JPH10511125A - 熱可塑性合成材料の製法およびそれを備えた非可動化エレメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、特定の機械的強度と可撓性を備えた発泡熱可塑性材料を得るために少なくとも一種のフィラーをマイクロスフェアの形態で混合した熱可塑性基材を選び、得られた混合物を、少なくとも別の工程、特に押出工程にかける熱可塑性材料の製法に関する。本発明はまた放射線療法、放射線学でおよびスポーツ等の防護材料として、身体の一部を支持し、置き換えまたは固定化する目的で(準)医療、整形外科リハビリテーションのための方法で製造された中間体から作られる層を含む身体の一部を非可動性にするための熱可塑性非可動化エレメントに関する。

Description

【発明の詳細な説明】 熱可塑性合成材料の製法およびそれを備えた非可動化エレメント 発明の分野 本発明は非可動化および／または身体の一部の保護のための熱可塑性合成材料 の製法に関し、ここでは少なくとも１種のフィラーと混合した熱可塑性基材が選 ばれる。 発明の背景 本発明は、種々の用途、特に医薬および準医薬における非可動化の目的に、ス ポーツでの保護の為におよび靴の製造に使用することができる。 整形外科、リハビリテーションおよびスポーツ医療には、今もって多量の石膏 が使用されている。さらに放射線療法および放射線学においてあらゆる種類の非 可動化および固定化材料、例えば熱可塑性プレートおよび熱硬化性バンド類が使 用されている。 先行技術 上述の用途からみて、従来の材料は相対的に密度が高いと言う欠点を有してい る。密度が高いために上述の用途に関して二つの重要な問題がある。即ち、材料 が重く、使用者に負担であり、使用される材料の治療用途が限定される。 このことは、使用者がこの重さによってより大きな労力を強いられるため、医 療上の問題になることさえある。 放射線療法への応用、特に低エネルギー源を使用する際には患者の皮膚に悪影 響をもたらすことなく、このような高密度材料を通して放射線を透過させること は不可能になる。患者を固定し、かつもとに戻せるようにするため、この材料を 成型して患者の皮膚上に置き基材に固定する。これらの材料は十分に放射線、特 に低エネルギー源の放射線を透過せず、その結果、放射線がプラスチック材料の 下方にすぐに蓄積し、皮膚に損傷を与える。 放射線学では、相対的に高い密度を有する現存の材料または中間体はそれらが 十分にこの種の放射線を透過しないために、画像の細部の可視性を減少させるで あろう画像の干渉を起こさせると言う問題がある。 発明の目的 本発明の目的は上述の問題を解決することにある。 発明の開示 この目的のため、本発明ではフィラーとして、特定量のマイクロスフェアーを 加えることにあり、その量は特定の機械的強度と可撓性を示す発泡した熱可塑性 材料が得られるような量であり、このマイクロスフェアーは発泡剤を形成し、得 られた熱可塑性材料と発泡剤の混合物は少なくとも１以上の製造工程にかけられ る。本発明によると、発泡した中間体は現存する中間体より、十分に強く、より 使用性が良く、本質的に低密度であり、従って軽く、放射線療法および放射線治 療に使用される放射線源に対するより優れた透過性を有すために、本発明を非可 動化および／または体の一部を保護する上でより適したものにする。 本発明の好適な態様によると、このマイクロスフェアーは、特定の温度に曝し たとき、中間体の重量を顕著に減少させることのできる膨張工程にかけられる混 合物内で、マイクロスフェアーを膨張させる軽量のガスを含んでいる。特にこの 発泡剤は０．１％から１０％の範囲内で添加され、材料の密度を１から６０％減 少させることができる。即ち、プラスチックが中間体に加工される過程でプラス チックの密度は１％から６０％低下する。さらに、非可動化、固定化または保護 材料を軽量にすればする程、使用者にとっては好ましい。 本発明の好ましい態様によると、この基材と発泡剤の混合は、この混合物を押 出手段内に設定温度で設定滞留時間処理することにより行なわれる。