CN110325584B - 医疗设备用弹性体成型体、医疗设备用弹性体成型体的制造方法和医疗设备 - Google Patents
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Abstract
医疗设备用管(1)包含:含有经交联的交联氟系弹性体的弹性体部(2);以及偏向分布于弹性体部(2)的表层部(Ss)、在沿着外周面(1a)和内周面(1b)的方向上取向的填充材料(3),该填充材料(3)的长轴方向尺寸相对于短轴方向尺寸之比即长宽比为5以上且比表面积为3m2/g以上10m2/g以下。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备用弹性体成型体、医疗设备用弹性体成型体的制造方法和医疗设备。
本申请基于2017年7月7日在日本提交的日本特愿2017-133872号要求优先权,将其内容援用于此。
背景技术
医疗设备大多在使用前后进行消毒和灭菌。因此,对于医疗设备的构成部件,要求即使反复进行一定程度的消毒处理和灭菌处理也可维持医疗设备的动作所需要的物理特性的程度的耐性。例如,对于医疗设备的构成部件,要求即使经受一定程度的消毒处理和灭菌处理也可抑制强度、滑动性、柔软性等物理特性的降低的程度的耐化学药品性、耐热性等。
例如,专利文献1、2中提出了一种内窥镜用弹性体成型体和内窥镜的弯曲部用外皮,其通过在耐化学药品性优异的氟系弹性体主剂中添加碳、氧化铝等混配剂而提高了物理耐性。
例如,专利文献3中提出了一种内窥镜用弹性体成型体,其通过包含两种以上的可交联的氟系弹性体的主剂而提高了对消毒处理和灭菌处理的耐性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2011/126017号
专利文献2:日本特开平11-32978号公报
专利文献3:日本特开2005-245517号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是,上述的现有技术中存在以下问题。
在专利文献1~3所记载的技术中,为了提高作为医疗设备的耐性而使用了以氟系弹性体作为主要成分的弹性体成型体。氟系弹性体是粘着性强的材料,因此在与其他部件接触而使用的情况下,润滑性容易变差。若滑动阻力变得过大,则存在可能使医疗设备的操作变得困难、或者产生医疗设备的动作不良的问题。
为了降低成型体表面的粘着性,还考虑了含有改善物理特性的填充材料来形成成型体。但是,填充材料的量越多,弹性体成型体的柔软性越降低,因此存在无法用于需要柔软性的医疗设备的构成部件的问题。
本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的在于提供一种能够在保持柔软性的同时提高表面的润滑性的医疗设备用弹性体成型体和医疗设备用弹性体成型体的制造方法。
本发明的目的在于提供能够降低使用时的滑动负荷的医疗设备。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题,本发明第1方式的医疗设备用弹性体成型体包含:
含有经交联的交联氟系弹性体的弹性体部;以及
偏向分布于上述弹性体部的表层部、在沿着成型体表面的方向上取向的填充材料,该填充材料的长轴方向尺寸相对于短轴方向尺寸之比即长宽比为5以上且比表面积为3m2/g以上10m2/g以下。
上述医疗设备用弹性体成型体中,上述填充材料可以包含氧化铝。
上述医疗设备用弹性体成型体中,相对于上述交联氟系弹性体100质量份,可以含有0.2质量份以上1质量份以下的上述填充材料。
上述医疗设备用弹性体成型体中,上述交联氟系弹性体可以包含含有偏二氟乙烯作为单体的三元共聚物。
上述医疗设备用弹性体成型体中,上述弹性体部可以进一步包含不与上述交联氟系弹性体发生交联的液态氟系弹性体。
上述医疗设备用弹性体成型体中,相对于上述交联氟系弹性体100质量份,可以含有10质量份以上50质量份以下的上述液态氟系弹性体。
上述医疗设备用弹性体成型体中,相对于上述交联氟系弹性体100质量份,可以进一步包含大于0质量份且为10质量份以下的交联助剂。
上述医疗设备用弹性体成型体中,上述交联助剂可以包含异氰脲酸三烯丙酯。
上述医疗设备用弹性体成型体中,相对于上述交联氟系弹性体100质量份,可以进一步包含大于0质量份且为50质量份以下的增强剂。
上述医疗设备用弹性体成型体中,上述增强剂可以包含热裂法炭黑。
本发明第2方式的医疗设备具备上述医疗设备用弹性体成型体。
本发明第3方式的医疗设备用弹性体成型体的制造方法包括:将包含未交联的氟系弹性体和长轴方向尺寸相对于短轴方向尺寸之比即长宽比为5以上且比表面积为3m2/g以上10m2/g以下的填充材料的成型用材料进行混炼,形成门尼粘度ML1-10(100℃)为30M以上40M以下的成型用混炼物;以及将上述成型用混炼物以30mm/分钟以上150mm/分钟以下的流速注入到成型模具的成型空间中,由此对上述成型用混炼物进行成型。
发明的效果
本发明的医疗设备用弹性体成型体和医疗设备用弹性体成型体的制造方法能够在保持柔软性的同时提高表面的润滑性。
本发明的医疗设备能够降低使用时的滑动负荷。
附图说明
图1是示出本发明第1实施方式的医疗设备用弹性体成型体的一例的示意性截面图。
图2是图1中的A部的部分放大图。
图3A是示出本发明第1实施方式的医疗设备用弹性体成型体的填充材料的一例的示意性俯视图。
图3B是示出本发明第1实施方式的医疗设备用弹性体成型体的填充材料的一例的示意性主视图。
图4是图2中的B视图。
图5是示出本发明第1实施方式的医疗设备用弹性体成型体的制造方法中使用的成型模具的一例的示意图。
图6是本发明第1实施方式的医疗设备用弹性体成型体的制造方法的工序说明图。
图7是本发明第1实施方式的医疗设备用弹性体成型体的制造方法的工序说明图。
图8是示出本发明第1实施方式的变形例的医疗设备用弹性体成型体的填充材料的一例的示意性立体图。
图9是示出本发明第2实施方式的医疗设备的一例的示意性立体图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。在全部附图中,即使在实施方式不同的情况下,对于相同或相当的部件也标注相同的符号并省略共通的说明。
[第1实施方式]
对本发明第1实施方式的医疗设备用弹性体成型体进行说明。
图1是示出本发明第1实施方式的医疗设备用弹性体成型体的一例的示意性截面图。图2是图1中的A部的部分放大图。图3A是示出本发明第1实施方式的医疗设备用弹性体成型体的填充材料的一例的示意性俯视图。图3B是示出本发明第1实施方式的医疗设备用弹性体成型体的填充材料的一例的示意性主视图。图4是图2中的B视图。
使用本实施方式的医疗设备用弹性体成型体的医疗设备没有特别限定。作为可以使用本实施方式的医疗设备用弹性体成型体的医疗设备的示例,例如可以举出内窥镜装置、内窥镜用处置器具、外科治疗设备等。
在本实施方式的医疗设备用弹性体成型体用于内窥镜装置的情况下,医疗设备用弹性体成型体可以用于例如弯曲部或插入部的外皮、对管状部件进行增强的抗弯折部件、开关按钮、覆盖开关按钮的外皮、圆形环、密封部件等。
本实施方式的医疗设备用弹性体成型体的成型形状没有特别限制。医疗设备用弹性体成型体的形状根据使用医疗设备用弹性体成型体的医疗设备的需要来决定。
