JPH0257940B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

技術分野 本発明は整形キヤステイング材料、特に湿分硬
化性樹脂で含浸された布帛から成る整形キヤステ
イング材料の分野に属する。 背景技術 身体部分の固定化を要する骨折又は他の状態の
治療における使用のための整形キヤストは一般に
当該身体部分に巻回された後に硬質構造に硬化す
る物質で含浸された布帛又はスクリム材料のスト
リツプから形成される。慣用の硬化性物質は焼石
膏である。焼石膏のキヤストにはしかしながら、
比強度が小く、そのため非常に重く、しかもかさ
高な完成キヤストができることを含めて、多くの
欠点がある。焼石膏のキヤストはまた水中で破壊
し、従つて入浴やシヤワーをあびることを困難に
する。さらに、焼石膏のキヤストは通気性がな
く、従つてキヤストの下の皮膚からの水分を蒸発
させない。これは皮膚を過敏にし、又は感染性に
することがある。これらの、及び他の欠点は焼石
膏を超える改良された性質を持つ他の硬化性物質
の研究をうながした。 ある種のプラスチツク及びプラスチツク強化材
料が整形キヤストにおける焼石膏の有力な代替材
料として広く注目を集めた。プラスチツクのキヤ
ストは一般に焼石膏よりはるかに軽く、水不透過
性であり、また優れたＸ−線透過性を与える。し
かしながら、それらはある種の性能条件を満足し
ないため物理学者及びキヤスト技術者には広く受
け入れられなかつた。良好なプラスチツクのキヤ
ステイング用料は着用者の皮膚に対して適用が安
全で、かつ非刺激性でなければならない。かくし
て、有毒な揮発性物を放出するような樹脂、ある
いは適用中に身体を危険な熱水準にさらすような
樹脂は許容できない。適当な樹脂は、巻回が達成
され、そのキヤストがプレス付形される十分な
「作業時間」、例えば８〜10分の作業時間を与えな
ければならない。キヤストの付形後、樹脂は速や
かに、例えば15〜30分で硬質の、高強度の重キヤ
ストに硬化すべきである。前記条件に加えて、良
好なプラスチツク製キヤステイング材料はキヤス
トの布帛層間で良好な積層を与え、皮膚から水分
を蒸発させるように十分に多孔質であり、良好な
Ｘ−線の鮮明性、低燃焼性及び室温貯蔵条件下で
少なくとも９カ月の貯蔵寿命をすべきである。従
来、前記基準を満足するプラスチツクのキヤステ
イング材料を得るため多くの試みがなされた。 この技術分野における重要な進歩はアメリカ国
特許第3421501号及び同第3881473号明細書に開示
されている。これらの特許明細書に開示されてい
るキヤステイング材料は紫外線硬化性樹脂で含浸
されている柔軟な布帛から成つている。このタイ
プのキヤステイング材料が持つ主な欠点は多くの
病院及び個人医院では得られない紫外線源が必要
なことである。 アメリカ国特許第4105025号明細書は結晶化し
たポリウレタン重合体材料で含浸又は被覆された
穴あき布帛又はネツト様構造体のような基材から
成るキヤスト形成用包帯材料を開示している。こ
の包帯は身体部分に適するに先き立つてその重合
が加熱、溶融される。包帯は直ちに適用される
か、又は適用に先き立つて室温まで降温し、そし
て所望の形に賦形される。室温に放置しておく
と、ポリウレタン重合体は硬質キヤストに結晶化
する。このタイプのキヤステイング材料、また熱
可塑性樹脂を含有する他のキヤステイング材料の
欠点は適用に先き立つてその材料を加熱する必要
があること、及び熱い材料を皮膚に適用すること
から危険が伴うことである。 使用に先き立つて重合され、そして身体部分に
適用するために十分に柔軟にすべて単に軟化され
る熱可塑性物質に対して別のもう１つの材料とし
て、身体部分に適用後樹脂が硬化される他のキヤ
ステイング材料及び整形用具が知られている。一
般に、これには樹脂第二の化学試剤又は触媒に暴
露することが含まれる。このような系の例は第二
の化学試剤としての水と反応して硬化が開始する
ポリウレタンプレポリマーで含浸されている布帛
又はスクリム材料である。このプレポリマー処理
された包帯は身体部分への適用に先き立つて水中
に浸漬される。この湿潤された包帯は次に焼石膏
のキヤストを適用するのと全く同じ方法で巻回す
ることによつて身体部分に適用される。この包帯
はおよそ数分で硬化して硬質構造になる。このよ
うなキヤステイング材料について記載しているラ
イセート（Lysaght）及びリツチ（Rich）による
報文がザ サード アニユアル ミーテイング
オブ ザ ソサイテイー フオア バイオマテリ
アルス、ナインス アニユアル インターナシ
ヨナル バイオマテリアル シンポジウム（the
3rd Annual Meeting of the Society for
Biomaterials，9th Annual International
Biomaterial Symposium）（ニユー オルリーン
ズ〔New Orleans〕、ルイーザンナ
〔Louisanna〕、1977）において発表された。これ
らの観察者は、スクリム材料としての細かく織ら
れたガラス繊維が最高の比強度と最上の総合的触
感を持つキヤストを与えることを示唆しているけ
れども、ガラス繊維布帛に関する特定の情報につ
いては全く開示しなかつた。 水硬化性ポリウレタンプレポリマーで含浸され
た布帛から成るもう１つのキヤステイング材料が
西ドイツ国特許公開第2651089号公報に開示され
