(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンドームまたは手袋である薄壁製品を製造するための方法であって、導電性表面を有する堅い所定形状のフォーマーを収容するチャンバ中にエラストマー組成物の分散液もしくはエマルジョンの荷電粒子を静電的にスプレーし、その際該導電性表面を該導電性表面と該荷電粒子との間に電位差が存在するようにアースし、それにより該組成物の荷電粒子を該フォーマーの導電性表面に吸引させてその上に該組成物の塗膜を形成し、該塗膜を固結させて該フォーマー上に薄壁製品を生成させ、該フォーマーから該製品を取り外すことを含む方法。
【請求項２】
該組成物がフィルム形成性材料からなるか、これを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
該組成物が固化により固結される液体である請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
該固結を加熱により行う請求項３記載の方法。
【請求項５】
該組成物が、分散剤中の該フィルム形成性材料の分散液を含み、該組成物を、該分散剤を蒸発させてフォーマー上に該フィルム形成性材料を含む残渣を残すことにより固結させる請求項２記載の方法。
【請求項６】
該分散剤を室温で蒸発させ、それにより塗膜を室温で固結させる請求項５記載の方法。
【請求項７】
固結された塗膜の厚さが２０ないし２００ミクロンである請求項１ないし６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
固結された塗膜の厚さが４０から１００ミクロンである請求項１ないし７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
該薄壁製品が可撓性である請求項１ないし８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
該エラストマー組成物が、エラストマーポリウレタン、フルオロエラストマー、トリブロックコポリマーゴム、スチレン−ブタジエンゴムラテックス、カルボキシル化ＳＢＲラテックス、アクリロニトリル−ブタジエンゴムラテックス、カルボキシル化アクリロニトリル−ブタジエンゴムラテックス、スチレン−ビニルピリジン−ブタジエンターポリマーラテックス、天然ゴムラテックス、ポリクロロプレンゴムラテックス、またはブチルゴムラテックスを含む請求項１ないし９のいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
該エラストマー組成物が、それが該フォーマー上にある間に、塗膜の堆積および固結の後の加熱工程の間に該組成物のエラストマー成分の架橋または硬化を行う能力を有する補助的な化学物質を含む請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
該フォーマーがスプレーの間に回転される請求項１ないし１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
該塗膜が固結した後であるが、それを該フォーマーから取り外す前に、同一または異なる組成物の静電的に荷電された粒子を該フォーマー上に付加的な塗膜を形成するようにチャンバ中にスプレーし、該粒子を固結させて付加的な塗膜を形成する請求項１ないし１２のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、薄壁エラストマー製品を作るための方法および装置に関する。
