KR20170115582A - 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물 및 이의 제조 방법 - Google Patents

다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물 및 이의 제조 방법 Download PDF

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차나 윌슨 에반스
로버트 오. 후버
린다 에스. 낙커
재럴드 캐이. 2세 스할라우
자비에 토마스
시몬 토스
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Abstract

다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물은 개시제의 존재 하에 에틸렌계 불포화 단량체와, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 작용기를 포함하는 규소-함유 감압 접착제 조성물을 제1 용매에서 중합하고, 제1 용매를 제거하며, 제2 용매를 첨가하여 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 형성함으로써 제조된다. 대안적으로, 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물은 개시제의 존재 하에 에틸렌계 불포화 단량체와, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 작용기를 포함하는 규소-함유 감압 접착제 조성물을 제1 용매에서 중합하고, 제1 용매보다 더 높은 비등점을 갖는 처리 용매를 첨가하며, 열을 가하여 대부분의 제1 용매를 선별적으로 제거하고, 처리 용매를 제거하며, 제2 용매를 첨가하여 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 형성함으로써 제조된다. 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 상 배열은 제2 용매의 선택에 의해 선별적으로 제어된다.

Description

다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물 및 이의 제조 방법
상호 참조
본 출원은 35 U.S.C. §119(e) 하에 2015년 2월 9일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/113815호의 이익을 주장한다. 미국 가특허 출원 제62/113815호는 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 발명은 일반적으로 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물(multi-phase silicone acrylic hybrid visco-elastic composition) 및 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 개시제의 존재 하에 에틸렌계 불포화 단량체와, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 작용기를 포함하는 규소-함유 감압 접착제 조성물을 제1 용매에서 중합하여 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물을 형성하고, 제1 용매를 제거하며, 제2 용매를 첨가하여 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 형성함으로써 제조되는 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물에 관한 것이다. 대안적으로, 본 발명은 개시제의 존재 하에 에틸렌계 불포화 단량체와, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 작용기를 포함하는 규소-함유 감압 접착제 조성물을 제1 용매에서 중합하여 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물을 형성하고, 제1 용매보다 더 높은 비등점을 갖는 처리 용매를 첨가하며, 열을 가하여 대부분의 제1 용매를 선별적으로 제거하고, 처리 용매를 제거하며, 제2 용매를 첨가하여 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 형성함으로써 제조되는 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물에 관한 것이다. 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 상 배열은 제2 용매의 선택에 의해 선별적으로 제어된다. 또한, 본 발명은 이러한 공정에 의해 형성된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 다양한 이점은 하기 상세한 설명을 읽을 때 그리고 도면을 참조할 때 명백해질 것이다.
도 1은 에틸 아세테이트에서 중합되고 헵탄 (a) 및 에틸 아세테이트 (b)에서 분산된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물로부터 건조된 고 점착성 하이브리드 점탄성 중합체 필름, 및 에틸 아세테이트에서 중합되고 헵탄 (c) 및 에틸 아세테이트 (d)에서 분산된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물로부터 건조된 저 점착성 하이브리드 점탄성 중합체 필름의 투과 전자 현미경 사진이다. 현미경 사진에서 밝은 색상은 아크릴레이트 상에 대응하고, 어두운 색상은 실리콘 상에 대응한다.
도 2는 주변 조건 및 가속 (40℃에서 7일) 조건에서 저장 후 에틸 아세테이트 또는 헵탄 용액으로부터 캐스팅된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 다이메틸실리콘 및 플루오로카본 이형 라이너로부터의 박리 이형력(peel release force)을 나타낸다.
도 3은 아크릴레이트 함량 범위를 제공하도록 블렌딩된 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물과 규소-함유 감압 접착제 조성물의 블렌드의 점탄성 특성을 나타낸다. 이 도면은 에틸 아세테이트 및 헵탄 둘 모두에서 제조된 블렌드를 나타낸다.
도 4는 아크릴레이트 함량 범위를 제공하기 위한 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물과 규소-함유 감압 접착제 조성물의 블렌드에서 이부프로펜 2.5 중량%로 제조된 패치(patch)로부터의 1시간에서의 이부프로펜의 방출 백분율을 나타낸다.
도 5는 아크릴레이트 함량 범위를 제공하기 위한 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물과 규소-함유 감압 접착제 조성물의 블렌드에서 에스트라다이올 1 중량%로 제조된 패치로부터의 6시간에서의 에스트라다이올의 방출 백분율을 나타낸다.
도 6은 아크릴레이트 함량 범위를 제공하기 위한 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물과 규소-함유 감압 접착제 조성물의 블렌드에서 리도카인 2.5 중량%로 제조된 패치로부터의 1시간에서의 리도카인의 방출 백분율을 나타낸다.
본 발명은 다양한 변형 및 대체 형태가 가능하지만, 구체적인 실시 형태는 도면에 예로서 나타나 있으며, 본 명세서에서 상세히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명을 개시된 특정 형태에 한정시키고자 하는 것은 아님을 알아야 한다. 오히려, 본 발명은 본 발명의 사상 및 범주 내에 있는 모든 변형, 등가물 및 대안을 포함하는 것이다.
본 발명은 (i) 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 작용기를 포함하는 규소-함유 감압 접착제 조성물을 제공하는 단계, (ii) 개시제의 존재 하에 에틸렌계 불포화 단량체 및 규소-함유 감압 접착제 조성물을 제1 용매에서 중합하여 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물을 형성하는 단계, (iii) 제1 용매를 제거하는 단계, 및 (iv) 제2 용매를 첨가하여 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 형성하는 단계에 의해 제조된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물에 관한 것이다. 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 상 배열은 제2 용매의 선택에 의해 선별적으로 제어된다. 본 발명의 이러한 실시 형태는 본 명세서에서 본 발명의 실시 형태 1로서 지칭된다. 선택적으로, 본 발명의 실시 형태 1의 방법은 단계 (iii) 전에 단계 (ii)로부터의 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물을 비-하이브리드 감압 접착제 조성물과 블렌딩하는 단계를 추가로 포함하고, 여기서 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 상 배열은 블렌딩 단계에 의해 선별적으로 제어된다. 대안적으로 그리고 바람직하게는, 본 발명의 실시 형태 1의 방법은 선택적으로 단계 (iv) 후에, 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 비-하이브리드 감압 접착제 조성물과 블렌딩하는 단계를 추가로 포함하고, 여기서 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 상 배열은 블렌딩 단계에 의해 선별적으로 제어된다. 또한, 본 발명은 이 공정에 의해 형성된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물에 관한 것이다.
대안적인 실시 형태에서, 본 발명은 (i) 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 작용기를 포함하는 규소-함유 감압 접착제 조성물을 제공하는 단계, (ii) 개시제의 존재 하에 에틸렌계 불포화 단량체 및 규소-함유 감압 접착제 조성물을 제1 용매에서 중합하여 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물을 형성하는 단계, (iii) 제1 용매보다 더 높은 비등점을 갖는 처리 용매를 첨가하는 단계, (iv) 대부분의 제1 용매가 선별적으로 제거되도록 열을 가하는 단계, (v) 처리 용매를 제거하는 단계, 및 (vi) 제2 용매를 첨가하여 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 형성하는 단계에 의해 제조된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물에 관한 것이다. 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 상 배열은 제2 용매의 선택에 의해 선별적으로 제어된다. 본 발명의 이러한 대안적인 실시 형태는 본 명세서에서 본 발명의 실시 형태 2로서 지칭된다. 선택적으로, 본 발명의 실시 형태 2의 방법은 단계 (iii) 전에 단계 (ii)로부터의 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물을 비-하이브리드 감압 접착제 조성물과 블렌딩하는 단계를 추가로 포함하고, 여기서 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 상 배열은 블렌딩 단계에 의해 선별적으로 제어된다. 대안적으로 그리고 바람직하게는, 본 발명의 실시 형태 2의 방법은 선택적으로 단계 (vi) 후에, 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 비-하이브리드 감압 접착제 조성물과 블렌딩하는 단계를 추가로 포함하고, 여기서 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 상 배열은 블렌딩 단계에 의해 선별적으로 제어된다. 또한, 본 발명은 이 공정에 의해 형성된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물에 관한 것이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "하이브리드 조성물"은 함께 중합되는 2개의 구별되는 화학물질 세트로 구성된 조성물을 지칭하며, 2개의 하위종(sub-species)의 단순한 블렌드 이상을 나타내려는 의도이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "실리콘 아크릴 하이브리드"는 2개의 구별되는 화학물질 세트로 구성된 하이브리드 조성물을 지칭하는데, 여기서 2개의 구별되는 화학물질 세트는 실리콘 및 폴리아크릴레이트이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "비-하이브리드 감압 접착제 조성물"은 단 하나의 화학물질 세트, 전형적으로 실리콘 또는 아크릴레이트로 구성된 감압 접착제를 지칭한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "점탄성"은 변형을 겪을 때 점성 및 탄성 특징 둘 모두를 지니고 시간-의존적 변형률(time-dependent strain)을 나타내는 특성을 지칭한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "다중상"은 1개 초과의 상을 갖거나 함유하는 것을 지칭한다. 이러한 특성은 1차 또는 연속 상을 갖되, 하나 이상의 다른 상의 도메인 또는 소적(droplet)이 연속 상 내에 현탁되어 있는 것으로서 특징지어진다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "분산"은 하나의 재료가 다른 재료에 분산되지만, 용액으로 있는 것처럼 용해되는 것은 아닌 시스템을 지칭한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "규소-함유 감압 접착제 조성물"은 하이드록시 말단-차단된 폴리다이메틸실록산과 트라이메틸실록시-하이드록시 말단-차단된 실리케이트 수지 용액의 축합 생성물을 지칭한다.
본 발명의 공정은 생성된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 상 배열이 선별적으로 제어되도록 조장한다. 제2 용매의 선택에 따라, 생성된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물은 제2 용매의 선택에 의해 선별적으로 제어된 (1) 연속 실리콘 외부 상 및 불연속 아크릴 내부 상 또는 (2) 연속 아크릴 외부 상 및 불연속 실리콘 내부 상을 함유한다. 다시 말하면, 연속 실리콘 외부 상에 분산된 아크릴 도메인 또는 연속 아크릴 외부 상에 분산된 실리콘 도메인은 본 명세서에 기술된 방법을 사용하여 제2 용매의 선택에 의해 선별적으로 제어되므로 원하는 대로 달성될 수 있다. 이러한 배열은 실리콘과 아크릴레이트 중합체 사이의 연결부의 존재에 의해 달성된다.
다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 물리화학적 특성은 어떠한 상이 외부이고 어떠한 상이 내부인지에 의해 영향을 받는다. 더욱이, 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 약물 방출 특성은 어떠한 상이 외부이고 어떠한 상이 내부인지에 의해 또한 영향을 받는다. 본 발명의 방법은 어떠한 상 또는 도메인 배열이 달성되는지를 근거로 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 물리화학적 특성 및 약물 방출 특성을 제어하거나, 조절하거나 조정하는 능력을 조장한다.
규소-함유 감압 접착제 조성물
본 발명에 사용되는 규소-함유 감압 접착제 조성물은 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 작용기를 포함한다. 규소-함유 감압 접착제 조성물이 아크릴레이트 작용기만을, 메타크릴레이트 작용기만을, 또는 아크릴레이트 작용기 및 메타크릴레이트 작용기 둘 모두를 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 규소-함유 감압 접착제 조성물은 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물 100 중량부를 기준으로 바람직하게는 약 5 내지 약 95, 더 바람직하게는 약 25 내지 75, 더욱 더 바람직하게는 약 40 내지 60 중량부의 양으로 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물 중에 존재한다.
바람직하게는, 본 발명에 사용되는 규소-함유 감압 접착제 조성물은 감압 접착제와 규소-함유 캡핑제(capping agent)의 축합 반응 생성물을 포함한다. 하기에서 추가적으로 설명되는 바와 같이, 규소-함유 캡핑제는 규소-함유 감압 접착제 조성물에 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 작용기를 제공한다. 본 발명의 설명과 관련하여, 용어 "감압 접착제"가 용어 "규소-함유 감압 접착제 조성물"과 구별될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 명세서에 기재된 바와 같은, 규소-함유 감압 접착제 조성물은 바람직하게는 감압 접착제와 규소-함유 캡핑제의 반응 생성물이다. 즉, 규소-함유 감압 접착제 조성물은 본질적으로, 본 명세서에 기술된 캡핑제 또는 캡핑제들로 캡핑되거나 말단차단된 감압 접착제이다. 캡핑제와 감압 접착제는 반응하여 규소-함유 감압 접착제 조성물을 형성한다.
규소-함유 감압 접착제 조성물은 바람직하게는 실리콘 수지와 실리콘 중합체의 축합 반응 생성물을 포함한다. 바람직하게는, 실리콘 수지는 30 내지 80 중량부의 양으로 반응하여 감압 접착제를 형성하고, 실리콘 중합체는 20 내지 70 중량부의 양으로 반응하여 감압 접착제를 형성한다. 이들 중량부 둘 모두는 감압 접착제 100 중량부를 기준으로 한다. 요구되는 것은 아니지만, 감압 접착제는 촉매량의 축합 촉매를 포함할 수 있다. 다수의 실리콘 수지 및 실리콘 중합체가 감압 접착제를 구성하는 데 적합하다.
