JP4707780B2 - シリコーンヒドロゲルポリマー - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、少なくとも1つのシリコーン含有モノマーと少なくとも1つの親水性モノマーを含む反応混合物を重合して製造するポリマーに関する。特に、この発明は、希釈剤の存在下で少なくとも1つのシリコーン含有モノマーと少なくとも1つの親水性モノマーを含む反応混合物を重合して製造するポリマーに関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
ヒドロゲルは、水を経平衡状態で含む水和架橋ポリマー系である。一般に、ヒドロゲルは酸素透過性で生物学的適合性であり、そのため生物学的医療器具、特にコンタクトレンズ又は眼球内レンズの好適な原料となる。
従来のヒドロゲルは、2−ヒドロキシエチルメタクリレート又はN−ビイルピロリドン等の親水性モノマーを主に含むモノマー混合物から製造する。米国特許第4,495,313号、同第4,889,664号及び同第5,039,459号には、従来のヒドロゲルの製造が記載されている。従来のヒドロゲルを製造するために、しばしば多価アルコールの水置換可能ホウ酸エステル等の置換可能希釈剤が使用される。米国特許第4,680,336号に記載されている置換可能希釈剤は、製造するヒドロゲルのポリマー成分の粘着力パラメーターに関連する粘性とハンセン粘着力のパラメータに基づいて選択される水置換可能有機化合物である。従来のヒドロゲル物質の酸素透過率は、物質の水含有量に関係し、一般には20バーレ〜30バーレ(barrers)以下である。従来のヒドロゲル物質から作られたコンタクトレンズは、酸素透過率レベルは短時間装着用コンタクトレンズに適しているが、長時間コンタクトレンズを装着する間(例えば、30日間連続使用)角膜を健康に維持するには不十分な恐れがある。従って、従来のヒドロゲルの酸素透過率を高めるための努力が続けられている。
【0003】
ヒドロゲルの酸素透過率を高めるための一つの既知の方法は、シリコーン含有モノマーをヒドロゲル組成物に添加することであり、それによりシリコーンヒドロゲルを製造する。シリコーン含有モノマーは従来のヒドロゲルより高い酸素透過率を有する。シリコーンヒドロゲルは、少なくとも1つのシリコーン含有モノマーと少なくとも1つの親水性モノマーを含む混合物を重合して製造している。シリコーン含有モノマー又は親水性モノマーのいずれも、架橋剤として機能できる場合があり(架橋剤は複数の重合できる官能基を有するモノマーである)、又は別の架橋剤を使用してもよい。米国特許第4,954,587号、同第5,010,141号、同第5,079,319号、同第5,115,056号、同第5,260,000号、同第5,336,797号、同第5,358,995号、同第5,387,632号、同第5,451,617号、同第5,486,579号及びPCT国際公開第WO 96/31792号には、シリコーンヒドロゲルの製造が記載されている。これらの文献では、n−ヘキサノール、エタノール、n−ノナノールが希釈剤として使用され、シリコーンモノマーと親水性モノマーを適合している。これらの特許には希釈剤として有用な、さらに他の広い範囲の物質が記載されている。先行技術に使用された希釈剤は、反応混合物の全重量の比較的大きな割合で使用されていた。大量の希釈剤は製造過程の間に蒸発するので、シリコーンヒドロゲルレンズの再生可能な成形を難しくする。さらに、このような大量の希釈剤の使用は火事の危険があり、しばしばポリマー物質の粘り強さが減る。また、成形するときは、大量の希釈剤の使用により、ポリマーを大きなサイズの型で成形し、重合の後の希釈剤の除去によりもたらされる収縮を補う必要がある場合がある。より重要なことは、従来技術で使用されている希釈剤は、シリコーンモノマーとマクロマーと親水性モノマーの多くの混合物、特に親水性モノマーのレベルが比較的高い混合物の可溶化が不十分である。これらの混合物や得られたポリマーは不透明でコンタクトレンズに使用できない。
【0004】
米国特許第5,321,108号、同第5,387,662号及び同第5,539,016号には、希釈剤を添加しないでシリコーンヒドロゲルを製造する他の方法が記載されている。これらの特許には、極性フッ素化グラフト又は側基を有し、それらが末端の二フッ素置換炭素原子に付いている水素原子を有するポリシロキサンの使用が記載されている。これはシリコーンと親水性モノマーの特定の組み合わせの適合性を改善するが、複雑なシリコーンマクロマーの複数の合成工程を必要とする。
この技術分野では、経済的で効率的な方法で重合されるシリコーンヒドロゲルが求められている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、コンタクトレンズ用のシリコーンヒドロゲルを経済的で効率的に製造するための反応混合物を提供することである。
本発明は、反応混合物を重合して得られるポリマーを提供する。ここで、反応混合物は1つ以上のシリコーン含有モノマー、1つ以上の親水性モノマー及び以下の構造を有する希釈剤からなる、
【化2】
ここで、R、R’、R”は独立して、水素、炭素数が1〜10の直鎖、分枝又は環状単価アルキルから選択される。アルキルは、ハロゲン、エーテル、エステル、アリール、アミノ、アミド、アルケン、アルキン、カルボン酸、アルコール、アルデヒド及びケトン等の1以上の基で任意に置換されていてもよい。R、R’、R”の2つ以上が水素でないことを条件として、R、R’、R”の2つ又は3つ全ては、互いに結合して、上述したように置換されていてもよい炭素数1〜10のアルキル等の1以上の環状構造を形成してもよい。
【0006】
本発明の効果は、ここに開示する希釈剤が、シリコーン含有モノマーと親水性モノマーの組み合わせを可溶化することにおいて、従来技術の希釈剤よりもずっと効果的なことである。開示する希釈剤を使用すると、シリコーン含有モノマーと親水性モノマーの幅広い組み合わせで、透明な混合物とポリマーが得られる。シリコーン含有モノマーと親水性モノマーの幾つかの組み合わせに関しては、透明な混合物とポリマーを得るのに必要な希釈剤の量は、従来技術の希釈剤の量の半分以下であった。本発明により製造されるポリマーはコンタクトレンズを製造するのに使用でき、このコンタクトレンズは高い酸素透過率と良好な加工性を有し経済的で効率的に製造できる。本発明のポリマーは、生物学的適合性と高い酸素透過率を必要とする生物学的医療器具を製造するのに使用できる。