手袋のような薄壁ゴム製品を作るための従来の方法は、フォーマーをラテックスまたは他の媒体で被覆するために、ゴムラテックスまたは他の適切な浸漬媒体に所定形状のフォーマーを浸漬し、および薄壁製品を生成させるためにフォーマー上のゴムラテックスを硬化または乾燥させ、次いでフォーマーから仕上げ製品を取り外す（引き剥がす）ことを含む。このいわゆる浸漬法は非常に発展するようになり、それで、極度に高い品質のコンドームおよび外科医用手袋のような非常に薄い壁の成品を確実に作り出すことが現在可能である。（浸漬の代わりに）フォーマー上にゴムラテックス（など）をスプレーすることによるような他の方法により薄壁エラストマー製品を作るための提案があったが、これらの方式で確実にそのような高品質製品を作り出すことが可能であることが明らかにされておらず、それでこれらの方法はほとんど用いられない。
被覆組成物を静電的に堆積することにより表面上に保護塗膜を形成することが知られており、この方法は、例えば、不規則な形状の物品の塗装において非常に大きな成功を収めてきた。ＵＳ−Ａ−３６９８８４７において、静電堆積法は、崩壊性のフォーマー上に合成熱可塑性樹脂を静電的に堆積させ、次いで、そのように形成された自己支持性中空製品の壁中の穴を通して崩壊させたフォーマーを取出すことにより一般的に非エラストマー性中空の製品を形成するためにまれに用いられる。その方法は、クリスマスツリーの装飾品を作るための使用について記載される。
コンドームおよび外科医用手袋（これだけではないが）のようなある種のエラストマー薄壁製品は、受け入れられるためには極度に高い品質でなければならない。例えば、使用者に確実な保護を与えるために、それらは本質的に細孔のないものでなければならない。それらはまた、使用時に破れるかまたはさもなければ崩壊することのないように適切な強度を持たねばならない。それらはまたしばしば、２００μｍ未満、または１００μｍを下回りさえする壁厚の薄壁を持たねばならない。上記のように、浸漬法はさまざまな問題を克服し、または最小化するように使用の長期にわたって随分洗練されてきて、それで、そのような製品は、この方式において経済的に及び自動化された様式において現在確実に及び常に製造され得る。
しかしながら、われわれは、今や、他の方法により、確実に、しかも良好に確立された浸漬法のもつある種の不利益なしに薄壁エラストマー製品を作ることが可能であることを見出した。特にわれわれは、そのような製品が静電的堆積を伴う方法により作られ得ることを見出した。
本発明によれば、薄壁製品を製造するための方法であって、アースされた導電性表面を有する堅い（堅固な）所定形状のフォーマーを収容するチャンバ中にエラストマー組成物の荷電粒子を静電的にスプレーし、それにより該組成物の荷電粒子を該フォーマーの導電性表面に吸引させてその上に該組成物の塗膜を形成し、フォーマー上で薄壁を有する製品を作るために該塗膜を固結させてフォーマー上に薄壁製品を生成させ、所定形状のフォーマーから該製品を取り外す（引き剥がす）（strip）ことを含む方法が提供される。
本発明は、また、アースされた導電性表面を有する堅い所定形状のフォーマーを収容するチャンバ、エラストマー組成物の荷電粒子を該チャンバ内に静電的にスプレーするための手段であって、該チャンバ内において該粒子が導電性表面に吸引され得、その上に塗膜を形成し得るところのスプレー手段、および塗膜がフォーマー上で固結された後に所定形状のフォーマーから薄壁製品を取り外すための取り外し手段を具備する薄壁製品を製造するための装置を含む。
浸漬法に対する満足し得る代替法の提供は、商業的に受け入れ可能な製品の製造についての要求の厳しさに配慮するこの技術により、例えば非常に満足し得るエラストマーコンドームおよび手袋を作ることができるということと同様、驚くべき成果である。
本発明の方法において、固結（consolidation）工程は重要である。固結の程度は、製品の構造に損傷を与えることなく薄壁製品が製品全体としてフォーマーから取り外され得ることを保証するのに十分なものである。さらなる詳細は以後記載される。
