JP6924374B2 - 注射器用ガスケットの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゴム製品及びその製造方法に関し、特に、注射器用ガスケットの製造
方法に関する。

医療用途に用いられる注射器は、通常、シリンジバレル、シリンジバレル内を往復移動するガスケット及びガスケット操作用ロッド（押し子）を備えている。そして、注射器に用いられるガスケットに求められる特性としては、気密性と低摺動性が挙げられる。
気密性とは、シリンジバレル内の薬液がガスケットとシリンジバレルとの間から外部へ漏れることなく使用でき、外部からシリンジバレル内への異物の侵入を防げることを意味する。低摺動性とは、注射器使用時に、使用者が片手で無理なく操作用ロッド（押し子）でガスケットを移動させられることを意味する。

従来のガスケットは、シリンジバレルの内面にシリコーンオイルを大量に塗布することで、ガスケットに求められる上記両特性を確保していたが、シリコーンオイルは、薬液によっては悪影響を及ぼす虞があるため、シリコーンオイルを用いないガスケットが望まれている。
ところで、ガスケットとシリンジバレル内周面の気密性を高めると、ガスケットがシリンジバレル内を移動する際の摺動抵抗が大きくなり、操作性が悪化する。そのため、たとえばガスケットの外面を低摩擦材料であるフッ素樹脂フィルムでラミネートし、ガスケットの摺動抵抗を下げる方法がある（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。

特許文献１では、弾性体で形成された本体の表面に樹脂フィルムをラミネートしたラミネートガスケットにおいて、ガスケット先端周縁部の曲率半径ＲをＲ＝０．１ｍｍ以下にすることでガスケットの気密性を高め、薬液に接する側と逆側の後方周囲径を小さくすることで、摺動性を良くしている。
特許文献２では、ラミネートガスケットにおいて、ガスケットの長さ方向中間部に環状凹部を形成し、環状凹部を境に先端側の外径をｒ１、後端側の外径をｒ２とし、ｒ１＜ｒ２の関係を満たし、かつ、ガスケット先端周縁部の曲率半径ＲをＲ≧０．７ｍｍとしたものが提案されている。

特許第２８９２６１７号公報 再公表特許ＷＯ２００８／０７８４６７号公報

特許文献１に記載の技術では、ガスケット先端周縁部の曲率半径Ｒを小さくしているため、成形時にラミネートフィルムが破れる可能性が高く、また、ガスケット後方部の径を小さくしているため、ガスケットが傾く可能性があり、気密性に悪影響を及ぼす虞がある。
特許文献２に記載の技術では、ガスケットの摺動性は改善されるものの、気密性が低下する虞がある。

本発明は、係る背景事情のもとになされたものであり、先行技術によっては十分に解決し得なかった気密性及び低摺動性の双方を満足のいくものに両立できる注射器用ガスケットの製造方法を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の構成を有している。
請求項１記載の発明は、成形するガスケットの外形を規定する凹部を有する上金型及び下金型を用意する工程、上金型及び下金型を開いた状態で、その間に未加硫ゴムシート、ラミネート用の主フィルム及び保護フィルムを下から上へと順に重ねるように配置する工程、並びに上金型及び下金型を閉じて未加硫ゴムシート、主フィルム及び保護フィルムを加圧することにより成形する成形工程、を含み、前記成形工程では、閉じた上金型及び下金型間でプレスされた未加硫ゴムシート、主フィルム及び保護フィルムは、上金型の凹部内に充填されてガスケットの外形が形成され、その状態で未加硫ゴムシートが加硫成形され、ゴムシートの上面に直接接している主フィルムの下面はゴムシートと加硫接着し、保護フィルムの下面は主フィルムの表面に圧接されて保護フィルムの下面の表面粗さが主フィルムの表面に転写され、さらに、前記成形工程での成形完了後、上金型及び下金型を開いて金型から成形品を取り離す脱型工程、並びに成形品から保護フィルムを除去する保護フィルムの除去工程、を含む、注射器用ガスケットの製造方法である。

請求項２記載の発明は、前記保護フィルムは、下面の表面粗さが、算術平均粗さＲａで表して、Ｒａ＝０．０２〜０．０７の範囲のものを用いる、請求項１に記載の注射器用ガスケットの製造方法である。

