JP5309048B2 - 多孔質ｅｖａ塗膜を製造するための組成物 - Google Patents

Description

本発明は、概して、多孔質エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）塗膜を製造するための改良された組成物に関する。

医療用装置は多くの場合、装置の包装をエチレンオキシド蒸気に曝露することにより滅菌される。その保存期間中に包装の完全性を維持し、バクテリアおよび他の固体汚染物質の侵入を防ぐポリマー被覆紙または不織物質でこの包装が包まれる。この目的に使用される基体には、スパンボンドポリオレフィン物質および特別グレードの医療用紙が挙げられる。多孔度はポリマー塗膜の重要な特性であり、ポリマー塗膜のガス透過速度は滅菌プロセス中にエチレンオキシド蒸気の効果的透過を可能にするのに充分でなければならない。多くの場合、ＥＶＡ塗膜がこの目的のために使用され、塗膜の孔は、乾燥塗膜において空隙を作り出す固体不溶性樹脂の粒子を導入することによって作り出される。樹脂の粒子サイズ、乾燥条件、粘着付与剤および他の要因の変動は、固体不溶性樹脂の使用によって一定の多孔度を有する塗膜を達成するのを困難にする場合がある。例えば、米国特許第６，７６４，５６６号は固体不溶性樹脂の組み込みによって造られた多孔性塗膜を有する不織物質を開示する。しかし、この文献はこの物質を使用せずに一定の多孔度をもたらす方法を開示していない。

米国特許第６，７６４，５６６号明細書

本発明により取り組まれる課題は、固体不溶性樹脂を使用せずに多孔質ＥＶＡ塗膜を製造するための代替的組成物を見いだすことである。

本発明はエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）塗膜を製造するための水性組成物に関する。本組成物は（ａ）エチレン酢酸ビニルコポリマー；（ｂ）炭酸アンモニウム；（ｃ）アルカリ金属重炭酸塩もしくはアルカリ土類金属重炭酸塩；並びに（ｄ）有機酸を含み；当該水性組成物は８〜１０のｐＨを有する。

本発明はさらに、この水性組成物で基体をコーティングしてコーティングされた基体を製造し、このコーティングされた基体を乾燥させることによる、エチレン酢酸ビニル塗膜を製造する方法に関する。

他に示されない限りは、全てのパーセンテージは重量パーセンテージ（重量％）であり、全ての温度は℃単位である。「有機酸」は炭素および水素を含む酸性化合物であり、すなわち、２５℃で測定されたｐＫ_ａ＜６、あるいは５未満の化合物である。言及される全てのｐＨ値は２５℃で測定される。

好ましくは、本発明において使用される有機酸はカルボン酸である。本発明のある実施形態においては、有機酸はＣ_２−Ｃ_６モノ−、ジ−、またはトリ−カルボン酸である。１種より多い有機酸が本発明の方法において使用されうる。特に好ましい有機酸には、酢酸、リンゴ酸、フマル酸、ソルビン酸、クエン酸、乳酸、酒石酸、マロン酸およびシュウ酸が挙げられる。本発明のある実施形態においては、本発明において使用されるアルカリ金属重炭酸塩もしくはアルカリ土類金属重炭酸塩はアルカリ金属重炭酸塩もしくはこの組み合わせである。本発明のある実施形態においては、本発明において使用されるアルカリ金属重炭酸塩もしくはアルカリ土類金属重炭酸塩は、重炭酸リチウム、重炭酸ナトリウム、、重炭酸カリウム、重炭酸マグネシウム、重炭酸カルシウムおよびこれらの組み合わせから選択され；あるいは重炭酸ナトリウムもしくは重炭酸カリウムであり；あるいは重炭酸ナトリウムである。１種より多いアルカリ金属重炭酸塩もしくはアルカリ土類金属重炭酸塩が存在しうる。本発明のある実施形態においては、有機酸およびアルカリ金属重炭酸塩もしくはアルカリ土類金属重炭酸塩の合計量は水性組成物中の全固形分の３〜５重量％、あるいは３．５〜５重量％、あるいは３．８〜４．８重量％である。本発明のある実施形態においては、アルカリ金属重炭酸塩もしくはアルカリ土類金属重炭酸塩と有機酸との相対量は、１〜３重量部のアルカリ金属重炭酸塩対０．５〜１．５重量部の有機酸である。本発明のある実施形態においては、有機酸およびアルカリ金属重炭酸塩もしくはアルカリ土類金属重炭酸塩の合計量は水性組成物中の全重量の０．８〜１．３５重量％、あるいは０．９〜１．３５重量％、あるいは１．０３〜１．３重量％である。本発明のある実施形態においては、水性組成物のｐＨは少なくとも８．２、あるいは少なくとも８．４、あるいは少なくとも８．６、あるいは少なくとも８．８、あるいは少なくとも８．９であり；ある実施形態においては、ｐＨは９．８以下、あるいは９．６以下、あるいは９．４以下、あるいは９．３以下である。