特に、押出 工程中、温度はその温度の影響で混合物の膨張が始まるような値に設定する。 より特徴的にはこの混合物の滞留時間は押出工程中、最小値ｔｍｍ（それ以下 では発泡剤の膨張が生じない短時間限界値）と最大値ｔｍａｘ（それ以上では混 合物の燃焼が生じるおそれのある長時間限界値）との間に設定する。 本発明の好ましい態様によると、この混合物の膨張工程は押出工程に合わせ、 膨張は押出工程中に完全に生じさせる。押出工程が中止したとき、最終的に膨張 工程も停止する。もし、そうでなくて、この方法を中間体の加工中に続けると望 ましくない結果をもたらす。 さらに好ましい態様によると、この混合物を多段押出工程、特に、同一の工程 で２回押出にかける。これによって基材と発泡剤の２成分混合物のより優れた分 散物が得られる。さらに、加工温度のより正確な調整が達成される。 これは、発泡剤がマトリックス基材に良く分散しているので、使い易い最終製 品を得るために別の押出パラメーターの正確な調整によらなくとも、膨張工程を 適切に調整することができる。特にこの場合は選択された基材は１００℃以下、 好ましくは４０℃から９０℃、より好ましくは５０℃から８０℃の加工温度を示 す低温度熱可塑性材料から選ばれる。代わりに、基材を１００℃、より好ましく は１２０℃から１８０℃の加工温度を示す高温熱可塑性材料から選定することも 可能である。 これは更に発泡剤を粉末状で添加することによって補助される。添加量は特に ０．５から５％、好ましくは１から４％の範囲である。 本発明の更に別の好ましい態様によると、この混合物を二次元押出にかけ、特 に発泡剤を樹脂粒子またはいわゆるマスターバッチに混合し、発泡剤を樹脂粒子 の形態で加える。これによって、マスターバッチ状の発泡剤はマトリックス基材 中に容易に分散させることができる。その結果、本発明の有利な性質を維持しな がら、種々の基材を比較的薄いプレート、例えば約３ｍｍにすることができる。 更に、マイクロスフェアはかなりの密度減少および均一な分布を伴ってポリマー 基材マトリックス中で均一に膨張する。この方法では発泡剤は２から６％、好ま しくは、３から５％、より好ましくは約４％で、好ましい方法で加える。 熱硬化性ポリウレタンに基づく硬質フォーム材料がある。この種のフォームは 十分な機械的強度を提供するために、相対的に厚い層で使用せざるを得ない。こ れは放射線療法および放射線学における使用には不適当である。さらに、この種 のフォームは、化学反応を生じる２パック製品を基本とし、使用に際し、使用者 自身によって調製しなければならない。この方法はこの種のフォームの使用性を かなり低下させる。さらにこれは環境問題を引き起こす。 ポリ（ビニルアルコール）系の硬質フォームの場合は、適当な機械的強度を得 ようとするときに同様の問題を生じ、その結果として、特に放射線療法や放射線 学への使用が出来なくなる。中間体の層が厚くなるために、これらは現在流通し ているベース固定プレート上では使用できない。 別の態様では、この混合物は射出成形またはプレス成形にかけることもできる 。 更に別の方法では、中間体を得る少なくとも１つの別の加工工程を完了した後 、この中間体を穿孔処理にかけてもよい。 より特徴的には、少なくとも一つの加工工程により製造した中間体の両面のう ち少なくとも１方に、クローズド・セルを有するプラスチック材料の少なくとも 一つの別の層を設け、その表面を種々の外的影響、例えば湿度と紫外線から保護 する。この方法では、この少なくとも一つの別の層は共押出工程により設ける。 この別の層はそれぞれ異なった組成物および／または構造を有してもよい。 特に好ましい態様によると、この別の層の一つを中間体の外層として設ける。 この場合は発泡していない。驚くべきことには、これは完全に非発泡材料から形 成されている中間体に比べて中間体の総重量を減少させながら同時に特定の壁厚 に対する中間体の硬さを維持し得ることが分かった。 