JP5922404B2

JP5922404B2 - 積層ガスケット

Info

Publication number: JP5922404B2
Application number: JP2011289523A
Authority: JP
Inventors: 前田　勝志; 勝志前田
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2016-05-24
Anticipated expiration: 2031-12-28
Also published as: JP2013138697A

Description

本発明は、不活性樹脂フィルムで積層されたガスケット、特に薬液が注射器に充填されたプレフィルドシリンジに関する。

近年使用時の簡便性に優れ、誤用を無くす意味において、予め薬液が注射器に充填されたプレフィルドシリンジの使用が拡大している。これらのプレフィルドシリンジのゴム部材は使用されるまで薬液と直接、接するため、耐薬品性、耐ガス透過性、耐水蒸気透過性、耐老化性が優れたブチルゴム系のガスケットやノズルキャップが多用されている。

しかしながら、バイオ製剤等の薬剤によっては、ゴム材質の原料ゴム、配合剤由来の溶出物、およびコート剤の脱落等の相互作用により、悪影響を受けることがある。たとえば、ブチル系ゴム部材では、ガスケットの摺動性改善、ノズルキャップの固着防止の目的で、シリンジ内壁、ガスケット、ノズルキャップのゴム表面に潤滑剤として、オイルタイプまたは硬化タイプのシリコーンが塗布されているため、製剤の種類によって、バレル内壁、ゴム部材からシリコーンコート剤が脱落して異物となり、製剤品質に重大な悪影響を与える場合がある。特にシリンジ内壁にはガスケットより多量のシリコーンコート剤が塗布されており、製剤との接液面積からもその影響は大きい。

そこで、製剤の安定性にブチルゴムよりも優れているフッ素樹脂フィルム等をゴムに積層した製品が開発され、硝子製シリンジ又は樹脂製プレフィルドシリンジに提案されている。たとえば耐薬品性に優れたフッ素樹脂フィルムが使用され、中でも摩擦係数が最も小さいポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が使用されている。

しかしながら、ガスケットの接液面、シリンジ内壁と接する摺動シール部にフッ素樹脂フィルムを積層したガスケットでは、気密性と摺動抵抗が課題となる。特にスカイビング法で製造されたフィルムは表面粗さが粗く、シリンジ内壁との気密性に問題が生じ易いという問題がある。気密性を悪くする要因として、積層されたフィルムの平滑性（表面粗さ）及び、シリンジ内径に対するガスケットの圧縮率に影響するシリンジ内径バラツキが挙げられる。

そこで、特許文献１ではＰＴＦＥのキャスティング法フィルム、ＵＨＭＷＰＥのインフレーション法フィルムが提案されているが、特殊な製法であり実用的ではない。また、表面粗さがＲａ０．０５μｍ以下のＰＴＦＥフィルムを積層しても液モレに問題が生ずることがある。これはＰＴＦＥフィルムをＰＴＦＥの融点２３０℃以下である成型温度１７０℃で積層成型したにも拘らず、積層フィルムの表面には金型表面の微細な凹凸痕が転写されてシール性に影響するためである。また、シリンジ内径に対するガスケットの圧縮率に影響するシリンジ内径バラツキも大きな問題である。樹脂製シリンジでは±０．１以内の高精度であるが、硝子シリンジでは生地管の内径バラツキが大きく、５ｍｌ以下のサイズでも内径公差は±０．１５と大きくなっている。

特許文献２では、先端環状突起の中間まで積層された形状が提案されているが、打ち抜き刃の上刃の内側に積層されていない摺動部が縮径されて入り込む特殊な方法であり、１ｍｌ用等の小サイズのガスケットでは可能であるが、大きなサイズでは抜き刃に縮径されて入る部分の肉厚が大きくなってくるので、この方法では打ち抜きが困難となり製造できない。また、上刃の研磨により短くなるのでメンテナンスが問題となる。

一方で、円柱状の環状リブを一つまたは複数設けたガスケットが提案されている。しかしながら、環状リブが円弧状の場合、摺動抵抗には優れるが、摺接面積が小さくなることから、気密性が劣るという問題がある。また、多くの先端環状リブは同一径の直線で設計されているが、シリンジ内径との圧縮率を大きくすると摺動抵抗値が高くなり、ガスケット打栓に支障する。又、圧縮率を小さく設計すると気密性の問題が生じる。この原因は、先端リブ部はムクのゴム部であり、ゴムが変形し難い状態のためである。

