強化エラストマー
エラストマーの全体にわたって離散した多孔質材料片が分布しているエラストマー。好ましくは、その多孔質材料は延伸ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であり、組成物の引張応力は５０％伸び率で約１ＭＰａより大きく、好ましくは１．５ＭＰａより大きく、１００％伸び率で２ＭＰａより大きく、好ましくは３ＭＰａより大きい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明はエラストマーに関し、より詳細には、強化エラストマーに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
エラストマーは、柔軟な順応性弾力性材料の使用を要求する用途で長年使用されてきた。このような用途としては、ガスケット、シール、ローラーポンプチュービング、ダイアフラム、自己シール性デバイス（アクセスポート及び血管アクセスグラフトなどのメディカルデバイスを含む）などが挙げられる。シリコーンは最も一般的に使用されているエラストマーの１つである。Viton（登録商標）フルオロエラストマーは耐熱性及び耐薬品性を要求する用途で一般的に使用されている。
【０００３】
エラストマーはジュロメータ値により特性化されるとおりの広範囲の硬度を提供するように架橋されうる。高ジュロメータ値及び高引張強さ値のエラストマーであっても、応力下に弱い引裂強度及び高い伸び率に悩まされる。これらの特性を改良するためにガラス繊維及びシリカなどの充填材を架橋前のエラストマーに添加することができる。しかしながら、これらの改良は要求の厳しい用途での使用のために十分に強く及び／又は耐久性である複合材としない。さらに、伸び率、硬度又はレジリエンスなどの他の特性は充填材の添加により妥協させられることがある。
【０００４】
エラストマーは、また、繰り返しの引張応力、圧縮応力、曲げ応力及び剪断応力などの機械応力下での耐久性が低いことに悩まされる。これらの応力はローラーポンプチュービング、ダイアフラム及び他の用途において上がる。エラストマーを他の材料と組み合わせると、これらの用途での使用時性能が改良することが示されている。米国特許第６，６７３，４５５号明細書は少なくとも１種のエラストマーにより含浸された複数層のｅＰＴＦＥ層を含み、含浸された層がエラストマーの層により一緒に結合されている複合材を記載した。ｅＰＴＦＥの層により提供された改良された強度はローラーポンプチュービング及び他の製品の耐久性を有意に改良する。
【０００５】
他に、樹脂マトリックス中に延伸多孔質樹脂断片又は粒子が混合された。Suzukiら（米国特許第４，４５４，２４９号）は、ポリプロピレン、ポリエチレン又はＰＴＦＥ樹脂の延伸多孔質樹脂断片を樹脂マトリックス中に混合し、次いで、その組成物を溶融押出することにより強化プラスチック組成物を製造することを記載した。その特許はＰＴＦＥ及びテトラフルオロエチレン-ペルフルオロアルキルビニルエーテルコポリマー樹脂マトリックスを記載している。その特許はエラストマー組成物の製造に関しては記載していない。例Ｉ及びＩＩはＰＴＦＥと混合された延伸多孔質ＰＴＦＥ樹脂断片を含み、その組成物中、いずれの成分もエラストマー性でない。残りの実施例である例ＩＩＩはエラストマー性が決定的に望ましくない製品である高圧ホースの調製を教示している。
【０００６】
Hatakeyama（米国特許第４，７７０，９２２号）は延伸多孔質ＰＴＦＥの微細断片を別の樹脂中に混合し、複合材プリント回路基板を形成した。その別の樹脂はエポキシ、ポリエステル又は別の同様の樹脂であることができる。その特許はプリント回路基板に決定的に望ましくないエラストマーの使用を教示していない。
【発明の概要】
【０００７】
発明の要旨
本発明はエラストマーの全体にわたって離散した多孔質材料片が分布しているエラストマーから形成される組成物を提供する。好ましくは、多孔質材料は延伸ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である。より好ましくはないが、それはポリエステルである。組成物の引張応力は５０％伸び率で約１ＭＰａより大きく、好ましくは１．５ＭＰａより大きく、１００％伸び率で２ＭＰａより大きく、好ましくは３ＭＰａより大きく、最も好ましくは４ＭＰａよりも大きい。組成物は引裂強度が約２５ｋｇ／ｃｍより大きく、好ましくは約５０ｋｇ／ｃｍより大きく、最も好ましくは約７５ｋｇ／ｃｍより大きい。組成物は射出成形、圧縮成形及び押出成形に適合されている。離散した延伸ＰＴＦＥ片は組成物の体積の約２〜６０体積％、好ましくは約４〜４０体積％、そして最も好ましくは約１０〜２０体積％の量で存在する。エラストマーは、例示的に、シリコーン、フルオロエラストマー、ペルフルオロエラストマー及びペルフルオロポリエーテルからなる群より選ばれる液体もしくは液化の架橋可能なエラストマーである。組成物は、好ましくは、最大引張強さが前記エラストマー単独の最大引張強さの少なくとも２００％であり、それは引張応力が２５％伸び率で約２ＭＰａよりも大きく、そして引裂強度が約２５ｋｇ／ｃｍより大きい。本発明の組成物は、別に、平坦シートの形態、Ｏ−リングの形態、ガスケットの形態、ダイアフラムの形態、メカニカルシールの形態、人工血管の形態及びチューブの形態である。チューブは、好ましくは、０．３ＭＰａのポンプ圧力及び６００ＲＰＭでのポンプ寿命が約１時間を超え、より好ましくは、０．３ＭＰａのポンプ圧力及び６００ＲＰＭでのポンプ寿命が約１０時間、約５０時間及び約１００時間を超える。好ましくは、チューブの形態のエラストマー中の離散した延伸ＰＴＦＥ片は実質的に円周方向に整列している。
【０００８】
別の態様において、本発明は、
（ａ）エラストマーを提供すること、
（ｂ）延伸ＰＴＦＥメンブレンを提供すること、
（ｃ）前記延伸ＰＴＦＥメンブレンを離散した小片に切断すること、及び、
（ｄ）前記離散した小片を前記エラストマー中に剪断ミキサーを用いてブレンドし、強化エラストマーを形成すること、
の工程を含む、強化エラストマー組成物の製造方法を提供する。
【０００９】
強化エラストマーは、その後、好ましくは、所望の形状に押出成形され又は射出成形される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図面の簡単な説明
【図１】図１は本発明による組成物の例示の実施形態の断面の光学顕微鏡写真である。
【図２】図２は本発明による組成物の例示の実施形態の断面の光学顕微鏡写真である。
【図３】図３は本発明による組成物の例示の実施形態の断面の光学顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
発明の詳細な説明
本発明はエラストマー全体にわたって分布している離散した強い多孔質材料片を含む高強度エラストマー組成物に関する。本明細書中に使用されるときに、「離散した小片」とは複数の材料片を意味し、特に粉末及び連続層を除外する。本発明の製品は、驚くべきことに、充填材を含まない同一エラストマー又は他の材料片で充填したエラストマーと比較して、引裂強度が増加しており、引張強さが増加しており、所与の伸び率での引張応力が増加しており、靭性が増加しており及び／又は耐久性が増加している。さらに、本発明の製品は可とう性と強度とのユニークな組み合わせを示す。多孔質材料片はブレンディングプロセスの間にエラストマーにより湿潤化され、そのことは強度及び耐久性の驚くべき改良に寄与する。用語「ブレンディング」及び「混合」は本明細書中で相互互換的に使用される。多孔質メンブレンの連続層の使用が関与する方法とは異なり、本発明の方法はエラストマー全体にわたって材料片が分布しているために、すべての方向での強度補強が可能になる。さらに、追加の接着工程を排除することにより優れた機械特性を達成することができる能力は従来技術の代替法よりも有意な製造上の利点がある。本発明から得られる別の重要な利点は種々の形状に射出成形することができる能力などの強化エラストマーの加工性である。熱を加えることなく成形を行うことができる。
【００１２】
混合プロセスは多孔質の材料片の空隙をエラストマーにより充填しそしてエラストマー全体にわたって片を良好に分布させるために適切な条件下で十分な時間で行われる。エラストマーと多孔質材料との混合物を混合プロセスの間及び製品の製造の後に視覚的に試験し、これらの基準を確実に満たすようにする。
【００１３】
種々の充填材を使用することができる。多孔質は本発明の充填材の重要な属性である。多孔質ＰＴＦＥが好ましく、そしてｅＰＴＦＥが最も好ましい。というのは、最も驚くべきことに、強度、耐久性及び加工性の特性の有利な組み合わせを提供するからである。好ましいｅＰＴＦＥ片はアモルファスロックされている。多孔質ポリエステルなどの他の充填材を代用してもよい。
【００１４】
任意の形状を使用することができるが、実質的に平らな充填材片が好ましい。種々の形状の実質的に平らな片を使用することができる。片のサイズは所望の製品のサイズに対して最適化されるべきである。たとえば、０．０２ｍｍ厚さの１．３ｃｍ四方の平らな片のｅＰＴＦＥは約２．１ｍｍの厚さの平坦なシート製品に有用である。又は、高アスペクト比の充填材は使用されうる。