ている。この特許公報に開示されている発明の本
質は芳香族ポリイソシアネートと三級アミンＮ−
含有ポリアミンとから合成されるプレポリマーの
使用にある。前記西ドイツ国特許出願の所有会社
の子会社が商標名カツターキヤスト （Cuttqr
Cast ）でアメリカ国において現在市販してい
る製品ダークロン／綿混（65／35）布帛と水硬化
ポリイソシアネートプレポリマーから成つてい
る。 前記検討から、従来法は前記のような材料が前
に持つていた問題の多くを解決している改良され
たプラスチツク製キヤステイング材料を発見した
ことは明らかである。前記で検討したポリウレタ
ンのキヤステイング材料は身体部分対して比較的
安全で、かつ適用が容易である。これらのキヤス
テイング材料は水硬化し、しかも発熱がほとんど
ない。さらに、そのキヤストは所望の形状に形付
けするのに十分に長い間軟いままであり、かつ成
形可能であり、比較的早く治療させて患者を病院
又は個人医院から短かい時間内に退院させること
ができる。しかしこれらの従来のキヤストは、強
度と多孔性を欠くという欠点を有する。これは適
用後比較的短時間で重に耐えるようになり、患者
が歩きまわれるようにしなければならない足のキ
ヤストの場合に特に厄介な問題である。 本発明は、湿分により硬化する樹脂系を含有す
る従来のキヤステイング材料より改良された強度
を持つプラスチツク製キヤステイング材料を与え
ることによつて前記問題を解決するものである。
本発明のキヤステイング材料は適用後20〜30分以
内に最少オーバーラツプ層で改良された強度及び
剛性を与える。本発明の本質は樹脂で含浸されて
いる布帛材料の選択に主として関する。この布帛
は次の開示から明らかになる各種方法で完成キヤ
ストの全強度に寄与する。 発明を実施するための最良の形態 本発明によれば、0.56×10⁶Kg／cm²（８×
10⁶lbs／in²）以上の初期弾性率を有する繊維から
できている高強度及び高モジユラスの布帛から成
る整形キヤステイング材料が提供される。この布
帛は0.51cm（0.020インチ）と0.11cm（0.045イン
チ）の間の厚さと3.1〜31個−開口／cm²（20〜200
個−開口／in²）のメツシユサイズを有し、そし
て第二の反応薬剤又触媒溶液（硬化剤）で湿潤す
ることによつて硬化する反応性の流動ポリイソシ
アネートプレポリマー樹脂で含浸されている。硬
化剤による湿潤後（例えば、約30秒間浸漬するこ
とによつて）、この材料はそれ自身を巻回して８
層又はそれ以下の層の円筒状積層体を形成すると
き、水に暴露後30分以内に体重に耐えるのに十分
な耐荷重強度〔直径5.1（２インチ）の円筒体につ
いて円筒体単位長さ当り3.58Kg／cm（2lbs／in）〕
を有するようになる。 本明細書においてキヤステイング材料の布帛成
分を記述するのに用いられている「高モジユラ
ス」という用語は変形又は曲げに対する抵抗度を
意味し、弾性率によつて表わされる。弾性率は繊
維に機械的な荷重を加えるときに生ずる応用変化
対歪変化の比である。繊維の初期弾性率は0.56×
10⁶Kg／cm²（８×10⁶lbs／in²）以上であるべきで
ある。このような繊維にＥ−ガラス繊維の連続フ
イラメント、ケブラー 49（Kevlar 49）として
知られるポリアラミドフイラメント（イー・ア
イ・デユポン デネモアース アンド カンパニ
ー〔E.I.Dupont de Nemours and Company〕
から市販）、ネクステル （Nextel ）（3M社
〔3MCompany〕から市販）のようなセラミツク
繊維、トアネル （Thornel ）ユニオン カー
バイド社〔Union Carbide Corp.〕から市販）の
ような黒鉛連続フイラメント、ホウ素繊維（アブ
コ社〔Avco Corp.〕製のような）、及び十分細い
とき構成又は編成によつて布帛に形成できるステ
ンレススチールフイラメントのような金属繊維が
ある。これらの高モジユラス繊維はキヤストに高
度の強度と剛性を付与する。これらの繊維は低〜
中モジユラスの繊維材料と組み合わせることもで
き、その場合そのようなヤーンの柔軟性は布帛の
より容易な二次加工を可能にする。低モジユラス
繊維は約0.21×10⁶Kg／cm²（３×10⁶ibs／in²）以
下の初期弾性率を有するものであつて、これには
綿、ポリエステル（ダークロン〔Dacron〕のよ
うな）、ポリプロピン、オーロン〔Orlon〕、ダイ
ネル 〔Dynel 〕（ユニオンカーバイド社）、ノ
メツクス （Nomex ）（デユポン社）及びナイ
ロンがある。中モジユラスを持つ繊維の例クラロ
ン〔Kuralon〕として知られるプリビニルアルコ
ール繊維（クラレ社〔Kuraray Co.Ltd.〕から市
販）である。混成布は整形キヤストを作る際に有
用であるけれども、高当なキヤストの剛性と強度
のためには大部分が高モジユラス繊維である必要
がある。 本発明のキヤステイング材料に使用するための
好ましい布帛はガラス繊維、特にラツシエル編み
（Raschel Knit）のガラス繊維から作られる。ラ
ツシエル編みの布帛はテープの長手方向に伸縮性
がないが、横方向に伸縮性がある。横方向の伸縮
性は身体部分に高度の順応性を与える。テープの
長手方向の伸縮に対する抵抗は当該身体部内の循
環に望ましくない制限が加わるのを防ぐのに望ま
しい。 好ましい布帛はECC75 １／０（オーエンコー
ニング社〔Owen Corning〕から市販）と称され