本発明の方法においては、有機酸およびアルカリ金属重炭酸塩もしくはアルカリ土類金属重炭酸塩は固体として、８〜１０、あるいは８．５〜９．５のｐＨを有する水性ＥＶＡ分散物に添加される。この酸および重炭酸塩は別々に任意の順番で添加されることができ、またはそれらは同じ時点で添加されることができ；それらは添加前に一緒にブレンドされることができる。本発明のある実施形態においては、８〜１０のｐＨを有する水性ＥＶＡ分散物は炭酸アンモニウムおよびアンモニアを、ＥＶＡの初期水性分散物に添加することによって製造される。初期水性ＥＶＡ分散物に添加される他の成分には、水、顔料（例えば、二酸化チタン）、充填剤、界面活性剤、および消泡剤が挙げられる。本発明のある実施形態においては、初期水性ＥＶＡ分散物は、初期水性ＥＶＡ分散物の全重量を基準にして、２５〜４０重量％、あるいは２７〜３５重量％のポリマー固形分を含む。本発明のある実施形態においては、ＥＶＡポリマーは酢酸ビニルモノマーの重合残基を１８〜４０重量％、およびエチレンモノマーの重合残基を６０〜８２重量％含み；あるいは、酢酸ビニル残基を２２〜３２重量％およびエチレン残基を６８〜７８重量％含む。本発明のある実施形態においては、ＥＶＡポリマーは０．５〜４００、あるいは０．５〜８のメルトインデックス（ＭＩ）を有する。本発明のある実施形態においては、水性ＥＶＡ分散物は１〜３μｍの平均粒子サイズを有する。他の成分、例えば、粘着付与剤樹脂および抗ブロッキング剤（ａｎｔｉ−ｂｌｏｃｋｉｎｇ ａｄｄｉｔｉｖｅ）がＥＶＡ分散物中に存在することができる。本発明のある実施形態においては、粘着付与剤として使用されるロジンは初期水性ＥＶＡ分散物の全重量の４〜１５重量％、あるいは６〜１０重量％を構成する。本発明のある実施形態においては、粘着付与剤として使用されるロジンは、初期水性ＥＶＡ分散物の全固形分重量の８〜３０重量％、あるいは１５〜２５重量％を構成する。

本発明のある実施形態においては、水性組成物は１０〜３０重量％、あるいは１５〜２５重量％のポリマー固形分を含む。本発明のある実施形態においては、水性組成物は、組成物の全重量を基準にして炭酸アンモニウムを０．３〜１．５重量％、あるいは少なくとも０．５重量％、あるいは少なくとも０．６重量％有し；ある実施形態においては、組成物は１．３重量％以下、あるいは１．１重量％以下有する。本発明のある実施形態においては、初期水性ＥＶＡ分散物は水性組成物の３５〜６０重量％、あるいは４５〜５５重量％を構成する。

本発明のある実施形態においては、アンモニアは水性アンモニアもしくはガス状アンモニア、好ましくは水性アンモニアの形態で、初期水性ＥＶＡ分散物に添加される。本発明のある実施形態においては、初期水性ＥＶＡ分散物のｐＨは少なくとも８．５、あるいは少なくとも８．７、あるいは少なくとも８．９、あるいは少なくとも９に調節される。ある実施形態においては、初期水性ＥＶＡ分散物のｐＨは９．７以下、あるいは９．５以下に調節される。本発明のある実施形態においては、アンモニアの添加、並びにアルカリ金属重炭酸塩もしくはアルカリ土類金属重炭酸塩および有機酸の添加は、ほぼ周囲温度で、すなわち、１０℃〜３５℃、あるいは１５℃〜３０℃で行われる。