【００１５】
好ましいエラストマーは最終製品の用途に依存する。好ましいエラストマーとしてはシリコーン、フルオロエラストマー（たとえば、Vitonフルオロエラストマー）、ペルフルオロエラストマー（たとえば、Kalrezペルフルオロエラストマー）及びペルフルオロポリエーテル（たとえば、Sifelペルフルオロポリエーテル）が挙げられる。
【００１６】
本発明の強化エラストマーのユニークな加工性のために、ポンプチュービング、Ｏ−リング、ダイアフラム、自己シール性デバイス（アクセスポート及び血管アクセスグラフトなどのメディカルデバイスを含む）などを含む種々の製品を製造することができる。
【００１７】
追加の添加剤は本発明の強化エラストマー中に取り込まれて良い。これらの添加剤は加工性又は最終製品特性を改良するために含まれることができる。このような添加剤としては、限定するわけではないが、孔生成剤、腐食防止剤、粘度調節剤、導電剤及び湿潤剤が挙げられる。
【００１８】
本発明の混合エラストマーは混合物のエラストマー成分と同一又は同様に適応されうる。たとえば、本発明の混合エラストマーはガスケット用途に関して感圧接着剤などの他の層と組み合わされてよく、そして別の材料の被覆物として射出成形されてよい。
【００１９】
例１の本発明の製品は離散したｅＰＴＦＥメンブレン片を含み、シリコーンエラストマーと混合され、次いで、平坦なシートの形状に成形されている。混合プロセスはｅＰＴＦＥの積層片がエラストマー全体にわたって良好に分布されそしてエラストマーによって完全に湿潤化されたものと信じられるまで少なくとも行った。最終の平坦シート製品は高い最大引張強さを、最大引張強さでの比較的に低い伸び率と組み合わして示し（それぞれ１２．３ＭＰａ及び２２３％）、それゆえ、高い引張弾性率を示した。図１はこの製品の断面の光学顕微鏡写真である。この図はエラストマー内の離散した延伸ｅＰＴＦＥ片の分布を示す。白色部分は離散したｅＰＴＦＥ片であり、暗い領域はシリコーンエラストマーである。ｅＰＦＴＥ片の中の折り畳みに注意されたい。平坦シート製品は、エラストマー混合物のボールを一方の成形プレートの中央に配置し、その後、成形プレートをともにプレスし、それを固定し、それにより、ボールを平らにしそして広げることにより製造した。このプロセスは、平坦シートの平面で片の半径方向の配向性を付与する。この製品の強度は充填材を含まないことを除いて例１の材料と同様に加工した比較例Ａのエラストマーよりも実質的に高い。比較例Ａの製品では、最大引張強さ及び最大引張強さでの伸び率はそれぞれ５．５ＭＰａ及び４１５％であった。最大引張強さ及び引張弾性率の両方は本発明の材料のほうが有意に高い。本発明の例１の最大引張強さは比較例Ａのベースエラストマーよりも約２２４％高い。比較例Ｂの市販のシリカ充填シリコーンエラストマーを例１の充填材入りエラストマーと同様にして平坦シートに成形した。比較例Ｂの製品では、最大引張強さ及び最大引張強さでの伸び率はそれぞれ８．６ＭＰａ及び８３４％であった。ここでも、最大引張強度及び引張弾性率の両方は本発明の材料のほうが有意に高かった。さらに、例１の本発明の製品の引裂強度は９５．３ｋｇ／ｃｍで、比較例Ａ及びＢの製品（それぞれ５．０ｋｇ／ｃｍ及び２４．７ｋｇ／ｃｍ）よりも有意に高かった。
【００２０】
本発明の例２ａ及び２ｂの製品を例１の製品と同様に製造したが、体積％充填材を１６．４％とする代わりに、例２ａ及び２ｂの体積％充填材をそれぞれ４．８％及び２３．４％とした。図２及び３は例２ａ及び２ｂの製品の断面の光学顕微鏡写真である。図はエラストマー中の離散したｅＰＴＦＥ片の分布を示している。１６．４体積％の充填材を用いて製造した例１の平坦シートは例２ａ及び２ｂの製品（それぞれ５．０ＭＰａ及び８．２ＭＰａ）と比較して，高い最大引張強さ（１２．３ＭＰａ）を示した。同一の傾向が引裂強度に当てはまった。１６．４体積％の充填材を含む平坦シートは例２ａ及び２ｂの製品（それぞれ３０．３ｋｇ／ｃｍ及び７７．４ｋｇ／ｃｍ）と比較して、高い引裂強度（９５．３ｋｇ／ｃｍ）を示した。本発明の例２ａ及び例２ｂの製品は本発明の例１の製品よりも弱いけれども、それらは比較例Ａ及びＢの製品よりも高い引裂強度及び高い５０％伸び率での引張強さを示した。
【００２１】
ｅＰＴＦＥの高い体積％装填では、ｅＰＴＦＥ構造中の空隙体積はエラストマーによって完全には充填されない。すなわち、ｅＰＴＦＥ構造中の空隙体積はエラストマー体積を超える。最終混合物は最適強度より低い強度を有する。ｅＰＴＦＥの低い体積％装填では、エラストマーの体積は最終混合物が最適強度よりも低い強度を有するほど大きな程度にｅＰＴＦＥの空隙体積を超える。
【００２２】
好ましくは、離散した充填材片の空隙体積はエラストマーの体積よりも低いが、低減された強度となるほどには空隙体積が低くない。
【００２３】
例３に記載されるような本発明のチューブを、離散したｅＰＴＦＥメンブレン片をシリコーンエラストマーと混合し、その後、その充填材入りエラストマーをマンドレルの周囲に射出成形し、次いで、マンドレルを回転させることにより製造した。マンドレルを回転させることは離散したｅＰＴＦＥ片を円周方向に配向させる役割を果たした。離散した小片を配向させることは追加の強度の利点を提供する。チューブを後述するローラーポンプ試験に付し、破損までに１４００万サイクル（１回のサイクルは１回のポンプ回転に対応する）生き延びた。比較において、離散したｅＰＴＦＥ片を含ませないこと及びマンドレルを回転させないことを除いては同様に製造したチューブ（すなわち、比較例Ｃの製品）は４２００サイクルしか生き延びなかった。比較例Ｄの市販のシリカ充填シリコーンチュービングは９０００サイクル生き延びた。
【００２４】
ローラーポンプチュービングを形成したときに、架橋の前に、マンドレルを回転することが好ましい。この技術は離散した小片を円周方向に整列させ、それにより、チューブの半径方向の強度を向上し、そしてエラストマーのみを含む半径方向のセクションが存在しないように小片を分散させる。円周方向の整列は離散した小片の中の折り畳みが比較的に存在しないことにより証明される。その結果、チュービング破裂圧力を改良し、そして使用時耐久性を改良する。このプロセスでは、また、高圧輸送チュービングなどの他の用途のためのチュービングをうまく製造することになる。
【００２５】
本発明は、また、製品性能を向上させるように設計された特別のチュービング形態を形成することを可能にする。たとえば、ローラーポンプチュービングは設置を補助しそして使用の間のチュービングに対する応力を最小化するようにＵ−形状の形態で製造することができる。高強度の末端継ぎ手及びチュービングの移動を抑制することを助ける外側チュービング表面上の隆起部分を、チュービングを製造するときに成形し、それにより、追加のプロセス工程を無くすこともできる。
【００２６】
例４に記載されるような本発明の平坦シート材料を、Viton (登録商標)フルオロエラストマーと混合した離散したｅＰＴＦＥメンブレン片を用いて製造した。比較例Ｅの別の平坦シート材料を例４に記載したのと同様に製造したが、離散したｅＰＴＦＥ片を含ませなかった。例４の本発明の材料は比較例Ｅの製品（２５．１ｋｇ／ｃｍ）と比較して、ずっと高い引裂強度（９２．９ｋｇ／ｃｍ）を示し、５０％伸び率及び１００％伸び率の両方で、実質的により高い引張強さを示した。
【００２７】
さらに、周囲温度でより低い最大引張強さを有するにも係わらず、本発明の材料は１２５℃での比較例Ｅの製品（４．０ＭＰａ）と比較して、１２５℃でずっと高い最大引張強さ（６．２ＭＰａ）を示した。
【００２８】
本発明の別の実施形態において、離散した不織ポリエステル材料片をエラストマーと混合し、例５の高強度平坦シート製品を提供した。さらに、例６及び７は他のタイプのｅＰＴＦＥ材料をエラストマーと混合し、他の高強度平坦シート材料を形成することを記載する。
【実施例】
【００２９】
下記の実施例は本発明の実施形態を例示することを目的とし、いかなる方法でも限定することを意図しない。むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲に規定されるとおりの全範囲を与える。
例
試験方法
引張強さ及び弾性率試験
ｅＰＴＦＥメンブレンサンプルの引張強さ試験を５０．８ｃｍ／分のクロスヘッド速度及び５．０８ｃｍのジャー分離を用いて行った。ｅＰＴＦＥ繊維サンプルの引張強さ試験を２５．４ｃｍ／分のクロスヘッド速度及び２５．４ｃｍのジャー分離を用いて行った。
【００３０】
ｅＰＴＦＥメンブレンサンプルのマトリックス引張強さは、非多孔性ＰＴＦＥの密度（２．２ｇ／ｃｃ）／延伸した材料のバルク密度の比を引張強さに掛けることにより計算した。
【００３１】
繊維デニール（９０００メートル当たりのグラム）を、９メートルの繊維のグラムでの重量を測定し、その後、１０００の値を掛けることにより計算した。
【００３２】
