JP3637281B2 - 殺菌剤組成物およびこれを利用した殺菌方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願は、本願明細書に参考までに取り込んでなる、1998年11月16日に大韓民国工業所有権庁に特許出願された特許出願番号第98−49095号に基づくものである。
【０００２】
本発明は、殺菌剤組成物に関し、具体的には、３−イソチアゾロンとポリヘキサメチレングアニジンリン酸塩との相乗作用を奏する殺菌剤組成物、およびこれを利用した微生物、菌類などの殺菌方法に関する。
【０００３】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
微生物、細菌、カビ、藻類などは、冷却水、廃水、繊維産業で用いられる乳化剤などの産業用水内で成長し、そして、産業プロセスの操業効率の低下を招く。このような微生物は、産業用水に含まれている有機物を栄養源として利用して増殖し、多糖類を分泌する。 このようにして分泌された多糖類に、様々な有機物や無機物が結合し、ヘドロと呼ばれる塊状の粘着物質が形成される。 特に、製紙工業での白濁水に含まれるセルロース、ヘミセルロースおよびフィブリンのような有機物質は、かような微生物の肥沃な栄養源となる。 製紙工程での流体の流れが緩慢な領域で生じるヘドロは、パルプの品質低下、製造時間の損失、設備効率の低下などの、間接的・直接的な損失をもたらす。 また、多量の水を使用または再循環させる冷却水設備などで微生物が成長すると、付着現象を招く。 この現象は、産業用冷却塔での熱伝達効率を低下させるだけだけなく、金属を腐食させたり、木材部を侵食する。
【０００４】
端細胞原核生物のような細菌は、様々な種類の有機物を分解して増殖することができ、そして、ある種の細菌は、生物膜を形成する多糖類を分泌および放出して増殖することで、微生物学的腐食を引き起こす。 真核生物であるカビもまた、細菌と同様に、様々な種類の有機物を分解して増殖することができ、セルラーゼを分泌するある種のカビは、冷却塔などの木材部分の繊維質を分解して、木材部分を変色および腐敗させる。
【０００５】
真核生物である藻類は、光、空気および少量の有機物の条件下で光合成を行うことで増殖するが、藻類から形成された炭水化物は、細菌およびカビのような他の微生物の栄養源となり、それらの付着現象を加速化させることになる。 藻類の増殖に起因した藻類の付着現象は、光、特に、冷却水設備や水泳場などの太陽光に露出される場所において深刻である。 このような現象は、水道管を閉塞するのみならず、熱伝導効率の低下、酸素生成による金属表面の酸化、および微生物が死滅する際の局部的な電気的反応によって金属表面に形成された孔の腐食を促す。
【０００６】
このような微生物、カビ、藻類などを死滅せしめたり、あるいは、これらの金属表面への付着を防止するための様々な殺菌剤が開発されている。 このような殺菌剤は、一般には、酸化性殺菌剤と非酸化性殺菌剤とに区分されている。 よく利用されている酸化性殺菌剤として、安価で強い酸化力を呈するとの経済的利点から広汎に用いられている塩素や臭素などのハロゲン化合物がある。 しかしながら、これらは、冷却塔の木材部分の侵食や金属腐食を引き起こし、また、容易に大気中に放出されるため、これらの殺菌効率は低下しやすい傾向にある。 また、これら殺菌剤が、生物膜形成の実質的な原因である微生物に作用する以前に、それらが分泌した多糖類とまず反応するとい固有の特性を持っているため、これらの殺菌効率は実質的に低いといえる。
【０００７】
このような短所を克服するための非酸化性殺菌剤として、３−イソチアゾロン、４級アンモニウム塩、ホルムアルデヒド放出化合物、グルタルアルデヒドなどがあり、通常、これらは個別に用いられる。 米国特許第3,761,488号、第4,105,431号、第4,279,762号などに開示されている３−イソチアゾロンは、高い殺菌効果を有し、また、広い抗菌スペクトルを有するが、それらの速効的殺菌効果が小さいという難点がある。 また、大韓民国特許出願第89−20381号には、循環水の腐敗防止に有用な殺菌剤組成物として、５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾロン−３−オンと２−メチル−４−イソチアゾロン−３−オンとを、約３：１で混合した上で、ジデシルジメチルアンモニウムクロライドをさらに含んでなる殺菌剤組成物が開示されている。 米国特許第4,379,137号には、ポリマー４級アンモニウム塩および３−イソチアゾロンを混合することによって、殺菌力を向上させる方法が開示されている。 しかし、このような混合物は、腐食性物質、すなわち、フッ素、塩素などのようなハロゲン化合物を放出するため、炭素鋼、鋳鉄、ステンレススチール、銅などの腐食しやすい金属が用いられる箇所に適用することが難しい。
【０００８】
また、大韓民国特許出願第97−80170号には、そこに開示された方法ではハロゲン化合物が放出されないので、腐食しやすい金属を使用する箇所に対して用いることができるプロセスが開示されている。 ４級アンモニウムリン酸塩と、微生物に対して高い殺菌効果を呈する３−イソチアゾロンとの相乗作用を奏する他の水溶性殺菌剤組成物が、大韓民国特許出願第97−46517号において、微生物に対する瞬間殺菌力、殺菌持続性および防食性などに優れた殺菌剤として開示されている。 しかしながら、速効性を付与するために、３−イソチアゾロンに４級アンモニウムを添加すると、起泡性を生じるため、様々な産業分野に適用するのが難しいという難点がある。
【０００９】
また、ポリヘキサメチレングアニジンリン酸塩は、速効性を有し、また、水処理分野を含めた様々な産業分野で微生物を広い範囲で効果的に制御するために用いられ、それに起泡性も小さいが、それ自体の抗菌スペクトルが小さいという問題点がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、炭素鋼、鋳鉄、ステンレススチール、銅などの腐食しやすい金属が用いられる工程で使用できるのみならず、広い抗菌スペクトルと優れた防腐効果を兼ね備えた殺菌剤組成物を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、起泡性を小さくすることで、様々な産業分野に用いることができるだけでなく、少量でも高い殺菌力を呈する殺菌剤組成物を提供することにある。
【００１２】
このような目的を達成するために、本発明は、以下の一般式１、
【００１３】
【化３】