例如,作为医疗设备用弹性体成型体的形状,可以举出片状、棒状、环状、筒状、箱状、盖状、线圈状、袋状、带状、块状等示例。例如,作为医疗设备用弹性体成型体的形状,也可以使用无法单纯地视为上述形状的适当的立体形状。
下面,如图1所示,以医疗设备用弹性体成型体的形状为筒状的情况为例进行说明。
作为本实施方式的医疗设备用弹性体成型体的医疗设备用管1形成为圆筒状。医疗设备用管1的外周面1a(成型体表面)和内周面1b(成型体表面)的截面形状分别为圆形。
医疗设备用管1可以用于医疗设备的一部分,也可以将医疗设备用管1本身作为医疗设备使用。
例如,医疗设备用管1可以用作内窥镜装置的弯曲部或插入部的外皮管。例如,医疗设备用管1可以作为医疗设备的一部分或医疗设备用于形成适当的液体或气体的流道的用途。
如图2所示,医疗设备用管1具备弹性体部2和填充材料3。
弹性体部2构成医疗设备用管1的主要部分。弹性体部2沿着医疗设备用管1的外形进行成型,具备构成外周面1a(内周面1b)的至少一部分的表面2a(2b)。
弹性体部2包含高分子氟化合物经交联而成的交联氟系弹性体。弹性体部2更优选分散有液态氟系弹性体。液态氟系弹性体能够进一步提高弹性体部2的柔软性。
弹性体部2可以根据需要包含适当的添加剂成分。作为添加剂成分的示例,可以举出交联剂、交联助剂、增强剂、增塑剂、软化剂、抗老化剂、吸酸剂、内部防粘剂、加工助剂、润滑剂、固化剂等。弹性体部2中包含的添加剂成分可以为一种,也可以为两种以上。
作为交联氟系弹性体,只要是在分子内具有氟原子的经交联而成的弹性体就没有特别限定。作为交联氟系弹性体的具体例,例如可以举出交联氟橡胶、氟系热塑性弹性体等。
作为交联氟橡胶中包含的高分子氟化合物,可以举出二元共聚物和三元共聚物。交联氟橡胶可以含有二元共聚物和三元共聚物中的至少一者。
作为二元共聚物的示例,例如可以举出偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-丙烯共聚物、四氟乙烯-氟甲基乙烯基醚共聚物等。
作为三元共聚物的示例,例如可以举出偏二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-丙烯-四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物等。
交联氟橡胶中更优选包含结晶性低的偏二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯共聚物。包含偏二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯共聚物时,弹性体部2的柔软性进一步提高。
作为热塑性弹性体中包含的高分子氟化合物的示例,例如可以举出乙烯-四氟乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、聚偏二氟乙烯、三氟氯乙烯-乙烯共聚物等。
关于液态氟系弹性体的种类,只要是常温下为液态、不具有与交联氟系弹性体形成交联结构的交联反应基团的氟系弹性体就没有特别限定。通过使这样的液态氟系弹性体分散在弹性体部2中,与弹性体部2中不包含液态氟系弹性体的情况相比,弹性体部2的柔软性提高。
在弹性体部2中包含液态氟系弹性体的情况下,相对于交联氟系弹性体100质量份,更优选含有10质量份以上50质量份以下的液态氟系弹性体。
液态氟系弹性体的含量小于10质量份时,用于形成弹性体部2的成型用材料的流动性可能过于降低。其结果,后述的填充材料3可能难以移动到弹性体部2的表面附近。
液态氟系弹性体的含量大于50质量份时,在医疗设备用管1中,液态氟系弹性体可能容易渗出到表面。若液态氟系弹性体容易渗出到表面,则弹性体部2的表面2a、2b的粘着性可能增大。
作为交联剂的示例,例如可以举出过氧化酮类、过氧化二酰类、二烷基过氧化物类、过氧化缩酮类、过氧化酯类、过碳酸酯类等。
作为过氧化酮类的示例,可以举出过氧化甲基乙基酮、二甲基过氧化酮等。
作为过氧化二酰类的示例,可以举出过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酰间甲基苯甲酰等。
作为二烷基过氧化物类的示例,可以举出2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)3-己炔等。
作为过氧化缩酮类的示例,可以举出1,1-双(叔己基过氧基)环己烷、1,1-双(叔丁基过氧基)环己烷等。
作为过氧化酯类的示例,可以举出2,5-二甲基-2,5-双(苯甲酰基过氧基)-3-己炔、过氧化苯甲酸叔己酯等。
作为过碳酸酯类的示例,可以举出过氧化二碳酸二异丙酯、双(4-叔丁基环己基)过氧化碳酸酯等。
上述的交联剂中,特别优选在弹性体部2中包含2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷。这种情况下,可得到更适于医疗设备用管1的成型的交联速度。因此,在医疗设备用管1的成型中可抑制欠注、焦痕的发生。
在弹性体部2中包含交联剂的情况下,相对于交联氟系弹性体100质量份,更优选含有1.5质量份以上5质量份以下的交联剂。
交联剂的含量小于1.5质量份时,可能会产生未交联部。其结果,弹性体部2可能从未交联部断裂。
交联剂的含量大于5质量份时,可能残留未反应物。其结果,可能产生渗出等外观不良。
作为交联助剂的示例,例如可以举出烯丙基系化合物、丙烯酸系化合物等。
作为烯丙基系化合物的示例,可以举出异氰脲酸三烯丙酯、异氰脲酸三甲代烯丙酯、氰尿酸三烯丙酯等。
作为丙烯酸系化合物的示例,可以举出三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1,9-壬二醇二甲基丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯等。
上述的交联助剂中,更优选在弹性体部2中包含异氰脲酸三烯丙酯。
这种情况下,通过异氰脲酸三烯丙酯的三官能烯丙基使交联效率提高,因此弹性体部2的撕裂强度进一步提高。此外,通过弹性体部2的异氰脲酸三烯丙酯的三嗪环的导入,弹性体部2的耐热性、耐水解性、耐候性提高。
在弹性体部2中包含交联助剂的情况下,相对于交联氟系弹性体100质量份,更优选含有大于0质量份且为10质量份以下的交联助剂。
含有交联助剂时,交联效率提高,因此弹性体部2的机械特性进一步提高。
交联剂的含量大于10质量份时,可能发生由未在交联反应中使用的交联助剂所致的渗出。其结果,医疗设备用管1可能发生外观不良。
作为增强剂的示例,例如可以举出热裂法炭黑、炉黑、槽法炭黑、二氧化硅、硫酸钡、氧化钛、碳酸钙、硅酸钙、硅酸镁、硅酸铝、钛酸钾、粘土、硅灰石、氢氧化铝、氢氧化镁、高岭土、蒙脱土、玻璃填料、玻璃纤维、碳纳米管、纤维素纳米纤维等。
添加在弹性体部2中的增强剂可以为一种,也可以为两种以上。
上述的增强剂中,更优选包含热裂法炭黑。这种情况下,弹性体部2的拉伸强度进一步提高。
在弹性体部2中包含增强剂的情况下,相对于交联氟系弹性体100质量份,更优选含有大于0质量份且为50质量份以下的增强剂。
含有增强剂时,弹性体部2的机械特性进一步提高。
增强剂的含量大于50质量份时,弹性体部2的柔软性可能会降低。