本発明によれば、気密性及び低摺動性の双方を満足できるものに両立させた注射器用ガスケットを得ることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る注射器用ガスケットの構成を説明するための半断面側面図である。 図２（Ａ）〜図２（Ｅ）は、この発明の一実施形態に係る注射器用のガスケットの製造方法を、工程毎に表した成形工程の模式図である。 図３は、気密性試験のやり方を示す図である。 図４は、摺動性試験のやり方を示す図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る注射器用ガスケット１の構成を説明するための半断面側面図である。
注射器用ガスケット１は、弾性材で形成された本体２と、本体２の表面にラミネートされた樹脂フィルム３とを含む。
本体２は、弾性材で形成されておればよく、その素材に関しては特に限定されるものではない。例えば、本体２は、熱硬化性ゴムや、熱可塑性エラストマで形成されてもよい。耐熱性に優れることから、熱硬化性ゴムや、熱可塑性エラストマのうち架橋点を有する動的架橋型熱可塑性エラストマが好ましい。これらのポリマー成分も特に限定されるものではなく、強いて言えば、成形性に優れるエチレン−プロピレン−ジエンゴムやブタジエンゴムが好ましい。また、耐ガス透過性に優れるブチルゴム、塩素化ブチルゴム、臭素化ブチルゴムも好ましい。

本体２の表面にラミネートする樹脂フィルム３は、架橋ゴム（本体２）からの成分の移行を阻止でき、かつ、ゴムよりも摺動性の優れるもの、すなわちゴムより摩擦係数の小さいフィルムであれば、その種類は特に限定されない。一例として、医療用途に実績のある超高分子量ポリエチレンやフッ素系樹脂フィルムを用いてもよい。フッ素系樹脂は、摺動性に優れ、かつ、表面の化学的な安定性に優れているので好ましい。フッ素系樹脂としては、フッ素を含む樹脂であれば公知のものを使用すればよく、一例として、ＰＴＦＥ、変性ＰＴＦＥ、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、パーフルオロアルキルエーテル（ＰＦＡ）、ＦＥＰ、ＰＣＴＦＥなどが挙げられる。ＰＴＦＥや変性ＰＴＦＥは、摺動性及び化学的な安定性共に優れており好ましい。ＥＴＦＥは、γ線滅菌への耐性が良く好ましい。

また、樹脂フィルム３は、その融点が１８０℃以上のフィルムを用いるのが望ましい。
この実施形態に係るガスケット１は、シリンジバレルの内周面に気密的、液密的に接する環状凸周面部４（４ａ、４ｂ）を備えている。環状凸周面部４（４ａ、４ｂ）は、環状の突部を形成しており、本体２の軸方向に見て、先端側から２つの環状凸周面部４ａ及び４ｂが、環状凹部５で隔てられて配置されている。

この実施形態に係るガスケット１の特徴は、本体２の表面にラミネートされた樹脂フィルム３の表面粗さ、特に環状凸周面部４の表面粗さが、算術平均粗さＲａで表して、Ｒａ＝０．０２〜０．０７の範囲に設定されていることである。そして、この樹脂フィルム３の表面粗さは、別のフィルムの表面粗さが転写されることにより設定されていることである。

ガスケット１において、少なくとも環状凸周面部４の表面粗さを、算術平均粗さＲａで表して、Ｒａ＝０．０２〜０．０７の範囲に設定することにより、気密性及び低摺動性の双方を満足できる特性のガスケットとすることができる。
次に、この実施形態に係るガスケット１の製造方法について説明する。
まず、製造方法の説明に先立ち、係る製造方法を発明するに至った背景事情を説明する。

所望の形状のガスケットを製造し、それをシリンジバレルに打栓しても、シリンジバレルの製造元が変わると、液漏れや摺動性において、全く異なる挙動を示すことが、実際に生じることがわかった。つまり、シリンジバレルの内周面の表面粗さと、ラミネートガスケットの摺動面の表面粗さとには相性があるようで、シリンジバレルとの相性により、ガスケットの気密性及び低摺動性が変わることが確認された。

そうすると、ガスケットに求められる表面性状は、シリンジバレルによって異なってくるのであるが、ガスケットの製造に当たって、凹金型の内面を変更したり、ラミネートする樹脂フィルムを変更することにすると、多大な労力及び費用が必要となり、現実的ではない。
そこで、発明者らは、ガスケットの表面性状を変える方法として、ラミネートするフィルムの上に保護フィルムを重ねて成形することにより、保護フィルムの表面粗さをラミネートしたフィルムの表面に転写できることを見出し、ガスケット及びその製造方法を発明した。