本発明はまた体の一部を非可動化するための熱可塑性非可動化エレメントに関 し、このエレメントは上で説明した方法によって製造した中間体からなる層を含 む点に特徴がある。さらに、本発明の熱可塑性非可動化エレメントの特徴は従属 項クレーム２５から３２に記載されている。 本発明はさらに、上述の熱可塑性非可動化エレメントを、身体の一部、特に繰 り返して、頻繁におよび／または速い動きをする手脚の保護層として、履物、特 にかかとやつま先を有する靴への使用に関する。ここで、熱可塑性非可動化エレ メントはそれらの芯材として供給される。つま先やかかとを硬くするために従来 靴の製造に使用されてきた公知の材料は本発明ものに比べ重い。特にスポーツ・ シューズの場合はその重量をできるだけ軽く維持するのが重要である。成分の重 量を軽くすればするほど使用者にとって有用である。 本発明の特徴はまた従属項クレーム３５および３６に記載されている。 記載 ２、３の試験をここに記載する。すべての試験は押出機で行った。 最初の例では、試験を細いリボン用の実験室用押出機で行った。最初の試験を 基材として融点が１００℃以上のポリプロピレンを使用して行った（整形外科分 野で主として使用される、いわゆる高融点熱可塑性プラスチックであり、この成 分の活性化に必要なエネルギーは低融点熱可塑性プラスチック、即ち、融点１０ ０℃以下の場合よりも少ない）。添加される発泡剤は粉末であった。最初の予備 試験を発泡剤約３％添加で行い、第２の予備試験を発泡剤約６％の添加で行った 。これらの試験から以下のことが観察された： ポリプロピレンと発泡剤の配合は従来の押出機で処理でき、本発明の結果は通 常の古典的な装置により達成し得る； 押出温度は、それが押出工程の開始剤となるので、この方法にとって非常に重 要なパラメーターである； 押出機内の滞留時間も、滞留時間と温度吸収とが発泡剤（ｓｉｃ）に影響をあ たえるので、同様に非常に重要である。もし滞留時間が短すぎると発泡剤は発泡 せず、長すぎると材料の燃焼が生じる； そして 発泡剤の基材への添加量もまた重要である。 本発明の製造は基材に対し、特定量のマイクロスフェアを加えることにより行 なう。これらのマイクロスフェアは、温度の影響で容積が増加する軽量のガスを 含む。この容積増加によって、マイクロスフェアは中間体の容積パーセントを増 大させる。膨張したマイクロスフェアはそれらが加えられている基材よりも軽い ので、結果として中間体はその容積はそのままで重量は減少する。 スポーツ用には使用される材料の重量は根本的に重要である。特に、治療用非 可動化または保護の準備が重要な用途には軽量である点で従来の物にくらえて相 当に有利である。 この目的に使用される発泡済みの材料、例えばポリオレフィンおよびポリウレ タンに基づくより柔らかいフォームは存在するが、これらのフォームは非可動化 または固定化としての機能を持たすには余りにも柔らかすぎ、従って着ごこちの 良い素材としてしか使用されていない。従ってこれらは、本発明とは異なり非可 動化と固定化が必要とされる用途には適当でない。 押出試験後、得られた中間体をオーブン中で加熱し、使用領域で用いられる常 套手段に従って成形することにより試験した。この試験は押出中に発泡が完了す ることが必要であることを示している。もしそれが発生しないなら、この工程は 中間体の加工工程中継続し、望ましくない効果をもたらす。 押出サンプルを電子顕微鏡で観察したところ、粉末状発泡剤は発泡しているに も拘わらずマトリックス基材中に完全かつ十分には分散していないことが分かっ た。 従って、第２の試験を実験室規模の２−スクリュー押出機で実施した。この機 械により、基材と発泡剤からなる２成分混合物のより優れた分散が達成された。 さらに、この機械によると非常に正確な加工温度が得られた。この試験で使用さ れた基材は１００℃より低い加工温度を有する２種類の熱可塑性プラスチック、 特にポリカプロラクトンおよびポリカプロラクトンと熱可塑性ポリウレタンの混 合物を含んでいた。いずれの場合も発泡剤１〜３％を粉末状で加えた。