如图2所示,填充材料3偏向分布于弹性体部2的表层部Ss。此外,至少在作为成型体表面的医疗设备用管1的外周面1a(内周面1b)的附近3A和附近3B,填充材料3在沿着外周面1a(内周面1b)的方向上取向。
此处,弹性体部2的表层部Ss如下定义。将从弹性体部2的表面2a(2b)到弹性体部2的作为层厚方向的中心的层厚中心面C的距离表示为hc。此时,弹性体部2的表层部Ss被定义为距弹性体部2的表面2a(2b)的距离为hs(=0.01·hc)的范围。
以下,将弹性体部2中除了与表层部Ss重叠的范围以外的区域称为弹性体部2的中心部Sc。
填充材料3“偏向分布于表层部Ss”是指,表层部Ss的填充材料3的量多于中心部Sc的填充材料3的量。
例如,在医疗设备用管1中,填充材料3可以在中心部Sc分布0%以上且小于40%、在表层部Ss分布60%以上100%以下。医疗设备用管1中,填充材料3更优选在中心部Sc分布0%以上且小于25%、在表层部Ss分布75%以上100%以下。
本发明中,外周面1a(内周面1b)的“附近”被定义为距外周面1a(内周面1b)的距离为0.5·hs的范围。
填充材料3更优选在整个表层部Ss中在沿着外周面1a(内周面1b)的方向上取向。
中心部Sc和表层部Ss中的填充材料3的分布量例如可以通过计数医疗设备用管1的适当的截面中的填充材料3来测定。
在医疗设备用弹性体成型体形成为块状的情况下,表层部和中心部的边界通过下述的距离hs来规定,该距离hs是代替上述的距离hc,以弹性体部的表面与弹性体部的中心的距离为基准,与上述同样地求出的。
填充材料3具有可在沿着医疗设备用管1的外周面1a(内周面1b)的方向上取向的适当的形状。
本实施方式中,填充材料3具有满足长轴方向尺寸相对于短轴方向尺寸之比即长宽比为5以上且比表面积为3m2/g以上10m2/g以下的形状。
长宽比的更优选的范围为10以上。需要说明的是,长宽比可以为100以下、更优选为50以下。
作为这样的形状的示例,可以举出平板状、弯曲板状、棒状、针状等形状。
例如,如图3A和图3B所示,在填充材料3由板状粒子构成的情况下,作为填充材料3的代表尺寸,确定了长径L1、短径L2、板厚L3(其中L1≥L2>L3)。
长径L1被定义为从沿着在填充材料3的外形看起来最大的方向上延伸的轴线A3的方向观察时的最大外形尺寸。长径L1为填充材料3中的最大外形尺寸。长径L1成为填充材料3中规定上述长宽比的长轴方向尺寸。与轴线A3正交、在长径L1的测定方向上延伸的轴线A1成为表示作为填充材料3的立体形状的长轴方向的轴线。
此外,轴线A1也成为规定从沿着轴线A3的方向观察的俯视外形的长轴方向的轴线。
短径L2被定义为从沿着轴线A3的方向观察时的最小外形尺寸。与轴线A3正交、在短径L2的测定方向上延伸的轴线A2成为表示俯视外形的短轴方向的轴线。
板厚L3是在沿着轴线A3的方向上测定的填充材料3的最大外形尺寸。板厚L3成为填充材料3中规定上述长宽比的短轴方向尺寸。
图3A和图3B所示的填充材料3的长宽比由L1/L3定义。
关于图3A和图3B所示的填充材料3的俯视形状,作为一例,为六边形的板状粒子。但是,填充材料3的俯视形状并不限于六边形。例如,填充材料3的俯视形状也可以为六边形以外的凸多边形、凹多边形、椭圆形、各种凹凸形状和弯曲形状组合而成的不定形状等。
关于填充材料3中的长径L1与短径L2之比,只要由长径L1和板厚L3得到的长宽比为上述范围就没有特别限定。例如,长径L1和短径L2可以彼此相等。
图3B中示出了填充材料3的板厚恒定的情况的示例。但是,填充材料3的板厚也可以根据部位而连续地或阶段地变化。例如,填充材料3的板厚可以在俯视时的填充材料3的中心部最大、随着朝向俯视时的填充材料3的周边部而减少。
以下,作为一例,以填充材料3为板状粒子的情况为例进行说明。
在填充材料3为板状粒子的情况下,“在沿着外周面1a(内周面1b)的方向上取向”是指轴线A3朝向外周面1a(内周面1b)的法线方向(与法线大致平行)。本实施方式中,外周面1a(内周面1b)的法线方向与医疗设备用管1的径向、以及外周面1a与内周面1b之间的层状部的层厚方向一致。
因此,如图4中示意性示出,关于填充材料3,在沿医疗设备用管1的径向观察时,填充材料3以看起来与俯视外形大致相同的朝向配置。
在表面2a露出的填充材料3可以以填充材料3的俯视时的最大外形的范围露出。但是,根据填充材料3的表面形状或取向的程度,填充材料3的露出范围也可以为比俯视时的最大外形小的范围。
由于图4为示意图,因而在图4中,描绘了各填充材料3的俯视外形和俯视外形的尺寸相等的情况的示例。但是,填充材料3也可以混合存在有在上述长宽比和比表面积的范围内可取得的各种形状和尺寸的粒子。
此外,图4中,填充材料3的俯视时的长轴方向被描绘成与医疗设备用管1的轴向(图4的左右方向)一致。但是,填充材料3的俯视时的长轴方向也可以为与医疗设备用管1的轴向交叉的方向。
如图2所示,埋设在弹性体部2的内部的多个填充材料3在医疗设备用管1的径向上相互层积。由于图2为示意图,因而图2中仅示出了各填充材料3将弹性体部2的一部分夹在中间而进行层积的情况的示例。在像这样各填充材料3将弹性体部2的一部分夹在中间而进行层积的情况下,即使填充材料3密集,也可确保医疗设备用管1的柔软性。
但是,只要无损于医疗设备用管1的柔软性,填充材料3彼此也可以不将弹性体部2的一部分夹在中间而进行层积。
填充材料3更优选沿医疗设备用管1的径向观察时的分布在轴向和周向上大致均匀。
作为填充材料3的材质,只要是具有上述形状、在从表面2a、2b露出的情况下能够提高医疗设备用管1的表面的润滑性的材料就没有特别限定。
作为填充材料3的材质的示例,例如可以举出氧化铝、云母、硅藻土、滑石、粘土、勃姆石等。
上述的材质之中,更优选使用氧化铝。氧化铝具有牢固的晶体结构,因此医疗设备用管1的开孔耐性特别良好。
相对于交联氟系弹性体100质量份,更优选含有0.2质量份以上1质量份以下的填充材料3。
填充材料3的含量若小于0.2质量份,则外周面1a的附近3A和内周面1b的附近3B的填充材料3的分布量变得过少,因此表面2a、2b上的填充材料3的露出量可能会变得过少。其结果,外周面1a和内周面1b的润滑性可能会降低。
填充材料3的含量若大于1质量份,则医疗设备用管1的刚性可能过大。其结果,医疗设备用管1的柔软性可能会降低。
以上说明的医疗设备用管1通过以下说明的本实施方式的医疗设备用弹性体成型体的制造方法进行制造。
图5是示出本发明第1实施方式的医疗设备用弹性体成型体的制造方法中使用的成型模具的一例的示意图。图6、7是本发明第1实施方式的医疗设备用弹性体成型体的制造方法的工序说明图。
本实施方式的医疗设备用弹性体成型体的制造方法具备混炼工序和成型工序。
混炼工序中包括:将包含未交联的氟系弹性体和填充材料3的弹性体成型用材料进行混炼,形成成型用混炼物。
未交联的氟系弹性体中至少包含用于形成上述交联氟系弹性体的原料成分。在弹性体部2中含有上述液态氟系弹性体的情况下,成型用混炼物中的未交联的氟系弹性体中也包含液态氟系弹性体。
弹性体成型用材料中可以根据需要包含上述的添加剂成分。
作为混炼装置,例如可以使用开炼机、捏合机、班伯里混炼机等混炼机。
利用混炼装置对弹性体成型用材料进行混炼时,形成成型用混炼物。成型用混炼物中,弹性体成型用材料的各成分大致均匀分散。
