JP7390656B2 - インク、貼付用キット、貼付用シート、及び貼付用シートを製造する方法 - Google Patents
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Description
再生セルロースを含む生体適合膜を着色するインクであって、
水と、
顔料と、
24MPa1/2以上31.0MPa1/2未満のHSP値を有するポリマーを含むバインダーと、を含有している。
本発明者らが本開示を想到するに至った当時、特許文献1に記載の通り、再生セルロースで構成された生体貼付膜に関する技術があった。セルロースは、天然に豊富に存在する有機高分子であり、低コストで入手可能な高分子材料である。セルロースは、親水性でありながら水に不溶であること及び生体適合性を有すること等種々の有用な性質を有している。そのため、セルロースは、例えば、衣類用の繊維及び透析膜等の分離膜等の用途で幅広く利用されており、セルロースのさらなる応用が期待されている。
以下、図1を用いて、実施の形態1を説明する。
図1に示すインク10は、再生セルロースを含む生体適合膜を着色するインクであり、水と、顔料と、バインダーとを含有している。バインダーは、24MPa1/2以上31.0MPa1/2未満のHSP値を有するポリマーを含む。HSP値は、ハンセン溶解度パラメーターの値である。HSP値は、Hansen Solubility Parameters: A User's Handbook, Second Edition. Charles M. Hansenの記載に準拠した方法によって決定できる。
酸化鉄、水酸化鉄、及びチタン酸鉄等の無機赤色顔料
γ-酸化鉄等の無機褐色系顔料
黄酸化鉄及び黄土等の無機黄色系顔料
黒酸化鉄及びカーボンブラック等の無機黒色顔料
酸化チタン等の無機白色顔料
マンガンバイオレット及びコバルトバイオレット等の無機紫色顔料
水酸化クロム、酸化クロム、酸化コバルト、及びチタン酸コバルト等の無機緑色顔料
紺青(フェロシアン化第二鉄)及び群青等の無機青色系顔料
各種タール系色素をレーキ化した顔料
各種天然色素をレーキ化した顔料
上記の顔料の少なくとも1つを含む粉体を樹脂で複合化した合成樹脂粉体
以上のように本実施の形態において、インク10は、再生セルロースを含む生体適合膜を着色するインクであり、水と、顔料と、バインダーとを含有している。バインダーは、24MPa1/2以上31.0MPa1/2未満のHSP値を有するポリマーを含む。
以下、図1及び図2を用いて、実施の形態2を説明する。
図1において、貼付用キット1は、インク10と、生体適合膜20とを備えている。インク10の詳細な説明については、実施の形態1の記載を参照できる。生体適合膜20は、再生セルロースを含む。生体適合膜20の表面における水の接触角は、0°より大きく100°以下である。生体適合膜20の表面における水の接触角は、例えば、θ/2法に従って決定できる。
結晶化度[%]={X/(X+Y)}×100 式(1)
以上のように、本実施の形態において、貼付用キット1は、インク10と、生体適合膜20とを備えている。生体適合膜20は、再生セルロースを含む。生体適合膜20の表面における水の接触角は、0°より大きく100°以下である。
以下、図3を用いて、実施の形態2を説明する。
図3において、貼付用シート2aは、生体適合膜20と、インクの固化物10aとを備えている。生体適合膜20の詳細な説明については、実施の形態2の記載を参照できる。固化物10aは、顔料及びバインダーを含有しており、貼付用シート2aの表面の少なくとも一部をなす。固化物10aのバインダーは、24MPa1/2以上31.0MPa1/2未満のHSP値を有するポリマーを含んでいる。
(i)生体適合膜20の表面に、インク10を塗布する。
(ii)生体適合膜20の表面に塗布されたインク10を乾燥させる。
