JP2004059928A - トリガー応答組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
0.5Mの塩化ナトリウムに当量であるかもしくはそれ以上の比較的高いイオン強度、または1.0M〜2.5Mもしくはそれ以上の塩基濃度において、水性系に安定かつ不溶であり、
かつ分散、崩壊、溶解、不安定化、膨潤、またはこれらの組合わせを行なう、
水性系と接触している1つまたはそれ以上の高分子電解質
を含むトリガー応答組成物であって、
この組成物の化学的/物理的応答が、この水性系に対する1つまたはそれ以上の、イオン強度または塩基強度の変化の時にトリガーされ;
この高分子電解質が、(a)メタクリル酸、2−メチルプロピオン酸、またはアクリル酸から選ばれる酸性モノマー5〜70重量%、(b)ブチルアクリレート、スチレン、およびメチルメタクリレートから選ばれる1つまたはそれ以上の非イオン性ビニルモノマー30〜95重量%、および任意に(c)1つまたはそれ以上の金属架橋剤0.01〜5重量%、
を含む1つまたはそれ以上のアルカリ溶解性ポリマーである
前記トリガー応答組成物を提供する。
【選択図】なし
Description
(a)イオン強度応答性バリヤー組成物で、1つまたはそれ以上の活性成分を取囲む工程であって、このバリヤーが、この水性系への活性成分の放出に対して実質的に不浸透性であり、この水性系中に不溶なままである工程、および
(b)この水性系のイオン強度を改変するか、この水性系の塩基強度を変えるか、またはこの水性系を希釈する工程、
を含む、水性系への1つまたはそれ以上の活性成分の放出をトリガーする方法であって、
このバリヤー組成物が、分散、不安定化、崩壊、溶解、変形、膨潤、またはこれらの組合わせを行ない、実質的に浸透性になり、これによってこれらの活性成分をこの水性系中に放出する前記方法が提供される。
この発明のASEポリマーおよびASRは、次のモノマー成分を含む。すなわち、(a)1つまたはそれ以上の酸性モノマー5〜70重量%、および(b)1つまたはそれ以上の非イオン性ビニルモノマー30〜95重量%、である。任意に、これらのASEポリマーは、第三成分(c)1つまたはそれ以上の金属架橋剤、または1つまたはそれ以上の多エチレン性不飽和モノマー0.01〜5重量%を含んでいてもよい。トリガー放出のためのイオン強度、塩基強度、または希釈応答性組成物としてのこれらのポリマーの有効性は、決定的に下記の要素によることが発見された。すなわち、(i)酸性モノマーの種類および量、(ii)酸性モノマーの中和度、および(iii)非イオン性ビニルモノマーの種類および量、(iv)多エチレン性不飽和モノマーの種類および量、および金属架橋剤の種類および量、(v)水性系のpH、および(vi)これらの組合わせである。
ASEポリマーおよびASRは、1つまたはそれ以上の酸性モノマーを総モノマー含量を基準にして、5〜70重量%を必要とする。酸性モノマーは、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、クロトン酸、イタコン酸、フマル酸、アコニット酸をはじめとするC3−C8α,β−エチレン性不飽和カルボン酸モノマー類、ビニルスルホン酸類およびビニルホスホン酸類、アクリルオキシプロピオン酸、メタクリルオキシプロピオン酸、モノメチルマレエート、モノメチルフマレート、モノメチルイタコネート等、例えばラウロレイン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、リシノール酸、リノール酸、リノレン酸、エレオステアリン酸、ラコン酸、ガドレイン酸、アラキドン酸、エルカ酸、クルパノドン酸、およびニシン酸をはじめとする脂肪酸類、およびこれらの組合わせからなる群から選ばれる。アクリル酸(AA)、メタクリル酸(MAA)、またはこれらの混合物、およびオレイン酸が好ましい。