JP2008201511A - 蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体、及びそれを用いた容器、並びにチューブ - Google Patents

Abstract

【課題】医療現場で発生している注射器等による針刺し事故等の医療事故を防止するため、注射器やアンプル等の鋭利な医療廃棄物を使用後すぐ安全に廃棄できる携帯性に優れた医療用ゴミ箱を提供する。
【解決手段】折りたたまれた時の成形品の高さが、折りたたまれる前の高さの３０％〜９８％であり、折りたたまれていない状態での蛇腹１段の高さに対する内径の最大値との比が１以上５以下、蛇腹の山の内角の角度が３０度以上１２０度以下であり、蛇腹形状の側面の比が下式（１）を満足することを特徴とする、熱可塑性樹脂よりなる蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体。 １ ＜ Ｒ1／R2 ≦２ （１） 上記（１）式のR１は蛇腹の山の側面の長さが長い側の長さ(図２の記号７部分)、R2は蛇腹の山の側面の長さが短い側の長さ(図２の記号6部分)である。
【選択図】図２

Description

本発明は、伸縮可能な蛇腹形状構造体に関し、更に詳しくは、医療現場で使用される注射器や注射針およびアンプル等の鋭利な医療用廃棄物を安全に廃棄できる設置用または携帯用のゴミ箱等、耐切創性、耐衝撃性が要求される容器、チューブに用いて好適な蛇腹形状構造体に関する。

従来より、蛇腹形状樹脂構造体を採用した、伸縮性や柔軟性を有する容器やチューブ等が広く用いられている（例えば特許文献１参照）。これら、蛇腹形状樹脂構造の形状、材料等は、用途毎に設計されており、柔軟性・伸縮性が重視されるものにおいては、柔軟な材料で薄い形状のものが用いられ（例えば特許文献２参照）、一方、耐貫通性や耐衝撃性当内容物の保護が要求される用途においては、伸縮性・柔軟性を犠牲にして、硬い材料或いは、厚い形状のものが用いられてきた（例えば特許文献３参照）。
ところが、近年、易伸縮性、柔軟性と耐切創性、耐貫通性、耐衝撃性を併せ持つ蛇腹形状構造体が要求されるに至っている。例えば、近年、医療現場では針刺し事故等が多発しており、特に血液等が付着した注射器の針等はヒトに感染する危険性があるため「感染性廃棄物」として適正に廃棄処理をするように厚生省は「医療用廃棄物処理ガイドライン」を定め規制を強化した。そこで事故防止のため使用した注射針はプラスチック製のリキャップに差し込むことが一般に行われているが、皮肉にもリキャップの時、最も針刺し事故が多いと言われている。
医療現場ではリキャップのような細い穴に注射針を差し込むのではなく、鋭利な注射針やアンプルおよび注射器や注射筒等を素早く廃棄できる広口で耐貫通性が優れた容器であり、どのような医療現場でも使えるように持ち運びが出来る携帯性が優れた医療用廃棄物を捨てるゴミ箱が求められている（このような用途のおいては、更に形状保持性も要求される）。
現在、このような市場の要請に応えることができる蛇腹形状構造体は存在していないのが現状である。