在进行混炼工序后进行成型工序。成型工序中包括:将成型用混炼物以30mm/分钟以上150mm/分钟以下的流速注入到成型模具的成型空间中,由此利用成型模具对成型用混炼物进行成型。
成型工序通过可以将成型混炼物以上述流速注入到成型空间中的适当的成型方法来进行。作为成型方法,例如使用传递成型、注射成型等。
为了实施这样的成型方法,使用分别装备有用于形成医疗设备用管1的形状的成型模具的传递成型机、注射成型机等。
以下,作为一例,以进行传递成型的情况为例进行说明。
图5中示出了用于通过传递成型制造医疗设备用管1的成型装置50。
成型装置50具备成型模具53和加压部54。尽管省略图示,但成型装置50具备对包括加压部54的动作的装置动作进行控制的控制部。
成型模具53具备上模51A、中模51B、下模51C和流速传感器55。
上模51A具备作为配置成型用混炼物60的穴部的料腔部51a。
中模51B具有形成成型品的外形的成型面51c,与上模51A一起构成型腔。本实施方式中,成型面51c由用于转印医疗设备用管1的外周面1a的形状的圆柱状的穴部构成。
在图5所示的示例中,示出了在图示截面内的3处分别进行医疗设备用管1的成型的多模穴的成型模具53。
在料腔部51a与型腔之间设有将成型用混炼物60输送到后述的成型空间内的浇口51b。
浇口51b通过从料腔部51a朝向型腔缩径而使在浇口51b内输送的成型用混炼物60加速。
下模51C是在与中模51B密合的板51d上立设可插入到成型面51c的内侧的型芯52而构成的。本实施方式的情况下,型芯52由具有用于转印医疗设备用管1的内周面1b的形状的成型面52c的圆柱状部件构成。
在如图5所示的成型模具53关闭的状态下,在中模51B的成型面51c与分别插入在由成型面51c形成的穴部中的型芯52的成型面52c之间形成有与医疗设备用管1的外形对应的圆筒状的成型空间F1、F2、F3。
流速传感器55是对成型用混炼物60的流速进行测定的装置部分。利用流速传感器55得到的流速的测定值用于通过省略图示的控制部对后述的加压部54的动作进行控制。图5中,作为一例,为流速传感器55对成型空间F1中的流速进行测定的情况的示例。其中,流速传感器55也可以设置有多个以能够测定其他成型空间的流速。此外,流速传感器55也可以在1个成型空间中沿流动方向配置有多个。
加压部54是通过对配置于料腔部51a中的成型用混炼物60朝向浇口51b进行加压而将成型用混炼物60输送到成型空间F1、F2、F3内的装置部分。
加压部54可以进行用于使成型空间F1、F2、F3内流动的成型用混炼物60的流速为30mm/分钟以上150mm/分钟以下的加压。
加压部54的动作基于流速传感器55检测出的流速通过省略图示的控制部进行控制。
在利用成型装置50对成型用混炼物60进行成型时,将按照成型所需要的分量称量出的的成型用混炼物60载置在料腔部51a上。
成型装置50的控制部使加压部54朝向料腔部51a移动。成型用混炼物60在来自加压部54的加压力下通过浇口51b被输送到成型空间F1、F2、F3内。
成型空间F1、F2、F3是与医疗设备用管1对应的沿图5的纵向延伸的圆筒状的空间。因此,从浇口51b流入的成型用混炼物60沿着各成型空间F1、F2、F3的长度方向被压入。
此时,通过省略图示的控制部对加压部54的加压力进行控制,由此在成型空间F1、F2、F3内流动的成型用混炼物60的流速达到从30mm/分钟以上150mm/分钟以下的范围中预先选定的流速。
成型用混炼物60被填充至成型空间F1、F2、F3的内部时,由加压部54进行的加压停止。
之后,为了使成型用混炼物60中包含的交联氟系弹性体的原料进行交联,将成型模具53的温度升高至交联用温度。由此,对可交联但未交联的氟系弹性体进行交联,形成交联氟系弹性体。
目标交联完成后,将成型品脱模。之后,成型品根据需要为了进行2次交联而进一步进行加热、或者切断成适当尺寸。
如此制造医疗设备用管1。
此处,对利用本制造方法使填充材料3在表层部Ss发生取向的原理进行说明。由于各成型空间的构成相同,因而下文中以成型空间F1为例进行说明。
图6中示意性示出了到达成型空间F1的入口部的成型用混炼物60的状态。下面,首先以成型用混炼物60中包含作为交联氟系弹性体的原料的未交联氟系弹性体2A和液态氟系弹性体2B的情况为例进行说明。
液态氟系弹性体2B在常温下为液态,因而具有降低作为成型用混炼物60整体的柔软性和粘度的作用。此外,液态氟系弹性体2B通过混炼也会与填充材料3混合。具体地说,液态氟系弹性体2B附着于成型用混炼物60中的填充材料3上、或者以包含填充材料3的状态使填充材料3分散在液态氟系弹性体2B内。由此,液态氟系弹性体2B介于填充材料3与未交联氟系弹性体2A之间。因此,液态氟系弹性体2B具有提高成型用混炼物60内的填充材料3的移动性的作用。
下文中,将成型用混炼物60中的附着有液态氟系弹性体2B、或者分散在液态氟系弹性体2B内的填充材料3称为“伴有液态氟系弹性体2B的填充材料3”。
如图7所示,成型用混炼物60被输送到成型空间F1中时,成型用混炼物60在夹于成型面51c、52c之间的定宽的区域中沿成型空间F1的长度方向被压入,以层流方式从图7的上方向下方流动。由于成型用混炼物60为粘性流体,因而成型用混炼物60中的速度分布由牛顿粘性定律决定。具体地说,如图7中示意性示出的速度分布v所示,形成了作为壁面的成型面51c、52c的流速为0、成型面51c、52c的中间面M处为最大流速的速度分布。
因此,在成型空间F1中,流动性高的成分沿着中间面M先行流动。与之相对,流动性低的成分滞留在成型面51c、52c的附近。因此,在成型空间F1的流道截面中,流动性低的成分容易分布在成型品的表层部。
例如,在成型用混炼物60中,液态氟系弹性体2B是流动性最高的成分,因此容易集中在中间面M附近而先行流动。先行的液态氟系弹性体2B流过的流道中,后行的其他成分也变得容易流动。
流动性低的未交联氟系弹性体2A紧贴在成型面51c、52c的附近而成型为成型面51c、52c的形状。
由于填充材料3与球形等相比长宽比更高,因此作为单体是流动性低的成分。但是,伴有液态氟系弹性体2B的填充材料3的流动性提高,因此在一定程度上与液态氟系弹性体2B一起移动。
但是,当伴有液态氟系弹性体2B的填充材料3移动至流速低的区域时,填充材料3从流动性更高的液态氟系弹性体2B上被留下来。
留下来的填充材料3通过粘性大的未交联氟系弹性体2A的缓慢流动而向更靠近成型面51c(52c)的方向被挤压。进而通过同样的流动,以阻力更小的姿态进行取向。具体地说,填充材料3按照沿着成型面51c、52c的方式进行取向。
这样,在成型空间F1内流动的成型用混炼物60中,液态氟系弹性体2B容易集中在靠近中间面M的区域,交联氟系弹性体2A和填充材料3容易集中在靠近成型面51c、52c的区域。进而,由于成型面51c、52c附近的填充材料3沿着成型面51c、52c进行取向,因此在成型面51c、52c的附近形成填充材料3的密度高的层状部。
这样,形成了如图2所示的填充材料3偏向分布于表层部Ss的结构。
在这样的状态下进行交联时,由于填充材料3的配置被固定,因此制造出与成型用混炼物60的内部结构具有同样构成的医疗设备用管1。