【００１４】
式１中、Ｒは水素または塩素である一般式１で表される３−イソチアゾロン、および、以下の一般式２
【００１５】
【化４】

【００１６】
式２中、ｍは４〜７の整数であり、かつｎは１〜14の整数である一般式２で表されるポリヘキサメチレングアニジンリン酸塩とを含む殺菌剤組成物を提供する。
【００１７】
さらに、本発明は、前記殺菌剤組成物を、細菌、カビおよび藻類によって汚染された培地に置くことで、細菌、カビまたは藻類を死滅または成長抑制する殺菌方法を提供する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を実施する目的で本発明者らが企図した最良の方法を例示することによって、本発明の好ましい実施態様についてのみ説明する。 なお、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、様々な変更が加えられることは自明のことである。 従って、以下の説明は例示目的としてのみ考慮されるべきであり、これらに限定されるべきではない。
【００１９】
本発明を、以下に、より詳細に説明する。
【００２０】
本発明は、以下の一般式１、
【００２１】
【化５】

【００２２】
式１中、Ｒは水素または塩素である一般式１で表される３−イソチアゾロン、および、以下の一般式２
【００２３】
【化６】

【００２４】
式２中、ｍは４〜７の整数であり、かつｎは１〜14の整数である一般式２で表されるポリヘキサメチレングアニジンリン酸塩とを含む防腐剤組成物および／または殺菌剤組成物を提供する。
【００２５】
前記一般式において、３−イソチアゾロンは、Ｒ基が水素である２−メチル−４−イソチアゾロン−３−オン、またはＲ基が塩素である５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾロン−３−オンであり、とりわけ、２−メチル−４−イソチアゾロン−３−オンと５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾロン−３−オンとが、重量比で、１：20〜20：１の比率で混合されてなる混合物が好ましい。 ３−イソチアゾロン化合物の比率が、１：20〜20：１の範囲を外れると、殺菌効果が低下する。
【００２６】
前記３−イソチアゾロンとポリヘキサメチレングアニジンリン酸塩との混合比は、重量比で、１：１〜１：65、より好ましくは、１：１〜１：４である。 ３−イソチアゾロンとポリヘキサメチレングアニジンリン酸塩の混合比率が、前記範囲から外れると、二つの殺菌剤を混合することによる相乗効果が低下したり、出現しなくなってしまう。
【００２７】
本発明の３−イソチアゾロンとポリヘキサメチレングアニジンリン酸塩との混合物を、殺菌剤組成物として用いれば、３−イソチアゾロンが、カビおよび一部の細菌に対するポリヘキサメチレングアニジンリン酸塩の低殺菌性を補完し、同時に、ポリヘキサメチレングアニジンリン酸塩が、３−イソチアゾロンの弱い初期殺菌力と弱い瞬間殺菌力、それに低殺菌性を補完する。 混合した微生物剤での殺菌作用における相乗効果は、各成分化合物が有する殺菌作用の合計より大きくなる。 つまり、本発明の組成物は、異なる殺菌メカニズムを有する二種類の化合物を混合することによって、広範囲の微生物を抑制でき、単一成分化合物を用いる場合よりも、耐性菌株の出現頻度を下げるなどの別異の効果を獲得することができる。
【００２８】
本発明の殺菌剤組成物は、水溶液の形態が好ましく、目的の殺菌効果が現れる限りは、その使用量は制限されるものではないが、さらに好ましくは、微生物が存在する冷却水などに５〜1000ppmを投入して用いる。 本発明の殺菌剤組成物は、消毒剤として、パルプや製紙工場、それに冷却塔のような様々な産業分野において、効果的に広範囲の微生物を制御するために用いることができる。 特に、産業プロセスでの冷却水、消毒剤、塗料、ラテックス防腐剤、化粧品添加剤、シャンプーなどのエマルジョン製品用の添加剤、繊維製織用スライムコントロール剤、製紙スライムコントロール剤、皮革製品用防腐剤および金属加工油用防腐剤などに添加して用いることができる。