AAまたはMAAとイタコン酸またはフマル酸との混合物は適切であり、クロトン酸とアコニット酸との混合物、およびこれらと他のポリカルボン酸の半エステル、例えばマレイン酸とC1−C4アルカノールとの半エステルも、特にアクリル酸またはメタクリル酸と組合わせて少量で用いられるならば適切である。大部分の目的のためには、少なくとも約15重量%、最も好ましくは約5〜50重量%の酸性モノマーを有することが好ましい。しかしながらポリカルボン酸モノマーおよび半エステルが、アクリル酸またはメタクリル酸の一部分、例えば総モノマー含量を基準にして約1〜15重量%の代わりに用いられてもよい。
安定水性分散液および本発明のASEポリマーおよびASRに必要とされる望ましい疎水性:親水性比を生じるには、1つまたはそれ以上の共重合性非イオン性モノマー約30〜95重量%を必要とする。共重合性非イオン性モノマーは、C2−C18α,β−エチレン性不飽和モノマー類、アクリル酸およびメタクリル酸のC1−C8アルキルおよびC2−C8ヒドロキシアルキルエステル、例えば、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、メチルメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシブチルメタクリレート;スチレン、アルファ−メチルスチレン、ビニルトルエン、t−ブチルスチレン、イソプロピルスチレン、およびp−クロロスチレン;ビニルアセテート、ビニルブチレート、ビニルカプロレート;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ブタジエン、イソプレン、塩化ビニル、塩化ビニリデン等から成る群から選ばれる。実際には、モノビニルエステル、例えばメチルアクリレート、MMA、エチルアクリレート、ブチルアクリレートが好ましい。ASRの実施形態の場合、スチレンとモノビニルエステルとの混合物、ならびにモノビニルエステルの混合物が好ましい。
ASEポリマーは、フリーラジカル生成開始剤を、モノマーの重量を基準にして、通常0.01%〜3%の量で用い、約5.0よりも低い酸性pHにおいて、通常の乳化重合によって前記モノマーから適宜調製される。アルカリ膨潤性/溶解性樹脂は一般に、加熱および加圧反応器(連続フロー管反応器またはMorez(登録商標)反応器とも呼ばれている)によって、一般的に300℃未満の温度、一般的に200psi( kPa)未満において調製され、これらを調製するために用いられる通常の方法は、米国特許第5,830,957号に記載されている。最終的なASRの物理的特徴は、モノマー含量、開始剤の種類および量、反応時間、および反応温度に依存する。
一般に、得られたASEコポリマー分散液は、20〜50重量%の固形分含量を有し、ASEコポリマーは、多エチレン性不飽和モノマーまたは金属架橋剤がこのポリマー中に組込まれていない時、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)によって測定された場合、約200,000〜10,000,000の重量平均分子量を有する。30,000またはそれ以下まで下がった重量平均分子量を得るために、連鎖移動剤が用いられてもよい。得られたASR水性分散液は、10〜50重量%の固形分含量を有し、ASRは、多エチレン性不飽和モノマーまたは金属架橋剤がこのポリマー中に組込まれていない時、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)によって測定された場合、1,000〜20,000の重量平均分子量を有する。ASR水性アンモニア分散液の典型的なpHは、7.0〜9.0である。酸性pHにおけるASR分散液は、典型的な不透明な外見を有する安定コロイド分散液の形態にある。ASRの典型的な粘度は、300〜2500cpsであり、25〜35重量%の不揮発性物質を有する。Morez(登録商標)ポリマーは一般的に、樹脂形態で調製されるか、またはアンモニア中和水溶液として調製される。このような液体分散液は、光散乱法によって測定された場合、平均粒径約5〜3,000Åを有する離散粒子として分散されたコポリマーを含む。粒子サイズは、用いられる重合条件およびプロセスに応じて0.5nm〜3,000μmであってもよい。