るガラス繊維の単糸構造物から編成された18gg
の３−バーラツシエル編みである。１本のヤーン
端がガイドニードル当りに用いられる。バー１は
鎖縫いを行い、一方バー２は４本のニードルに重
なる。バー３は各長手方向編み目列内にヤーンを
編み込む。この布帛は十分に多孔性で、キヤスト
の水の浸透とキヤストを通しての空気の循環を許
容する。 高モジユラス繊維によつて与えられる構造強度
に加えて、この布帛はある種の組織特性を持つて
いなければならない。布帛の組織特性、特にその
表面積、多孔性及び厚さは硬化剤が布帛に含浸さ
れた樹脂成分に混合又は溶解してゆくその完全性
と速度に影響し、従つて完成キヤストの全強度に
影響を及ぼす。硬化剤、例えば水が樹脂表面とだ
け触する１つの極端な例の場合、樹脂の表面は硬
化していくだろうが、硬化した表面の下で樹脂は
流動性のままであり、キヤストの強度には寄与し
ない。さらに、硬化表面はしばしば硬化剤が依然
流動性の樹脂に浸入するのを妨げる。このような
場合、所望の速い硬化は行われないし、その流動
性の樹脂は表面が硬化剤に対して非浸透性である
ため決して硬化しないだろう。このような挙動樹
脂層が薄く保たれるならば回避できることが発見
された。これは、布帛が薄く、かつ高い表面積対
容積比を持つように選ばれるならば、布帛への樹
脂の有用な填入量において達成することができ
る。 布帛の最適厚さを決める際に、樹脂層を薄く保
ち、完全な硬化を促進する必要はキヤストにおけ
るの数を最少にする必要と釣り合わなければなら
ない。整形キヤストを巻回する容易さに関係する
実際上の考慮点が適用が好都合であるテープの層
数を制限する。最も効率的なキヤストの適用のた
めには、キヤストが６〜８層以下の重なつている
テープ巻き、好ましくは４〜５層のテープから構
成されるのが好ましい。所望の最終キヤストの強
度及び剛性を達成するのに十分な量の材料がこれ
ら数層の中適用されなければならない。布帛が薄
ければ薄いほど、適当な強度と剛性を達成するた
めにますます多くの巻数のテープとしなければな
らない。0.051cm（0.020インチ）と0.11cm（0.045
インチ）の間、好ましくは0.056cm（0.022イン
チ）と0.089cm（0.035インチ）の間の布帛の厚さ
が良好な樹脂の硬化と最少巻数との間に最適バラ
ンスを達成することが見い出された。 布帛はメツシユであるべきである。すなわち、
布帛は硬化剤がそのロールに浸入していき、樹脂
の全ての部分を暴露するのを可能にする開口を持
つべきである。布帛開口はまた完成キヤストを通
しての空気の循環とキヤストの下からの水分の蒸
発を容易する。これは患者の安楽感とキヤスト下
の皮膚を健康に維持することに寄与する。強度又
は剛性が水に対する暴露によつて落ちないキヤス
テイング材料の場合、キヤストの多孔性は入浴後
の、又はいろいろな形の水治療、若しくは組織の
辺縁切除に対する流体洗浄に続いての急速乾燥を
可能にする。布帛は３〜31個−開口／cm²（20〜
200個−開口／in²）、好ましくは12〜31個−開
口／cm²（80〜150個−開口／in²）のメツシユサイ
ズを持つべきである。 キヤステイング材料において用いられる布帛は
一般にいろいろな幅、一般的には2.5〜15.2cm
（１〜６インチ）幅のロールに形成される。布帛
は布帛を形成している材料の容積の１〜３倍の容
積の量で硬化性樹脂材料で含浸される。好ましい
実施態様において、含浸されたキヤステイング材
料に対して40重量％〜50重量％のガラス繊維布帛
が用いられる。「含浸」という用語は重合体が布
帛糸又は繊維に対してそれと完全に混ぜ合わさ
れ、取り囲む状態を記述するのに用いられるが、
樹脂が繊維自体によつてはいかなる程度にも吸収
されないことを必ずしも示すものではない。一般
に、樹脂溶液は布帛の連続フイラメント間の毛細
管空間に流れ込み、そして硬化すると布帛に強に
結合するようになる。 布帛に適用される樹脂成分の量は積層体の強い
層間結合の形成に十分な量でなければならない
が、その多孔構造をふさぎ、そして急速な、かつ
完全な硬化のために薄くなればならないその樹脂
膜を不必要に厚くするほど大量であつてはいけな
い。過剰の樹脂成分また樹脂の粘着性又は滴下及
び移行のゆえにそのキヤステイングテープを処理
しにくくする。 本発明のキヤステイング樹脂に用いられる樹脂
は整形キヤストの機能上の要件を満足するいかな
る硬化性の流動ポリイソシアネートプレポリマー
樹脂であつてもよい。明らかに、樹脂は硬化中に
患者か、又はキヤストを適用する人のいずれかに
有害である有意量の有毒蒸気を放出せず、また比
学的刺激又は硬化中の過剰の熱の発生のいずれか
によつて皮膚刺激を引き起こさないという意味で
無毒でなければならない。さらに、樹脂はキヤス
トの適用と同時にキヤストの急速な硬化を保証す
るため硬化剤と十分に反応しなければならない
が、キヤストを適用及び付形するのに十分な作業
時間を与えないそのような反応性であつてはいけ
ない。初め、キヤステイング材料は可撓性、かつ
成形性でなければならず、またそれ自体に接着し
なければならない。次いで、キヤストの適用の完
結に続いて短時間でキヤストは硬質に、かつ強く
なり、キヤストが着用者の活動によつて受ける荷
重と応力を支持するようになるべきである。かく
して、この材料はおおよそ数分で流体様の状態か
ら固体の硬い状態に状態変化を受けなければなら
ない。 好ましい樹脂は水で硬化するものである。この