特開平１０−２９７６３３号公報 特開２００６−２９７８５４号公報 特開２００６−８３８８５号公報

本発明は従来技術の課題を背景になされたもので、並びにこれを用いた容器・チューブを提供することを課題とする。

本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意研究した結果、遂に本発明を完成するに至った。すなわち本発明は、（ａ）折りたたまれた時の成形品の高さが、折りたたまれる前の高さの３０％〜９８％であり、折りたたまれていない状態での蛇腹１段の高さに対する内径の最大値との比が１以上５以下、蛇腹の山の内角の角度が３０度以上１２０度以下であり、蛇腹形状の側面の比が下式（１）を満足することを特徴とする、熱可塑性樹脂よりなる蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体
１ ＜ Ｒ1／R2 ≦２ （１）
上記（１）式のR１は蛇腹の山の側面の長さが長い側の長さ(図２の記号７部分)、R2は蛇腹の山の側面の長さが短い側の長さ(図２の記号６部分)である、（ｂ）蛇腹形状の厚みに対する蛇腹１段の高さの比が１０以上５０以下であることを特長とする（ａ）記載の蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体、（ｃ）熱可塑性樹脂の破断強度が降伏強度より大きいことを特徴とする（ａ）又は（ｂ）いずれかに記載の蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体、（ｄ）熱可塑性樹脂の弾性率と該蛇腹部分の厚みの積が０．６GPa・ｍｍ以上６．０GPa・ｍｍ以下であることを特徴とする（ａ）〜（ｃ）いずれかに記載の蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体、（ｅ）（ａ）〜（ｄ）いずれかの蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体からなることを特徴とする容器、（ｆ）（ａ）〜（ｄ）いずれかの蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体からなることを特徴とするチューブ、である。

本発明は、柔軟性・易折りたたみ性に優れる一方、耐切創性・耐貫通性・耐衝撃性に優れ、更には形状保持性にも優れる蛇腹形状構造体であるため、例えば医療現場における使用済み注射器等の感染性廃棄物から発生する医療事故を未然に防止するため、病院をはじめ、あらゆる医療現場で感染性廃棄物を速やかに廃棄・密封処理が安全に出来きて、かつ持ち運びの携帯性が極めて優れたゴミ箱等が得られて医療業界での安全性に寄与する等、多くの用途に対応することができるという利点がある。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体は、折りたたまれる前の高さの３０％〜９８％であることが好ましい。かかる範囲であれば携帯性に優れる等、産業上利用するに有用な製品が得られるからである。より好ましくは４０％〜９７％、更に好ましくは４５％〜９６％である。

本発明の蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体は、折りたたまれていない状態での、蛇腹１段の高さに対する内径の最大値との比が１以上５以下、蛇腹の山の内角の角度が３０度以上１２０度以下であることが好ましい。
図２には蛇腹形状の一部分（図１の記号３部分）を拡大して示した。すなわち、図２で示した蛇腹の谷部と蛇腹の山部を結んだ直線の内角を表した記号５の角度が３０度以上１２０度以下であって、図１の記号１と記号２との長さの比が１〜５であることが好ましい。
かかる範囲であれば、硬く、厚い材料であっても容易に折りたたむことができることを本願発明者等は見出したものである。すなわち、通常、図２記号５の角度が鋭角であるほど折りたたみ易いところ、特に３０度以上１２０度以下の範囲であれば、いわゆる飛び移り座屈現象を発現し易く、折りたたまれていない状態の形状維持性に優れる一方、適度な荷重で折りたたむことができることを知見したものである。更に、耐貫通性等に優れる硬い素材を厚く成型する場合、これらの材料は成型性が悪く、エッジ部が湾曲した形となり座屈し難くなるところ、角度が３０度以上１２０度以下という限定された範囲であれば、これらの材料を用いても型に近い形状を保ち、所望の形状が得られ、容易に折りたたむことが可能となる。より好ましい角度は３２度以上１１５度以下、更に好ましくは３４度以上１１０度以下である。更に、蛇腹１段の高さに対する内径の最大値との比が１以上５以下であれば、十分な伸縮性（携帯性）と易折りたたみ性を実現することができる。より好ましくは１．０５以上３．０以下、更に好ましくは１．０７以上２．０以下である。

本発明の蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体は、（１）式を満足することが好ましい。
１ ＜ Ｒ１／Ｒ２ ≦ ２ （１）
（但し、上記の（１）式においてＲ１は蛇腹の山の側面の長さが長い側長さ(図２の記号６部分)、Ｒ２は蛇腹の山の側面の長さが短い側の長さ（図２の記号部分）である）。
従来の蛇腹形状構造体は、Ｒ１とＲ２が等しい長さのものであった。しかし、Ｒ１とＲ２を一定の範囲で不均等とすることにより、いわゆる「飛び移り座屈」するきっかけが生じやすくなり、硬く、厚い材料でも折りたたみ易くなることを本願発明者等は見出したからである。すなわち、Ｒ１とＲ２の長さが異なれば、短辺部に応力が集中し、折りたたみ易くなる。
より好ましくは、１．０５≦Ｒ１／Ｒ２≦１．８、更に好ましく１．１≦Ｒ１／Ｒ２≦１．６である。