본 발명의 실시 형태에 사용되는 바람직한 실리콘 수지는 화학식 R3 3SiO1/2의 트라이오르가노실록시 단위 및 화학식 SiO4/2의 사작용성 실록시 단위를 각각의 사작용성 실록시 단위에 대하여 약 0.6 내지 0.9의 트라이오르가노실록시 단위의 비로 포함하는 공중합체를 포함하고, 상기 식에서 각각의 R3은 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 1가 탄화수소 라디칼을 나타내고, 바람직한 실리콘 중합체는 말단차단 TR3ASiO1/2 단위로 종결된 AR3SiO 단위를 포함하는 하나 이상의 폴리다이오르가노실록산을 포함하고, 여기서 폴리다이오르가노실록산은 25℃에서 점도가 약 100 센티푸아즈 내지 약 30,000,000 센티푸아즈이고, 각각의 A 라디칼은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 R3 또는 할로하이드로카본 라디칼로부터 독립적으로 선택되고, 각각의 T 라디칼은 R3, OH, H 또는 OR4로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고, 각각의 R4는 독립적으로 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼이다.
상기에서 시사한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태의 감압 접착제는 규소 결합된 하이드록실 기 (즉, 실라놀)의 일정 농도를 포함하고, 규소-함유 캡핑제는 말단차단제로서 추가로 정의된다. 또 다시, 용어 "말단차단제" 및 "캡핑제"는 당업계 및 본 명세서 전체에서 호환적으로 사용된다. 말단차단제와 감압 접착제는 축합되어 규소-함유 감압 접착제 조성물을 생성한다. 더욱 구체적으로, 말단차단제는 규소 결합된 하이드록실 기의 상기 농도와 반응하여 감압 접착제를 캡핑한다. 상기에서 일반적으로 시사한 바와 같이, 말단차단제가 감압 접착제와 반응할 때, 조성물 중의 실라놀의 농도는 5,000 내지 15,000, 더 전형적으로 8,000 내지 13,000 ppm이다.
요구되는 것은 아니지만, 감압 접착제는 감압 접착제의 중량% 고형물을 기준으로 바람직하게는 85.0 내지 99.9 중량부의 양으로 규소-함유 감압 접착제 조성물에 존재하고, 규소-함유 캡핑제는 감압 접착제의 중량% 고형물을 기준으로 바람직하게는 0.1 내지 15 중량부의 양으로 규소-함유 감압 접착제 조성물에 존재한다. 더 바람직하게는, 감압 접착제는 감압 접착제의 중량% 고형물을 기준으로 90.0 내지 99.9 중량부의 양으로 규소-함유 감압 접착제 조성물에 존재하고, 규소-함유 캡핑제는 감압 접착제의 중량% 고형물을 기준으로 바람직하게는 0.05 내지 10 중량부의 양으로 규소-함유 감압 접착제 조성물에 존재한다. 전형적으로, 감압 접착제는 중량% 고형물이 50 내지 65%이고, 더 전형적으로 60%이다.
본 발명의 실시 형태에서, 말단차단제는 감압 접착제가 이미 형성된 후에, 즉 감압 접착제를 구성하는 실리콘 수지 및 실리콘 중합체가 반응한 후에 감압 접착제와 반응하도록 도입될 수 있다. 이러한 경우, 규소-함유 캡핑제는 실리콘 수지 및 실리콘 중합체가 축합 반응하여 감압 접착제를 형성한 후에 감압 접착제와 반응한다.
대안적으로, 말단차단제는 실리콘 수지와 실리콘 중합체가 반응할 때 말단차단제가 존재하도록 동일계에서(in situ) 실리콘 수지 및 실리콘 중합체와 반응할 수 있다. 즉, 이러한 동일계 시나리오에서, 말단차단제는 실리콘 수지와 실리콘 중합체의 반응 전에 또는 반응 동안에 도입된다. 어떠한 경우든, 이러한 동일계 시나리오에서, 실리콘 수지 및 실리콘 중합체는 규소-함유 캡핑제의 존재 하에 반응하고, 규소-함유 캡핑제는 실리콘 수지 및 실리콘 중합체가 축합 반응하여 감압 접착제를 형성함에 따라 동일계에서 실리콘 수지 및 실리콘 중합체와 반응한다.
본 발명의 바람직한 일 실시 형태에서, 규소-함유 캡핑제는 아크릴레이트 작용성 실란, 아크릴레이트 작용성 실라잔, 아크릴레이트 작용성 다이실라잔, 아크릴레이트 작용성 다이실록산, 메타크릴레이트 작용성 실란, 메타크릴레이트 작용성 실라잔, 메타크릴레이트 작용성 다이실라잔, 메트-아크릴레이트 작용성 다이실록산 및 이들의 조합의 군으로부터 선택된다.
대안적으로, 본 발명의 실시 형태에 사용되는 말단차단제는 일반 화학식 (XYR2Si)2D를 갖는 것으로 기술될 수 있는데, 상기 식에서 X는 일반 화학식 AE- (여기서, E는 -O- 또는 -NH-이고, A는 아크릴 기 또는 메타크릴 기임)의 1가 라디칼이고, Y는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 2가 알킬렌 라디칼이고, R은 메틸 또는 페닐 라디칼이고, D는 2가 또는 3가 유기 가수분해성 라디칼이다. 바람직하게는, D는 -O- 또는 -NH-이다. 가장 바람직하게는, 이러한 특정 말단차단제는 비스(3-메타크릴옥시프로필)테트라메틸다이실라잔, 비스(3-아크릴옥시프로필)테트라메틸다이실라잔, 비스(3-메타크릴옥시프로필)테트라메틸다이실록산, 비스(3-아크릴옥시프로필) 테트라메틸다이실록산 및 이들의 조합의 군으로부터 선택된다.
아크릴 기는 규소-함유 캡핑제에 아크릴레이트 작용기를 제공하고, 메타크릴 기는 규소-함유 캡핑제에 메타크릴레이트 작용기를 제공한다.
더 또한, 말단차단제는 일반 화학식 XYR b 1SiZ 3-b 를 갖는 것으로 기술될 수 있는데, 상기 식에서 X는 일반 화학식 AE- (여기서, E는 -O- 또는 -NH-이고, A는 상기 기재된 바와 같은 아크릴 기 또는 메타크릴 기임)의 1가 라디칼이고, Y는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 2가 알킬렌 라디칼이고, R'는 메틸 또는 페닐 라디칼이고, Z는 1가 가수분해성 유기 라디칼 또는 할로겐이고, b는 0, 1 또는 2이다. 바람직하게는, 1가 가수분해성 유기 라디칼은 일반 화학식 R"O-를 가지는데, 상기 식에서 R"는 알킬렌 라디칼이다. 가장 바람직하게는, 이러한 특정 말단차단제는 3-메타크릴옥시프로필다이메틸클로로실란, 3-메타크릴옥시프로필다이클로로실란, 3-메타크릴옥시프로필트라이클로로실란, 3-메타크릴옥시프로필다이메틸메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸다이메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트라이메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필다이메틸에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸다이에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트라이에톡시실란, (메타크릴옥시메틸)다이메틸메톡시실란, (메타크릴옥시메틸)메틸다이메톡시실란, (메타크릴옥시메틸)트라이메톡시실란, (메타크릴옥시메틸)다이메틸에톡시실란, (메타크릴옥시메틸)메틸다이에톡시실란, 메타크릴옥시메틸트라이에톡시실란, 메타크릴옥시프로필트라이아이소프로폭시실란, 3-메타크릴옥시프로필다이메틸실라잔, 3-아크릴옥시프로필다이메틸클로로실란, 3-아크릴옥시프로필다이클로로실란, 3-아크릴옥시프로필트라이클로로실란, 3-아크릴옥시프로필다이메틸메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필메틸다이메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트라이메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필다이메틸실라잔 및 이들의 조합의 군으로부터 선택된다.
상기에서 시사한 바와 같이, 제2 규소-함유 캡핑제는 본 발명의 실시 형태에서의 규소-함유 캡핑제 또는 말단차단제와 함께 사용될 수 있다. 이러한 제2 규소-함유 캡핑제는 제2 규소-함유 캡핑제에 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 작용기가 없다는 점에서 규소-함유 캡핑제와 구별된다. 포함되는 경우, 제2 규소-함유 캡핑제, 유기규소 말단차단제는 규소-함유 캡핑제 및 감압 접착제와 함께 조성물을 형성하는 반응 생성물이다. 제2 규소-함유 캡핑제는 말단차단 트라이오르가노실릴 단위를 생성할 수 있다.
실리콘 아크릴 하이브리드 조성물의 형성
본 발명의 실시 형태에 사용되는 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물은 점탄성 조성물이다. 바람직하게는, 이들은 감압 접착제(또한, 통상적으로 PSA로서 지칭된다)의 형태를 취하지만; 점탄성 조성물은 또한 필름 형성제에서처럼 비-접착제 재료일 수 있다. 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물은 용매의 존재 하에 규소-함유 감압 접착제 조성물, 에틸렌계 불포화 단량체와 개시제의 반응 생성물을 포함한다. 즉, 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물은 이들 반응물들(용매의 존재 하에 규소-함유 감압 접착제 조성물, 에틸렌계 불포화 단량체 및 개시제)의 화학 반응의 생성물이다. 용어 "감압 접착제" 및 두문자어 "PSA"는 본 명세서 전체에서 호환적으로 사용된다. 단지 일례로서, 규소-함유 감압 접착제 조성물은 또한 규소-함유 PSA 조성물로서 지칭될 수 있다. 본 발명에 사용되는 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물은 또한 실리콘 아크릴레이트 하이브리드 조성물로서 지칭될 수 있고; 용어 "실리콘 아크릴 하이브리드 조성물"은 본 명세서에서 용어 "실리콘 아크릴레이트 하이브리드 조성물"과 호환적으로 사용된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은, 용어 "실리콘 아크릴레이트" 및 "실리콘 아크릴"은 실리콘계 하위종과 아크릴레이트계 하위종의 단순한 블렌드 이상을 나타내려는 의도이다. 대신에, 이들 용어는 함께 중합된 실리콘계 하위종 및 아크릴레이트계 하위종을 포함하는 중합된 하이브리드 종을 나타낸다.
에틸렌계 불포화 단량체
상기에서 처음 기술된 바와 같이, 에틸렌계 불포화 단량체는 규소-함유 감압 접착제 조성물 및 개시제와 함께 반응하여 본 발명의 실시 형태에 사용되는 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물을 형성하는 반응물이다. 더욱 구체적으로, 본 발명의 실시 형태에 사용되는 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물의 제조 방법에서, 일단 상기 기술된 규소-함유 감압 접착제 조성물이 제공되면, 에틸렌계 불포화 단량체 및 규소-함유 감압 접착제 조성물은 개시제의 존재 하에 제1 용매에서 중합되어 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물을 형성한다. 에틸렌계 불포화 단량체는 바람직하게는 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물 100 중량부를 기준으로 약 5 내지 약 95, 더 바람직하게는 약 25 내지 약 75, 더욱 더 바람직하게는 약 40 내지 약 60 중량부의 양으로 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물 중에 존재한다. 본 발명은 1개의 에틸렌계 불포화 단량체를 포함하는 것으로 주로 기술되지만, 1개 초과의 에틸렌계 불포화 단량체, 즉 에틸렌계 불포화 단량체들의 조합이 규소-함유 감압 접착제 조성물 및 개시제와 함께 중합될 수 있고, 더욱 구체적으로 공중합될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일반적으로, 에틸렌계 불포화 단량체와 규소-함유 감압 접착제 조성물의 반응을 통해 형성된 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물의 아크릴 부분은 전형적으로 문헌[Chapter 19 of the Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, Third Edition, Donatas Satas, Satas & Associates, 1999, Warwick, R.I.]에서 광범위하게 기재된 바와 같은 개질 단량체 및 주 단량체로서 광범위하게 기재될 수 있는 단량체들의 조합과 함께 아크릴레이트계 PSA와 유사하게 형성된다.
에틸렌계 불포화 단량체는 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 임의의 단량체일 수 있다. 본 발명의 공정에서 사용되는 에틸렌계 불포화 단량체가 지방족 아크릴레이트, 지방족 메타크릴레이트, 사이클로지방족 아크릴레이트, 사이클로지방족 메타크릴레이트 및 이들의 조합의 군으로부터 선택되는 화합물인 것이 바람직하다. 각각의 화합물, 즉 지방족 아크릴레이트, 지방족 메타크릴레이트, 지환족 아크릴레이트 및 지환족 메타크릴레이트가 알킬 라디칼을 포함한다는 것이 이해되어야 한다. 이들 화합물의 알킬 라디칼은 20개 이하의 탄소 원자를 포함할 수 있다.
에틸렌계 불포화 단량체의 하나로서 선택될 수 있는 지방족 아크릴레이트는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 아이소-부틸 아크릴레이트, tert-부틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 아이소-옥틸 아크릴레이트, 아이소-노닐 아크릴레이트, 아이소-펜틸 아크릴레이트, 트라이데실 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 에틸렌계 불포화 단량체의 하나로서 선택될 수 있는 지방족 메타크릴레이트는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 아이소-부틸 메트-아크릴레이트, tert-부틸 메타크릴레이트, 헥실 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 아이소-옥틸 메타크릴레이트, 아이소-노닐 메타크릴레이트, 아이소-펜틸 메타크릴레이트, 트라이데실 메타크릴레이트, 스테아릴 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 에틸렌계 불포화 단량체의 하나로서 선택될 수 있는 지환족 아크릴레이트는 사이클로헥실 아크릴레이트이고, 에틸렌계 불포화 단량체의 하나로서 선택될 수 있는 지환족 메타크릴레이트는 사이클로헥실 메타크릴레이트이다.
