JP2014046096A

JP2014046096A - ゴム栓

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Publication number: JP2014046096A
Application number: JP2012193407A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Ishida; 直之石田; Junji Tashiro; 純司田代; Katsushi Maeda; 勝志前田
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2012-09-03
Filing date: 2012-09-03
Publication date: 2014-03-17
Anticipated expiration: 2032-09-03
Also published as: JP5981274B2

Abstract

【課題】粘着性の強い加硫ゴムを使用したゴム栓において、表面を極端に粗すことなく、ハンドリング性を改善する。
【解決手段】バイアル瓶口部内に挿嵌する脚部、および、バイアル瓶口部の上縁面に接する笠部を備えるゴム栓であって、笠部および脚部が加硫ゴムで形成され、笠部の上面である天面部の表面粗さＲａが０．３〜４．５μｍであり、天面部上に点在突起を有していることを特徴とするゴム栓に関する。
【選択図】なし

Description

本発明は、バイアル瓶口部内に挿嵌する脚部、および、バイアル瓶口部の上縁面に接する笠部を備えるゴム栓に関する。

作製されたゴム栓は、カメラ検査により、ゴム中に存在する異物や成型ミスによる変形を検知して、不良品が取り除かれている。そのため、表面が滑らかすぎると、カメラ検査で撮影された画像にハレーションが生じ、良品が不良品として検知され、また不良品が良品として検知されることがある。また、ゴム栓は多数の製品をまとめて袋詰めし、天面を搬送面に向けた倒立姿勢でパーツフィーダーにより搬送され、バイアルに挿入される。そのため、ゴム栓同士や、ゴム栓とフィーダーが密着して製造上のトラブルが生じることもある。したがって、ゴム栓には一定値以上の表面粗さと硬度が求められる。

たとえば、天面にしぼ模様を形成することにより製品同士の密着を防止する方法が知られている（特許文献１）。しかしながら、しぼ模様は、ゴム栓の成型に用いる金型を、非常に高価な加工法である放電加工やエッチング加工などの方法により表面加工して形成され、製作コストが高くなる。これらの方法に対し、ショットブラスト加工は安価な方法であるが、リブ等の金型形状のだれを防止するために、ブラストに使用する粒子の粒径が番手Ｆ３６以下でなければ使用できないという制約がある。この場合、金型表面の表面粗さＲａは４．５μｍ以下となり、実用上、あまり粗くすることができない。

一方で、表面粗さＲａが４．５μｍ以下であると、ＩＲやＩＩＲなどの加硫ゴムで構成されたゴム栓の表面は粘着性を有している。よって、パーツフィーダーによる搬送時だけでなく、多数のゴム栓が一緒に袋詰めされて保管されるような場合においても、ゴム栓同士が相互に粘着し、ハンドリング上の問題が生じることがある。

特開平１０−９４５８１号公報

本発明は、粘着性の強い加硫ゴムを使用したゴム栓において、表面を極端に粗すことなく、ハンドリング性を改善することを目的とする。

本発明は、バイアル瓶口部内に挿嵌する脚部、および、バイアル瓶口部の上縁面に接する笠部を備えるゴム栓であって、笠部および脚部が加硫ゴムで形成され、笠部の上面である天面部の表面粗さＲａが０．３〜４．５μｍであり、天面部上に点在突起を有していることを特徴とするゴム栓に関する。

天面部の表面粗さＲａが０．３〜２．４μｍであることが好ましい。

脚部が合成樹脂フィルムでラミネートまたはシリコーン潤滑剤でコーティングされていることが好ましい。

合成樹脂フィルムが、フッ素樹脂、ナイロンまたは超高分子ポリエチレン系樹脂であることが好ましい。

加硫ゴムが、ブチルゴムまたは塩素化ブチルゴムであることが好ましい。

本発明のゴム栓では、笠部および脚部が加硫ゴムで形成され、笠部の上面である天面部の表面粗さＲａが０．３〜４．５μｍであり、天面部上に点在突起を有しているため、製造上のハンドリング性を大きく改善することができる。より具体的には、カメラ検査においてハレーションを防ぎ誤検知確率を低下させながら、プレス成型に用いる金型表面の加工をショットブラストによって行うことができ作製コストを低減することができる。また、表面粗さＲａ４．５μｍ以下であるにも関らず、天面部上に点在突起を有しているため、ゴム栓同士の密着を防ぎ、パーツフィーダーによる円滑な搬送が可能となる。

