JP2004034510A

JP2004034510A - 熱可塑性エラストマー栓体とその製造方法

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Publication number: JP2004034510A
Application number: JP2002194771A
Authority: JP
Inventors: Moriaki Sudo; 須藤　盛皓; Tsutomu Oyama; 大山　力
Original assignee: Daikyo Seiko Ltd
Current assignee: Daikyo Seiko Ltd
Priority date: 2002-07-03
Filing date: 2002-07-03
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2022-07-03
Also published as: JP4039901B2

Abstract

【課題】熱可塑性エラストマー栓体内部に残留応力を付与して針刺後の自己密閉性と耐液漏れ性を改善すること。
【解決手段】熱可塑性エラストマーを金型の樹脂射出ゲートよりキャビティ内に射出して熱可塑性エラストマー栓体を射出成形するに当り、該エラストマーの射出方向及び射出圧を制御して成形される栓体内に意図する方向への内部残留応力を付与すること又は該エラストマーの射出方向及び射出圧を制御すると共に同一若しくは同種の熱可塑性エラストマーの射出を複数回繰り返して積層構造を形成し、成形される栓体内に意図する方向への内部残留応力を付与し、かつ射出された熱可塑性エラストマーの冷却時間をずらすことによって内部応力を発生させることを特徴とする熱可塑性エラストマー栓体の製造方法。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人体に投与する医薬品の容器口部、医療用器具部品、医療用器具に弾性を有する止栓として使用される栓体、特に針刺し後にも良好な自己密閉性を有し、耐液漏れ特性に優れた熱可塑性エラストマー製の医薬医療用栓体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医薬品容器による医薬品の保持は、容器部分をガラス又はプラスチック素材とし、その口部は、弾性のある栓体で止栓するのが通常である。該栓体は、天然ゴムやイソプレンゴム（ＩＲ）、イソブチレンイソプレン共重合体（ＩＩＲ）等の合成ゴムに、架橋剤、補強剤、加工助剤などを少量配合し、高温度、高圧力を長時間かけて成形して作製される。
しかし、一般に、ゴムを架橋するには高温・長時間加圧工程を要するので、この工程の簡略化を目的として、天然ゴムや合成ゴムに代えて熱可塑性エラストマーを使用し、加熱溶融して冷金型に押し込み、短時間に成形する技術が提案されている。
【０００３】
このような熱可塑性エラストマーを用いた製品としては、モノビニル芳香族炭化水素と共役ジエンエラストマーの両者の水素添加誘導体とゴム用軟化剤とオレフィン系ジエン体からなる止栓又はシリンジ用ガスケット（特開昭６１−２４７４６０、同６１−３７２４２、６３−５７６６１、同６３−５７６６２号公報）、ブタジエン−スチレンラジアルブタジエン共重合体とエラストマー性ポリオレフィン類、ポリオレフィン共重合体類からなる医薬品用シーリング材（特開昭５２−２７４４７、同５２−２７４４８各号公報）、スチレン系単位ブタジエンと共役ジエン系共重合体単位の両者を水素添加したものからなるプラスチック容器口に溶着可能な栓体（実開昭６１−１４６２５０、同６１−１４６１５１、同６１−２４０５０各号公報）等がある。
【０００４】
しかし、いずれも医薬品用、特に薬液の栓体としては、衛生上、栓体への針刺し性等の物理的性能上、医薬品変質への影響性等の化学的性能上では、まだ満足なる性能をもつのは得られていない。
【０００５】
更に、熱可塑性エラストマー製のゴム栓は、架橋タイプのゴム栓よりも応力緩和が起こりやすく、長時間に渡って点滴用プラスチック針などを刺針していた場合、自己密閉製が低下し、針が抜けやすくなるばかりか、該針を抜いた場合に、針穴が塞がるまでに時間がかかり、薬液がその穴から漏れ出すといういわゆる液漏れと呼ばれる現象が起こるという問題があった。そこで、このような問題を解決するために、これまでは、実公平３−５０９１４号や特開平１１−１９１７７号各公報に示されるように、エラストマー材料に自己密閉製の高い他の材質を積層するという方法がとられていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した実公平３−５０９１４号公報や特開平１１−１９１７７号公報に記載されている方法では、当然製造工程が増えたり、複雑になったり製造コストがかさむうえ、他の材質を積層する故にそれらに接着性の問題があったりする場合があった。