技術分野で知られる多数の群の水硬化樹脂が適当
であり、これにはポリウレタン、シアノアクリレ
ートエステル、並びに感湿性触媒と組み合わせる
場合の、エポキシ樹脂、及び末端にトリアルコキ
シー又はトリハローシラン基を持つプレポリマー
がある。例えば、アメリカ国特許第3932526号明
細書は１，１−ビス（バーフルオロメチルスルホ
ニル）−２−アリールエチレンは痕跡の水分を含
有するエポキシ樹脂を重合させることを開示して
いる。 水硬化を必要とするもの以外の樹脂系も用い得
るが、水を使用して整形キヤステイングテープの
硬化を活性化するのが整形外科医及びキヤステイ
ング医術士にとつて最も都合よく、安全、かつ普
通である。布帛の弾性率、多孔性及び厚さに関し
て本明細書に開示される原理は包帯をグリシジル
メタアクリレートとビスフエノールＡ（４，4′−
イソプロピリデンジフエノール）との縮合から誘
導されるビス−メタアクリレートエステルのよう
な二官能性のアクリレート又はメタアクリレート
で含浸しているアメリカ国特許第3908644号明細
書に開示されるような樹脂系にも適用できる。こ
の樹脂は三級アミン及び有機過酸化物の溶液で湿
潤すると硬化する。また、水は触媒を含有してい
てもよい。例えば、アメリカ国特許第3630194号
明細書は重合が包帯を酸化剤及び還元剤の水溶液
（この技術分野において、レドツクス開始剤系と
して知られている）に浸漬することによつて開始
するアクリルアミド単量体で含浸されている整形
テープを提案している。そのような包帯の強度、
剛性及び硬化速度は本明細書に開示される因子に
支配される。 本発明において使用するための好ましい樹脂は
ポリウレタンである。適なポリウレタン系は、例
えばアメリカ国特許第3373741号明細書及び西ド
イツ国特許公開第2651089号公報に開示されてい
る。次開示は水硬化性ポリウレタン樹脂を用いて
いる本発明の好ましい実施態様に主として関して
いる。 布帛はイソシアネートとポリオールとの反応に
よつて好ましくは形成されるポリイソシアネート
プレポリマーのような樹脂を被覆するのが好まし
い。トルエンジイソシアネート（TDI）のような
より揮発性の物質よりはむしろジフエニルメタン
ジイソシアネート（MDI）のような低揮発性の
イソシアネートを使用するのが好ましい。適当な
イソシアネートには２，４−トルエンジイソシア
ネート、２，６−トルエンジイソシアネート、こ
れら異性体の混合物、４，4′−ジフエニルメタン
ジイソシアネート、２，4′−ジフエニルメタンジ
イソシアネート、これらの異性体と可能な少量の
２，2′−ジフエニルメタンジイソシアネート（典
型的な市販のジフエニルメタンジイソシアネー
ト）との混合物、並びに芳香族ポリイソシアネー
ト及びアニリンとホルムアルデヒドとの縮合生成
物のホスゲネーシヨンから誘導されるもののよう
なそれらの混合物がある。このプレポリマー系に
おける使用のための典形的なポリオールにポリプ
ロピレンエーテグリコール（ユニオンカーバイド
社から、及び商標名プルラコール 〔Pluraco
〕でBASFワイアンドツト社〔BASF
Wyandotte〕から市販）、ポリテトラメチレンエ
ーテルグリコール（クエーカー オーツ社
〔Quaker Oats Co.〕からのポリメグ
〔Polymeg 〕）、ポリカプロラクトンジオール
（ユニオン キーバイド社からのポリオールのう
ちのナイアツクス 〔Niax 〕PCPシリーズ）
及びポリエステルポリオール（ジカルボン酸とフ
ツカー ケミカルズ社〔Hooker Chemicals
Co.〕のリユーコ〔Ruco〕部門から市販されるリ
ユーコフレツクス 〔Rucoflex 〕ポリオール
のようなジオールのエステル化反応から得たヒド
ロキシシル末端のポリエステル）がある。 本発明のキヤステイング材料において使用する
ための特に好ましい樹脂はゼ アプジヨン社
（The Upjon Company）から市販されるイソネ
ート （Isonate ）143Lとして知られるイソシ
アネート（MDIを約73％含有する混合物）とプ
ルラコール Ｐ−710として知られるBASFワイ
ンドツト社からのポリプロピレンオキシドポリオ
ールを使用するものである。キヤステイング材料
の貯蔵寿命を延ばすには、0.1〜1.0重量％の塩化
ベンゾイル又は他の適当な安定剤を含むのが好ま
しい。 樹脂が水硬化剤に暴露されるときの、その樹脂
の反応性は適正な触媒によつて制御することがで
きる。反応性は(1)樹脂の表面に硬い膜が速やかに
形成し、水が樹脂塊にそれ以上浸入しないように
するほど、又は(2)キヤストが適用及び付形の完了
前に硬くなつてまうほど大きくてはいけない。良
好な結果は触媒として約1.8重量％又それ以上の
濃度のジメチルエタノールアミン（DMEA）、好
ましくはDMEAとアミンビス−（ジメチルアミノ
エチル）エーテルとの、それぞれ0.25重量％と
0.3重量％の混合物を用いて達成された。 樹脂の発泡はキヤストの多孔性とその全強度を
低下させるから最少に抑えるべきである。発泡は
水がイソシアネート基と反応するとき二酸化炭素
が放出されることから起る。発泡を最少に抑える
１つの方法そのプレポリマー中のイソシアネート
基の濃度を低下させることである。しかしなが
ら、反応性、作業性、最適粘着性及び最終強度を
有せしめるには適切な濃度のイソシアネート基が
必要である。 発泡は低樹脂含量において少ないけれども、強