本発明の一実施形態について、ゴム栓の上面図（ａ）とＡ−Ａ線断面図（ｂ）を示す。本発明の他の実施形態について、ゴム栓の上面図（ａ）とＢ−Ｂ線部分断面図（ｂ）を示す。本発明の他の実施形態について、ゴム栓の上面図（ａ）とＣ−Ｃ線部分断面図（ｂ）を示す。

本発明のゴム栓は、バイアル瓶口部内に挿嵌する脚部、および、バイアル瓶口部の上縁面に接する笠部を備えるゴム栓であって、笠部および脚部が加硫ゴムで形成され、笠部の上面である天面部の表面粗さＲａが０．３〜４．５μｍであり、天面部上に点在突起を有していることを特徴とする。

本発明のゴム栓の一実施態様を、図１の上面図と断面図に示し、他の実施態様を、図２に上面図と部分断面図を示す。本発明のゴム栓は、バイアル瓶口部内に挿嵌する脚部、および、バイアル瓶口部の上縁面に接する笠部を備える。

笠部の上面である天面部の表面粗さＲａは０．３〜４．５μｍである。表面粗さＲａの下限は０．５μｍが好ましく、０．８μｍがより好ましい。０．３μｍ未満であると、ハレーションによりカメラ検査時に誤検知率が上昇する。表面粗さＲａの上限は２．４μｍが好ましく、２．０μｍがより好ましい。４．５μｍを超えると、金型表面を加工する際、ショットブラスト加工では金型形状がだれてしまい、リブ等の製品形状が正確に再現できなくなる。代わりに放電加工やエッチング加工を行うと金型作製コストが上昇してしまう。

ここで、天面部において表面粗さが０．３〜４．５μｍとなる部位は、必ずしも天面全体が所定の粗さとなっている必要はないが、天面全体の８０％以上が所定の表面粗さであることが好ましく、より好ましくは９０％以上、さらに好ましくは９５％以上である。

密着防止の役割を果たすため、天面部上に点在突起を有している。点在突起とは天面上の円周方向の全面にわたる連続的な突起ではなく、天面上に部分的に突出している突起である。点在突起の形状は、特に限定されず、円形、楕円形、半円形、扇型、卵型などの略円状だけでなく、長方形の向かい合う辺に半円を付けたトラック形状の略長方形状ものなどであってもよい。パーツフィーダーにおける搬送、洗浄時の壁面へのゴム栓の密着、多数のゴム栓が一緒に袋詰めされるような場合を考慮すると、これらの突起は接触面が小さい方が好ましい。これらの突起は、ゴム栓を倒立させた場合に、天面の全周にわたって面で本体を支えるものではなく、点で本体を支えるようなものが好ましい。突起の個数は特に限定されないが、４〜１２個が好ましい。配置状態も特に限定されないが、放射状または円周に沿って配置されることが好ましい。笠部の形状は特に限定されないが、天面中央に円状の針刺し用の凹部を有していることが好ましい。

本発明のゴム栓の脚部の形状は、特に限定されず、円筒状であっても、二股状であっても良い。図１に脚部が円筒状のゴム栓を、図２および３に脚部が二股状のゴム栓を示す。また、脚部は、合成樹脂フィルムでラミネートされているか、またはシリコーン潤滑剤でコーティングされている。ラミネートまたはコーティングすることで、ゴム栓同士の密着を防止し、円筒状笠部天面を搬送面に向けた倒立姿勢において、パーツフィーダーによる円滑な搬送が可能となる。なお、脚部のみならず笠部の天面にもラミネートは可能であり、脚部の場合と同様に、合成樹脂フィルムを用いることができる。