극성 단량체로서 본 명세서에 기술된 소정의 다른 단량체가 에틸렌계 불포화 단량체로서 사용될 수 있으며, 이는 하이드록실 작용기와 같은 추가 작용기를 포함할 수 있다. 본 발명에 사용된 극성 단량체는 하이드록실, 알콕시, 아미노, 및 알케닐 헤테로사이클과 같은 적어도 하나의 극성 기를 갖는 아크릴 또는 메타크릴 단량체이다. 본 발명에 유용한 이들 극성 단량체의 예에는 라디칼 중합에 의해 중합가능한 양쪽성, 음이온성, 양이온성 또는 음이온성 성질의 친수성 에틸렌계 불포화 단량체가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 이들 극성 단량체의 더 구체적인 예에는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 비닐 아세테이트, 비닐 아세트산, 하이드록시 에틸 아크릴레이트, 하이드록시 에틸 메타크릴레이트, 하이드록시 프로필 아크릴레이트, 하이드록시 프로필 메타크릴레이트, 메톡시에틸 아크릴레이트, 메톡시에틸 메타크릴레이트, 아미노에틸 아크릴레이트, 아미노에틸 메타크릴레이트, 2-N,N,N-트라이메틸암모늄 에틸 아크릴레이트, 2-N,N,N-트라이메틸암모늄 에틸 메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, N,N-다이메틸아크릴아미드, N-t-부틸아크릴아미드, 아크릴아미드, N-비닐 피롤리돈, 2-아크릴아미도-2-메틸 프로판 설폰산, 또는 이들의 염 등이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
에틸렌계 불포화 단량체 및 규소-함유 감압 접착제 조성물은 개시제의 존재 하에 제1 용매에서 중합된다. 개시제의 존재 하에 제1 용매에서 에틸렌계 불포화 단량체와 규소-함유 감압 접착제 조성물의 중합을 50℃ 내지 100℃, 더 바람직하게는 65℃ 내지 90℃의 온도에서 수행하는 것이 일반적으로 바람직하다. 본 발명의 방법이 배치(batch) 공정, 반연속식 공정 또는 연속식 공정으로 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 방법은 본 방법이 하기 기재된 바와 같이 실리콘 대 아크릴 비를 제어하는 능력에 또한 기여하는 에틸렌계 불포화 단량체 또는 단량체들의 속도 제어된 첨가에 원인이 된다는 점에서 '유연'하다.
제1 용매
실리콘 아크릴 하이브리드 조성물을 형성하는 데 사용되는 제1 용매는 반응 혼합물의 점도를 감소시키고, 이는 적절한 혼합 및 열전달을 허용한다. 제1 용매는, 반응 성분들에 대해 불활성이고 반응 그 자체를 방해하지 않는 임의의 적합한 물질일 수 있다. 제1 용매에는 지방족 탄화수소, 예컨대 헥산 및 헵탄; 케톤, 예컨대 아세톤, 메틸 에틸 케톤 및 메틸 아이소부틸 케톤; 에스테르, 예컨대 에틸 아세테이트, n-부틸 아세테이트 및 i-부틸 아세테이트; 비등점이 250℃ 미만이고 점도가 100 센티스토크 미만인 선형, 환형 또는 분지형 구조를 갖는 저 점도 실리콘 오일, 예컨대 옥타메틸사이클로테트라실록산, 데카메틸사이클로펜타실록산 및 헥사메틸다이실록산; 및 상기 언급한 2개 이상의 용매들의 혼합물이 있을 수 있지만 이로 한정되지 않는다. 제1 용매의 양은 반응물과 용매의 총량을 기준으로 바람직하게는 약 30 내지 약 95, 더 바람직하게는 약 40 내지 약 85, 더욱 더 바람직하게는 약 50 내지 약 75 중량부의 양으로 존재한다. 바람직하게는, 제1 용매는 하기 기재된 바와 같이 공정 중에 있는 용매 교환을 조장하기 위해 제2 용매의 비등점보다 더 낮은 비등점을 가질 것이다.
개시제
규소-함유 감압 접착제 조성물과 에틸렌계 불포화 단량체의 중합을 개시하여 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물을 형성하도록 본 발명에서의 사용에 고려되는 많은 상이한 개시 메커니즘이 있다는 것이 이해되어야 한다. 그러나, 바람직한 개시제는 자유 라디칼 개시제로서 당업계 전체에 걸쳐 공지된 것이고, 문헌[Chapter 3 of Principles of Polymerization, Fourth Edition, George Odian, Wiley-Interscience, 2004, New Jersey]에 상술되어 있다. 일반적으로, 자유 라디칼 개시제에는 퍼옥사이드, 아조 화합물, 산화환원 개시제 및 광개시제가 포함된다. 본 발명에서의 적용을 위한 가장 바람직한 자유 라디칼 개시제는 퍼옥사이드, 아조 화합물 및 이들의 조합의 군으로부터 선택된다. 개시제는 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물 100 중량부를 기준으로 바람직하게는 0.005 내지 3, 더 바람직하게는 0.01 내지 2 중량부의 양으로 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물에 존재한다.
에틸렌계 불포화 단량체 및 규소-함유 감압 접착제 조성물의 중합 동안, 실리콘 대 아크릴 비는 원하는 대로 제어되고 최적화될 수 있다. 실리콘 대 아크릴 비는 본 방법에서 그리고 본 방법 동안에 매우 다양한 메커니즘에 의해 제어될 수 있다. 하나의 그러한 메커니즘의 예시적인 예는 규소-함유 감압 접착제 조성물에 대한 에틸렌계 불포화 단량체 또는 단량체들의 속도 제어된 첨가이다. 소정 응용에서, 실리콘계 하위종 또는 전체 실리콘 함량이 아크릴레이트계 하위종 또는 전체 아크릴 함량을 초과하도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 다른 응용에서는, 그 반대로 되는 것이 바람직할 수 있다. 최종 응용과 상관없이, 이미 전술된 바와 같이, 규소-함유 감압 접착제 조성물이 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물 100 중량부를 기준으로 바람직하게는 약 5 내지 약 95, 더 바람직하게는 약 25 내지 약 75, 더욱 더 바람직하게는 약 40 내지 약 60 중량부의 양으로 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물 중에 존재하는 것이 일반적으로 바람직하다.
실리콘 아크릴 하이브리드 조성물을 비-하이브리드 감압 접착제 조성물과 블렌딩하는 선택적 단계
선택적으로, 단계 (ii) 후에, 단계 (ii)로부터의 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물을 비-하이브리드 감압 접착제 조성물과 블렌딩한다. 이러한 블렌딩 단계는 후술되는 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 상 배열의 선별적인 제어를 조장한다. 비-하이브리드 감압 접착제 조성물에는 다른 실리콘 감압 접착제 조성물, 아크릴 감압 접착제 조성물, 폴리우레탄 감압 접착제 조성물, 천연 고무 감압 접착제 조성물, 합성 고무 감압 접착제 조성물, 및 이들의 블렌드, 예를 들어 물리적 블렌드가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 하나의 그러한 블렌드는 아크릴과 고무 감압 접착제 조성물의 블렌드이다.
대안적으로, 본 명세서에 기재된 방법은 선택적으로 그리고 바람직하게는 후술되는 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 하기에서 상세하게 기술되는 비-하이브리드 감압 접착제 조성물과 블렌딩하는 단계를 추가로 포함한다.
본 발명의 실시 형태 1의 단계 (iii)에서의 제1 용매의 제거
본 발명의 실시 형태 1에서, 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물의 형성 시에, 제1 용매는 단계 (iii)에서 실리콘 아크릴레이트 하이브리드 고형물 100 중량부를 기준으로 5 중량부 미만, 바람직하게는 1 중량부 미만으로 제거된다. 제1 용매는 열, 진공 또는 이들의 조합을 포함하지만 이로 한정되지 않는 용매 제거에 적합한 기술에 의해 제거될 수 있다.
다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 형성하기 위한 본 발명의 실시 형태 1의 단계 (iv)에서의 제2 용매의 첨가
본 발명의 실시 형태 1에서, 단계 (iii)에서의 제1 용매의 제거에 이어서, 단계 (iv)에서 제2 용매를 첨가하여 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 형성한다. 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물에 대한 추가의 상세한 설명이 하기에 상술되어 있다. 제2 용매의 첨가는 전형적으로 교반 하에 수행되어 반응 성분들의 혼합을 조장한다. 제2 용매에는 휘발성 실리콘 (헥사메틸다이실록산, 옥타메틸트라이실록산, 사이클로메티콘 등), 지방족 용매 (헥산, 사이클로헥산, 헵탄, 아이소도데칸 등), 방향족 용매 (톨루엔, 자일렌 등), 케톤 (아세톤, 메틸 에틸 케톤 등), 에스테르 (에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트 등), 할로겐화 용매 (다이클로로메탄, 프레온(Freon) 등), 미네랄 스피릿(mineral spirit) (나프타, 스토다드(Stoddard) 용매 등) 및 이들의 조합이 있을 수 있지만 이로 한정되지 않는다. 제2 용매의 양은 반응물들의 총량을 기준으로 바람직하게는 약 5 내지 약 95, 더 바람직하게는 약 20 내지 약 80, 더욱 더 바람직하게는 약 40 내지 약 60 중량부의 양으로 존재한다. 첨가된 제2 용매의 양 및 생성된 혼합물 점도는 원하는 최종 용도 (예를 들어, 코팅 또는 분무)에 부합한다.
본 발명의 실시 형태 2의 단계 (iii)에서의 처리 용매의 첨가
본 발명의 실시 형태 2에서, 단계 (ii)에서의 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물의 형성 및 선택적으로 제1 용매의 부분 제거 시에, 처리 용매가 단계 (iii)에서 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물에 첨가된다. 바람직하게는, 처리 용매는 제1 용매보다 더 높은 비등점을 갖는다. 처리 용매의 첨가는 전형적으로 교반 하에 수행되어 반응 성분들의 혼합을 조장한다. 처리 용매에는 휘발성 실리콘 (헥사메틸다이실록산, 옥타메틸트라이실록산, 사이클로메티콘 등), 지방족 용매 (헥산, 사이클로헥산, 헵탄, 아이소도데칸 등), 방향족 용매 (톨루엔, 자일렌 등), 케톤 (아세톤, 메틸 에틸 케톤 등), 에스테르 (에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트 등), 할로겐화 용매 (다이클로로메탄, 프레온 등), 미네랄 스피릿 (나프타, 스토다드 용매 등) 및 이들의 조합물이 있을 수 있지만 이로 한정되지 않는데, 단, 실시 형태 2에서 사용하기 위해 선택되는 처리 용매는 제1 용매보다 더 높은 비등점을 가져야 한다.
제1 용매보다 더 높은 비등점을 갖는 처리 용매의 사용은 하기에 상술되는 바와 같이 열이 다음 단계 (단계 (iv))에 가해질 때 더 낮은 비등점의 제1 용매의 제거를 조장하기 위해 중요하다. 제1 용매와 처리 용매의 비등점의 차이는 하기에 상술되는 바와 같이 열을 가할 때 원하는 양으로 제1 용매의 선별적 제거를 유발한다. 처리 용매의 양은 재료의 총량을 기준으로 바람직하게는 약 5 내지 약 95, 더 바람직하게는 약 20 내지 약 80, 더욱 더 바람직하게는 약 40 내지 약 60 중량부의 양으로 존재한다.
제1 용매를 선별적으로 제거하기 위한 본 발명의 실시 형태 2의 단계 (iv)에서의 열의 적용
본 발명의 실시 형태 2에서, 처리 용매의 첨가 시에, 제1 용매가 선별적으로 제거되도록 단계 (iv)에서 70℃ 내지 200℃의 온도에서 열을 가한다. 더욱 바람직하게는, 온도는 제1 용매의 대부분이 전체 용매 100 중량부를 기준으로 30 중량부 미만, 바람직하게는 20 중량부 미만으로 선별적으로 제거되도록 70℃ 내지 150℃일 수 있다. 상기 상술한 바와 같이, 열의 적용은 더 낮은 비등점의 제1 용매가 우선적으로 제거되게 한다.
본 발명의 실시 형태 2의 단계 (v)에서의 처리 용매의 제거
본 발명의 실시 형태 2에서, 단계 (iv) 후에, 처리 용매는 실리콘 아크릴레이트 하이브리드 고형물 100 중량부를 기준으로 단계 (v)에서 5 중량부 미만, 바람직하게는 1 중량부 미만으로 제거된다. 처리 용매는 열, 진공 또는 이들의 조합을 포함하지만 이로 한정되지 않는 용매 제거에 적합한 기술에 의해 제거될 수 있다.
다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 형성하기 위한 본 발명의 실시 형태 2의 단계 (vi)에서의 제2 용매의 첨가
본 발명의 실시 형태 2에서, 단계 (v)에서의 처리 용매의 제거에 이어서, 단계 (vi)에서 제2 용매를 첨가하여 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 형성한다. 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물에 대한 추가의 상세한 설명이 하기에 상술되어 있다. 제2 용매의 첨가는 전형적으로 교반 하에 수행되어 반응 성분들의 혼합을 조장한다. 제2 용매에는 휘발성 실리콘 (헥사메틸다이실록산, 옥타메틸트라이실록산, 사이클로메티콘 등), 지방족 용매 (헥산, 사이클로헥산, 헵탄, 아이소도데칸 등), 방향족 용매 (톨루엔, 자일렌 등), 케톤 (아세톤, 메틸 에틸 케톤 등), 에스테르 (에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트 등), 할로겐화 용매 (다이클로로메탄, 프레온(Freon) 등), 미네랄 스피릿(mineral spirit) (나프타, 스토다드(Stoddard) 용매 등) 및 이들의 조합이 있을 수 있지만 이로 한정되지 않는다. 제2 용매의 양은 반응물들의 총량을 기준으로 바람직하게는 약 5 내지 약 95, 더 바람직하게는 약 20 내지 약 80, 더욱 더 바람직하게는 약 40 내지 약 60 중량부의 양으로 존재한다. 첨가된 제2 용매의 양 및 생성된 혼합물 점도는 원하는 최종 용도 (예를 들어, 코팅 또는 분무)에 부합한다.