【0007】
一般に、反応混合物(シリコーン含有モノマー、親水性モノマー、希釈剤及び、架橋剤、触媒、剥離剤、淡彩等の他の任意の成分を、重合前に一緒に混合したものとして定義する)の重合の後、得られたポリマーを溶媒で処理し、希釈剤を除き、最終的には希釈剤を水で置き換える。希釈剤を除くのに使用する溶媒は水(又は生理食塩水等の水性溶液)でよいが、本発明の方法に使用する希釈剤の溶解性と、残留非重合モノマーの溶解性に依存して、希釈剤と置換するのに最初に使用する溶媒は、エタノール、メタノール、イソプロパノール、それらの混合物等の有機液体又は、これら1以上の有機液体と水の混合物でもよい。その後、純水(又は生理食塩水)で抽出し、水で膨潤したモノマーのポリマーからなるシリコーンヒドロゲルを得る。ポリマーを水和した後のシリコーンヒドロゲルは、好ましくはシリコーンヒドロゲルの全重量の2重量%〜50重量%の水、より好ましくは10重量%〜40重量%の水、最も好ましくは15重量%〜35重量%の水を含む。シリコーンヒドロゲルは、特にコンタクトレンズ又は眼球内レンズ、好ましくはコンタクトレンズの製造に適している。
【0008】
コンタクトレンズの製造で、反応混合物を硬化するのに、スピンキャスティング、スタティックキャスティングを含む様々な方法が知られている。スピンキャスティング法は米国特許第3,408,429号、同第3,660,545号に記載されており、スタティックキャスティング法は米国特許第4,113,224号、同第4,197,266号に記載されている。本発明のポリマーを用いたコンタクトレンズを製造するのに好ましい方法は、シリコーンヒドロゲルを直接成形することである。直接成形は経済的で水和レンズの最終形状を正確にコントロールできる。この方法では、反応混合物を、シリコーンヒドロゲル、即ち水膨潤ポリマーの最終所望形状を有する型に入れ、反応混合物をモノマーが重合する条件におく。それにより、最終所望形状のポリマー/希釈剤混合物ができる。その後、このポリマー/希釈剤混合物を溶媒で処理して、希釈剤を除き、最終的に水で置き換え、最終の大きさと形を有するシリコーンヒドロゲルを生成する。この大きさと形は元の成形したポリマー/希釈剤物品の大きさと形と全く同じである。この方法を用いてコンタクトレンズを製造できる。この方法は米国特許第4,495,313号、同第4,680,336号、同第4,889,664号及び同第5,039,459号に記載されており、ここに参照として取り込む。
【0009】
本発明のポリマーを製造するために、以下の構造を有する希釈剤を使用する。
【化3】
ここで、R、R’、R”はそれぞれ、水素、炭素数が1〜10の直鎖、分枝又は環状単価アルキルから選択される。アルキルは、ハロゲン、エーテル、エステル、アリール、アミノ、アミド、アルケン、アルキン、カルボン酸、アルコール、アルデヒド及びケトン等の1以上の基で任意に置換されていてもよい。R、R’、R”の2つ以上が水素でないことを条件として、R、R’、R”の2つ又は3つ全ては、互いに結合して、上述したように置換されていてもよい炭素数1〜10のアルキル等の1以上の環状構造を形成してもよい。
【0010】
好ましくは、R、R’、R”は独立して水素、炭素数が1〜7の直鎖、分枝又は環状無置換アルキル基から選択される。さらに、好ましくは、R、R’、R”は独立して炭素数が1〜7の直鎖、分枝又は環状無置換アルキル基から選択される。商業的目的では、高分子量の希釈剤は揮発性が低く引火性が低いので、希釈剤の好ましい構造は全炭素数が4以上、さらに好ましくは5以上、最も好ましくは6以上である。R、R’、R”の1つが水素であるとき、構造は第二アルコールとなる。R、R’、R”のいずれも水素でないとき、構造は第三アルコールとなる。第三アルコールは重合に干渉する恐れのある鎖移動反応に係わりにくいと考えられているので、第三アルコールは第二アルコールより好ましい。好ましくは,希釈剤は不活性で容易に置換される。
【0011】
有用な第二アルコールの例には、2−ブタノール、2−プロパノール、メンソール、シクロヘキサノール、シクロペンタノール、エキソ−ノルボルネオール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、3−メチル−2−ブタノール、2−ヘプタノール、2−オクタノール、2−ノナノール、2−デカノール、3−オクタノール、ノルボルネオール及びメンソール等がある。
【0012】
有用な第三アルコールの例には、t−ブタノール、t−アミルアルコール、2−メチル−2−ペンタノール、2,3−ジメチル−2−ブタノール、3−メチル−3−ペンタノール、1−メチルシクロヘキサノール、2−メチル−2−ヘキサノール、3,7−ジメチル−3−オクタノール、1−クロロ−2−メチル−2−プロパノール、2−メチル−2−ヘプタノール、2−メチル−2−オクタノール、2−メチル−2−ノナノール、2−メチル−2−デカノール、3−メチル−3−ヘキサノール、3−メチル−3−ヘプタノール、4−メチル−4−ヘプタノール、3−メチル−3−オクタノール、4−メチル−4−オクタノール、3−メチル−3−ノナノール、4−メチル−4−ノナノール、3−メチル−3−オクタノール、3−エチル−3−ヘキサノール、3−エチル−3−ヘプタノール、4−エチル−4−ヘプタノール、4−プロピル−4−ヘプタノール、4−イソプロピル−4−ヘプタノール、2,4−ジメチル−2−ペンタノール、1−メチルシクロペンタノール、1−エチルシクロペンタノール、1−エチルシクロペンタノール、3−ヒドロキシ−3−メチル−1−ブテン、4−ヒドロキシ−4−メチル−1−シクロペンタノール、2−フェニル−2−プロパノール、2−メトキシ−2−メチル−2−プロパノール、2,3,4−トリメチル−3−ペンタノール、3,7−ジメチル−3−オクタノール、2−フェニル−2−ブタノール、2−メチル−1−フェニル−2−プロパノール及び3−エチル−3−ペタノール等がある。