力及び非剥離抵抗性のような望ましいキヤスト特
性のためには適切な樹脂含量が必要とされる。 発泡を最小にする最も満足な方法はシリコーン
アンチフオームＡ（Antiform Ａ）（ダウ コーニ
ング社）のような起泡抑制剤、DB−100シリコ
ーン流体（ダウ コーニング社）、シリコーン界
面活性剤L550又はL5303（ユニオンカーバイド
社）、又はLK−221 （エア プロダクツ社
（Air Products〕）のような有機界面活性剤を樹
脂に添加することであることが見い出された。ダ
ウ コーニング社のDB−100のような液体シリ
コーンを約0.1〜1.0重量％の濃度で使用するのが
特に好ましい。 樹脂被覆テープは、普通に包装するように、プ
ラスチツクの芯に巻回してロールにする。使用の
ためには、ロールは水道水に約30秒間完全に浸漬
する。この時間は水が多孔質材料に滲み込み、空
気を置換するのに十分な時間である。樹脂含量が
布帛の開口を樹脂で満してしまうほど高含量でな
いかぎり、十二分の水がこのようにしてロールに
よつて吸収される。ロールをキヤストの巻回中に
ほどくとき、過剰の水分が新しく現われた樹脂表
面を覆い、完全な湿潤とキヤストの急速な硬化が
行われるようにする。 整形キヤストを適用するに先き立つて、患者の
手足又は身体部分のまわりに内部保護スリーブを
位置せしめる。スリーブは管状のメリヤスの形態
又は、例えば身体部分のまわりに巻回することが
できる細長いストリツプ、すなわち包帯のような
ある種の他の都合のよい形態を取る。 内部保護スリーブは通気性の布帛から成つてい
るのが好ましく、それによつて通気する空気はス
リーブとキヤストの両者を通つて皮膚の表面まで
通じる。また、スリーブは水をあまり吸収しない
布帛から成つているのが好ましい。この構造はま
た汗を逃がす。もし汗が逃がされないならば、汗
は付着、蓄積し、皮膚刺激と悪臭を生むようにな
るだろう。典形的には、メリヤスは本来的に非湿
潤性で、かつ透過性の編成又は織成された結晶性
ポリプロピレン材料である。 適正位置に配置されているスリーブとともに、
加湿された整形キヤスト材料が弾性タイプの包帯
の適用と同様の方法で身体部分のまわりに、かつ
その保護スリーブの上に巻回される。キヤストは
焼石膏のキヤストの付形と同様の方法で付形され
る。 30分以内に耐体重強度を有するキヤストを形成
するには８層又はそれ以下の層数のキヤスト材料
で十分である。すなわち、８層又はそれ以下の層
を有する円筒積層体は2.5cm（１インチ）の円筒
長さ当り9.1Kg（20ポンド）の圧力を支えるべき
である。耐体重強度を求めるこの試験は以下の実
施例１でさらに十分に議論する。 本発明を次の非限定実施例によつてさらに説明
する。これらの実施例で用いられている樹脂成分
は湿分硬化性ポリイソシアネートプレポリマーに
基づくが、他の湿分硬化性系も使用することがで
きる。 これらの実施例において３種の異なる湿分硬化
性ポリイソシアネートプレポリマーが使用されて
いるが、これらは次のように調合した。なお本明
細書中の用語「ポリイソシアネートプレポリマ
ー」には、ウレタン結合を含まないイソシアネー
ト官能性プレポリマー及びイソシアネートとポリ
オールとの反応によつて形成された、ウレタン結
合を含むイソシアネート官能性プレポリマーの両
方が含まれる。 樹脂 Ａ 湿分硬化性ポリウレタンプレポリマーをモーベ
ーケミカル社（Mobay Chemical Corp.）から
市販されるデスモダー （Desmodur ）Ｅ−21
から合成した。デスモダー Ｅ−21はイソシアネ
ート基当りの平均当量重量が262で、イソシアネ
ート含量（NCOの重量％）が約16％である芳香
族ポリイソシアネートプレポリマー（ｐ，p′−ジ
フエニルメタンジイソシアネートと高級同族体の
混合物）である。このプレポリマーはかつ色、粘
稠な液体である。撹拌され、かつ水分から保護さ
れている1000gのデスモダー Ｅ−21に10.0mlの
Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミンを滴下して均
質な混合物を得た。この調合においてはポリオー
ルは用いなかつた。 樹脂 Ｂ ポリウレタンプレポリマーはｐ，p′−ジフエニ
ルメタンジイソシアネートとポリ（オキシプロピ
レン）ジオールとの反応によつて合成し、布帛を
含浸するのに適した粘稠な液体を得た。ｐ，p′−
ジフエニルメタンジイソシアネートはアプジヨン
社から市販されるイソシアネート 143Lとして
知られる市販のものを使用した。イソシアネート
143Lは室温において約73％のｐ，p′−ジフエ
ニルメタンジイソシアネートを含有する平衡混合
物である。 乾燥窒素ふん囲気下において、水分から保護さ
れている300gのイソシアネート 143Lに撹拌し
ながら、5.0mlのＮ，Ｎ−ジメチルエタノールア
ミンの、おおよその平均分子量が775で、ヒドロ
キシル価が145の、BASFワインドツト社から市
販されるポリプロピレングリコールである200g
のプルラコール Ｐ−710中の溶液をゆつくり添
加した。添加速度はその混合物の温度を50℃以下
に保持するように調製した。得られたポリウレタ
ンプレポリマーは約12.5％のNCOを有していた。 樹脂 Ｃ 樹脂Ｃは触媒として1.25mlのＮ，Ｎ−ジメチル
エタノールアミンと1.5mlの２，2′−オキシビス
−（Ｎ，Ｎ−ジメチルエチルアミン）から成る２
種の三級アミンの混合物を使用した点を除いて樹
