DE60004511T2

DE60004511T2 - Verfahren zum beschichten von perforierten substraten

Info

Publication number: DE60004511T2
Application number: DE60004511T
Authority: DE
Inventors: Semple Hugh Chipping Camden MUNRO; John Steven LAWRENCE
Original assignee: First Water Ltd
Current assignee: First Water Ltd
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 2000-04-13
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2020-04-14
Also published as: DE60004511D1; US20080031930A1; WO2000065143A1; US20050196432A1; AU765572B2; EP1175527B1; JP2002542962A; AU4417300A; CA2367657A1; EP1175527A1; ATE247188T1; GB9909349D0; US20030054024A1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines perforierten Substrats mit einem Gel und mit diesem Verfahren herstellbare beschichtete perforierte Substrate.
Gelbeschichtete perforierte Substrate sind zur Verwendung bei einer Reihe von Pflegeprodukten für Verbraucher, beispielsweise als Wundverbände, bekannt. Bei den vorhandenen Verfahren zu deren Herstellung besteht das Problem darin, dass es schwierig ist, sicherzustellen, dass die Perforationen in dem Substrat nicht durch das Gel verschlossen werden.
Außerdem kapseln bekannte Verfahren (beispielsweise das in der US-Patentschrift Nr. 5 352 508 nach Cheong beschriebene Verfahren zum Herstellen eines Wundverbandes) das perforierte Substrat in dem Gel ein. Dies stellt ein Problem dar, weil die beiden vom Gel eingekapselten Seiten des Substrats klebrig sind und mit zusätzlichen Lagen geschützt werden müssen, was den Herstellungsprozess komplizierter und teurer macht. In der Anwendung kann es sich als nachteilig erweisen, wenn sich Gel auf beiden Seiten des Substrats befindet. Wenn das eingekapselte Substrat beispielsweise als Wundverband verwendet wird, der direkt auf der Wunde aufliegt, können auf dem Wundverband keine abnehmbaren Oberflächenverbände (z.B. zum Absorbieren der Wundabsonderung) aufgelegt werden. Denn wenn die Oberflächenverbände entfernt werden, zerstören sie den Wundverband selbst, was den Wundheilungsprozess unter Umständen beeinträchtigt.
Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Beschichten eines perforierten Substrats mit einem Gel bereitzustellen, wobei im Wesentlichen alle Perforationen des hergestellten beschichteten Substrats nicht verschlossen werden und vorzugsweise nur eine Seite des Substrats durch das Gel beschichtet ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Beschichten eines perforierten Substrats mit einem Gel ohne beträchtliche Okklusion der Perforationen bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

(i) Bildung (z.B. durch Extrusion) einer Schicht eines flüssigen Prägel-Gemisches, welches ein oder mehrere Monomer(e) umfasst, auf einer Trägerbahn, die mit einer Beschichtung beschichtet ist, welche eine kleinere Oberflächenspannung aufweist als das flüssige Prägel-Gemisch;
(ii) Kontaktierung des perforierten Substrats mit der Schicht des flüssigen Prägel-Gemisches; und
(iii) Aushärten des flüssigen Prägel-Gemisches.

Vorzugsweise wird die Trägerbahn nach mindestens einem ersten teilweisen Aushärten nach Schritt (iii) entfernt.
Der in dieser Beschreibung verwendete Begriff „perforiertes Substrat" bezieht sich auf jedes Substrat (einschließlich eines Teiles davon) mit Perforationen (Foramina). Insbesondere schließt er Gewebe oder Vlies ein. Weitere Einzelheiten betreffend geeignete perforierte Substrate werden weiter unten beschrieben.
Der im Folgenden verwendete Begriff „ohne beträchtliche Okklusion der Perforationen" bezieht sich auf das Vorhandensein von mindestens etwa 70%, typischerweise mindestens etwa 80%, noch vorteilhafter mindestens etwa 90% und am vorteilhaftesten mindestens etwa 95% okklusionsfreier Perforationen in dem Substrat.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform stellt die Erfindung ein Verfahren zum Beschichten zumindest eines Teiles zumindest einer Hauptfläche eines ebenen perforierten, erste und zweite Hauptflächen aufweisenden Substrats mit Gel und dadurch hergestellte zumindest teilweise beschichtete perforierte Substrate bereit.