다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물
본 발명의 공정은 생성된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 상 또는 도메인 배열이 선별적으로 제어되도록 조장한다. 제2 용매의 선택에 따라, 생성된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물은 제2 용매의 선택에 의해 선별적으로 제어된 (1) 연속 실리콘 외부 상 및 불연속 아크릴 내부 상 또는 (2) 연속 아크릴 외부 상 및 불연속 실리콘 내부 상을 함유한다. 연속 실리콘 외부 상 및 불연속 아크릴 내부 상이 존재하는 경우, 아크릴 도메인이 실리콘 서브도메인을 둘러싼다. 연속 아크릴 외부 상 및 불연속 실리콘 내부 상이 존재하는 경우, 실리콘 도메인이 아크릴 서브도메인을 둘러싼다.
다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 상 또는 도메인 배열은 제2 용매의 선택에 의해 선별적으로 제어되거나 조작된다. 다른 방식으로 말하면, 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 외부 상은 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물이 제조되고 재분산되는 제2 용매의 선택에 따라 달라진다. 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 물리화학적 특성은 달성된 상 또는 도메인 배열에 의해 선별적으로 제어될 수 있다. 마찬가지로, 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 상 배열을 선별적으로 제어함으로써, 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 약물 방출 특성은 원하는 대로 선별적으로 제어되거나 조절될 수 있다. 연속 실리콘 외부 상에 분산된 아크릴 도메인은 원하는 대로 달성될 수 있다. 그에 반해, 예를 들어 연속 아크릴 외부 상에 분산된 실리콘 도메인이 또한 원하는 대로 달성될 수 있다. 예를 들어, 제2 용매가 헵탄인 경우, 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물은 실리콘 외부 상을 함유한다. 이는 설정 시에, 예를 들어 더 높은 전단 강도가 요구되는 경우에 요구될 수 있다. 예를 들어, 제2 용매가 에틸 아세테이트인 경우, 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물은 아크릴레이트 외부 상을 함유한다. 이는 설정 시에, 예를 들어 더 높은 점착이 요구되는 경우에 요구될 수 있다. 본 명세서에 기술된 공정을 사용하여 선별적으로 제어되거나 조절될 수 있는 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 물리화학적 특성에는 점착, 접착, 라이너로부터의 박리 이형, 약물 용해도, 활성물질 방출, 활성물질 방출 프로파일, 유동학 (냉간 유동을 포함한 크리프(creep) 거동) 및 점도가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 도메인 배열은 패치 구조, 활성물질 전달, 가공 조건 등과 관련된 특정한 재료 성능을 위한 요건에 부합하도록 선택된다.
바람직하게는, 본 명세서에 기술된 방법에 의해 형성된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물에서 실리콘 대 아크릴레이트의 비는 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 상 배열의 선별적인 제어를 조장하도록 5 부 실리콘 대 95 부 아크릴레이트 또는 95 부 실리콘 대 5 부 아크릴레이트이다. 더 바람직하게는, 실리콘 대 아크릴레이트의 비는 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 상 배열의 선별적인 제어를 조장하도록 20 부 실리콘 대 80 부 아크릴레이트 또는 80 부 실리콘 대 20 부 아크릴레이트이다. 더욱 더 바람직하게는, 실리콘 대 아크릴레이트의 비는 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 상 배열의 선별적인 제어를 조장하도록 40 부 실리콘 대 60 부 아크릴레이트 또는 60 부 실리콘 대 40 부 아크릴레이트이다.
다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물은 핫 멜트로서 사용되기 위해 고체로서 또는 액체 형태로 전달될 수 있다.
다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 비-하이브리드 감압 접착제 조성물과 블렌딩하는 선택적 단계
선택적으로, 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물이 형성되면 (즉, 본 발명의 실시 형태 1에서의 단계 (iv) 후에, 또는 본 발명의 실시 형태 2에서의 단계 (vi) 후에), 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 비-하이브리드 감압 접착제 조성물과 블렌딩한다. 이러한 블렌딩 단계는 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 상 배열의 선별적인 제어를 조장한다. 비-하이브리드 감압 접착제 조성물에는 다른 실리콘 감압 접착제 조성물, 아크릴 감압 접착제 조성물, 폴리우레탄 감압 접착제 조성물, 천연 고무 감압 접착제 조성물, 합성 고무 감압 접착제 조성물, 및 이들의 블렌드, 예를 들어 물리적 블렌드가 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 용도
다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물은 나이프-오버-롤(knife-over-roll), 그라비어(Gravure) 등을 포함한 당업계에 공지된 용매-기반 코팅 기술을 포함하지만 이로 한정되지 않는 임의의 적합한 기술을 사용하여 기재(substrate) 상으로 적용되거나 코팅될 수 있다. 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물은 건조되어 기재 상에 점탄성 중합체 필름을 형성할 수 있다. 건조는 당업계에 공지된 통상적인 오븐 및 다른 가열 기술의 사용을 포함하지만 이로 한정되지 않는 임의의 적합한 기술에 의해 수행될 수 있다. 대안적으로, 조성물은 원하는 기재 상으로 분무되어 건조되게 할 수 있다. 기재 상에 생성되는 점탄성 중합체 필름 층은 하이브리드 조성물 및 도메인 배열에 따라 점착성 또는 비점착성일 수 있다. 점탄성 중합체 필름은 감압 접착제 또는 비점착성 필름 형성제일 수 있다. 상술된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 물리화학적 특성이 필름에 부여된다. 또한, 상술된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 약물 방출 특성이 필름에 부여된다.
테이프, 라벨 및 경피 약물 전달 시스템을 포함한, 본 발명에 기술된 많은 응용에서, 배킹(backing) 층 및 이형 층을 사용하는 것이 종종 필요하다. 배킹 층은 테이프에 사용되는 임의의 전형적인 기재, 예컨대 중합체 필름 (예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리올레핀, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, PTFE 등), 금속 호일, 유리 천(glass cloth), PTFE-코팅된 유리 섬유, 종이 (예를 들어, 크레이프(crepe), 수퍼-캘링더링된 크래프트(craft) 등), 천, 부직 재료, 폼(foam) (예를 들어, 폴리우레탄, 아크릴레이트, 실리콘, 네오프렌 등) 및 고무 (예를 들어, 실리콘, 부틸 등)로부터 선택된 것들일 수 있다. 이형 라이너는 일반적으로 배킹, 예컨대 종이 또는 필름 상에 제공되고, 건조 및/또는 경화 단계가 완료된 후에 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물에 적용된다. 실리콘계 PSA 및 아크릴레이트계 PSA 둘 모두 및 또한 본 발명의 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물과 함께 사용하기에 적합한 이형 코팅의 3가지 일반적인 유형은 당업계에 공지되어 있고, 구매가능하다: 실리콘계 이형 라이너 (예를 들어, 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코닝 코퍼레이션(Dow Corning Corp.)의 다우 코닝(Dow Corning)(등록상표) 실-오프(Syl-off)™ 7680), 퍼플루오로폴리에테르계 이형 라이너 (예를 들어, 3M 스카치-팩(SCOTCH-PAK)(등록상표) 1022 이형 라이너) 및 플루오로실리콘계 이형 라이너 (예를 들어, 다우 코닝(등록상표) 실-오프™ Q2-7785). 특정 응용을 위한 이형 라이너는 점탄성 중합체 필름을 형성하기 위한 제2 용매의 제거 후 최종 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 도메인 배열에 따라 좌우될 것이다. 실리콘 상이 외부인 경우, 플루오르화 이형 라이너가 바람직한 반면, 아크릴레이트 상이 외부인 경우 실리콘계 이형 라이너가 바람직할 수 있다.
또한, 이러한 접착제 (다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물)는 피부 또는 신체에 의료 장치를 부착하는 데 필요한 다른 전자 모니터링 및 의료 장치 부착 응용에 특히 적합하다. 이러한 재료가 특히 적합할 수 있는 다른 최종 용도에는 피부, 손발톱, 모발 또는 다른 생물학적 조직으로의 활성제의 전달 및/또는 보호를 위한 필름 형성제가 포함된다. 필름 형성제는 생물학적 기재, 예컨대 피부, 치아, 점막 또는 식물에 적용될 때 생물학적 기재에 부착되고 원하는 기능을 수행하는 점탄성 재료의 얇고 가요성인 연속, 반연속 또는 불연속 층을 형성하는 점탄성 재료들이다. 필름의 전형적인 기능은 생물학적 표면의 표면으로, 생물학적 표면의 중간 층으로 또는 생물학적 표면을 완전히 관통하여 활성제를 전달하는 것을 포함한다. 대안적으로, 필름은 오염, 습기 또는 화학물질을 포함한 외부 자극으로부터 피부를 보호하는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 본 발명의 재료들은 이들이 제형에 농후화, 지속성(substantivity) 및 다른 이점을 부여할 수 있는 경우 반고체 약물 전달 조성물의 성분으로서 사용될 수 있다.
본 발명의 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 위한 한 가지 특히 중요한 응용은 경피 약물 전달 시스템에 있다. 경피 약물 전달 시스템은 활성제, 및 감압 접착제로서 기능하는 본 발명의 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 포함한다. 경피 약물 전달 시스템과 관련하여 활성제 및 그의 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물과의 관계는 하기에 상세하게 기술되어 있다. 당업자가 이해하는 바와 같이, 경피 약물 전달 시스템은 구조적이며, 패치, 필름, 다층 드레싱, 저장고 시스템 및 이들의 조합을 포함하지만 이로 한정되지 않는 다수의 형태일 수 있다. 활성제는 기재로의 제어된 경피 전달을 위한 경피 약물 전달 시스템에 있다. 또한, 기재로의 활성제의 제어된 경피 전달 전에 경피 약물 전달 시스템은 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 지지하기 위한 배킹 층, 및/또는 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 보호하기 위한 이형 라이너 및/또는 활성제를 포함하는 것이 가능하지만, 요구되지는 않는다. 본 발명의 경피 약물 전달 시스템의 하나의 바람직한 응용은 사용자 또는 환자를 활성제로 치료하는 것이다. 결과적으로, 기재는 전형적으로 사용자의 피부이고, 이러한 바람직한 응용에서, 사용자는 경피 약물 전달 시스템을 피부 상에 적용하여 착용한다. 활성제는 기재로의 경피 전달에 적합한 임의의 성분일 수 있다.
본 발명의 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 경피 약물 전달 시스템에서 사용하는 경우, 수많은 장점이 제공된다. 예를 들어, 상 배열은 원하는 착용 특성을 달성하도록 선별적으로 제어될 수 있다. 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물은 약물 용해도에 영향을 주고, 이에 의해 경피 장치 또는 패치 내에서 약물 결정화를 방지한다. 또한, 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물은 경피 장치의 건조된 필름 내에서 약물이 구분되는 위치 및 약물 용해도에 영향을 줄 수 있다. 본 명세서에 기술된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물은 경피 약물 전달 응용에서 유용하여, 경피 장치 또는 패치로부터 약물(들)의 용리 속도를 제어하는 데 도움이 된다.
당업자가 이해하는 바와 같이, 활성제는 어떤 형태가 최적 전달 특징, 예컨대 후술되는 바와 같은 방출 속도 및 방출된 총량을 생성하는지에 따라 다양한 형태로 경피 약물 전달 시스템에 존재할 수 있다. 예를 들어, 약물의 경우, 약물은 그의 자유 염기 또는 산 형태, 또는 염, 에스테르 또는 임의의 다른 약리학적으로 허용가능한 유도체의 형태, 또는 심지어 분자 착체의 성분으로서 존재할 수 있다.
경피 약물 전달 시스템에 포함된 활성제의 양은 특정한 활성제, 원하는 치료 효과, 및 시스템이 치료 요법을 제공하기 위한 기간을 포함하지만 이로 한정되지 않는 다수의 인자에 따라 달라진다. 대부분의 활성제에 있어서, 피부를 통한 활성제의 통과는 경피 전달에서 속도-제한 단계이다. 따라서, 활성제의 양 및 방출 속도는 연장된 시간 동안 0 차수의 시간 의존성을 특징으로 하는 경피 전달을 제공하도록 전형적으로 선택된다. 경피 약물 전달 시스템에서 활성제의 최소량은 시스템이 치료 요법을 제공하기 위한 기간 내에 피부 또는 다른 기재를 통해 통과하는 활성제의 양을 기준으로 선택된다. 바람직하게는, 경피 약물 전달 시스템에서 활성제의 양은 시스템의 약 0.1 중량%로부터 약 60 중량%까지, 더 바람직하게는 시스템의 약 0.3 중량%로부터 약 50 중량%까지이고, 본 발명에 의해 허용되는 더 낮은 약물 투여량에 있어서는, 가장 바람직하게는 시스템의 약 1.0 중량%로부터 약 30 중량%까지로 달라진다. 경피 약물 전달 시스템의 중량은, 최소로, 활성제와 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 합한 중량이다. 본 명세서에 기술된 경피 약물 전달 시스템에서 사용되는 활성제의 예에는 ACE 억제제 및 베타 차단제와 같은 고혈압제, 코르티코스테로이드 및 다른 천연 및 합성 스테로이드를 포함한 스테로이드, 안드로겐 및 에스트로겐 및 프로게스트라겐을 포함한 호르몬, 이미다졸 및 티아졸 항진균제를 포함한 항진균제, 구충제, 예를 들어 벤즈이미다졸, 진통제, 예컨대 오피에이트 및 스테로이드, 각성제, 예컨대 메틸페니데이트, 및 다른 국소 및 경피-투여되는 활성제가 포함될 수 있지만 이로 한정되지 않는다.