本発明の蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体は、厚みに対する蛇腹１段の高さの比が１０以上５０以下であることが好ましい。材料の曲げモーメントにより折りたたみ易い蛇腹１段の高さの範囲が存在することを見出したことに基づく。すなわち、蛇腹形状構造体の厚みと、蛇腹１段の高さがの関係が蛇腹形状構造体の折りたたみ易さに密接に関係しており、厚みに対して蛇腹１段の高さが高すぎると、材料の剛性が不足に起因して飛び移り座屈現象が発現し難くなり、一方低すぎても、蛇腹形状を有さない単なる筒の性質に近づき、飛び移り座屈現象を発現し難くなる。より好ましくは、１２以上４６以下、更に詳しくは１３以上４３以下である。

本発明の蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体に用いる熱可塑性樹脂は、破断強度が降伏強度より大きいことが好ましい。かかる特性の熱可塑性樹脂は、ヒンジ特性に優れ、繰り返し座屈特性が優れているからである。

本発明の蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体に用いる熱可塑性樹脂は、弾性率が１Ｇｐａ以上であることが好ましい。かかる熱可塑性樹脂であれば、耐貫通性等に優れ、たとえば医療用ゴミ箱に用いた場合、注射針の貫通等を防止することができるからである。より好ましくは２ＧＰａ以上、更に好ましくは３ＧＰａ以上である。上限は特に問題にならないが、弾性率が高い熱可塑性樹脂は一般に成形性が悪く、５０ＧＰａを超えても、実用上の耐貫通性は十分である一方、成形性が悪くなり、所望の形状の蛇腹形状構造体が得られず、座屈性能は低下する。

本発明の蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体に用いる熱可塑性樹脂は、熱可塑性樹脂の弾性率と該蛇腹部分の厚みの積が０．６GPa・ｍｍ以上６．０GPa・ｍｍ以下であることが好ましい。かかる範囲であれば、耐貫通性・耐切創性・耐衝撃性に優れる蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体が得られるからである。より好ましくは０．８GPa・ｍｍ以上３．６GPa・ｍｍ以下、更に好ましくは１．２GPa・ｍｍ以上３．０GPa・ｍｍ以下である。

具体的には高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン１等のオレフィン系樹脂、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２等のポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート、ポリアリレート等の非晶性樹脂等を挙げることが出来る。これらの熱可塑性樹脂のうち、最も好ましい樹脂はポリプロピレンとポリエチレンテレフタレートである。

ポリプロピレン（以下ＰＰとする）は弾性率が１〜２Ｇpa程度の中程度の剛性を持つ樹脂であるが、熱可塑性樹脂の中で最も優れたヒンジ特性を持つコスト／性能特性の優れた樹脂である。ＰＰで本発明の蛇腹形状構造体を成形する場合はダイレクトブロー成形が適している。そのためＰＰの溶融粘度は２３０℃、２１６０ｇの荷重で測定されたメルトフローインデックス（ＭＩ）で０．０５〜２ｇ／１０分である。ＭＩが０．０５ｇ以下では流動性が悪く、ＭＩが２ｇ以上では自重によって溶融パリソンの垂れ下がりが起こり、好ましくない。（メルトフローインデックス（ＭＩ）とはＪＩＳ Ｋ−７２１０に準じて測定された値である。）