以上以成型用混炼物60中包含液态氟系弹性体2B的情况为例进行了说明。但是,即使在成型用混炼物60中不包含液态氟系弹性体2B的情况下,由于成型用混炼物60中的各成分的流动性不均匀,因此成型用混炼物60中也包含流动性高的成分和流动性低的成分。因此,通过根据成型用混炼物60的粘度适当地设定流速,可以使填充材料3同样地进行分布。
根据作为本实施方式的医疗设备用弹性体成型体的医疗设备用管1,由于填充材料3的一部分在外周面1a、内周面1b露出,因此与仅使具有粘着性的弹性体部2在外周面1a、内周面1b露出的情况相比,医疗设备用管1的表面的润滑性提高。
此外,由于表层部Ss中的填充材料3沿着外周面1a(内周面1b)进行取向,因此内部的弹性体部2被大量的填充材料3以大致层状进行覆盖。因此,可抑制从内部的渗出。此外,由于填充材料3抵抗来自外部的外力,因此医疗设备用管1的机械耐性提高。具体地说,医疗设备用管1的强度、开孔强度、撕裂强度、硬度等提高。
医疗设备用管1中,在占据比表层部Ss更大的区域的中心部Sc中大量分散有柔软性高的液态氟系弹性体2B、并且作为使柔软性降低的原因的填充材料3的分布量少,因此可确保医疗设备用管1的柔软性。
这样,本实施方式的医疗设备用弹性体成型体和医疗设备用弹性体成型体的制造方法能够在确保柔软性的同时提高表面的润滑性,能够提高表面的滑动性。
根据本实施方式的医疗设备用弹性体成型体的制造方法,仅通过由均匀分散有填充材料3的成型用混炼物60对成型的流速进行适当控制,就能够使填充材料3在偏向分布于表层部Ss的同时进行取向。因此,根据本实施方式的医疗设备用弹性体成型体的制造方法,能够容易地制造出填充材料3的分布和取向受到了控制的医疗设备用管1。
[变形例]
接着对本实施方式的变形例的医疗设备用弹性体成型体进行说明。
图8是示出本发明第1实施方式的变形例的医疗设备用弹性体成型体的填充材料的一例的示意性立体图。
如图1所示,本变形例的医疗设备用管21(医疗设备用弹性体成型体)与上述第1实施方式的医疗设备用管1具有同样的外形。
如图2所示,本变形例的医疗设备用管21具备填充材料23来代替上述第1实施方式的医疗设备用管1的填充材料3。
下面以与上述第1实施方式的不同点为中心来进行说明。
本变形例中的填充材料23的外形为棒状,这一点与上述第1实施方式的说明中的填充材料3不同。例如,填充材料23的材质使用与上述的填充材料3同样的材质。
填充材料23即使为棒状,也与上述第1实施方式中的填充材料3同样地满足长轴方向尺寸相对于短轴方向尺寸之比即长宽比为5以上且比表面积为3m2/g以上10m2/g以下。
例如,如图8所示,填充材料23由确定了长度L11、长径L12、短径L13(其中,L11>L12≥L13)作为代表尺寸的棒状部件构成。
长度L11是沿着填充材料23的中心轴线O(长轴)的最大长度。长度L11是填充材料3的最大外形尺寸,是规定上述长宽比的长轴方向尺寸。图8为示意图,因此图8中将中心轴线O描绘成直线。但是,中心轴线O也可以弯曲。
长径L12被定义为中心轴线O的正交截面(以下称为轴直角截面)中的最大外形尺寸。
短径L13被定义为轴直角截面中的最小外形尺寸中沿着中心轴线O的长度方向上的最大值。短径L13为规定上述长宽比的短轴方向尺寸。
图8中,作为一例,图示出了填充材料23的轴直角截面为圆形的情况(L12=L13)的示例。但是,填充材料23的轴直角截面并不限于圆形。填充材料23的轴直角截面例如可以为椭圆形、凸多边形、凹多边形、各种凹凸形状和弯曲形状组合而成的不定形状等。
此外,填充材料23的轴直角截面的外径也可以沿长度方向逐渐或阶段地变化。例如,填充材料23也可以具有轴直角截面的外径随着朝向一个或两个端部而缩径的针状外形。
这种形状的填充材料23由于具有上述范围的长宽比,因此根据相对于成型时的成型用混炼物流动方向的姿态,所受到的来自流体的阻力显著不同。
因此,对于填充材料23,利用与上述第1实施方式同样的制造方法,使中心轴线O在沿着医疗设备用管1的长度方向和外周面1a(内周面1b)的方向上取向。此外,填充材料23与上述第1实施方式中的填充材料3同样地偏向分布于表层部Ss。
这样,本变形例的医疗设备用管21中,填充材料23与上述第1实施方式中的填充材料3同样地分布。因此,医疗设备用管1能够在保持柔软性的同时提高表面的润滑性。
[第2实施方式]
对本发明第2实施方式的医疗设备进行说明。
图9是示出本发明第2实施方式的医疗设备的一例的示意性立体图。
如图9所示,本实施方式的内窥镜10(医疗设备)具备插入部11和操作部12。
插入部11插入到患者的体内,因此形成为具有挠性的管状。插入部11从插入方向的前端侧起依次设有前端部14、弯曲部15和挠性管部16。尽管未特别图示,但在插入部11的内部可以沿长度方向设有用于通入处置器具的处置器具通道。
前端部14配置在内窥镜10的最前端部,是具备作为操纵器的末端执行器的部位。本实施方式中,为了获得被测物的影像,前端部14在内部包含例如CCD等摄像元件以及具备适当的透镜的摄像光学系统,且具有圆柱状的外形。
在前端部14的前端形成有摄像窗、照明窗。在插入部11具备处置器具通道的情况下,在前端部14的前端设有处置器具通道的开口。
弯曲部15连结在前端部14的基端侧。弯曲部15为了改变前端部14的方向而能够弯曲。弯曲部15为管状的部位。
弯曲部15例如是圆环状的多个节环以能够转动的方式连结而构成的,在内部插穿有多条角度操作线。
在弯曲部15的内部容纳有例如与前端部14的摄像元件连接的电气布线、延伸至照明窗的光导等部件。这些电气布线或光导等部件插穿在后述的挠性管部16的内部,延伸至后述的操作部12。
弯曲部15由外皮管15a(医疗设备用弹性体成型体)被覆。
外皮管15a使用与上述第1实施方式的医疗设备用管1同样的构成。
挠性管部16是连接弯曲部15与后述的操作部12的管状部分。
挠性管部16具备例如金属或树脂制的带状部件卷成螺旋状而成的蛇管、以及软性的外皮树脂。外皮树脂以管状被覆在蛇管的外周部。
利用这样的构成,挠性管部16可以在保持大致圆形的截面的状态下向适当的方向弯曲。
挠性管部16中的外皮树脂的材料没有特别限定。例如,作为挠性管部16中的外皮树脂,可以使用与上述第1实施方式的医疗设备用管1同样的构成。
在挠性管部16的内部配置有线圈护套,从弯曲部15延伸到基端侧的各角度操作线插穿在线圈护套内。在挠性管部16的内部,与弯曲部15同样地插穿有上述电气布线、光导等部件。
操作部12是术者进行内窥镜10的操作的装置部分。作为通过操作部12进行的操作的示例,有为了改变弯曲部15的弯曲量而牵引角度操作线的操作。操作部12例如具备操作开关12a、操作旋钮12b等。
例如,操作开关12a由开关按钮构成。
操作开关12a中,从操作部12露出的按钮主体或被覆按钮主体的外皮的材料没有特别限定。作为操作开关12a的按钮主体或被覆按钮主体的外皮,可以使用形成为各自的形状的上述第1实施方式的医疗设备用弹性体成型体。
尽管未特别图示,但例如在插入部11的内部可以配置有圆形环、密封部件等。作为省略图示的圆形环和密封部件,可以使用形成为各自的形状的上述第1实施方式的医疗设备用弹性体成型体。
本实施方式的内窥镜10例如具备外皮管15a等与上述第1实施方式的医疗设备用弹性体成型体同样的构成。因此,内窥镜10与上述第1实施方式的医疗设备用弹性体成型体具备同样的作用。