Die in der Erfindung verwendete Trägerbahn wird allgemein mit einer beliebigen aus dem Stand der Technik bekannten Beschichtung beschichtet, um die Oberflächenspannung des Materials, auf das sie aufgebracht wird, zu reduzieren. Eine geeignete Beschichtung ist beispielsweise Silikon, Polyethylen, Polyvinylfluorid oder Polytetrafluorethylen (PTFE) (wie es beispielsweise unter der Handelsbezeichnung Teflon vertrieben wird). Die Trägerbahn besteht vorzugsweise aus Papier, Polyester, Polyolefin oder einem anderen Material, das als Träger für eine Oberflächenbeschichtung mit schwacher Spannung geeignet ist.
Das erfindungsgemäße beschichtete perforierte Substrat ist für eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen geeignet, einschließlich Pflegeprodukte für Verbraucher, insbesondere wenn es auf Durchlässigkeit oder Atmungsaktivität des perforierten Substrats ankommt, etwa bei kosmetischen Anwendungen, beispielsweise zum Befestigen von Perücken oder Toupets, oder für therapeutische Zwecke, z.B. als Wundverbände, zur transdermalen Medikamentenverabreichung, als therapeutische Pflaster oder Elektroden (z.B. biomedizinische Hautelektroden).
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Perforationen des beschichteten perforierten Substrats, die mit dem Verfahren hergestellt werden, im Wesentlichen keine Okklusionen durch Gel aufweisen. Ohne den Umfang der beschriebenen Erfindung zu beschränken, wird davon ausgegangen, dass dies auf die Kontraktion des Prägels nach dem Extrudieren in Kombination mit der geringen Oberflächenspannung der Trägerbahn zurückzuführen ist. Der Grund hierfür ist der Unterschied der Oberflächenspannung zwischen dem Prägel und der Trägerbahn, da das Prägel eine höhere Oberflächenspannung aufweist. Das Gel zieht sich nicht sofort zusammen, weil es im Allgemeinen in einer relativ großen Menge extrudiert wird. Auf diese Weise vernetzt sich das Prägel erst dann, wenn das perforierte Substrat auf das extrudierte Prägel aufgebracht wird, so dass die Perforationen Prägel-frei werden.
Die Menge an extrudiertem Prägel beträgt im Allgemeinen 0,01 kg/m² bis 3 kg/m². Die verwendete Menge hängt von dem geplanten Verwendungszweck des beschichteten Substrats ab. Allgemein sollte die Menge nicht so gering sein, dass die Vernetzung des Prägels auf dem Substrat dazu führt, dass der Prägelfluss unterbrochen wird und sich unzusammenhängende „Inseln" aus Prägel auf dem Substrat bilden. Auf der anderen Seite darf die Prägelmenge nicht so groß sein, dass eine Vernetzung ausgeschlossen ist. Das Gewicht der Prägelbeschichtung, bei dem diese Grenzen erreicht werden, hängt von einer Reihe von Faktoren ab, einschließlich der Viskosität des Prägels, der Oberflächenspannung des Prägels und der Beschichtung auf der Trägerbahn, der Größe und Anzahl der Perforationen in dem Substrat und der Beschaffenheit des Substrats selbst.
Die Anordnung von Substrat, Prägel und Trägerbahn wird dann einer ersten Aushärtung unterzogen, die nachweislich die Verhinderung der Okklusion der Perforationen weiter begünstigt. Die Trägerbahn wird dann von dem beschichteten Substrat entfernt. Optional wird gegebenen falls eine letzte Aushärtung vor oder nach dem Entfernen der Trägerbahn von dem beschichteten Substrat durchgeführt. Zum Aushärten des Gels werden herkömmliche Mittel eingesetzt, d.h. Hitze, UV-Strahlung oder Elektronenstrahlung.
Optional wird eine Abziehlage auf die (oder jede) beschichtete Fläche des Substrats aufgebracht, um diese zu stützen und zu schützen. Die Abziehlage wird allgemein entweder aus Kunststoff oder aus beschichtetem Papier, z.B. silikonisiertem Papier, hergestellt.
Bei dem erfindungsgemäß verwendeten Substrat handelt es sich allgemein um jedes herkömmliche Substrat. Typischerweise ist das Substrat eben ausgebildet und weist erste und zweite Hauptflächen auf, von denen eine (oder, weniger vorteilhaft, beide) mit Gel beschichtet wird/werden. Im Allgemeinen ist das Substrat entweder gewirkt, extrudiert, Gewebe oder Vlies. Die kleinste Abmessung für jede Perforation in dem Substrat misst vorzugsweise zwischen 0,5 und 5,0 mm, besser zwischen 1,0 und 3,0 mm. Die Fasern bestehen beispielsweise aus Baumwolle, Rayon, Polyester, Polyamid, Polypropylen, Polyamid und/oder Wolle. Im Fall eines Pflasters für transdermale (iontophoretische) Medikamentenverabreichung oder einer biomedizinischen Hautelektrode kann das Substrat elektrisch leitend sein.