実施例において記載したエラストマーをベースとするサンプルの試験について以下の手順に従った。ドッグボーン形状のサンプルを、ＡＳＴＭ Ｄ４１２−０６ａ（ダイD-412−C-Imp，ODC Tooling & Molds,Batavia, IL）の図２に示す寸法にしたがって平坦シート材料から切断した。すなわち、ゲージ長さは３．３ｃｍであり、サンプル幅は６ｍｍであった。試験を引張試験機械（Model 5567, Instron, Norwood, MA）で下記の条件を用いて行った：７．６ｃｍのグリップ分離及び３０．５ｃｍ／分のクロスヘッド速度。
【００３３】
引張試験を１２５℃でも行った。加熱したチャンバー（Environmental Chamber Model3119-006, Instron, Norwood, MA）を上記の引張試験機に追加し、試験の間に試験サンプルを包囲した。
【００３４】
チュービングサンプルの引張強さ試験を３０．５ｃｍ／分のクロスヘッド速度、５．１ｃｍのゲージ長さ及び５．１ｃｍのジョー分離を用いて行った。
【００３５】
ピーク力の値を用いて引張強さを計算した。最大引張強さでの％伸び率、５０％伸び率ので引張強さ及び１００％伸び率での引張強さも計算して、エラストマー材料の弾性率を特性化した。平坦シートの厚さを厚さゲージ（Model MT60M, Heidenhain Corporation, Schaumburg, IL）を用いて測定し、そしてチュービング壁厚をカリパス(Starrett electronic slide caliper model 797B-12/300, LS Starrett Corporation, Athol, MA)を用いて測定した。
【００３６】
３つのサンプルから得られた平均の結果として引張強さの値を報告した。最大引張強さでの％伸び率、５０％伸び率での引張強さ及び１００％伸び率での引張強さの値を１つのサンプルに関して報告した。
【００３７】
密度試験
円形切断ツールを用いて１１．３ｃｍ直径のサンプルを形成した。サンプルを計量しそしてその厚さを測定した。サンプル面積と厚さとの積によりサンプルの質量を割ることにより密度を計算した。密度の値を３つのサンプルから得られる平均結果として報告した。
【００３８】
引裂試験
ドッグボーン形状のサンプルをＡＳＴＭ Ｄ６２４−００（２００７年に再承認）(Type D-624-B-Slit-IMP, ODC Tooling & Molds, Batavia, IL)の図１に示す寸法にしたがって平坦シート材料から切断した。すなわち、ゲージ長さは６８ｍｍであり、最小サンプル幅（寸法Ｇ）は１０．２ｍｍであり、外側半径（寸法Ｅ）は４３ｍｍであり、内側半径（寸法Ｆ）は１２．５ｍｍであった。
【００３９】
試験を引張試験機械（Model 5567, Instron, Norwood, MA）で下記の条件を用いて行った：７．６ｃｍのグリップ分離及び３０．５ｃｍ／分のクロスヘッド速度。引裂強度を、試験サンプルの厚さによりピーク力値を割ることにより計算した。引裂強度を３つのサンプルからの平均結果として報告した。
【００４０】
バブルポイント試験
エタノールバブルポイント（ＥＢＰ）をＡＳＴＭ Ｆ３１ ６−０３の一般教示にしたがって毛細管流ポロメータ（Capillary Flow Porometer） (Model CFP 1500 AEXL、Porous Materials Inc., Ithaca, NYより)を用いて測定した。サンプルメンブレンをサンプルチャンバー中に入れ、そして表面張力が２０．１ダイン／ｃｍであるSilWick シリコーンフルイド(Porous Materials Inc.から入手可能)により濡らした。サンプルチャンバーの底部固定具は２．５４ｃｍ直径、３．１７５ｍｍ厚さの多孔質金属ディスクインサート(Mott Metallurgical, Farmington, CT, 40ミクロン多孔性金属ディスク)を有し、サンプルチャンバーの上部固定具は３．２ｍｍ直径の孔を有した。Capwinソフトウエアバージョン7.73.012を用いて、下記のパラメータをすぐ下の表に特定されるとおりに設定した。バブルポイントについて示す値は３つの測定の平均である。
【００４１】
【表１】
【００４２】
ジュロメータ試験
ジュロメータ測定を、ショアA ジュロメータ試験機model HT-651 OA, Colead Industrial Company Limited, Heilongjiang, Chinaを用いて製造者の指示にしたがって行った。ジュロメータ値は３つのサンプルからの平均結果として報告した。
【００４３】
ローラーポンプ試験
マスターフレックスLS ぜん動ポンプ(Cole-Parmer Vernon Hills, IL)を入手した。そのポンプは調節可能な咬み合いポンプヘッド(Master Flex easy-load II Model 77201-62 Cole-Parmer Vernon Hills, IL)を備えていた。42.5 Lの高密度ポリエチレンタンクを入手し、そして水で充填した。
【００４４】
強化シリコーンチュービングの長さ方向の１つの末端はクイック接続フィッティングを備えていた。チューブの反対側の末端を水中に沈めた。チュービングの試験セクションをこのチューブのクイック接続フィッティングに取り付け、そして試験されるチューブをポンプヘッド内に配置した。チュービングの試験セクションの反対側の末端を高圧可とう性チューブに取り付けられたクイック接続フィッティングに接続し、それは、次いで、スワジロック 1/4"(0.64 cm)（FNPTステンレススチールフィッティング, Swagelok, Solon, OH)に接続されていた。
【００４５】
流量計 (ECOLAB Oval ギアメータプラス, ECOLAB Engineering GmbH 83309 Siegsdorf, Germany)をスワジロック1/4" (0.64 cm)であるFNPTステンレススチールフィッティングに接続した。圧力ゲージ及び背圧レギュレータ(KBPlE0A4a5a20000, Swagelok, Solon, OH) をスワジロック1/4" (0.64 cm) FNPTステンレススチールフィッティングにより圧力ゲージのアウトフローに接続した。強化シリコーンチューブを、レギュレータから水タンクに戻して接続した。
【００４６】
試験を次のように行った。最大に設定した咬み合いギャップを用いて、ポンプヘッドを閉塞した。ポンプを開始し、６００ｒｐｍに設定した。圧力レギュレータを２．７６ｂａｒに設定した。流速が最大となるまで咬み合いギャップを減らした。圧力レギュレータを２．７６ｂａｒに再調節した。
【００４７】
２５０ｍｌ／分未満の流速又は試験サンプル破壊のどちらかが最初に起こったときに対応するサイクル数（回転数）として破損を定義した。６００ｒｐｍのポンプ速度では、試験時間１時間は３６，０００サイクルに対応する。報告した値は１つのサンプルの結果を示す。
【００４８】
表１及び表２は例の組成及び製品の特性をそれぞれ要約している。
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】
例１-ｅＰＴＦＥを含むシリコーン平坦シート
下記の特性を有するアモルファスロックされた延伸ＰＴＦＥメンブレンを得た：０．０２ｍｍの厚さ、０．４４ｇ／ｃｃの密度、０．２０ＭＰａのＥＢＰ、５９．２ＭＰａの１方向のマトリックス引張強さ及び１０６．７ＭＰａの直交方向のマトリックス引張強さ。試験を上述のように行った。少なくとも約１００層のメンブレンを積層し、次いで、約１．３ｃｍｘ１．３ｃｍの正方形片に切断した。
【００５１】
医療グレードの液体シリコーンエラストマー（パート番号SLE 5700, Momentive Performance Materials, Inc., Albany, NY)を入手し、そして製造者の指示にしたがって２つの成分を混合した。
【００５２】
ドーミキサーを入手した(モデル番号PM20, Planetary Mixer, Berkel Company, South Bend, IN)。混合ボールを秤に置き、そして 測定した。ｅＰＴＦＥの正方形片及びエラストマーを混合ボール中で、合計組成物の１６．４体積％のｅＰＴＦＥの割合(合計組成物体積の約３０質量％のｅＰＴＦＥ)で混合した。材料のブレンディングを平らな泡立て器(パート番号PM20-00045, South Bend, IN)及び速度１に設定したミキサーを約２時間用いて行い、エラストマー混合物を形成した。ブレンディングはエラストマー混合物が均一なコンシステンシーを視覚的に示すまで、すなわち、ｅＰＴＦＥ正方形片が均一に分散し、そしてエラストマーにより湿潤化されることを観察するまで行った。
【００５３】
７０ｇの量のエラストマー混合物を１５．２ｃｍ×１５．２ｃｍの単一キャビティー引張スラブ成形型(ASTM D3182成形型, Leverette A Anderson Company Copley, OH)中に入れ、正方形サンプルを形成した。成形型を閉じ、そしてプレス(Carver model M プレス, Carver Inc Wabash, IN)の熱平板の間に配置した。平板の温度は１６５℃に設定した。成形型を４５３６ｋｇの力で約１５分間加圧した。
【００５４】