特開平１０−３１４３０５号公報特表２００４−５２５０１１号公報

本発明は、Ｒａ０．０５μｍ以上と表面粗さが粗いスカイビングフィルムを成型しても、液密性と摺動抵抗に優れたガスケットを提供することを目的とする。

本発明は、シリンジ内壁と摺接する環状リブを複数有するガスケットであって、先端環状リブの摺接部断面が略直線状であり、該直線部の長さが摺動側面部長さLに対して１０〜５５％であり、該直線部の最小径に対して０．１〜２．７％の範囲でシリンジ後端方向に直線状に拡径していることを特徴とする不活性樹脂フィルムで積層されたガスケットに関する。

先端環状リブに位置するネジ上部に空洞を設けることが好ましい。

シリンジ内径に対し、先端環状リブの略直線部最小径、最大径および後端側環状リブの圧縮率が１〜５％であることが好ましい。

不活性樹脂フィルムが、スカイビング法で製造されたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレン共重合樹脂フィルム（ＥＴＦＥ）、又は、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）であることが好ましい。

不活性樹脂フィルムの厚さが２５〜１５０μｍであることが好ましい。

ガスケット成型金型の少なくとも摺動摺接部表面の中心線平均粗さがＲａ０．０３μｍ以下に鏡面加工された成型金型によって成型されることが好ましい。

ガスケット基材がブチル系ゴムまたは熱可塑性エラストマーであり、ＪＩＳＡ硬さが５０〜７０度、圧縮永久ひずみが２０％以下であることが好ましい。

本発明のシリンジ内壁と摺接する環状リブを複数有する不活性フィルムで積層されたガスケットでは、先端環状リブの摺接部断面が略直線状であり、該直線部の長さが摺動側面部長さＬに対して１０〜５５％であり、該直線部の最小径に対して０．１〜２．７％の範囲でシリンジ後端方向に直線状に拡径しているため、生産性に優れる簡便な一段成型により液密性と摺動抵抗に優れたガスケットを提供することができる。また、シリンジ内壁およびガスケットに使用されているシリコーン等の潤滑コート剤を完全に無くす、または製剤品質へ悪影響を与えない程度の極微量に低減することが可能となる。

本発明のシリンジ内壁と摺接する環状リブを複数有するガスケットの断面図である。従来のガスケットの断面図である。従来のガスケットの断面図である。

以下に実施形態を掲げ、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。

本発明のシリンジ内壁と摺接する環状リブを複数有するガスケットは、先端環状リブの摺接部断面が略直線状であり、該直線部の長さが摺動側面部長さＬに対して１０〜５５％であり、該直線部の最小径に対して０．１〜２．７％の範囲でシリンジ後端方向に略直線状に拡径していることを特徴とする。図１（ａ）〜（ｄ）には、本発明のガスケットの断面図を示す。１が先端環状リブ、２が環状リブ、３が空洞である。
ここで、図１（ａ）に示すように、摺動側面部長さＬとは先端環状リブの角よりロッド挿入後端部までの最短長さをいい、側面に沿った長さではない。なお、後端部の密着防止突起は含まない長さをいう。該直線部の長さは摺動側面部長さＬに対しては、１０〜５５％が好ましい。

本発明のガスケットは、シリンジ内壁と摺接する環状リブを複数有する。複数とは、２つ以上有することであり、２以上であれば特に限定されない。図１（ａ）〜（ｃ）には環状リブが２つの態様を、図１（ｄ）には環状リブが３つの態様を示す。

一般に、従来のゴム単身のガスケットと比べて、フィルムを積層したガスケットでは、気密性と摺動性を両立させる設計が難しく、本発明では下記の設計要素とすることで可能となる。
ガスケットの打栓性（シワ、斜め打栓）、液密性、摺動性の機能性を両立させる方法として、先端環状リブが、バレル内径に対する圧縮率が１〜５％であり、複数の環状リブの内、先端側環状リブが略直線であり、略直線の長さが摺動側面部長さＬに対して、１０〜５５％、先端環状リブの直線部最小径に対し、シリンジ後端方向に略直線状に０．１〜２．７％拡径しており、ガスケット環状リブ径が５〜４０ｍｍのガスケットの場合、略直線部の長さを１〜６ｍｍとしたガスケット形状である。さらに、ネジ上部に空洞を設けることで、機能性が向上される。

