JP6422863B2

JP6422863B2 - 耳栓を形成するための予備成形物

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Publication number: JP6422863B2
Application number: JP2015521647A
Authority: JP
Inventors: ジェフリーエル．ヘイマー，; アランアール．セヴィル，; ケネスエフ．ティーターズ，
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2018-11-14
Anticipated expiration: 2033-06-28
Also published as: AU2013289056A1; IL236614B; EP2872551B1; KR102070642B1; PL2872551T3; RU2669638C1; WO2014011413A3; US8679607B2; RU2015102522A; CN104470979A; AU2013289056B2; WO2014011413A2; EP2872551A2; US20140017492A1; KR20150036493A; RU2606603C2; CN104470979B; JP2015529484A; IL236614A0; BR112015000587B1

Description

本発明は、発泡性物品、具体的には、基材と、基材の少なくとも一部分を被覆し、活性化されていない膨張性球体発泡剤及び活性化されていない化学発泡剤を含む外層とを含む発泡性物品に関する。

聴覚保護及び騒音減衰デバイスの使用がよく知られており、様々な種類のデバイスが考慮されている。そのようなデバイスには、内耳への音波経路を物理的に遮るために使用者の外耳道内に挿入されるか、又は外耳道上に設置される、発泡体又はゴム材で部分的又は完全に構成される耳栓及び準聴覚デバイス（semi-aural device）が含まれる。

圧縮性又は「丸め込み（roll-down）」型の耳栓は、一般的に、圧縮性で弾力的な本体部分を含み、好適な低回復性（slow recovery）発泡体材料で作製され得る。耳栓は、最初に指の間で耳栓を丸めて本体部分を圧縮し、次いで、本体部分を外耳道内に押し込み、その後、本体部分を膨張させて外耳道を塞ぐことにより使用者の外耳道に挿入され得る。

押し込み型耳栓も考慮されており、圧縮性減衰部分及び減衰部分から延在する剛性部分を含み得る。押し込み型耳栓を挿入するために、使用者は、剛性部分を掴み、適切なレベルの力で減衰部分を外耳道内に押し込む。減衰部分は、外耳道に収められるときに圧縮する。押し込み型耳栓は、耳栓が外耳道に迅速かつ容易に挿入されることを可能にし、挿入前に耳栓の減衰部分との接触を最小限に抑えることにより衛生状態を向上させ得る。

押し込み型耳栓は、様々な用途において望ましい特性を呈するが、費用がかかり、困難な製造課題を提示する場合がある。

用語
「金型」とは、中空型を意味し、中空型内に置かれた成分に形状を付与してもしなくてもよい。

「熱的結合」とは、２つの材料の分子又は表面が、結合が形成されるよう溶融相に存在するとき、他方の材料又は表面に拡散した状態を意味する。化学結合は、不在であるか、又は熱的結合材料間若しくは表面間に主な結合源を提供しない。

「熱可塑性物質」とは、繰り返し加熱して再成形することができ、冷却時にその形状を維持するポリマーを意味する。

「熱硬化性物質」とは、不可逆的に硬化され得るポリマーを意味する。

「活性化されていない」とは、発泡剤を指す場合、発泡剤が材料中のガス又は気泡の形成を容易にするために更に活性化され得ることを意味する。

本発明の一実施形態において、第１の材料を含み、第１の端部及び第２の端部、並びに外側主表面を有する細長いコアと、第２の材料を含み、細長いコアの外側主表面の少なくとも一部分を被覆する外層とを含む物品が開示される。第２の材料は、活性化されていない膨張性球体発泡剤及び活性化されていない化学発泡剤を含む。活性化されていない発泡剤は、外層の体積を増加させるために活性化されてよく、コアは、外層の剛性を超える剛性を呈する。例示的な実施形態において、第２の材料は、０．５重量％〜３重量％の活性化されていない化学発泡剤、０．５重量％〜９．５重量％の活性化されていない膨張性球体発泡剤、及び９０重量％〜９９重量％のスチレン−エチレン−ブチレン−スチレン（ＳＥＢＳ）を含む。別の例示的な実施形態において、チャネルは、第１の端部と第２の端部との間で細長いコアを少なくとも部分的に通って長手方向に延在する。様々な例示的な実施形態において、外層は、２．５ｍｍ〜６．５ｍｍの外径を有し、細長いコアは、１．５ｍｍ〜３．５ｍｍの外径を有し、細長いコアは、第１の端部と第２の端部との間で１ｍを超える長さを有する。

本発明の別の実施形態において、第１の材料を含み、主表面を有する基材と、第２の材料を含み、基材の主表面の少なくとも一部分を被覆する外層とを含む物品が開示される。第２の材料は、活性化されていない膨張性球体発泡剤及び活性化されていない化学発泡体を含む。活性化されていない発泡剤は、外層の体積を増加させるために活性化されてよく、基材は、外層の剛性を超える剛性を呈する。例示的な実施形態において、第２の材料は、０．５重量％〜３重量％の活性化されていない化学発泡剤、０．５重量％〜９．５重量％の活性化されていない膨張性球体発泡剤、及び９０重量％〜９９重量％のスチレン−エチレン−ブチレン−スチレン（ＳＥＢＳ）を含む。

ＭｅｔｈｏｄｏｆＭａｋｉｎｇａｎＥａｒｐｌｕｇという題名で、本明細書と同じ日に出願された米国特許出願第＿＿＿＿＿＿号は、押し込み型耳栓などの個人用保護具を作製する方法を課題としており、Ｐｕｓｈ−ＩｎＥａｒｐｌｕｇという題名で、本明細書と同じ日に出願された米国特許出願第＿＿＿＿＿号は、押し込み型耳栓の構造及び構成を課題としており、これらは、参照により本明細書に組み込まれる。

