JP2005058590A - 身体用固定部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基布と熱可塑性樹脂からなる身体用固定部材の製造方法において、簡便な装置で基布に熱可塑性樹脂を塗工でき、作業環境を悪化させることなく、エネルギーコストが低く、耐熱性の低い基布も使用でき、樹脂付着量の調整がしやすい製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の身体用固定部材の製造方法は、基布に水と熱可塑性樹脂の微粉末とを付着させる付着工程、水と前記微粉末とが付着した基布にマイクロ波を照射して前記微粉末の少なくとも一部を溶融させる溶融工程、および溶融工程の後、溶融した微粉末を固化させて基布に固着せしめる固着工程を含む。
【選択図】 なし

Description

本発明は、整形外科分野において骨折、捻挫、脱臼などの治療や矯正の目的で用いられるギプス材や、放射線治療の際に照射位置を固定するためのシェル材や、スポーツ分野においてケガ予防のために用いられるパッド材などとして、人体の一部を固定、支持、保護の目的で用いることができる身体用固定部材の製造方法に関する。

整形外科分野やスポーツ分野において、人体の一部の固定、支持、保護を行う身体用固定部材（以下単に固定部材と称する）として、ポリカプロラクトンやポリイソプレン等の融点が４０〜８０℃の範囲である熱可塑性樹脂を熱プレスして形成したシートがあった。（例えば、特許文献１参照。）。このような熱可塑性樹脂のみからなるシートよりも軽量で、通気性のある固定部材として、有機繊維や無機繊維からなる目の粗い織物あるいは編物の基布に硬化性の樹脂や熱可塑性樹脂を一体化したものもあった。（例えば、特許文献２参照。）。このような固定部材で基布と樹脂とを一体化する方法としては、樹脂の微粉末を水、アルコール、酢酸ビニル、界面活性剤に分散したエマルジョンを塗布し、乾燥させ、固形分のみを基材に保持させる方法や、樹脂を有機溶媒で液状に塗布を行い乾燥するか、熱可塑性樹脂であれば加熱し液状にした状態で塗布し、室温迄冷却し基材に保持させる方法、光や水に反応して硬化する樹脂を用いて、未反応の低粘度樹脂を直接基材に塗布したあと反応させる方法などが適用されていた。（特許文献２、［００３３］参照）
しかし、エマルジョン塗布の方法では、乾燥に用いるドライヤードライヤーの風量が少ないと水分を乾燥させるのに時間がかかり、ドライヤーの風量が多いとエマルジョンが吹き飛ばされて脱落してしまい、樹脂付着量の調整が難しかった。有機溶剤を用いるものは換気装置、防爆装置、廃棄溶剤処理装置などの大掛かりな設備が必要であり、溶剤を吸い込む恐れもあって作業者にとって環境が良いものではなかった。熱可塑性樹脂を加熱し溶融させる方法は、塗工工程全体を非常に高温にする必要があるので加熱装置及び高温塗工装置が必要で、周囲も高温になるので作業者にとって環境が良くないうえ、その後固化させるために冷却するのでエネルギーコスト的に無駄が多かった。また塗工工程全体が高温であるため、耐熱性の低い基布は使用できなかった。光や水に反応する樹脂は選定が難しく、コストが高くなるので現実的ではなかった。

特開平９−２３５３６６号公報（特に、特許請求の範囲） 特開平６−２７７２４９号公報（特に、特許請求の範囲、００３３）

本発明者らは、従来の固定部材の製造方法における前記の問題を解決し、簡便な装置で基布に熱可塑性樹脂を塗工でき、作業環境を悪化させることなく、エネルギーコストが低く、耐熱性の低い基布も使用でき、樹脂付着量の調整がしやすい固定部材の製造方法を提供する。

本発明の製造方法は、請求項１に記載された通り基布に水と熱可塑性樹脂の微粉末とを付着させる付着工程、水と前記微粉末とが付着した基布にマイクロ波を照射して前記微粉末の少なくとも一部を溶融させる溶融工程、および溶融工程の後、溶融した微粉末を固化させて基布に固着せしめる固着工程を含むことを特徴とする。

