JP5844594B2 - 粘着性ハイドロゲル、並びに、それを用いた粘着性ゲルシート及び電極パッド - Google Patents
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Description
本発明の粘着性ハイドロゲルは、高分子マトリックス形成材の少なくとも一部の成分が重合されてなる高分子マトリックスと、水と、多価アルコールとを含み、前記高分子マトリックス形成材は、(a)炭素数が3〜4のα,β−エチレン性不飽和モノカルボン酸、(ポリ)エチレングリコール(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコール(メタ)アクリレート、(ポリ)グリセリン(メタ)アクリレート、及び炭素数が4〜5のα,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸からなる群より選択される少なくとも1種(以下、適宜、「(a)成分」と称する)と、(b)tert−ブチルアクリルアミドスルホン酸、tert−ブチルアクリルアミドスルホン酸塩、N,N−ジメチルアミノエチルアクリルアミド塩酸塩、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド塩酸塩、(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−プロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、及びアクリロイルモルホリンからなる群より選択される少なくとも1種(以下、適宜、「(b)成分」と称する)と、(c)架橋性単量体(以下、適宜、「(c)成分」と称する)とを含み、前記粘着性ハイドロゲルは、(1)前記高分子マトリックス形成材が、(d)N−ビニル−2−カプロラクタム及びN−ビニル−2−バレロラクタムからなる群より選択される少なくとも1種(以下、適宜、「(d)成分」と称する)を含むこと、及び(2)前記高分子マトリックスが、(e)ポリビニルピロリドン、ビニルピロリドンと酢酸ビニルとの共重合体、ビニルピロリドンとビニルアルコール(PVA)との共重合体、ビニルピロリドンとN−ビニル−2−カプロラクタムとの共重合体、ビニルピロリドンとN−ビニル−2−バレロラクタムとの共重合体、及びビニルピロリドンとアクリル酸との共重合体からなる群より選択される少なくとも1種(以下、適宜、「(e)成分」と称する)を含むこと、の少なくとも一方を満たし、前記粘着性ハイドロゲルにおける前記(b)成分に由来する構造単位の含有量が、2〜20重量%の範囲内である構成である。
本発明の粘着性ハイドロゲルは、上記高分子マトリックス形成材と、前記水と、前記多価アルコールとを含む粘着性ハイドロゲル用組成物を用い、粘着性ハイドロゲル用組成物中の高分子マトリックス形成材を重合させる製造方法によって容易に製造することができる。上記粘着性ハイドロゲル用組成物は、必要に応じて、前記電解質、前記塩基、前記各種の添加物を含んでいる。
本発明の粘着性ハイドロゲルは、例えば液状の粘着性ハイドロゲル用組成物(配合液)を重合架橋してゲル化させたものであるため、用途に合わせて適宜成形することが可能である。
粘着性ハイドロゲルは、安全に皮膚等に粘着する特性を備えている。また、必要に応じて粘着性ハイドロゲルに電解質を添加することにより、粘着性ハイドロゲルに導電性を容易に付与することができる。そのため、粘着性ハイドロゲルは、電極パッド等の製品の粘着性導電部位として好適に使用することができる。
(a)成分としてのアクリル酸11.5重量部と、(b)成分としてのtert−ブチルアクリルアミドスルホン酸(TBAS)7.68重量部と、(e)成分としてのポリビニルピロリドン(第一工業製薬株式会社製、製品名:クリージャス(登録商標)K−30、フィケンチャー式によるK値:29.2)4.8重量部と、(c)成分としてのN,N’−メチレンビスアクリルアミド(MBAA)0.04重量部と、多価アルコールとしてのグリセリン48重量部と、電解質としての塩化ナトリウム(NaCl)0.5重量部と、光ラジカル重合開始剤としての1−「4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル」−2−ヒドロキシ−2−メチル−プロパン−1−オン(製品名:イルガキュア(登録商標)2959、BASFジャパン株式会社)製、紫外線重合開始剤)0.2重量部とを容器に入れて攪拌し、上記(a)〜(c),(e)の成分と電解質と重合開始剤とを多価アルコールに溶解させて、モノマー配合液を作製した。
75mmのシート状の粘着性ハイドロゲル(粘着性ゲルシート)を得た。