本発明に従う押し込み型耳栓の斜視図である。本発明に従う押し込み型耳栓の断面図である。様々な例示的な形状を有する音減衰部分を示す、本発明に従う例示的な押し込み型耳栓の断面図である。様々な例示的な形状を有する音減衰部分を示す、本発明に従う例示的な押し込み型耳栓の断面図である。様々な例示的な形状を有する音減衰部分を示す、本発明に従う例示的な押し込み型耳栓の断面図である。様々な例示的な形状を有する音減衰部分を示す、本発明に従う例示的な押し込み型耳栓の断面図である。耳栓を作製する例示的な方法の中間状態の細長いコア及び外層を含む予備成形物の斜視図である。本発明に従う例示的な製造プロセスの略図である。本発明の例示的な実施形態において使用される金型の例の断面図である。本発明の例示的な実施形態において使用される金型の例の断面図である。本発明の例示的な実施形態において使用される金型の例の断面図である。本発明の例示的な実施形態において使用される金型の例の断面図である。本発明に従う例示的な製造プロセスの略図である。

本発明は、耳栓の又は他の製品を作製するために使用され得る物品などの発泡性物品を提供する。本物品は、第１の材料-を含む主表面を有するためではありませ、基材と、基材の主表面の少なくとも一部分を被覆する第２の材料を含む外層とを含む。外層は、外層の体積を増加させるために活性化され得る活性化されていない発泡剤を含む。物品は、例えば、使用者の外耳道内に挿入され得る圧縮性音減衰部分と、耳栓を扱うために使用者によって把持され得るステム部分とを有する比較的柔らかい外層によって直接的に又は間接的に被覆される比較的剛性の細長いコアを含む耳栓を形成するのに好適であり得る。そのような耳栓は、最初に音減衰部分が圧縮されるか、又は「丸め込まれる」ことを必要とすることなく外耳道内に容易に挿入され得る。本発明は、耳栓、他の個人用保護具、並びに他のデバイス及び構成要素の形成に関連した、困難で高価な製造技法を最小限に抑えることができる。

図１及び２は、本発明に従う押し込み型耳栓１００を示す。耳栓１００は、第１の材料から作製され、第１の端部１１１及び第２の端部１１２並びに外側主表面１１３を有する細長いコア１１０を含む。耳栓１００は、第２の材料から作製され、細長いコア１１０の外側主表面１１３の少なくとも一部分に直接的に又は間接的に結合された外層１２０を更に含む。外層１２０は、例えば、使用者の外耳道内に少なくとも部分的に挿入するための音減衰部分１２１と、音減衰部分１２１より小さい直径及び大きい平均密度を有するステム１２２とを含む。いくつかの実施形態において、チャネル１１５は、第１の端部１１１と第２の端部１１２との間の細長いコア１１０を完全に又は部分的に通って延在する。

耳栓１００の挿入中、ステム部分１２２及び細長いコア１１０は、使用者によって把持され得る把手として機能する。耳栓１００、具体的には、音減衰部分１２１は、使用者の耳に隣接され、外耳道内に挿入される。音減衰部分１２１は、位置付けられるときに圧縮され、細長いコア１１０は、挿入を容易にするのに十分な剛性を提供する。使用中、音減衰部分１２１は、音の経路を遮断するために、実質的に外耳道内に位置付けられ、ステム部分１２２は、外耳道から外向きに延在し、耳栓を取り外すための把手を提供する。

細長いコア１１０は、外層１２０が直接的に又は間接的に被覆し得る基材を提供し、耳栓１００が使用者の外耳道に挿入されるのを容易にする。例示的な実施形態において、細長いコア１１０は、外層１２０よりも大きい硬直性又は剛性を呈するが、使用者にとって快適かつ安全であるように十分に柔らかい第１の材料から作製される。細長いコア１１０は、音減衰部分１２１を適切な力で外耳道内に押し込むことにより、耳栓１００が使用のために使用者の耳内に少なくとも部分的に位置付けられ得るのに十分な硬直性を提供する。つまり、適切な外層１２０と組み合わせた十分に剛性な細長いコア１１０は、最初に音減衰部分１２１を圧縮又は「丸め込む」ことを必要とせずに、耳栓１００が使用のために使用者の耳内に少なくとも部分的に位置付けられるのを可能にする。最初に音減衰部分１２１を圧縮又は「丸め込む」ことを必要としない直接挿入は、例えば、耳内への設置前の音減衰部分１２１との接触を制限することにより衛生状態を向上させる。細長いコア１１０は、使用のために位置付けられるとき、外耳道の形状にわずかに変形することができるように適切なレベルの柔軟性も呈する。

細長いコア１１０は、外層１２０又は１つ以上の中間層の材料に好適に結合することができ、さもなければそれと適合する１つ以上の材料から作製される。例示的な実施形態において、細長いコア１１０は、Ｓ＆ＥＳｐｅｃｉａｌｔｙＰｏｌｙｍｅｒｓ，ＬＬＣ．（Ｌｕｎｅｎｂｕｒｇ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）から入手可能なＴＵＦＰＲＥＮＥなどのポリプロピレンとスチレン−エチレン−ブチレン−スチレン（ＳＥＢＳ）とのブレンドから作製される。他の好適な材料は、ＳＡＮＴＯＰＲＥＮＥ１０１−９０（ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌｅＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能）、及び耳栓１００の減衰部分１２１が使用者の外耳道内に容易に挿入され得るように、適切な剛性を呈する他の材料を含む。