本製造方法では、付着工程と固着工程は室温程度で行えるうえ、溶融工程でも、基布と樹脂以外の周囲環境は高温になりにくいので、作業者にとって好環境であり、作業性が良いとともに、従来使用できなかった、耐熱性の低い繊維からなる基布を用いることができる。本発明で用いる基布は、従来のものと同様に繊維から形成されるが、１２０℃以下、好ましくは１４０℃以下の温度で軟化しない基布であればよいので、用いる繊維は耐熱性繊維で無くともよく、ほとんどの一般的な熱可塑性繊維で形成された基布を使用できる。また、電子レンジと同じ仕組みであるマイクロ波の照射によって溶融工程を行うため、無風であって樹脂の脱落が起こりにくいうえ、基布の内部までも短時間で処理できるので、高速での連続生産の場合などでも円滑に生産できる。
また本発明の方法では熱可塑性樹脂の微粉末（以下、単に樹脂粉末ということがある）に対して有機溶媒を用いず、水を使用するため装置等が簡便であるとともに作業環境を悪化させない。樹脂粉末は水とともに基布に付着されるので脱落しにくい。水と熱可塑性樹脂粉末とを付着させる手段は限定されるものではないが、特に好適なものとしては次の２種類の方法がある。

１つの方法は、基布に水を付着させたあとに、樹脂粉末を付着させるという方法である。この方法によれば、水の付着量の調整と樹脂粉末付着量の調整を別々に行うことができる利点がある。また、後述するディスパージョン方式よりも、水分量に対して樹脂粉末量を多くできるので、多量の樹脂を一工程で付着させて、固定部材として望まれる強度と剛性を、簡単に実現することができる。また水分量が少なければ蒸発させるためのエネルギーも低くて済むので、溶融工程においてマイクロ波のエネルギーを無駄なく利用して樹脂粉末を溶融させることができる。

もう１つの方法は、樹脂粉末をあらかじめ水に分散させたディスパージョンの状態にしておき、これを基布に付着させる方法である。この方法はパッディング、あるいはスプレーの噴霧などの簡便な装置で行うことができ、連続生産をおこなうのにも好適であり、均一に樹脂を付着させることができる。

溶融工程では、水と熱可塑性樹脂の微粉末とが付着した基布にマイクロ波を照射することで樹脂粉末の少なくとも一部、好適には全部を溶融させる。溶融工程では、樹脂粉末の溶融のほか、水の蒸発もおこる。樹脂粉末は溶融塗工するときほど低粘度にする必要はなく、基布に付着する程度に溶融すればよいので、エネルギーコストが低い。また、基布に付着する程度の溶融であれば、後段の固着工程における冷却も、室温放置などの最低限のエネルギーで済む。

樹脂粉末が溶融すればマイクロ波処理を終了し、冷却を行うか、室温程度の常温において放置することで固着工程とする。溶融した樹脂粉末は基布に強固に固着し、固定部材が得られる。

熱可塑性樹脂として、放射線感応性の架橋剤を練りこんだ、反応性熱可塑性樹脂を用いると、本発明の固定部材を軟化点以上に加熱して自由に変形させ、固定したい適切な形状にした後に架橋して硬化させれば、単に熱可塑性樹脂が硬化した状態よりも固定部材の強度が上がるので、強固な固定が行える。

本発明の製造方法では、溶剤や高温で作業環境を悪化させることがなく、簡便なマイクロ波加熱装置で基布に熱可塑性樹脂を塗工でき、エネルギーコストが低く、耐熱性の低い基布も使用でき、しかも製造時に熱可塑性樹脂が基布から脱落しにくい。