直線部の長さは摺動側面部長さＬに対して、１０〜５５％であるが、１３〜５０％が好ましく、１５〜４５％であることがより好ましい。また、略直線部の長さは、ガスケット環状リブ径が５〜４０ｍｍのガスケットの場合、１〜６ｍｍが好ましく、１．５〜４．５ｍｍがより好ましい。

先端環状リブは、略直線部の最小径に対して０．１〜２．７％でシリンジ後端方向に直線状に拡径していることが好ましく、０．１５〜２．５％で拡径していることがより好ましい。

先端環状リブに位置するネジ上部には、先端環状リブの最大径部が内方向に撓むことにより、摺動抵抗値が低下するという理由で、空洞を設けることが好ましい。空洞の形状は特に限定されないが、ネジ部山径より小さい円柱状または環状に設けることができる。空洞は１つでも、複数設けても良い。図１（ｃ）では空洞を１つ設けた態様を、図１（ｄ）では空洞を環状に設けた態様を示す。

環状リブの圧縮率は、シリンジ内径に対して１〜５％が好ましく、２〜４％がより好ましい。１％未満では、液密性、気密性が劣り、５％を超えると、バレルへの打栓が困難となり、環状リブ表面のフィルムにシワが発生し液密性が劣る、又、摺動抵抗も高くなる傾向がある。

成型に用いる不活性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。

不活性樹脂フィルムを構成する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、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロテトラフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）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、及び／又はオレフィ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。

オレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−ヘキセン共重合体、エチレン−オクテン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、塩素化ポリエチレン等のポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレン−エチレンブロック共重合体、塩素化ポリプロピレン等のポリプロピレン系樹脂、ポリブテン、ポリイソブチレン、ポリメチルペンテン、環状オレフィンの共重合体等が挙げられ、ポリエチレン（特に超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ））が好ましい。また、オレフィン系樹脂は、フッ素を含んでいてもよい。

不活性フィルム１１５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。

ガスケット基材の弾性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、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、シリコーンゴム、エピクロルヒドリンゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴムのような各種ゴム材料や、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、オレフィン系、スチレン系等の各種熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。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、加硫により、弾性が得られる材料が好ましい。また、加硫材料の場合、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。

ガスケット基材のＪＩＳＡ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。

本発明のガスケットは、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、積層ガスケット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。

使用する金型は、褶動面形成部の鏡面仕上げにより、該当部のカットオフ値０．０８ｍｍで測定した算術平均粗さＲａが０．０３μｍ以下の平滑な金型表面が形成されていることが好ましい。このような金型を使用することによって、積層成型されたゴム部材は、元のフィルムの表面粗さより小さい成型品を得ることができる。Ｒａは、好ましくは０．０２μｍ以下、より好ましくは０．０１５μｍ以下である。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。

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。

以下、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。

実施例で使用したフッ素樹脂フィルムの内容を以下に示す。
不活性樹脂フィルム
変性ＰＴＦＥスカイビング法フィルム：日本バルカー工業（株）製商品名「ニューバルフロン」（フィルム厚さ７０μｍ、中心線平均表面粗さ０．１１μｍ）
ガスケット基材
塩素化ブチルゴム材質（ＪＩＳＡ硬さ５８度）

実施例１〜３および比較例１〜２
塩素化ブチルゴム製未加硫ゴムシートに、ＰＴＦＥフィルム（スカイビング法、厚さ７０μ、片面接着処理）に未加硫ゴムシートを重ねて成型金型上に置き、真空プレスで１７５℃１０分成型し加硫接着させた。得られたガスケット（５ｍＬ用ＣＯＰ樹脂シリンジ用、バレル内径１２．４５ｍｍ）を用いて以下の試験を行った。