細長いコア１１０は、特定の硬度を有する１つ以上の材料から作製され得る。様々な例示的な実施形態において、細長いコア１１０の少なくとも一部分の硬度は、５０〜１００ショアＡ、又は７０〜９０ショアＡ、又は約８０ショアＡである。所望の硬度は、細長いコア１１０が所望の硬性を呈するように、細長いコア１１０の寸法に依存し得る。

例示的な実施形態において、細長いコア１１０は、細長いコア１１０が略円筒形状を呈するように、第１の端部１１１と第２の端部１１２との間の任意の位置で実質的に均一である円形断面を有する。円形断面は、使用者の耳の部分との接触により不快感をもたらす可能性がある縁部を最小限に抑えることができる。様々な他の例示的な実施形態において、細長いコアは、三角形、正方形、若しくは他の好適な断面を有するか、又は耳栓１００の長さに沿って変化する断面を有し得る。他の主表面１１３は、刻み付き、溝付き、又はさもなければ凹凸の表面を有し得る。そのような表面は、頑強な結合が生じるように、外層１２０又は中間層と接触する表面積を増加させ得る。いくつかの例示的な実施形態において、細長いコア１１０は、所望の硬直性を提供する層、及び外層との頑強な結合を容易にする、又は他の所望の特性を提供する層など、複数の同心層を含む。

いくつかの例示的な実施形態において、細長いコア１１０は、中空であり、チャネル１１５を画定する管の形状である。中空の細長いコア１１０を有する耳栓１００は、受信機又は通信システムの構成要素を耳栓に取り付けることができるように製造され得る。あるいは、又は加えて、チャネル１１５は、所望の形状を有する減衰曲線を提供するための１つ以上のフィルタ又は他の受動的聴覚要素を収容することができる。例えば、チャネル１１５に位置付けられるフィルタは、爆発、砲火などによって生じる高レベルの衝撃の非線形減衰をもたらすことができる。チャネル１１５は、第１の耳栓と第２の耳栓とが接合され得るようにコードを取り付けることができるか、又はヘッドバンドの端部を準聴覚聴力保護具において取り付けることができる陥凹部も提供し得る。

耳栓１００は、直接的に又は間接的に細長いコア１１０を実質的に被覆し、音減衰部分１２１及びステム部分１２２を含む外層１２０を更に含む。例示的な実施形態において、外層１２０は、細長いコア１１０の外側主表面１１３を実質的に包囲し、細長いコア１１０の第１の端部１１１から第２の端部１１２まで延在する。いくつかの実施形態において、外層１２０は、音減衰部分１２１がステム部分１２２の一部分と接触するような連続層である。細長いコア１１０の第１の端部１１１及び第２の端部１１２は、少なくとも部分的に露出してもよく、細長いコア１１０は、細長いコア１１０の存在を隠す又は表すために、外層１２０の色と同様の又は異なる色であってよい。音減衰部分１２１は、細長いコア１１０の第１の端部１１１付近に位置付けられ、使用者の外耳道に収容されるように成形される。例示的な実施形態において、音減衰部分１２１は、略ドーム型又は半球形状を有し、その最大幅点でステム部分１２２の直径を超える直径を有する。図３Ａ〜３Ｄに示される様々な他の実施形態において、例えば、音減衰部分１２５、１２６、１２７、１２８は、それぞれ、銃弾形、鐘形、円錐形、マッシュルーム形であるか、又はさもなければ、所望の適合を提供するか、又は特定の用途に適合するように形成されてもよい。

外層１２０は、使用者の外耳道に快適に位置付けることができる柔らかく柔軟な発泡体、ゴム、ポリマー、又は他の好適な材料から作製される。例示的な実施形態において、外層１２０は、ＴｅｋｎｏｒＡｐｅｘｏｆＰａｗｔｕｃｋｅｔ（ＲｈｏｄｅＩｓｌａｎｄ）より入手可能なＭＯＮＰＲＥＮＥＭＰ１９００などのＳＥＢＳから作製される。他の好適な材料は、可塑化ポリ塩化ビニル、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム、天然ゴム、他の熱可塑材、熱硬化性ポリマー、及び適切な硬度範囲を呈するように配合され得る当該技術分野において既知の他の好適な材料を含む。例示的な実施形態において、細長いコア１１０及び外層１２０の材料は、細長いコア１１０と外層１２０との間の主な結合源が直接的に又は間接的に熱結合であるように選択される。細長いコア１１０と外層１２０とを結合するために、更なる接着剤は必要とされず、そのような接着剤は、例示的な実施形態において、細長いコア１１０と外層１２０との間に存在しない。いくつかの例示的な実施形態において、外層１２０は、使用者の外耳道と接触するための所望の特性を提供する層、及び細長いコアとの頑強な結合を容易にする層、又は他の所望の特性を提供する層など、複数の同心層を含む。

外層１２０の材料は、使用中に容易に破損又は崩壊する可能性がないように、外層１２０の摩損性を制御するように選択され得る。耳栓の摩損性は、一部、適切な分子量を有する材料を選択することにより制御することができ、高分子量の耳栓は、概して、あまり摩損しない結果をもたらす。例示的な実施形態において、外層２２０は、ＡＳＴＭＤ６４７４−９９などによる、当該技術分野において既知のゲル透過クロマトグラフィー分析により測定されるとき、１００，０００ダルトン〜２００，０００ダルトンの分子量を有するＳＥＢＳを含む。