【0013】
1つのアルコール、上記のアルコールの2以上の混合物、又は上記の構造の2以上のアルコールの混合物を、本発明のポリマーを製造するための希釈剤として使用できる。
好ましい希釈剤は、炭素数が4より多い第二アルコール及び第三アルコールである。より好ましい希釈剤は、t−ブタノール、t−アミルアルコール、2−ブタノール、2−メチル−2−ペンタノール、2,3−ジメチル−2−ブタノール、3−メチル−3−ペンタノール、3−エチル−3−ペンタノール及び3,7−ジメチル−3−オクタノールである。
【0014】
現在、最も好ましい希釈剤は、t−ブタノール、3−メチル−3−ペンタノール及び3,7−ジメチル−3−オクタノールである。
本発明のポリマーを製造するために使用される1以上のシリコーン含有モノマーと1以上の親水性モノマーは、先行技術でシリコーンヒドロゲルを作るために使用された既知のどのモノマーでもよい。これらの用語、シリコーン含有モノマー及び親水性モノマーは互いに排他的ではない。シリコーン含有モノマーは幾らか親水性であり、親水性モノマーは幾らかシリコーンを含み得る。なぜなら、シリコーン含有モノマーは親水性基を持ち得るし、親水性モノマーはシリコーン基を持ち得るからである。さらに、シリコーン含有モノマーと親水性モノマーは、重合の前に反応して、プレポリマーを生成できる。プレポリマーは後で希釈剤の存在下で本発明のポリマーを生成する。しかし、プレポリマーの製造は複雑であり好ましくない。好ましくは、少なくとも1つのシリコーン含有モノマーと少なくとも1つの親水性モノマーを、希釈剤モノマーの存在下で重合し、シリコーン含有モノマーと少なくとも1つの親水性モノマーは異なる。ここで使用する用語「モノマー」は、重合できる低分子量化合物(即ち、一般には平均分子量が700より小さい)、及びさらに重合できる官能基を有する中程度又は高い分子量の化合物又はポリマー(時々、マクロモノマーと称する)(即ち、一般には平均分子量が700より大きい)である。用語「シリコーン含有モノマー」と「親水性モノマー」は、モノマー、マクロモノマー、プレポリマーを含む。
【0015】
シリコーン含有モノマーは、モノマー、マクロマー又はプレポリマーにおいて少なくとも1つの[−Si−O−]基を有するものである。好ましくは、Siとそれに付いているOは、シリコーン含有モノマーにおいて、シリコーン含有モノマーの全分子量の20重量%より多く存在し、より好ましくは30重量%より多く存在する。有用なシリコーン含有モノマーは、好ましくは、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−ビニルラクタム及びスチリル官能基等の重合可能官能基を有する。本発明に有用なシリコーン含有モノマーの例は、ここに参照として取り込む米国特許第4,136,250号、同第4,153,641号、同第4,740,533号、同第5,034,461号及び同第5,070,215号に記載されている。
【0016】
さらに適当なシリコーン含有モノマーの例には、以下の構造式で表されるポリシロキサニルアルキル(メタ)アクリルモノマーがある。
【化4】
ここで、XはO又はNRを示し、各Rは独立して水素又はメチルを示し、各R’は独立して低級アルキル基又はフェニル基を示し、nは1又は3〜10を示す。
【0017】
ポリシロキサニルアルキル(メタ)アクリルモノマーの例には、メタクリルオキシプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シラン、ペンタメチルジシロキサニルメチルメタクリレート、フェニルテトラメチル−ジシロキサニルエチルアクリレート、メチルジ(トリメチルシロキシ)メタクリルオキシメチルシランがある。メタクリルオキシプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シランが最も好ましい。
【0018】
シリコーン含有モノマーの1つの好ましいクラスは、以下の構造式で表されるポリ(オルガノシロキサン)プレポリマーである。
【化5】
ここで、各A’は独立して、エステル又はアクリル酸又はメタクリル酸のアミド等の活性化不飽和基を示す。各R3,R4,R5,R6は独立して、炭素数が1〜18で炭素原子間にエーテル結合があってもよい、単価炭化水素基又はハロゲン置換単価炭化水素基から選択される。R7は、炭素数が1〜22の二価炭化水素基を示す。nは0又は1以上の整数を示し、好ましくは5〜400であり、さらに好ましくは10〜300である。1つの例として、α,ωービスメタクリルオキシプロピルポリジメチルシロキサンがある。
【0019】
シリコーン含有モノマーの他の有用なクラスには、以下の構造式のシリコーン含有ビニルカルボネート又はビニルカルバメートモノマーがある。
【化6】
ここで、YはO、S又はNHを示す。RSiはシリコーン含有有機基を示す。R’は水素又はメチルを示す。dは1,2,3又は4を示し、qは0又は1を示す。
【0020】
適当なシリコーン含有有機基RSiは以下のものを含む。
【化7】
ここで、R10は、を示す。
【化8】
ここで、pは1〜6を示す。R9は炭素数1〜6のアルキル基又はフルオロアルキル基を示す。eは1〜200を示す。nは1,2,3又は4を示す。mは0,1,2,3,4又は5を示す。
【0021】
シリコーン含有ビニルカルボネート又はビニルカルバメートモノマーは特に、1,3−ビス[4−ビニルオキシカルボニルオキシ)ブット−1−イル]テトラメチル−ジシロキサン3−(トリメチルシリル)プロピルビニルカルボネート、3−(ビニルオキシカルボニルチオ)プロピル−[トリス(トリメチルシロキシシラン]、3−[トリス(トリメチルシロキシ)シリル]プロピルビニルカルバメート、3−[トリス(トリメチルシロキシ)シリル]プロピルアリルカルバメート、3−[トリス(トリメチルシロキシ)シリル]プロピルビニルカルボネート、t−ブチルジメチルシロキシエチルビニルカネボネート、トリメチルシリルエチルビニルカネボネート、トリメチルシリルメチルビニルカネボネート、及び