エラストマー組成物は、粒子形態でスプレーされるとき静電的に荷電され得るいずれもの組成物であり得る。それは、液体または固体であり得る。スプレーされる粒子が液体の形態にあるときは、一般的に固結はある種の固化（solidification）を含むであろう。スプレーされる粒子が固体の形態にあるときは、一般的に固結は一体的な塊への粒子の融合を含む。粒子塗膜はさまざまの異なる技術により固結され得る。例えば、該塗膜が硬化により固結し得るように、チャンバにスプレーされる組成物は硬化し得るものであり得る。しかしながら、塗膜は、蒸発により固結され得ることが好ましい。例えば、スプレーされる組成物は、フォーマー上に固形の塗膜を残して蒸発し得る溶媒を含み得る。
組成物が固形であるとき、塗膜は、普通は、フォーマーの表面に静電的に接着された複数の固体粒子を含むであろう。これらの粒子は、例えば、それらを軟化もしくは溶融および凝集を起こすように加熱し、次いで凝集した塗膜を冷却することにより薄壁製品を形成するように融合され得る。
固結は、いずれかの特定の処理なしに自然に起こり得る。しかしながら、通常は、ある形態の処理により、固結プロセスをスピードアップすることが望ましいかまたは必須である。熱処理を用いて固結を実施することが好ましい。熱処理はオーブンにおいて実施され得るけれども、熱処理は、フォーマーにおける電流の誘起により実施されることが特に好ましい。
組成物が液体であるとき、それは、静電的に荷電され得る複数の小さな液滴を形成するようにスプレーされ得る。液体形態の組成物は、有機または水性溶媒を含み得るし、またはそれは液体中に分散または溶解された固体粒子を含み得る。適切な液状組成物は、フィルム形成性エラストマー材料を含み、ポリウレタン（溶媒および水系溶液およびエマルジョン）、フルオロエラストマー、トリブロックコポリマーゴム（ＳＢＳ、ＳＩＳ、ＳＥＢＳ）、スチレン−ブタジエンゴムラテックス（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴムラテックス（ＮＢＲ）、カルボキシル化ＳＢＲ、カルボキシル化ＮＢＲ、および他のカルボキシル化ゴムラテックス、スチレン−ビニルピリジン−ブタジエンターポリマーラテックス、天然ゴムラテックス（ＮＲ）、ポリクロロプレンゴムラテックス（ＣＲ）、およびブチルゴムラテックス（イソブテン−イソプレンゴム）を含む。
好ましいエラストマー組成物は、熱可塑性エラストマーポリウレタンを含むものであり、より好ましくは熱可塑性エラストマーポリウレタンの水性分散体であり、最も好ましくはメチルイソブチルケトンなどのような共溶媒を含む熱可塑性エラストマーポリウレタンの水性分散液である。
組成物が固体であるとき、ほとんど常に固体粉末の形態で提供される。
組成物の粒子は、通常の静電スプレーガンを用いてスプレーされ得る。これは組成物の粒子に静電電荷を与え得る。組成物が液体であるとき、スプレーガンは複数の微粒子を作り出すように液体をスプレーするように適合され得る。組成物が固体であるとき、スプレーガンには通常粉末形態の固体粒子が供給される。典型的には、スプレーされる組成物の粒子サイズはスプレー装置のパラメータに依存し、そのパラメータは、スプレーされる組成物に依存するであろう。
均一な塗膜を与えることを助けるために、フォーマーは、それが塗布される間に回転され得るかさもなければ移動され得る。
本発明の好ましい側面において、水または有機溶媒中の溶液または分散液の形態にあるエラストマー組成物は、ロータリーアトマイザーにより静電的にスプレーされる。これは、堅いフォーマー上で固結されるとき、良好な表面仕上げを有し、細孔が存在しない高品質の薄壁フィルムを製造することが可能である極めて微細な粒子を生成させるという利点を有する。特に好ましい側面において、エラストマー組成物は、組成物のための少量の溶媒を含む水に分散される。ロータリーアトマイザーは当該分野において既知であり、それゆえそれのさらなる記述はここでは行わない。
ある状況においては、固結工程の後であるが、取り外し工程の前に、組成物のより多くの粒子または他の組成物の粒子でフォーマーを再度スプレーすることが望ましい。このことは、特定の厚さの製品を製造するために必要であり得る。スプレー工程および固結工程の一部または全部の間にスプレーされる組成物を変化させることは可能である。このことは変化する特性および色を有する製品の製造を可能とする。第２の（およびいずれかのさらなる）スプレーは、所望により、エラストマーまたは非エラストマー組成物によりなされ得る。