外層１２０の密度は、特定の用途に所望される特定の密度を提供するように、製造中に制御され得る。外層１２０は、例えば、外層１２０が外層１２０の残部より高密度である一体式外皮を有するように、厚さによって変動する密度を呈することができる。そのような外皮は、音減衰部分１２１及びステム部分１２２のうちの１つ又は両方に存在し得る。あるいは、音減衰部分１２１又はステム部分１２２は、実質的に均一な密度を有し得る。例示的な実施形態において、一体式外皮の存在又は音減衰部分１２１若しくは把手等に部分１２２内の変動する密度に関係なく、音減衰部分１２１は、第１の平均密度ρ１を有し、ステム部分は、第２の平均密度ρ２を有する。第１の平均密度ρ１及び第２の平均密度ρ２は、音減衰部分１２１又はステム部分１２２の各位置の密度を平均することにより見出すことができる。理論に拘束されることなく、平均密度は、音減衰部分１２１又はステム部分１２２が、外力に供されるとき、圧縮するか、又はさもなければ合致する能力の指標を提供すると考えられる。音減衰部分１２１の第１の平均密度ρ１は、音減衰部分が使用者の外耳道に合致することにより快適な適合を提供し、同時に所望のレベルの音減衰を提供することが可能であるように選択される。様々な例示的な実施形態において、例えば、発泡性ＳＥＢＳを含む音減衰部分１２１の第１の平均密度ρ１は、１００ｋｇ／ｍ^３〜１８０ｋｇ／ｍ^３若しくは１１０ｋｇ／ｍ^３〜１６０ｋｇ／ｍ^３であるか、又は約１２５ｋｇ／ｍ^３であり得る。ステム部分１２２の第２の平均密度ρ２は、第１の平均密度ρ１より大きく、様々な例示的な実施形態において、２００ｋｇ／ｍ^３〜３００ｋｇ／ｍ^３、２２５ｋｇ／ｍ^３〜２７５ｋｇ／ｍ^３であるか、又は約２５０ｋｇ／ｍ^３であり得る。したがって、様々な例示的な実施形態において、外層１２０のステム部分１２２の第２の平均密度ρ２は、外層１２０の音減衰部分１２１の第１の平均密度ρ１より１．２、１．５、２倍以上大きい。

耳栓１００は、複数の工程プロセスにおいて形成され得る。例示的な実施形態において、耳栓１００は、予備成形物１３０などの予備成形された聴覚保護デバイスをもたらすように、外層１２０が直接的に又は間接的に細長いコア１１０の周囲を被覆する中間状態を伴うプロセスにおいて形成されるが、音減衰部分１２１はまだ含まない。図４に示される中間状態において、予備成形物１３０の外層１２０は、活性化されていない発泡剤を含む。例示的な実施形態において、活性化されていない発泡剤は、熱可塑性球体を含む、例えば、炭化水素、又は熱若しくは他の活性源に曝露されたときに膨張する他の適切なガスを封入する外殻を含む膨張性球体発泡剤を含む。熱可塑性外殻の膨張は、外層１２０の材料の容積の増加及び密度の減少をもたらす。活性化されていない発泡剤はまた、内蔵型であるか、又はさもなければ膨張性球体に含まれない膨張性材料を含む化学発泡剤であってもよい。そのような発泡剤の活性化は、膨張性材料を膨張させ、外層の材料に空隙又は隙間を作成する。例示的な実施形態において、予備成形物１３０の外層１２０は、活性化されていない膨張性球体発泡剤及び活性化されていない化学発泡剤を含む。外層１２０に存在する発泡剤又は複数の発泡剤の活性化及び関連する外層１２０の膨張は、所望の形状、密度、硬度、及び他の所望の特性を呈する音減衰部分１２１及びステム部分１２２を有する耳栓１００を提供するように制御され得る。膨張性球体発泡剤及び化学発泡剤の両方の存在は、外層が活性化中に適切に形成され得るように、十分な構造及び膨張を提供するのに役立つ可能性があり、同時に、膨張性球体発泡剤のみが使用された場合にさもなければ生じるであろうレベルから外層の硬度を減少させる。化学発泡剤によって生成されたガスの一部又は全ては、ガスの一部又は全てが活性化後に外層に存在しないように、活性化中に流出し得る。膨張性球体発泡剤の一部又は全ては、最終的な耳栓が熱可塑性球体を含み得るように、最終的な耳栓の外層に維持され得る。例示的な実施形態において、耳栓１００の外層１２０は、１重量％〜５重量％の発泡剤を含み、約３重量％の発泡剤、又は発泡体の残留物を含み得る。

図４に示される中間状態において、予備成形物１３０は、所望の長さの耳栓１００に切断することができる、後の多くの耳栓の形成に十分な延長長さに切断され得る、又は外層１２０の活性化が図８に関して以下に記載される切断前に生じるように切断しないままでもよい。延長長さを有する予備成形物１３０は、後の加工の取り扱い及び発泡剤の活性化を容易にすることができる。例示的な実施形態において、予備成形物１３０は、所望の量の耳栓１００を得るために後に切断され、活性化され得る延長長さに切断される。延長予備成形物１３０は、らせん状に巻かれるか、又はさもなければ運搬若しくは取り扱いが容易なように成形され得る。

本発明は、上述の耳栓１００などの個人用保護具を作製する方法を提供する。例示的な方法は、基材を外層で被覆する工程と、外層の少なくとも一部分が膨張するように、外層の少なくとも一部分に熱を加える工程とを含む。外層の膨張は、外層の材料中に存在する発泡剤の活性化により生じ、膨張前に金型に外層の少なくとも一部分を位置付けることにより制御することができる。外層の位置は、外層が膨張するときの金型の形状により画定することができるか、又は発泡剤の活性化を制限するために熱から保護される。