【００２９】
【実施例】
以下に、本発明の理解を促す目的の比較例および好ましい実施例について説明する。
［実施例１−６］
８種の細菌（Enterobacter aerogenes ATCC 13048、Escherichia coli ATCC 11229、Micrococcus luteus ATCC 9341、Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442、Klebsiella pneumoniae ATCC 1560、Staphylococcus epidermis ATCC 155、Staphylococcus aureus ATCC 6538及びBacillus subtilis ATCC 6984）の混合溶液に対する、３−イソチアゾロンとポリヘキサメチレングアニジンリン酸塩による殺菌効果を、Difco社製のトリプチック ソイ ブロスを用いて、２倍希釈法によって試験した。 殺菌剤および微生物が添加された培養液を、３日間、30℃で培養した後、生育を阻害する最小濃度での濁度を肉眼で観察することによって、最小阻止濃度を決定した。
【００３０】
殺菌剤の相乗作用は、Kull, F.C.ら（Appl. Microbiol. 9:538-544 (1961))の論文に発表された方法で利用された以下の式でのQA/QaとQB/Qbの合計が、１より小さい場合に現れることが確認された。 その結果を、表１に示した。
【００３１】
相乗指数（ＳＩ）＝（ＱＡ／Ｑａ）＋（ＱＢ／Ｑｂ）
式中、QaとQbは、化合物ＡおよびＢそれぞれ単独のMIC値(ppm)であり、QAとQBは各混合物での化合物ＡおよびＢそれぞれのMIC値(ppm)である。
【００３２】
【表１】

【００３３】
上記表１に示したように、３−イソチアゾロンを半分使用し、ポリヘキサメチレングアニジンリン酸塩の使用量を9.8ppmまで減少させても、同様の微生物死滅効果（実施例１でのSIは0.53）が得られることが明らかとなった。 ポリヘキサメチレングアニジンリン酸塩を半分だけ使用し、３−イソチアゾロンを2.4ppmだけ用いても同様な微生物死滅効果（実施例６でのSIは0.63）が得られた。 従って、前記二つの化合物の混合物は、前記二つの化合物単独を個別に使用する時より非常に効果的に細菌の成長を抑制することができ、３−イソチアゾロンおよびポリヘキサメチレングアニジンリン酸塩の相乗作用の比は、約１：１〜１：４の範囲が最も好ましく、この時のSIは、0.53〜0.63である。
[試験例１および比較例１]
３−イソチアゾロンとポリヘキサメチレングアニジンリン酸塩を１：４の比率（３−イソチアゾロン１重量％と25重量％のポリヘキサメチレングアニジンリン酸塩15重量％）で混合してなる殺菌剤組成物と、1.5重量％の３−イソチアゾロン単独の殺菌剤による、７種の個別の菌株に対する最小阻止濃度(MIC値)を測定した。 ２倍連続希釈法に従って、96マルチウォールプレートを用いて殺菌剤を希釈した後、10 ⁴ CFU/mlの濃度で微生物を接種した。 次いで、30℃で、48時間培養した後、濁度を基準にして、微生物の成長を肉眼で観察することによって、MIC値を測定した。 その結果を、表２に示した。
【００３４】
MIC値を測定するために、培地としてDifco社製のトリプチック ソイ ブロスを用いて懸濁度を観察し、そして、実施例１で用いた菌株の内、Enterobacter aerogenes ATCC 13048、Staphylococcus aureus ATCC 6538、Staphylococcus epidermis ATCC 155、Bacillus subtilis ATCC 6984、Saccharomyces cerevisiae ATCC 9763、Rhizopus oryzae ATCC 10404、Aspergillus niger ATCC 9642を用いた。
【００３５】
【表２】