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、長時間に渡って刺針し後にも、良好な自己密閉性を有し、耐液漏れ特性に優れる熱可塑性エラストマー製の医薬医療用ゴム栓を安価に提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、以下に要約された本発明並びにその態様によって達成することができる。
（１）熱可塑性エラストマーを金型の樹脂射出ゲートよりキャビティ内に射出して熱可塑性エラストマー栓体を射出成形するに当り、該エラストマーの射出方向及び射出圧を制御して成形される栓体内に意図する方向への内部残留応力を付与することを特徴とする熱可塑性エラストマー栓体の製造方法。
（２）熱可塑性エラストマーを金型の樹脂射出ゲートよりキャビティ内に射出して熱可塑性エラストマー栓体を射出成形するに当り、該エラストマーの射出方向及び射出圧を制御すると共に同一若しくは同種の熱可塑性エラストマーの射出を複数回繰り返して積層構造を形成し、成形される栓体内に意図する方向への内部残留応力を付与し、かつ射出された熱可塑性エラストマーの冷却時間をずらすことによって内部応力を発生させることを特徴とする熱可塑性エラストマーの製造方法。
（３）２以上の樹脂射出ゲートを用いることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の熱可塑性エラストマー栓体の製造方法。
【０００８】
（４）該エラストマーの射出方向を向かい合わせることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー栓体の製造方法。
（５）該成形を樹脂流動可能な低温設定で行うことを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー栓体の製造方法。
【０００９】
（６）該射出を充填可能な低速設定で行うことを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー栓体の製造方法。
（７）該射出を成形可能な高圧設定にすることにより製品内圧を高く保持することを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー栓体の製造方法。
【００１０】
（８）熱可塑性エラストマーを金型の樹脂射出ゲートよりキャビティ内に射出して熱可塑性エラストマー栓体を射出成形するに当り、同一若しくは同種の熱可塑性エラストマーの射出を複数回繰り返して積層構造を形成し、射出された熱可塑性エラストマーの冷却時間をずらすことによって内部応力を発生させることを特徴とする熱可塑性エラストマーの製造方法。
（９）上記（１）〜（８）のいずれかの製造方法によって製造された熱可塑性エラストマー栓体。
【００１１】
【発明の実施の形態】
一般に、医薬品用、医療用栓体は、日本薬局方等の公定書に規定する試験法による規格値に合格すること、内容薬を長期に保存するために容器口との密閉性、高圧蒸気殺菌に耐えるための耐熱性、栓体の上面より注射針を刺し易いこと、針刺しの後及び針を抜いた後の薬液の漏れのないこと、薬液に変質等の影響を与えないことなどの多岐に亙る性能を要求される一方、その製造面では、連続して且つ経済的に容易に製造できることも重要である。
【００１２】
従って、本発明に係る上記（１）又は（２）の方法において用いられる熱可塑性エラストマーは、これらの要請を満たす必要がある。例えば、下記のようなオレフィン系共重合ゴム（エラストマー）及び／又はオレフィン系プラスチック類が挙げられる。すなわち、好ましい樹脂組成物は、（ａ）オレフィン系共重合ゴム及び／又はオレフィン系プラスチックを動的に部分架橋したホモ重合体又は共重合体１〜６５重量％、（ｂ）５〜７５重量％の芳香族ビニル重合体と、共役ジエン化合物及び／又は共役ジエン化合物の水素添加物の重合体とからなるブロック共重合体９５〜３５重量％、（ｃ）補強剤０〜２５重量％の、（ａ），（ｂ）を必須成分とし、（ｃ）を任意成分としてなる樹脂組成物である。
【００１３】