Es hat sich herausgestellt, dass durch das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Verfahren zumindest eine Hauptfläche des perforierten Substrats ausreichend mit Gel beschichtet wird, ohne dass eine beträchtliche Okklusion der Perforationen auftritt.
Allgemein kommt als Gel, das aus dem erfindungsgemäß verwendeten flüssigen Prägel-Gemisch hergestellt wird, jedes beliebige Gel in Frage, das üblicherweise zum Beschichten von Substraten verwendet wird, beispielsweise, um als Kleber zu fungieren. Vorzugsweise ist das durch das Prägel gebildete Gel ein klebriges Gel, etwa ein Hydrogel oder ein Xerogel. Das Gel ist vorzugsweise ein hautverträgliches klebriges Hydrogel. Typischerweise ist das zur Bildung eines Hydrogels verwendete Prägel-Gemisch eine wässrige Lösung von einem oder mehreren ionischen Monomer(en), optional in Verbindung mit einem Vernetzungsmittel.
In bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich bei dem einen oder den mehreren ionischen Monomer(en) um ein bzw. mehrere Monomer(e) auf Acrylatbasis, die aufgrund ihrer Fähigkeit, in Wasser schnell zu polymerisieren, gewählt werden. Wenn mehr als ein Monomer vorhanden ist, haben diese vorzugsweise im Wesentlichen dasselbe Molekulargewicht, wobei in einer Mischung aus beiden die relativen Anteile unterschiedlich sein können, ohne die molaren Eigenschaften der Zusammensetzung deutlich zu verändern. Das eine oder die mehreren ionische(n) Monomer(e) ist/sind vorzugsweise in der Zusammensetzung in einer Größenordnung von 1 bis 95, bevorzugt von 10 bis 70, und besonders bevorzugt von 15 bis 60, Gewichtsprozent enthalten.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem einen oder den mehreren ionischen Monomer(en) um 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure oder ein Analoges hiervon oder eines ihrer Salze, z.B. ein alkalisches Metallsalz wie Natrium-, Kalium- oder Lithiumsalz; Acrylsäure oder ein Analoges hiervon oder eines ihrer Salze, z.B. ein alkalisches Metallsalz wie Natrium-, Kalium- oder Lithiumsalz; und/oder polymerisierbares Sulfonat oder ein Salz, z.B. ein alkalisches Metallsalz wie Natrium-, Kalium- oder Lithiumsalz, aus 3-Sulfopropylacrylsäureester oder ein Analoges hiervon. Der Begriff „Analoges" bezieht sich in diesem Zusammenhang insbesondere auf substituierte Derivate aus 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, aus Acrylsäure oder aus 3-Sulfopropylacrylsäureester.
Ein besonders bevorzugtes ionisches Monomer ist ein Natriumsalz der 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, bekannt als NaAMPS, das derzeit von Lubrizol entweder als 50%ige wässrige Lösung (Zeichen LZ2405) oder als 58%ige wässrige Lösung (Zeichen LZ2405A) im Handel erhältlich ist, und/oder ein Kaliumsalz des 3-Sulfopropylacrylsäureesters, bekannt unter der Bezeichnung SPA. SPA ist im Handel in Form eines reinen Feststoffs von Raschig erhältlich.
Herkömmliche Vernetzungsmittel werden vorzugsweise verwendet, um die erforderliche mechanische Stabilität zu gewährleisten und die Klebeeigenschaften des Hydrogels zu steuern. Vorzugsweise ist ein Vernetzungsmittel in einer Menge von mindestens 0,05 Gewichtsprozent enthalten. Typische Vernetzungsmittel sind Tripropylenglycoldiacrylat, Ethylenglycoldimethacrylat, Triacrylat, Polyethylenglycoldiacrylat (PEG400 oder PEG600), Methylenbisacrylamid.
Es hat sich auch herausgestellt, dass die Zugabe eines Polyols (wie Glycerol, Sorbitol oder Polyethylenglycol) zu dem Prägel den Solubilisierungsvorgang fördert. Dieses Prägel wird dann durch eine radikalische Polymerisationsreaktion in ein Gel umgewandelt. Dieses kann beispielsweise mit Hilfe herkömmlicher thermischer Initiatoren und/oder Photoinitiatoren oder ionisierender Strahlung erreicht werden. Photoinitiation ist ein bevorzugtes Verfahren und wird in der Regel angewandt, indem das Prägel-Reaktionsgemisch, das ein geeignetes Photoinitiationsmittel, beispielsweise Irgacure 184 (das von Ciba hergestellt wird), enthält, nach dem Ausbreiten oder Beschichten als Lage auf silikonisiertem Abziehpapier oder einem anderem festen Substrat UV-Licht ausgesetzt wird. Die Verarbeitung erfolgt im Allgemeinen kontrolliert auf Basis einer genau festgelegten Abfolge aus Mischen und thermischer Behandlung oder aufgrund von Gesetzmäßigkeiten.