水性組成物は当該技術分野で知られている任意の標準的な技術によって基体上にコーティングされる。好ましい技術には、例えば、エアナイフ、グラビアおよびロールコートが挙げられる。塗膜の厚みは、好ましくは２〜１０ ｌｂ．／リーム（３．３〜１６．７ｇ／ｍ^２）、あるいは４〜８ ｌｂ．／リーム（６．７〜１３．４ｇ／ｍ^２）の範囲である。本発明のある実施形態においては、水性組成物はほぼ周囲温度で、すなわち、１０℃〜３５℃、あるいは１５℃〜３０℃で基体上にコーティングされる。本発明のある実施形態においては、基体は不織布または紙（例えば、クラフト紙）である。本発明のある実施形態においては、基体は３〜１２ｍｉｌ（０．０７６〜０．３０５ｍｍ）の厚みを有する。本発明のある実施形態においては、基体はスパンボンドポリオレフィンであり、その一例は、医療用グレードのＴＹＶＥＫ（タイベック）布（スパンボンドポリエチレン、デュポンコーポレーションから入手可能）である。

本発明のある実施形態においては、コーティングされた基体は７５℃〜２００℃、あるいは８５℃〜１４０℃の乾燥温度で乾燥させられる。ある実施形態においては、コーティングされた基体は乾燥オーブン内で乾燥させられ、乾燥温度はオーブン温度である。基体がスパンボンドポリオレフィンである本発明のある実施形態においては、好ましい乾燥温度範囲には、９０℃〜１４０℃、９５℃〜１３０℃、および１１０℃〜１２５℃が挙げられる。基体が紙である本発明のある実施形態においては、好ましい乾燥温度範囲には、８５℃〜２００℃、９５℃〜１６０℃、および１００℃〜１４０℃が挙げられる。本発明のある実施形態においては、コーティングされた基体は強制通風対流式オーブン内で乾燥させられる。本発明のある実施形態においては、乾燥時間は１０秒から１０分、あるいは１５秒から５分、あるいは２０秒から３分である。

実施例１：水性ＥＶＡコーティング組成物の製造
初期水性ＥＶＡ分散物が以下の表に記載される。

ＮＶＭ＝不揮発性物質；ＰＢＷ＝重量部；ＰＨＲ＝１００あたりの部；酸価ｍｇＫＯＨ／ｇ；ＶＡ＝酢酸ビニル；Ｅ＝エチレン。

最終水性組成物が以下の表に記載される。上記初期ＥＶＡ分散物がアンモニア、重炭酸ナトリウムおよびクエン酸以外の以下に示された材料と混合される。アンモニアが添加されてｐＨ９〜９．５にされ、続いて、重炭酸ナトリウムおよびクエン酸が添加され、その後ｐＨはほぼ９であった。８．９〜９．２のｐＨ値を有する組成物のサンプルが製造され、全て良好な貯蔵安定性を示した。

ＴＡＭＯＬ１２５４分散剤はロームアンドハースカンパニー（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｃｏ．）から入手可能である；ＳＵＲＦＹＮＯＬ−４４０はエアプロダクツカンパニー（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｃｏ．）から入手可能である；ＮＯ ＦＯＡＭはシャムロックケミカルズ（Ｓｈａｍｒｏｃｋ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）から入手可能である；Ｒ９０２はデュポン（ＤｕＰｏｎｔ）から入手可能である；ＭＩＳＴＲＯＮ ＶＡＰＯＲはサイプラスケミカルズ（Ｃｙｐｒｕｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）から入手可能である。

実施例２：ＥＶＡ塗膜
実施例１の組成物およびいくつかの比較の水性組成物が、医療用グレードのＴＹＶＥＫ（タイベック）^（商標）（スタイル１０７３Ｂ）上にコーティングされた。全ての塗膜は、＃１６メイヤー（Ｍｅｙｅｒ）ロッドを用いて、８”×１２”（２０．３×３０．５ｃｍ）ＴＹＶＥＫ^（商標）シート上に、約６．０ ｌｂ／リーム（１０ｇ／ｍ^２）（乾燥）で適用され、強制通風オーブン内で１２０℃で１分間乾燥させられた。コーティングされたＴＹＶＥＫ^（商標）シートのそれぞれの多孔度は、次いで、ガーレイデンシトメーター（Ｇｕｒｌｅｙ ｄｅｎｓｉｔｏｍｅｔｅｒ）を用いて測定された。次の表は、コーティングされたＴＹＶＥＫ^（商標）を通過する１００ｍＬの空気置換の秒数の結果であり、全ての多孔度の値は５回の読み取り値の平均である。コーティングされた基体へのヒートシール結合の強度を評価するために、それは２６５℃で１秒間、６０ｐｓｉ（５１３ｋＰａ）で医療用トレイにヒートシールされた。結合強度はその結合を１インチ（２．５ｃｍ）幅のシール領域にわたって１２インチ／分（３０．５ｃｍ／分）で引き離すことにより試験された。ヒートシール結合は特定されるような範囲である。