組成物の粒子に与えられる静電電荷の程度、組成物の固形分含量、およびスプレーチャンバにおけるフォーマーの位置および通過（もしあれば）の速度は、フォーマー上に形成される薄壁製品の厚さを変更するために変化させ得る静電的スプレーにおける変数のまさにその幾つかである。
塗膜を固結させる好ましい方法は、熱処理によるものである。それゆえ、本発明による装置は加熱手段を含むことが好ましい。１つの態様において、加熱手段は、フォーマー上の塗膜を固結させるに十分な温度で用いられるオーブンを含む。この態様において、フォーマーは、塗膜を固結させるのに十分な時間オーブン内に保持され得る。
もう１つの態様において、固結手段はフォーマーにおいて電流を誘起する装置を含み得るものであり、それによりフォーマーは、塗膜が固結され得る温度に加熱され得る。この態様は、固結のために別のオーブンを備える必要がないという利点を有する。
フォーマーは実質的に堅固であり、中実または中空であり得る。フォーマーが、導電性被膜を有する非導電性材料からなることは可能である。しかしながら、フォーマーの実質的にすべてが導電性材料であることが好ましい。最も好ましくは、フォーマーは、ステンレス鋼またはアルミニウムのような導電性金属からなる。代わりに、水分の存在下で、減少した効率で、ガラスを用いることができる。
好ましくは、装置は、フォーマーをスプレーチャンバ内へおよびその中を運び、かつスプレーチャンバ取り外し手段へと運ぶコンベアを含む。もしオーブンまたは他の固結手段が設けられている場合には、コンベアはフォーマーを取り外し手段に運ぶ前にフォーマーをオーブンまたは他の固結手段に運び得る。コンベア上に複数の別個のフォーマーを提供することが望ましい。
薄壁製品が塗膜の固結後に所定形状のフォーマーから取り外すことができるということは本発明による方法および装置の重要な特徴である。この理由のために、組成物およびフォーマーは、固結後に塗膜がフォーマーに接着しないような材料で作られる必要がある。これは、スプレーされる塗膜がスプレーされる物品に接着することが意図される通常の静電スプレー法とは異なる。しかしながら、製品が多数のスプレー工程および固結工程を用いて形成されるとき、製品の一番内側の層のみがフォーマーから取り外され得る材料で形成される必要があるということを心に留めておくことが重要である。
本発明は、選択された厚さの高品質薄壁製品を提供するために用いられ得る。厚さは、典型的には、２０から２００ミクロン、好ましくは４０から１００ミクロンの範囲内である。本発明を用いると、製品の形状が非常に複雑であるときでさえ均一な厚さを有する薄壁製品を作ることが可能である。
本発明は、材料とフォーマーとの間の吸引力によりフォーマー上に被覆された材料の滴下がないという長所を有する。その上、いずれの必要な添加剤もスプレーヘッドで添加され得るので、ポットライフの減少はない。
例えば色または香りを変えるために組成物を変更することがしばしば望ましい。本発明は、最小量の損失で１つの組成物からもう１つの組成物への迅速かつ清浄な転換を可能とする。
その上、浸漬タンク内の粒子により引き起こされる欠点は、バルク材料が例えばフォーマーのような外的な物体に暴露されず、覆われた容器内に貯蔵されることにより、静電的スプレーを用いることで除去される。
本発明は、主としてコンドームおよび手袋、それのみならず他の避妊具、医療装置の応用補助品（例えば結腸鏡のカバー）、医療装置のカバー、風船およびエラストマーバッグを含む広範な薄壁製品の製造のために用いられ得る。
これより添付の図面を参照する。図面において、
図１は、本発明による装置の部分の斜視図であり、
図２は、本発明による装置のもう１つの部分の斜視図である。