1/Tg(計算値)=w(M1)/Tg(M1)+w(M2)/Tg(M2)
式中、Tg(計算値)は、このコポリマーに対して計算されたガラス転移温度であり、
w(M1)は、このコポリマー中のモノマーM1の重量分率であり、
w(M2)は、このコポリマー中のモノマーM2の重量分率であり、
Tg(M1)は、M1のホモポリマーのガラス転移温度であり、
Tg(M2)は、M2のホモポリマーのガラス転移温度である。
すべての温度は°Kである。ホモポリマーのガラス転移温度は、例えばJ.BrandrupおよびE.H.Immergut、Interscience Publishersによって編集された「ポリマーハンドブック」において見ることができる。
ポリマーエマルジョンを、ポリマー固形分20重量%まで希釈し、この水性エマルジョンのpHを、水酸化ナトリウムの水溶液(2%)で、pH10まで上昇させて完全に中和する。このエマルジョンに、FC−120湿潤補助剤100ppmを添加し、必要であれば、ポリマー固体上の造膜助剤10〜20%を添加する。一般的に用いられている造膜助剤は、Dowanol(登録商標)DE(ジエチレングリコールモノメチルエーテル)である。このエマルジョンのいくらかを、ガラスプレート上にキャストし、乾燥させる。この乾燥フィルムを、テストストリップにカットする。このテストの間に3次元膨潤度(cubic swell ratios)を調べるため、これらのストリップを長さ2cmにカットする。
組成物は、52.5重量%のメチルメタクリレート(MMA)、29.5重量%のブチルアクリレート(BA)、18重量%のメタクリル酸(MAA)、および1.5重量%の3−メルカプトプロピオン酸(3−MPA)からなる高分子電解質である。この高分子電解質は、2.5Mまたはそれ以上のNaOHの水溶液に安定であり、NaOHの濃度を1.0Mまたはそれ以下まで低下させることによってトリガーされ膨潤/溶解/分散する。
他の好ましい実施形態において、組成物は、33重量%のスチレン(Sty)、35重量%のブチルアクリレート(BA)、7重量%のメチルメタクリレート(MMA)、および25重量%のメタクリル酸(MAA)からなる高分子電解質である。この高分子電解質は1.0Mまたはそれ以上のNaOHの水溶液に安定であり、NaOHの濃度を0.1Mまたはそれ以下まで低下させることによってトリガーされ膨潤/溶解/分散する。
組成物60BA/21MMA/10 2−エチルヘキシルアクリレート(HEMA)/9MAA(亜鉛イオンで1%のバックボーンが架橋)の水溶液を、2%NaOH水溶液を用いてpH10.5に調節した。フィルムは、60℃、1.2%Bold中において4分後にバラバラになり(fell apart)、8分後に崩壊(disintegrated)した。フィルムは、60℃、0.6%Tide中、30分後に分解寸前であった。20:1希釈(vol:vol)でバラバラであったが、溶解も崩壊もしなかった。フィルムは、60℃、0.6%Bold中において20分後にバラバラになり、30分後に崩壊した。
組成物60BA/21MMA/10HEMA/9MAA(カルシウムイオンで1%のバックボーンが架橋)の水溶液を、2%NaOH水溶液を用いてpH11.0に調節した。フィルムは、60℃、1.2%Bold中において20分後壊れやすく/脆くなり、30分後に崩壊した。フィルムは、60℃、0.6%Tide中において35分後壊れやすく/脆くなった。20:1希釈(vol:vol)でバラバラであったが、溶解も崩壊もしなかった。