塗膜Ａは、アンモニアで安定化された、エチレン、酢酸ビニルおよびメタクリル酸の高分子量ターポリマーである；塗膜Ｂは、ＫＯＨで安定化された、高および低分子量ＥＶＡコポリマーのブレンドである；塗膜Ｃは、ＫＯＨで安定化された高分子量ＥＶＡおよびワックスである；塗膜Ｄは、ＫＯＨで安定化された、高分子量ＥＶＡ、ワックスおよび増粘剤である；塗膜Ｅは、アンモニアで安定化された、エチレン、酢酸ビニルおよびメタクリル酸の低分子量ターポリマーである；塗膜Ｆは、ＫＯＨで安定化された、高および低分子量ＥＶＡコポリマーのブレンドである。
本発明のコーティング組成物は、他のＥＶＡコーティング組成物よりも顕著に高い多孔度を有するＥＶＡ塗膜を生じさせることは明らかである。

実施例３：アルカリ金属重炭酸塩および有機酸の量の変動
上記実施例１および２におけるように塗膜が製造されたが、ただし、アルカリ金属重炭酸塩および有機酸の量（水性組成物中の全固形分を基準にする）を変更した。結果は以下の表に記載される。

Claims (8)

1. エチレン酢酸ビニル塗膜を製造するための水性組成物であって、
   当該水性組成物が（ａ）エチレン酢酸ビニルコポリマー；（ｂ）炭酸アンモニウム；（ｃ）アルカリ金属重炭酸塩もしくはアルカリ土類金属重炭酸塩；および（ｄ）有機酸を含み；
   当該有機酸とアルカリ金属重炭酸塩もしくはアルカリ土類金属重炭酸塩との合計量が、当該水性組成物中の固形分の全重量の３〜５重量％であり、アルカリ金属重炭酸塩もしくはアルカリ土類金属重炭酸塩と有機酸の相対量が、１〜３重量部のアルカリ金属重炭酸塩もしくはアルカリ土類金属重炭酸塩対０．５〜１．５重量部の有機酸であり、ポリマー固形分の含有量が当該水性組成物の全重量を基準にして１０〜３０重量％であり、炭酸アンモニウムの含有量が当該水性組成物の全重量を基準にして０．３〜１．５重量％であり、当該水性組成物が８〜１０のｐＨを有する、
   水性組成物。
2. 有機酸が、酢酸、リンゴ酸、フマル酸、ソルビン酸、クエン酸、乳酸、酒石酸、マロン酸およびシュウ酸からなる群から選択される、請求項１に記載の組成物。
3. アルカリ金属重炭酸塩もしくはアルカリ土類金属重炭酸塩が重炭酸ナトリウムであり、かつ有機酸がクエン酸である、請求項１または２に記載の組成物。
4. エチレン酢酸ビニルコポリマーが、酢酸ビニルモノマーの重合残基を１８〜４０重量％、およびエチレンモノマーの重合残基を６０〜８２重量％含む、請求項１〜３のいずれかに記載の組成物。
5. （ａ）エチレン酢酸ビニルコポリマー；（ｂ）炭酸アンモニウム；（ｃ）アルカリ金属重炭酸塩もしくはアルカリ土類金属重炭酸塩；および（ｄ）有機酸を含む水性組成物であって；当該有機酸とアルカリ金属重炭酸塩もしくはアルカリ土類金属重炭酸塩との合計量が、当該水性組成物中の固形分の全重量の３〜５重量％であり、アルカリ金属重炭酸塩もしくはアルカリ土類金属重炭酸塩と有機酸の相対量が、１〜３重量部のアルカリ金属重炭酸塩もしくはアルカリ土類金属重炭酸塩対０．５〜１．５重量部の有機酸であり、ポリマー固形分の含有量が当該水性組成物の全重量を基準にして１０〜３０重量％であり、炭酸アンモニウムの含有量が当該水性組成物の全重量を基準にして０．３〜１．５重量％であり、８〜１０のｐＨを有する水性組成物で基体上をコーティングして、コーティングされた基体を生じさせ；および
   当該コーティングされた基体を乾燥させる；
   ことを含む、エチレン酢酸ビニル塗膜を製造する方法。
6. 基体が不織布もしくは紙であり、かつコーティングされた基体が７５℃〜２００℃の乾燥温度で乾燥させられる、請求項５に記載の方法。
7. 基体がスパンボンドポリオレフィンであり、かつ組成物が３．３〜１６．７ｇ／ｍ^２の量でスパンボンドポリオレフィン上にコーティングされる、請求項６に記載の方法。
8. コーティングされた基体が９０℃〜１４０℃のオーブン温度で乾燥させられる、請求項７に記載の方法。