ラミネートに用いる合成樹脂フィルムの厚さは、２５〜１５０μｍが好ましく、５０〜１００μｍがより好ましい。２５μｍ未満では、成型時のフィルム破れが多く発生する傾向があり、１５０μｍを超えると、成型品の寸法安定性及びコストアップとなり経済的でなくなる傾向がある。なお、本発明において、算術平均粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳＢ０６０１−２００１に準拠して測定される。

合成樹脂フィルムの合成樹脂としては特に限定されないが、良好な耐薬品性が得られるという点から、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリクロロテトラフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）からなる群より選択される少なくとも１種のフッ素樹脂、ナイロン、超高分子量ポリエチレン系樹脂が好ましい。また、医療用容器の滅菌法として、蒸気滅菌、エチレンオキサイドガス滅菌、ガンマ線滅菌が行われるが、ＰＴＦＥはガンマ線に対する耐性が低い。よって、ガンマ線滅菌に対する耐性が高いＥＴＦＥ、変性ＥＴＦＥ、ＰＣＴＦＥが特に好ましい。

ここで、ＥＴＦＥとは、エチレンとテトラフルオロエチレンを３０／７０〜７０／３０のモル比で共重合したものであり、改質目的でさらに他の成分を共重合した変性ＥＴＦＥがある。他の成分としては、フッ素含有オレフィンや炭化水素系オレフィンが挙げられる。具体的には、プロピレン、部点などのα−オレフィン、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニリデン、パーフルオロブチルエチレン、トリフルオロクロロエチレンなどの含フッ素オレフィン、エチレンビニルエーテル、パーフルオロメチルビニルエーテル、パーフルオロプロピルビニルエーテルなどのビニルエーテル類、含フッ素アクリレート類などがあり、２〜１０モル％程度共重合されて、ＥＴＦＥを改質する。

変性ＥＴＦＥとしては、接着性を付与する官能基を有するＥＴＦＥを好適に使用することができ、該官能基としては、カルボキシル基、無水カルボキシル基、エポキシ基、水酸基、イソシアネート基、エステル基、アミド基、アルデヒド基、アミノ基、シアノ基、炭素−炭素二重結合、スルホン酸基、エーテル基などが挙げられる。また、変性ＥＴＦＥの市販品としては、旭硝子（株）製のフルオンＡＨ−２０００などが挙げられる。

ナイロンとしては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６２１、ナイロン１１、ナイロン１２、共重合ナイロン、モノマーキャスティングナイロン、ナイロンＭＸＤ、ナイロン４６などが挙げられる。また、ナイロンは、フッ素を含んでいてもよい。

なかでも、不活性で耐熱性、耐薬品性、非粘着性に優れ、ゴムに比べ摩擦抵抗が小さいことから、フッ素樹脂が好ましい。

合成樹脂フィルムは、ゴム等との接着性を高める処理を行うことが好ましい。接着性を高める処理としては、化学処理法、フィルムの表面を粗面化する処理や、これらを組み合わせたものが挙げられ、具体例としては、ナトリウム処理、グロー放電処理、大気圧下又は真空下でのプラズマ処理（放電処理）、エキシマレーザー処理（放電処理）、イオンビーム処理が挙げられる。

コーティングのシリコーン潤滑剤としては特に限定されないが、反応型、非反応型のいずれも用いることができるが、洗浄等の後工程を考慮すると反応型が望ましい。

ゴム栓の材料としては特に限定されず、例えば、天然ゴム；ブチルゴム、塩素化ブチルゴムなどのブチル系ゴム；イソプレン系ゴム；ブタジエン系ゴム；スチレン−ブタジエン系ゴム；シリコーン系ゴム；エピクロルヒドリンゴム；エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴムなどのエチレンプロピレン系ゴム；ニトリル系ゴムのような、加硫により弾性が得られるゴム材料が挙げられる。これらの弾性材料は、単独でも複数の成分をブレンドして使用することもできる。なかでも、耐薬品性・耐ガス透過性の点で、ブチルゴムや塩素化ブチルゴムなどのブチル系ゴムが好ましい。