本発明に係る（ａ）のオレフィン系共重合ゴムとしては、例えばエチレン−プロピレン共重合ゴム（ＥＰＭと称する）、エチレン−プロピレン−非共役ジエン−三元共重合ゴム（ＥＰＤＭと称する）、エチレン−１−ブテン共重合ゴム、エチレン−１−ブテン非共役ジエン多元共重合体、ポリエチレン−ブチルゴムのグラフト共重合体、プロピレン−４−メチルペンテン共重合ゴムなどを挙げることができ、ＥＰＭ、ＥＰＤＭが代表的なものである。
【００１４】
また本発明に係るオレフィン系プラスチックとしては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、その他１−ブテン、１−ペンテン、４−メチル−１ペンテンなどのα−オレフィンのホモ重合体、またはエチレンとα−オレフィンの１種または２種以上との共重合体、エチレン若しくはこれらα−オレフィンを主成分とするビニルエステル、不飽和カルボン酸若しくはその誘導体との共重合体などを挙げることができる。
【００１５】
ポリエチレンには低密度、中密度、高密度、更に超高分子量のポリエチレンがあるが、本発明はそのうちの低密度ポリエチレンまたは超高分子量のポリエチレンが好ましい。
ポリプロピレンには、ランダム若しくはブロック共重合体があり、またアイソタクチックポリプロピレンとアタクチックポリプロピレンがあるが、本発明ではブロック共重合体が好ましい。
【００１６】
その他、ポリブチレン、ポリブテン、ポリブタジエン、ブチルゴム、酢酸ビニル、ポリイソブチレンはペルオキシ分解型ポリオレフィン系樹脂として使用することができ、鉱物油系軟化剤は本発明には不適当である。なお、プロピレン−１−ブテン共重合体、ポリブタジエン、エチレン−プロピレン共重合体なども使用できる。
本発明の（ａ）の共重合体としては、以上のようなものから選ばれた１種又は２種以上の混合物を用いることもできる。
【００１７】
本発明に係る（ｂ）の共重合体は、ビニル芳香族化合物と共役ジエン化合物及び／又は共役ジエン化合物の水素添加物のブロック共重合体であり、ビニル芳香族重合成分の含有量が５〜７５重量％のものである。
該ビニル芳香族化合物の重合成分としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエンなどを挙げることがきる。ビニル芳香族重合成分の含量が５重量未満では粘稠物体となり、また７５重量％を超えると脆くなるので、好ましくない。
【００１８】
該共役ジエン化合物としては、例えばブタジエン、イソプレン、エチレン−ブチレン、２，３−ジメチル−１−３ブタジエン、１−３−ペンタジエンなどを挙げることができ、また水素添加された共役ジエン化合物としては上記したものの水素添加物を挙げることができる。
共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックにおいては、そのミクロ構造を任意に選ぶことができ、例えばポリブタジエンブロックにおいては１，２−ビニル結合が２０〜５０％である。また、水素添加ブロック共重合体の数平均分子量は５千〜１００万、好ましくは６万〜２２万の範囲のものである。
これらのビニル芳香族化合物と共役ジエン及び／又は水素添加共役ジエンからなるブロック共重合体の製造方法は、上記した構造を実現できる方法であれば、いずれの公知技術によってもよい。例えば特公昭４０−２３７９８、同４５−２０５０４、同４８−３５５５、特開昭６１−４２５５４、特公昭４８−２４２３各号公報に記載される方法がある。
本発明に係る（ｂ）の共重合体として、市販の類似製品としてスチレン−エチレン−ブタジエン共重合体（ＳＥＢＳと略称する）、スチレン−イソプレンブロック共重合体（ＳＩＳと略称する）、スチレン−ブタジエン−スチレンのブロック共重合体（ＳＢＳと略称する）がある。特にＳＥＢＳでは、商品名「クレイトン」（クレイトンポリマー社製）、同「タフプレン」（旭化成工業製）等の市販品があるので、これを使用することもできる。
【００１９】
以上の本発明の（ａ）の部分架橋共重合体１〜６５重量％と、（ｂ）の共重合体９５〜３５重量％とを機械的に混合するか、又は要すれば（ｃ）の補強剤を２５重量％まで加えてポリマーアロイとし、短時間の内に栓体に成形する。
補強剤としては、例えばホワイトカーボン、クレー、カーボン、シリカ、合成シリカ、酸化チタン、超高分子量ポリエチレンの微粉末品又はそれらの表面処理物などを用いることができる。
【００２０】
以上に説明された熱可塑性エラストマーの独自の材質特性だけでは医薬医療用、特に輸液用栓体に求められる特性、例えば、液漏れ、コアリング、脱落強度、通針抵抗、保持力等に適合できないため、本発明では製品成形時における射出条件及び金型構造を構築することにより上記特性に適合可能な製品を製造することができる。