本明細書に記載される方法は、耳栓を製造するだけでなく、他の種類の聴覚保護デバイス及び他の個人用保護具の構成要素、並びに他の用途に適した他の成形又は成形部品を製造するのにも好適である。例えば、本発明の方法は、所望の形状及び密度を提供するように発泡化され得る呼吸性保護デバイスの面体用の封止部を作製するためのプロセスを提供する。他の例示的な用途は、耳あて、人工呼吸器、眼鏡類、他の個人用保護具、そのような個人用保護具の構成要素、及び他の用途の製造を含む。

本発明に従う押し込み型耳栓を作製する例示的な方法は、活性化されていない発泡剤を含む外層を有する細長いコアを直接的に又は間接的に被覆する工程と、外層の少なくとも一部分の発泡剤を活性化して、細長いコアに直接的に又は間接的に結合される音減衰部分及びステム部分を形成する工程とを含む。

図５は、本発明に従う耳栓２００を作製する例示的な方法の概略図を示す。延長された細長いコア２１０は、第１のダイ２４０を通して第１の材料を押出し、第１の材料を適切な直径に引き出すことにより形成される。上述のように、細長いコアは、中実であるか、又は細長いコア２１０の全体又は一部分を通って延在する長手方向チャネルを含んでもよく、異なる特性を有する１つ以上の同心層を含んでもよい。第１の材料は、製造プロセスの後の工程において安定した状態を保つように冷却され得る。温度変化の大きさは、使用される材料及び最終製品の所望の特性に依存し得る。例示的な実施形態において、細長いコア２１０は、第２のダイ２５０によって被覆される前の時点で、外層２２０の活性化又は硬化温度より低い温度を呈するように、必要に応じて冷却される。被覆される前に、細長いコア２１０は、延長長さを有し、耳栓用に所望の長さにまだ切断されない。

図５に示される実施形態において、細長いコア２１０は、第２のダイ２５０によって、第２の材料を含む外層２２０で直接的に又は間接的に被覆される。第２のダイ２５０は、共押出ダイ又は当該技術分野において既知の他の好適なダイであってよい。例示的な実施形態において、第２の材料は、熱可塑性剤及び１つ以上の活性化されていない発泡剤を含む。外層２２０は、活性化されていない発泡剤の活性化温度を下回る温度に保ちながら細長いコア２１０に適用される。例示的な実施形態において、第２の材料は、ＳＥＢＳ、及び１００℃〜２０５℃、１２０℃〜１９０℃、又は約１７０℃の活性化温度を有する発泡剤を含む。他の好適な材料は、可塑化ポリ塩化ビニル、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム、天然ゴム、他の熱可塑材、熱硬化性ポリマー、及び当該技術分野において既知の他の好適な材料を含む。外層２２０がゴム又は熱硬化性ポリマーを有する第２の材料を含む実施形態において、外層２２０は、ゴム又は熱硬化性ポリマーの加硫又は硬化温度を下回る温度で適用され得る。そのような実施形態において、外層２２０は、活性化されていない発泡剤と、熱若しくは他の好適な活性化又は硬化プロセスにより、それぞれ、後に活性化及び硬化され得る未硬化若しくは部分的に硬化されたゴム又は熱硬化性ポリマーとを含み得る。

最初に細長いコア２１０に適用される場合、外層２２０中の発泡剤の重量パーセントは、使用される熱可塑材又は他の材料の種類、及び音減衰部分２２１の所望の最終形状、密度、硬度、又は他の特性に基づき選択され得る。例示的な実施形態において、外層２２０は、９０％〜９９．５％のＳＥＢＳ、及び１０％〜０．５％の適切な活性化されていない発泡剤、又は約９３％のＳＥＢＳ及び７％の活性化されていない膨張性球体発泡剤、例えば、ＥＸＰＡＮＣＥＬ９３０ＤＵ１２０、ＥＸＰＡＮＣＥＬ９２０ＤＵ１２０（両方ともＥｋａＣｈｅｍｉｃａｌｓＡＢ（Ｓｕｎｄｓｖａｌｌ，Ｓｗｅｄｅｎ）から入手可能）の初期組成を有する。他の例示的な実施形態において、外層２２０は、オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）（ＢｉｄｄｌｅＳａｗｙｅｒＣｏｒｐ．（ＮｅｗＹｏｒｋ，ＮｅｗＹｏｒｋ）から入手可能）などの活性化されていない化学発泡剤を含む初期組成を有する。ＯＢＳＨ発泡剤などの化学発泡剤の存在は、唯一の発泡剤としてＥＸＰＡＮＣＥＬなどの膨張性球体発泡剤を含む外層から形成される音減衰部分より低い値の硬度を有する音減衰部分をもたらすことができる。例示的な実施形態において、外層２２０は、活性化されていない膨張性球体発泡剤及び活性化されていない化学発泡剤を含む。膨張性球体発泡剤及び化学発泡剤の両方の存在は、外層が適切に形成され、化学発泡剤だけで存在し得ないように、十分な構造を提供するのに役立つ可能性があり、同時に、膨張性球体発泡剤のみが使用された場合にさもなければ生じるであろうレベルから外層の硬度を減少させる。したがって、化学発泡剤と膨張性球体発泡剤との組み合わせは、外耳道内への挿入など、所望の用途に適切な硬度レベルを有する外層をもたらすことができる。例示的な実施形態において、外層２２０は、最初に適用される場合、約０．５重量％〜３重量％の活性化されていない化学発泡剤、又は約２重量％の活性化されていない化学発泡剤、及び約０．５重量％〜９．５重量％の活性化されていない膨張性球体発泡剤、又は約２重量％の活性化されていない膨張性球体発泡剤を含み得る。外層２２０は、他の好適な発泡剤、又はＥＸＰＡＮＣＥＬ発泡剤、ＯＢＳＨ発泡剤、及び他の好適な発泡剤の様々な組み合わせも含み得る。外層２２０は、当該技術分野において既知である、所望の色を付与するための色素、抗酸化剤、ＵＶ安定剤、並びに押出及び剥型を補助するための油又はワックスを更に含み得る。