以上のように、本実施の形態において、貼付用シート2aは、生体適合膜20と、インクの固化物10aとを備えている。固化物10aは、顔料及びバインダーを含有しており、貼付用シート2aの表面の少なくとも一部をなしている。顔料及びバインダーの一部が膜中に存在していてもよい。固化物10aのバインダーは、24MPa1/2以上31.0MPa1/2未満のHSP値を有するポリマーを含んでいる。生体適合膜20の表面における水の接触角は、0°より大きく100°以下である。
以下、図4を用いて、実施の形態4を説明する。
図4において、貼付用シート2bは、基材30と、生体適合膜20と、インクの固化物10aと、を備えている。生体適合膜20の詳細な説明については、実施の形態2の記載を参照できる。固化物10aの詳細な説明については、実施の形態3の記載を参照できる。
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1、2、3、及び4を説明した。しかし、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。加えて、上記の実施の形態1、2、3、及び4で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
25.0MPa1/2、28.5MPa1/2、29.7MPa1/2、30.3MPa1/2、30.5MPa1/2
実施例及び比較例に係るインクの調製に用いたポリマーのHSP値をHansen Solubility Parameters: A User's Handbook, Second Edition. Charles M. Hansenの記載に準拠した方法によって決定した。分散項δd、極性項δp、及び水素結合項δhの値が既知である表1に示す溶剤に対する1重量%の濃度での各ポリマーの溶解性を評価した。この結果から、各ポリマーが溶解する溶剤の範囲に対応する分散項δd、極性項δp、水素結合項δhのそれぞれの最小値及び最大値を求めた。その後、式(2)から式(5)に従ってその中間の値であるHSP値を算出した。この算出にはソフトウェアHSPiP 5th Editionを用いた。結果を表2から表8に示す。
分散項δd=(δdmax-δdmin)/2 式(2)
極性項δp=(δpmax-δpmin)/2 式(3)
水素結合項δh=(δhmax-δhmin)/2 式(4)
(HSP値)2=δd2+δp2+δh2 式(5)
協和界面科学株式会社製の自動接触角計DM-501を用いて実施例及び比較例で用いた膜の表面における水の接触角を決定した。結果を表2から表8に示す。
各実施例及び各比較例に係るシートの化粧層に1cm3の水を滴下してからティッシュペーパーを押し付け、その後ティッシュペーパーにおける顔料の付着の有無を確認し、化粧層の耐水性を評価した。耐水性の評価の指標は以下の通りである。結果を表2から表9に示す。
A:ティッシュペーパーに顔料が付着していない。
X:ティッシュペーパーに顔料が付着している。
<インクの調製>
水、アルコール、顔料、及びバインダーの含有量を表2に示す通りに調整して、これらの成分を混合し、実施例1に係るインクを調製した。水として、超純水を用い、アルコールとして、岩瀬コスファ社製のZemea Select(1,3-プロパンジオール)及び花王社製のグリセリン(化粧品用濃グリセリン)を用いた。顔料として、チタン工業社製の酸化鉄黄LL-100Wを用いた。この顔料の一次粒子径は100nmであった。バインダーとして、ヌーリオンジャパン社製のアクリレーツコポリマーDermacryl AQFを用いた。このアクリレーツコポリマーのHSP値は、25.0MPa1/2であった。