アクリル酸、tert−ブチルアクリルアミドスルホン酸(TBAS)、グリセリン、50重量%NaOH水溶液、及びイオン交換水の量を表1に記載の量に変更し、(e)成分としてポリビニルピロリドン4.8重量部に代えて(e)成分としてポリビニルピロリドン3重量部及び(d)成分としてN−ビニル−2−カプロラクタム3重量部を用いる以外は、実施例1と同様にして、厚み0.75mmのシート状の粘着性ハイドロゲル(粘着性ゲルシート)を得た。
N,N’−メチレンビスアクリルアミド(MBAA)及びイオン交換水の量を表1に記
載の量に変更し、(e)成分としてポリビニルピロリドン4.8重量部に代えて(e)成分としてポリビニルピロリドン2.4重量部及び(d)成分としてN−ビニル−2−カプロラクタム2.4重量部を用いる以外は、実施例1と同様にして、厚み0.75mmのシート状の粘着性ハイドロゲル(粘着性ゲルシート)を得た。
N,N’−メチレンビスアクリルアミド(MBAA)及びイオン交換水の量を表1に記載の量に変更する以外は、実施例3と同様にして、厚み0.75mmのシート状の粘着性ハイドロゲル(粘着性ゲルシート)を得た。
アクリル酸、tert−ブチルアクリルアミドスルホン酸(TBAS)、ポリビニルピロリドン、N,N’−メチレンビスアクリルアミド(MBAA)、50重量%NaOH水溶液、及びイオン交換水の量を表1に記載の量に変更する以外は、実施例1と同様にして、厚み0.75mmのシート状の粘着性ハイドロゲル(粘着性ゲルシート)を得た。
(e)成分としてポリビニルピロリドン2.7重量部に代えて(d)成分としてN−ビニル−2−カプロラクタム2.7重量部を用いる以外は、実施例5と同様にして、厚み0.75mmのシート状の粘着性ハイドロゲル(粘着性ゲルシート)を得た。
アクリル酸、tert−ブチルアクリルアミドスルホン酸(TBAS)、ポリビニルピロリドン、N−ビニル−2−カプロラクタム、50重量%NaOH水溶液、及びイオン交換水の量を表1に記載の量に変更する以外は、実施例4と同様にして、厚み0.75mmのシート状の粘着性ハイドロゲル(粘着性ゲルシート)を得た。
アクリル酸、tert−ブチルアクリルアミドスルホン酸(TBAS)、ポリビニルピロリドン、N−ビニル−2−カプロラクタム、グリセリン、50重量%NaOH水溶液、及びイオン交換水の量を表1に記載の量に変更する以外は、実施例3と同様にして、厚み0.75mmのシート状の粘着性ハイドロゲル(粘着性ゲルシート)を得た。
tert−ブチルアクリルアミドスルホン酸(TBAS)7.68重量部に代えてアクリルアミド2重量部を用い、アクリル酸、ポリビニルピロリドン、N−ビニル−2−カプロラクタム、グリセリン、50重量%NaOH水溶液、及びイオン交換水の量を表1に記載の量に変更する以外は、実施例3と同様にして、厚み0.75mmのシート状の粘着性ハイドロゲル(粘着性ゲルシート)を得た。
アクリル酸、tert−ブチルアクリルアミドスルホン酸(TBAS)、N,N’−メチレンビスアクリルアミド(MBAA)、50重量%NaOH水溶液、及びイオン交換水の量を表1に記載の量に変更し、(e)成分としてのポリビニルピロリドンを使用しないこと以外は、実施例1と同様にして、厚み0.75mmのシート状の粘着性ハイドロゲル(粘着性ゲルシート)を得た。
アクリル酸、ポリビニルピロリドン、N−ビニル−2−カプロラクタム、50重量%NaOH水溶液、及びイオン交換水の量を表1に記載の量に変更し、(b)成分としてのtert−ブチルアクリルアミドスルホン酸(TBAS)を使用しないこと以外は、実施例3と同様にして、厚み0.75mmのシート状の粘着性ハイドロゲル(粘着性ゲルシート)を得た。
アクリル酸、ポリビニルピロリドン、N,N’−メチレンビスアクリルアミド(MBAA)、グリセリン、50重量%NaOH水溶液、及びイオン交換水の量を表1に記載の量に変更し、(b)成分としてのtert−ブチルアクリルアミドスルホン酸(TBAS)の量を26重量部に変更すること以外は、実施例1と同様にして、厚み0.75mmのシート状の粘着性ハイドロゲル(粘着性ゲルシート)を得た。
ポリビニルピロリドン、N,N’−メチレンビスアクリルアミド(MBAA)、グリセリン、光ラジカル重合開始剤、及びイオン交換水の量を表1に記載の量に変更し、(b)成分としてtert−ブチルアクリルアミドスルホン酸(TBAS)7.68重量部に代えてアクリルアミド18重量部を使用し、(a)成分としてのアクリル酸及び50重量%NaOH水溶液を使用しないこと以外は、実施例1と同様にして、厚み0.75mmのシート状の粘着性ハイドロゲル(粘着性ゲルシート)を得た。