（シリンジ打栓性）
ガスケットネジ部に一定長さの冶具を嵌めた状態で、接液側を上にして置き、シリンジを真直ぐに挿入して打栓した。次にノズルより、メチレンブルーで着色した水５ｍｌ充填した後、１５時間放置し、ガスケットの斜め打栓状況、及び先端環状リブのシワ発生状況を確認した。ｎ＝２０として評価し、判定した。
先端環状リブのシワ発生状況は、接液面の斜め打栓状況を目視で確認し、先端環状リブ部を１０倍に拡大して観察した。
○：斜め打栓、シワの発生が１０％以下
△：斜め打栓、シワ発生率が１０〜２０％
×：斜め打栓又はシワ発生率２０％以上

（摺動抵抗）
プランジャーロッド及び注射針２３Ｇを装着し、オートグラフでスピード１００ｍｍ／分で吐出した。ｎ＝１０で測定し、評価した。
○：１０Ｎ以下でノッキングせずにスムーズに摺動
△：１５Ｎ以下で摺動
×：１５Ｎ以上

（液漏れ）
「滅菌済み注射筒基準」平成１０年１２月１１日医薬発１０７９号厚生省医薬安全局長通知に準ずる。
５ｍｌ用ガスケットサンプル、ノズルキャップ、５ｍｌ用注射筒、プランジャーを準備する。ガスケットネジ部にネジより長い冶具を嵌めた状態で、接液面を上にして置き、シリンジを真直ぐに挿入して打栓した。次にノズルより、メチレンブルーで着色した水を公称容量目盛りの３／４の位置まで充填した。ノズルキャップ、プランジャーを取り付け、注射筒を下に向けてプランジャーに３４３Ｋｐａの圧力を１０秒間かける。ｎ２０で評価した。
１０倍に拡大し、ガスケット谷部（先端環状リブと後端環状の谷部）への漏れを観察する。
○：漏れを認めない。
△：筋状の微小な漏れを認める。
×：明らかに漏れを認める。

評価結果を表１に示す。

従来のガスケットである比較例１および２のガスケットでは、特に打栓性に問題があり、その結果、摺動性と液漏れに影響を及ぼしている。一方、本発明のガスケットでは、先端環状リブの摺接部断面が略直線状であり、該直線部の長さがガスケット全長に対して、１０〜５５％であり、該直線部の最小径に対して０．１〜２．７％の範囲でシリンジ後端方向に直線状に拡径しているため、実施例１〜３に示されるように、ガスケット打栓性、摺動抵抗、液漏れのいずれにおいても優れていた。

１先端環状リブ
２環状リブ
３空洞
Ｌ摺動側面部の長さ
ｌ先端環状リブ摺接部の長さ

Claims

シリンジ内壁と摺接する環状リブを複数有するガスケットであって、
シリンジに挿入されていない状態で、先端環状リブの摺接部断面が略直線状である直線部を呈し、該直線部の長さが摺動側面部長さに対して１０〜５５％であり、先端環状リブの径が該直線部の最小径に対して０．１〜２．７％の範囲でシリンジ後端方向に直線状に拡径していることを特徴とする不活性樹脂フィルムで積層されたガスケット。
先端環状リブに位置するネジ上部に空洞を設けた請求項１記載のガスケット。
シリンジ内径に対し、環状リブの圧縮率が１〜５％である請求項１または２記載のガスケット。
不活性樹脂フィルムの厚さが２５〜１５０μｍである請求項１〜３のいずれかに記載のガスケット。
ガスケット基材の材料がブチル系ゴムまたは熱可塑性エラストマーであり、ＪＩＳＡ硬さが５０〜７０度、圧縮永久ひずみが２０％以下である請求項１〜４のいずれかに記載のガスケット。
請求項１〜５のいずれかに記載のガスケットを製造する方法であって、
不活性樹脂フィルムが、スカイビング法で製造されたポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレン共重合樹脂フィルム、又は、超高分子量ポリエチレンであるガスケットの製造方法。
請求項１〜５のいずれかに記載のガスケットを製造する方法であって、
ガスケット成型金型の少なくとも摺動摺接部表面の中心線平均粗さがＲａ０．０３μｍ以下に鏡面加工された成型金型によって成型するガスケットの製造方法。