純度が90%以上の、木材を原料とした漂白パルプ由来のセルロースを用意し、これをイオン液体に溶解させることによって、セルロース溶液を調製した。次に、平坦な表面を有するガラス基板を用意した。次に、ギャップコーティングを適用してガラス基板の表面にセルロース溶液を塗布することにより、ガラス基板上に液膜を形成した。このとき、再生セルロース膜の厚さがねらい厚さ400nmとなるように、ギャップの大きさを調整した。液膜の形成後、温度25℃及び相対湿度30%から40%の環境下に、ガラス基板及び液膜を十分放置することによって、液膜をゲル化させ、高分子ゲルシートを得た。その後、高分子ゲルシートを水洗することにより、高分子ゲルシートからイオン液体を除去した。このとき、ガラス基板及び高分子ゲルシートを超純水に浸漬させ、超純水を複数回交換することにより、高分子ゲルシートの水洗を実行した。信越化学工業社製のポリエーテル変性シリコーンKF-6012(PEG/PPG-20/22ブチルエーテルジメチコン)の水溶液を調製した。次に、この水溶液中に、高分子ゲルシートと不織布との積層体を浸漬させた。次に、高分子ゲルシートを水溶液から取り出し、この高分子ゲルシートを室温度下で乾燥させて再生セルロース膜Aを得た。カー ナノ インコーポレイテッド社製の触針式プロファイリングシステムDEKTAK(登録商標)を用いて、再生セルロース膜Aの厚さを測定した。その結果、再生セルロース膜Aの厚さは約400nmであった。
吸水率[%]={(M2-M1)/M1}×100 式(6)
再生セルロース膜Aの表面に実施例1に係るインクをスキージで塗布して塗膜を形成し、この塗膜を室温で1日乾燥させ、再生セルロース膜の上に化粧層を形成した。このようにして、実施例1に係るシートを得た。
バインダーとして、アクゾノーベル社製のアクリル酸アルキルコポリマーアンモニウムであるヨドゾールGH810Fを用いた以外は、実施例1と同様にして実施例2に係るインクを調製した。ヨドゾールGH810FのHSP値は28.5MPa1/2であった。実施例1に係るインクの代わりに実施例2に係るインクを用いた以外は、実施例1と同様にして実施例2に係るシートを得た。
バインダーとして、アクゾノーベル社製のスチレン/アクリル酸アルキルコポリマーアンモニウムであるヨドゾールG41Fを用いた以外は、実施例1と同様にして実施例3に係るインクを調製した。ヨドゾールG41FのHSP値は29.7MPa1/2であった。実施例1に係るインクの代わりに実施例3に係るインクを用いた以外は、実施例1と同様にして実施例3に係るシートを得た。
バインダーとして、大同化成社製のアクリレーツコポリマーアンモニウムであるビニゾール1086WPを用いた以外は、実施例1と同様にして実施例4に係るインクを調製した。ビニゾール1086WPのHSP値は30.3MPa1/2であった。実施例1に係るインクの代わりに実施例4に係るインクを用いた以外は、実施例1と同様にして実施例4に係るシートを得た。
バインダーとして、アクゾノーベル社製のアクリル酸アルキルコポリマーアンモニウムであるヨドゾール34Fを用いた以外は、実施例1と同様にして実施例5に係るインクを調製した。ヨドゾール34FのHSP値は30.5MPa1/2であった。実施例1に係るインクの代わりに実施例5に係るインクを用いた以外は、実施例1と同様にして実施例5に係るシートを得た。
バインダーとして、大東化成社製のアクリレーツコポリマーであるダイトゾール3000SLPNを用いた以外は、実施例1と同様にして比較例1に係るインクを調製した。ダイトゾール3000SLPNのHSP値は23.0MPa1/2であった。実施例1に係るインクの代わりに比較例1に係るインクを用いた以外は、実施例1と同様にして比較例1に係るシートを得た。
バインダーとして、大同化成社製のアクリレーツ/VAコポリマーであるビニゾール2140LHを用いた以外は、実施例1と同様にして比較例2に係るインクを調製した。ビニゾール2140LHのHSP値は31.0MPa1/2であった。実施例1に係るインクの代わりに比較例2に係るインクを用いた以外は、実施例1と同様にして比較例2に係るシートを得た。
バインダーとして、和光純薬工業社製のポリビニルアルコール(PVA)を用いた以外は、実施例1と同様にして比較例3に係るインクを調製した。このポリビニルアルコールのHSP値は34.0MPa1/2であった。実施例1に係るインクの代わりに比較例3に係るインクを用いた以外は、実施例1と同様にして比較例3に係るシートを得た。
