Anti-bacterial performance of colloidal silver-treated laminate wood flooring Sumin Kim, Hyun-Joong Kim
Laboratory of Adhesion & Bio-Composites, Major in Environmental Materials Science, Seoul National University, Seoul 151-921, Republic of Korea
Received 10 January 2006; accepted 13 February 2006 Available online 30 March 2006
Abstract
In this study both the anti-bacterial properties and strength of cockroach avoidance of laminate wood floorings containing colloidal silver is evaluated. The laminate wood flooring manufactured with the overlay added with resin containing colloidal silver ion showed an antibacterial activity of up to 98.9%. For colloidal silver-treated, laminate wood flooring, the relative avoidance rate was 8771%. With colloidal silver treatment onto the surface of the laminate wood flooring, using melamine-formaldehyde resin for overlay paper impregnation, laminate wood flooring was developed as an environmentally friendly material for residential application. r 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.
Keywords: Laminate wood flooring; Low pressure melamine; Colloidal silver; Anti-bacterial property; Cockroach avoidance
1. Introduction
There are three types of wood flooring: laminate wood flooring, engineered flooring and solid wood flooring. The laminate wood flooring consists of high-density fiberboard (HDF) as the core material, while the engineered flooring consists of plywood with a thin fancy veneer bonded onto the face of the plywood using urea-formaldehyde and melamine-formaldehyde (MF) resins as hot-press adhesives (Kim and Kim, 2005a). Interior fitment and furniture manufacturers are using more surfacing materials for decoration of fiberboard. This material is manufactured as uniform, flat panels that provide excellent surfaces for the application of coating materials. These coated panels are used in the construction of cabinets, furniture, paneling, kitchen worktops, and floorings in offices, educational institutions and houses. The purposes of coating fiberboard surfaces with decorative overlays are to suppress the absorption of water and humidity, and eliminate the release of formaldehyde. The performance of the coated panels is dependent on the
quality of wood-based panel and the type of coating material (Nemli and C - olakog˘ lu, 2005; Sparkes, 1993; Hoag, 1993). A laminate wood floor is a composite floor with either a chipboard or HDF core that is bonded to a film of woodeffect veneer and covered with a laminated surface. It is not to be confused with wood veneer flooring, which has a real wood veneer bonded on top; this is a different type of flooring altogether. Most wood laminate floors are simply a photographic representation of wood grain. Unlike wood veneers, laminates cannot be sanded or refurbished once any wear begins to show. Laminate wood flooring consists of four main components that are bonded together. A wear resistant, decorative surface made of resin-based MF resin and aluminum oxide. This material is bonded to a moisture resistant, wood composition based core. A balancing backing is bonded to the underside of the core. On the top is a clear cap sheet of aluminum oxide, which provides the protection and stain resistance (Kim and Kim, 2005b). It has been known that among metallic elements, heavy metals such as silver, zinc, copper, mercury, tin, lead, bismuth, cadmium, chromium, and thallium possess antibacterial properties and the exchange with these metals imparts antibacterial activity to the zeolites (Top and U¨ lku¨ , 2004).
ARTICLE IN PRESS
www.elsevier.com/locate/ibiod
0964-8305/$-see front matter r 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved. doi:10.1016/j.ibiod.2006.02.002
Corresponding author. Tel.: +8228804784; fax: +8228732318. E-mail addresses: sumin44@snu.ac.kr (S. Kim), hjokim@snu.ac.kr (H.-J. Kim).