【００３６】
上記表２から明らかなように、相乗指数を用いると、３−イソチアゾロンおよび25重量％ポリヘキサメチレングアニジンリン酸塩を混合して得た殺菌剤混合物が、1.5重量％の３−イソチアゾロンを単独成分とする殺菌剤よりも微生物を効果的に制御することが明らかとなる。
[試験例２および比較例２]
試験例１で用いた殺菌剤混合物と比較例１で用いた1.5％の３−イソチアゾロンによって微生物を死滅させるのに要する死滅時間、速効性および持続性を調べるために、約10 ⁴ CFU/mlの微生物濃度の重合用冷却塔での冷却水に、殺菌剤混合物および1.5％の３−イソチアゾロンの50、100、200ppmを各々投入した後、０時間、３時間、24時間、48時間、72時間および96時間後に菌液を採取して、菌数を測定した。 殺菌剤が添加されていないものを対照とした。 ３−イソチアゾロンとポリヘキサメチレングアニジンリン酸塩とが混合された殺菌剤混合物での、経時的な菌株減少比率を相乗指数を用いて示し、そして、1.5重量％の３−イソチアゾロンを単独成分とする殺菌剤に対する結果を、表３及び表４に示した。
【００３７】
【表３】

【００３８】
【表４】

【００３９】
上記表３および表４に示したように、1.5重量％の３−イソチアゾロンの単独化合物は、24時間後には殺菌力は出現するが、速効性は小さく、また48時間後には微生物の２次増殖が現れる。 ３−イソチアゾロンおよびポリヘキサメチレングアニジンリン酸塩の殺菌剤混合物は、単一成分の殺菌剤に比べて、微生物に対する速効性、持続性および優れた殺菌効果において相乗効果が認められた。 従って、３−イソチアゾロンとポリヘキサメチレングアニジンリン酸塩とを混合した場合、３−イソチアゾロンの速効性の低さと、ポリヘキサメチレングアニジンリン酸塩の抗菌スペクトルに対する短所が相互補完され、殺菌力は、相乗効果指数と相関する。
【００４０】
前述したように、本発明の殺菌剤組成物は、速効性および持続性に優れるのみならず、広範囲の抗菌スペクトルを有するので、水処理や消毒剤などの様々な産業分野において微生物を制御する上で効果的に用いることができる。 また、本発明の殺菌剤組成物は、単独の化合物による殺菌剤よりも微生物を効果的に制御することができ、また、瞬間殺菌力が大きいので、産業用水の微生物汚染と、現実の微生物の生息環境を効果的に制御することができる。 なお、本発明の殺菌剤組成物に、他の作用メカニズムを有する殺菌剤混合物を利用することによって、単独の化合物による殺菌剤と比較して耐性菌株の出現頻度を下げる効果がある。
【００４１】
本発明を好ましい実施例を参照しつつ説明したきたが、当業者であれば、添付の請求の範囲に記述された本発明の趣旨と範疇を外れない範囲内で、様々な修飾と変更が可能であろう。

Claims (5)

1. 以下の一般式１、
   

   

   式１中、Ｒは水素または塩素である一般式１で表される３−イソチアゾロン、および、以下の一般式２
   

   

   式２中、ｍは４〜７の整数であり、かつｎは１〜14の整数である一般式２で表されるポリヘキサメチレングアニジンリン酸塩を含む殺菌剤組成物。
2. 前記３−イソチアゾロンとポリヘキサメチレングアニジンリン酸塩との混合比率が、重量比で、１：１〜１：65である請求項１に記載の殺菌剤組成物。
3. 前記３−イソチアゾロンが、Ｒが水素である３−イソチアゾロンとＲが塩素である３−イソチアゾロンとを、重量比で、１：20〜20：１で混合して得た混合物であり、前記３−イソチアゾロンとポリヘキサメチレングアニジンリン酸塩との混合比率が、１：１〜１：４である請求項１に記載の殺菌剤組成物。
4. 前記殺菌剤組成物の使用に先駆けて、産業用冷却水、殺菌剤、塗料、ラテックス用防腐剤、化粧品用添加剤、エマルジョン製品用添加剤、繊維製織用スライムコントロール剤、製紙スライムコントロール剤、皮革製品用防腐剤および金属加工油用防腐剤からなるグループから選択される媒体と、該殺菌剤組成物とが混合される、ことを特徴とする請求項１に記載の殺菌剤組成物。
5. 請求項１に記載の殺菌剤組成物を、細菌、真菌および／または藻類によって汚染された領域に置くことによって、細菌、真菌および／または藻類を死滅または成長抑制する殺菌方法。