組成物60BA/21MMA/10HEMA/9MAA(マグネシウムイオンで1%のバックボーンが架橋)の水溶液を、2%NaOH水溶液を用いてpH10.5に調節した。フィルムは、60℃、1.2%Bold中において30分後に崩壊した。フィルムは、60℃、0.6%Tide中において35分後膨潤したが、依然として無傷であった。20:1希釈(vol:vol)でバラバラであった。
65重量%の60BA/21MMA/10HEMA/9MAAと35重量%の80Sty/10MMA/10AAとを含む組成物(亜鉛イオンで1%のバックボーンが架橋)の水溶液を、2%NaOH水溶液を用いてpH10.5に調節した。フィルムは、60℃、1.2%Bold中において20分後バラバラになり、35分後に崩壊した。フィルムは、60℃、0.6%Tide中において35分後膨潤したが、依然として無傷であった。20:1希釈(vol:vol)時に引起こされた穏やかな攪拌によって、フィルムは壊れて20個の断片になった。溶解も崩壊もない。
65重量%の60BA/21MMA/10HEMA/9MAAと35重量%の80Sty/10MMA/10AAとを含む組成物(カルシウムイオンで1%のバックボーンが架橋)の水溶液を、2%NaOH水溶液を用いてpH11.0に調節した。フィルムは20:1希釈(vol:vol)時に膨潤したが、一体性を保持した。0.6%Tide洗浄液における3次元膨潤度(CSR)、CSR=4.91。Tide濯ぎ洗い水中CSR=6.86。1.2%Bold洗浄液中のCSR=3.38。Bold濯ぎ洗い水中CSR=5.36。
65重量%の60BA/21MMA/10HEMA/9MAAと35重量%の80Sty/10MMA/10AAとを含む組成物(マグネシウムイオンで1%のバックボーンが架橋)の水溶液を、2%NaOH水溶液を用いてpH10.5に調節した。フィルムは20:1希釈(vol:vol)時に膨潤したが、一体性を保持した。0.6%Tide洗浄液における3次元膨潤度(CSR)、CSR=6.86。Tide濯ぎ洗い水中CSR=27.0。1.2%Bold洗浄液中のCSR=4.33。Bold濯ぎ洗い水中CSR=9.94。
50重量%の35BA/33Sty/7MMA/25MAAと50重量%の60BA/21MMA/10HEMA/10AAとを含む組成物(亜鉛イオンで1%のバックボーンが架橋)の水溶液を、2%NaOH水溶液を用いてpH10.5に調節した。JLE−1983組成物(カルシウムイオンで1%のバックボーンが架橋)の水溶液を、2%NaOH水溶液を用いてpH11.0に調節した。組成物JLE−1980の水溶液(マグネシウムイオンで1%のバックボーンが架橋)を、2%NaOH水溶液を用いてpH10.5に調節した。この亜鉛架橋フィルムは、60℃、1.2%Bold中において20分後に崩壊した。このマグネシウム架橋フィルムは、60℃、1.2%Bold中において35分後崩壊した。このカルシウム架橋フィルムは、60℃、1.2%Bold中において35分後一体性を保持していた。すべてのフィルムは、60℃、0.6%Tide中において35分後良好な一体性を有し、依然として無傷であった。20:1希釈(vol:vol)時に濯ぎ洗い水中においてはるかに多く膨潤した4つの非崩壊性フィルムはすべて、一体性を保持し、依然として無傷であった。
Rhoplex(登録商標)B−1604は、ローム・アンド・ハース社(Rohm and Haas Company)の製品である。
Claims (8)
- 0.5Mの塩化ナトリウムに当量であるかもしくはそれ以上の比較的高いイオン強度、または1.0M〜2.5Mもしくはそれ以上の塩基濃度において、水性系に安定かつ不溶であり、
かつ分散、崩壊、溶解、不安定化、膨潤、またはこれらの組合わせを行なう、
水性系と接触している1つまたはそれ以上の高分子電解質
を含むトリガー応答組成物であって、
この組成物の化学的/物理的応答が、この水性系に対する1つまたはそれ以上の、イオン強度または塩基強度の変化の時にトリガーされ;