実施例1〜11及び比較例1〜4で作製された粘着性ハイドロゲルの加工性評価値を、前述した図1の上側治具1及び下側治具2を用いた加工性評価値の測定方法により測定した。結果を表1に示す。
実施例1〜11及び比較例1〜4で作製された粘着性ハイドロゲルを厚み0.75mmの粘着性ゲルシートに成形し、粘着性ゲルシートから幅20mm×長さ100mmの短冊状のシート片を切り出し、該シート片に不織布(デュポン株式会社製、「スパンレース #8021」、厚み0.38mm)で裏打ちしたものを試験片とした。この試験片をJIS Z 0237に準じた圧着を行いながらベークライト板(住友ベークライト株式会社製、紙ベークライト、品番:PL113)に貼り付け、テンシロン万能材料試験機(株式会社オリエンテック製)にセットした。この後、JIS Z 0237に準じて300mm/分の速度で90°方向に試験片を剥離する際の荷重を測定し、測定された荷重を粘着力とした。粘着力が0.9N以上のものを粘着性(ベークライト板)が「○」(良好)、粘着力が0.9N未満のものを粘着性(ベークライト板)が「×」(不良)と判定した。粘着力(ベークライト板)の測定結果及び粘着性(ベークライト板)の判定結果を表1に示す。
作製された粘着性ハイドロゲルを20mm×100mmの短冊状に切り出し、不織布(デュポン株式会社製「スパンレース #8021」、厚み0.38mm)で裏打ちしたものを試験片とした。この試験片を予めアルコールで軽く拭いた左腕内側の皮膚に貼付し、貼付後2分間経過後、テンシロン万能材料試験機(株式会社オリエンテック製)を用いて、試験片を1000mm/分の速度で180°方向に剥離するのに要した力の値を測定した。なお、本測定は、温度23℃、湿度60%RHの雰囲気下において被験者6人(20代男女2人、40代男女2人、50代男女2人)の左腕内側に対して行い、測定結果の平均値を粘着力とした。粘着力が0.5N以上のものを粘着性(皮膚)が「○」(良好)、粘着力が0.5N未満のものを粘着性(皮膚)が「×」(不良)と判定した。実施例1〜11及び比較例1〜4で作製された粘着性ハイドロゲルについての粘着力(皮膚)の測定結果及び粘着性(皮膚)の判定結果を表1に示す。
長さ200mm×幅200mm×厚み0.75mmの粘着性ハイドロゲルの両主表面を、同じ長さ、同じ幅のポリエチレン系フィルムからなる保護フィルムとPETフィルムからなる基材層とで挟持して積層体とした。次いで、図3に示すように、積層体3から長さ40mm×幅40mmの試験片4を16枚作製すべく、保護フィルムの表面から基材層と粘着性ハイドロゲルとの界面までトムソン刃を入れて基材層を切断することなく保護フィルム及び粘着性ハイドロゲルのみを切断することで、保護フィルムと粘着性ハイドロゲルとからなる試験片4を打ち抜いた。試験片4同士の間隙は8mmとした。次いで、この打ち抜きにより生じる、打ち抜かれた試験片4を囲む、枠部分(余白部分)5の不要な保護フィルム及び粘着性ハイドロゲルを剥ぎ取った。余白部分5を剥ぎ取った際に16枚の試験片4のうち1枚の試験片4でも剥がれたもの、又は、トムソン刃による切断時に試験片4の切断面が荒れたものを加工性が「?」(不良)、16枚の試験片4全てがきれいな状態で残っていたものを加工性が「○」(良好)○と判定した。実施例1〜11及び比較例1〜4で作製された粘着性ハイドロゲルについての加工性評価の結果を表1に示す。
1a 円柱面
2 下側治具
2a 円柱面
3 積層体
4 試験片
5 余白部分
Claims (8)
- 高分子マトリックス形成材が重合されてなる高分子マトリックスと、水と、多価アルコールとを含む粘着性ハイドロゲルであって、
前記高分子マトリックス形成材は、
(a)炭素数が3〜4のα,β−エチレン性不飽和モノカルボン酸、(ポリ)エチレングリコール(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコール(メタ)アクリレート、(ポリ)グリセリン(メタ)アクリレート、及び炭素数が4〜5のα,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸からなる群より選択される少なくとも1種と、
(b)tert−ブチルアクリルアミドスルホン酸、tert−ブチルアクリルアミドスルホン酸塩、N,N−ジメチルアミノエチルアクリルアミド塩酸塩、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド塩酸塩、(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−プロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、及びアクリロイルモルホリンからなる群より選択される少なくとも1種と、