Zu den wichtigen Merkmalen oder Eigenschaften gehören die Klebereigenschaften des Hydrogels, die nicht nur von der Beschaffenheit der Monomere abhängen, die zur Bildung des Hydrogels verwendet werden, sondern auch von der Art der Verarbeitung, der Beschaffenheit des verwendeten Plastifizierungsmittels und des (gegebenenfalls) zugemischten Elektrolyts. Diese Merkmale, wie auch die mögliche Verwendung von Interpenetrationsmitteln und anderen Zusätze, werden weiter unten beschrieben.
KLEBUNG
Die Leistung von Hydrogel als druckempfindliche Kleber hängt von der Oberflächenspannung des Klebers und der Klebefläche (beispielsweise Haut von Säugetieren) und von der viskoelastischen Reaktion der Klebermenge ab. Das Erfordernis, dass der Kleber die Klebefläche benetzt, um die Klebewirkung zu maximieren, ist bekannt. Dieses Erfordernis wird im Allgemeinen erfüllt, wenn der Kleber eine ähnliche oder geringere Oberflächenspannung gegenüber der Klebefläche hat. Die viskoelastischen Eigenschaften, insbesondere das Elastizitäts- oder Lagermodul (G'), gemessen durch dynamische mechanische Prüfung bei niedriger Frequenz (etwa 0,01 bis 1 Hz) und hoher Frequenz (100 bis 1000 Hz), wurden jeweils zu dem Benetzungs-/Kriechverhalten und den Ablöse-/Schnellhafteigenschaften in Beziehung gesetzt. Auswahl, Anordnung und Verarbeitung der Inhaltstoffe des Hydrogelklebers sind üblicherweise auf die Herstellung eines Materials mit ausgewogenen Eigenschaften ausgerichtet, das für druckempfindliche Kleberanwendungen geeignet ist. Es wurde festgestellt, dass Hydrogele mit geeigneten Oberflächenspannungen (beispielsweise von 20–60 × 10^–3 N/m (20–50 Dyn/cm)) geeignete Kleber darstellen, die sich nachfolgend in ein Produkt umwandeln können, wenn die Elastizitätsmoduli im Bereich von 500 bis 20.000 Pa bei einer Frequenz von etwa 1 Hz und einer Temperatur von 20° bis 40°Celsius, und 1000 bis 100.000 Pa bei einer Frequenz von 100 Hz liegen. Ein Gleichgewicht zwischen den Mengen und der Beschaffenheit von Polymer, Plastifizierungsmittel und dem Grad der Vernetzung/Verhakung muss erreicht werden.
WEICHMACHER
Das Prägel zur Verwendung bei der Herstellung eines Hydrogels umfasst im Allgemeinen zusätzlich zu einem oder mehrere ionischen Mono mer(en) ein wässriges Plastifizierungsmittel und optional einen zusätzlichen Elektrolyt. Es hat sich herausgestellt, dass die Wasseraktivität zusammen mit den rheologischen Eigenschaften der Hydrogele allgemein gesteuert werden muss, um optimale druckempfindliche Klebeeigenschaften zu erhalten. Ein bevorzugtes Merkmal des bevorzugten Prägels, das erfindungsgemäß zum Bilden eines Hydrogels verwendet wird, besteht darin, dass zum Erreichen der gewünschten Klebeeigenschaften die letzte Menge Wasser, die in dem Hydrogel erforderlich ist, in dem Prägel vor dem Gelieren vorhanden ist, d.h. dass nach dem Herstellen dem Hydrogel kein Wasser zugefügt oder entzogen wird. Das Prägel beinhaltet vorzugsweise 3 bis 40 Prozent Wasser bezogen auf das Gewicht des Gemisches. Das Wasser wirkt sowohl als Lösungsmittel für die Monomere als auch als Weichmacher.