また、ポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴとする）は弾性率が２．５〜３Ｇpaであり、樹脂の中では最も高い剛性と強度を持ち、注射針等による耐貫通性に優れた樹脂である。ＰＥＴで本発明の蛇腹形状構造体を成型する場合は一般のペットボトルの成形と同様なプリフォーム成形方式が適している。そのためＰＥＴの固有粘度ＩＶは０．６〜１．３である。好ましくはＩＶ＝０．６５〜１．２である。固有粘度ＩＶが０．６以下になると脆くなり本発明では使えない。また固有粘度ＩＶが１．３以上では流動性が悪く、かつＰＥＴ樹脂製造コストが高くなり好ましくない。

本発明の蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体の製造法は特に限定されものではなく、種々の製造法で製造できる。それら種々の製造法の中で特に好ましいのは、PP等の比較的溶融粘度の高いオレフィン系樹脂を使用する場合に最適なダイレクトブロー成形法（ホットパリソン方式）とPET等の比較的溶融粘度が低い樹脂を使用する場合に最適なプリフォームを使った２軸延伸ブロー成形法（コールドパリソン方式）である。

ダイレクトブロー成形法は押出機のダイから溶融パリソンを押出し、金型にパリソンを挟み、その中に圧縮空気を吹き込むことにより蛇腹状のゴミ箱が成形できる。ダイレクトブロー成形は工程が短く最も製造コストが安くブロー成形品を製造出きる。問題点としては溶融パリソンが自重で引き伸ばされる点である。溶融パリソンが引き伸ばされると、蛇腹形状の成形品肉厚の変動が起こり好ましくない。このような場合、樹脂の溶融粘度を高くする必要があり、分子量の大きいＭＩの低い樹脂銘柄を選定するのが一般的である。本発明においてはＰＰ樹脂等のオレフィン系樹脂による蛇腹形状のゴミ箱の製造には最適である。

ダイレクトブロー成形では溶融パリソンの引き伸ばしが起き易い溶融粘度の低いＰＥＴ樹脂のような場合、プリフォーム型の２軸延伸ブロー成形法が最適である。この成形法は射出成形機で予め試験管の形のようなプリフォームを成形しておく。次の工程ではこのプリフォームの胴壁部のみを少し柔らかくなるような温度まで再加熱し、直ちにブロー用金型に挟み延伸ロットで突き出すと同時に高圧空気を吹き込んで蛇腹形状のゴミ箱を成形する。工程としては２段の工程になるが、成形品が延伸されているため、機械強度特性や肉厚変動が少ない優れたブロー成形品を得ることが出来る。本発明においてはＰＥＴ樹脂による蛇腹形状のゴミ箱製造には最適な成形法といえる。

本発明の蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体は、容器として用いると、携帯性に優れ、且つ注射針や、カッターナイフの刃等の鋭利な内容物であっても安全に使用できるという効果を発揮する。これらの容器としては鋭利な注射針と、人体に危険な物質を廃棄する医療用ゴミ箱が挙げられる。

本発明の蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体を用いた医療用ゴミ箱は、廃棄物を投入した後、フタをして内容物を密閉することが好ましい。この医療用ゴミ箱のフタについては特に限定されるものではなく、内容物が飛散しなければどのようなフタを用いても良い。最も一般的には市販されているペットボトルと同じようにキャップによって閉栓するのが好ましい。キャップの材料はゴミ箱と異なる材料でも使用することが出来る。

本発明の蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体は、配線等をカバーするチューブ等にもちいることも好ましい形態の一つである。例えば、配線を地中に埋める場合、柔軟に屈曲しつつ、鋭利な砂利等から配線を防護することができる。

以下、実施例及び比較例を用いて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるもではない。なお、評価方法は以下の通りである。

（耐貫通性評価）
注射針を装着した一般的な注射器（径１２．８ｍｍφ）１０本を、注射針を下側に向けて蛇腹形構造体よりなる容器に入れ、入り口部分を密封した。かかる注射器を入れた蛇腹形状構造体からなる容器を、折りたたまれていない状態で１．５ｍの高さから繰り返し１０回落下させ、注射針が貫通有無を確認した。