(c)架橋性単量体とを含み、
前記粘着性ハイドロゲルは、
(1)前記高分子マトリックス形成材が、(d)N−ビニル−2−カプロラクタム及びN−ビニル−2−バレロラクタムからなる群より選択される少なくとも1種を含むこと、及び
(2)前記高分子マトリックスが、(e)ポリビニルピロリドン、ビニルピロリドンと酢酸ビニルとの共重合体、ビニルピロリドンとビニルアルコール(PVA)との共重合体、ビニルピロリドンとN−ビニル−2−カプロラクタムとの共重合体、ビニルピロリドンとN−ビニル−2−バレロラクタムとの共重合体、及びビニルピロリドンとアクリル酸との共重合体からなる群より選択される少なくとも1種を含むこと、
の少なくとも一方を満たし、
前記粘着性ハイドロゲルにおける前記(b)に由来する構造単位の含有量が、2〜20重量%の範囲内であり、
粘着性ハイドロゲルを厚み0.75mmの粘着性ゲルシートに成形し、該粘着性ゲルシートを裁断して2枚の25mm×40mmの試験体シートを作製し、得られた2枚の試験体シートをそれぞれ、曲率半径が7.5mmである互いに対向する円柱面を有する上側冶具および下側冶具のそれぞれの円柱面上に各試験体シートの長さ方向に沿った中心線が水平となるように固定し、2Nの荷重で30秒間試験体シート同士を押し付けた後、50μm/secの速度で上側冶具を鉛直方向上向きに移動させることによって試験体シート同士を引き剥がしたときの剥離荷重を引き剥がし開始時点から引き剥がし終了時点まで測定して剥離荷重の時間変化曲線を作成し、該剥離荷重の時間変化曲線と時間軸との間に挟まれた部分の面積値を加工性評価値として算出する加工性評価方法により得られた加工性評価値が、4.0〜20.0[N・sec]の範囲内であることを特徴とする粘着性ハイドロゲル。 - 請求項1に記載の粘着性ハイドロゲルであって、
前記粘着性ハイドロゲルにおける前記(a)に由来する構造単位の含有量が、2〜20重量%の範囲内であり、
前記粘着性ハイドロゲルにおける前記(d)に由来する構造単位及び前記(e)の含有量が、0.1〜20重量%の範囲内であることを特徴とする粘着性ハイドロゲル。 - 請求項1又は2に記載の粘着性ハイドロゲルであって、
前記多価アルコールは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリグリセリン、及び、ポリオキシエチレンポリグリセリルエーテルからなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする粘着性ハイドロゲル。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の粘着性ハイドロゲルであって、
前記(a)は、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、(ポリ)エチレングリコール(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコール(メタ)アクリレート、及び、(ポリ)グリセリン(メタ)アクリレートからなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする粘着性ハイドロゲル。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の粘着性ハイドロゲルであって、
前記(c)は、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、エチレンビス(メタ)アクリルアミド、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、テトラアリロキシエタン、及び、ジアリルアンモニウムクロライドからなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする粘着性ハイドロゲル。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の粘着性ハイドロゲルであって、
電解質をさらに含むことを特徴とする粘着性ハイドロゲル。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の粘着性ハイドロゲルを用いてなることを特徴とする粘着性ゲルシート。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の粘着性ハイドロゲルを用いてなることを特徴とする電極パッド。
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