いくつかの例示的な実施形態において、外層２２０は、細長いコア２１０にわたって被覆される場合、溶融状態にある。結果として、外層２２０及び細長いコア２１０の分子、又は１つ以上の中間層の分子は、材料又は相互の表面に拡散し、熱結合が形成されると考えられる。材料又は表面が冷めて、凝固すると、外層２２０は、直接的に又は間接的に細長いコア２１０に熱的に結合されたままである。例示的な実施形態において、有意な化学結合は、細長いコア２１０と外層２２０との間の主な結合源が熱結合であるように、不在である。他の例示的な実施形態において、外層２２０は、細長いコア２１０にわたって被覆される場合、細長いコア２１０又は１つ以上の中間層と接触するが、外層２２０と細長いコア２１０との間、又は１つ以上の中間層間に有意な結合は形成されない。外層２２０の活性化及び／又は硬化により、熱結合が、直接的又は間接的に外層２２０と細長いコア２１０との間に形成され得る。

他の例示的な実施形態において、細長いコア２１０は、第２のダイ２５０の代替えとして、又はそれに加えて、積層、キャスト、噴霧、浸漬、又は当該技術分野において既知の他の好適なプロセスにより、外層２２０又は１つ以上の中間層で被覆され得る。そのような工程は、細長いコア２１０が所望の長さに切断される前、又は切断された後に生じ得る。使用されるプロセスに関わらず、外層２２０の温度は、発泡剤（複数可）が被覆プロセス中に活性化されていないままであるように、発泡剤（複数可）の活性化温度を下回ったまま維持されるべきである。ＥＰＤＭゴム又は熱硬化性ポリマーなどの未硬化又は部分的に硬化された材料が外層２２０に含まれる場合、外層２２０の温度は、材料の硬化温度を下回ったまま維持されるべきである。

例示的な実施形態において、外層２２０によって被覆された細長いコア２１０は、カッター２６０で所望の耳栓の長さに切断される。結果は、細長いコア２１０及び外層２２０を有する予備成形物２３０であり、ここで外層２２０は、音減衰部分２２１及びステム部分２２２を有する耳栓を作製するために後に活性化され得る活性化されていない発泡剤を含む。

カッター２６０は、予備成形物２３０を所望の長さの耳栓２００に、又は多くの耳栓を後に形成するのに十分な延長長さに切断し得る。例示的な実施形態において、予備成形物２３０は、所望の量の耳栓２００を得るために、後に切断され、活性化され得る延長長さに切断されるか、又は逆もまた同様である。延長された予備成形物２３０は、らせん状に巻かれるか、又はさもなければ取り扱い若しくは運搬が容易なように成形され得る。

例示的な実施形態において、外層２２０に存在する活性化されていない発泡剤は、炭化水素又は他の膨張性材料を封入する熱可塑性球体を含む。適切な量の熱を適用することにより、熱可塑性外殻及び炭化水素を膨張させる。他の例示的な実施形態において、発泡剤は、単独で、又は膨張性球体発泡剤との組み合わせで、内蔵型であるか、又はさもなければ封入されず、かつ熱又は他の活性化源に曝露されたときにガスを生成する膨張性材料を含む。抑制されない場合、発泡剤（複数可）の活性化は、外層２２０に気泡を作成し、最終的には、外層２２０の体積を増加させ、その密度を減少させる。外層２２０の膨張は、外層２２０の厚さ及び組成、熱、触媒、若しくは他の活性化源の選択的適用により、並びに／又は発泡剤が活性化されるときに外層２２０の膨張を制限するために、予備成形物２３０の少なくとも一部分を金型に設置することにより制御され得る。

図６Ａ及び６Ｂに示される例示的な方法において、金型２７０は、外層２２０の膨張を制御するために使用される。金型２７０は、予備成形物２３０の一部分を受容するステム部分の形態の第１の空洞２７１を含む。予備成形物２３０は、金型２７０に設置される前に、所望の耳栓２００の長さに切断され得る。あるいは、予備成形物２３０は、延長長さのものであってよく、金型２７０に挿入された後にある長さに切断され得る。金型２７０に挿入された後に予備成形物２３０を切断することにより、取り扱い及び挿入を容易にすることができる。熱は、外層２２０の温度を、少なくとも外層２２０に存在する発泡剤の活性化温度に上昇させるために、予備成形物２３０の露出部分に加えられ、図６Ｂに示されるように、外層２２０を膨張させる。第１の空洞２７１に位置付けられた耳栓２００の部分は、発泡剤の活性化が制限されるように、熱から効果的に保護され得る。あるいは、又は加えて、第１の空洞２７１は、外層２２０を抑制し、より大きな体積及びより低い密度の外層をさもなければもたらすであろう発泡剤の活性化により生じる膨張を実質的に阻害する。細長いコア２１０及び外層２２０は、後に冷却され、金型２７０から取り出される。完成した耳栓２００は、自由に膨張することができる露出した外層によって形成された音減衰部分２２１と、発泡剤の活性化中に金型２７０中で部分的に抑制されたステム部分２２２とを含む。金型の抑制及び／又は発泡剤の活性化の制限により、ステム部分２２２は、音減衰部分２２１より大きい平均密度及び／又は大きい硬度を有し得る。