【化9】
を含む。
【0022】
シリコーン含有モノマーの他のクラスは、以下の構造式のモノマーを含む。
(*D*A*D*G)a *D*D*E’、
E(*D*G*D*A)a *D*G*D*E’、又は、
E(*D*A*D*G)a *D*A*D*E’’
ここで、Dは、炭素数が6〜30の、アルキルジラジカル、アルキルシクロアルキルジラジカル、シクロアルキルジラジカル、アリールジラジカル又はアルキルアリールジラジカルを示す。Gは、炭素数が1〜40のアルキルジラジカル、シクロアルキルジラジカル、アルキルシクロアルキルジラジカル、アリールジラジカル又はアルキルアリールジラジカルを示し、それらはエーテル結合、チオ結合又はアミン結合を主鎖に含んでもよい。*はウレタン結合又はウレイド結合を示す。aは少なくとも1を示す。Aは、以下の構造式の二価ポリマー基を示す。
【化10】
R5は独立して、炭素数1〜10のアルキル基又はフルオロ置換アルキル基を示し、炭素原子間のエーテル結合を含んでもよい。mは少なくとも1である。pは重量が400〜1000の部分である。EとE’の各々は独立して、以下の構造式の重合可能不飽和有機基を示す。
【化11】
ここで、R12は水素又はメチルを示す。R13は、水素、炭素数が1〜6のアルキル基、又は−CO−Y−R15基を示し、ここでYは−O−、−S−又は−NH−である。R14は炭素数1〜12の二価の基である。Xは−CO−又は−OCO−を示す。Zは−O−又は−NH−を示す。Arは炭素数6〜30のアロマチック基を示す。wは0〜6を示す。xは0又は1を示す。yは0又は1を示す。zは0又は1を示す。
【0023】
好ましいシリコーン含有モノマーは以下の構造式で表される。
【化12】
ここで、R16は、イソホロンジイソシアネートのジラジカル等のイソシアネート基を除いた後のジイソシアネートのジラジカルである。
【0024】
本発明に使用するのに適している他のシリコーン含有モノマーには、ポリシロキサン、ポリアルキレンエーテル、ジイソシアネート、ポリフッ素化炭化水素、ポリフッ素化エーテル、ポリサッカラライド基を含むマクロマー等のPCT国際公開第WO 96/31792号に記載されているものがある。米国特許第5,321,108号、同第5,387,662号及び同第5,539,016号には、極性フッ素化グラフト又は側基があり、それらが末端二フッ素置換炭素原子に付いている水素原子を有するポリシロキサンが記載されている。このようなポリシロキサンもまた本発明のシリコーンモノマーとして使用できる。
【0025】
本発明のポリマーを製造するのに使用する好ましい親水性モノマーは、アクリル含有又はビニル含有のいずれかでよい。このような親水性モノマーはそれ自身架橋剤として使用してもよい。用語「ビニルタイプ」又は「ビニル含有」モノマーとは、ビニル基(−CH=CH2)を含有するモノマーをいい、一般に反応性が高い。このような親水性ビニル含有モノマーは比較的容易に重合することが知られている。「アクリルタイプ」又は「アクリル含有」モノマーは、以下の構造式のアクリル基を含有するモノマーである。
(CH2=CRCOX)
ここで、RはH又はCH3であり、XはO又はNであり、容易に重合することが知られており、例えば、N,N−ジメチルアクリルアミド(DMA)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)、グリセロールメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリルアミド、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、メタクリル酸及びアクリル酸である。
【0026】
本発明のヒドロゲルに取り込まれることのできる親水性ビニル含有モノマーには、N−ビニルラクタム(例えば、N−ビニルピロリドン(NVP))、N−ビニル−N−メチルアセタミド、N−ビニル−Nーエチルアセタミド、N−ビニル−N−エチルホルムアミド及びN−ビニルホルムアミド等のモノマーがあるが、NVPが好ましい。
【0027】
本発明に使用できる他の親水性モノマーには、1以上の末端水酸基が重合可能な二重結合を含む官能基で置換されているポリオキシエチレンポリオールがある。例として、ポリエチレングリコール、エトキシ化アルキルグルコシド、1以上のモル当量のエンドキャッピング基と反応したエトキシ化ビスフェノールAが挙げられ、例えば、イソシアネートエチルメタクリレート(”IEM”)、メタクリックアンヒドライド、メタクリロイルクロライド、ビニルベンゾイルクロライド等であり、カルバメート又はエステル基等のリンク部を通してポリエチレンポリオールと結合する1以上の末端重合可能オレフィン基を有するポリエチレンポリオールを生成する。
【0028】
さらに他の例は、米国特許第5,070,215号に記載されている親水性ビニルカルボネート又はビニルカルバメートモノマーと、米国特許第4,910,277号に記載されている親水性オキサゾロンモノマーである。当業者は他の適当な親水性モノマーが明らかであろう。
本発明のポリマーに取り込まれることのできるより好ましい親水性モノマーには、N,N−ジメチルアクリルアミド(DMA)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)、グリセロールメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリルアミド、N−ビニルピロリドン(NVP)、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、メタクリル酸、アクリル酸等の親水性モノマーがあるが、DMAが最も好ましい。
【0029】
最も好ましい親水性モノマーは、DMA、HEMA、NVPから選択される。