バインダーとして、信越化学工業社製のメチルセルロースであるメトロースSM4000を用いた以外は、実施例1と同様にして比較例4に係るインクを調製した。メトロースSM4000のHSP値は34.4MPa1/2であった。実施例1に係るインクの代わりに比較例4に係るインクを用いた以外は、実施例1と同様にして比較例4に係るシートを得た。
顔料として、酸化鉄黄の代わりに、石原産業社製の酸化チタンであるタイペークCR-50を用いた以外は、実施例1、実施例2、実施例3、実施例4、及び実施例5と同様にして、それぞれ、実施例6、実施例7、実施例8、実施例9、及び実施例10に係るインクを調製した。タイペークCR-50の一次粒子径は250nmであった。実施例1に係るインクの代わりに実施例6、実施例7、実施例8、実施例9、及び実施例10に係るインクを用いた以外は、それぞれ、実施例1と同様にして実施例6、実施例7、実施例8、実施例9、及び実施例10に係るシートを得た。
顔料として、酸化鉄黄の代わりに、タイペークCR-50を用いた以外は、比較例1、比較例2、比較例3、及び比較例4と同様にして、それぞれ、比較例5、比較例6、比較例7、及び比較例8に係るインクを調製した。実施例1に係るインクの代わりに比較例5、比較例6、比較例7、及び比較例8に係るインクを用いた以外は、それぞれ、実施例1と同様にして比較例5、比較例6、比較例7、及び比較例8に係るシートを得た。
実施例1と同様にして得られた高分子ゲルシートに対し、実施例1と同様にして水洗を実行した。次に、日清オイリオグループ社製のトリエチルヘキサノインの溶液に、高分子ゲルシートを浸漬させた。その後、溶液から高分子ゲルシートを取り出し、この高分子ゲルシートを室温で自然乾燥させて、再生セルロース膜Bを得た。再生セルロース膜Bの表面における水の接触角は32°であった。
再生セルロース膜Aの代わりに再生セルロース膜Bを用いた以外は、比較例1、比較例2、比較例3、及び比較例4と同様にして、それぞれ、比較例9、比較例10、比較例11、及び比較例12に係るシートを作製した。
実施例1と同様にして得られた高分子ゲルシートに対し、実施例1と同様にして水洗を実行した。次に、グリセリンの水溶液に、高分子ゲルシートを浸漬させた。その後、水溶液から高分子ゲルシートを取り出し、この高分子ゲルシートを室温で自然乾燥させて、再生セルロース膜Cを得た。再生セルロース膜Cの表面における水の接触角は4°であった。加えて、再生セルロース膜Cにおける再生セルロースの結晶化度は0%であり、再生セルロース膜Cの吸水率は171%であった。
実施例1と同様にして得られた高分子ゲルシートに対し、実施例1と同様にして水洗を実行した。次に、武蔵野化学研究所社製の乳酸ナトリウムの水溶液に、高分子ゲルシートを浸漬させた。その後、水溶液から高分子ゲルシートを取り出し、この高分子ゲルシートを室温で自然乾燥させて、再生セルロース膜Dを得た。再生セルロース膜Dの表面における水の接触角は12°であった。
実施例1と同様にして得られた高分子ゲルシートに対し、実施例1と同様にして水洗を実行した。次に、高級アルコール工業社製のホホバ種子油であるエコオイルRSの溶液に、高分子ゲルシートを浸漬させた。その後、溶液から高分子ゲルシートを取り出し、この高分子ゲルシートを室温で自然乾燥させて、再生セルロース膜Eを得た。再生セルロース膜Eの表面における水の接触角は68°であった。加えて、再生セルロース膜Eにおける再生セルロースの結晶化度は1.8%であり、再生セルロース膜Eの吸水率は128%であった。
実施例1と同様にして得られた高分子ゲルシートに対し、実施例1と同様にして水洗を実行した。次に、信越化学工業社製のジメチルシリコーンオイルKF-96h-1万csの溶液に、高分子ゲルシートを浸漬させた。その後、溶液から高分子ゲルシートを取り出し、この高分子ゲルシートを室温で自然乾燥させて、再生セルロース膜Fを得た。再生セルロース膜Fの表面における水の接触角は101°であった。
比較例13に係るシートにおいては、再生セルロース膜Fとインクとの親和性が低く、化粧層と再生セルロース膜Fとの密着性が低くなっていたと考えられる。このため、比較例13に係るシートの化粧層は水によって剥がれやすくなっていたと考えられる。