図２（Ａ）〜図２（Ｅ）は、この発明の一実施形態に係る注射器用のガスケット１の製造方法を、工程毎に表した成形工程の模式図である。
ガスケット１の製造においては、図２（Ａ）に示すように、対をなす上金型１１及び下金型１２を用意する。上金型１１には、成形するガスケットの外形を規定する凹部１１ａが一定間隔で複数形成されている。下金型１２には、上金型の凹部１１ａに対応する位置に凸ネジ型１２ａが複数形成されている。これら上金型１１及び下金型１２を開いた状態で、その間に未加硫ゴムシート１３、ラミネート用の主フィルム１４及び保護フィルム１５を下から上へと順に重ねるように配置する。（成形開始前）
そして、真空雰囲気において上金型１１及び下金型１２を閉じ、成形を開始する。（図２（Ｂ）、成形開始直後）

図２（Ｃ）に示すように、成形中は、閉じた上金型１１及び下金型１２間でプレスされたゴムシート１３、主フィルム１４及び保護フィルム１５は、上金型１１に形成された凹部１１ａ内に充填されてガスケットの外形が作られ、下金型１２に形成された凸ネジ型１２ａがゴムシート１３内に浸入した状態で、ゴムシート１３が加硫成形される。その際、ゴムシート１３に直接接している主フィルム１４の下面は、ゴムシート１３と加硫接着する。（成形途中）

成形完了後、上金型１１及び下金型１２を開き、金型から成形された成形品を取り離すと、図２（Ｄ）に示す成形品が得られる。成形品は、複数のガスケットが、薄く成形されたゴムシート１３、主フィルム１４及び保護フィルム１５の積層シートで連なったものとなる。（脱型後）

成形品は、成形されたゴムの表面に主フィルム１４が加硫接着されてラミネートされた状態となっている。しかし、主フィルム１４に重ねられた保護フィルム１５は、主フィルム１４と接着してはおらず、図２（Ｅ）に示すように、保護フィルム１５は除去することができる。（保護フィルムの除去）
保護フィルム１５を除去した後のガスケット１の表面にラミネートされた主フィルム１４の外表面には、保護フィルムの内表面（主フィルム１４と当接していた面）の表面粗さが転写されている。

この発明の製造方法における特徴は、ラミネートフィルム（主フィルム）１４に保護フィルム１５を重ねて成形することにより、保護フィルム１５の表面粗さがラミネートフィルム１４の表面に転写されるので、それによってラミネートフィルム１４の表面性状を所望の性状とすることができる点である。例えば、ラミネートフィルム１４の表面が比較的滑らかな表面の場合、その滑らかな表面に保護フィルムの比較的粗い表面性状を転写して、ラミネートフィルム１４の表面を比較的粗い所望の表面性状にすることが、この発明の製造方法の特徴である。

なお、保護フィルム１５としては、樹脂フィルムに限らず、紙フィルムなどのフィルムを用いることも可能である。

図１に示す形態のラミネートガスケットを、図２（Ａ）〜（Ｅ）に示す真空プレス成形方法で作成した。作成したラミネートガスケット６種の一覧を下記表１に示す。
実施例１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂについては、真空プレス成形時に保護フィルムを用いた本発明の製造方法に係る成形を行い、比較例５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂについては、真空プレス成形時に保護フィルムを用いない従来の成形を行った。

実施例１Ａ〜４Ｂ及び比較例５Ａ〜６Ｂにおいて、主フィルムはフィルムＡを用いた。フィルムＡの表面粗さは、外表面（ゴムシート１３に接する側と反対側）の表面粗さであり、算術平均粗さＲａで表して、Ｒａ＝０．０７またはＲａ＝０．０２であるが、これは成形前の表面粗さである。
実施例１Ａ〜４Ｂにおいて、保護フィルムは、フィルムＢを用いた。フィルムＢの表面粗さは、積層時に主フィルムであるフィルムＡと対向する面の表面粗さであり、算術平均粗さＲａで表して、Ｒａ＝０．０７またはＲａ＝０．０２であるが、これは成形前の表面粗さである。

実施例１Ａ〜４Ｂ及び比較例５Ａ〜６Ｂにおいて、成形後の製品の表面粗さは、算術平均粗さＲａで表して、Ｒａ＝０．１１、Ｒａ＝０．０３、Ｒａ＝０．１、Ｒａ＝０．０６、Ｒａ＝０．０２、Ｒａ＝０．０６であるが、これは成形後の（保護フィルムを除去した後の）ラミネートフィルム外表面の表面粗さである。
なお、表面粗さの測定は、下記により行った。

＜表面粗さ測定＞
試験機 ：レーザーマイクロスコープ［(株)島津製作所製］
試験温度 ：室温
倍率 ：１０００倍
カットオフ値：０．０８ｍｍ

各ラミネートガスケットについて、摺動性及び気密性を評価するに当たり、Ａ社製のシリンジバレルＡ及びＢ社製のシリンジバレルＢに各ラミネートガスケットを装着して試験を行った。各試験は、次のようにして行った。