물론, 경피 약물 전달 시스템은 피부 또는 다른 기재를 통한 활성제의 전달을 가속화하는 것으로 공지된 다른 제제를 또한 함유할 수 있다. 이러한 다른 제제는 또한 당업계에서 피부-관통 또는 침투 향상제, 촉진제, 보조제 및 흡수흡착 조촉매(promoter)로서 지칭되며, 본 명세서에서 총괄하여 단순히 "향상제"로서 지칭된다. 이들 향상제는 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물 내에서 활성제의 용해도 및 확산성을 개선시키는 기능을 갖는 것들 및 수분을 보유하는 각질층의 능력을 변화시키거나, 피부를 연화시키거나, 피부의 침투성을 개선시키거나, 관통 보조제 또는 모낭 개방제로서 작용하거나, 경계 층을 포함한 피부의 상태를 변화시킴으로써 피부를 통한 흡수를 개선시키는 것들을 포함한 다양한 작용 메커니즘을 갖는 것들을 포함한다. 이러한 향상제들 중 일부는 하나 초과의 작용 메커니즘을 갖지만, 본질적으로 이들은 기재로의 활성제의 전달을 향상시키는 역할을 한다.
다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 위한 다른 응용에는 테이프, 라벨, 노트, 밴드, 경피 약물 전달 시스템 (예를 들어, 패치), 의료 장치 부착, 립스틱, 손발톱 바니쉬, 헤어 스프레이, 모발 고정제 및 다른 화장용 제품, 전달 접착제, 라미네이팅 접착제, 표면 프라이밍 및 진동 댐핑(vibration damping)이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 사용은 최소 냉간 유동, 적합한 박리 이형, 접착, 열 반응, 활성물질 방출 및 최종 제품에의 착용 특성과 같은 원하는 물리적 특성을 부여하기 위해 도메인 배열을 선별적으로 제어함으로써 이러한 최종 제품의 물리화학적 특성이 제어되게 한다.
실시예
본 명세서에 제시된 바와 같은 본 발명의 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 제조와 관련한 특정사항을 예시하는 하기 실시예는 본 발명을 제한하지 않고 예시하기 위함이다. 실시예에서 모든 부 및 백분율은 중량 기준이며, 모든 측정치는 반대로 지시되지 않으면 약 23℃에서 나타냈다.
실시예 1: 에틸 아세테이트에서 규소-함유 감압 접착제 조성물의 제조
PSA 1은 규소-함유 감압 접착제 조성물이며, 하이드록시 말단-차단된 폴리다이메틸실록산, 트라이메틸실록시-하이드록시 말단-차단된 실리케이트 수지 용액과 자일렌을 약 72% 비휘발성 함량 (%NVC)으로 반응 용기에서 함께 블렌딩함으로써 제조하였다. 이어서, 혼합물을 대략 115℃로 가열하였다. 무수 암모니아 기체를 용액을 통해 통과시켜 "바딩(bodying)" 축합 반응을 촉진하였다. 바딩 반응의 완료 후, 휘발성 성분 (예컨대, 자일렌, 암모니아 및 저 분자량 실리콘 재료)을 열 및 진공에 의해 반응 혼합물로부터 제거하였다. 접착제 고형물을 에틸 아세테이트에서 재용매화하여 60% 고형물 함량을 달성하였다. 에틸 아세테이트에서 재용매화한 후에, 케틀에서 접착제 고형물을 기준으로 계산된 적절한 양의 3-메타크릴옥시프로필다이메틸클로로실란을 규소-함유 감압 접착제 조성물에 첨가함으로써 규소-함유 감압 접착제 조성물을 작용화하고, 예정된 시간 동안 혼합하여 반응을 완료시켰다. 중탄산나트륨을 첨가하여 생성된 염산을 중화시키고 연이어 여과를 통해 제거하였다. 메타크릴레이트 캡핑 반응을 연속 교반 하에 수행하였다.
실시예 2: 헵탄에서 규소-함유 감압 접착제 조성물의 제조
PSA 2는 규소-함유 감압 접착제 조성물이며, 하이드록시 말단-차단된 폴리다이메틸실록산, 트라이메틸실록시-하이드록시 말단-차단된 실리케이트 수지 용액과 자일렌을 약 72% 비휘발성 함량 (%NVC)으로 반응 용기에서 함께 블렌딩함으로써 제조하였다. 이어서, 혼합물을 대략 115℃로 가열하였다. 무수 암모니아 기체를 용액을 통해 통과시켜 "바딩(bodying)" 축합 반응을 촉진하였다. 바딩 반응의 완료 후, 휘발성 성분 (예컨대, 자일렌, 암모니아 및 저 분자량 실리콘 재료)을 열 및 진공에 의해 반응 혼합물로부터 제거하였다. 접착제 고형물을 헵탄에서 재용매화하여 60% 고형물 함량을 달성하였다. 헵탄에서 재용매화한 후에, 케틀에서 접착제 고형물을 기준으로 계산된 적절한 양의 3-메타크릴옥시프로필다이메틸클로로실란을 규소-함유 감압 접착제 조성물에 첨가함으로써 규소-함유 감압 접착제 조성물을 작용화하고, 예정된 시간 동안 혼합하여 반응을 완료시켰다. 중탄산나트륨을 첨가하여 생성된 염산을 중화시키고 연이어 여과를 통해 제거하였다. 메타크릴레이트 캡핑 반응을 연속 교반 하에 수행하였다.
실시예 3: 에틸 아세테이트에서 저 점착성 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물의 제조
PSA 3은 다음과 같이 제조된 저 점착성 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물이다: 적합한 반응기에서, 재료를 다음의 비로 첨가하였다: 고형물을 기준으로, 25% 2-에틸헥실 아크릴레이트 (2-EHA), 25% 메틸 아크릴레이트 (MA), 50% 캡핑된 규소-함유 PSA 조성물 (실시예 1의 PSA 1), 에틸 아세테이트 및 바조(Vazo) 67 개시제 (100 단량체당 0.145 부)를 첨가하여 예비-반응 혼합물 (58.5% 반응물)을 형성하였다. 이러한 예비-반응 혼합물 중의 재료가 완전히 균질해질 때까지 대략 30분 교반되게 하였다. 혼합 후에, 예비-반응 혼합물 및 에틸 아세테이트의 분취량 (총량의 대략 25%)을 유리 라이닝된 반응기에 첨가하여 22.8% 예비-반응 혼합물, 77.2% 용매의 농도를 달성하였다. 반응 온도를 78℃로 설정하였다. 반응 온도에 도달하자마자, 혼합물을 60분간 반응하게 한 후, 남아 있는 예비-반응 혼합물을 계량 펌프를 사용하여 3시간에 걸쳐 반응기에 공급하였다. 이어서, 반응기 중의 혼합물을 추가로 20시간 동안 78℃에서 반응시켰다. 여기에, 헥사메틸다이실라잔 및 트라이플루오로아세트산을 첨가하여 접착제 상의 남아 있는 하이드록시 작용기를 말단 차단하고, 예정된 시간 동안 혼합하였다. 캡핑 반응의 말미에, 2-프로판올 및 탈이온수를 첨가하고, 연이어 스트리핑하여 잔류 트라이플루오로아세트산을 제거하고, 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물을 형성하였다.
실시예 4: 헵탄에서 저 점착성 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물의 제조
PSA 4는 실시예 2로부터의 PSA 2 및 용매로서 에틸 아세테이트 대신에 헵탄을 사용하여 실시예 3과 유시한 방식으로 제조하였다.
실시예 5: 에틸 아세테이트에서 고 점착성 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물의 제조
PSA 5는 유사한 고 점착성 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물이며, 다음과 같이 제조하였다: 적합한 반응기에서, 재료를 다음의 비로 첨가하였다: 30% 2-EHA, 20% MA, 50% 캡핑된 규소-함유 PSA 조성물 (실시예 1의 PSA 1) 고형물, 에틸 아세테이트 및 바조 67 개시제 (100 단량체당 0.145 부)를 첨가하여 예비-반응 혼합물 (58.5% 반응물)을 형성하였다. 이러한 예비-반응 혼합물 중의 재료가 완전히 균질해질 때까지 대략 30분 교반되게 하였다. 혼합 후에, 예비-반응 혼합물 및 에틸 아세테이트의 분취량 (총량의 대략 25%)을 유리 라이닝된 반응기에 첨가하여 22.8% 예비-반응 혼합물, 77.2% 용매의 농도를 달성하였다. 반응 온도를 78℃로 설정하였다. 반응 온도에 도달하자마자, 혼합물을 60분간 반응하게 한 후, 남아 있는 예비-반응 혼합물을 계량 펌프를 사용하여 3시간에 걸쳐 반응기에 공급하였다. 이어서, 반응기 중의 혼합물을 추가로 20시간 동안 78℃에서 반응시켰다. 여기에, 헥사메틸다이실라잔 및 트라이플루오로아세트산을 첨가하여 접착제 상의 남아 있는 하이드록시 작용기를 말단 차단하고, 예정된 시간 동안 혼합하였다. 캡핑 반응의 말미에, 2-프로판올 및 탈이온수를 첨가하고, 연이어 스트리핑하여 잔류 트라이플루오로아세트산을 제거하고, 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물을 형성하였다.
실시예 6: 헵탄에서 고 점착성 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물의 제조
PSA 6은 실시예 2로부터의 PSA 2 및 용매로서 에틸 아세테이트 대신에 헵탄을 사용하여 실시예 5와 유시한 방식으로 제조하였다.
실시예 7: 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 제조
PSA 3 내지 PSA 6을 압출하여 제1 용매 (에틸 아세테이트 또는 헵탄)를 제거하고 중량을 기준으로 50% 고형물로 제2 용매 (에틸 아세테이트 또는 헵탄) 중에 재분산시켜 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 생성시켰다.
[표 1]
Figure pct00001
하이브리드 감압 접착제의 물리적 특성은 접착제를 생성하는 데 사용되는 아크릴 단량체들의 비를 조절함으로써 제어될 수 있다. 실리콘-아크릴 하이브리드 PSA의 아크릴레이트 성분으로서 50% 2-EHA 및 50% MA의 비를 사용하여 생성된 하이브리드는 아크릴레이트 성분으로서 60% 2-EHA 및 40% MA의 비를 사용하여 생성된 PSA보다 더 낮은 상대 점착성을 갖는다. 이러한 접착제는 각각 "저 점착성" 및 "고 점착성"으로서 지칭될 수 있다. 중합 용매는 에틸 아세테이트 또는 헵탄이었다. 용매를 가열에 의해 제거하고, 접착제 고형물의 분취량을 에틸 아세테이트 또는 헵탄에 재용해하였다.
에틸 아세테이트에 재용해된 접착제 (PSA 3 내지 PSA 6)의 외양은 헵탄에 재용해된 것과 상이하였음을 발견하였다. 재료를 에틸 아세테이트에 재용해시켜 50% 고형물을 달성할 경우, 최종 생성물은 외양이 불투명한 밝은 황색이었다. 생성된 재료를 헵탄에 분산시켜 50% 고형물을 달성할 경우, 최종 생성물은 색상이 백색이었다. 그러나, 각각의 제2 용매에 재분산된 재료의 외양은 제1 용매 또는 2-EHA:MA 비와 상관없이 동일하였다.결과는 표 2에 나타나 있다.
[표 2]
Figure pct00002
선택된 제2 용매에 따라 관찰되는 색상 차이 외에도, 에틸 아세테이트에 분산된 재료는 헵탄에서의 것과 상이한 주입 및 유동 거동을 나타내었음을 주목하였다. 용매화된 접착제의 시각적 검사에 이어서, 접착제의 몇몇 배치의 휘발성 함량은 공칭적으로 51% +/-1%로서 확인되었고, 적절한 스핀들이 설비된 브룩필드(Brookfield) RVT 점도계를 사용하여 점도를 측정하였다. 헵탄 중의 재료는 스핀들 번호 3을 필요로 하는 반면, 에틸 아세테이트 중의 재료는 스핀들 번호 5를 필요로 하였다. 점도계를 둘 모두의 판독에 대해 50 RPM으로 설정하였다. 헵탄 중의 재료의 점도는 에틸 아세테이트에 용해된 것보다 현저히 더 낮았다.
또한, 건조된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 유동학적 거동을 레오메트릭스(Rheometrics) ARES 레오미터(rheometer)를 사용하여 평가하였다. 2 내지 3 g의 접착제 용액을 스카치-팩(등록상표) 1022 플루오로중합체 이형 라이너 상으로 붓고, 주변 조건 하에 60분 동안 정착되게 하였다. 접착제의 본질적으로 용매가 없는 필름을 달성하기 위하여, 이들을 60분 동안 110℃ +/-10℃에서 오븐에 놓았다. 필름을 오븐으로부터 꺼내고, 실온에서 평형화되게 하였다. 이어서, 필름을 이형 라이너로부터 제거하고, 그 위에 접어서 사각형을 형성하였다. 이를 카버(Carver) 프레스를 사용하여 압축하여 공기 기포를 제거하였다.