Silver has a long history of use in medicine as an antimicrobial agent. Silver ions have been found to have antibacterial effects on some microbes. Several studies have demonstrated that silver ions are selectively toxic for prokaryotic microorganisms, with little effect on eukaryotic cells (Park and Jang, 2003; Spadaro and Becker, 1976; Webster et al., 1981; Marino et al., 1974). Silver exhibits good anti-bacterial properties and in recent years has been used in a variety of medical applications ranging from wound dressings to urinary catheters. The anti-bacterial activity of silver is dependent on the balance between the activity of the Ag+ ions which kill bacteria and the total amount of silver released from the coating, which if too high results in cytotoxicity The anti-bacterial activity of silver is dependent on the silver cation (Ag+), which binds strongly to electron donor groups on biological molecules containing sulfur, oxygen or nitrogen. The silver ions act by displacing other essential metal ions such as Ca2+ or Zn+ (Betts et al., 2005; Dowling et al., 2001, 2003; Zhao and Stevens, 1998). Colloidal silver consists of a very fine particle suspension of the metal in water. When silver particles are suspended and evenly dispersed throughout a solution, all the particles are microscopic and are electrically charged with a positive potential. This suspension can be prepared by the following electrical method. Pass 12–30V through two silver electrodes in mineralized (salt) water for 2–3min per glass. Put a small light bulb in the circuit. If the bulb lights, the water is conducting and the process has started. If not, add a little salt to disinfect any unhygienic water as is done while camping. The highest quality colloidal silver is produced by the electro-colloidal/non-chemical method. The silver particles and water have been completely ‘‘colloided’’ and evenly dispersed and held in suspension by an electrical current sent through the combination. This process is the only known method to create a truly homogeneous, i.e., evenly distributed, solution containing super-fine silver particles in the range of 0.005–0.015mm in diameter, suspended in water, without the need of any chemical, stabilizer, dye, or other ingredients (Becker, 1985). Researchers in the past have used various methods, including physical and chemical modification of the material surface, to try and prevent bacterial adhesion and slime production on materials. Bridgett et al. (1993) tested bacterial adhesion to cerebrospinal fluid shunts coated with a hydrogel material that created a more hydrophilic surface. This coating, although effective in reducing bacterial adhesion, was difficult to apply uniformly. Silver-impregnated cuffs on catheters have been another approach based on the anti-microbial activity of silver ions (Maki et al., 1988). However, this approach is limited by the degradation of the cuff resulting in the loss of the coated silver ions and thereby the antimicrobial activity (Raad 1998; Baveja et al., 2004). In this study, we manufactured anti-bacterial, laminate wood flooring with colloidal silver, and then tested its anti
bacterial properties and examined the strength of its cockroach avoidance.
2. Experimental
2.1. Colloidal silver treatment onto the laminate wood flooring
Despite the importance of functionality for laminate wood flooring, it should not be the only factor under consideration. When it is approached without thinking about the production line and equipment, many obstacles can arise during manufacturing despite high functionality. Many anti-bacterial substances have been developed and are applied into different products. However, because most anti-bacterial substances are ceramic powder, it is very difficult to apply on surface of laminate wood flooring. Even though the point of interest is the line where the antibacterial material is applied, each aspect such as low pressure melamine (LPM) impregnation line, melamine faced board (MFB) line, or processing line poses its own problems. For example, when resin in flour form is applied in the impregnation line, it affects the resin composition or precipitate. In the case of the MFB line, it can affect the lifecycle of the cowl or hot pressure condition. When the flour type is applied on a surface, the product brightness or color is affected. In this situation the issue is to find the method able to grant the antibacterial ability while minimizing these problems. In this study, liquid type resin was used for an antibacterial material, i.e., colloidal silver. Colloidal silver comes in neutral pH (7–7.5) and clear so that there is no problem in applying colloidal silver in resin. However, consideration needs to be given to the concentration of colloidal silver, which was very low at 20ppm in this study. Even the amount of colloidal silver, at 3%, was very low in respect to the amount of melamine resin. As shown in Table 1, 3% ‘‘water’’ added for the preparation of MF resin for impregnation of overlay paper for surface coating was substituted with 3% colloidal silver. Usually, water is added into MF resin when various additives such as hardening agent, plasticizer and release agent are incorporated into MF resin to control viscosity. And then, these are stirred together for 1h. The colloidal silver was liquid state like water. We added the colloidal silver instead of water. At 20ppm, Ag+ concentration was measured using an inductively coupled, plasma-optical emission spectrometer (Optima 3000DV model, Perkin Elmer Ltd., USA). The following principle is used for this spectrometer. The magnetic field induced by a coil where high frequency current is flowing excites the outermost electrons of neutral atoms using the plasma coupled to the magnetic field as the energy source. Chemical analysis is performed using scattered radiation emitted by this magnetic field. Quantitative analysis is done using spectral peaks, i.e., spectral intensity. Based on this analysis, the silver ion content in the colloidal silver-impregnated paper was 0.006gm2.