図面において、薄壁製品を製造するための装置は、その中にチャンバ１２を規定するハウジング１０を備える。ハウジング１０は、パイプ１８を経由して液体の固結性組成物の供給源１６に接続された静電スプレーヘッド１４を収容する。ポンプ２０が供給源１６からスプレーヘッド１４に組成物をポンプ輸送するために備えられている。スプレーヘッド１４、パイプ１８、供給源１６およびポンプ２０はまったく従来のものであり得る。ポンプ２０および供給源１６はチャンバ１２の外側に配置される。
コンベア２２には、複数の所定形状のフォーマー２４が備え付けられている。所定形状のフォーマー２４のそれぞれは、導電性表面を有し、コンベア２２を経由してアースされている。加熱手段２６が各所定形状のフォーマー２４に備えられる。加熱手段２６は、フォーマー２４内に電流を誘起することによりフォーマー２４を加熱するのに必要な電気回路を具備する。フォーマーの加熱は、フォーマー２４の外表面と同じ形状を有する薄壁製品３０を製造するためにその上の組成物を乾燥するのに役立つ。
コンベア２２は、チャンバ１４および取り外し装置（stripper）２８を通過して伸びる。取り外し装置２８は、所定形状のフォーマー２４から薄壁製品３０を取り外す働きをする。
明快さのために、スプレーヘッド１４、供給源１６、パイプ１８およびポンプ２０は図１においては示されず、これらの部品は図２において示されている。また、明快さのために、図２においてはハウジング１０、加熱手段２６および取り外し手段２８は示されていない。
次に、装置の操作を記載する。コンベア２２は、フォーマー２４をチャンバ１２に運ぶ。フォーマー２４の１つがチャンバ１２に入ると、ポンプ２０が供給源２０からスプレーヘッド１４に組成物をポンプ輸送する。スプレーヘッド１４は組成物をスプレーし、スプレーにより形成された粒子に静電電荷を与える。次いで、荷電粒子はチャンバ１２にスプレーされる。フォーマー２４に向けて直接に粒子をスプレーすることは必須ではない。というのは、フォーマー２４はアースされ、荷電された粒子を吸引する傾向があるからである。荷電粒子はフォーマー２４上に塗膜を形成する。
荷電粒子をスプレーする速度、およびコンベア２２の速度は、フォーマーがチャンバ１２を出ていく前にフォーマー２４が十分に被覆されるように設定され得る。
フォーマー２４が被覆された後に、加熱手段２６はフォーマーを加熱するように、およびフォーマー２４上の組成物を乾燥するように活性化され得る。このことにより薄壁製品３０が形成される。組成物が乾燥を終了したとき、コンベア２２はフォーマー２４をストリッパー２８に運び、そこで薄壁製品３０はフォーマー２４から取り外される。
例１
６０％ｖ／ｖメチルエチルケトンおよび４０％ｖ／ｖテトラヒドロフランの溶媒系における軟質ポリウレタンエラストマーの溶液からなる組成物を調製した。この組成物は、５％ｗ／ｗの固形分含量を有していた。軟質ポリウレタンエラストマーは、典型的に、３００％伸びにおける２．４ＭＰａの弾性率、６０ＭＰａの引張り強度および５００％の破壊時伸びの物性を有していた。
この組成物を、静電スプレー装置を用いて、円筒状のステンレス鋼フォーマー上に塗布した。スプレー装置は、ステンレス鋼フォーマーがつるされたコンベアチェーンを収容する大きなブース内の往復機関上のアルファベル（alphaBell）高速度ロータリー・アトマイザーであった。用いられたすべての器具は、ラクテック社（Lactec GmbH）により提供された。組成物をフォーマー上にスプレーした後、７０℃のオーブン内で組成物を乾燥した。
フォーマー上の薄壁製品を放冷し、次いで、水を用いて手でフォーマーから取り外した。これを均一性、孔および気泡について視覚的に点検し、厚さについて測定した。
この製品は、極めて良好な品質であり、ほぼ３４ミクロンの厚さを有していた。
例２
６０％ｖ／ｖメチルエチルケトンおよび４０％ｖ／ｖテトラヒドロフランの溶媒系における軟質ポリウレタンエラストマーの溶液からなる組成物を調製した。組成物は、５％ｗ／ｗの固形分含量を有していた。ポリウレタンエラストマーは例１におけるものと同じであった。