Das wässrige Plastifizierungsmittel beinhaltet optional zusätzlich ein polymeres oder nichtpolymeres Polyol (wie z. B. Glycerol), einen daraus derivierten Ester und/oder ein Polyol (wie z. B. Polyethylenoxid). Als Weichmacher wird Glycerol bevorzugt. Ein alternativ bevorzugter Weichmacher ist ein aus Borsäure derivierter Ester und ein Polyol (wie z. B. Glycerol). Das Prägel enthält vorzugsweise 10 bis 50, bevorzugt 10 bis 45, Prozent Weichmacher (kein Wasser) bezogen auf das Gewicht des Gemisches.
Weichmacher werden erfindungsgemäß allgemein zum Steuern der Klebereigenschaften eingesetzt. Während ausgeführt wurde, dass das Vorhandensein von Glycerol oder anderen Polyolen in anderen beschriebenen Formulierungen dem Hydrogel Benetzungseigenschaften verleiht, wurde festgestellt, dass der wichtigste Parameter zur Verhinderung von Wasserverlust die Wasseraktivität innerhalb des Hydrogels ist, die wiederum von der Beschaffenheit und den Anteilen der anderen Bestandteile und der Art der Verarbeitung abhängig ist. Die Wasseraktivität des Hydrogels ist mit dem Impedanzverfahren mit Geräten, wie z. B. dem Rotronic AWVC (hergestellt von Rotronic), messbar. Die Wasseraktivität kann auch dadurch bestimmt werden, dass das Hydrogel in Umgebungen mit geregelter Feuchtigkeit und Temperatur platziert wird und die Gewichtsveränderungen gemessen werden. Die relative Feuchtigkeit (RH), bei der das Hydrogel sein Gewicht nicht verändert, entspricht der Wasseraktivität in dem Gel (%RH/100). Die Verwendung gesättigter Salzlösungen zum Bereitstellen geeigneter Umgebungsbedingungen ist bekannt. Alle Hydrogele, die relativen Feuchtigkeiten, die unterhalb der Wasseraktivität liegen, direkt ausgesetzt werden, können auf thermodynamischem Wege Wasser verlieren. Wird das Gel höheren relativen Feuchtigkeiten ausgesetzt, nimmt es an Gewicht zu. Die Wasseraktivität in dem Hydrogel hängt in erster Linie von dem Wassergehalt und der Beschaffenheit der polymeren Bestandteile und der Art ihrer Verarbeitung ab. Die Wasseraktivität hat nachweislich eine bessere Korrelation zum Wachstum von Bakterien und Schimmel als der Wassergehalt. Es hat sich herausgestellt, dass Organismen bei Wasseraktivitäten von weniger als 0,8 schlecht wachsen. Auch die Enzymaktivität nimmt bei einer Aktivität von unter 0,8 deutlich ab.
Ein Vorteil der Verwendung von Hydrogelen besteht darin, dass sie bei Wasseraktivitäten von 0,4 bis 0,85, bevorzugt von 0,65 bis 0,8, und noch bevorzugter von 0,7 bis 0,8, an trockener Haut haften. Das ist darauf zurückzuführen, dass sie in stärkerem Maße dazu neigen, zu benetzen (d.h. der Haut Wasser zu geben) als Wasser zu entziehen. Diese Materialien fördern nicht das Wachstum mikrobieller Wirkstoffe und können sterilisiert werden. Hydrogele, die auf dem Aushärten ionischer Monomere basieren, werden bevorzugt, da sie eine bessere Steuerung der Wasseraktivität ermöglichen. Bei Materialien, die höhere Wasseraktivitäten, beispielsweise von 0,75 bis 0,85, erfordern, werden als Monomere Kaliumsalze, z.B. SPA, K-AMPS und K-Acrylat, bevorzugt.
INTERPENETRATIONSMITTEL
Hydrogele auf der Basis interpenetrierender Polymernetzwerke (IPN) sind bekannt. Als IPN gilt eine Verbindung aus zwei Polymeren, jeweils in Netzwerkform, von denen mindestens eines in Anwesenheit des anderen synthetisiert und/oder vernetzt wurde. Dabei wird klar, dass diese Verbindung allgemein eher eine physikalische als eine chemische Verbindung der beiden Polymere darstellt. IPN-Systeme können beispielhaft wie folgt beschrieben werden:
Das Monomer 1 wird polymerisiert und vernetzt, um ein Polymer zu erhalten, das dann mit dem Monomer 2 sowie seinem eigenen Vernetzungsmittel und Aktivator aufquillt.
Wenn nur ein Polymer in dem System vernetzt wird, ist das hergestellte Netzwerk ein sogenanntes Semi-IPN. Obwohl ebenfalls als IPN bekannt, kommt es zur vollständigen Interpenetration nur bei einer vollständigen gegenseitigen Solubilität. In den meisten IPN gibt es daher eine Phasentrennung, aber diese kann durch die Kettenverhakung zwischen den Polymeren verringert werden. Beschrieben wird auch, dass Semi-IPN bei gleichzeitigem Vorhandensein von Trägerlösungsmitteln (beispielsweise Wasser im Falle von hydrophilen Bestandteilen) herstellbar sind.