成形型をプレスから取り出した。平坦シートサンプルを成形型から取り出し、そして水中でクエンチした。バリをトリミングし、そしてサンプルを１６５℃に設定した熱風炉中に約１５時間配置することによりさらに熱処理した。平坦シートを炉から取り出し、そして冷却した。
【００５５】
平坦シートからのサンプルを、その後、試験して物性を特性化した。試験を上記の方法にしたがって行った。
【００５６】
下記の試験結果を得た:２．１ｍｍの厚さ、１２．３ＭＰａの引張強さ、最大引張強さで２２３％の伸び率、５０％伸び率で２．０ＭＰａの引張強さ、１００％伸び率で４．８ＭＰａの引張強さ、９５．３ｋｇ／ｃｍの引裂強度及び６７．５のショアAジュロメータ。製品の断面の光学顕微鏡写真を図１に示す。図の右下角のバーは２００μｍの長さに対応する。
【００５７】
比較例Ａ-ｅＰＴＦＥを含まないシリコーン平坦シート
ｅＰＴＦＥをエラストマーに添加せず、そのため、ブレンディングプロセスを行わなかったことを除いては、例１に記載されたように平坦シートを製造し、試験した。
【００５８】
下記の試験結果を得た:２．０ｍｍの厚さ、５．５ＭＰａの引張強さ、最大引張強さで４１５％の伸び率、５０％伸び率で０．４ＭＰａの引張強さ、１００％伸び率で０．８ＭＰａの引張強さ、５．０ｋｇ／ｃｍの引裂強度及び５０．４のショアAジュロメータ。
【００５９】
比較例Ｂ-市販のシリカ充填シリコーンで製造した平坦シート
市販のシリカ充填シリコーンエラストマー(Silbione（登録商標）HCRA 4160,Bluestar Silicones, Inc., East Brunswick, NJ)を入手し、例１に記載したのと同様に成形しそして試験した。
【００６０】
下記の試験結果を得た:２．４ｍｍの厚さ、８．６ＭＰａの最大引張強さ、最大引張強さで８３４％の伸び率、５０％伸び率で０．９ＭＰａの引張強さ、１００％伸び率で１．３ＭＰａの引張強さ、２４．７ｋｇ／ｃｍの引裂強度及び５６．０のショアAジュロメータ。
【００６１】
例２ａ−低装填％のｅＰＴＦＥを含むシリコーン平坦シート
合計組成物体積の４．８体積％のｅＰＴＦＥメンブレン（合計組成物体積の約１０質量％のｅＰＴＦＥメンブレン）をシリコーンに添加したことを除いては、例１に記載されたように平坦シートを製造し、試験した。
【００６２】
下記の試験結果を得た:２．３ｍｍの厚さ、５．０ＭＰａの最大引張強さ、最大引張強さで１６７％の伸び率、５０％伸び率で０．８ＭＰａの引張強さ、１００％伸び率で２．１ＭＰａの引張強さ、３０．３ｋｇ／ｃｍの引裂強度及び５７．０のショアAジュロメータ。製品の断面の光学顕微鏡写真を図２に示す。図の右下角のバーは２００μｍの長さに対応する。
【００６３】
例２ｂ−高装填％のｅＰＴＦＥを含むシリコーン平坦シート
合計組成物体積の２３．４体積％のｅＰＴＦＥメンブレン（合計組成物体積の約４０質量％のｅＰＴＦＥメンブレン）をシリコーンに添加したことを除いては、例１に記載されたように平坦シートを製造し、試験した。
【００６４】
下記の試験結果を得た:２．２ｍｍの厚さ、８．２ＭＰａの最大引張強さ、最大引張強さで９４％の伸び率、５０％伸び率で４．６ＭＰａの引張強さ、７７．４ｋｇ／ｃｍの引裂強度及び７４．２のショアAジュロメータ。
【００６５】
１００％伸び率での引張強さの値は得られなかった。というのは、サンプルが９４％伸び率で破壊したからである。製品の断面の光学顕微鏡写真を図３に示す。図の右下角のバーは２００μｍの長さに対応する。
【００６６】
例３−ｅＰＴＦＥを含むシリコーンチュービング
サイズ２４のチュービングを下記のように製造した。トランジションダイを有する５０ｍｍ直径の手動操作型スクリュー押出機を入手した。６．３．５ｍｍ直径のマンドレルを入手し、２．５ｃｍ長さのシリコーンブラッシング(ASTP-24ELP, W. L. Gore & Associates, Inc., Elkton, MD)を両端に取り付け、シャフトカラーで固定した。ブラッシングは成形型中でマンドレルを中央にする役割を果たし、そして成形型から出て行くエラストマーの流れを抑制する役割を果たした。結果として、マンドレル上のブラッシングの間の距離は２６０ｃｍであった。３０．５ｃｍ長さ及び１１．１ｍｍ直径の２ピースアルミニウムチューブ成形型を入手した。成形型中にマンドレルを配置して、成形型を組み立てそしてボルトで固定した。６．４ｍｍ直径を有するコネクタフィッティングを用いて、トランジションダイを成形型に接続した。
【００６７】
例１のエラストマーブレンドを押出機バレル内部に入れた。押出機スクリューを回転し、ブレンドされた材料を押出機バレルから成形型中に押し出した。ブレンドされた材料が分割線をとおして成形型から出てくるのを観測するまでスクリューを回転させた。実験室攪拌機(Model 138, Talboys Engineering Corp., Montrose, PA)を、マンドレルの１つの末端に固定されたドリルチャックに接続した。マンドレルを１６．９ｒｐｍの速度で３０秒間回転した。マンドレルから攪拌機を取り外し、その後、マンドレルとともにチューブ成形型をコネクタフィッティングから取り外した。コネクタフィッティングを受け入れるようになっている成形型中の孔を適切なサイズのフィッティングで塞いだ。
【００６８】
圧縮工程に次いで、成形型を水中でクエンチし、成形型を開放し、そしてチューブからバリをトリミングし、そしてマンドレルをチューブから除去したことを除いて、例１に記載されるとおりに成形型を熱プレス中に入れそして加工した。チューブを、その後、例１に記載されるように加熱した。チューブを炉から取り出し、そして冷却した。
【００６９】
その後、チューブサンプルを上記のとおりに試験し、物性を特性化した。下記の試験結果を得た:２．４ｍｍの壁厚さ、６．４ｍｍの内径、５．６ＭＰａの最大引張強さ、最大引張強さで６３％の伸び率、５０％伸び率で４．６ＭＰａの引張強さ、ローラーポンプ試験で破損まで１４，４００，０００サイクル。１００％伸び率での引張強さの値は得られなかった。というのは、サンプルが６３％伸び率で破壊したからである。
【００７０】
例Ｃ−ｅＰＴＦＥを含まないシリコーンチュービング
ｅＰＴＦＥをエラストマーに添加せず、このため、ブレンディングプロセスを行わず、そしてマンドレルを回転させなかったことを除いて例３に記載されるのと同様にしてサイズ２４のチューブを製造し、そして試験した。
【００７１】
下記の試験結果を得た:２．４ｍｍの壁厚さ、６．４ｃｍの内径、２．６ＭＰａの最大引張強さ、最大引張強さで７８％の伸び率、５０％伸び率で１．０ＭＰａの引張強さ、ローラーポンプ試験で破損まで４２００サイクル。１００％伸び率での引張強さの値は得られなかった。というのは、サンプルが７８％伸び率で破壊したからである。
【００７２】
比較例Ｄ-シリカを含む市販のチュービング
市販のサイズ２４のぜん動ポンプチュービング(ASTP-24ELP, W.L. Gore & Associates, Inc., Elkton, MD)を入手し、そして例３に記載されるのと同様に試験した。このチュービングはシリカ充填シリコーンを含む。
【００７３】
下記の試験結果を得た:２．４ｍｍの壁厚さ、６．４ｃｍの内径、４．８ＭＰａの最大引張強さ、最大引張強さで５０７％の伸び率、５０％伸び率で０．８ＭＰａの引張強さ、１００％伸び率で１．０ＭＰａの引張強さ、ローラーポンプ試験で破損まで９０００サイクル。
【００７４】
例４-ｅＰＴＦＥを含むVitonフルオロエラストマー平坦シート
下記のことを例外として例１に記載されるように平坦シートを製造しそして試験した。シリコーンエラストマーを使用する代わりに、フルオロエラストマーを使用した。６６％のメチルエチルケトン(52600890, Coyne Chemical, Croydon, PA)、３０％のフルオロエラストマー(MCWLG60MB, Eagle Elastomer, Peninsula, OH)、２％のアリルシアヌレート(DIAK 7, RT Vanderbilt Company, Norwalk, CT)、２％の有機過酸化物(59123, Ashland Distribution, Dublin, OH)の混合物を得た。実験室ミキサー(Stir-Pac, Cole-Parmer Instrument Co., Vernon Hills, IL)を入手した。２．５リットルのプラスチック混合容器を秤の上に置き、そして秤量した。ｅＰＴＦＥ正方形片及びフルオロエラストマーをプラスチック混合容器内で合計固形分の１５．０体積％のｅＰＴＦＥ(合計固形分の約１７．０質量％)の割合で混合した。
【００７５】
材料のブレンディングを３ブレードミキサープロペラ及び速度１０（約２３００ｒｐｍ）に設定したミキサーを用いて約２時間行い、エラストマー混合物を形成した。ブレンディングはエラストマー混合物が均一なコンシステンシーを視覚的に示すまで、すなわち、ｅＰＴＦＥ正方形片が均一に分散し、そしてエラストマー及び溶剤により湿潤化されることを観察するまで行った。エラストマー混合物を寸法３８ｃｍ×５１ｃｍの浅いパン中にキャスティングし、約１．２ｃｍの厚さにまで広げた。材料を８０℃に設定した熱風炉中に約１５時間入れ、溶剤を除去した。乾燥した平坦シートを炉から取り出し、そして冷却した。
【００７６】
