同样的可能交叉感染的情况而处于危险环境。在教育机构中，例如学校和日托机构，其所提供的许多设施可能被许多儿童所触摸，并由此传播微生物。
在更具体的实例中，注射成型塑料用于形成用于座位的塑料部件，即椅背和椅子面板、体育场座位、办公椅、椅子底座、椅子扶手和位置调节装置，以及椅子脚轮和其它商业和工业用品，它们都用于一种或多种前述环境。然而这些注射成型塑料产品的表面一直暴露于存在于前述环境中的细菌、真菌和微生物中。例如，注射成型塑料椅子底座、椅子脚轮和其它塑料部件用于医院和其它环境，这些环境特别地与病原体生长和繁殖相关。在这些环境中，或在任何环境中湿气和水分的存在均有益于病原体的生长。这些细菌、真菌和其它病原体可以在基于注射成型塑料的产品的表面生长和繁殖，并且随着时间的流逝可以产生明显的微生物污染。一种建议的对抗注射成型产品表面的微生物生长的方法是在表面上涂敷消毒剂，例如通过喷涂或檫抹表面来进行涂敷。不幸的是，涂敷消毒剂只是暂时将表面的微生物去除，但如前所述，相关的环境是进一步污染的连续来源。重复涂敷消毒剂成本高、费时、不持久且只是暂时对抗微生物的存在和生长。此外，通过在产品的表面涂敷消毒剂或其它抗微生物剂，使消毒剂或抗微生物剂的残余物进入环境中，可能对环境造成负面影响，特别是在医院环境中。因此，需要这样的注射成型塑料产品，其具有混入其中的抗菌剂，其表现出抗菌性质，没有毒性作用，并且在该注射成型塑料产品的使用期内持久耐用。然而，通过将另外的物质混入注射成型塑料产品中，可以预期该注射成型产品的物理和机械性能降低，这是因为相当量的机械成分，例如玻璃纤维或聚合物树脂被另外的物质所替代。因此，进一步的需求就是具有混入塑料树脂中的抗菌化合物或化学药品的注射成型塑料产品，其具有类似于产品中没有混入抗菌化合物或化学药品的注射成型塑料产品的物理和机械特性。

发明内容
本发明涉及具有抗菌特性的，抑制细菌、真菌、微生物和其它病原体生长的注射成型塑料产品，以及该注射成型塑料产品的生产方法。该抗菌剂、化合物或化学药品在生产期间被混入该注射成型塑料产品中。而且，本发明涉及具有混入产品中的抗菌化合物或化学药品的注射成型塑料产品，其具有类似于没有抗菌化合物或化学药品混入产品中的注射成型塑料产品的物理和机械性能。将抗菌添加剂混入形成该注射成型塑料产品的塑料树脂中，从而将抗菌剂混入该注射成型塑料产品中。优选的抗菌添加剂包含5-氯-2-(2，4-二氯苯氧基)苯酚。由注射成型塑料树脂形成的产品没有限制地包括，用于座位的部件，即椅背和椅子面板、体育场座位、办公椅、椅子底座、椅子扶手和位置调节装置，以及椅子脚轮和其它商业和工业用品等。注射成型的塑料产品如下形成选择抗菌添加剂和与塑料树脂相容的抗菌添加剂载体系统，将该载体系统与所选择的抗菌添加剂结合，并将抗菌添加剂/载体系统混入塑料树脂中，将包括玻璃纤维或如果需要的其它高模量纤维的塑料树脂组合物堆积在注射成型方法的进料系统中，并将该树脂组合物注入形成所需产品的模子，以形成注射成型抗菌塑料产品。
具体实施方案在本发明的最基本形式中，提供了含有有效量抗菌添加剂的热塑性材料的注射成型制品。将包含热塑性树脂和抗菌添加剂配方的成型配方混合，并注射成型，形成该产品。该热塑性树脂优选选自聚酰胺热塑性树脂(例如尼龙6、尼龙6，6)、聚乙烯热塑性树脂、聚氨酯热塑性树脂、聚丙烯热塑性树脂、聚氯乙烯热塑性树脂和前述的混合物。尼龙树脂或聚酰胺是优选的，且是一般公认具有良好机械强度、耐磨性和韧性的一类热塑性树脂。商业上重要的尼龙通过常规的熔融聚合方法制备，并包括最优选的树脂，尼龙6，其是通过己内酰胺聚合而制备的。该热塑性树脂可以通过包含加工助剂、着色剂或机械改良剂，例如玻璃纤维或本领域技术人员公知的其它高模量纤维而得到改进。
该抗菌配方包含抗菌添加剂，并且优选还包含载体树脂。该抗菌添加剂无毒，且不含重金属，其优选是氯化苯酚，例如5-氯-2-(2，4-二氯苯氧基)苯酚，也称为三氯生。也可以采用具有公知抗菌、杀生物或生物抑制(biostatic)趋向的其它化合物。优选地，抗菌添加剂是与合适的载体树脂预混合的，所述的载体树脂，例如是聚酯，且更优选是聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。优选的抗菌添加剂是IRGAGUARDB1325(在PET载体树脂中的25wt.％5-氯-2-(2，4-二氯苯氧基)苯酚)，可由美国纽约Tarrytown的Ciba Specialty Chemicals Corporation商购。该抗菌添加剂优选为总产品组合物的约0.1wt.％至约1.25wt.％。