레오미터에는 8 mm 판이 설비되었고, 간극은 0이었다. 샘플을 판들 사이에 로딩하고 압축하였다. 레오미터의 오븐을 30℃로 가열하고, 샘플을 1.5 +/-0.1 mm로 압축하였다. 과량의 접착제를 트리밍하고, 최종 간극을 기록하였다. 0.01 내지 100 rad/s의 주파수 스위프(sweep)를 다음의 설정으로 수행하였다: 온도 = 30℃; 변형률 = 0.5 내지 1% 및 3개 점/디케이드(decade)로 수집된 데이터. 헵탄으로부터 캐스팅된 접착제의 Eta* 값이 에틸 아세테이트로부터 캐스팅된 것과 비교하여 더 낮았음을 주목하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.
[표 3]
Figure pct00003
다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 건조된 필름들의 상 배열의 차이는 투과 전자 현미경(Transmission Electron Microscopy, TEM)을 통해 확인하였다. TEM에서, 실리콘은 어두운 색으로 나타난 반면, 아크릴레이트는 밝은 색으로 나타났다. 고 점착성 접착제 및 저 점착성 접착제 둘 모두는, 접착제가 분산되고 캐스팅되는 제2 용매에 따라 유사한 상 배열을 보여주는데, 접착제가 헵탄에 분산되고 헵탄으로부터 캐스팅되는 경우 실리콘 연속 상 및 아크릴레이트 도메인을 갖고 접착제가 에틸 아세테이트에 분산되고 에틸 아세테이트로부터 캐스팅되는 경우 아크릴레이트 연속 상과 실리콘 도메인을 갖는다. 도 1은 에틸 아세테이트에서 중합되고 헵탄 (a) 및 에틸 아세테이트 (b)에서 분산된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물로부터 건조된 고 점착성 하이브리드 점탄성 중합체 필름, 및 에틸 아세테이트에서 중합되고 헵탄 (c) 및 에틸 아세테이트 (d)에서 분산된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물로부터 건조된 저 점착성 하이브리드 점탄성 중합체 필름의 투과 전자 현미경 사진을 나타낸다. 현미경 사진에서 밝은 색상은 아크릴레이트 상에 대응하고, 어두운 색상은 실리콘 상에 대응한다.
실시예 8: 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 테이프 특성
PSA 11 및 PSA 12를 이형 라이너 (스카치-팩(등록상표) 1022 또는 다이메틸실리콘계 이형 라이너) 상으로 습윤 캐스팅하고, 5분 동안 110℃에서 1 mil 건조 두께로 건조하고, 2 ㎏ 롤러를 사용하여 2회 통과시켜 2 mil 폴리에스테르 필름 (마일라(Mylar))으로 라미네이팅함으로써 라미네이트를 제조하였다. 또한, PSA 11 및 PSA 12를 2 mil 폴리에스테르 필름 (마일라) 상으로 습윤 캐스팅하고, 5분 동안 110℃에서 1 mil 건조 두께로 건조하고, 2 ㎏ 롤러를 사용하여 2회 통과시켜 이형 라이너 (스카치-팩(등록상표) 1022 또는 다이메틸실리콘계 이형 라이너)로 라미네이팅함으로써 라미네이트를 제조하였다. 2개의 이형 라이너 상에 캐스팅된 라미네이트의 라이너 박리 이형력 (1 인치 폭 스트립)을 인스트론 표면장력계(Instron Tensiometer)를 사용하여 측정하였다. 에틸 아세테이트 또는 헵탄으로부터 캐스팅된 재료들 사이에서 플루오로중합체 라이너와의 차이는 전혀 관찰되지 않았다. 헵탄으로부터 캐스팅될 때 다이메틸실리콘 (다이메틸) 라이너로부터 더 높은 이형력이 있었다. 더욱이, 40℃에서 7일 동안 라미네이트를 시효시킨 후, 상이한 용매들로부터 캐스팅된 접착제들의 이형력 차이는 더욱 더 현저하였다. 이러한 결과는 접착제가 초기에 그리고 심지어 시효된 후에도 헵탄으로부터 캐스팅될 때 실리콘 외부 상을 보유하고, 에틸 아세테이트로부터 캐스팅될 때 아크릴레이트 외부 상을 보유함을 시사한다. 도 2는 주변 조건 및 가속 (40℃에서 7일) 조건에서 저장 후 에틸 아세테이트 또는 헵탄 용액으로부터 캐스팅된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 다이메틸실리콘 및 플루오로카본 이형 라이너로부터의 박리 이형력을 나타낸다.
PSA 7 내지 PSA 14를 스카치-팩(등록상표) 1022 이형 라이너 상으로 습윤 캐스팅하여 1 mil (약 25 마이크로미터) 건조 두께를 달성하여 라미네이트를 제조하였다. 이어서, 이를 2 mil 폴리에스테르 필름 상으로 전달 라미네이팅하고, 20 lb 롤러를 사용하여 2회 통과시켜 완전한 라미네이션을 보장하였다. 이형 라이너의 제거 후에, 재료의 접착 강도 및 응집 강도를 측정하였다.
인스트론 표면장력계를 사용하여 폴리싱된 스테인리스강에 대한 1 인치 (2.54 cm) 폭 스트립의 접착제 특성을 측정하였다. 5 lb 롤러를 사용하여 2회 통과시켜 접착제 스트립을 스테인리스강 패널에 부착하였고, 20분 동안 휴지되게 한 후 시험하였다. 12 in/분에서 스테인리스강 판으로부터 접착제를 제거하는 180° 박리력을 측정하고 기록하였다.
5 lb 롤러를 사용하여 2회 통과시켜 부착된 폴리싱된 스테인리스강 상에 놓인 1 제곱인치 접착제 라미네이트를 사용하여 접착제의 응집 특성을 측정하였다. 1 ㎏ 추(weight)를 필름에 매달고, 추 낙하에 의해 측정되는 응집 실패를 달성하는 데 필요한 시간을 정적 전단(static shear)으로서 기록하였다.
다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물에서 동일한 비의 실리콘-대-아크릴레이트 및 2-EHA:MA를 갖는 접착제가 용매 유도된 상 배열로 인해 캐스팅되고 건조된 후 재료의 외부 상 (실리콘 또는 아크릴레이트)에 의해 결정되는 상이한 수준의 적합성을 가질 수 있음을 발견하였다. 예를 들어, 2개의 용매로부터 캐스팅된 재료의 응집 강도는 헵탄으로부터 캐스팅된 접착제가 용매 유도된 상 배열로 인하여 에틸 아세테이트로부터 캐스팅된 것보다 더 높은 전단 강도 측정 (즉, 더 높은 응집 강도)을 나타내었음을 가리켰다. 헵탄으로부터 캐스팅된 필름에 의해 관찰되는 더 높은 응집 강도는 크리프 거동 및 냉간 유동에 대한 더 높은 저항성으로 전환된다. 역으로, 에틸 아세테이트로부터 캐스팅된 필름에 의해 관찰되는 더 낮은 응집 강도는 더 높은 연화성 및 온화한 피부 접착으로 전환된다. 에틸 아세테이트로부터 캐스팅된 것과 비교하여 헵탄으로부터 캐스팅된 접착제의 박리 접착력 및 정적 전단 측정이 표 4에 나타나 있다.
[표 4]
Figure pct00004
실시예 9: 접착제 착용 연구 #1
의료 접착제의 궁극적인 용도는 인간 피부에의 부착이다. 본 발명의 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물이 어떻게 작용하여 패치를 인간 피부에 부착시키는지를 결정하기 위해 연구를 수행하였다. 본 연구를 위해 2개의 접착제를 선택하였다: 고 점착성 하이브리드 접착제 (PSA 12) 및 고 점착성 실리콘 감압 접착제. 비교예로서 선택된 실리콘 PSA는 다우 코닝 코포레이션으로부터 입수가능한 다우 코닝(등록상표) BIO-PSA 7-4302 감압 접착제, 즉 에틸 아세테이트 중의 상업용 아민-상용성 실리콘 접착제였다.
대략 10 g의 각각의 접착제를 2-mil 두께의 폴리에스테르 기재 상에 부어서 패치를 제조하였다. 3 mil 두께 코팅을 제공하도록 고안된 드로우다운 바(drawdown bar)를, 균등한 필름이 폴리에스테르 기재 상에 형성될 때까지 일정한 속도 및 압력을 사용하여, 라미네이트의 말단을 향해 당겼다. 라미네이트를 실온에서 5분 동안 탈휘발시킨 후 추가로 5분 동안 92℃에서 강제식 공기 오븐에 놓았다. 오븐으로부터 라미네이트를 꺼내고, 최소 16시간 동안 실험실 후드(lab hood)에서 주변 온도에서 평형되게 한 후 추가로 처리하였다.
이형 라이너 (스카치-팩(등록상표) 1022)를 코팅된 필름 상에 놓았다. 이형 라이너를 20 파운드 롤러를 사용하여 2회 통과시켜 코팅된 필름 상에 부착하여 적절한 라미네이션을 보장하였다. 잉여의 이형 라이너가 제거되도록 샘플을 트리밍하였다. 연구를 위해 7.54 ㎠의 면적을 갖는 적절량의 원형 패치들을 아치 펀처(arch puncher)를 사용하여 제조하였다. 모든 샘플을 타워 듀얼필(Tower DualPeel)(등록상표) 셀프 실 파우치(Self Seal Pouch)에 놓고, 포장을 라벨링하고 밀봉하였다.
4명의 지원자가 그들의 상완에 2개의 패치를 적용하였다. 지원자에게 7일에 걸쳐 각각의 패치의 부착에 대한 수치 점수를 제공하도록 요청하였다. 패치의 부착에 대해 매겨진 점수 시스템이 아래에 나타나 있다:
0 = 90% 이상 부착됨 (피부로부터 들림이 본질적으로 전혀 없음)
1 = 75% 이상 내지 90% 미만 부착됨 (피부로부터 약간의 에지만이 들림)
2 = 50% 이상 내지 75% 미만 부착됨 (피부로부터 패치의 절반 미만이 들림)
3 = 0% 초과 내지 50% 미만 부착되지만 분리되지는 않음 (피부로부터 패치의 절반 초과가 떨어지지 않은 채로 들림)
4 = 0% 부착됨 - 패치 분리됨 (피부로부터 패치가 완전히 제거됨)
따라서, 더 낮은 점수는 피부에의 더 큰 부착이 증명된 패치를 가리킨다.
지원자에 의해 주어진 점수가 표 5 및 표 6에 제공되어 있다. 알 수 있는 바와 같이, 본 연구 동안 실리콘 패치 (비교예)를 완벽히 0 (90% 이상 부착됨 (피부로부터 들림이 본질적으로 없음)을 가리킴)으로 평가한 응답자의 인원수는 본 연구 동안 완벽한 점수를 받았던 하이브리드보다 더 적었다. 사실, 실리콘 PSA에 대해서, 2개의 패치는 완전히 분리되었다 (5일 째에 첫 번째, 6일 째에 두 번째). 하이브리드는 지원자 시험 전체에 걸쳐 완벽한 점수를 나타내었다.
[표 5]
Figure pct00005
[표 6]
Figure pct00006
실시예 10 - 접착제 착용 연구 #2
에틸 아세테이트로부터 캐스팅된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물 (PSA 12)과 헵탄으로부터 캐스팅된 동일한 감압 고형물 (PSA 11)의 착용 시간을 비교하기 위해 제2 착용 연구를 수행하였다. 실시예 9의 제1 연구에서처럼 샘플 제조를 수행하였다. 전체 5명의 지원자에게 에틸 아세테이트로부터 캐스팅된 2개의 패치 (PSA 12) 및 헵탄으로부터 캐스팅된 2개의 패치 (PSA 11)를 적용하였다. 7.54 ㎠의 면적을 갖는 원형 패치들을 총 7일 (168시간) 이하 동안 그들의 우상완 또는 좌상완에 적용하였다. 패치 적용의 가변성을 제한하기 위해, 한 명의 지정된 사람이 패치들을 적용하였고, 참가자는 취급 방법을 보지 못하였다. 모든 다른 연구 파라미터는 하기 열거된 냉간 유동 점수를 추가한 것을 제외하고 제1 착용 연구와 동일하였다. 지원자에 의해 주어진 점수는 표 7 및 표 8에 제공되어 있다.
[표 7]
Figure pct00007
[표 8]
Figure pct00008
냉간 유동의 점수 매김
냉간 유동은 사용 동안 경피 패치 주변의 어두운 고리의 형성이고, 접착제가 패치로부터 흐르고 있음을 의미한다. 점수 매김에 도움이 되도록 냉간 유동을 겪은 패치의 사진을 촬영하였다. 경피 패치의 냉간 유동에 대한 점수는 아래에 나타낸 바와 같다:
0 = 냉간 유동이 전혀 관찰되지 않음
1 = 냉간 유동이 패치 상에서 관찰됨 (패치의 어두운 에지)
2 = 냉간 유동이 피부 상에서 최소 1 mm 미만으로 관찰됨
3 = 냉간 유동이 피부 상에서 1 mm 이상으로 관찰됨
냉간 유동은 접착제 패치 둘 모두의 유형에 대하여 관찰되었지만, 이는 헵탄으로부터 캐스팅된 하이브리드 점탄성 중합체 필름에 대해서는 덜 강한 것으로서 주관적으로 평가되었다. 지원자로부터 받은 응답이 표 9 및 표 10에 제공되어 있다.