約１３０ｇの平坦シートを、例１に記載された成形型の成形型寸法に近くなるように切断し、その後、成形型中に入れた。例１に記載されるように成形型を加熱し、圧縮した。平坦シートからのサンプルを、その後、試験し、物性を特性化した。試験を上記の方法にしたがって行った。
【００７７】
下記の試験結果を得た:２．５ｍｍの厚さ、１２．１ＭＰａの引張強さ、１２５℃で６．２ＭＰａの引張強さ、最大引張強さで１５８％の伸び率、５０％伸び率で５．３ＭＰａの引張強さ、１００％伸び率で７．１ＭＰａの引張強さ、９２．９ｋｇ／ｃｍの引裂強度及び８０．１のショアAジュロメータ。
【００７８】
比較例Ｅ-ｅＰＴＦＥを含まないVitonフルオロエラストマー平坦シート
ｅＰＴＦＥをエラストマーに添加せず、そのため、ブレンディングプロセスを行わなかったことを除いては、例４に記載されたように平坦シートを製造し、試験した。
【００７９】
平坦シートからのサンプルを試験し、物性を特性化した。試験は上記の方法にしたがって行った。
【００８０】
下記の試験結果を得た:２．２ｍｍの厚さ、１７．１ＭＰａの引張強さ、１２５℃で４．０ＭＰａの引張強さ、最大引張強さで８０１％の伸び率、５０％伸び率で０．８ＭＰａの引張強さ、１００％伸び率で１．２ＭＰａの引張強さ、２５．１ｋｇ／ｃｍの引裂強度及び６１．６のショアAジュロメータ。
【００８１】
例５-不織ポリエステルを含むシリコーン平坦シート
４０ｇ／ｍ２の不織ポリエステル(40GSM Cranemat, Crane Nonwovens, Inc. Dalton, MA)をｅＰＴＦＥメンブレンの代わりに用い、下記のとおりにエラストマーとブレンドしたことを除いては例１に記載されるのと同様に平坦シートを製造しそして試験した。離散した正方形片（約１．３ｃｍ×１．３ｃｍ）の不織ポリエステル材料及びエラストマーを混合ボール中で、合計組成物の体積の１５．４％の不織材料（合計組成物の体積の約２０質量％の不織材料）の割合で混合した。
【００８２】
下記の試験結果を得た:２．５ｍｍの厚さ、６．６ＭＰａの引張強さ、最大引張強さで３７％の伸び率、５８．０ｋｇ／ｃｍの引裂強度及び８４．９のショアAジュロメータ。５０％伸び率及び１００％伸び率での引張強さのデータは得ることができなかった。というのは、サンプルは５０％未満の３７％で破壊したからである。
【００８３】
例６-代わりのｅＰＴＦＥ構造を含むシリコーン平坦シート
例１のｅＰＴＦＥメンブレンの代わりに異なるｅＰＴＦＥメンブレンを用いたことを除いては、例１に記載されるように平坦シートを製造しそして試験した。本例のアモルファスロックされたｅＰＴＦＥは下記の特性を有した：０．０７７ｍｍの厚さ、０．２１ｇ／ｃｃの密度、０．００８ＭＰａのＥＢＰ、６７．１ＭＰａの１方向のマトリックス引張強さ及び１３２．２ＭＰａの直交方向のマトリックス引張強さ。
【００８４】
平坦シートについて下記の試験結果を得た:２．２ｍｍの厚さ、６．１ＭＰａの引張強さ、最大引張強さで９４％の伸び率、５０％伸び率で３．８ＭＰａの引張強さ、４９．８ｋｇ／ｃｍの引裂強度及び７８．０のショアAジュロメータ。１００％伸び率での引張強さのデータは得ることができなかった。というのは、サンプルは１００％未満の９４％で破壊したからである。
【００８５】
例７-代わりのｅＰＴＦＥ構造を含むシリコーン平坦シート
例１のｅＰＴＦＥメンブレンの代わりに異なるｅＰＴＦＥメンブレンを用い、ブレンディング工程を少なくとも５時間延長し、材料のブレンディングを改良したことを除いては、例１に記載されるように平坦シートを製造しそして試験した。この、より長いブレンディングプロセスでも、得られる材料は例１のブレンドされた材料で達成されたのと同一のレベルの均一性を達成しなかった。
【００８６】
本例のアモルファスロックされたｅＰＴＦＥは下記の特性を有した：０．００５５ｍｍの厚さ、１．０２ｇ／ｃｃの密度、０．６２ＭＰａのＥＢＰ、８３２．７ＭＰａの１方向のマトリックス引張強さ及び２５５．４ＭＰａの直交方向のマトリックス引張強さ。
【００８７】
平坦シートについて下記の試験結果を得た:２．２ｍｍの厚さ、５．３ＭＰａの引張強さ、最大引張強さで８６％の伸び率、５０％伸び率で２．９ＭＰａの引張強さ、４９．０ｋｇ／ｃｍの引裂強度及び７１．９のショアAジュロメータ。１００％伸び率での引張強さのデータは得ることができなかった。というのは、サンプルは１００％未満の８６％で破壊したからである。
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明はエラストマーに関し、より詳細には、強化エラストマーに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
エラストマーは、柔軟な順応性弾力性材料の使用を要求する用途で長年使用されてきた。このような用途としては、ガスケット、シール、ローラーポンプチュービング、ダイアフラム、自己シール性デバイス（アクセスポート及び血管アクセスグラフトなどのメディカルデバイスを含む）などが挙げられる。シリコーンは最も一般的に使用されているエラストマーの１つである。Viton（登録商標）フルオロエラストマーは耐熱性及び耐薬品性を要求する用途で一般的に使用されている。
【０００３】
エラストマーはジュロメータ値により特性化されるとおりの広範囲の硬度を提供するように架橋されうる。高ジュロメータ値及び高引張強さ値のエラストマーであっても、応力下に弱い引裂強度及び高い伸び率に悩まされる。これらの特性を改良するためにガラス繊維及びシリカなどの充填材を架橋前のエラストマーに添加することができる。しかしながら、これらの改良は要求の厳しい用途での使用のために十分に強く及び／又は耐久性である複合材としない。さらに、伸び率、硬度又はレジリエンスなどの他の特性は充填材の添加により妥協させられることがある。
【０００４】
エラストマーは、また、繰り返しの引張応力、圧縮応力、曲げ応力及び剪断応力などの機械応力下での耐久性が低いことに悩まされる。これらの応力はローラーポンプチュービング、ダイアフラム及び他の用途において上がる。エラストマーを他の材料と組み合わせると、これらの用途での使用時性能が改良することが示されている。米国特許第６，６７３，４５５号明細書は少なくとも１種のエラストマーにより含浸された複数層のｅＰＴＦＥ層を含み、含浸された層がエラストマーの層により一緒に結合されている複合材を記載した。ｅＰＴＦＥの層により提供された改良された強度はローラーポンプチュービング及び他の製品の耐久性を有意に改良する。
【０００５】
他に、樹脂マトリックス中に延伸多孔質樹脂断片又は粒子が混合された。Suzukiら（米国特許第４，４５４，２４９号）は、ポリプロピレン、ポリエチレン又はＰＴＦＥ樹脂の延伸多孔質樹脂断片を樹脂マトリックス中に混合し、次いで、その組成物を溶融押出することにより強化プラスチック組成物を製造することを記載した。その特許はＰＴＦＥ及びテトラフルオロエチレン-ペルフルオロアルキルビニルエーテルコポリマー樹脂マトリックスを記載している。その特許はエラストマー組成物の製造に関しては記載していない。例Ｉ及びＩＩはＰＴＦＥと混合された延伸多孔質ＰＴＦＥ樹脂断片を含み、その組成物中、いずれの成分もエラストマー性でない。残りの実施例である例ＩＩＩはエラストマー性が決定的に望ましくない製品である高圧ホースの調製を教示している。
【０００６】
Hatakeyama（米国特許第４，７７０，９２２号）は延伸多孔質ＰＴＦＥの微細断片を別の樹脂中に混合し、複合材プリント回路基板を形成した。その別の樹脂はエポキシ、ポリエステル又は別の同様の樹脂であることができる。その特許はプリント回路基板に決定的に望ましくないエラストマーの使用を教示していない。
【発明の概要】
【０００７】
発明の要旨
本発明はエラストマーの全体にわたって離散した多孔質材料片が分布しているエラストマーから形成される組成物を提供する。好ましくは、多孔質材料は延伸ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である。より好ましくはないが、それはポリエステルである。組成物の引張応力は５０％伸び率で約１ＭＰａより大きく、好ましくは１．５ＭＰａより大きく、１００％伸び率で２ＭＰａより大きく、好ましくは３ＭＰａより大きく、最も好ましくは４ＭＰａよりも大きい。組成物は引裂強度が約２５ｋｇ／ｃｍより大きく、好ましくは約５０ｋｇ／ｃｍより大きく、最も好ましくは約７５ｋｇ／ｃｍより大きい。組成物は射出成形、圧縮成形及び押出成形に適合されている。離散した延伸ＰＴＦＥ片は組成物の体積の約２〜６０体積％、好ましくは約４〜４０体積％、そして最も好ましくは約１０〜２０体積％の量で存在する。エラストマーは、例示的に、シリコーン、フルオロエラストマー、ペルフルオロエラストマー及びペルフルオロポリエーテルからなる群より選ばれる液体もしくは液化の架橋可能なエラストマーである。組成物は、好ましくは、最大引張強さが前記エラストマー単独の最大引張強さの少なくとも２００％であり、それは引張応力が２５％伸び率で約２ＭＰａよりも大きく、そして引裂強度が約２５ｋｇ／ｃｍより大きい。本発明の組成物は、別に、平坦シートの形態、Ｏ−リングの形態、ガスケットの形態、ダイアフラムの形態、メカニカルシールの形態、人工血管の形態及びチューブの形態である。チューブは、好ましくは、０．３ＭＰａのポンプ圧力及び６００ＲＰＭでのポンプ寿命が約１時間を超え、より好ましくは、０．３ＭＰａのポンプ圧力及び６００ＲＰＭでのポンプ寿命が約１０時間、約５０時間及び約１００時間を超える。好ましくは、チューブの形態のエラストマー中の離散した延伸ＰＴＦＥ片は実質的に円周方向に整列している。