（折りたたみ容易性評価）
男性１人の力で折りたためるか否かで判断した。

（弾性率）
＜試験片のサンプリング方法＞蛇腹形状構造体の側面を切り出し、この切り出し側面から「株式会社ダンベルのスーパーダンベルカッター製 ＳＤＫ−３００」を用いて、規格ＪＩＳ K６２５１−３号（または、規格ＪＩＳ Ｋ６３０１−３号）ダンベルに打ち抜いた試験片を作製した。
＜試験片＞ＪＩＳ３号ダンベル
厚さ ：１ｍｍ
幅 ：５．０ｍｍ
つかみ間距離：１００ｍｍ
＜引張試験機＞島津オートグラフ社製 ＡＧ−ＩＳ Ｓ型
＜引張速度＞ ５０ｍｍ／分

（実施例１）
熱可塑性樹脂として、東洋紡績株式会社製リサイクルペット(R_PET)を用い、日精エー・エス・ビー機械（株）社製、ＡＢＳ−５０ＭＢ 小型ストレッチブロー成形機により、表１記載の形状を有する蛇腹形状構造体を得た。なお、成型時、プリフォーム成形はシリンダー温度が２４０〜２８０℃、金型温度は水冷の条件で射出成形し、プリフォームをえた。得られたプリフォームはプリフォームの胴壁部分の温度が約９０〜１１０℃になるまで予備加熱を行い、ただちにストレッチブロー金型に装着し、延伸ロッドを突き出すと同時に高圧空気を吹き込んでブロー成形を行った。

（実施例２〜７、比較例１〜５）
実施例１と同様の方法により、表２記載の材料・形状の蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体を得た。

表１の結果から判るとおり、本願発明の蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体は優れた耐針貫通性と折りたたみ易さを具備するものである。

本発明は医療現場で発生している注射針による針刺し事故等を防止するために、注射針、注射器、注射筒およびアンプル等の鋭利な医療廃棄物を使用後すぐに安全に廃棄できるように、広口の容器で注射針等の耐貫通性が優れた特性を持ち、成形性や機械特性の優れた樹脂材料からなり、かつ医療現場は必ずしも病院だけでないため、どのような医療現場でも持ち運びが出来る携帯性が優れた医療用ゴミ箱を提供することが可能となり、医療の幅広い分野で使用できるので、医療業界に寄与することが大である。

医療用ゴミ箱の蛇腹形状部分 蛇腹の山部と谷部の拡大図

符号の説明

１： ・ 蛇腹の外形
２： ・ 蛇腹の内径
３： ・ 図２の拡大部分
４： ・ 蛇腹の山〜谷の高さ
５： ・ 蛇腹の角度
６： ・ 蛇腹の山と谷を結ぶ直線(短)
７： ・ 蛇腹の山と谷を結ぶ直線(長)

Claims (6)

1. 折りたたまれた時の成形品の高さが、折りたたまれる前の高さの３０％〜９８％であり、折りたたまれていない状態での蛇腹１段の高さに対する内径の最大値との比が１以上５以下、蛇腹の山の内角の角度が３０度以上１２０度以下であり、蛇腹形状の側面の比が下式（１）を満足することを特徴とする、熱可塑性樹脂よりなる蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体。
   １ ＜ Ｒ1／R2 ≦２ （１）
   上記（１）式のR１は蛇腹の山の側面の長さが長い側の長さ(図２の記号７部分)、R2は蛇腹の山の側面の長さが短い側の長さ(図２の記号6部分)である。
2. 蛇腹形状の厚みに対する蛇腹１段の高さの比が１０以上５０以下であることを特長とする請求項１記載の蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体。
3. 熱可塑性樹脂の破断強度が降伏強度より大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体。
4. 熱可塑性樹脂の弾性率と該蛇腹部分の厚みの積が０．６GPa・ｍｍ以上６．０GPa・ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体。
5. 前記請求項１〜４いずれかの蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体からなることを特徴とする容器。
6. 前記請求項１〜５いずれかの蛇腹形状熱可塑性樹脂構造体からなることを特徴とするチューブ。

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