一般に、1以上の架橋剤(架橋モノマーとも称する)を反応混合物に添加することが必要である。例えば、エチレングリコールジメタクリレート(”EGDMA”)、トリメチロールプロパントリメタクリレート(”TMPTMA”)、グリセロールトリメタアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート(好ましくは、ポリエチレングリコールは例えば約5000までの分子量を有する)及び他のポリアクリレートエステルとポリメタクリレートエステル(例えば、上記の2以上の末端メタクリレート部を含む末端キャッピングポリオキシエチレンポリオール)である。ポリアルキルエーテルセグメント及び硬化可能セグメントを有する環状ポリオールも使用できる。例えば、環状ポリオールは、アルコキシ化グルコース又はスクロースから構成でき、その後それらはイソシアネート、メタクリル酸又はメタクリル化剤と反応して、紫外線硬化可能プレポリマーとなる。環状ポリオールについては、さらに、ここに参照として取り込む米国特許第5,304,584号に記載されている。架橋剤は、通常の量、例えば 反応混合物中の反応成分100グラムに対して約0.000415モル〜約0.0156モルで使用する。(反応成分とは、希釈剤とポリマー構造の一部とはならない追加製造補助剤を除いた、反応混合物中に含まれる全てである。)親水性モノマー及び/又はシリコーン含有モノマーが架橋剤として機能するときは、架橋剤の反応混合物への添加は任意である。架橋剤として機能することができ、それが存在するときは反応混合物に追加の架橋剤の添加を必要としない親水性モノマーの例として、上記の2以上の末端メタクリレート部を有するポリオキシエチレンポリオールが挙げられる。
【0030】
架橋剤として機能することができ、それが存在するときは反応混合物に追加の架橋剤の添加を必要としないシリコーン含有モノマーの例として、α,ω−ビスメタクリルオキシプロピルポリジメチルシロキサンが挙げられる。
反応混合物に存在できる他のモノマーには、紫外線吸収モノマー、反応性淡彩等がある。剥離剤又は湿潤剤等の追加の製造補助剤も、反応混合物に添加できる。
好ましくは、重合触媒を反応混合物に入れる。重合触媒は、穏やかに加熱した温度でフリーラジカルを生成する、ラウロイルペルオキシド、ベンゾイルペルオキシド、イソプロピルペルカルボネート及びアゾビスイソブチロニトリル等の化合物でよい。また、重合触媒は、アロマチックアルファ−ヒドロキシケトン又はジケトンを加えたターシャリーアミン等の光開始系でもよい。光開始系の例として、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン及びカンフルキノンとエチル4−(N,N−ジメチルアミノ)ベンゾエートの組み合わせが挙げられる。触媒は、反応混合物で触媒として有効な量、例えば反応モノマー100部に対して約0.1重量部〜約2重量部で使用される。反応混合物の重合は、使用する重合開始剤によって、加熱、可視光、紫外線又は他の手段を適当に選択して開始できる。好ましい開始剤は、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オンであり、好ましい重合開始方法はUV光である。
【0031】
反応混合物に存在するシリコーン含有モノマーの好ましい範囲は、反応混合物の反応成分の約5重量%〜95重量%であり、より好ましくは約30重量%〜85重量%であり、最も好ましくは約50重量%〜80重量%である。上記発明に存在する親水性モノマーの好ましい範囲は、反応混合物の反応成分の約5重量%〜80重量%であり、より好ましくは約10重量%〜60重量%であり、最も好ましくは約20重量%〜50重量%である。上記発明に存在する希釈剤の好ましい範囲は、全反応混合物の約2重量%〜70重量%であり、より好ましくは約5重量%〜50重量%であり、最も好ましくは約15重量%〜40重量%である。必要な希釈剤の量は、反応成分の性質と相対量によって変わるが、特許請求した希釈剤の量は、従来の希釈剤を使用するときに必要な量より一般にかなり少ない。例えば、比較的大量(反応混合物の20%又は25%より多い又は特に30%より多い)の親水性モノマー及び/又は高い分子量(平均分子量が2000又は3000より大きい又は特に5000より大きい)のシリコーン含有モノマーを含む混合物は、一般に比較的高いレベルの希釈剤が必要である。しかし、従来技術で使用する希釈剤に比べると、ここに説明する1以上の希釈剤を使用するときはずっと少ない。
【0032】
反応成分と希釈剤の好ましい組み合わせは、反応成分の10重量%〜50重量%のポリ(オルガノシロキサン)プレポリマー、より好ましくはα,ω−ビスメタクリルオキシプロピルポリジメチルシロキサン、反応成分の25重量%〜50重量%のポリシロキサニル(メタ)アクリレート、より好ましくはTRIS、反応成分の20重量%〜50重量%の親水性モノマー、より好ましくはDMA、及びUVの又は可視光活性化光開始剤であり、全反応混合物の15〜40の量で存在する第二又は第三アルコール希釈剤(より好ましくは第三アルコール)と混合されている。
本発明の反応混合物は、振とう又は撹拌等の当業者に知られているどの方法でも製造でき、前記の方法によりポリマー物品又は器具を製造するのに使用できる。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下実施例によりさらに本発明を説明する。実施例で使用する物質の幾つかを以下のように定義する。
”DAROCURE1173” 2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン
”DMA” N,N−ジメチルアクリルアミド
”PDMS” α,ω−ビスメタクリルオキシプロピルポリジメチルシロキサン
”TRIS” トリス(トリメチルシロキシ)シリルプロピルメタクリレート
【0034】
実施例1
36.5%PDMS(5000MW)、27.5%TRIS、35%DMA、1%DAROCUR1173(全ての%は反応成分の重量パーセントである)から混合物を作り、t−ブタノールで、重量比率73/27の反応成分/希釈剤へと希釈した。得られた混合物は透明で均一な溶液であった。ポリプロピレンコンタクトレンズ型を満たし、閉じて、30分間蛍光UV源から全部で3.2J/cm2のUV光で照射した。型を開け、レンズをイソプロパノールに入れ、その後イオン除去水に移した。