[표 9]
Figure pct00009
[표 10]
Figure pct00010
비교할 경우, 에틸 아세테이트로부터 캐스팅되고, 아크릴레이트 외부 상을 갖는 하이브리드 접착제 (PSA 12)는 실리콘 외부 상을 갖는 헵탄으로부터 캐스팅된 접착제보다 7일 동안 착용할 경우 더 우수한 접착제 (착용) 특성을 가졌다. 그러나, 헵탄으로부터 캐스팅된 하이브리드 접착제 (PSA 11, 실리콘 외부 상)는 에틸 아세테이트로부터 캐스팅된 하이브리드 (PSA 12 아크릴레이트 외부 상)보다 더 적은 냉간 유동을 나타내었다.
실시예 11 - 용해도에 대한 도메인 배열의 영향
한센(Hansen) 용해도 파라미터는 하나의 재료가 다른 재료에 용해되어 용액을 형성할 경우 수학적으로 예측되는 평균을 제공한다. 헵탄 및 에틸 아세테이트 외에 어떤 용매가 하이브리드 고형물을 가용화할 지에 대한 예측은 한센 용해도 파라미터를 기준으로 이루어졌고, 이는 표 11에 포함되어 있다.
[표 11]
Figure pct00011
이러한 예측된 용해도를 표 12에 나타낸 바와 같이, 실험실에서 확인하였다. 한센 용해도 파라미터는 추가 용매의 우수한 예측 변수인 것으로 결정되었고, 따라서 대부분의 실험에서 사용되는 것 이상으로 다른 용매의 사용을 허용한다. 측정된 용해도를 50:50 EHA:MA 비를 갖고 에틸 아세테이트로부터 건조된 "저 점착성" 하이브리드 (PSA 3, 아크릴레이트 상 외부), 50:50 EHA:MA 비를 갖고 헵탄으로부터 건조된 "저 점착성" 하이브리드 (PSA 4, 실리콘 상 외부) 및 60:40 EHA:MA 비를 갖고 헵탄으로부터 건조된 "고 점착성" 하이브리드 (PSA 6, 실리콘 상 외부) 상에서 수행하였다. 하이브리드 고형물을 동일한 중량의 용매와 함께 병에 놓고 혼합 휠(mixing wheel) 상에 놓아 이를 수행하였다. 이러한 연구는 용매 선택을 통해 상 배열을 제어함으로써 재료의 용해도가 조작될 수 있고, 외부 상에 의해 주로 영향을 받음을 가리키는데, 예를 들어, 표 11은 헵탄이 실리콘에 대해 우수한 용매이고 아크릴레이트 (65:35 EHA:MA)에 대해 불량한 용매임을 가리키고, 표 12에서의 데이터에 의해 실리콘 상이 외부 (PSA 4에서처럼)인 경우 헵탄에서의 용해도가 향상됨이 확인된다.
[표 12]
Figure pct00012
표 12 주석: 용해도 없음 - 용매는 여전히 투명하였음; 불완전 - 용매는 탁해졌지만, 10% 초과의 고형물이 남았음; 거의 완전 - 5% 미만의 고형물이 남았음; 완전히 흡수된 용매 - 고형물은 팽창하지만 형상을 유지하였음.
실시예 12: 블렌딩을 통해 제어된 도메인 배열
이 실시예는 추가의 실리콘을 블렌딩하여 도메인 배향의 변화를 초래함으로써 유동학에 대한 영향을 보여준다.
실리콘 아크릴레이트 하이브리드 점탄성 조성물을 실시예 3에서 앞서 기술된 바와 같이 50:50 2EHA:MA로 구성된 48.8% 아크릴레이트와 함께 에틸 아세테이트에서 제조하였다. 용매의 완전 제거 후에 (강제식 공기 오븐, 24시간 동안 100℃), 하이브리드를 에틸 아세테이트 (50.6% 비휘발성 함량) 및 헵탄 (49.7% 비휘발성 함량) 둘 모두에서 분산시켰다. 이러한 용매화된 하이브리드 조성물 각각에, 추가의 실리콘 PSA를 첨가하여 추가의 용매와 함께 0 내지 48.8 중량%의 아크릴레이트 비 범위를 제공함으로써 모든 샘플에 대하여 50 중량% 비휘발성 함량을 달성하였다 (표 13 참고). 밤새 혼합한 후, 샘플을 이형 라이너 상에서 건조하여 모든 용매를 제거하였다. 건조된 샘플을 8 mm 스테인리스강 평행 판들이 설비된 TA ARES 레오미터 상에서 시험하였다. 샘플을 1.5 +/- 0.1 mm로 압축하고 트리밍하였다. 0.1 내지 100 rad/s 및 5개 점/디케이드에서 0.5% 변형률로 30℃에서 주파수 스위프를 수행하였다.
[표 13]
Figure pct00013
도 3에서 48.8% 아크릴레이트 (샘플 12-10 및 샘플 12-18)에서의 데이터 점은 에틸 아세테이트 및 헵탄에 분산된 이러한 하이브리드에 대응하며 (여기에 블렌딩된 실리콘 PSA는 없음), 이는 각각 저 및 고 모듈러스(modulus)를 나타내었다. 0% 아크릴레이트 (샘플 12-1 및 샘플 12-11)에서의 데이터 점은 하이브리드 조성물과 블렌딩하는 데 사용된 실리콘 PSA에 대응한다. 헵탄으로부터 건조된 샘플에 대하여, 실리콘은 아크릴레이트 농도 범위 전체를 통해 외부 연속 상이었지만, 모듈러스 및 복합 점도는 아크릴레이트 함량이 감소함에 따라 꾸준히 증가하였다. 에틸 아세테이트로부터 건조된 샘플에 대하여, 아크릴레이트는 48.8% 아크릴레이트에서 출발하는 외부 연속 상이었다. 그러나, 아크릴레이트 함량이 감소함에 따라, 아크릴레이트 함량이 약 22 내지 24 중량%에 도달할 때까지 모듈러스 및 복합 점도는 서서히 증가하였고, 이 점에서 상은 전환되고, 실리콘은 외부 연속 상이 되었다. 이 점에서, 에틸 아세테이트 분산액 및 헵탄 분산액으로부터 건조된 재료의 유동학적 데이터가 중첩되었다.
실시예 13: 이부프로펜 방출
본 실시예는 추가의 실리콘을 블렌딩하여 도메인 배향 변화를 초래함으로써 이부프로펜 방출에 대한 영향을 보여준다.
실리콘 아크릴레이트 하이브리드 점탄성 조성물 (하이브리드로서 지칭됨)을 실시예 3에서 앞서 기술된 바와 같이 50:50 2EHA:MA로 구성된 48.8% 아크릴레이트와 함께 에틸 아세테이트에서 제조하였다. 용매의 완전 제거 후에 (강제식 공기 오븐, 24시간 동안 100℃), 하이브리드를 에틸 아세테이트 (50.6% 비휘발성 함량)에서 분산시켰다. 이러한 용매화된 하이브리드 조성물에, 추가의 실리콘 PSA를 첨가하여 추가의 용매와 함께 5 내지 40 중량%의 아크릴레이트 비 범위를 제공함으로써 모든 샘플 및 2.5 중량% 이부프로펜에 대하여 50 중량% 비휘발성 함량을 달성하였다 (표 14 참고). 밤새 블렌딩한 후, 접착제를 플루오로중합체 이형 라이너 상으로 코팅하고 15분 동안 70℃로 건조하여 용매를 제거하였다. 건조 후, 접착제를 2 mil 마일라로 전달 라미네이팅하였고, 최종 코팅 중량은 7.0 ± 0.5 mg/㎠였다.
[표 14]
Figure pct00014
7/16" 펀치를 사용하여 각각의 제형 라미네이트로부터 패치를 펀칭하였다. 이형 라이너를 제거하고, 패치를 더 큰 이형 라이너 시트에 부착하였다. (2 내지 3 mil 어플리케이터에 의해) 2 mil 마일라 상에 코팅된 다우 코닝(등록상표) BIO-PSA 7-4302 시트로부터 1" 펀치를 사용하여 오버-라미네이트를 펀칭하였다. 오버-라미네이트로부터 이형 라이너를 제거하였고, 오버-라미네이트를 패치의 상단에 놓고, 패치가 중심에 오도록 유지시켰다. 이어서, 부착된 패치를 갖는 오버-라미네이트를 약 3 mL의 수용체 유체(receptor fluid)로 미리 충전된 프란츠(Franz) 확산 셀 (약 5 mL, 0.636 ㎠ 침투 면적)로 이동시켰다. 패치를 셀에 부착한 후, 공여체 캡(donor cap)을 제자리에서 캡핑하고, 셀을 수용체 유체로 최대 부피까지 충전하였다. 각각의 셀의 충전 시에 실험의 출발을 기록하였다 (셀들 사이에서 1분 스태거링(staggering)을 사용하여 샘플링 및 재충전에 필요한 시간을 맞추었다). 셀을 자성 교반하고 로간(Logan) 수동 프란츠 확산 장치를 사용하여 32℃에서 유지하였다. 이 연구를 위해, 인산 완충된 염수 (PBS) pH 7.4를 사용하여 0.5, 1, 1.5, 2, 4 및 6시간에서 1 mL 부분 대체를 수행하였다.
결과 (도 4)는 1시간 후 방출된 이부프로펜의 양이 패치에서 아크릴레이트 중량%가 증가함에 따라 감소하였음을 보여준다. 그러나, 20 내지 25 중량% 아크릴레이트에서 기울기 편차가 존재하였고, 이는 상 전환의 결과로서 관찰된 유동학 특성의 변화 (실시예 12에서 나타남)에 대응하는 아크릴레이트의 중량% 범위였다. 이러한 결과는 이러한 실리콘 아크릴레이트 하이브리드 점탄성 조성물로부터의 약물 전달이 하이브리드 재료의 상 배열을 조작함으로써 조절되거나 조정될 수 있음을 시사한다.
실시예 14: 에스트라다이올 방출
본 실시예는 추가의 실리콘을 블렌딩하여 도메인 배향 변화를 초래함으로써 에스트라다이올 방출에 대한 영향을 보여준다.
실리콘 아크릴레이트 하이브리드 점탄성 조성물 (하이브리드로서 지칭됨)을 실시예 3에서 앞서 기술된 바와 같이 50:50 2EHA:MA로 구성된 48.8% 아크릴레이트와 함께 에틸 아세테이트에서 제조하였다. 용매의 완전 제거 후에 (강제식 공기 오븐, 24시간 동안 100℃), 하이브리드를 에틸 아세테이트 (50.6% 비휘발성 함량)에서 분산시켰다. 이러한 용매화된 하이브리드 조성물에, 추가의 실리콘 PSA를 첨가하여 추가의 용매와 함께 5 내지 40 중량%의 아크릴레이트 비 범위를 제공함으로써 모든 샘플 및 1.0 중량% 에스트라다이올에 대하여 50 중량% 비휘발성 함량을 달성하였다 (표 15 참고). 밤새 블렌딩한 후, 접착제를 플루오로중합체 이형 라이너 상으로 코팅하고 5분 동안 92℃로 건조하여 용매를 제거하였다. 건조 후, 접착제를 2 mil 마일라로 전달 라미네이팅하였고, 최종 코팅 중량은 6.6 ± 0.7 mg/㎠였다.
[표 15]
Figure pct00015
7/16" 펀치를 사용하여 각각의 제형 라미네이트로부터 패치를 펀칭하였다. 이형 라이너를 제거하고, 패치를 더 큰 이형 라이너 시트에 부착하였다. (2 내지 3 mil 어플리케이터에 의해) 2 mil 마일라 상에 코팅된 다우 코닝(등록상표) BIO-PSA 7-4302 시트로부터 1" 펀치를 사용하여 오버-라미네이트를 펀칭하였다. 오버-라미네이트로부터 이형 라이너를 제거하였고, 오버-라미네이트를 패치의 상단에 놓고, 패치가 중심에 오도록 유지시켰다. 이어서, 부착된 패치를 갖는 오버-라미네이트를 약 3 mL의 수용체 유체로 미리 충전된 프란츠 확산 셀 (약 5 mL, 0.636 ㎠ 침투 면적)로 이동시켰다. 패치를 셀에 부착한 후, 공여체 캡을 제자리에서 캡핑하고, 셀을 수용체 유체로 최대 부피까지 충전하였다. 각각의 셀의 충전 시에 실험의 출발을 기록하였다 (셀들 사이에서 1분 스태거링을 사용하여 샘플링 및 재충전에 필요한 시간을 맞추었다). 셀을 자성 교반하고 로간 수동 프란츠 확산 장치를 사용하여 32℃에서 유지하였다. 이 연구를 위해, 탈이온수 중 40% v/v PEG-400을 사용하여 0.5, 1, 1.5, 2, 4 및 6시간에서 3 mL 부분 대체를 수행하였다.
이러한 결과 (도 5)는 6시간 후 방출된 에스트라다이올의 양이 패치에서 아크릴레이트 중량%가 20 내지 25 중량% 아크릴레이트일 때까지 증가함에 따라 감소하였음을 보여주고, 이는 상 전환의 결과로서 관찰된 유동학 특성의 변화 (실시예 12에서 나타남)에 대응하는 아크릴레이트의 중량% 범위이다. 이 점에서, 방출량은 아크릴레이트 함량 증가에 따라 실제로 증가하고 본질적으로 일정하게 유지되었다. 이러한 결과는 이러한 실리콘 아크릴레이트 하이브리드 점탄성 조성물로부터의 약물 전달이 하이브리드 재료의 상 배열을 조작함으로써 조절되거나 조정될 수 있음을 시사한다. 샘플 14-1에서 결정화된 에스트라다이올은 매우 낮은 방출을 초래하였고, 따라서 도 5에 나타나지 않는다.