本发明更具体地涉及抗菌添加剂混入其中的注射成型尼龙产品，所述抗菌添加剂给产品赋予抗菌特性。具体地说，该产品包括家俱部件，且更具体地说是用于座位的部件，即椅背和椅子面板、体育场座位、办公椅、椅子底座、椅子扶手和位置调节装置，以及椅子脚轮和其它用于商业家俱的商业和工业用品。令人意想不到的是，本发明的发明人已经发现当与不含抗菌添加剂的类似产品相比时，根据本发明添加0.1wt.％至1.25wt.％的抗菌添加剂基本上不降低所得产品的物理、机械和表面外观性质。向尼龙树脂中混入合适量的抗菌添加剂是重要的。由于使用的抗菌添加剂替换了注射成型配方中的一部分尼龙树脂，所以显然使用抗菌添加剂将导致终产品的物理性质按比例的降低。令人惊讶的是，情况并不是这样的。混入注射成型的尼龙产品的抗菌添加剂令人惊讶地表现出类似于同样产品的物理性质，尽管由抗菌添加剂替换了尼龙树脂。
下述实施例用以进一步说明本发明。
1.01节实施例1使用常规注射成型方法对本发明的椅子底座进行注射成型。该注射成型配方如下39wt.％的未填充炭黑的抗冲击改性尼龙6，其平均比重是1.13(ASTM D792)，平均缺口冲击等级是1.5ft-lb/in(ASTMD256)，平均拉伸屈服强度是10500psi(ASTM D638)而平均弯曲模量是400000psi(ASTM D790)，例如可由美国印地安那州的Evansville的Matrix Group商购；57.5wt.％的填充玻璃的尼龙6，平均玻璃纤维含量是43％，平均比重是1.49(ASTM D792)，平均缺口冲击等级是2.0ft-lb/in(ASTM D256)，平均拉伸屈服强度是243500psi(ASTM D638)和平均弯曲模量(正切)是1500000psi(ASTM D790)，例如可由MatrixGroup以FP62E43为产品名商购；2wt.％的炭黑母炼胶(在聚丙烯树脂中的50wt.％炭黑，其平均粒径是60毫微米)，例如可由加拿大蒙特利尔的L.C.Plastics Inc商购的Tech Master；和1.5wt.％的IRGAGUARDB1325。将该配方送入注射成型设备中，并在约490°F和60-95％的最大注射压力下注入模腔中。
从模子中取出所得的产品并冷却。
对注射成型椅子底座的两个样品进行细菌生长抑制测试。两个样品对细菌的生长均显示出理想的抑制效果。还通过对两个样品进行静负载和坠落试验测定注射成型椅子底座的物理性质，按照AmericanNational Standards Institute/Business and Institutional FurnitureManufacturer’s Association(ANSI/BIFMA)要求进行试验，且这些试验的结果列于表1中。
表1

实施例2除了没有使用抗菌添加剂以外，采用实施例1的同样成型配方、方法和设备制备对比椅子底座。注射成型配方如下40wt.％的未填充炭黑的抗冲击改性尼龙6；58wt.％的填充玻璃的尼龙6，平均玻璃纤维含量是43％和2wt.％的炭黑母炼胶。
取两个对比椅子底座样品，并如实施例1所述进行物理性质的测定。结果列于表2中。
表2

令人惊讶的是，抗菌添加剂取代尼龙树脂并没有降低注射成型尼龙产品的物理性质。
实施例3使用标准的注射成型装置生产注射成型脚轮。本发明的脚轮，称为1号样品，由如下注射成型配方制成98.5wt.％的未填充炭黑的抗冲击改性尼龙6，其平均比重是1.13(ASTM D792)，平均缺口冲击等级是1.5ft-lb/in(ASTM D256)，平均拉伸屈服强度是10500psi(ASTMD638)而平均弯曲模量是400000psi(ASTM D790)，例如可由美国印第安纳州的Evansville的Matrix Group商购；和1.5wt.％的IRGAGUARDB1325。将配方在约516°F和80％的最大注射压力下进行注射成型。接着将脚轮从模子中取出并冷却。除了配方中不含抗菌添加剂以外(100％的未填充炭黑的抗冲击改性尼龙6)，使用同样的方法制备比较样品，2号样品。