【0035】
レンズは透明で、101(±4)g/mm2の張力係数、151(±36)%の破裂伸長、30.6(±0.3)%の平衡水含有量を有していた。張力はインストロン(商標)モデル1122張力試験機を用いて測定した。平衡水含有量(EWC)は重量により測定し、以下のように表される。
%EWC=100x(水和レンズの質量−乾燥レンズの質量)/水和レンズの質量
【0036】
実施例2
混合物とレンズを実施例1の方法を用いて製造した。しかし、t−ブタノールの代わりに、3−メチル−3−プロパノールを、反応成分/希釈剤比率77/23で用いた。混合物とレンズは透明であった。レンズは、111(±3)g/mm2の張力係数、163(±35)%の破裂伸長、30.0(±0.1)%の平衡水含有量を有していた。
【0037】
実施例3〜実施例10
混合物を実施例1の組成を用いて製造した。しかし、希釈剤と反応成分/希釈剤の比率はテーブル1に示した通りである。全ての混合物は透明であった。
【0038】
比較例1
混合物を実施例1の組成を用いて製造した。しかし、希釈剤として1−ヘキサノールを用いた。混合物は不透明で、反応成分/希釈剤比率が38/62まで希釈しても不透明であった。
【0039】
【0040】
実施例11
レンズを、49.0%PDMS(5000MW)、20.0%TRIS、30.0%DMA、1.0%DAROCUR1173の混合物から製造した。実施例1の方法を用いて製造し、t−ブタノールで、反応成分/希釈剤の重量比率60/40まで希釈した。混合物は透明であった。レンズを実施例1に記載したように製造した。レンズは透明で、137(±11)g/mm2の張力係数、141(±46)%の破裂伸長、26.1(±0.2)%の平衡水含有量を有していた。
【0041】
比較例2
混合物を実施例11の組成を用いて製造した。しかし、イソプロパノールで、反応成分/希釈剤の重量比率60/40まで希釈した。混合物は透明であった。レンズを実施例1に記載したように製造した。得られたレンズは透明で、94(±5)g/mm2の張力係数、147(±76)%の破裂伸長、26.8(±0.3)%の平衡水含有量を有していた。
比較例2と実施例11の係数の違いは、特許請求した希釈剤を用いることにより、得られる機械特性が改善されることを示す。
【0042】
実施例12〜実施例16及び比較例3〜比較例7
種々の量のPDMS(5000MW)、TRIS、DMA、DAROCUR1173の混合物を製造し、最小量の希釈剤を添加して、透明な混合物を製造した(実施例12〜実施例16は3−エチル−3−ペンタノールを用い、比較例3〜比較例4は1−ヘキサノールを用いた)。結果をテーブル2に示す。テーブル2は、混合物のDMAのレベルが増加すると、本発明の希釈剤を、従来技術で透明な混合物を得るのに必要であった希釈剤の量に比べて、透明な混合物を得るためにかなり少ないレベルで使用できることを示す。
【0043】
【0044】
実施例は従来の希釈剤と比べると、ここに開示する希釈剤を用いるなら、本発明のポリマーが、かなり少ない希釈剤を含む反応混合物から作ることができることを示している。テーブル2の結果が示すように、このことは、反応混合物中の親水性モノマーの量が増えるので特に重要である。実施例14では透明な混合物を作るのに必要な希釈剤の量は、3−メチル−3−ペンタノール2.01gであったのに対し、比較例7では同じ反応成分で1−ヘキサノール13.43gが必要であった。これらの実施例は、透明な混合物を作るために、1−ヘキサノールは3−メチル−3−ペンタノールの6倍以上であることを示す。従来の希釈剤を使用すると、シリコーン含有モノマーと親水性モノマーの混合物から透明な混合物又はレンズを作ることができなかったが、ここに開示する希釈剤を用いると、これらシリコーン含有モノマーと親水性モノマーの混合物を使用して混合物とレンズを作ることが可能及び実際的となる。さらに、実施例は、本発明のポリマーをレンズの製造に用いると良好な機械特性を有することを示す。
本発明を好ましい実施形態について説明してきたが、さらに他の実施形態が当業者の能力の範囲内であり、かつ本発明の範囲内である。
【0045】
好適な実施態様を以下に示す。
(A)少なくとも1つのシリコーン含有モノマー、少なくとも1つの親水性モノマー及び以下の構造を有する希釈剤からなる、コンタクトレンズの製造に使用される反応混合物であって、
【化1】
ここで、R、R’、R”はそれぞれ、水素、炭素数が1〜10の置換又は無置換の直鎖、分枝又は環状単価アルキルから選択され、R、R’、R”の2つ又は3つ全ては、R、R’、R”の2つ以上が水素でないことを条件として、互いに結合して、少なくとも1つの置換又は無置換の炭素数3〜10の環状構造を形成できる反応混合物。
(1)R、R’、R”の少なくとも1つが、ハロゲン、エーテル、エステル、アリール、アミノ、アミド、アルケン、アルキン、カルボン酸、アルコール、アルデヒド及び、ケトンの少なくとも1つの基で置換されている実施態様(A)記載の反応混合物。
(2)R、R’、R”は独立して水素又は、炭素数が1〜7の直鎖、分枝又は環状無置換アルキル基から選択される実施態様(A)記載の反応混合物。
(3)R、R’、R”は独立して炭素数が1〜7の直鎖、分枝又は環状無置換アルキル基から選択される実施態様(A)記載の反応混合物。
(4)前記希釈剤の構造が全部で少なくとも4の炭素を有する実施態様(A)記載の反応混合物。
(5)前記希釈剤の構造が全部で少なくとも5の炭素を有する実施態様(A)記載の反応混合物。
【0046】
(6)前記希釈剤が第二アルコールである実施態様(A)記載の反応混合物。
(7)前記希釈剤が第三アルコールである実施態様(A)記載の反応混合物。
(B)少なくとも1つのシリコーン含有モノマー、少なくとも1つの親水性モノマー及び第二アルコールからなる反応混合物であって、前記反応混合物は重合することによってコンタクトレンズの製造に使用される反応混合物。