図７Ａ及び７Ｂの例示的な実施形態において、金型３７０は、予備成形物３３０の外層３２０の膨張を制御するために使用される。金型３７０は、予備成形物３３０の一部分を受容するステム部分の形態の第１の空洞３７１を含む。金型３７０は、音減衰部分の形態の第２の空洞３７２を更に含む。予備成形物３３０が最初に金型３７０に設置される場合、隙間３７５は、予備成形物３３０と第２の空洞３７２の外周との間に存在する。いくつかの実施形態において、小さな隙間３７６は、予備成形物３３０と第１の空洞３７１の外周との間に存在し得る。熱又は他の好適な活性化源の適用により、外層３２０の一部分は、隙間３７５を満たすように膨張し、実質的に、第２の空洞３７２の形状に合致する。第１の空洞３７１に位置付けられた耳栓３００の部分は、発泡剤の活性化が制限されるように、熱から効果的に保護され得る。あるいは、又は加えて、発泡剤の活性化中にさもなければ生じるであろう外層２２０の膨張は、第１の空洞３７１によって抑制される。更に、熱の適用により、外層３２０が軟化し、発泡剤が活性化されると、外層３２０は、第１の空洞３７１を満たすように膨張することができ、最初に第１の空洞３７１にある外層３２０の一部は、隙間３７５を満たすように第２の空洞３７２内に流れ得る。例示的な実施形態において、金型３７０は、任意の溶融材料の経路を妨げるが、過剰なガスが流出するのを可能にする小さなガス通気孔を含む。

例示的な実施形態において、金型３７０は、活性化プロセスの一部又はその間中、第１の空洞３７１が第２の空洞３７２の上に配向されるように配向される。そのような配向は、活性化中に材料が第１の空洞３７１から第２の空洞３７２に流れるのを可能にし得る。更に、発泡剤の活性化中に形成された気泡又は隙間は、上方向に、空洞３７２の低表面から離れて移動する傾向にある場合があるため、第１の空洞３７１が第２の空洞３７２の上に配向される配向は、音減衰部分３２１上への一体型外皮の形成を容易にすることができる。

耳栓３００は、後に冷却され、金型３７０から取り出される。完成した耳栓３００は、金型３７０の第２の空洞３７２の形状を有する音減衰部分３２１と、金型３７０の第１の空洞３７１の形状を有するステム部分３２２とを含む。第１の空洞３７１の抑制及び／又は第１の空洞３７１の領域の発泡剤の活性化の制限により、ステム部分３２２は、音減衰部分３２１より大きい平均密度及び／又は硬度を有し得る。

図７Ａ及び７Ｂに示される例示的な実施形態において、耳栓３００は、長手方向に約１５ｍｍ〜４０ｍｍ、又は約２５．５ｍｍの全長ｌを有する予備成形物３３０から形成される。外層３２０は、約２．５ｍｍ〜６．５ｍｍ、又は約４．５ｍｍの外径ｄ１を有し、細長いコア３１０は、約１．５ｍｍ〜３．５ｍｍ、又は約２．５ｍｍの外径ｄ３を有し、チャネル３１５は、約１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ、又は約１．５ｍｍの直径ｄ４を有する。上述の外層３２０の活性化後、図７Ｂに示されるように、最終的な耳栓３００は、長手方向に約１５ｍｍ〜４０ｍｍ、又は約２５．５ｍｍの全長Ｌを有し、音減衰部分３２１は、その最大幅点で約８ｍｍ〜１６ｍｍ、又は約１２．５ｍｍの外径Ｄ１を有し、ステム部分３２２は、約３ｍｍ〜１０ｍｍ、又は約６．５ｍｍの直径Ｄ２を有し、細長いコア３１０は、約１．５ｍｍ〜３．５ｍｍ、又は約２．５ｍｍの外径Ｄ３を有し、チャネル１１５は、約１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ、又は約１．５ｍｍの直径Ｄ４を有する。予備成形物３３０及び完成した耳栓３００の寸法は、外層３２０及び細長いコア３１０の材料に基づき、かつ特定の用途のために所望の特性を有する最終的な耳栓３００を形成するために必要に応じて変動し得る。

図８は、本発明に従う耳栓を作製する別の例示的な方法を示す。本方法は、細長いコア４１０及び外層４２０を所望の長さに切断する前に外層４２０の発泡剤を活性化する工程を含む。図５を参照した上述の方法に類似して、第１の材料は、第１のダイ４４０を通して押し出され、適切な直径に引き出される。押し出された、未切断の細長いコア４１０は冷却され、外層４２０で直接的に又は間接的に被覆される。例示的な実施形態において、細長いコア４１０は、第２のダイ４５０により外層４２０で被覆される。あるいは、細長いコア４１０は、積層、キャスト、噴霧、浸漬、又は当該技術分野において既知の他の任意の好適なプロセスにより、外層４２０で被覆され得る。