該ゴム材料には、硫黄などの加硫剤、加硫促進剤など、ゴム工業の公知の配合剤を適宜添加できる。

ゴム栓のＪ１ＳＡ硬さは特に限定されないが、５０〜７０度が好ましく、５５〜６５度がより好ましい。５０度未満では、摺動時のガスケットの変形による漏れや、吸引時にプランジャーロッドがガスケットからはずれる場合がある。一方、７０度を超えると、成型圧力を高くする必要があり、フィルムが破れ易く、脱型が困難になる傾向がある。

また、圧縮永久ひずみも特に限定されないが、２０％以下が好ましく、１５％以下がより好ましい。２０％を超えると、打栓、滅菌及び保管中に環状リブが縮径して圧縮率不足となり、バレル内壁との液密性、気密性を保つことが出来なくなる傾向がある。ここで、圧縮永久歪とは、２５％圧縮、７０±１℃、２２時間の条件で測定したときの値である。

本発明のゴム栓は、密封式混練機、オープンロール混練機などを用いて、所定配合比で配合材料を混練した混練物を、カレンダーまたはシート成型機で未加硫ゴムシートを作製し、次に、一定重量、サイズの未加硫ゴムシートと不活性な合成樹脂フィルムを重ねて金型に置き、真空プレスで成型することにより、ゴム栓の成型シートを得ることができる。

成型条件は特に限定されず、適宜設定すればよいが、成型温度は、好ましくは１５５〜２００℃、より好ましくは１６５〜１８０℃であり、成型時間は、好ましくは１〜２０分間、より好ましくは３〜１５分間、さらに好ましくは５〜１０分間である。

成型に使用する金型は、ゴム栓の天面部の表面粗さＲａが０．３〜４．５μｍとなるように、粗面化処理されていることが好ましい。粗面化処理する方法は特に限定されず、放電加工、エッチング加工、ショットブラスト加工などが挙げられるが、加工費用の点で、ショットブラスト加工が好ましい。金型加上に用いるブラスト番手を変更することにより、表面粗さＲａが０．３〜４．５μｍの範囲の粗面化を行うことができる。

ブラスト加工の投射方法としては、機械式・湿式・空気式等があげられる。ブラスト加工に用いる粒子としては、ガラスビーズ、金剛砂、鋳鉄グリット、スチールグリット、スチールショット、カットワイヤー、アルミナ、珪砂、スラグ等があげられる。その他ブラスト加工の条件として、投射圧力・投射角度・投射量等を考慮する必要がある。ブラスト加工と金型表面粗さの関係性の一例として、空気式の投射方法にてアルミナＦ３６〜Ｆ１００を用いた場合、表面粗さＲａ０．３〜４．５μｍで粗面化することができる。

