(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂の含浸された２枚の強化繊維織布をあらかじめ三次元立体形状に賦型し、賦型した２枚の強化繊維織布の間に芯材として熱可塑性樹脂を射出注入し、該強化繊維織布と一体化させることを特徴とする複合サンドイッチ構造よりなる医療用支持材の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は医療分野の装具類、すなわち、整形外科疾患、外傷性疾患、関節炎性疾患、脈管系疾患、神経系疾患で局所の固定又は支持あるいは免荷、変形の矯正、機能の増進、不随意運動の制御、安定性のための支持機能付きサポーター、ブレース、更生装具、義肢等に用いられる医療用支持材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、骨格筋系を四肢、体幹の外部から支えることにより、機能障害、維持、予防および患部の保護を目的として適用される支持機能付きサポーター、ブレース、更生装具および義肢装具といわれる各種装具類には金属やプラスチック材料が用いられていたが、より軽量で高強度、高剛性の材料及び高耐久性素材が要求されてきており、最近ガラス繊維強化プラスチック材や炭素繊維複合材の利用が検討されている。
【０００３】
これらの複合材に使用されるマトリックス樹脂は、熱硬化性樹脂であり、一旦成形すると加熱しても変形させることが困難で、現場でも患部の大きさに合わせてフィッティング加工したり、後修正したりするのがむずかしい。そこで特開平０６−３１９７９１号公報には賦型成形後に使用樹脂のガラス転移温度（以下Ｔｇと記す。）以上に加熱することで容易に変形し得るという特徴を活かしてマトリックス樹脂に熱可塑性樹脂を用いることが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、強化繊維複合材の表面材と熱可塑性樹脂の芯材からなるサンドイッチ複合体を、ブレースの如き三次元立体成形物に賦型するに当たって、あらかじめ表面材と芯材を平板状に貼り合わせた後、プレス成形あるいは真空成形で三次元立体成形物に賦型した場合、賦型・冷却過程で内部応力が蓄積され、加熱による後加工・修正を行う際にマトリックス樹脂のＴｇ以上に再加熱されると元の平板状に形状が戻ってしまうという大きな問題点を有している。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、熱可塑性樹脂の含浸された２枚の強化繊維織布をあらかじめ三次元立体形状に賦型し、賦型した２枚の強化繊維織布の間に芯材として熱可塑性樹脂を射出注入し、該強化繊維織布と一体化させることを特徴とする複合サンドイッチ構造よりなる医療用支持材の成形方法にある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明において、強化繊維の素材としては、炭素繊維、ガラス繊維、炭素珪素繊維、アルミナ繊維、金属繊維等の無機繊維、およびアラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリイミド繊維等の有機繊維が使用できる。これらの繊維は、２種以上を組み合わせて使用することもできる。これらの繊維の中でも炭素繊維を用いると比剛性が高く、高い剛性を発現させるのに適している。
【０００８】
繊維形態としては一方向配向材、織物、編物、チョップ、ランダムマットの何れでもよく、これらを２種以上組合せてもよい。賦型加工性と力学的特性のバランスから本発明には繊維目付が１００〜４００ｇ／ｍ２  である織物が好ましい。
【０００９】
熱可塑性樹脂としてはアクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニール樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂があるが、賦型性、加工性、耐久性の点からアクリル系樹脂、ポリウレタン樹脂が優れている。
【００１０】
上記熱可塑性樹脂の含浸された強化繊維織布の作成方法については限定はないが、例えば特開平０４−２２６７４０号公報に記載された方法でアクリル系樹脂を含浸させることができる。該織布の繊維含率は４５〜６５重量％が好ましく、厚みは０．２〜０．４ｍｍが一般的である。
【００１１】
熱可塑性樹脂で強化された繊維織布を医療用支持材展開図のパターンにカットするに際しては、繊維の配向を補強する方法に合わせて任意の方向でパターンカットする。
【００１２】
該織布はマトリックス樹脂のＴｇ以上に加熱され、支持材の形状に変形された後、冷却されるが、支持材外側表面材と内側表面材の三次元立体形状を補強すべき形状に合わせて任意に変えることによって金型の凹凸に応じて芯材の厚みを変えることが可能である。かくして得られた補強繊維織布２枚を金型の上下面にセットし間隙に芯材の樹脂を射出注入する。使用する樹脂としては上述の強化繊維織布に用いた熱可塑性樹脂が用いられる。
【００１３】