【００２１】
（ｉ）金型構造
金型製品部への樹脂射出ゲートの数を増やし、射出時の圧力損失を防ぎ、キャビティの末端部まで高い圧力を保持する。射出ゲートの数は多い程良いが３つ以上、射出方向が向き合う偶数が望ましい。バランス上４つが最も好ましい。いずれの場合も金型のキャビティは針入部を下側になるように形成するのが好ましい。
金型はこのように構成し、同種若しくは同一材質の熱可塑性エラストマーを数回に分けて射出し積層構造を形成して冷却する時間をずらすことによって内部応力を発生させるのが好ましい。すなわち、この場合各層ごとの冷却（射出）時間をずらして行うのが特に好ましい。勿論、射出は１回で行うこともできる。こうして得られるゴム栓は長時間に亘っての針刺し後にもへたりがなく良好な自己密閉性を有し耐液漏れ特性にも優れている。しかもその製造コストも安い。
【００２２】
（ｉｉ）射出条件
熱可塑性エラストマーの射出条件は、一般に次のように設定するのが好ましい。射出による成形温度は樹脂流動可能な低温設定、例えばＳＥＢＳ系の熱可塑性エラストマーでは、１５０〜２２０℃、好ましくは１８０〜２００℃とする。また、射出速度（成形率）は充填可能な低速設定、例えば０．５〜５ｃｍ^３／ｓｅｃ、特に１〜３ｃｍ^３／ｓｅｃとするのが好ましい。一方、射出圧力は成形可能な高圧設定、例えば５０〜３００ｋｇ／ｃｍ^２、特に１００〜２００ｋｇ／ｃｍ^２とするのが好ましく、それにより製品内圧を高く保持することができる。これらの条件、すなわち、温度、速度及び圧力はそれぞれ独立に設定してもよく、少なくとも２つを組合せて設定してもよい。
【００２３】
以下に本発明の方法を添付の図面に沿って具体的に説明する。
断面円形のランナーを通り、樹脂射出ゲートよりキャビティ内に入った樹脂は、流れ方向Ｆ_１，Ｆ_２又はＦ_１〜Ｆ_４を形成し、キャビティ中央部でぶつかり（図１（Ａ・１）／図２（Ｂ−１））左右に流動が分散Ｆ’（図１（Ａ・２）／図２（Ｂ−２））し、キャビティ内に充填（図１（Ａ−３），図１（Ａ−４）／図２（Ｂ−３），図２（Ｂ−４））されるＦ’〜Ｆ’’’。この時の分散流動距離が短い程、圧力損失が少ない為、２点ゲートよりも４点ゲートの方がキャビティ末端部まで高い圧力保持をした樹脂で形成され、製品の物性改善が図られる。
【００２４】
更に、金型内で製品上下の配置方向が、針入部を上型に配置すると、樹脂射出ゲートよりキャビティ内に入った樹脂は、重力の作用によりキャビティ内の下部へ向かうＦ_１，Ｆ_２（図３（Ｃ−１））。そして、下部より分散流動しＦ’、Ｆ”、Ｆ’’’（図３（Ｃ−２）〜図３（Ｃ−４））、刺針方向に逆に樹脂流動層を形成してしまう。
しかし、針入部を下型に配置することにより、樹脂流動層は刺針方向と順に形成され（図４（Ｄ−１）〜図４（Ｄ−４））、刺針時の抜け防止等の、製品物性の改善が図られる。
【００２５】
本発明に係る上記方法（２）に相当する多段成形の場合は、図５（Ｆ−１）〜図５（Ｆ−６）に示されるように実施する。
初期の成形段階では、スライドピンは最下部位置にあり、上部の樹脂充填口ゲート−２は、スライドピンによりクローズされている〔図５（Ｆ−１）〕。この状態で、樹脂充填口ゲート−１よりキャビティ１内に入った樹脂は、キャビティ中央部でぶつかり刺針方向に樹脂流動層を形成する〔図５（Ｆ−２）〕。次に、熱可塑性エラストマーの冷却硬化後、スライドピンを上昇させることにより、上部の樹脂充填口ゲート−２はオープンされ、下型と初期成形品（積層体１）との間にキャビティ２が生じる〔図５（Ｆ−３）〜（Ｆ−４）〕。樹脂充填口ゲート−２よりキャビティ２内に入った樹脂は、キャビティ中央部でぶつかり初期成形時とは異なった、樹脂流動層を形成する〔図５（Ｆ−５）〜（Ｆ−６）〕。このように冷却する時間をずらすことによって収縮応力を発生させる。なお、図中Ｐ／Ｌはパーティングラインを意味している。
上記の操作において、樹脂の充填のための流動方向はいずれの場合も平面図でみると図１〜２の方向となるように実施することができる。従って、図５に示される実施形態では栓体内の内部応力の発生は図１〜２の場合におけるものと相乗的に発生するので効果が大きい。
【００２６】
こうして樹脂射出ゲートから金型キャビティ内に入った熱可塑性エラストマー樹脂は、キャビティ中央部でぶつかり左右に流動が分散し、キャビティ内に充填される。そのため、本発明の熱可塑性エラストマー栓体は、中央部に向って集中して圧縮され内部応力を残す形で成形されるので中心に針刺しをして抜いた場合、へたりが少なく、従って液漏れが少ないという予想外の効果を発揮する。すなわち、本発明においては、内部応力により自己密閉性が高まるものである。