脂Ｂと同一である。消泡剤（DB−100、ダウ
コーニング社）及び安定剤の塩化ベンゾイルも各
0.2重量％の濃度で含めた。 各実施例で使用した未被覆布帛の特性を第表
に要約して示す。布帛Ｃ，Ｅ，Ｉ，Ｊ，Ｋ及びＬ
は本発明の範囲外であるが、これらの布帛を用い
ているキヤステイング材料からのデータも比較の
ために実施例に含める。

【表】

【表】 布帛は樹脂による含浸前にオープン乾燥し、そ
してオープンから取り出した後直ちに樹脂で被覆
した。ガラス繊維の布帛は160゜〜180℃で一夜乾
燥した。合成繊維布帛は120℃で一夜乾燥した。
これら布帛に被覆すべき樹脂混合物は環境温度に
おいて５％以下の相対湿度を持つドライボツクス
中で調合した。被覆は相対湿度20％以下の乾燥ふ
ん囲気中で行つた。樹脂は二本ロール式スクイー
ズコーター又はニツプ−フイードキスロールコー
ターのいずれかを用いて布帛に適用した。樹脂の
適用量は被覆時の樹脂の温度を選択することによ
つて、スクイーズコーターの２本の被覆ローラー
間のニツプ−フイードキスロールコーターのドク
ターナイフと１本のローラーとの間の間〓を設定
することによつて、及び移動しているウエツブの
速度を調整することによつて制御した。被覆後、
樹脂含浸ガラス繊維布帛の樹脂含量は試料を700
℃に保持されているマツフル炉内の空気中で燃焼
させるときの重量減によつて求めた。可燃性の合
成繊維布帛については、樹脂含量は秤量した被覆
布帛の試料から樹脂をトルエンのような溶剤を用
いて抽出し、次いで乾燥した（恒量まで）布帛を
秤量することによつて求めた。 実施例 １ この実施例は比較のためのものである。使用し
た布帛従来法の実例であつて、本発明について設
定した基準を満足しない。 布帛Ｆの幅7.6cm（３インチ）のストリツプを
樹脂Ａに相当するプレポリマーで被覆して53〜54
重量％の樹脂を含有する接着テープを得た。長さ
3.7m（４ヤード）のこのテープを直径1.3cm（１／
２インチ）のプラスチツク芯に巻回してロールに
した。各ロールは貯蔵のために湿分不透過性のパ
ウチ中に封入した。このテープの硬化性及び強度
特性を湿化テープから円筒キヤストを形成し、そ
して15分後及び24時間後の耐荷重能を測定するこ
とによつて求めた。この操作に従つて、テープの
ロールをそのパウチから取り出し、室温の水道水
に30秒浸漬し、次いで直径5.1cm（２インチ）の
マンドレル上に巻いて長さ7.6cm（３インチ）（幅
はテープ幅）の円筒体にした。15分後又は24時間
後（30秒の浸漬時間の初めから測定）、圧縮荷重
を円筒キヤストにその外面に沿つてその軸に平行
に適用した。円筒体は4.1cm（16インチ）離間さ
れ、円筒の軸平行な２枚の「ナイフ」〔半径3.18
cm（１／８インチ）〕の刃を持つジグに支持した。
第三の「ナイフ」の刃を円筒体の頂部を越えてそ
の中央に、またその軸に平行に配置した。この円
筒体にそれらナイフの刃に沿つて力を加えた。円
筒体が耐え得る最大荷重はジロン力量計を用いて
測定した。いろいろな層数のキヤストに対する結
果を次の第表に示す。

【表】 いずれの場合も15分値は24時間値の50％以上で
あることは明らかであり、これは水誘導重合の実
質的な部分は15分までに起きていることを示して
いる。しかしながら、12層又はそれ以上の層数の
テープが適用されるまでは、剛性はほとんどの整
形キヤステイング用には十分でない。すなわち、
この試験で測定するとき約3.58Kg／cm（20lbs／
in）又はそれ以上の耐荷重能である。次の実施例
は十分な耐荷重能は本発明による布帛を用いれば
より少ない層数で得ることができることを示して
いる。 実施例 ２ 乾燥条件下で、新たにオープン乾燥したガラス
繊維〔布帛Ａ、幅7.6cm（３インチ）〕を（２本ロ
ーラーのコーターヘツドを用いて）樹脂Ａで含浸
して樹脂含量45.8重量％の被覆テープを得た。長
さ3.66m（４ヤード）のロールを実施例１に記載
したように調整し、包装した。水道水中でのロー
ルの30秒の浸漬に続いて、内径5.1cm（２インチ）
の５層の円筒キヤストをつくり、いろいろな時間
間隔で耐荷重能の試験を行つた（実施例１に記載
のように）。これらの結果を次の第表に要約し
て示す。

【表】 第表からのデータは次のことを示している。 １ 15分の剛性は実施例１の５層の円筒キヤスト
の剛性をはるかに超えている。 ２ 耐荷重能は約１時間後に3.58Kg／cm
（20lbs／in）を超える。 ３ 15分の荷重は一昼夜値の17％に過ぎない。こ
れは15分では十分な硬化がまだ起きていないこ
とを示している。 実施例 ３ 新たに乾燥した布帛Ｂの幅３インチのストリツ
プを樹脂Ａで含浸して46.1重量％の樹脂を含有し
ているテープを得た。円筒キヤストは４ヤードの
テープのロールから62℃（80〓）の水中における
30秒の浸漬に続いて直ちにつくつた。耐荷重能は
浸漬に続いていろいろな時間において実施例１に
おけるように測定した。結果を次の第表に要約
して示す。

【表】 第表との比較は、24時間の剛性は布帛重量が
増加したため高い値となつたけれども、15分の剛
性は薄い布帛Ａの値よりわずかに低いことを示し
ている。キヤストの各層により多くの布帛を導入
する増加したガラス繊維布帛の厚さとわずかに減
少したメツシユ数は硬化速度を減下させる。 実施例 ４ この実施例は布帛のパラメーター、すなわちメ
ツシユサイズ及び厚さにおける変化の硬化速度及