例如,在弯曲部15弯曲的情况下,外皮管15a在保持柔软性的同时表面的滑动性高,因而能够降低弯曲负荷。例如,由于外皮管15a的内周面与和内周面相接的蛇管等内部部件的滑动性良好,因而滑动负荷降低。例如,由于外皮管15a的外周面与配置在弯曲部15的外部的其他医疗设备等的滑动性良好,因而滑动负荷降低。
需要说明的是,在上述各实施方式和变形例的说明中,以医疗设备用弹性体成型体的弹性体部2中包含的弹性体仅为氟系弹性体的情况为例进行了说明。但是,弹性体部2中也可以包含氟系弹性体以外的弹性体。
例如,作为氟系弹性体以外的弹性体的示例,可以举出EPDM(三元乙丙橡胶)、EPT(乙丙橡胶)、硅弹性体等。
在上述第1实施方式的说明中,以成型时的成型用混炼物60的流速为30mm/分钟以上150mm/分钟以下的范围的情况为例进行了说明。但是,例如,根据成型空间的流道截面积、成型用混炼物60的粘度、填充材料3的长宽比等,成型用混炼物60的流速并不限于上述的范围。例如已经明确了上述的流速范围在形成流道的壁部(成型面51c、52c)的间隔为0.2mm以上1.0mm以下的情况下是特别合适的。
例如,成型时的成型用混炼物60的流速可以为60mm/分钟以上120mm/分钟以下。
[实施例]
下面对于上述第1实施方式的医疗设备用管1的实施例与比较例一起进行说明。下述[表1]中示出了实施例1~4和比较例1~6的医疗设备用管([表1]中记载为“成型体”)的组成和评价结果。需要说明的是,[表1]中省略了符号的记载。
下述[表2]中示出了实施例1~4和比较例1~6中的成型用混炼物的门尼粘度、以及后述的评价用样品中的填充材料的分布和取向性的评价结果。
[表2]
[实施例1]
如上述[表1]所示,实施例1的医疗设备用管1的组成由交联氟系弹性体:100质量份、液态氟系弹性体:20质量份、交联剂:2质量份、着色剂:0.2质量份、填充材料3:0.5质量份构成。
作为交联氟系弹性体,使用以作为二元共聚物的六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物为主要成分的交联氟橡胶。具体地说,作为交联氟系弹性体,使用DAI-EL(注册商标)G-801(商品名;大金工业株式会社制造)。G-801的氟浓度、门尼粘度ML1-10(100℃)分别为66%、66M。
作为液态氟系弹性体,使用以作为二元共聚物的六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物为主要成分的液态氟橡胶。具体地说,作为液态氟系弹性体,使用DAI-EL G-101(商品名;大金工业株式会社制造),G-101的相对密度、粘度分别为1.76、3300P。
作为交联剂,使用作为有机过氧化物的2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷。具体地说,作为交联剂,使用PERHEXA(注册商标)25B(商品名;日本油脂株式会社制造)。
作为着色剂,使用槽法炭黑。具体地说,使用三菱炭黑HCF#2350(商品名;三菱化学株式会社制造)。HCF#2350的粒径为15nm。
作为填充材料,使用平板状的氧化铝。具体地说,作为填充材料,使用Serra-Sur(注册商标)BMM(商品名;河合石灰工业株式会社制造)。Serra-Sur BMM的长宽比、平均粒径分别为10、0.8μm~1μm。BMM的比表面积为3.4m2/g,满足3m2/g以上10m2/g以下。
实施例1的医疗设备用管1的评价用样品使用上述第1实施方式的医疗设备用弹性体成型体的制造方法进行制造。评价用样品的形状设定成外形为12mm、壁厚为0.5mm、长度为100mm的圆筒管。
混炼工序中,将上述交联氟橡胶原料、液态氟橡胶原料、交联剂、着色剂和填充材料利用开炼机进行混炼。由此,制造出成型用材料的复合物(成型用混炼物60)。如[表2]所示,实施例1的复合物的门尼粘度ML1-10(100℃)为34M。
成型工序中,利用传递成型机将复合物填充至成型空间中。此时,复合物的流速设定为120mm/分钟。
1次交联中,将成型模具加热至170℃进行10分钟交联。之后,将成型品从成型模具中取出。将所取出的成型品在烘箱中于200℃进行4小时的2次交联处理。如此,制造出医疗设备用管1的评价用样品。
同样地还制造出了与后述的评价试验的试验片形状一致的成型体。
[实施例2~4]
实施例2的评价用样品中,将液态氟系弹性体的含量设定为15质量份、将填充材料的含量设定为1质量份,除此以外与实施例1同样地制造。其中,如[表2]中所示,实施例2的复合物的门尼粘度ML1-10(100℃)为39M。
实施例3的评价用样品中,将液态氟系弹性体的含量设定为30质量份、将填充材料变更为平板状的粘土,除此以外与实施例1同样地制造。其中,如[表2]中所示,实施例3的复合物的门尼粘度ML1-10(100℃)为32M。
作为平板状的粘土,使用ST FILLER ST-501(商品名;白石钙株式会社制造)。ST-501的长宽比、平均粒径分别为5~50、7.0μm。ST-501的比表面积为7.1m2/g,满足3m2/g以上10m2/g以下。
实施例4的评价用样品中,将液态氟系弹性体的含量设定为45质量份、将填充材料变更为平板状的云母,除此以外与实施例1同样地制造。其中,如[表2]中所示,实施例4的复合物的门尼粘度ML1-10(100℃)为31M。
作为平板状的云母,使用Micromica MK-200(KATAKURA CHIKKARIN株式会社制造)。MK-200的长宽比、平均粒径分别为10~100、5.8μm~8.2μm。MK-200的比表面积为6.2m2/g,满足3m2/g以上10m2/g以下。
[比较例1~6]
比较例1的评价用样品中,除了将填充材料变更为针状的氧化铝以外,与实施例1同样地制造。其中,如[表2]中所示,比较例1的复合物的门尼粘度ML1-10(100℃)为33M。
作为针状的氧化铝,使用Serra-Sur BMI(商品名;河合石灰工业株式会社制造)。Serra-SurBMI的长宽比、平均粒径分别为40、6μm。BMI的比表面积为30m2/g。
比较例2的评价用样品中,除了将填充材料变更为球状的二氧化硅以外,与实施例1同样地制造。其中,如[表2]中所示,比较例2的复合物的门尼粘度ML1-10(100℃)为31M。
作为球状的二氧化硅,使用Minisil#5(商品名;U.S.Silica公司制造)。Minisil#5的平均粒径为1.6μm。Minisil#5为球状,因此长宽比为1。Minisil#5的比表面积为1.7m2/g。
比较例3的评价用样品中,除了将填充材料的含量变更为0.1质量份以外,与实施例1同样地制造。其中,如[表2]中所示,比较例3的复合物的门尼粘度ML1-10(100℃)为27M。
比较例4的评价用样品中,除了将填充材料的含量变更为8质量份以外,与实施例1同样地制造。其中,如[表2]中所示,比较例4的复合物的门尼粘度ML1-10(100℃)为45M。
比较例5的评价用样品中,除了将液态氟系弹性体的含量设定为5质量份以外,与实施例1同样地制造。其中,如[表2]中所示,比较例5的复合物的门尼粘度ML1-10(100℃)为47M。
比较例6的评价用样品中,除了将液态氟系弹性体的含量设定为60质量份以外,与实施例1同样地制造。其中,如[表2]中所示,比较例6的复合物的门尼粘度ML1-10(100℃)为20M。
[评价方法1]