(C)少なくとも1つのシリコーン含有モノマー、少なくとも1つの親水性モノマー及び第三アルコールからなる反応混合物であって、前記反応混合物は重合することによってコンタクトレンズの製造に使用される反応混合物。
(8)前記希釈剤が、2−ブタノール、2−プロパノール、メンソール、シクロヘキサノール、シクロペンタノール、エキソ−ノルボルネオ−ル、2−ペンタノール、3−ペンタノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、3−メチル−2−ブタノール、2−ヘプタノール、2−オクタノール、2−ノナノール、2−デカノール、3−オクタノール、ノルボルネオ−ル及びメンソールから選択される実施態様(A)記載の反応混合物。
(9)前記希釈剤が、t−ブタノール、t−アミルアルコール、2−メチル−2−ペンタノール、2,3−ジメチル−2−ブタノール、3−メチル−3−ペンタノール、1−メチルシクロヘキサノール、2−メチル−2−ヘキサノール、3,7−ジメチル−3−オクタノール、1−クロロ−2−メチル−2−プロパノール、2−メチル−2−ヘプタノール、2−メチル−2−オクタノール、2−2メチル−2−ノナノール、2−メチル−2−デカノール、3−メチル−3−ヘキサノール、3−メチル−3−ヘプタノール、4−メチル−4−ヘプタノール、3−メチル−3−オクタノール、4−メチル−4−オクタノール、3−メチル−3−ノナノール、4−メチル−4−ノナノール、3−メチル−3−オクタノール、3−エチル−3−ヘキサノール、3−エチル−3−ヘプタノール、4−エチル−4−ヘプタノール、4−プロピル−4−ヘプタノール、4−イソプロピル−4−ヘプタノール、2,4−ジメチル−2−ペンタノール、1−メチルシクロペンタノール、1−エチルシクロペンタノール、1−エチルシクロペンタノール、3−ヒドロキシ−3−メチル−1−ブテン、4−ヒドロキシ−4−メチル−1−シクロペンタノール、2−フェニル−2−プロパノール、2−メトキシ−2−メチル−2−プロパノール、2,3,4−トリメチル−3−ペンタノール、3,7−ジメチル−3−オクタノール、2−フェニル−2−ブタノール、2−メチル−1−フェニル−2−プロパノール及び3−エチル−3−ペタノールから選択される実施態様(A)記載の反応混合物。
(10)前記希釈剤が、t−ブタノール、t−アミルアルコール、2−ブタノール、2−メチル−2−ペンタノール、2,3−ジメチル−2−ブタノール、3−メチル−3−ペンタノール、3−エチル−3−ペンタノール及び3,7−ジメチル−3−オクタノールから選択される実施態様(A)記載の反応混合物。
【0047】
(11)前記希釈剤が、t−ブタノール、3−メチル−3−ペンタノール、3,7−ジメチル−3−オクタノールから選択される実施態様(A)記載の反応混合物。
(12)前記シリコーン含有モノマーは、前記シリコーン含有モノマーの全分子量の20重量%より多い量で存在するSiと付いているOを有する実施態様(A)記載の反応混合物。
(13)前記シリコーン含有モノマーは、前記シリコーン含有モノマーの全分子量の30重量%より多い量で存在するSiと付いているOを有する実施態様(A)記載の反応混合物。
(14)前記シリコーン含有モノマーは、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−ビニルラクタム及びスチリル官能基等の重合可能官能基を有する実施態様(A)記載の反応混合物。
(15)前記シリコーン含有モノマーは、メタクリルオキシプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シラン及びα,ω−ビスメタクリルオキシプロピルポリジメチルシロキサンから選択される実施態様(A)記載の反応混合物。
【0048】
(16)前記親水性モノマーは、アクリル、メタクリル又はビニル官能基を有する実施態様(A)記載の反応混合物。
(17)前記親水性モノマーは、N,N−ジメチルアクリルルアミド(DMA)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)、グリセロールメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリルアミド、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、メタクリル酸、アクリル酸、N−ビニルピロリドン(NVP)、N−ビニル−Nーメチルアセタミド、N−ビニル−N−エチルアセタミド、N−ビニル−Nーメチルアセタミド、N−ビニル−Nーエチルホルムアミド及びN−ビニルホルムアミドから選択される実施態様(A)記載の反応混合物。
【0049】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、コンタクトレンズ用のシリコーンヒドロゲルを経済的で効率的に製造するための反応混合物を提供できる効果がある。
【化13】
Claims (13)
- 少なくとも1つのシリコーン含有モノマー、少なくとも1つの親水性モノマー及び以下の構造を有する希釈剤を含んでなる、コンタクトレンズの製造に使用される反応性混合物において、
前記希釈剤が第二アルコールまたは第三アルコールを含み、
前記少なくとも1つのシリコーン含有モノマーは、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−ビニルラクタム及びスチリル官能基の重合可能官能基を有し、
前記少なくとも1つの親水性モノマーは、アクリル、メタクリル又はビニル官能基を有し、
前記希釈剤が前記少なくとも1つのシリコーン含有モノマーおよび前記少なくとも1つの親水性モノマーを混合物として可溶化する反応性混合物。 - 請求項1記載の反応性混合物において、R、R’、R”の少なくとも1つが、ハロゲン、エーテル、エステル、アリール、アミノ、アミド、アルケン、アルキン、カルボン酸、アルコール、アルデヒド及び、ケトンの少なくとも1つの基で置換されている、反応性混合物。