び完成キヤストの剛性に及ぼす影響を示してい
る。 第表の乾燥されたガラス繊維布帛Ａ〜Ｅを個
個に樹脂Ｂで被覆した。樹脂含量はできるだけ同
じになるように保持したが、布帛Ｃはその小表面
積により含浸するのが容易でなかつた。円筒キヤ
ストは水中に62℃（80〓）において30秒浸漬した
後直ちにつくつた。 布帛の厚さが異なることから、同等の重量の円
筒キヤストを得るのに異なる層数を用いた。かく
して、布帛Ａ及びＢについての５層は布帛Ｃ（最
も厚い布帛）についての４層に、また布帛Ｄ及び
Ｅについての６層にそれぞれ相当する。耐荷重能
は実施例１におけるように浸漬に続いて15分、30
分及び24時間に測定した。結果を次の第表に要
約して示す。

【表】 ＊ 布帛の特性は本発明の範囲外である。
これらの布帛はそれらの表面積対容積比に関し
て３つの群に分けられる。布帛Ｃは単位容積当り
の表面積が最も小さく〔ほぼ126cm²／cm³
（320in²／in³）〕、本発明の範囲から外れる。布帛
Ａ及びＢは中間の値〔約153cm²／cm³（390in²／
in³）〕を有し、そして布帛Ｄ及びＥは最も大きな
表面積対容積比〔約213cm²／cm³（540in²／in³）〕
を有する。剛性が水に暴露後間もなく発現される
速度はこれら３つの群の布帛で異なる。これは次
の第表に示されるように剛性の15分値の24時間
値（キヤスト重量で除した値）に対する比（第
表のデータを使用）を比較することによつてわか
る。この実施例についての剛性の初期発現に対す
るもう１つの相関はおおよその縦うねの厚さで除
したメツシユ数である（これも第表に示され
る）。

【表】 第表から、布帛Ｄ及びＥにより６層のキヤス
トには30分以内に3.58Kg／cm（20lbs／in）以上の
剛性が発現し、そして整形キヤストの機能に対す
る前記基準を超える値であることを明らかにして
いる。布帛Ａ〜Ｄでは、この基準を満足する完成
キヤストを得るにはより多くの層数が必要にな
る。 実施例 ５ 布帛の選択に影響する因子はプレポリマーが一
層反応性であるとき適合する。これは２種のアミ
ン触媒を含有する樹脂Ｃを使用することによつて
示される。この触媒の組み合わせは樹脂Ｂに対す
るよりも重合を一層速くする。 布帛Ｂ及びＥを樹脂Ｃで含浸し、円筒キヤスト
をつくつた（布帛Ｂについては５層、布帛Ｅにつ
いては６層）。15以内に得られる剛性は樹脂Ｂ以
上に改良されるが、（第表）、より粗い、より厚
い布帛Ｂはキヤスト重量に対して補正を加えると
き布帛Ｅよりなお劣つている。結果を次の第表
に要約して示す。

【表】 実施例 ６ この実施例はもう１つの高モジユラス繊維、す
なわちケブラー 49の場合もまた布帛の性質がキ
ヤストの剛性化速度を決める際に重要であること
を示している。この実施例また高モジユラスの繊
維の、及び低モジユラスの繊維のキヤストにおけ
る相対的な性能を比較している。 ガラス繊維の布帛Ｃ及び合成繊維の布帛Ｇ，
Ｈ，Ｉ及びＪを前記のように乾燥し、そして樹脂
Ｃで含浸した。それらの各繊維の比重及び初期弾
性率を次の第表に示す。

【表】

【表】 Ｒ○
〓ダークロン〓 1.38 0.14 (2.0)
綿 1.71 0.07 (1.0)
ナイロン 1.14 0.04 (0.6)
各繊維の比重は異なるから、樹脂含量はそれら
が容量基準で同等になるように、すなわち樹脂容
量の布帛容量に対する比が布帛毎に同等になり、
かつ積層間結合を形成するのに有効な樹脂が量的
にほぼ等しくなるように調整した。 布帛Ｇ（ケブラー 49）とＥ（ガラス繊維）は同
等の編み構造のものである。従つて、６層のキヤ
ストは布帛Ｅの実施例５のキヤストとの比較のた
めに樹脂含浸布帛Ｇからつくつた。布帛Ｈ（ケブ
ラー 49）、Ｃ（ガラス繊維）及びＩ（ダークロン）
も同様に同等の編みパターンのものであり、従つ
てそれぞれから５層の円筒キヤストをつくつた。
布帛Ｊ（ナイロン／ポリエステ）は他の布帛より
軽く、かつより細かいメツシユを持つている。従
つて、この布帛Ｊからは10層及び20層の円筒体を
加工した。これらのキヤストの剛性を次の第表
に示す。

【表】 ＊ 布帛の特性は本発明の範囲から外れる。
ケブラー 49の２つの布帛のキヤストは同等の
重量のもので、従つて剛性について絶対値の比較
は意味がある。第表は、これら２つのキヤスト
の一昼夜の剛性は同じ程度であるけれども、水に
よる湿潤に続いて15分で得られる剛性はより薄
く、より細かいメツシユの布帛である布帛Ｇが実
質的に高いことを示している。第表は、ケブラ
ー 49はガラス繊維より若干高い弾性率を持ち、
このためケブラー 49含有キヤストガラス繊維か
ら構成される同様の構造の布帛より高い剛性を持
つと期待されることを示している。これはその通
りで、第表における剛性の比較によつて示され
るケースがそれである。すなわち、布帛Ｇのキヤ
ストは布帛Ｅより高い荷重を支持する。布帛Ｈは
同等のキヤスト重量をつガラス繊維の対応物、布
帛Ｃより大きな荷重を支持する。 低モジユラス繊維は許容できるような剛いキヤ
ストをつくらない。かくして、ダークロン の布
帛Ｉは、キヤストに使用するとき、同様の構造の
ケブラー 49又はガラス繊維の布帛とはあまり比
較にならない。薄い、細かいメツシユの布帛Ｊ
は、水による湿潤に続く始めの15分で最終剛性値
の約30％の値を達成しているけれども、10層のキ
ヤストでも剛いものは与えない。布帛Ｇによつて