本発明の固定部材に用いる基布は、繊維からなり、従来公知の固定部材に用いられている基布をそのまま適用でき、形状は限定されないが目的とする固定部材の使用法に適するようなものであればよく、汎用性の高いシート状、あるいはそれを細巾に裁断したテープ状であってもよい。基布の構造は、織物、編物、不織布などから選択でき、繊維間隙に水を含浸させやすく、また樹脂粉末を保持しやすいものが好適で、通気性の面からは多数の貫通孔を有する、目の粗い基布であることが望ましい。特にテープ状の固定部材は、巻きつけて使用する際に重なる部分があり、貫通孔がふさがれる場合もあるので貫通孔の直径がなるべく大きく、数多く分布していることが望ましいが、固定部材の強度が得られる範囲で適宜調整する。たとえば、貫通孔の直径が２〜５ｍｍで、基布１ｃｍ^２あたり３〜９個あるような基布が使用しやすい。基布が不織布の場合、前記のような貫通孔を有してしかも貫通孔の周囲の繊維が絡合しているような不織布が通気性が良く引張強度も高いため、強度の高い固定部材が得られるので好適である。編物の場合は、表裏に編地が形成されて両編地間がつながっている編み組織を有する両面編物などが、固定部材の厚みを保ち、強度が高くなるので好ましい。織物の場合は、絡み織り物などが引張強度に優れているので好ましい。これらの目の粗い基布の目付は特に限定するものではないが１００〜３００g／m^２が扱いやすい。基布の目付が高すぎると使用者にとって固定部材が重く負担となる恐れがある。基布の厚みも特に限定しないが、０．５〜２．５ｍｍ（荷重３．１ｋｇｆ／cm²で測定）のものが用いやすい。

基布は、１２０℃以下で変化しないものが好ましく、１４０℃以下で変化しないものがより好ましく、基布を形成する繊維としては従来用いられてきた耐熱性の繊維や、綿繊維等の天然繊維、融点が１２０℃より高い熱可塑性樹脂からなる合成繊維、たとえばポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、高密度ポリエチレンからなる繊維などが好適に使用でき、特に綿繊維が水の付着量が多く好適である。しかし、２種類以上の繊維を混合して用いたり、二種類以上の樹脂からなる複合繊維を用いるなどの工夫により融点が８０℃程度の繊維も用いることができる。もちろん、ガラス繊維等の無機繊維も使用することができるが、マイクロ波の影響でスパークするおそれがある金属繊維や、マイクロ波の影響で高温になる恐れのある炭素繊維は使用しないほうがよい。

本発明の固定部材は使用するときに加熱し軟化させて、必要な形状に整えて用いる。このときたとえば、患者の肌にあてがう場合もあるので、やけどの危険性を少なくするため、基布に付着させる熱可塑性樹脂の微粉末はできるだけ低融点、具体的には融点が７０℃以下、望ましくは６０℃以下のものを用いるとよい。従来の固定部材に用いられているようなポリカプロラクトンやポリイソプレンなどが入手しやすく好適である。さらに放射線感応性の架橋剤が練りこまれた反応性熱可塑性樹脂を用いると、固定部材の強度が上がるのでより好適である。たとえば、ポリオール等の放射線感応性の架橋剤をポリカプロラクトンに練りこんだものを用いて固定部材を製造すれば、使用時に架橋して硬度や強度を上げることができる。

前記熱可塑性樹脂は気流粉砕、機械粉砕、冷凍粉砕、化学粉砕などの公知の方法で粉末にしたもの、あるいは重合の段階から懸濁重合、分散重合などの方法でディスパージョン状態にして水中に分散したもの、などが望ましい。微粉末の平均粒子径は乾燥状態の粉末で０．５μｍ〜５００μｍ程度，最大粒子径でも７００μｍ以下であることがが望ましく、ディスパージョンでは平均粒子径が０．１μm〜３０μm程度のものが現実的であり、基布への添着方法や工程安定度を勘案して適したものを選択する。

水と前記樹脂粉末を前記基布に付着させる付着工程について説明する。水と樹脂粉末を別々に付着させる方法と、樹脂粉末が水に分散したディスパージョンを付着させる方法とを適用できる。なお、本発明で用いる水は、通常用いられる水でよい。基布へ付着しやすいように、あるいはディスパージョンの安定性のために、必要に応じて、界面活性剤を０.０１〜５重量％混ぜてもよい。基布が疎水性のものである場合にも、水がムラなく基布全体に行き渡るので有効である。また、界面活性剤のほか、必要に応じて顔料、増粘剤、抗菌剤、その他の薬剤などを０．１〜５重量％程度、水に混ぜて用いてもよい。これら添加物を混合した水についても以下の説明ではたんに水と称する。