- 請求項1記載の反応性混合物において、R、R’、R”は独立して水素又は、炭素数が1〜7の直鎖、分枝又は環状無置換アルキル基から選択される、反応性混合物。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の反応性混合物において、前記希釈剤の構造が全部で少なくとも4の炭素を有する、反応性混合物。
- 少なくとも1つのシリコーン含有モノマー、少なくとも1つの親水性モノマー及び第二アルコールを含んでなる反応性混合物において、
前記反応性混合物は重合することによってコンタクトレンズの製造に使用され、
前記少なくとも1つのシリコーン含有モノマーは、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−ビニルラクタム及びスチリル官能基の重合可能官能基を有し、
前記少なくとも1つの親水性モノマーは、アクリル、メタクリル又はビニル官能基を有し、
前記第二アルコールが前記少なくとも1つのシリコーン含有モノマーおよび前記少なくとも1つの親水性モノマーを混合物として可溶化する反応性混合物。 - 少なくとも1つのシリコーン含有モノマー、少なくとも1つの親水性モノマー及び第三アルコールを含んでなる反応性混合物において、
前記反応性混合物は重合することによってコンタクトレンズの製造に使用され、
前記少なくとも1つのシリコーン含有モノマーは、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−ビニルラクタム及びスチリル官能基の重合可能官能基を有し、
前記少なくとも1つの親水性モノマーは、アクリル、メタクリル又はビニル官能基を有し、
前記第三アルコールが前記少なくとも1つのシリコーン含有モノマーおよび前記少なくとも1つの親水性モノマーを混合物として可溶化する反応性混合物。 - 請求項5記載の反応性混合物において、前記第二アルコールが、2−ブタノール、2−プロパノール、メンソール、シクロヘキサノール、シクロペンタノール、エキソ−ノルボルネオ−ル、2−ペンタノール、3−ペンタノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、3−メチル−2−ブタノール、2−ヘプタノール、2−オクタノール、2−ノナノール、2−デカノール、3−オクタノール及びノルボルネオ−ルから選択される、反応性混合物。
- 請求項6記載の反応性混合物において、前記第三アルコールが、t−ブタノール、t−アミルアルコール、2−メチル−2−ペンタノール、2,3−ジメチル−2−ブタノール、3−メチル−3−ペンタノール、1−メチルシクロヘキサノール、2−メチル−2−ヘキサノール、3,7−ジメチル−3−オクタノール、1−クロロ−2−メチル−2−プロパノール、2−メチル−2−ヘプタノール、2−メチル−2−オクタノール、2−メチル−2−ノナノール、2−メチル−2−デカノール、3−メチル−3−ヘキサノール、3−メチル−3−ヘプタノール、4−メチル−4−ヘプタノール、3−メチル−3−オクタノール、4−メチル−4−オクタノール、3−メチル−3−ノナノール、4−メチル−4−ノナノール、3−メチル−3−オクタノール、3−エチル−3−ヘキサノール、3−エチル−3−ヘプタノール、4−エチル−4−ヘプタノール、4−プロピル−4−ヘプタノール、4−イソプロピル−4−ヘプタノール、2,4−ジメチル−2−ペンタノール、1−メチルシクロペンタノール、1−エチルシクロペンタノール、3−ヒドロキシ−3−メチル−1−ブテン、4−ヒドロキシ−4−メチル−1−シクロペンタノール、2−フェニル−2−プロパノール、2−メトキシ−2−メチル−2−プロパノール、2,3,4−トリメチル−3−ペンタノール、3,7−ジメチル−3−オクタノール、2−フェニル−2−ブタノール、2−メチル−1−フェニル−2−プロパノール及び3−エチル−3−ペタノールから選択される、反応性混合物。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の反応性混合物において、前記希釈剤が、t−ブタノール、t−アミルアルコール、2−ブタノール、2−メチル−2−ペンタノール、2,3−ジメチル−2−ブタノール、3−メチル−3−ペンタノール、3−エチル−3−ペンタノール及び3,7−ジメチル−3−オクタノールから選択される、反応性混合物。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の反応性混合物において、前記希釈剤が、t−ブタノール、3−メチル−3−ペンタノール、3,7−ジメチル−3−オクタノールから選択される、反応性混合物。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の反応性混合物において、前記シリコーン含有モノマーは、前記シリコーン含有モノマーの全分子量の20重量%より多い量で存在するSiとそれに付いているOを有する、反応性混合物。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の反応性混合物において、前記シリコーン含有モノマーは、メタクリルオキシプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シラン及びα,ω−ビスメタクリルオキシプロピルポリジメチルシロキサンから選択される、反応性混合物。
- 請求項1〜12のいずれかに記載の反応性混合物において、前記親水性モノマーは、N,N−ジメチルアクリルルアミド(DMA)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)、グリセロールメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリルアミド、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、メタクリル酸、アクリル酸、N−ビニルピロリドン(NVP)、N−ビニル−Nーメチルアセタミド、N−ビニル−N−エチルアセタミド、N−ビニル−Nーエチルホルムアミド及びN−ビニルホルムアミドから選択される、反応性混合物。
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