Es hat sich herausgestellt, dass die Polymerisierung und Vernetzung wasserlöslicher Monomere bei gleichzeitigem Vorhandensein von wasserlöslichen Polymeren, Wasser und Polyolen Hydrogelmaterialien mit verbesserten rheologischen und somit haftenden Eigenschaften erzeugt.
Geeignete wasserlösliche Polymere zur Bildung von Semi-IPN enthalten Poly(2-acrylamido-2-methylpropansulfonsäure) oder eines ihrer Salze und ihrer Copolymere, Kaliumsalz des Poly(3-sulfopropylacrylsäure)esters, Copolymere aus NaAMPS und SPA, Polyacrylsäure, Polymethacrylsäure, Polyethylenoxid, Polyvinylmethylether, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, seine Copolymere mit Vinylazetat, Dimethylaminoethylmethacrylat, Terpolymere mit Dimethylaminoethylmethacrylat und Vinylcaprolactam, Polysaccharide wie z. B. Gummi arabicum, Karayagummi, Xanthan, Guaran, Carboxymethylzellulose (CMC), NaCMC, Hydroxypropylmethylzellulose (HPMC), Hydroxyethylzellulose (HEC) oder Verbindungen daraus.
Die Menge des verwendeten interpenetrierenden Polymers hängt von den geforderten mechanischen und rheologischen Eigenschaften sowie von den Verarbeitungsbedingungen ab. Wenn das verwendete interpenetrierende Polymer die Viskosität des Prägel-Gemisches über 5 Pa·s (5000 Zentipoise) ansteigen lässt, hat sich erwiesen, dass die Monomere nicht in einem zulässigen Zeitrahmen (der weniger als 60 Sekunden und vorzugsweise weniger als 10 Sekunden betragen sollte) polymerisieren und vernetzen. Die Viskosität hängt von der Beschaffenheit und dem Molekulargewicht des Interpenetrationsmittels und der Art der Prägel-Verarbeitung ab.
Von den natürlichen Polysacchariden wird Gummi arabicum auf Grund seiner Löslichkeit in kaltem Wasser und der schwächeren Wirkung in Bezug auf die Viskosität im Vergleich beispielsweise zu Karayagummi in der Regel bevorzugt. Eine höhere Konzentration an Gummi arabicum gegenüber Karayagummi kann daher bei Bedarf verwendet werden, wodurch eine bessere Kontrolle der Hydrogel-Eigenschaften erreicht wird. Es hat sich herausgestellt, dass die Verarbeitungsschritte zur Zusammenstellung der Prägel-Formulierung im Hinblick auf die Eigenschaften des hergestellten Hydrogels problematisch sein können. Bei einer bestimmten Formulierung, wenn die Bestandteile bei 25°C zusammengestellt und ausgehärtet werden, werden andere Klebereigenschaften erhalten als bei den Bestandteilen, die auf 70°C erhitzt wurden. Lösungen mit natürlichen Polysacchariden werden weniger opak, was auf eine verbesserte Löslichkeit hindeutet. Die Wasseraktivität in Hydrogelen, die aus wärmebehandelten Prägelen hergestellt werden, ist in der Regel geringer als bei nicht wärmebehandelten Prägelen.
ANDERE ZUSÄTZE
Nichthydrophile Polymere können ebenfalls bei gleichzeitigem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von interpenetrierenden Polymeren zugefügt werden, um phasengetrennte Materialien zu erhalten. Die Herstellung von Zwei-Phasen-Verbunden aus einem hydrophilen Polymer mit einer ionisch leitenden durchgehenden Phase und Bereichen eines hydrophoben druckempfindlichen Klebers, die die Haftung an der Haut von Säugetieren verbessern, wurde in der US-Patentschrift Nr. 5 338 490 beschrieben. Das darin beschriebene Herstellungsverfahren umfasst das Gießen eines Gemisches (als Lösung oder in Suspension), das eine hydrophile Polymer enthaltende Phase und hydrophobe Bestandteile beinhaltet, auf ein Substrat und anschließendes Entfernen des Lösungsmittels. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass es besser ist, klebende, ionisch leitende Hydrogele durch Verbinden des hydrophoben Polymers (vorzugsweise als Emulsion) mit den Bestandteilen des Prägel-Reaktionsgemisches, Gießen auf ein Substrat und Aushärten herzustellen. Mit anderen Worten, es muss kein Lösungsmittel entzogen werden, um geeignete Materialien zu bilden. Die hydrophile Phase ist nicht nur ein vernetztes Netzwerk, sondern kann darüber hinaus auch ein IPN oder ein Semi-IPN sein.