バインダーの含有量を表6に示すように調整した以外は、実施例2と同様にして、実施例18、実施例19、実施例20、及び実施例21のそれぞれに係るインクを調製した。加えて、実施例2に係るインクの代わりに、実施例18、実施例19、実施例20、及び実施例21に係るインクを用いた以外は、実施例2と同様にして、それぞれ、実施例18、実施例19、実施例20、及び実施例21に係るシートを得た。
バインダーを添加しなかったこと以外は、実施例2と同様にして比較例14に係るインクを調製した。実施例2に係るインクの代わりに、比較例14に係るインクを用いた以外は実施例2と同様にして、それぞれ、比較例14に係るシートを得た。
アルコールを添加せずに、各成分の含有量を表7に示す通り調整した以外は、実施例1、3、及び5と同様にして、それぞれ、実施例22、実施例23、及び実施例24に係るインクを調製した。実施例1に係るインクの代わりに、実施例22、実施例23、及び実施例24に係るインクを用いた以外は、それぞれ、実施例1と同様にして、実施例22、実施例23、及び実施例24に係るシートを得た。
アルコールを添加せず、分散剤を添加して、各成分の含有量を表7に示す通りに調整した以外は、実施例24と同様にして、実施例25に係るインクを調製した。実施例1に係るインクの代わりに、実施例25に係るインクを用いた以外は、実施例1と同様にして実施例25に係るシートを得た。分散剤として、アニオン系界面活性剤及び両性界面活性剤を用いた。アニオン系界面活性剤として、ジ(2-エチルヘキシル)スルホコハク酸エステルNaを用い、両性界面活性剤として、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタインを用いた。
アルコールを添加せずに、各成分の含有量を表8に示す通り調整した以外は、比較例1、2、3、及び4と同様にして、それぞれ、比較例15、比較例16、比較例17、及び比較例18に係るインクを調製した。実施例1に係るインクの代わりに、比較例15、比較例16、比較例17、及び比較例18に係るインクを用いた以外は、それぞれ、実施例1と同様にして、比較例15、比較例16、比較例17、及び比較例18に係るシートを得た。
アルコールを添加せず、分散剤を添加して、各成分の含有量を表8に示す通りに調整した以外は、比較例15及び16と同様にして、それぞれ、比較例19及び比較例20に係るインクを調製した。実施例1に係るインクの代わりに、比較例19及び比較例20に係るインクを用いた以外は、それぞれ、実施例1と同様にして、比較例19及び比較例20に係るシートを得た。分散剤として、実施例25に係るインクの調製で使用したアニオン系界面活性剤及び両性界面活性剤を添加した。
実施例22から25に係るインク及び比較例15から20における顔料の分散性を評価した。インクの調製後にインクを撹拌して顔料が均一に混ざり、撹拌から1時間経過後も顔料の沈降が確認されない場合、分散性を「A」と評価した。一方、インクの調製後にインクを撹拌すると顔料が均一に混ざるものの撹拌から1時間以内に顔料の沈降が確認された場合、分散性を「B」と評価した。結果を表7及び8に示す。
140μmの厚さを有する天然セルロースである、ろ紙を準備した。ろ紙は天然セルロースであるため、結晶構造Iを持つ材料である。ろ紙に含まれる結晶構造Iのセルロースの結晶化度は、26%であった。ろ紙の吸水率は、99.6%であった。再生セルロース膜Aの代わりに、このろ紙を用いた以外は、比較例2と同様にして、比較例21に係るシートを得た。
116μmの厚さを有するPETフィルムを準備した。PETフィルムの吸水率は、0.20%であった。再生セルロース膜Aの代わりに、このPETフィルムを用いた以外は、比較例2と同様にして、比較例22に係るシートを得た。