つくられるものに匹敵する剛性を持つキヤストは
きわめて多数（約20）の層の布帛Ｊを必要とすば
かりでなく、そのナイロン／ポリエステル繊維の
組も合わせがより小さい比重を持つているにもか
かわらず、そのキヤストはケブラー 49又はガラ
ス繊維のキヤストより重いだろう。 布帛Ｊのもう１つの欠点は、それは水分などを
吸蔵し、かつ孔質でないキヤストを与えることで
あつた。これはこの布帛が多のメツシユ数を持
ち、キヤスト中ではこの布帛が多数の層で重つて
占められている必要があることに基因している。
さらに、含浸テープのロールを水に浸漬すると
き、そのロールに水が完全には浸透せず、従つて
このテープを巻回してキヤストにするとき各層を
個々に水で湿潤する必要があつた。これはキヤス
トの適用を非能率的にする。 実施例 ７ この実施例では広範囲のガラス繊維布帛を試験
する。この範囲の両極の布帛は布帛Ｋ（最も細か
い）と布帛Ｌ（最も粗い）につて表わされる。そ
れらの特性は第表に示されている。乾燥した布
帛Ｋ，Ｅ，Ｃ及びを樹脂Ａ（100gの樹脂当り１ml
のＮ，Ｎ−ジメチルエタノールアミンを含有して
いるデスモダー Ｅ−21）で前記各実施例に記載
のように含浸した。布帛Ａ及びＢは樹脂Ａであら
かじめ被覆しておいた（実施例２及び３）。円筒
キヤストはテープの水による湿潤に続いて直ちに
つくつた。耐荷重能は前記のように測定した。得
られた結果を布帛の粗さが大きくなる順序、すな
わち厚さ及び開口が増加する順序で次の第XII表に
要約して示す。実施例２及び３からのデータを比
較のために含める。

【表】 ＊ 布帛の特性は本発明の範囲から外れる。
表の初めの方に挙げるより細かいメツシユの、
より薄い布帛が所定重量のキヤスト材料に対しよ
り粗い布帛より速く剛性を獲保し、従つて布帛Ｋ
が最も速い、しかしながら、布帛Ｋは、第XII表の
他の布帛が全て優れた通気性と多孔性を与えるの
に、多孔質でないキヤストをもたらす。メツシユ
数が約200以上になると、キヤストは多孔質でな
くなるだろう。 実施例 ８ この実施例では布帛Ｋによりつくつたキヤステ
イングテープの多孔性に影響を及ぼす因子につい
て説明するものである。乾燥布帛Ｋを前記のよう
に樹脂Ｃで、いろいろな被覆速度と間隙設定値に
おいて被覆して異なる樹脂含量を有するテープを
得た。次の第表は浸漬時にロールに吸収され
た水の量、キヤストの剛性、及び多孔性と強度に
関係する他の性質についての結果を与えるもので
ある。樹脂含量が若干のキヤスト多孔性を達成す
るのに十分に減少すると、その試験キヤストは24
時間後でも非常に弱く、離層した。樹脂含量を十
分に強いキヤストをつくるために上げると、多孔
性は全て失われた。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 初期弾性率が0.56×10⁶Kg／cm²（８×10⁶ポン
   ド／平方インチ）以上の繊維からできている、平
   らな弛緩状態で測定して、最大厚さが0.051cm
   （0.020インチ）と0.11cm（0.045インチ）の間にあ
   り、かつメツシユサイズが３〜31個−開口／cm²
   （20〜200個−開口／平方インチ）である布帛、及
   びこの布帛に含浸された、硬化剤で湿潤されると
   き硬化する反応の流動ポリイソシアネートプレポ
   リマー樹脂から成ることを特徴とする整形キヤス
   テイング材料。 ２ 樹脂が水で湿潤されるとき硬化する特許請求
   の範囲第１項に記載の整形キヤステイング材料。 ３ ポリイソシアネートプレポリマーがジフエニ
   ルメタンジイソシアネートで末端封鎖されたポリ
   プロピレンオキシドポリオールから成る特許請求
   の範囲第１項に記載の整形キヤステイング材料。 ４ 樹脂が使用に先き立つて硬化するのを遅らせ
   る安定剤を含んでいる特許請求の範囲第２項に記
   載の整形キヤステイング材料。 ５ 安定剤が塩化ベンゾイルである特許請求の範
   囲第５項に記載の整形キヤステイング材料。 ６ 樹脂がさらに消泡剤を含んでいる特許請求の
   範囲第１項に記載の整形キヤステイング材料。 ７ 消泡剤がシリコーンである特許請求の範囲第
   ７項に記載の整形キヤステイング材料。 ８ 樹脂がさらに硬化時間を制御する触媒を含ん
   でいる特許請求の範囲第１項に記載の整形キヤス
   テイング材料。 ９ 触媒がジメチルエタノールアミンである特許
   請求の範囲第９項に記載の整形キヤステイング材
   料。 １０ 触媒がジメチルエタノールアミンとアミノ
   ビス−（ジメチルアミノエチル）エーテルとの混
   合物である特許請求の範囲第１０項に記載の整形
   キヤステイング材料。 １１ 繊維がガラス繊維である特許請求の範囲第
   １項に記載の整形キヤステイング材料。 １２ ガラス繊維がＥ−ガラス繊維である特許請
   求の範囲第１２項に記載の整形キヤステイング材
   料。 １３ ガラス繊維がECC−150又はECC−75であ
   る特許請求の範囲第１３項に記載の整形キヤステ
   イング材料。 １４ 布帛の厚さが0.056cm（0.022インチ）と
   0.089cm（0.035インチ）の間である特許請求の範
   囲第１項に記載の整形キヤステイング材料。 １５ 布帛が12〜31個−開口／cm²（80〜150個−
   開口／平方インチ）のメツシユサイズを持つてい
   る特許請求の範囲第１項に記載の整形キヤステイ
   ング材料。