細長いコア４１０及び外層４２０は、後に冷却され得る。次いで、未切断の細長いコア４１０及び外層４２０の部分は、例えば、金型４７０の半分２つを未切断の細長いコア４１０及び外層４２０上で一緒にすることにより、金型４７０に位置付けられる。未切断の細長いコア４１０及び外層４２０に対して金型を適切に位置付けることにより、発泡剤は、外層４２０を膨張させるために、熱又は他の活性化源により活性化される。外層４２０が未硬化又は部分的に硬化された材料を含む実施形態においても、熱又は他の活性化源の適用は外層４２０を硬化させる。例示的な実施形態において、金型４７０は、ステム部分の形態の第１の空洞４７１、及び音減衰部分の形態の第２の空洞４７２を含む。熱又は他の好適な活性化源の適用により、外層４２０の一部分は、第２の空洞４７２を満たすように膨張し、実質的に、第２の空洞４７２の形状に合致する。第１の空洞４７１に位置付けられた耳栓４００の部分は、発泡剤の活性化が制限されるように、熱から効果的に保護され得る。あるいは、又は加えて、発泡剤の活性化中にさもなければ生じるであろう外層４２０の膨張は、実質的に、第１の空洞４７１によって抑制される。更に、熱の適用により、外層４２０が軟化し、発泡剤が活性化されると、最初に第１の空洞４７１にある外層４２０の一部は、第２の空洞４７２内に流れ得る。例示的な実施形態において、金型４７０は、任意の溶融材料の経路を妨げるが、過剰なガスが流出するのを可能にする小さなガス通気孔を含む。

次いで、細長いコア４１０及び活性化された外層４２０は、冷却され、金型４７０から取り外され、カッター４６０で所望の長さに切断され、完成した耳栓４００が得られる。完成した耳栓４００は、第２の空洞４７２の形状を有する音減衰部分４２１と、ステム部分４２２とを含む。第１の空洞４７１の抑制及び／又は第１の空洞４７１の領域の発泡剤の活性化の制限により、ステム部分４２２は、音減衰部分４２１より大きい平均密度及び／又は硬度を有し得る。

別の例示的な実施形態において、未切断の細長いコア４１０及び外層４２０の一部分のみが金型の空洞に位置付けられる。金型の空洞は、外層４２０の一部分の膨張が実質的に抑制され、ステム部分４２２を形成するようにステムの形態であってよいが、外層４２０の残りの部分は自由に膨張し、音減衰部分４２１を形成する。あるいは、金型の空洞は、外層４２０の一部分の膨張が抑制され、選択的に活性化され、音減衰部分４２１を形成するように音減衰部分の形態であってよいが、外層４２０の残りの部分は、活性化されないか、又は部分的にのみ活性化され、ステム部分４２２を形成する。

本発明に従う耳栓は、本明細書に記載される方法及び他の方法の変形により作製することもできる。例えば、例示的な耳栓は、発泡剤が活性化されるときに、比較的剛性の細長いコアを外層で被覆することにより、又は比較的剛性の細長いコアを、前に発泡化された外層で被覆することにより作製され得る。発泡性外層は、後に、切断、圧縮、緻密化、又はさもなければ成形され、ステム部分及び音減衰部分を有する外層を形成することができる。

本明細書に記載される耳栓及び耳栓を作製する方法は、いくつかの利益を提供する。本明細書に記載される耳栓は、所望の聴覚保護のレベルを提供するために、使用者の外耳道に快適に位置付けることができ、より剛性の細長いコアの存在は、挿入前に音減衰部分を丸め込む必要性を排除することにより衛生性を助長する。本明細書に記載される方法は、耳栓を効率的に製造することを可能にする。本明細書に記載される、直接的に又は間接的に細長いコアに結合された外層を有する耳栓は、多くの従来の押し込み型耳栓に必要とされた硬い構成要素を音減衰構成要素に接合する追加工程の費用及び複雑さを排除する。細長いコア及び外層は、更なる接着剤又は更なるアセンブリ工程を必要とすることなく熱的に結合され得る。

これで、本発明について、そのいくつかの実施形態に関連して説明した。上記の詳細な説明及び実施例は、あくまで理解を助ける明確さのために示したものである。これらによって不要な限定をするものと理解されるべきではない。本発明の範囲から逸脱することなく、記載された実施形態において多くの変更を行うことができることが当業者には明白であろう。したがって、本発明の範囲は、本明細書に記載された厳密な詳細及び構造に限定されるべきではなく、それよりもむしろ、特許請求の範囲の文言によって説明される構造、及びそれらの構造の等価物によって限定される。上記の実施形態のいずれかに関して記載されたいずれかの特徴又は特性が、個別に、又は他のいずれかの特徴又は特性と組み合わせて組み込むことができ、単に明確性のために上記の順番及び組み合わせで提示される。

Claims

第１の材料を含み、第１の端部及び第２の端部、並びに外側主表面を有する細長いコアと、
第２の材料を含み、前記細長いコアの前記外側主表面の少なくとも一部分を被覆する外層であって、前記第２の材料が、活性化されていない膨張性球体発泡剤及び活性化されていない化学発泡剤を含む、外層と、を備え、
前記活性化されていない発泡剤を、前記外層の体積を増加させるために活性化させることができ、前記コアが、前記外層の剛性を超える剛性を呈する、耳栓を形成するための予備成形物。
前記第２の材料が、０．５重量％〜３重量％の活性化されていない化学発泡剤を含む、請求項１に記載の耳栓を形成するための予備成形物。
第１の材料を含み、主表面を有する基材と、
第２の材料を含み、前記基材の前記主表面の少なくとも一部分を被覆する外層であって、前記第２の材料が、活性化されていない膨張性球体発泡剤及び活性化されていない化学発泡剤を含む、外層と、を備え、
前記活性化されていない発泡剤を、前記外層の体積を増加させるために活性化させることができ、前記基材が、前記外層の剛性を超える剛性を呈する、耳栓を形成するための予備成形物。