再生セルロース膜A、再生セルロース膜C、再生セルロース膜E、比較例21におけるろ紙、比較例22におけるPETフィルム、及び410nmの厚さを有するポリ乳酸シートの試験片の皮膚への密着性を以下の様に評価した。被験者の上腕内側の皮膚の上に市販の化粧水を少量付与し、その上に各試験片を貼付した。その状態で8時間経過後、試験片が皮膚上から脱落したか否かを確認した。その確認結果に基づき各試験片の皮膚への密着性を以下の指標に従って評価した。結果を表10に示す。なお、ポリ乳酸シートの含水率は0.3%であった。
A:試験片が皮膚から脱落していない
X:試験片が皮膚から脱落している
再生セルロース膜A、再生セルロース膜C、再生セルロース膜E、比較例21におけるろ紙、比較例22におけるPETフィルム、及び410nmの厚さを有するポリ乳酸シートの試験片の肌ストレスを以下の様に評価した。被験者の上腕内側の皮膚上に水を少量付与し、その上に試験片を貼付した。その状態で1時間経過した後、蒸れなどの違和感及び皮膚の赤み等の異常があるか否かを確認した。その確認結果に基づき各試験片の肌ストレスを以下の指標に従って評価した。結果を表10に示す。
A:異常なし
X:異常あり
2a、2b 貼付用シート
10 インク
10a インクの固化物
20 膜
30 基材
Claims (16)
- 再生セルロースを含む生体適合膜を着色するインクであって、
水と、
顔料と、
24MPa1/2以上31.0MPa1/2未満のHSP値を有するポリマーを含むバインダーと、を含有している、
インク。 - 前記ポリマーは、アクリル系ポリマーを含む、請求項1に記載のインク。
- 前記顔料の含有量に対する前記バインダーの含有量の比は、質量基準で0.1以上8以下である、請求項1又は2に記載のインク。
- 2価アルコール及び3価アルコールの少なくとも1つをさらに含有している、請求項1から3のいずれか1項に記載のインク。
- 前記顔料及び前記バインダーの少なくとも1つを分散させる分散剤をさらに含有している、請求項1から4のいずれか1項に記載のインク。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載のインクと、
再生セルロースを含む生体適合膜と、を備え、
前記生体適合膜の表面における水の接触角が0°より大きく100°以下である、
貼付用キット。 - 前記再生セルロースは、150,000以上の重量平均分子量を有し、
前記生体適合膜は、20nm以上1300nm以下の厚さを有する、
請求項6に記載の貼付用キット。 - 前記再生セルロースは、12%以下の結晶化度を有する、請求項6又は7に記載の貼付用キット。
- 前記生体適合膜は、生体に有効な成分を含有している、請求項6から8のいずれか1項に記載の貼付用キット。
- 貼付用シートであって、
再生セルロースを含む生体適合膜と、
顔料及びバインダーを含有し、前記貼付用シートの表面の少なくとも一部をなすインクの固化物と、を備え、
前記生体適合膜の表面における水の接触角が0°より大きく100°以下であり、
前記バインダーは、24MPa1/2以上31.0MPa1/2未満のHSP値を有するポリマーを含む、
貼付用シート。 - 前記ポリマーは、アクリル系ポリマーを含む、請求項10に記載の貼付用シート。
- 前記固化物において、前記顔料の含有量に対する前記バインダーの含有量の比は、質量基準で0.1以上8以下である、請求項10又は11に記載の貼付用シート。
- 前記再生セルロースは、150,000以上の重量平均分子量を有し、
前記生体適合膜は、20nm以上1300nm以下の厚さを有する、
請求項10から12のいずれか1項に記載の貼付用シート。 - 前記再生セルロースは、12%以下の結晶化度を有する、請求項10から13のいずれか1項に記載の貼付用シート。
- 前記生体適合膜は、生体に有効な成分を含有している、請求項10から14のいずれか1項に記載の貼付用シート。
- 再生セルロースを含む生体適合膜の表面に、請求項1から5のいずれか1項に記載のインクを塗布することと、
前記表面に塗布された前記インクを乾燥させることと、を含み、
前記表面における水の接触角が0°より大きく100°以下である、
貼付用シートを製造する方法。
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