【０００８】
別の態様において、本発明は、
（ａ）エラストマーを提供すること、
（ｂ）延伸ＰＴＦＥメンブレンを提供すること、
（ｃ）前記延伸ＰＴＦＥメンブレンを離散した小片に切断すること、及び、
（ｄ）前記離散した小片を前記エラストマー中に剪断ミキサーを用いてブレンドし、強化エラストマーを形成すること、
の工程を含む、強化エラストマー組成物の製造方法を提供する。
【０００９】
強化エラストマーは、その後、好ましくは、所望の形状に押出成形され又は射出成形される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図面の簡単な説明
【図１】図１は本発明による組成物の例示の実施形態の断面の光学顕微鏡写真である。
【図２】図２は本発明による組成物の例示の実施形態の断面の光学顕微鏡写真である。
【図３】図３は本発明による組成物の例示の実施形態の断面の光学顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
発明の詳細な説明
本発明はエラストマー全体にわたって分布している離散した強い多孔質材料片を含む高強度エラストマー組成物に関する。本明細書中に使用されるときに、「離散した小片」とは複数の材料片を意味し、特に粉末及び連続層を除外する。本発明の製品は、驚くべきことに、充填材を含まない同一エラストマー又は他の材料片で充填したエラストマーと比較して、引裂強度が増加しており、引張強さが増加しており、所与の伸び率での引張応力が増加しており、靭性が増加しており及び／又は耐久性が増加している。さらに、本発明の製品は可とう性と強度とのユニークな組み合わせを示す。多孔質材料片はブレンディングプロセスの間にエラストマーにより湿潤化され、そのことは強度及び耐久性の驚くべき改良に寄与する。用語「ブレンディング」及び「混合」は本明細書中で相互互換的に使用される。多孔質メンブレンの連続層の使用が関与する方法とは異なり、本発明の方法はエラストマー全体にわたって材料片が分布しているために、すべての方向での強度補強が可能になる。さらに、追加の接着工程を排除することにより優れた機械特性を達成することができる能力は従来技術の代替法よりも有意な製造上の利点がある。本発明から得られる別の重要な利点は種々の形状に射出成形することができる能力などの強化エラストマーの加工性である。熱を加えることなく成形を行うことができる。
【００１２】
混合プロセスは多孔質の材料片の空隙をエラストマーにより充填しそしてエラストマー全体にわたって片を良好に分布させるために適切な条件下で十分な時間で行われる。エラストマーと多孔質材料との混合物を混合プロセスの間及び製品の製造の後に視覚的に試験し、これらの基準を確実に満たすようにする。
【００１３】
種々の充填材を使用することができる。多孔質は本発明の充填材の重要な属性である。多孔質ＰＴＦＥが好ましく、そしてｅＰＴＦＥが最も好ましい。というのは、最も驚くべきことに、強度、耐久性及び加工性の特性の有利な組み合わせを提供するからである。好ましいｅＰＴＦＥ片はアモルファスロックされている。多孔質ポリエステルなどの他の充填材を代用してもよい。
【００１４】
任意の形状を使用することができるが、実質的に平らな充填材片が好ましい。種々の形状の実質的に平らな片を使用することができる。片のサイズは所望の製品のサイズに対して最適化されるべきである。たとえば、０．０２ｍｍ厚さの１．３ｃｍ四方の平らな片のｅＰＴＦＥは約２．１ｍｍの厚さの平坦なシート製品に有用である。又は、高アスペクト比の充填材は使用されうる。
【００１５】
好ましいエラストマーは最終製品の用途に依存する。好ましいエラストマーとしてはシリコーン、フルオロエラストマー（たとえば、Vitonフルオロエラストマー）、ペルフルオロエラストマー（たとえば、Kalrezペルフルオロエラストマー）及びペルフルオロポリエーテル（たとえば、Sifelペルフルオロポリエーテル）が挙げられる。
【００１６】
本発明の強化エラストマーのユニークな加工性のために、ポンプチュービング、Ｏ−リング、ダイアフラム、自己シール性デバイス（アクセスポート及び血管アクセスグラフトなどのメディカルデバイスを含む）などを含む種々の製品を製造することができる。
【００１７】
追加の添加剤は本発明の強化エラストマー中に取り込まれて良い。これらの添加剤は加工性又は最終製品特性を改良するために含まれることができる。このような添加剤としては、限定するわけではないが、孔生成剤、腐食防止剤、粘度調節剤、導電剤及び湿潤剤が挙げられる。
【００１８】
本発明の混合エラストマーは混合物のエラストマー成分と同一又は同様に適応されうる。たとえば、本発明の混合エラストマーはガスケット用途に関して感圧接着剤などの他の層と組み合わされてよく、そして別の材料の被覆物として射出成形されてよい。
【００１９】
例１の本発明の製品は離散したｅＰＴＦＥメンブレン片を含み、シリコーンエラストマーと混合され、次いで、平坦なシートの形状に成形されている。混合プロセスはｅＰＴＦＥの積層片がエラストマー全体にわたって良好に分布されそしてエラストマーによって完全に湿潤化されたものと信じられるまで少なくとも行った。最終の平坦シート製品は高い最大引張強さを、最大引張強さでの比較的に低い伸び率と組み合わして示し（それぞれ１２．３ＭＰａ及び２２３％）、それゆえ、高い引張弾性率を示した。図１はこの製品の断面の光学顕微鏡写真である。この図はエラストマー内の離散した延伸ｅＰＴＦＥ片の分布を示す。白色部分は離散したｅＰＴＦＥ片であり、暗い領域はシリコーンエラストマーである。ｅＰＦＴＥ片の中の折り畳みに注意されたい。平坦シート製品は、エラストマー混合物のボールを一方の成形プレートの中央に配置し、その後、成形プレートをともにプレスし、それを固定し、それにより、ボールを平らにしそして広げることにより製造した。このプロセスは、平坦シートの平面で片の半径方向の配向性を付与する。この製品の強度は充填材を含まないことを除いて例１の材料と同様に加工した比較例Ａのエラストマーよりも実質的に高い。比較例Ａの製品では、最大引張強さ及び最大引張強さでの伸び率はそれぞれ５．５ＭＰａ及び４１５％であった。最大引張強さ及び引張弾性率の両方は本発明の材料のほうが有意に高い。本発明の例１の最大引張強さは比較例Ａのベースエラストマーよりも約２２４％高い。比較例Ｂの市販のシリカ充填シリコーンエラストマーを例１の充填材入りエラストマーと同様にして平坦シートに成形した。比較例Ｂの製品では、最大引張強さ及び最大引張強さでの伸び率はそれぞれ８．６ＭＰａ及び８３４％であった。ここでも、最大引張強度及び引張弾性率の両方は本発明の材料のほうが有意に高かった。さらに、例１の本発明の製品の引裂強度は９５．３ｋｇ／ｃｍで、比較例Ａ及びＢの製品（それぞれ５．０ｋｇ／ｃｍ及び２４．７ｋｇ／ｃｍ）よりも有意に高かった。
【００２０】
本発明の例２ａ及び２ｂの製品を例１の製品と同様に製造したが、体積％充填材を１６．４％とする代わりに、例２ａ及び２ｂの体積％充填材をそれぞれ４．８％及び２３．４％とした。図２及び３は例２ａ及び２ｂの製品の断面の光学顕微鏡写真である。図はエラストマー中の離散したｅＰＴＦＥ片の分布を示している。１６．４体積％の充填材を用いて製造した例１の平坦シートは例２ａ及び２ｂの製品（それぞれ５．０ＭＰａ及び８．２ＭＰａ）と比較して，高い最大引張強さ（１２．３ＭＰａ）を示した。同一の傾向が引裂強度に当てはまった。１６．４体積％の充填材を含む平坦シートは例２ａ及び２ｂの製品（それぞれ３０．３ｋｇ／ｃｍ及び７７．４ｋｇ／ｃｍ）と比較して、高い引裂強度（９５．３ｋｇ／ｃｍ）を示した。本発明の例２ａ及び例２ｂの製品は本発明の例１の製品よりも弱いけれども、それらは比較例Ａ及びＢの製品よりも高い引裂強度及び高い５０％伸び率での引張強さを示した。
【００２１】
ｅＰＴＦＥの高い体積％装填では、ｅＰＴＦＥ構造中の空隙体積はエラストマーによって完全には充填されない。すなわち、ｅＰＴＦＥ構造中の空隙体積はエラストマー体積を超える。最終混合物は最適強度より低い強度を有する。ｅＰＴＦＥの低い体積％装填では、エラストマーの体積は最終混合物が最適強度よりも低い強度を有するほど大きな程度にｅＰＴＦＥの空隙体積を超える。
【００２２】
好ましくは、離散した充填材片の空隙体積はエラストマーの体積よりも低いが、低減された強度となるほどには空隙体積が低くない。
【００２３】