別々に付着させる方法では、たとえば基布に樹脂粉末を散布したあと水をスプレーしてもよいが、この方法ではスプレーの気流によって樹脂粉末が舞い上がる恐れがあるので樹脂付着量の調整が難しい。まず基布に水を付着させて濡れた基布とし、その後に樹脂粉末を散布する方法のほうが、基布にまんべんなく樹脂粉末が添着して舞い上がりにくく樹脂付着量の調整がしやすいので好適である。以下の説明では先に基布を濡らす場合について述べる。基布を濡らす手段は特に限定しないが、たとえば染色などに用いられるディッピング装置で基布に水を含浸し、その後必要に応じて水分量を調整するために絞りロールでしぼる方法や、水をスプレーで付着させる方法などを適用できる。水の好適な付着量は基布の構造や、ぬれ性、保水力によって変化するため特に限定するものではない。樹脂粉末を均一に付着させるのに十分で、水分が垂れおちにくく、溶融工程において速やかに乾燥できる程度に、適切な水分量に調整する。たとえば、基布として不織布を用いる場合にはピックアップ（付着後の増加重量の、もとの基布重量に対する百分率）が２００％以上６００％以下が好適である。次に樹脂粉末を付着させる。濡れた基布を水平に戴置して、上方からふるいなどで樹脂粉末をふりかけても良いし、粉末を平面上に広げて上から濡れた基布を触れさせても良いし、粉末散布用のスプレー装置を使用しても良い。前記粉末散布用スプレー装置を用いる場合は、濡れた基布を垂直や斜めの状態に戴置してもムラ無く付着させることができるが、スプレーの気流で樹脂粉末を吹き飛ばさないように注意する。固定部材の強度と剛性を上げる為には、樹脂粉末は基布の両面に付着させることが望ましいが、片面であってもよい。付着量は、樹脂粉末の比重によっても異なるが、基布１ｍ^２あたり２００ｇ〜１８００ｇ程度が好適である。

樹脂粉末が水に分散したディスパージョンを付着させる方法の場合、まずディスパージョンを調製する。熱可塑性樹脂を重合の段階から懸濁重合、分散重合などの方法でディスパージョン状態にして水中に分散する。あるいは、樹脂粉末を水に入れて混合する。あるいは、市販のディスパージョンを用いる。ディスパージョンにおける固形分（樹脂）比率は分散安定性などを勘案して適宜設計すればよいが、２０〜４０重量％の範囲の固形分量が現実的である。ディスパージョンは前記の基布を濡らす手段と同じように、基布に含浸し、その後絞りロールで絞って、ピックアップを調整したり、スプレーを用いて基布に付着させる。付着量は基布の保水力によって適宜調整し、あとの工程で垂れ落ちない程度にする。基布が不織布の場合はピックアップが２００％以上６００％以下が好適である。

水と前記樹脂粉末が付着した基布に対してマイクロ波を照射し、加熱及び乾燥を行う溶融工程について説明する。マイクロ波の周波数は家庭用の電子レンジとして市販されている程度の周波数（2450 MHz）が水分子に対して特に発熱効率が良いので好適である。エネルギーとしては、１００〜２，０００Ｗ等が好ましい。固定部材が小さいものであれば市販の電子レンジに入れて１０秒〜１０分ほどマイクロ波を照射すれば、樹脂粉末が溶融し、水分も蒸発させることができる。この溶融工程においては、樹脂粉末が一部溶融して基布に付着する程度まで加熱すればよい。全部溶融したあとも加熱を続けると、熱可塑性樹脂の粘度が下がりすぎて基布から流れ出し、所望の樹脂付着量が得られない場合がある。