Es wird davon ausgegangen, dass sich der hydrophobe Bestandteil, wenn hydrophobe Polymere auf diese Weise eingebracht werden, an der Oberfläche absetzt (gemessen mit Hilfe der Fourier Transformierten Infrarot abgeschwächten Totalreflexionsspektroskopie, FTIR-ATR, mit einer Probentiefe von etwa 0,5 Mikron), und dass die Menge des hydrophoben Bestandteils, die in der Oberfläche vorhanden ist, die Haftung an einer Vielzahl unterschiedlicher Materialien beeinflusst. Je größer die Menge des hydrophoben Bestandteils ist, desto größer ist die Haftung. Die Gewichtsverhältnisse der hydrophilen Phase zur hydrophoben Phase von 60 : 1 bis 8 : 1 werden in der US-Patentschrift Nr. 5 338 490 beschrieben. Bei Hydrogelklebern mit einer Stärke von 100 bis 2000 Mikron, die gemäß der Erfindung hergestellt wurden, erwiesen sich Verhältnisse der hydrophilen zu den hydrophoben Bestandteilen im Bereich von 7 : 1 bis 1 : 50 als vorteilhaft, insbesondere, wenn diese Verhältnisse in der Oberfläche des Kleberverbundes vorliegen. Bei dem der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Verfahren können jedoch bis zu 72 Stunden vergehen, bis nach dem ersten Aushärten des Kleberhydrogels die Absetzung der hydrophoben Materialien an der Oberfläche, entsprechend der Festlegung durch die ATR-Probentiefe, abgeschlossen ist.
Vorzugsweise wird der hydrophobe druckempfindliche Kleber in derartigen Ausführungsformen aus der Gruppe der Polyacrylate, Polyolefine, Silikonkleber, natürlich oder synthetisch derivierten gummibasierenden und Polyvinylether oder Mischungen daraus gewählt. Vorzugsweise ist der hydrophobe druckempfindliche Kleber in diesen Ausführungsformen ein Ethylen-/Vinylacetat-Copolymer, wie jenes mit der Bezeichnung DM137, das von Harco vertrieben wird, oder ein Vinylacetatdioctylmaleat-Copolymer, das von Air Products (im Handel unter der Warenbezeichnung Flexbond 150) vertrieben wird. Dem Durchschnittsfachmann ist klar, dass das Molekulargewicht und die comonomeren Verhältnisse zur Steuerung der Eigenschaften der hydrophoben druckempfindlichen Kleber veränderbar sind. Allgemein hängt der Grad der Oberflächenabsetzung, die derartige hydrophobe druckempfindliche Kleber (HPSA) zeigen, von Faktoren wie der Zusammensetzung des HPSA, der Viskosität des Prägel-Gemisches, der Temperatur und der Aushärtungsgeschwindigkeit ab.
Weitere funktionale Zusätze können ebenfalls in den erfindungsgemäßen Prägelen enthalten sein, einschließlich antimikrobieller Wirkstoffe (z.B. Zitronensäure, Zinndichlorid) und, für medikamentöse Anwendungen, pharmazeutisch aktiver Wirkstoffe, wobei letztere so ausgelegt sind, dass sie entweder passiv (z.B. transdermal) oder aktiv (z.B. iontophoretisch) durch die Haut verabreicht werden.
Die Erfindung wird weiter anhand des folgenden Beispiels beschrieben, das den Umfang der Erfindung nicht einschränken soll.