この後、ガスケットの成型品から不要部分を、切断・除去した後、洗浄、滅菌、乾燥および外観検査を行ってガスケットの完成品を得る。

実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

（実施例１〜３および比較例１〜２）
ゴム栓のプレス成型に用いるステンレス系鋼材で作製した金型の表面をＦ３６〜Ｆ１００のブラストを用いて加工した。この金型を用いて比較例１、実施例１〜３のゴム栓を作製した。作製したゴム栓は図１に示す笠径φ１９ｍｍのバイアル用ゴム栓である。
塩素化ブチルゴムに主な添加剤としてシリカ系補強剤・酸化マグネシウム、着色顔料として酸化チタン・カーボンブラック・架橋剤からなる材質を使用した。その物性はショアー硬さ４３度、圧縮永久歪１３％であった。このゴム材質を用いてゴム栓天面の表面粗さが異なる金型で１７０℃／１０分加熱成型した。
ラミネートするフッ素樹脂フィルムは、旭硝子株式会社のＥＴＦＥアフレックス１００μｍを用い、二段成型によりゴム栓の脚部分のみをラミネートした。二段成型とは、脚部素栓を一段成型し、笠部・フランジ部を二段成型する方法である。コーティングするシリコ−ンは硬化型のジメチルシロキサンを用いた。製造工程としては、成型・打抜き・洗浄・シリコーンコーティング・滅菌乾燥処理の後に、クリーンルーム内でのカメラ検査の順で行った。

（表面粗さＲａ測定）
各ゴム栓の天面の表面粗さＲａは、キーエンス社のレーザー顕微鏡（キーエンス株式会社製、ＶＫ−Ｘ２００）を用いて、レンズ倍率２０倍、モニター倍率１倍、カットオフ値０．２５ｍｍの条件で複数線粗さを測定した。測定結果を表１に示す。

（カメラ検査機誤検知の評価）
各ゴム栓について、７台のカメラで製品を識別し、天面検査に１台のカメラが用いられている。検出を行っている不良は練り込み異物・付着異物・成型不良・打抜き不良・汚れである。黒さ白さの濃淡を光量値として算出していて、一定値以上および一定値以下の光量値、又は光量値の急激な変化点を不良と認識している。このため、光源からの光を製品が反射してカメラが取得した画像が白くなると白点不良と認識される。
１０００個のゴム栓をコンベアに流し良品を不良品と判定したもの、不良品を良品と判定したものの合計確率を算出した。測定結果を表１に示す。

(微粒子試験の評価）
日本薬局方のプラスチック製医薬品容器試験法の微粒子試験に準拠する方法で微粒子試験の評価を行った。
微粒子数の測定にはリオン株式会社製の光遮断型自動微粒子測定装置を用いた。抽出条件は、ゴム栓２０個に対してＵＦ水１４０ｍＬを用いた。測定は４回行い、２〜４回目のデータの平均値を採用した。
結果として表面粗さは粗い方が微粒子試験の結果は悪化する。一般的に微粒子試験の結果は、シリコーンの種類・塗布量に影響を受ける。種類・濃度・塗布量一定下の条件において、天面の表面粗さが粗くなるほど表面積は増加し付着したシリコーン量も増加したと考えられる。ここで、表面積は、キーエンス社のレーザー顕微鏡（キーエンス株式会社製、ＶＫ−Ｘ２００）を用いて、レンズ倍率２０倍、モニター倍率１倍の条件にて測定し、測定単位はμｍ^２であり比較例１の場合を１として記載した。

表１の結果から、天面の表面粗さＲａが０．３〜４．５μｍであれば、カメラ検査で誤検知することがなくなり、生産性にも優れ、微粒子数も少なくなっている。天面部の表面粗さＲａが０．３〜２．４μｍであると、カメラ誤検知と微粒子数のバランスが最も良くなっている。

Claims

バイアル瓶口部内に挿嵌する脚部、および、バイアル瓶口部の上縁面に接する笠部を備えるゴム栓であって、
笠部および脚部が加硫ゴムで形成され、笠部の上面である天面部の表面粗さＲａが０．３〜４．５μｍであり、天面部上に点在突起を有していることを特徴とするゴム栓。
天面部の表面粗さＲａが０．３〜２．４μｍである請求項１記載のゴム栓。
脚部が合成樹脂フィルムでラミネートまたはシリコーン潤滑剤でコーティングされていることを特徴とする請求項１または２記載のゴム栓。
合成樹脂フィルムが、フッ素樹脂、ナイロンまたは超高分子ポリエチレン系樹脂である請求項３記載のゴム栓。
加硫ゴムが、ブチルゴムまたは塩素化ブチルゴムである請求項１〜４のいずれかに記載のゴム栓。