例３に記載されるような本発明のチューブを、離散したｅＰＴＦＥメンブレン片をシリコーンエラストマーと混合し、その後、その充填材入りエラストマーをマンドレルの周囲に射出成形し、次いで、マンドレルを回転させることにより製造した。マンドレルを回転させることは離散したｅＰＴＦＥ片を円周方向に配向させる役割を果たした。離散した小片を配向させることは追加の強度の利点を提供する。チューブを後述するローラーポンプ試験に付し、破損までに１４００万サイクル（１回のサイクルは１回のポンプ回転に対応する）生き延びた。比較において、離散したｅＰＴＦＥ片を含ませないこと及びマンドレルを回転させないことを除いては同様に製造したチューブ（すなわち、比較例Ｃの製品）は４２００サイクルしか生き延びなかった。比較例Ｄの市販のシリカ充填シリコーンチュービングは９０００サイクル生き延びた。
【００２４】
ローラーポンプチュービングを形成したときに、架橋の前に、マンドレルを回転することが好ましい。この技術は離散した小片を円周方向に整列させ、それにより、チューブの半径方向の強度を向上し、そしてエラストマーのみを含む半径方向のセクションが存在しないように小片を分散させる。円周方向の整列は離散した小片の中の折り畳みが比較的に存在しないことにより証明される。その結果、チュービング破裂圧力を改良し、そして使用時耐久性を改良する。このプロセスでは、また、高圧輸送チュービングなどの他の用途のためのチュービングをうまく製造することになる。
【００２５】
本発明は、また、製品性能を向上させるように設計された特別のチュービング形態を形成することを可能にする。たとえば、ローラーポンプチュービングは設置を補助しそして使用の間のチュービングに対する応力を最小化するようにＵ−形状の形態で製造することができる。高強度の末端継ぎ手及びチュービングの移動を抑制することを助ける外側チュービング表面上の隆起部分を、チュービングを製造するときに成形し、それにより、追加のプロセス工程を無くすこともできる。
【００２６】
例４に記載されるような本発明の平坦シート材料を、Viton (登録商標)フルオロエラストマーと混合した離散したｅＰＴＦＥメンブレン片を用いて製造した。比較例Ｅの別の平坦シート材料を例４に記載したのと同様に製造したが、離散したｅＰＴＦＥ片を含ませなかった。例４の本発明の材料は比較例Ｅの製品（２５．１ｋｇ／ｃｍ）と比較して、ずっと高い引裂強度（９２．９ｋｇ／ｃｍ）を示し、５０％伸び率及び１００％伸び率の両方で、実質的により高い引張強さを示した。
【００２７】
さらに、周囲温度でより低い最大引張強さを有するにも係わらず、本発明の材料は１２５℃での比較例Ｅの製品（４．０ＭＰａ）と比較して、１２５℃でずっと高い最大引張強さ（６．２ＭＰａ）を示した。
【００２８】
本発明の別の実施形態において、離散した不織ポリエステル材料片をエラストマーと混合し、例５の高強度平坦シート製品を提供した。さらに、例６及び７は他のタイプのｅＰＴＦＥ材料をエラストマーと混合し、他の高強度平坦シート材料を形成することを記載する。
【実施例】
【００２９】
下記の実施例は本発明の実施形態を例示することを目的とし、いかなる方法でも限定することを意図しない。むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲に規定されるとおりの全範囲を与える。
例
試験方法
引張強さ及び弾性率試験
ｅＰＴＦＥメンブレンサンプルの引張強さ試験を５０．８ｃｍ／分のクロスヘッド速度及び５．０８ｃｍのジャー分離を用いて行った。ｅＰＴＦＥ繊維サンプルの引張強さ試験を２５．４ｃｍ／分のクロスヘッド速度及び２５．４ｃｍのジャー分離を用いて行った。
【００３０】
ｅＰＴＦＥメンブレンサンプルのマトリックス引張強さは、非多孔性ＰＴＦＥの密度（２．２ｇ／ｃｃ）／延伸した材料のバルク密度の比を引張強さに掛けることにより計算した。
【００３１】
繊維デニール（９０００メートル当たりのグラム）を、９メートルの繊維のグラムでの重量を測定し、その後、１０００の値を掛けることにより計算した。
【００３２】
実施例において記載したエラストマーをベースとするサンプルの試験について以下の手順に従った。ドッグボーン形状のサンプルを、ＡＳＴＭ Ｄ４１２−０６ａ（ダイD-412−C-Imp，ODC Tooling & Molds,Batavia, IL）の図２に示す寸法にしたがって平坦シート材料から切断した。すなわち、ゲージ長さは３．３ｃｍであり、サンプル幅は６ｍｍであった。試験を引張試験機械（Model 5567, Instron, Norwood, MA）で下記の条件を用いて行った：７．６ｃｍのグリップ分離及び３０．５ｃｍ／分のクロスヘッド速度。
【００３３】
引張試験を１２５℃でも行った。加熱したチャンバー（Environmental Chamber Model3119-006, Instron, Norwood, MA）を上記の引張試験機に追加し、試験の間に試験サンプルを包囲した。
【００３４】
チュービングサンプルの引張強さ試験を３０．５ｃｍ／分のクロスヘッド速度、５．１ｃｍのゲージ長さ及び５．１ｃｍのジョー分離を用いて行った。
【００３５】
ピーク力の値を用いて引張強さを計算した。最大引張強さでの％伸び率、５０％伸び率ので引張強さ及び１００％伸び率での引張強さも計算して、エラストマー材料の弾性率を特性化した。平坦シートの厚さを厚さゲージ（Model MT60M, Heidenhain Corporation, Schaumburg, IL）を用いて測定し、そしてチュービング壁厚をカリパス(Starrett electronic slide caliper model 797B-12/300, LS Starrett Corporation, Athol, MA)を用いて測定した。
【００３６】
３つのサンプルから得られた平均の結果として引張強さの値を報告した。最大引張強さでの％伸び率、５０％伸び率での引張強さ及び１００％伸び率での引張強さの値を１つのサンプルに関して報告した。
【００３７】
密度試験
円形切断ツールを用いて１１．３ｃｍ直径のサンプルを形成した。サンプルを計量しそしてその厚さを測定した。サンプル面積と厚さとの積によりサンプルの質量を割ることにより密度を計算した。密度の値を３つのサンプルから得られる平均結果として報告した。
【００３８】
引裂試験
ドッグボーン形状のサンプルをＡＳＴＭ Ｄ６２４−００（２００７年に再承認）(Type D-624-B-Slit-IMP, ODC Tooling & Molds, Batavia, IL)の図１に示す寸法にしたがって平坦シート材料から切断した。すなわち、ゲージ長さは６８ｍｍであり、最小サンプル幅（寸法Ｇ）は１０．２ｍｍであり、外側半径（寸法Ｅ）は４３ｍｍであり、内側半径（寸法Ｆ）は１２．５ｍｍであった。
【００３９】
試験を引張試験機械（Model 5567, Instron, Norwood, MA）で下記の条件を用いて行った：７．６ｃｍのグリップ分離及び３０．５ｃｍ／分のクロスヘッド速度。引裂強度を、試験サンプルの厚さによりピーク力値を割ることにより計算した。引裂強度を３つのサンプルからの平均結果として報告した。
【００４０】
バブルポイント試験
エタノールバブルポイント（ＥＢＰ）をＡＳＴＭ Ｆ３１ ６−０３の一般教示にしたがって毛細管流ポロメータ（Capillary Flow Porometer） (Model CFP 1500 AEXL、Porous Materials Inc., Ithaca, NYより)を用いて測定した。サンプルメンブレンをサンプルチャンバー中に入れ、そして表面張力が２０．１ダイン／ｃｍであるSilWick シリコーンフルイド(Porous Materials Inc.から入手可能)により濡らした。サンプルチャンバーの底部固定具は２．５４ｃｍ直径、３．１７５ｍｍ厚さの多孔質金属ディスクインサート(Mott Metallurgical, Farmington, CT, 40ミクロン多孔性金属ディスク)を有し、サンプルチャンバーの上部固定具は３．２ｍｍ直径の孔を有した。Capwinソフトウエアバージョン7.73.012を用いて、下記のパラメータをすぐ下の表に特定されるとおりに設定した。バブルポイントについて示す値は３つの測定の平均である。
【００４１】
【表１】
【００４２】
ジュロメータ試験
ジュロメータ測定を、ショアA ジュロメータ試験機model HT-651 OA, Colead Industrial Company Limited, Heilongjiang, Chinaを用いて製造者の指示にしたがって行った。ジュロメータ値は３つのサンプルからの平均結果として報告した。
【００４３】
ローラーポンプ試験
マスターフレックスLS ぜん動ポンプ(Cole-Parmer Vernon Hills, IL)を入手した。そのポンプは調節可能な咬み合いポンプヘッド(Master Flex easy-load II Model 77201-62 Cole-Parmer Vernon Hills, IL)を備えていた。42.5 Lの高密度ポリエチレンタンクを入手し、そして水で充填した。
【００４４】
強化シリコーンチュービングの長さ方向の１つの末端はクイック接続フィッティングを備えていた。チューブの反対側の末端を水中に沈めた。チュービングの試験セクションをこのチューブのクイック接続フィッティングに取り付け、そして試験されるチューブをポンプヘッド内に配置した。チュービングの試験セクションの反対側の末端を高圧可とう性チューブに取り付けられたクイック接続フィッティングに接続し、それは、次いで、スワジロック 1/4"(0.64 cm)（FNPTステンレススチールフィッティング, Swagelok, Solon, OH)に接続されていた。