如[表1]中所示,为了进行实施例1~4、比较例1~6的医疗设备用弹性体成型体的评价,进行了摩擦系数测定、100%定伸应力测定、开孔强度评价、硬度测定。
此外,如上述[表2]、下述[表3]所示,对评价用样品中的填充材料的分布和取向性进行了评价。
[表3]
摩擦系数作为由依据JIS K7125的摩擦系数试验得到的动摩擦系数进行测定。为此,与上述的管状评价用样品分开地,利用各实施例和各比较例的医疗设备用弹性体成型体制造出依据JIS K7125的试验片。
试验速度设定为100(mm/分钟)、试验负荷设定为200g。
动摩擦系数越低,可以说润滑性越优异。动摩擦系数小于0.8的情况下,润滑性评价为非常好。动摩擦系数为0.8以上且小于1.0的情况下,润滑性评价为良好。动摩擦系数为1.0以上的情况下,润滑性评价为不良。
100%定伸应力通过依据JIS K6251的拉伸试验进行测定。为此,与上述的管状评价用样品分开地,利用各实施例和各比较例的医疗设备用弹性体成型体制造出依据JISK6251的哑铃形试验片。
试验速度设定为500mm/分钟,测定试验片被100%拉伸时的应力。
100%定伸应力越低,可以说柔软性越优异。100%定伸应力为2.8MPa以下的情况下,柔软性评价为非常好。100%定伸应力大于2.8MPa且为4.0MPa以下的情况下,柔软性评价为良好。100%定伸应力大于4.0MPa的情况下,柔软性评价为不良。
为了进行开孔强度评价,准备厚度为0.5mm的试验片和前端R为0.75mm的销钉。销钉的质量为50g。使销钉从规定的高度落下到试验片上。之后,从试验片的单侧施加0.5kgf/cm2(4.9N/cm2)的空气,调查有无空气泄漏。在未确认到空气泄漏的情况下,使同样的销钉从更高的位置落下,进行同样的测定。如此测定出不发生空气泄漏的极限的销钉落下高度(mm)。
在开孔强度评价中,以不发生空气泄漏的极限的销钉落下高度作为指标。落下高度越高,可以说开孔强度越优异。落下高度为100mm以上的情况下,开孔强度评价为非常好。落下高度为80mm以上且小于100mm的情况下,开孔强度评价为良好。落下高度小于80mm的情况下,开孔强度评价为不良。
硬度依据JIS K6253进行测定。为此,与上述的管状评价用样品分开地,利用各实施例和各比较例的医疗设备用弹性体成型体制造依据JIS K6253的试验片。
硬度越低,可以说柔软性越优异。硬度小于70邵氏A的情况下,硬度评价为良好。硬度为70邵氏A以上的情况下,硬度评价为不良。
关于综合评价,在摩擦系数、100%定伸应力、开孔强度、硬度的评价中包括“不良”的情况下,评价为不良(不良,[表1]中记载为“×”),在不包括“不良”的情况下,评价为良好(良好,[表1]中记载为“○”)。
在评价用样品中的分布的评价中,使用X射线光电子能谱法,在评价用样品的表面和内部对填充材料的主要成分元素的量进行测定。计算出表面的主要成分原子的重量%相对于内部的主要成分元素的重量%之比作为“填充材料表面存在率”。此处,表面是指从样品表层到20μm~30μm为止,内部是指与表层的距离比30μm更深的层。
关于填充材料的主要成分元素,在氧化铝的情况下设定为Al,在二氧化硅和作为硅酸盐矿物的粘土、云母的情况下设定为Si。
在取向性评价中,利用X射线衍射法测定填充材料的取向度I(300)/I(116)。此处,I(300)表示(300)面的强度峰值,I(116)表示(116)面的强度峰值。
取向度测定对实施例1、比较例1进行。为了用于参照,还测定了单独的球状氧化铝的取向度。单独的球状氧化铝的测定如下进行。将球状氧化铝粒子置于玛瑙研钵中,滴加乙醇后,用研棒轻轻摩擦,由此使粒径一致。对于粒径一致的球状氧化铝粒子,以置于载玻片上的状态利用与上述同样的X射线衍射法测定取向度。
[评价结果1]
如[表1]所示,实施例1、2、3、4中的摩擦系数分别为0.72、0.76、0.82、0.85。因此,实施例1、2评价为非常好,实施例3、4评价为良好。
与之相对,比较例1~6中的摩擦系数分布在1.2~1.5的范围,因此均评价为不良。
实施例1~4中的100%定伸应力分布在3.0MPa~4.0MPa的范围,因此均评价为良好。
与之相对,比较例1、3评价为良好,比较例6评价为非常好,比较例2、4、5评价为不良。
实施例1、2、3、4中的开孔强度分别为100mm、110mm、80mm、80mm。因此,实施例1、2评价为非常好,实施例3、4评价为良好。
与之相对,比较例1、2、6评价为不良,比较例3评价为良好,比较例4、5评价为非常好。
关于硬度,实施例1~4、比较例1~3、5、6均小于70邵氏A,因此评价为良好。比较例4为70邵氏A,因此评价为不良。
综合评价中,实施例1~4评价为良好(○),比较例1~6评价为不良(×)。
如[表2]所示,实施例1、比较例1、2中的填充材料表面存在率分别为3.3%、1.4%、1.0%。因此可知,即使填充材料的含量相同,与比较例1、2相比,实施例1中填充材料更显著地存在于表面。
认为通过像这样使填充材料更多地分布于表面,实施例1的摩擦系数进一步降低、开孔强度提高。
如[表3]所示,将实施例1的取向度与比较例1的取向度进行比较时可知,即使填充材料的形状不同,只要长宽比为适当的范围,填充材料也发生取向。
接着,对于交联氟系弹性体的种类和添加剂成分进行了各种变更的实施例5~14进行说明。
下述[表4]中示出了各实施例的医疗设备用弹性体成型体的组成。
[实施例5]
如[表4]中的主要组成所示,实施例5的评价用样品中,作为交联氟系弹性体使用了三元共聚物、并添加了2质量份的交联助剂,除此以外与实施例1同样地制造。因此,实施例5中含有相同量的与实施例1相同的填充材料3。为简便起见,[表4]中省略了液态氟系弹性体、交联剂、着色剂的记载。
作为三元共聚物,使用了偏二氟乙烯(VdF)-六氟丙烯(HFP)-四氟乙烯(TFE)共聚物。具体地说,使用了DAI-ELG-902(商品名;大金工业株式会社制造)。G-902的氟浓度、门尼粘度ML1-10(100℃)分别为70.5%、66M。
作为交联助剂,使用了异氰脲酸三烯丙酯(taic),具体地说,作为taic,使用了TAIC(注册商标)(商品名;日本化成株式会社制造)。TAIC的分子量、相对密度(20℃)、粘度(30℃)分别为249、1.16、80mPa·s~110mPa·s。
[实施例6~8]
实施例6的评价用样品中,使用与实施例1相同的二元共聚物作为交联氟系弹性体、并将交联助剂的含量变更为4质量份,除此以外与实施例5同样地制造。
实施例7的评价用样品中,除了变更交联助剂的种类和含量以外,与实施例5同样地制造。实施例7中,作为交联助剂,使用了4质量份的氰脲酸三烯丙酯(TAC)(化药AKZO株式会社制造)。TAC的分子量、相对密度(30℃)、粘度(30℃)分别为249、1.12、12.6mPa·s。
实施例8的评价用样品中,除了不含有交联助剂以外,与实施例5同样地制造。
[实施例9~14]
实施例9的评价用样品中,将交联助剂的含量变更为5质量份、并添加了10质量份的增强剂,除此以外与实施例5同样地制造。实施例9中,作为增强剂,使用了球状的二氧化硅。具体地说,作为增强剂,使用了上述的Minisil#5。
实施例10的评价用样品中,将交联助剂的含量变更为4质量份、并添加了10质量份的增强剂,除此以外与实施例5同样地制造。实施例10中,作为增强剂,使用了热裂法炭黑。具体地说,作为增强剂,使用了THERMAX(注册商标)N990(商品名;Cancarb公司制造)。N990的粒径为250nm~350nm。