BEISPIEL 1
57 Teilen einer 58%igen Lösung des Natriumsalzes aus 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure (NaAMPS) (LZ2405A) wurden 10 Teile einer 58%igen Lösung des Kaliumsalzes aus 3-Sulfopropylacrylat (SPA) zusammen mit 5 Teilen Kaliumchlorid zugefügt und gerührt, bis das Kaliumchlorid gelöst war. Diese Lösung wurde dann 30 Minuten lang mit 30 Teilen Glycerol gemischt. Dieser Lösung wurden 0,15 Teile einer Lösung mit 20 Teilen Polyethylen-Glycol-Diacrylat (pEG600) (Produkt der UCB Chemicals und im Handel unter dem Namen Ebacryl 11 erhältlich), in der 6 Teile aus 1-Hydroxycyclohexylphenylketon (Produkt der Ciba und im Handel unter der Bezeichnung Irgacure 184 erhältlich) gelöst waren, zugegeben. Die auf diese Weise gebildete Prägel-Lösung wurde dann durch ein 15 cm (6 Zoll) breites Schlitzmundstück auf eine Trägerbahn aus silikonisiertem Papier (Gewicht 140 g/m², Lieferant: Coatec) extrudiert, die sich mit einer Geschwindigkeit von 5 m/Min. bewegte, mit einem Beschichtungsgewicht von 0,8 kg/m³ aufgetragen. Ein 100%iges Polyestergewebe (im Handel unter dem Markenzeichen BG3486 von Brightwater erhältlich) wurde auf die Oberfläche gelegt, und die Anordnung wurde ausgehärtet, indem sie mit einer Geschwindigkeit von 5 m/Min. unter einer Mitteldruck-Quecksilberlichtbogenlampe hindurchgeführt wurde. Die Verweildauer unter der Lampe betrug 4 Sekunden. Nach Abschluss des Aushärtens und Entnahme der Trägerbahn war das Polyestergewebe nur auf einer ihrer Hauptflächen mit Gel beschichtet, wobei über 70% der Perforationen keine Okklusionen durch Gel aufwiesen.

Claims

Verfahren zum Beschichten eines perforierten Substrats mit einem Gel ohne beträchtliche Okklusion der Perforationen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: (i) Bildung einer Schicht eines flüssigen Prägel-Gemisches, welches ein oder mehrere Monomere umfasst, auf einer Trägerbahn, die mit einer Beschichtung beschichtet ist, welche eine kleinere Oberflächenspannung aufweist als das flüssige Prägel-Gemisch; (ii) Kontaktierung des perforierten Substrats mit dem flüssigen Prägel-Gemisch; und (iii) Aushärten des flüssigen Prägel-Gemisches.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schicht des flüssigen Prägel-Gemisches durch Extrusion des flüssigen Prägel-Gemisches auf die Trägerbahn gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kontaktierung des perforierten Substrats mit dem flüssigen Prägel-Gemisch durch Aufbringen des Substrats auf das Prägel-Gemisch auf der Trägerbahn erreicht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gewicht des flüssigen Prägel-Gemisches auf dem Gewebe zwischen etwa 0,01 und etwa 3 kg/m² beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teil des Aushärtens stattfindet, während sich das flüssige Prägel-Gemisch in Kontakt sowohl mit dem perforierten Substrat als auch mit der Trägerbahn befindet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aushärten zumindest teilweise stattfindet, während sich das flüssige Prägel-Gemisch nach Entfernen der Trägerbahn in Kontakt mit dem perforierten Substrat befindet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trägerbahn Papier, Polyester, Polyolefin oder eine Kombination davon umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung der Trägerbahn Silikon, Polyethylen, Polyvinyl Fluorid, PTFE oder eine Mischung oder Kombination davon umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das perforierte Substrat eben ausgebildet ist, erste und zweite Hauptflächen aufweist und wobei durch das Verfahren das Gel auf zumindest einen Teil zumindest einer Hauptfläche des Substrats aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das ebene perforierte Substrat Gewebe oder Vlies aus Baumwolle, Rayon, Polyester, Polyamid, Polypropylen, Wolle oder eine Mischung oder Kombination davon umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das eine oder die mehreren Monomere zumindest ein Monomer auf Acrylatbasis umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das flüssige Prägel-Gemisch ein oder mehrere Vernetzungsmittel für das Monomer/die Monomere beinhaltet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem flüssigen Prägel-Gemisch um ein wässriges Gemisch handelt, welches wahlweise auch zumindest ein anderes Plastifizierungsmittel als Wasser beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das flüssige Prägel-Gemisch etwa 3 bis etwa 40 Gewichtsprozent Wasser beinhaltet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aushärten mittels Hitze, UV-Strahlung, Elektron-Strahlung oder eine Kombination davon durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gel durch Polymerisation eines oder mehrerer Monomere gebildet wird, wahlweise bei gleichzeitigem Vorhandensein von einem oder mehreren Vernetzungsmitteln für das Monomer/die Monomere.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei lediglich eine Seite des Substrats mit dem Gel beschichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Gel-Beschichtung mittels einer Kontaktabziehlage geschützt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei das Substrat Teil eines Artikels ist oder bildet, der ein Befestigungselement für eine Perücke oder ein Toupet, einen Wundverband, ein Pflaster für transdermale Medikamentenverabreichung, ein therapeutisches Pflaster oder eine biomedizinische Hautelektrode darstellt.