溶融工程の後、単に放置するか、送風機などで冷却して、溶融した樹脂粉末を固着させ、固定部材が得られる。なお、この時点で固定部材に所望の硬度および剛性が得られない場合は、再び付着・溶融・固着工程を繰り返し、樹脂の付着量を増加させればよい。

以下本発明の固定部材について、実施例を示して更に詳しく説明するが、これらは本発明を何ら限定するものではない。

（実施例１）
基布として、２０番手の綿糸を絡み織りして、直径４ｍｍの貫通孔が４個/cm²ある織物（目付１６０ｇ／ｍ^２）を準備した。この基布に、市販の界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム４３％含有）を０．１％含む水を含浸し、絞りロールでピックアップ３６０％に調節し、水平な台に戴置して、ふるいにて上方から熱可塑性樹脂であるポリカプロラクトンの微粉末（ソルベイ社製ＣＡＰＡ６５０６、融点７０℃、最大粒子径６００μｍ）を３６０ｇ／ｍ^２振りかけたのち、マイクロ波加熱処理装置（入力電圧２００Ｖ、発振出力１．１ＫＷ、周波数２４５０ＭＨｚ）中に導いて３０秒間マイクロ波を照射した。樹脂粉末が一部溶解するとともに水が乾燥した。その後室温に１５分放置した。溶融した樹脂は基布に固着し、開孔を有する目付５２０ｇ／ｍ^２の固定部材が得られた。

（実施例２）
基布として、カード機を用いてポリエステル繊維（融点２５５℃、繊維径５．６ｄｔｅｘ）６０重量％と、レーヨン繊維（融点なし、繊維径５．６ｄｔｅｘ）４０重量％とからなるウエブを作成し、ネット上に戴置して高圧水流で絡合し、反転して高圧水流で絡合して、直径３ｍｍの貫通孔が９個/cm²ある水流絡合不織布（目付２２０ｇ／ｍ^２）を準備した。この基布を用いたこと以外は、実施例１と同様に行った。溶融した樹脂は基布に固着し、開孔を有する目付５８０ｇ／ｍ^２の固定部材が得られた。

（実施例３）
基布として、ポリエステル繊維（融点２５５℃、繊維径５．６ｄｔｅｘ）６０重量％と、ポリプロピレン繊維（融点１６５℃、繊維径３．３ｄｔｅｘ）４０重量％との混紡糸（２０番手）を絡み織りして、直径４ｍｍの貫通孔が4個/cm²ある織物（目付１５０ｇ／ｍ^２）を準備した。この基布に、熱可塑性樹脂としてポリカプロラクトン樹脂（融点７０℃）が分散したディスパージョン（樹脂の平均粒子径 ３０μｍ、固形分量４０重量％）を含浸し、絞りロールでピックアップ３６０％に調節し、マイクロ波加熱処理装置（入力電圧２００Ｖ、発振出力１．１ＫＷ、周波数２４５０ＭＨｚ）中に導いて３０秒間マイクロ波を照射した。樹脂粉末が一部溶解するとともに水が乾燥した。その後室温に１５分放置した。溶融した樹脂は基布に固着し、開孔を有する目付４００ｇ／ｍ^２の固定部材が得られた。

Claims (4)

1. 基布に水と熱可塑性樹脂の微粉末とを付着させる付着工程、水と前記微粉末とが付着した基布にマイクロ波を照射して前記微粉末の少なくとも一部を溶融させる溶融工程、および溶融工程の後、溶融した微粉末を固化させて基布に固着せしめる固着工程を含むことを特徴とする身体用固定部材の製造方法。
2. 前記付着工程において、基布に水を付着させたあとに、熱可塑性樹脂の微粉末を付着させることを特徴とする請求項１に記載の身体用固定部材の製造方法。
3. 前記付着工程において、熱可塑性樹脂の微粉末と水とからなるディスパージョンを基布に付着させることを特徴とする請求項１に記載の身体用固定部材の製造方法。
4. 前記熱可塑性樹脂に、放射線感応性の架橋剤を練りこんだ、反応性熱可塑性樹脂を用いることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の身体用固定部材の製造方法。