对两个样品的物理性质进行测定，结果列于表3中。通过在5”高度向脚轮上坠落30lbs的重量来进行抗冲击测试，并注意是否发生力学破坏发生。
表3

再一次令人惊讶地发现，向注射成型配方中添加抗菌剂并没有使所得产品的物理性质下降。
尽管本发明已经出于举例说明的目的而得到了详细的描述，但应该理解，这样的详细描述仅仅是出于说明目的，在不背离本发明的实质和范围的前提下，本领域技术人员可以对其作出各种改变，本发明的范围由所附权利要求限定。
权利要求
1.一种注射成型塑料制品，其对其上的微生物生长具有降低的易感性，所述的注射成型制品由成型配方制成，所述配方包含选自聚酰胺热塑性树脂、聚乙烯热塑性树脂、聚氨酯热塑性树脂、聚丙烯热塑性树脂、聚氯乙烯热塑性树脂和前述的混合物的热塑性树脂，以及抗菌添加剂。
2.权利要求1的注射成型制品，其中热塑性树脂包含聚酰胺热塑性树脂。
3.权利要求2的注射成型制品，其中聚酰胺热塑性树脂包含尼龙6。
4.权利要求1的注射成型制品，其中抗菌添加剂包含5-氯-2-(2，4-二氯苯氧基)苯酚。
5.权利要求4的注射成型制品，其中抗菌添加剂是该制品总重量的约0.1wt.％至约1.25wt.％。
6.权利要求1的注射成型制品，其中该配方还包含高模量纤维。
7.权利要求1的注射成型制品，其中该配方还包含炭黑。
8.权利要求1的注射成型制品，其中该制品包括椅子底座。
9.权利要求1的注射成型制品，其中该制品包括脚轮。
10.权利要求1的注射成型制品，其中所述的热塑性树脂是尼龙6，而所述的成型配方还包含高模量纤维；所述的抗菌添加剂包含5-氯-2-(2，4-二氯苯氧基)苯酚；并且其中所述的抗菌添加剂是成型配方总重量的约0.1wt.％至约1.25wt.％。
11.一种形成具有抗菌性质的制品的方法，所述方法包括提供一种成型配方，其包含(i)选自尼龙树脂、聚偏二氟乙烯聚合物树脂、聚乙烯树脂和前述的混合物的热塑性树脂，和(ii)一种抗菌添加剂配方，其包含分散在载体树脂中的抗菌添加剂，所述的载体树脂与所述的热塑性树脂相容，而所述的抗菌添加剂包含5-氯-2-(2，4-二氯苯氧基)苯酚；将所述的成型配方加热，得到塑化树脂配方；和将该塑化配方注入模子中，形成所述的制品。
12.权利要求11的方法，其中所述的热塑性树脂是尼龙6。
13.权利要求11的方法，其中所述的载体树脂包含聚对苯二甲酸乙二酯。
14.权利要求11的方法，其中所述的抗菌添加剂配方包含约25wt.％的5-氯-2-(2，4-二氯苯氧基)苯酚和约75％的聚对苯二甲酸乙二酯。
15.权利要求11的方法，其中所述的抗菌配方是成型配方的约0.5wt.％至约5wt.％。
16.权利要求11的方法，其中所述的成型配方还包含高模量纤维。
17.权利要求11的方法，其中所述的热塑性树脂是尼龙6，所述的成型配方还包含高模量纤维，而所述的抗菌配方包含约25wt.％的5-氯-2-(2，4-二氯苯氧基)苯酚和约75wt.％的聚对苯二甲酸乙二酯，其中所述的抗菌配方是成型配方的约0.5wt.％至约5wt.％。
全文摘要
本发明涉及注射成型塑料产品，其具有混入塑料树脂中的抗菌添加剂，所述的塑料树脂形成该注射成型塑料产品。优选的抗菌添加剂包含5－氯－2－(2，4－二氯苯氧基)苯酚。该注射成型塑料产品如下形成选择抗菌添加剂和与塑料树脂相容的抗菌添加剂载体系统，将该载体系统与所选择的抗菌添加剂结合，并将抗菌添加剂/载体系统混入塑料树脂中，将包括玻璃纤维或如果需要的其它高模量纤维的塑料树脂组合物堆积在注射成型方法的进料系统中，并将该树脂组合物注入形成所需产品的模子，以形成注射成型抗菌塑料产品。
文档编号B29C45/00GK1508185SQ20031011810
公开日2004年6月30日 申请日期2003年10月8日 优先权日2002年10月8日
发明者乔治·索里克, 特里·布雷肯里奇, 乔治 索里克, 布雷肯里奇 申请人:谢泼德产品公司