この高分子電解質が、(a)メタクリル酸、2−メチルプロピオン酸、またはアクリル酸から選ばれる酸性モノマー5〜70重量%、(b)ブチルアクリレート、スチレン、およびメチルメタクリレートから選ばれる1つまたはそれ以上の非イオン性ビニルモノマー30〜95重量%、および任意に(c)1つまたはそれ以上の金属架橋剤0.01〜5重量%、
を含む1つまたはそれ以上のアルカリ溶解性ポリマーである
前記トリガー応答組成物。 - 組成物が、比較的高いイオン強度または塩基強度において水性系に安定かつ不溶であり、組成物が、比較的低いイオン強度、塩基強度、水性系の希釈において、あるいは該組成物と接触している水性系のイオン強度が低下した時に、分散、溶解、膨潤、あるいは崩壊する、請求項1に記載のトリガー応答組成物。
- 水性系と接触している1つまたはそれ以上の高分子電解質を含むトリガー応答バリヤー組成物であって、
該高分子電解質が、(a)メタクリル酸、2−メチルプロピオン酸、またはアクリル酸から選ばれる酸性モノマー5〜70重量%、(b)ブチルアクリレート、スチレン、およびメチルメタクリレートから選ばれる1つまたはそれ以上の非イオン性ビニルモノマー30〜95重量%、および任意に(c)1つまたはそれ以上の金属架橋剤0.1〜5重量%を含む1つまたはそれ以上のアルカリ溶解性ポリマーであり、
該バリヤー組成物が1つまたはそれ以上の活性成分を取囲んでおり、
該バリヤー組成物が、比較的高いイオン強度または塩基強度において水性系中に安定かつ不溶であり、
該バリヤーが、分散、崩壊、溶解、不安定化、膨潤、軟化、流動、およびこれらの組合わせから選ばれる1つまたはそれ以上の化学的/物理的応答を示し、この組成物の化学的/物理的応答が、水性系への1つまたはそれ以上のイオン強度または塩基強度の変化の時にトリガーされ、さらに
該バリヤー組成物が、このトリガー応答の結果として水性系へ活性成分を放出することができる
前記トリガー応答バリヤー組成物。 - バリヤー組成物が、5nm〜3,000μmの粒径を有するフィルムの形態にある、請求項3に記載のトリガー応答バリヤー組成物。
- 重量平均分子量1,000〜20,000、粒径5nm〜300μmを有する少なくとも1つのMorez(登録商標)ポリマーから調製される、請求項4に記載のトリガー応答バリヤー組成物。
- 下記の工程を含む、水性系への1つまたはそれ以上の活性成分の放出をトリガーする方法:
(a)イオン強度または塩基強度応答性バリヤー組成物で、1つまたはそれ以上の活性成分を取囲む工程であって、
該組成物が、(a)メタクリル酸、2−メチルプロピオン酸、またはアクリル酸から選ばれる酸性モノマー5〜70重量%、(b)ブチルアクリレート、スチレン、およびメチルメタクリレートから選ばれる1つまたはそれ以上の非イオン性ビニルモノマー30〜95重量%、および任意に(c)1つまたはそれ以上の金属架橋剤0.1〜5重量%、
を含む1つまたはそれ以上のアルカリ溶解性ポリマーを含んでおり
該バリヤーが、水性系への活性成分の放出に対して実質的に不浸透性であり、この水性系中に不溶のままである工程、および
(b)該水性系のイオン強度または塩基強度を変更する工程であって、
該バリヤー組成物が、分散、崩壊、溶解、または膨潤し、実質的に浸透性になり、これによって、水性系中への活性成分の放出をトリガーする工程。 - バリヤー組成物が、重量平均分子量20,000〜10,000,000、および粒径5nm〜3,000μmを有する少なくとも1つのASEエマルジョンポリマーから調製されたスプレードライされたフィルムの形態にある、請求項5に記載の方法。
- バリヤー組成物が、フィルムの形態にあり、該組成物が、重量平均分子量1,000〜20,000、および粒径5nm〜300μmを有するMorezポリマーを含んでいる、請求項5に記載の方法。
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