ARTICLE IN PRESS
S. Kim, H.-J. Kim / International Biodet
ประสิทธิภาพการป้องกันแบคทีเรียของ colloidal ถือเงินลามิเนตไม้ flooring ซูหมินคิม คิมฮยอนจุงปฏิบัติการยึดเกาะ และไบโอคอมโพสิต วิชาสิ่งแวดล้อมวัสดุศาสตร์ มหาวิทยาลัยแห่งชาติโซล โซล 151-921 เกาหลีรับ 10 2006 มกราคม ยอมรับ 13 กุมภาพันธ์ว่างออนไลน์ 30 มีนาคม 2006บทคัดย่อในการศึกษานี้ ทั้งคุณสมบัติป้องกันแบคทีเรียและความแข็งแรงของหลีกเลี่ยงแมลงสาบของ floorings ไม้ลามิเนตประกอบด้วย colloidal silver รับการประเมิน เพิ่ม flooring ไม้ลามิเนตผลิต ด้วยการซ้อนทับ ด้วยเรซินที่ประกอบด้วยไอออนเงิน colloidal พบกิจกรรมต้านเชื้อแบคทีเรียถึง 98.9% สำหรับ colloidal ถือเงิน ลามิเนตไม้ flooring อัตราสัมพัทธ์หลีกเลี่ยงถูก 8771% กับ colloidal เงินรักษาบนพื้นผิวของ flooring ไม้ลามิเนต เมลามีนฟอร์มาลดีไฮด์เรซินโดยใช้การซ้อนทับกระดาษทำให้มีขึ้น ลามิเนตไม้ flooring ได้รับการพัฒนาเป็นวัสดุเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับโปรแกรมประยุกต์ที่อยู่อาศัย อาร์ 2006 Elsevier จำกัด สงวนลิขสิทธิ์ทั้งหมดคำสำคัญ: ลามิเนตไม้ flooring เมลามีนความดันต่ำ ซิลเวอร์ colloidal คุณสมบัติป้องกันแบคทีเรีย หลีกเลี่ยงแมลงสาบ1. บทนำมีสามชนิดของไม้ flooring: ลามิเนตไม้ flooring ออกแบบ flooring และ flooring ไม้ทึบ flooring ไม้ลามิเนตประกอบด้วย high-density fiberboard (HDF) เป็นวัสดุหลัก flooring ออกแบบประกอบด้วยไม้อัดกับไม้อัดแฟนซีแบบบางที่ถูกผูกมัดไว้บนผิวหน้าของไม้อัดที่ใช้ยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์ และเรซิ่นเมลามีนฟอร์มาลดีไฮด์ (MF) เป็นกาวร้อนกด (คิมและคิม 2005a) ผู้ผลิต fitment และเฟอร์นิเจอร์ตกแต่งภายในใช้วัสดุเพิ่มเติม surfacing สำหรับตกแต่งของ fiberboard วัสดุนี้ถูกผลิตขึ้นเป็นชุดยูนิฟอร์ม แผ่น flat ที่ให้พื้นผิวดีเยี่ยมสำหรับการประยุกต์ใช้วัสดุเคลือบ แผ่นเคลือบเหล่านี้จะใช้ในการก่อสร้างของตู้ เฟอร์นิเจอร์ โทนอบอุ่น ครัว worktops และ floorings ใน offices สถาบันการศึกษา และบ้าน วัตถุประสงค์ของการเคลือบผิว fiberboard กับตกแต่งซ้อนทับมี การระงับการดูดซึมน้ำและความชื้น กำจัดของฟอร์มาลดีไฮด์ ประสิทธิภาพของแผ่นเคลือบจะขึ้นอยู่กับการคุณภาพของไม้ตามแผงและชนิดของวัสดุเคลือบผิว (Nemli และ C - olakog˘ lu, 2005 Sparkes, 1993 Hoag, 1993) floor เป็นไม้ลามิเนต floor ผสมกับ chipboard หรือแกนกลาง HDF ที่มีพันธะกับ film ของ woodeffect บาง และปกคลุม ด้วยผิวเคลือบ ได้ มันจะไม่สับสนกับไม้บาง flooring ซึ่งมีการวีเนียร์ไม้จริงที่ถูกผูกมัดอยู่ด้านบน ทั้งหมดนี้เป็น flooring ชนิดอื่น floors ลามิเนตไม้ส่วนใหญ่เป็นเพียงการแสดงภาพของไม้ ซึ่งแตกต่างจากไม้อัด ลามิเนตไม่สามารถเขียน หรือตกแต่งเมื่อสวมใส่ใด ๆ เริ่มต้นจะแสดงขึ้น flooring ไม้ลามิเนตประกอบด้วยส่วนประกอบหลักสี่ที่ผูกพันกัน พื้นผิวสึกหรอทน ตกแต่งทำจากเรซิ่นเรซิ่น MF และอลูมิเนียมออกไซด์ วัสดุนี้มีพันธะกับความชื้น ไม้องค์ประกอบตามหลัก สำรองดุลเป็นพันธะกับ underside ของหลัก ด้านบนเป็นแผ่นใสหมวกของอะลูมิเนียมออกไซด์ ซึ่งให้การคุ้มครองและคราบความต้านทาน (คิมและคิม 2005b) มันได้ถูกเรียกว่า องค์ประกอบของโลหะ โลหะหนักเช่นเงิน สังกะสี ทองแดง ปรอท ดีบุก ลูกค้าเป้าหมาย บิสมัท แคดเมียม โครเมียม และแทลเลียมมีคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรีย และการแลกเปลี่ยนกับโลหะเหล่านี้พื้นมีกลิ่นซีโอไลต์ (ด้านบนและ U¨ lku¨, 2004) กิจกรรมต้านเชื้อแบคทีเรียบทความในวารสารwww.elsevier.com/locate/ibiod0964-8305 / $-ดูเรื่องหน้า r 2006 Elsevier จำกัด สงวนลิขสิทธิ์ทั้งหมด doi:10.1016/j.ibiod.2006.02.002ผู้ที่เกี่ยวข้อง โทร: +8228804784 โทรสาร: +8228732318 ที่อยู่อีเมล์: sumin44@snu.ac.kr (S. Kim), (H. J. ใน hjokim@snu.ac.kr คิม)เงินมีประวัติศาสตร์ยาวนานของใช้ในยาเป็นจุลินทรีย์ พบกันที่เงินมีผลต้านเชื้อแบคทีเรียจุลินทรีย์บาง หลายการศึกษาได้แสดงประจุเงินเลือกพิษสำหรับจุลินทรีย์ prokaryotic มีผลน้อยใน eukaryotic เซลล์ (พาร์คและแจง 2003 Spadaro และ Becker, 1976 เว็บสเตอร์ et al., 1981 มาริโน et al., 1974) เงินจัดแสดงคุณสมบัติป้องกันแบคทีเรียดี และในปีที่ผ่านมามีการใช้ในหลากหลายทางการแพทย์ตั้งแต่แผลแผล catheters ท่อปัสสาวะ กิจกรรมป้องกันแบคทีเรียเงินจะขึ้นอยู่กับสมดุลระหว่างกิจกรรม Ag + กันฆ่าแบคทีเรียและยอดเงินที่ออกใช้จากเคลือบ ซึ่งถ้าเกิด cytotoxicity กิจกรรมป้องกันแบคทีเรียเงินจะขึ้นอยู่กับ cation ซิลเวอร์ (Ag +), ซึ่งขอ binds ไปยังกลุ่มผู้บริจาคอิเล็กตรอนในโมเลกุลชีวภาพที่ประกอบด้วยกำมะถัน สูงเกินไป ออกซิเจนหรือไนโตรเจน ดำเนินการกันเงิน โดยฎพยัคฆ์ประจุโลหะอื่น ๆ สำคัญเช่น Ca2 + หรือ Zn + (Betts et al., 2005 Dowling et al., 2001, 2003 เส้าและ Stevens, 1998) ซิลเวอร์ colloidal ประกอบระงับมาก fine อนุภาคโลหะในน้ำด้วย เมื่ออนุภาคเงินจะถูกระงับ และกระจายอย่างสม่ำเสมอตลอดทั้งการแก้ปัญหา อนุภาคทั้งหมดคือกล้องจุลทรรศน์ และไฟฟ้ามีการคิดค่าธรรมเนียมกับศักยภาพบวก ระบบกันสะเทือนนี้สามารถนำมาปรุง โดยวิธีไฟฟ้าต่อไปนี้ ผ่าน 12-30V ผ่านหุงตเงินสองใน 2 – 3 นาทีต่อแก้ว mineralized น้ำ (เกลือ) ใส่หลอดไฟเล็ก ๆ ในวงจร ถ้าหลอดไฟ น้ำกำลังดำเนินการ และมีการเริ่มต้นกระบวนการ ถ้าไม่ ใส่เกลือเล็กน้อยเพื่อกำจัดน้ำใด ๆ unhygienic ที่จะทำในขณะที่ตั้งแคมป์ เงิน colloidal คุณภาพสูงที่ผลิต โดยวิธี electro-colloidal/ไม่ ใช้สารเคมี อนุภาคเงินและน้ำได้อย่างสมบูรณ์ '' colloided'' และเท่า ๆ กันกระจัดกระจาย และจัดขึ้นในระบบกันสะเทือน โดยมีกระแสไฟฟ้าที่ส่งผ่านชุด กระบวนการนี้เป็นเพียงวิธีการรู้จักสร้างที่แท้จริงเหมือน เช่น อย่างสม่ำเสมอกระจาย โซลูชั่นที่มีซูเปอร์-fine เงินในช่วง 0.005-0.015 มม.เส้นผ่านศูนย์กลาง หยุดชั่วคราวในน้ำ โดยไม่จำเป็นต้องมีสารเคมี โคลง ย้อม หรือส่วนผสมอื่น ๆ (Becker, 1985) นักวิจัยในอดีตได้ใช้วิธีการต่าง ๆ รวมถึง modification ทางกายภาพ และทางเคมีของพื้นผิววัสดุ และพยายามป้องกันไม่ให้แบคทีเรียยึดเกาะและการผลิตน้ำเมือกบนวัสดุ Bridgett et al. (1993) ทดสอบแบคทีเรียยึดเกาะเคลือบ ด้วยวัสดุ hydrogel ที่สร้างพื้นผิวขึ้น hydrophilic shunts cerebrospinal fluid การเคลือบนี้ แม้ว่าประสิทธิภาพในการลดการยึดเกาะของแบคทีเรีย ถูก difficult การใช้สม่ำเสมอเมื่อเทียบเคียง Silver impregnated cuffs บน catheters มีวิธีอื่นที่ใช้ในกิจกรรมต่อต้านจุลินทรีย์ของเงินกัน (ร็อคเฟลเลอร์ et al., 1988) อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ถูกจำกัด โดยการย่อยสลายของวางเป็นผลให้สูญเสียประจุเงินเคลือบ และทำกิจกรรมจุลินทรีย์ (Raad 1998 Baveja et al., 2004) ในการศึกษานี้ เราผลิตป้องกันแบคทีเรีย ลามิเนตไม้ flooring กับ colloidal silver และจากนั้น ทดสอบการต่อต้านคุณสมบัติของเชื้อแบคทีเรีย