この組成物を例１において用いられたものと同じ静電スプレー装置を用いてステンレス鋼フォーマー上に塗布した。組成物をフォーマー上にスプレーした後、７０℃のオーブン内で組成物を乾燥し、次いでフォーマーを静電スプレー装置を用いて再度スプレーした。次いで組成物を７０℃のオーブンにおいて再度乾燥した。
形成された薄壁製品を放冷し、次いで水を用いて手でフォーマーから取り外した。これを均一性、孔および気泡について視覚的に点検し、厚さについて測定した。
製品は非常に良好な品質のものであり、ほぼ５３ミクロンの厚さを有していた。
例３
６０％ｖ／ｖメチルエチルケトンおよび４０％ｖ／ｖテトラヒドロフランの溶媒系における軟質ポリウレタンエラストマーの溶液からなる組成物を調製した。この組成物は５％ｗ／ｗの固形分含量を有していた。ポリウレタンエラストマーは例１におけるものと同じであった。
この組成物を例１において用いられたものと同様の静電的スプレー装置を用いてステンレス鋼フォーマー上に塗布した。組成物をフォーマー上にスプレーした後、７０℃のオーブンにおいて組成物を乾燥し、次いで、静電スプレー装置を用いてフォーマーを再度スプレーした。次いで組成物を７０℃のオーブンにおいて再び乾燥し、フォーマーを静電スプレー装置を用いて再びスプレーした。次いで組成物を７０℃のオーブンにおいて再び乾燥した。
フォーマー上に形成された薄壁製品を放冷し、次いで水を用いて手でフォーマーから取り外した。これを均一性、孔および気泡について視覚的に点検し、厚さについて測定した。
製品は極めて良好な品質を持つものであり、ほぼ６９ミクロンの厚さを有していた。
例４
それぞれのスプレーの間に乾燥工程が存在しないことを除いて例３におけるものと同様の手順を用いてもう１つの薄壁製品を製造した。従って、組成物は濡れた表面上に再スプレーされた。３回のスプレー工程の後に、組成物を７０℃のオーブン内で乾燥した。
チューブ上に形成された薄壁製品を放冷し、次いで水を用いて手でフォーマーから取り外した。これを均一性、孔および気泡について視覚的に点検した。
製品は極めて良好な品質のものであり、わずかな表面の粗さを有していた。
例５
本発明の方法および装置を用いてもう１つの薄壁製品を調製した。
２０％ｖ／ｖのメチルエチルケトンおよび８０％ｖ／ｖの水の溶媒系におけるポリウレタン（ポリエーテルウレタン尿素）の分散液からなる組成物を調製した。この組成物は、２４．５％ｗ／ｗの固形分含量を有していた。
この組成物を、例１において用いられたものと同じ静電装置を用いて、予め４５℃（±５℃）に加熱されたアルミニウムフォーマー上に塗布した。組成物を１２０℃のオーブン内で乾燥した。
ついで、形成された薄壁製品を水を用いて手でフォーマーから取り外した。これを均一性、孔および気泡について視覚的に点検し、厚さについて測定した。
製品は極めて良好な品質のものであり、ほぼ８０ミクロンの厚さを有していた。
上記の本発明の態様について改変がなされ得ることは理解されるであろう。例えば、加熱手段２６は、チャンバ１２と取り外し装置２８との間に配置されるオーブンと置換され得るであろう。その上、いくつかのフォーマー２４が同時に塗布され得るようにいくつかのフォーマー２４を平行に配置することが可能である。もう１つの可能な改変は、単一の積層製品を製造するための異なる組成物の使用であり得るであろう。このことは、個々の組成物の特性に応じた異なる特性を有する製品を製造するという利点を有する。
ここでアースされた導電性表面を有するフォーマーに言及する。当業者にとって明白であるように、アースされた表面が通常の手順であるけれども、もし、粒子が表面に吸引され、堆積されるようになるように表面と荷電粒子との間に電位差が存在するならば、表面がアースに接続されるかどうかに関わらず本プロセスは実施され得る。明細書および請求の範囲は、そのような実施の方法をもカバーするものとして読まれるべきである。
【図１】
0004237260.tif 000002
【図２】
0004237260.tif 000003