試験結果 は、発泡剤をマトリックス基材に十分均一に分散させると言う条件で、正確に調 整された押出パラメーター、特に温度および滞留時間を与えることにより、有用 な最終製品に到達するために押出工程を適正に調整できることを示した。 第３の試験を、平板を製造するために幅約１２０ｃｍの平らなフレーム・モー ルドを有する押出機で行った。マトリックスとして種々の基材、即ち、低密度ポ リエチレン、ポリカプロラクトン、およびポリカプロラクトンと熱可塑性ポリウ レタンを使用した。 この試験では発泡剤をマスターバッチ、即ち、発泡剤を予め混合した樹脂粒子 の形で添加した。いずれの場合も、約４％のマスターバッチを加えた。 これらの試験はマスターバッチ形態の発泡剤が容易にマトリックス基材に分散 することを示している。従って、種々の基材を約３ｍｍの厚さのプレートにする ことが可能となった。押出試験後、プレート材料をで電子顕微鏡で観察したとこ ろ、マイクロスフェアがポリマーマトリックス中で均一に膨張していた。 さらに、テスト・プレートの重量をはかり、その密度が２７から３３％に減少 していることが分かった。 本発明プラスチック材料はスポーツにも使用される。とくに人の手脚の保護、 馬術での馬の脚の保護用材料が要請されている。製靴工業にも本発明プラスチッ ク材料が芯材を製造するために使用される。 上述のごとく本発明の用途は数多くあり、特に医療用の人または動物の一部を 非可動化または固定化する材料としての発泡熱可塑性プラスチック材料の使用、 整形外科および／または身体のリハビリテーションにおける発泡した熱可塑性材 料を人体の一部と置き換え、支持あるいは固定を目的としする該材料の使用、発 泡した熱可塑性材料の、治療または診断中に身体の一部を非可動化し、位置ぎめ する放射線療法および放射線学での使用などがある。 本発明の別の好ましい用途は、本件と同じ出願人のヨーロッパ特許第０４０１ ８８３号（これを本明細書に組み入れる）に記載されたものとここに記載の熱可 塑性プラスチック非可動化処置を組み合わせてもよい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，Ｃ Ｚ，ＥＥ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ， ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．フィラーとして所定量のマイクロスフェアーが加えられ、この所定量が所 定の機械的強度と可撓性を示す発泡熱可塑性材料が得られるような量であり、こ のマイクロスフェアーが発泡剤を形成し、得られた基材としての熱可塑性材料と 発泡剤との混合物を少なくとも一つの別の加工工程にかけることを特徴とする、 熱可塑性基材が少なくとも１種のフィラーと混合されている熱可塑性材料の製造 方法。 ２．マイクロスフェアーが、所定温度に曝したとき膨張工程にかけられる混合 物内でマイクロスフェアーを膨張させる軽量ガスを含む請求項１に記載の方法。 ３．発泡剤が０．１から１０％の範囲で加えられる請求項１または２記載の方 法。 ４．基材と発泡剤の混合を、押出手段内で所定の温度と所定の滞留時間この混 合物を押出工程にかけることにより行う請求項１から３いずれかに記載の方法。 ５．押出工程中、混合物の膨張工程がその影響下に生じるような温度に設定す る前項いずれかに記載の方法。 ６．温度を低温熱可塑性プラスチックの場合は、発泡活性化温度として１００ ℃から２００℃、好ましくは１６０℃から１８０℃の範囲に設定する前項いずれ に記載の方法。 ７．この混合物の滞留時間を押出工程中、それ以下では発泡剤の膨張が生じな い低時間閾値として定義される最小値ｔｍｍとそれ以上では混合物の燃焼が生じ るおそれのある長時間閾値として定義される最大値ｔｍａｘの間の時間間隔内に 設定する請求項４から６いずれかに記載の方法。 ８．この混合物の膨張工程を押出工程にあわせ、後者内で膨張を完了し、膨張 工程が遅くとも押出工程を停止したときに停止させる請求項４から７いずれかに 記載の方法。 ９．混合物を多段押出工程にかけ、多段、特に２段押出をこの混合物上で実施 する請求項４から８に記載の方法。 １０．選択された基材が１００℃より低く、好ましくは４０℃から９０℃、よ り好ましくは５０℃から８０℃の加工温度または融点を示す低温熱可塑性プラス チックである前項いずれかに記載の方法。 １１．選択された基材が１００℃より高く、好ましくは１２０℃から１８０℃ の加工温度または融点を示す高温熱可塑性プラスチックである前項いずれかに記 載の方法。 １２．発泡剤を粉末状で加える前項いずれかに記載の方法。 １３．発泡剤を０．５から５％、好ましくは１から４％の範囲で加える請求項 １０から１２いずれかに記載の方法。 １４．混合物を２方向押出にかける請求項４から１３いずれかに記載の方法。 １５．発泡剤をまず樹脂粒子（マスターバッチ）中に混合し、この発泡剤をさ らにこの樹脂粒子の形で加える前項いずれかに記載の方法。 １６．発泡剤を２から６％、好ましくは３から５％、より好ましくは約４％加 える前項いずれかに記載の方法。 １７．混合物を射出成形にかける前項いずれかに記載の方法。 １８．混合物を圧力成形にかける前項いずれかに記載の方法。 １９．中間体を得る少なくとも一つの別の工程を完了した後、この中間体を穿 孔処理に付す前項いずれかに記載の方法。 ２０．少なくとも一つの別の工程によって製造した中間体の２面の少なくとも 一方にクローズド・セルを有するプラスチック材料の少なくとも一つの別の層を 設ける請求項４から１９いずれかに記載の方法。 ２１．少なくとも一つの別の層を共押出により設ける前項いずれかに記載の方 法。 ２２．別の層がそれぞれ異なった組成物および／または構造を有する請求項２ ０から２１いずれかに記載の方法。 ２３．別の層の一つが発泡していない（中間体の）外層として使用されている 請求項２０から２２いずれかに記載の方法。 ２４．前項いずれかに記載の方法で製造した中間体から作られた層を含む身体 の一部を非可動化するための熱可塑性非可動化エレメント。 ２５．基材が少なくとも１種の熱可塑性プラスチック、例えばポリカプロラク トンを含む、請求項１０に従属する前項いずれかに従う熱可塑性非可動化エレメ ント。 ２６．基材が、基材と混合物を形成する少なくとも１種の別の基材、例えば熱 可塑性ポリウレタンを含む前項いずれかに従う熱可塑性非可動化エレメント。 ２７．基材が、基材と混合物を形成する少なくとも別の基材、例えばポリ塩化 ビニルまたは１，４−トランス−ポリイソプレンを含む請求項２５記載の熱可塑 性非可動化エレメント。 ２８．請求項２０から２３いずれかの方法により製造した少なくとも１種の別 の層を含む請求項２４から２７いずれかに記載の熱可塑性非可動化エレメント。 ２９．基材がアイオノマーまたはエチレンビニルアセテートによって形成され ている、請求項１１に従属する請求項２４記載の熱可塑性プラスチック非可動化 エレメント。 ３０．基材がポリプロピレンから形成されている、請求項１１に従属する請求 項２４記載の熱可塑性非可動化エレメント。 ３２．ＥＰ−０４０１８８３号の請求項１、２または３それぞれの特徴を有す る請求項２４から３１記載の熱可塑性非可動化エレメント。 ３３．繰り返し、しばしばおよび／または速い動きがかかる身体の一部、特に 手足の保護層としての請求項２４から３２いずれかに記載の熱可塑性非可動化エ レメントの使用。 ３４．熱可塑性非可動化エレメントが、履物、特にかかととつま先を有する靴 用の芯として使用される請求項２４から３２いずれかに記載の熱可塑性非可動化 エレメントの使用。 ３５．２−スクリュー押出機を含む請求項９から１３いずれかに記載の方法を 実施するための装置。 ３６．装置が平らなプレートを製造するためのある幅を有する平らな雌モール ドを備えた押出機を含む請求項１４から１６いずれかの方法を実施するための装 置。 ３７．高温熱可塑性の場合の発泡活性化温度が１８０℃から２５０℃、好まし くは２００℃から２２０℃の範囲に設定されている請求項５に従属する請求項１ １記載の方法。