本発明の特徴の一つは、表面材である熱可塑性樹脂の含浸された強化繊維織布をあらかじめ三次元立体形状に賦型した後に熱可塑性樹脂を芯材として２枚の表面材の間に射出注入し一体化し、三次元立体形状のサンドイッチ複合体を成形することにある。ここで特筆すべきは表面材として用いる強化繊維織布に含浸される熱可塑性樹脂と芯材に用いる熱可塑性樹脂は同種のものでも、または全く別のものでもよい。例えばアクリル樹脂同士、アクリル樹脂と塩化ビニール樹脂、アクリル樹脂とＡＢＳ樹脂、ウレタン樹脂とアクリル樹脂などの接着性が良好なる２種類の樹脂の組合せが挙げられる。
【００１４】
本発明医療用支持体を構成する複合サンドイッチ体は全繊維体積含有率が５〜３０％の範囲であることが好ましい。例えば、表面材中の織布の体積含有率が５０％の場合は、表面材／芯材／表面材の厚み比が５／９０／５〜３０／４０／３０となるが、同じ厚みの複合材料の剛性と遜色なく、少ない織布でも十分な剛性が期待できる。
【００１５】
本発明において複合サンドイッチ構造は、あらかじめ三次元立体形状に賦型された熱可塑性樹脂の含浸された織布を表面材として、２枚の表面材の間に芯材である熱可塑性樹脂を射出注入して一体化した三次元立体形状のサンドイッチ複合体であるため、ブレースの如き部分的に厚みの異なった複雑な三次元立体形状の賦型が容易であり、フィッティング加工、修正のために再加熱しただけでは大きな変形はなく原型を保持することが可能である。しかも部分的に異なる厚みに対して注入する芯材の樹脂の厚みを変えることで対応可能となる。
【００１６】
又、熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂としたものであるために加熱による患部の大きさに合わせたフィッティング加工・修正が容易であり、装着感に優れている。このように本発明では、強化繊維を表面層にのみ導入したサンドイッチ構造にすることによって必要最小限の強化繊維量の使用で充分な曲げ剛性が得られることが特徴であり、且つ、厚みが薄く軽量、高剛性を達成している。
【００１７】
【実施例】
以下本発明の実施例を説明する。添付の図面は実施例を説明するためのものであって、図１は下肢ブレースの展開図、図２はその立体図で、図３は断面図である。
【００１８】
［実施例１］
炭素繊維織布にアクリル樹脂の含浸された「パイロフィルシート」（登録商標）ＴＲ３１２０（三菱レイヨン（株）製）を、図１に示した下肢ブレース展開図に添って、中心線ａ−ａ′に対して繊維方向が±４５°になる様にパターンカットし、１００℃に設定された金型プレスにて三次元立体形状に賦型した後、射出金型の上下面に平均約１ｍｍで部分的にほぼ３ｍｍ厚の間隙になるように１枚づつ設置、固定した後、熱可塑性樹脂として「アクリペット」ＶＨ（三菱レイヨン（株）製、アクリル樹脂、登録商標）を芯材として射出口設定温度２９０℃、圧力５０ｋｇ／ｃｍ２  で射出注入し複合サンドイッチ構造のブレースを作成した。
【００１９】
得られたブレースは、用いた「パイロフィルシート」の繊維体積含有率は４４％であり、ブレース全体における炭素繊維体積含有率は１６％であった。このブレースの立体図２に示す切り口線ｂ−ｂ′に添った断面図を図３に示す。図３において符号１は表面材としての「パイロフィルシート」で、２は芯材としての熱可塑性樹脂「アクリペット」を表す。
【００２０】
［実施例２］
「パイロフィルシート」ＴＲ３１２０を表面材に用い、芯材にポリ塩化ビニール樹脂を使用し、以下実施例１と同様に操作し、金型温度７０℃、射出口設定温度２６０℃、圧力５０ｋｇ／ｃｍ２  で成形し、下肢ブレースを作成した。
【００２１】
［実施例３］
ポリエステル系熱可塑性ポリウレタンエラストマー樹脂の含浸された「パイロフィルシート」ＵＸ  ＴＲ３１１０（三菱レイヨン（株）製）を表面材として用い、芯材にＴｇ６０℃のポリブチルアクリレート系樹脂を用いて実施例１と同様に操作して下肢アングルサポートを作成した。全体の炭素繊維体積含有率は１２％であった。なお、成形は金型温度５０℃、射出口設定温度２３０℃、圧力５０ｋｇ／ｃｍ２  で行った。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の医療用支持材は、熱可塑性樹脂を樹脂強化繊維織布でサンドイッチ状に挟んで一体化された複合体より構成されているため患部の大きさに合わせて容易に後加工、修正を行うことが可能であり、その後加工、修正を行うために再加熱しても原形が保持される。又、表面材に強化繊維織布を用いているため、軽量で剛性、強度の大きな、耐久性に富んだ医療用支持材であり、装着感にも優れている。
【００２３】
さらに本発明によれば、部分的に厚みの異なる複雑な形状をした三次元立体形状の医療用支持材を容易に、且つ、安価に成形できる。また、本発明医療用支持材は、膝装具として好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】下肢用ブレースの展開図である。
【図２】下肢用ブレースの立体図である。
【図３】図２のｂ−ｂ′線の切断面図である。
【符号の説明】
１  炭素繊維シート表面材
２  熱可塑性樹脂芯材
【図１】
0003545523.tif 000002
【図２】
0003545523.tif 000003
【図３】
0003545523.tif 000004