实施例11的评价用样品中,除了将交联助剂的含量变更为6质量份、将增强剂的含量变更为8质量份以外,与实施例10同样地制造。
实施例12的评价用样品中,除了将交联助剂的含量变更为8质量份、将增强剂的含量变更为15质量份以外,与实施例9同样地制造。
实施例13的评价用样品中,除了将交联助剂的含量变更为2质量份、将增强剂的含量变更为8质量份以外,与实施例9同样地制造。
实施例14的评价用样品中,除了将交联助剂的含量变更为20质量份、将增强剂的含量变更为3质量份以外,与实施例10同样地制造。
[评价方法2]
如[表5]所示,为了进行实施例1、5~14的医疗设备用弹性体成型体的评价,除了上述的摩擦系数测定、100%定伸应力测定、开孔强度评价和硬度测定以外,还进行了拉伸强度测定、撕裂强度测定和外观评价。
拉伸强度通过依据JIS K6251的拉伸试验进行测定。为此,与上述的管状评价用样品分开地,利用各实施例的医疗设备用弹性体成型体制造出依据JIS K6251的试验片。
拉伸强度越高,可以说机械耐性越优异。拉伸强度为20MPa以上的情况下,拉伸强度评价为非常好。拉伸强度为13MPa以上且小于20MPa的情况下,拉伸强度评价为良好。拉伸强度小于13MPa的情况下,拉伸强度评价为不良。
撕裂强度通过依据JIS K6252的撕裂试验进行测定。为此,与上述的管状评价用样品分开地,利用各实施例的医疗设备用弹性体成型体制造出依据JIS K6252的角形试验片。
试验速度设定为500(mm/分钟),测定最大强度。
撕裂强度越高,可以说机械耐性越优异。撕裂强度为25kN/m以上的情况下,撕裂强度评价为非常好。撕裂强度为20kN/m以上且小于25kN/m的情况下,撕裂强度评价为良好。撕裂强度小于20kN/m的情况下,撕裂强度评价为不良。
外观评价中,通过目视判定有无作为不良缺陷的成型品的异物、断裂、焦痕、弯曲、凹陷、缺口、颜色不均。若上述缺陷均不存在则评价为“良好”(良好,[表5]中记载为“○”),存在任一缺陷的情况下,评价为“不良”(不良,[表5]中记载为“×”)。
综合评价中,在摩擦系数、拉伸强度、撕裂强度、100%定伸应力、开孔强度和硬度的评价中包括“不良”的情况下,评价为不良(不良,[表5]中记载为“×”)。综合评价中,在包括外观评价为“不良”而其他评价为“良好”以上的评价的情况下,评价为“尚可”(尚可,[表5]中记载为“△”)。其原因在于,即使是受到了外观不良这样的评价的医疗设备用弹性体成型体,也可以在不重视外观的用途中使用。综合评价中,在上述各评价和外观评价中不包括“不良”的情况下,评价为良好(良好,[表5]中记载为“○”)。
[评价结果2]
如[表5]所示,实施例1、5~13在评价方法2的全部评价中被评价为“良好”或“非常好”,因此综合评价也均为“良好”。
实施例14由于外观评价为“不良”,因此综合评价为“尚可”。这是因为,通过含有大于10质量份的交联助剂而发生了因交联助剂所致的颜色不均。但是,实施例14在拉伸强度、撕裂强度、100%定伸应力和开孔强度方面评价为“非常好”、在硬度方面评价为“良好”,因此非常适合于不要求外观但要求机械耐性的用途、例如圆形环等。
“非常好”的评价最多者为实施例10。
特别是主剂中使用了三元共聚物的实施例5和实施例7~14,与主剂中使用了二元共聚物的实施例1和实施例6相比,100%定伸应力降低。因此可知,在主剂中包含三元共聚物的情况下,柔软性更为优异。
可知在交联助剂使用taic的情况下,与使用了TAC的实施例7、未使用交联助剂的实施例8相比,撕裂强度更为优异。
特别是以小于50质量份的范围包含热裂法炭黑的实施例10、11,与其他实施例的成型体相比,拉伸强度更为优异。
以上,对本发明的优选的各实施方式、各实施例进行了说明,但本发明并不限于这样的各实施方式、各实施例。可以在不脱离本发明主旨的范围内进行结构的附加、省略、置换及其他变更。
另外,本发明并不受上述说明的限制,而仅由所附的权利要求来限定。
工业实用性
本发明的医疗设备用弹性体成型体和医疗设备用弹性体成型体的制造方法能够在保持柔软性的同时提高表面的润滑性。
本发明的医疗设备能够降低使用时的滑动负荷。
符号的说明
1、21 医疗设备用管(医疗设备用弹性体成型体)
1a 外周面(成型体表面)
1b 内周面(成型体表面)
2 弹性体部
2a、2b 表面
2A 交联氟系弹性体
2B 液态氟系弹性体
3、23 填充材料
3A、3B 附近
10 内窥镜(医疗设备)
11 插入部
12 操作部
12a 操作开关
15 弯曲部
15a 外皮管(医疗设备用弹性体成型体)
16 挠性管部
21 医疗设备用管
50 成型装置
51c、52c 成型面
53 成型模具
55 流速传感器
60 成型用混炼物
F1、F2、F3 成型空间
Sc 中心部
Ss 表层部
Claims (12)
1.一种医疗设备用弹性体成型体,其包含:
含有经交联的交联氟系弹性体的弹性体部;以及
偏向分布于所述弹性体部的表层部、在沿着成型体表面的方向上取向的填充材料,该填充材料的长轴方向尺寸相对于短轴方向尺寸之比即长宽比为5以上且比表面积为3m2/g以上10m2/g以下,
其中,所述填充材料偏向分布于所述弹性体部的表层部是指,所述弹性体部的表层部的填充材料的量多于所述弹性体部的中心部的填充材料的量。
2.如权利要求1所述的医疗设备用弹性体成型体,其中,所述填充材料包含氧化铝。
3.如权利要求2所述的医疗设备用弹性体成型体,其中,相对于所述交联氟系弹性体100质量份,含有0.2质量份以上1质量份以下的所述填充材料。
4.如权利要求1所述的医疗设备用弹性体成型体,其中,所述交联氟系弹性体包含含有偏二氟乙烯作为单体的三元共聚物。
5.如权利要求1所述的医疗设备用弹性体成型体,其中,所述弹性体部进一步包含不与所述交联氟系弹性体发生交联的液态氟系弹性体。
6.如权利要求5所述的医疗设备用弹性体成型体,其中,相对于所述交联氟系弹性体100质量份,含有10质量份以上50质量份以下的所述液态氟系弹性体。
7.如权利要求1所述的医疗设备用弹性体成型体,其中,相对于所述交联氟系弹性体100质量份,进一步包含大于0质量份且为10质量份以下的交联助剂。
8.如权利要求7所述的医疗设备用弹性体成型体,其中,所述交联助剂包含异氰脲酸三烯丙酯。
9.如权利要求1所述的医疗设备用弹性体成型体,其中,相对于所述交联氟系弹性体100质量份,进一步包含大于0质量份且为50质量份以下的增强剂。
10.如权利要求9所述的医疗设备用弹性体成型体,其中,所述增强剂包含热裂法炭黑。
11.一种医疗设备,其具备权利要求1所述的医疗设备用弹性体成型体。
12.一种医疗设备用弹性体成型体的制造方法,其包括:
将包含未交联的氟系弹性体和长轴方向尺寸相对于短轴方向尺寸之比即长宽比为5以上且比表面积为3m2/g以上10m2/g以下的填充材料的成型用材料进行混炼,形成100℃下的门尼粘度ML1-10为30M以上40M以下的成型用混炼物;以及
将所述成型用混炼物以30mm/分钟以上150mm/分钟以下的流速注入到成型模具的成型空间中,由此对所述成型用混炼物进行成型。
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