【００２７】
【実施例】
以下本発明を実施例により更に詳細に説明するが限定を意図するものではない。
図Ｂに示される平面図と図Ｄに示される側面図を有する４点ゲート金型を用い、熱可塑性エラストマーとして、ＥＰＤＭ（日本イーピーラバー社製：ＥＰ−５７Ｐ）とＳＥＢＳ（クレイトンポリマー社製：クレイトン）を重量比率２０：８０で配合したものを射出成形に付して栓体を成形した。射出条件は次のとおりとした：
射出温度：１９０℃
射出速度：２ｃｍ^３／ｓｅｃ
射出圧力：１６０ｋｇ／ｃｍ^２
成形された栓体製品の針刺試験を下記に示すように行い液漏れ防止効果を確認した：
なお、比較例として、ゲート数を１つとしたほかは同一の条件で成形して比較栓体とした。
試験方法：プラスチックボトルに１Ｌの水を入れ試料を口元に乗せ、液漏れ試験用治具でしっかり固定した。口元を下向きにした状態でプラスチックボトルを吊し、試料刺針部にプラスチック針を２時間及び１２時間、２４時間刺しておく。その後、針を抜き取り、液漏れの状態を観察した。
【００２８】
【表１】

【００２９】
【発明の効果】
複数の射出ゲートを有する金型を用いて熱可塑性エラストマーをキャビティ内に射出充填し、その際、該エラストマーの射出方向及び射出圧を制御して成形される栓体内に内部残留応力を付与して針刺後の自己密閉性と耐液漏れ性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】２点ゲート金型のキャビティ内に熱可塑性エラストマーを射出充填する場合の樹脂の流動方向（矢印）をＡ−１〜Ａ−４により示す概略平面図。
【図２】４点ゲート金型のキャビティ内に熱可塑性エラストマーを射出充填する場合の樹脂の流動方向（矢印）をＢ−１〜Ｂ−４により示す概略平面図。
【図３】針入部を上部に配置した金型のキャビティ内に熱可塑性エラストマーを射出充填する場合の樹脂の流動方向（矢印）をＣ−１〜Ｃ−４により示す概略側面図。
【図４】針入部を下部に配置した金型のキャビティ内に熱可塑性エラストマーを射出充填する場合の樹脂の流動方向（矢印）をＤ−１〜Ｄ−４により示す概略側面図。
【図５】多段成形法（この場合は２段）により熱可塑性エラストマーを射出充填する場合の操作手順を示す概略説明図。

Claims

熱可塑性エラストマーを金型の樹脂射出ゲートよりキャビティ内に射出して熱可塑性エラストマー栓体を射出成形するに当り、該エラストマーの射出方向及び射出圧を制御して成形される栓体内に意図する方向への内部残留応力を付与することを特徴とする熱可塑性エラストマー栓体の製造方法。
熱可塑性エラストマーを金型の樹脂射出ゲートよりキャビティ内に射出して熱可塑性エラストマー栓体を射出成形するに当り、該エラストマーの射出方向及び射出圧を制御すると共に同一若しくは同種の熱可塑性エラストマーの射出を複数回繰り返して積層構造を形成し、成形される栓体内に意図する方向への内部残留応力を付与し、かつ射出された熱可塑性エラストマーの冷却時間をずらすことによって内部応力を発生させることを特徴とする熱可塑性エラストマーの製造方法。
２以上の樹脂射出ゲートを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱可塑性エラストマー栓体の製造方法。
該エラストマーの射出方向を向かい合わせることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー栓体の製造方法。
該成形を樹脂流動可能な低温設定で行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー栓体の製造方法。
該射出を充填可能な低速設定で行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー栓体の製造方法。
該射出を成形可能な高圧設定にすることにより製品内圧を高く保持することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー栓体の製造方法。
熱可塑性エラストマーを金型の樹脂射出ゲートよりキャビティ内に射出して熱可塑性エラストマー栓体を射出成形するに当り、同一若しくは同種の熱可塑性エラストマーの射出を複数回繰り返して積層構造を形成し、射出された熱可塑性エラストマーの冷却時間をずらすことによって内部応力を発生させることを特徴とする熱可塑性エラストマーの製造方法。
請求項１〜８のいずれかの製造方法によって製造された熱可塑性エラストマー栓体。