＜気密性試験＞
図３に示すように、シリンジバレル２０にテスト液２１を封入し、作成したラミネートガスケットを打栓して封をした状態で放置した。
テスト液２１：純水
シリンジバレル２０：ＣＯＰ製１００ｍＬサイズ
放置温度 ：４０℃
放置時間 ：１週間
評価方法 ：第１ピーク（第１の環状凸周面部４ａ）を超えてテスト液が凹部５まで浸入したか否か観察することにより行った。
○ 液無し
Δ 小さな液滴（１ｍｍ以下）
× 大きな液滴（１ｍｍを超える）

＜摺動性試験＞
試験機 ：オートグラフ［（株）島津製作所製］
試験温度 ：室温
試験速度 ：５ｍｍ／Ｓ
テスト液２１：純水
評価方法 ：加圧時の荷重を計測する。（図４を参照）
○ 最大荷重：２０〜５０Ｎ
× 最大荷重：上記以外
上記表１に示す試験では、摺動性は、シリンジバレルによってガスケット周面（環状凸周面部４）の表面粗さを変えることが有効というデータを示すことが目的のため、実施例１Ａの摺動性４０Ｎを基準にしてそれを１とし、他の実施例１Ｂ〜４Ｂ及び比較例５Ａ〜６Ｂは、基準値１に対する比率で示している。

なお、摺動性試験における最大荷重の適正値が「２０〜５０Ｎ」の場合、それを上記比率で示すと「０．５〜１．２」となる。
また、上記表１に示す試験結果において、脱型後のガスケットの表面（ラミネートフィルム）に傷が生じている場合は、気密性評価として、傷あり×とした。さらに、成形時にラミネートフィルムに破れが生じた場合は、成形性評価として、破れ×、割れΔとした。
保護フィルムを用いることで、成形性及び気密性が、共に向上していることが理解できる。

＜総合評価＞
上記表１によれば、シリンジバレルＡに対するガスケットは、その表面粗さ（環状凸周面部４の表面粗さ）を、算術平均粗さＲａで表して、Ｒａ＝０．１〜０．１１と、比較的大きくするのが望ましい。

一方、シリンジバレルＢに対するガスケットは、その表面粗さ（環状凸周面部４の表面粗さ）を、算術平均粗さＲａで表して、Ｒａ＝０．０３〜０．１と、比較的小さくするのが望ましいことが確認できた。
本明細書の上記実施形態及び実施例の説明は、注射器用ガスケット１を例にとって説明した。しかし、本発明は、注射器用ガスケット１に限定されるものではなく、表面に樹脂フィルムがラミネートされたゴム製品、例えばゴム栓等に対しても同様に適用できるものである。

１ 注射器用ガスケット
２ 本体
３ 樹脂フィルム
４ 環状凸周面部
５ 環状凹部
１１ 上金型
１１ａ 凹部
１２ 下金型
１２ａ 凸ネジ型
１３ 未加硫ゴムシート
１４ 主フィルム
１５ 保護フィルム

Claims (2)

1. 成形するガスケットの外形を規定する凹部を有する上金型及び下金型を用意する工程、
   上金型及び下金型を開いた状態で、その間に未加硫ゴムシート、ラミネート用の主フィルム及び保護フィルムを下から上へと順に重ねるように配置する工程、並びに
   上金型及び下金型を閉じて未加硫ゴムシート、主フィルム及び保護フィルムを加圧することにより成形する成形工程、を含み、
   前記成形工程では、閉じた上金型及び下金型間でプレスされた未加硫ゴムシート、主フィルム及び保護フィルムは、上金型の凹部内に充填されてガスケットの外形が形成され、その状態で未加硫ゴムシートが加硫成形され、ゴムシートの上面に直接接している主フィルムの下面はゴムシートと加硫接着し、保護フィルムの下面は主フィルムの表面に圧接されて保護フィルムの下面の表面粗さが主フィルムの表面に転写され、さらに、
   前記成形工程での成形完了後、上金型及び下金型を開いて金型から成形品を取り離す脱型工程、並びに
   成形品から保護フィルムを除去する保護フィルムの除去工程、
   を含む、注射器用ガスケットの製造方法。
2. 前記保護フィルムは、下面の表面粗さが、算術平均粗さＲａで表して、Ｒａ＝０．０２〜０．０７の範囲のものを用いる、請求項１に記載の注射器用ガスケットの製造方法。

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