และการตรวจสอบความแข็งแรงของการหลีกเลี่ยงแมลงสาบ2. ทดลอง2.1. รักษาเงิน colloidal บน flooring ไม้ลามิเนตDespite the importance of functionality for laminate wood flooring, it should not be the only factor under consideration. When it is approached without thinking about the production line and equipment, many obstacles can arise during manufacturing despite high functionality. Many anti-bacterial substances have been developed and are applied into different products. However, because most anti-bacterial substances are ceramic powder, it is very difficult to apply on surface of laminate wood flooring. Even though the point of interest is the line where the antibacterial material is applied, each aspect such as low pressure melamine (LPM) impregnation line, melamine faced board (MFB) line, or processing line poses its own problems. For example, when resin in flour form is applied in the impregnation line, it affects the resin composition or precipitate. In the case of the MFB line, it can affect the lifecycle of the cowl or hot pressure condition. When the flour type is applied on a surface, the product brightness or color is affected. In this situation the issue is to find the method able to grant the antibacterial ability while minimizing these problems. In this study, liquid type resin was used for an antibacterial material, i.e., colloidal silver. Colloidal silver comes in neutral pH (7–7.5) and clear so that there is no problem in applying colloidal silver in resin. However, consideration needs to be given to the concentration of colloidal silver, which was very low at 20ppm in this study. Even the amount of colloidal silver, at 3%, was very low in respect to the amount of melamine resin. As shown in Table 1, 3% ‘‘water’’ added for the preparation of MF resin for impregnation of overlay paper for surface coating was substituted with 3% colloidal silver. Usually, water is added into MF resin when various additives such as hardening agent, plasticizer and release agent are incorporated into MF resin to control viscosity. And then, these are stirred together for 1h. The colloidal silver was liquid state like water. We added the colloidal silver instead of water. At 20ppm, Ag+ concentration was measured using an inductively coupled, plasma-optical emission spectrometer (Optima 3000DV model, Perkin Elmer Ltd., USA). The following principle is used for this spectrometer. The magnetic field induced by a coil where high frequency current is flowing excites the outermost electrons of neutral atoms using the plasma coupled to the magnetic field as the energy source. Chemical analysis is performed using scattered radiation emitted by this magnetic field. Quantitative analysis is done using spectral peaks, i.e., spectral intensity. Based on this analysis, the silver ion content in the colloidal silver-impregnated paper was 0.006gm2.บทความในวารสารS. คิม H. J. คิมนานาชาติ Biodet
การแปล กรุณารอสักครู่..