실시예 15: 리도카인 방출
본 실시예는 추가의 실리콘을 블렌딩하여 도메인 배향 변화를 초래함으로써 리도카인 방출에 대한 영향을 보여준다.
실리콘 아크릴레이트 하이브리드 점탄성 조성물 (하이브리드로서 지칭됨)을 실시예 3에서 앞서 기술된 바와 같이 50:50 2EHA:MA로 구성된 48.8% 아크릴레이트와 함께 에틸 아세테이트에서 제조하였다. 용매의 완전 제거 후에 (강제식 공기 오븐, 24시간 동안 100℃), 하이브리드를 에틸 아세테이트 (50.6% 비휘발성 함량)에서 분산시켰다. 이러한 용매화된 하이브리드 조성물에, 추가의 실리콘 PSA를 첨가하여 추가의 용매와 함께 5 내지 40 중량%의 아크릴레이트 비 범위를 제공함으로써 모든 샘플 및 2.5 중량% 리도카인에 대하여 50 중량% 비휘발성 함량을 달성하였다 (표 16 참고). 밤새 블렌딩한 후, 접착제를 플루오로중합체 이형 라이너 상으로 코팅하고 15분 동안 70℃로 건조하여 용매를 제거하였다. 건조 후, 접착제를 2 mil 마일라로 전달 라미네이팅하였고, 최종 코팅 중량은 10.9 ± 0.5 mg/㎠였다.
[표 16]
Figure pct00016
7/16" 펀치를 사용하여 각각의 제형 라미네이트로부터 패치를 펀칭하였다. 이형 라이너를 제거하고, 패치를 더 큰 이형 라이너 시트에 부착하였다. (2 내지 3 mil 어플리케이터에 의해) 2 mil 마일라 상에 코팅된 다우 코닝(등록상표) BIO-PSA 7-4302 시트로부터 1" 펀치를 사용하여 오버-라미네이트를 펀칭하였다. 오버-라미네이트로부터 이형 라이너를 제거하였고, 오버-라미네이트를 패치의 상단에 놓고, 패치가 중심에 오도록 유지시켰다. 이어서, 부착된 패치를 갖는 오버-라미네이트를 약 3 mL의 수용체 유체로 미리 충전된 프란츠 확산 셀 (약 5 mL, 0.636 ㎠ 침투 면적)로 이동시켰다. 패치를 셀에 부착한 후, 공여체 캡을 제자리에서 캡핑하고, 셀을 수용체 유체로 최대 부피까지 충전하였다. 각각의 셀의 충전 시에 실험의 출발을 기록하였다 (셀들 사이에서 1분 스태거링을 사용하여 샘플링 및 재충전에 필요한 시간을 맞추었다). 셀을 자성 교반하고 로간 수동 프란츠 확산 장치를 사용하여 32℃에서 유지하였다. 이 연구를 위해, PBS pH 7.4를 사용하여 0.5, 1, 1.5, 2, 4 및 6시간에서 1 mL 부분 대체를 수행하였다.
이러한 결과 (도 6)는 1시간 후 방출된 리도카인의 양이 패치에서 아크릴레이트 중량%가 증가함에 따라 감소하였음을 보여준다. 그러나, 20 내지 25 중량% 아크릴레이트에서 기울기 편차가 존재하였고, 이는 상 전환의 결과로서 관찰된 유동학 특성의 변화 (실시예 12에서 나타남)에 대응하는 아크릴레이트의 중량% 범위였다. 이러한 결과는 이러한 실리콘 아크릴레이트 하이브리드 점탄성 조성물로부터의 약물 전달이 하이브리드 재료의 상 배열을 조작함으로써 조절되거나 조정될 수 있음을 시사한다.
실시예 16: 용매 교환
에틸 아세테이트를 첨가하여 PSA 8을 42% 고형물로 희석하였다. 이로부터, 대략 371 g을 오버헤드 혼합기, 딘-스타크(Dean-Stark) 트랩, 응축기 및 용매 공급 라인이 설비된 500 mL 3-목 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 115℃로 설정된 오일욕에서 가열된 반응기를 건조 N2를 사용하여 블랭킷하였다. 용액을 일정한 교반 하에 가열하고 대략 149 g의 에틸 아세테이트를 제거하여 대략 70% NVC를 수득하였다. 여기에, 대략 86 g의 n-헵탄을 펌프를 사용하여 공급 라인을 통해 반응기에 첨가하였다. 제2 용매의 첨가 후, 스트리핑을 재개하고, 대략 105 g의 용매를 제거하여 대략 78% NVC를 수득하였다.
용매 교환 후에, 용매를 완전히 제거하여 (강제식 공기 오븐, 24시간 동안 100℃) 상 전환이 용해도에 미치는 영향을 시험하였다. 비교예로서, PSA 8을 또한 건조시켜 용매를 제거하였다.
건조 후에, 고형물을 별도의 병에 넣고, n-헵탄을 첨가하여 60% NVC로 만들었다. 병을 혼합 휠 위에 놓고 분산시켰다.
[표 17]
Figure pct00017
본 실시예는 에틸 아세테이트로부터 헵탄으로의 용매 교환이 상 배열의 제어를 조장하여 헵탄이 제거된 경우 실리콘 외부 상을 초래함을 보여준다. 이렇게 함으로써, 실리콘 상이 아크릴레이트 상에서보다 더 큰 용해도를 갖는 다른 용매로 재료를 분산시키기가 훨씬 더 용이하다.
본 발명은 다양한 변형 및 대안적인 형태가 가능하지만, 특정 실시 형태들이 도면에서 예로서 나타내어져 있고 본 명세서에 상세하게 기재되었다. 그러나, 본 발명을 개시된 특정 형태에 한정시키고자 하는 것은 아님을 알아야 한다. 오히려, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 규정된 본 발명의 사상 및 범위 내에 있는 모든 변형, 등가물 및 대안을 포함하는 것이다.

Claims (16)

  1. 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물(multi-phase silicone acrylic hybrid visco-elastic composition)의 제조 방법으로서,
    (i) 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 작용기, 및
    실리콘 수지와,
    실리콘 중합체와,
    상기 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 작용기를 제공하는 규소-함유 캡핑제(capping agent)의 축합 반응 생성물
    을 포함하는 규소-함유 감압 접착제(pressure sensitive adhesive) 조성물을 제공하는 단계로서,
    상기 규소-함유 캡핑제는 일반 화학식 XYRb′SiZ3-b를 갖고,
    상기 식에서, X는 일반 화학식 AE-의 1가 라디칼이고
    (여기서, E는 -0- 또는 -NH-이고, A는 아크릴 기 또는 메타크릴 기이다),
    Y는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 2가 알킬렌 라디칼이고,
    R'는 메틸 또는 페닐 라디칼이고,
    Z는 1가 가수분해성 유기 라디칼 또는 할로겐이고,
    b는 0 또는 1이고,
    상기 실리콘 수지와 상기 실리콘 중합체는 반응하여 감압 접착제를 형성하고, 상기 규소-함유 캡핑제는 상기 실리콘 수지와 상기 실리콘 중합체가 반응되기 전에, 반응되는 동안에 또는 반응된 후에 도입되며,
    상기 규소-함유 캡핑제는 상기 실리콘 수지와 상기 실리콘 중합체가 축합 반응되어 상기 감압 접착제를 형성한 후에 상기 감압 접착제와 반응하거나, 또는
    상기 규소-함유 캡핑제는 상기 실리콘 수지 및 상기 실리콘 중합체와 동일계에서(in-situ) 반응하는, 상기 규소-함유 감압 접착제 조성물을 제공하는 단계;
    (ii) 개시제의 존재 하에 50℃ 내지 100℃의 온도에서 에틸렌계 불포화 단량체 및 상기 단계 (i)의 규소-함유 감압 접착제 조성물을 제1 용매에서 중합하여 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물을 형성하는 단계;
    (iii) 상기 제1 용매를 제거하는 단계; 및
    (iv) 제2 용매를 첨가하여 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 형성하는 단계로서, 상기 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 상 배열은 상기 제2 용매의 선택에 의해 선별적으로 제어되는, 상기 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 형성하는 단계
    를 포함하는, 제조 방법.
  2. 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 제조 방법으로서,
    (i) 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 작용기, 및
    실리콘 수지와,
    실리콘 중합체와,
    상기 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 작용기를 제공하는 규소-함유 캡핑제의 축합 반응 생성물
    을 포함하는 규소-함유 감압 접착제 조성물을 제공하는 단계로서,
    상기 규소-함유 캡핑제는 일반 화학식 XYRb′SiZ3-b를 갖고,
    상기 식에서, X는 일반 화학식 AE-의 1가 라디칼이고
    (여기서, E는 -0- 또는 -NH-이고, A는 아크릴 기 또는 메타크릴 기이다),
    Y는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 2가 알킬렌 라디칼이고,
    R'는 메틸 또는 페닐 라디칼이고,
    Z는 1가 가수분해성 유기 라디칼 또는 할로겐이고,
    b는 0 또는 1이고,
    상기 실리콘 수지와 상기 실리콘 중합체는 반응하여 감압 접착제를 형성하고, 상기 규소-함유 캡핑제는 상기 실리콘 수지와 상기 실리콘 중합체가 반응되기 전에, 반응되는 동안에 또는 반응된 후에 도입되며,
    상기 규소-함유 캡핑제는 상기 실리콘 수지와 상기 실리콘 중합체가 축합 반응되어 상기 감압 접착제를 형성한 후에 상기 감압 접착제와 반응하거나, 또는
    상기 규소-함유 캡핑제는 상기 실리콘 수지 및 상기 실리콘 중합체와 동일계에서 반응하는, 상기 규소-함유 감압 접착제 조성물을 제공하는 단계;
    (ii) 개시제의 존재 하에 50℃ 내지 100℃의 온도에서 에틸렌계 불포화 단량체 및 상기 단계 (i)의 규소-함유 감압 접착제 조성물을 제1 용매에서 중합하여 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물을 형성하는 단계;
    (iii) 상기 제1 용매보다 더 높은 비등점을 갖는 처리 용매를 첨가하는 단계; 및
    (iv) 상기 제1 용매의 대부분이 선별적으로 제거되도록 70℃ 내지 150℃의 온도로 열을 가하는 단계;
    (v) 상기 처리 용매를 제거하는 단계; 및
    (vi) 제2 용매를 첨가하여 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 형성하는 단계로서, 상기 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 상 배열은 상기 제2 용매의 선택에 의해 선별적으로 제어되는, 상기 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 형성하는 단계
    를 포함하는, 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제조 방법은 상기 단계 (iii) 전에, 상기 단계 (ii)로부터의 실리콘 아크릴 하이브리드 조성물을 비-하이브리드 감압 접착제 조성물과 블렌딩하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 상 배열은 상기 블렌딩하는 단계에 의해 선별적으로 제어되는, 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제조 방법은 상기 단계 (iv) 후에, 상기 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 비-하이브리드 감압 접착제 조성물과 블렌딩하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 상 배열은 상기 블렌딩하는 단계에 의해 선별적으로 제어되는, 제조 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제조 방법은 상기 단계 (vi) 후에, 상기 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 비-하이브리드 감압 접착제 조성물과 블렌딩하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 상 배열은 상기 블렌딩하는 단계에 의해 선별적으로 제어되는, 제조 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 생성된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물은 상기 제2 용매의 선택에 의해 선별적으로 제어된 연속 실리콘 외부 상 및 불연속 아크릴 내부 상을 함유하는, 제조 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 생성된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물은 상기 제2 용매의 선택에 의해 선별적으로 제어된 연속 아크릴 외부 상 및 불연속 실리콘 내부 상을 함유하는, 제조 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 용매는 휘발성 실리콘, 지방족 용매, 방향족 용매, 케톤, 에스테르, 할로겐화 용매, 미네랄 스피릿(mineral spirit) 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 제조 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 용매가 헵탄인 경우, 상기 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물은 실리콘 외부 상을 함유하는, 제조 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 용매가 에틸 아세테이트인 경우, 상기 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물은 아크릴레이트 외부 상을 함유하는, 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법에 의해 형성된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법에 의해 형성된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물로서, 실리콘 대 아크릴레이트의 비가 상기 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 상 배열을 선별적으로 제어하도록 5 내지 95 부 실리콘 대 95 내지 5 부 아크릴레이트인, 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물.
  13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법에 의해 형성된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 기재(substrate)에 적용하고 후속적으로 상기 제2 용매를 제거하는 방법에 의해 형성되는, 점탄성 중합체 필름.
  14. 제13항에 있어서, 상기 다중상 감압 접착제는 경피 약물 전달 시스템, 감압 접착제 필름, 필름 형성제 또는 의료 장치 부착에서 사용되는, 점탄성 중합체 필름.
  15. 적어도 하나의 활성물질 및 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법에 의해 형성된 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물을 포함하는 경피 약물 전달 시스템으로서, 상기 경피 약물 전달 시스템으로부터 상기 활성물질의 방출은 상기 다중상 실리콘 아크릴 하이브리드 점탄성 조성물의 상 배열을 선별적으로 제어함으로써 조정될 수 있는, 경피 약물 전달 시스템.
  16. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 다중상 감압 접착제는 경피 약물 전달 시스템, 감압 접착제 필름, 필름 형성제 또는 의료 장치 부착에서 사용될 경우 상기 점탄성 중합체 필름의 물리적 특성 및 용해도 특성의 제어 및 조절을 허용하는, 점탄성 중합체 필름.
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