【００４５】
流量計 (ECOLAB Oval ギアメータプラス, ECOLAB Engineering GmbH 83309 Siegsdorf, Germany)をスワジロック1/4" (0.64 cm)であるFNPTステンレススチールフィッティングに接続した。圧力ゲージ及び背圧レギュレータ(KBPlE0A4a5a20000, Swagelok, Solon, OH) をスワジロック1/4" (0.64 cm) FNPTステンレススチールフィッティングにより圧力ゲージのアウトフローに接続した。強化シリコーンチューブを、レギュレータから水タンクに戻して接続した。
【００４６】
試験を次のように行った。最大に設定した咬み合いギャップを用いて、ポンプヘッドを閉塞した。ポンプを開始し、６００ｒｐｍに設定した。圧力レギュレータを２．７６ｂａｒに設定した。流速が最大となるまで咬み合いギャップを減らした。圧力レギュレータを２．７６ｂａｒに再調節した。
【００４７】
２５０ｍｌ／分未満の流速又は試験サンプル破壊のどちらかが最初に起こったときに対応するサイクル数（回転数）として破損を定義した。６００ｒｐｍのポンプ速度では、試験時間１時間は３６，０００サイクルに対応する。報告した値は１つのサンプルの結果を示す。
【００４８】
表１及び表２は例の組成及び製品の特性をそれぞれ要約している。
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】
例１-ｅＰＴＦＥを含むシリコーン平坦シート
下記の特性を有するアモルファスロックされた延伸ＰＴＦＥメンブレンを得た：０．０２ｍｍの厚さ、０．４４ｇ／ｃｃの密度、０．２０ＭＰａのＥＢＰ、５９．２ＭＰａの１方向のマトリックス引張強さ及び１０６．７ＭＰａの直交方向のマトリックス引張強さ。試験を上述のように行った。少なくとも約１００層のメンブレンを積層し、次いで、約１．３ｃｍｘ１．３ｃｍの正方形片に切断した。
【００５１】
医療グレードの液体シリコーンエラストマー（パート番号SLE 5700, Momentive Performance Materials, Inc., Albany, NY)を入手し、そして製造者の指示にしたがって２つの成分を混合した。
【００５２】
ドーミキサーを入手した(モデル番号PM20, Planetary Mixer, Berkel Company, South Bend, IN)。混合ボールを秤に置き、そして 測定した。ｅＰＴＦＥの正方形片及びエラストマーを混合ボール中で、合計組成物の１６．４体積％のｅＰＴＦＥの割合(合計組成物体積の約３０質量％のｅＰＴＦＥ)で混合した。材料のブレンディングを平らな泡立て器(パート番号PM20-00045, South Bend, IN)及び速度１に設定したミキサーを約２時間用いて行い、エラストマー混合物を形成した。ブレンディングはエラストマー混合物が均一なコンシステンシーを視覚的に示すまで、すなわち、ｅＰＴＦＥ正方形片が均一に分散し、そしてエラストマーにより湿潤化されることを観察するまで行った。
【００５３】
７０ｇの量のエラストマー混合物を１５．２ｃｍ×１５．２ｃｍの単一キャビティー引張スラブ成形型(ASTM D3182成形型, Leverette A Anderson Company Copley, OH)中に入れ、正方形サンプルを形成した。成形型を閉じ、そしてプレス(Carver model M プレス, Carver Inc Wabash, IN)の熱平板の間に配置した。平板の温度は１６５℃に設定した。成形型を４５３６ｋｇの力で約１５分間加圧した。
【００５４】
成形型をプレスから取り出した。平坦シートサンプルを成形型から取り出し、そして水中でクエンチした。バリをトリミングし、そしてサンプルを１６５℃に設定した熱風炉中に約１５時間配置することによりさらに熱処理した。平坦シートを炉から取り出し、そして冷却した。
【００５５】
平坦シートからのサンプルを、その後、試験して物性を特性化した。試験を上記の方法にしたがって行った。
【００５６】
下記の試験結果を得た:２．１ｍｍの厚さ、１２．３ＭＰａの引張強さ、最大引張強さで２２３％の伸び率、５０％伸び率で２．０ＭＰａの引張強さ、１００％伸び率で４．８ＭＰａの引張強さ、９５．３ｋｇ／ｃｍの引裂強度及び６７．５のショアAジュロメータ。製品の断面の光学顕微鏡写真を図１に示す。図の右下角のバーは２００μｍの長さに対応する。
【００５７】
比較例Ａ-ｅＰＴＦＥを含まないシリコーン平坦シート
ｅＰＴＦＥをエラストマーに添加せず、そのため、ブレンディングプロセスを行わなかったことを除いては、例１に記載されたように平坦シートを製造し、試験した。
【００５８】
下記の試験結果を得た:２．０ｍｍの厚さ、５．５ＭＰａの引張強さ、最大引張強さで４１５％の伸び率、５０％伸び率で０．４ＭＰａの引張強さ、１００％伸び率で０．８ＭＰａの引張強さ、５．０ｋｇ／ｃｍの引裂強度及び５０．４のショアAジュロメータ。
【００５９】
比較例Ｂ-市販のシリカ充填シリコーンで製造した平坦シート
市販のシリカ充填シリコーンエラストマー(Silbione（登録商標）HCRA 4160,Bluestar Silicones, Inc., East Brunswick, NJ)を入手し、例１に記載したのと同様に成形しそして試験した。
【００６０】
下記の試験結果を得た:２．４ｍｍの厚さ、８．６ＭＰａの最大引張強さ、最大引張強さで８３４％の伸び率、５０％伸び率で０．９ＭＰａの引張強さ、１００％伸び率で１．３ＭＰａの引張強さ、２４．７ｋｇ／ｃｍの引裂強度及び５６．０のショアAジュロメータ。
【００６１】
例２ａ−低装填％のｅＰＴＦＥを含むシリコーン平坦シート
合計組成物体積の４．８体積％のｅＰＴＦＥメンブレン（合計組成物体積の約１０質量％のｅＰＴＦＥメンブレン）をシリコーンに添加したことを除いては、例１に記載されたように平坦シートを製造し、試験した。
【００６２】
下記の試験結果を得た:２．３ｍｍの厚さ、５．０ＭＰａの最大引張強さ、最大引張強さで１６７％の伸び率、５０％伸び率で０．８ＭＰａの引張強さ、１００％伸び率で２．１ＭＰａの引張強さ、３０．３ｋｇ／ｃｍの引裂強度及び５７．０のショアAジュロメータ。製品の断面の光学顕微鏡写真を図２に示す。図の右下角のバーは２００μｍの長さに対応する。
【００６３】
例２ｂ−高装填％のｅＰＴＦＥを含むシリコーン平坦シート
合計組成物体積の２３．４体積％のｅＰＴＦＥメンブレン（合計組成物体積の約４０質量％のｅＰＴＦＥメンブレン）をシリコーンに添加したことを除いては、例１に記載されたように平坦シートを製造し、試験した。
【００６４】
下記の試験結果を得た:２．２ｍｍの厚さ、８．２ＭＰａの最大引張強さ、最大引張強さで９４％の伸び率、５０％伸び率で４．６ＭＰａの引張強さ、７７．４ｋｇ／ｃｍの引裂強度及び７４．２のショアAジュロメータ。
【００６５】
１００％伸び率での引張強さの値は得られなかった。というのは、サンプルが９４％伸び率で破壊したからである。製品の断面の光学顕微鏡写真を図３に示す。図の右下角のバーは２００μｍの長さに対応する。
【００６６】
例３−ｅＰＴＦＥを含むシリコーンチュービング
サイズ２４のチュービングを下記のように製造した。トランジションダイを有する５０ｍｍ直径の手動操作型スクリュー押出機を入手した。６．３．５ｍｍ直径のマンドレルを入手し、２．５ｃｍ長さのシリコーンブラッシング(ASTP-24ELP, W. L. Gore & Associates, Inc., Elkton, MD)を両端に取り付け、シャフトカラーで固定した。ブラッシングは成形型中でマンドレルを中央にする役割を果たし、そして成形型から出て行くエラストマーの流れを抑制する役割を果たした。結果として、マンドレル上のブラッシングの間の距離は２６０ｃｍであった。３０．５ｃｍ長さ及び１１．１ｍｍ直径の２ピースアルミニウムチューブ成形型を入手した。成形型中にマンドレルを配置して、成形型を組み立てそしてボルトで固定した。６．４ｍｍ直径を有するコネクタフィッティングを用いて、トランジションダイを成形型に接続した。
【００６７】
例１のエラストマーブレンドを押出機バレル内部に入れた。押出機スクリューを回転し、ブレンドされた材料を押出機バレルから成形型中に押し出した。ブレンドされた材料が分割線をとおして成形型から出てくるのを観測するまでスクリューを回転させた。実験室攪拌機(Model 138, Talboys Engineering Corp., Montrose, PA)を、マンドレルの１つの末端に固定されたドリルチャックに接続した。マンドレルを１６．９ｒｐｍの速度で３０秒間回転した。マンドレルから攪拌機を取り外し、その後、マンドレルとともにチューブ成形型をコネクタフィッティングから取り外した。コネクタフィッティングを受け入れるようになっている成形型中の孔を適切なサイズのフィッティングで塞いだ。
【００６８】
圧縮工程に次いで、成形型を水中でクエンチし、成形型を開放し、そしてチューブからバリをトリミングし、そしてマンドレルをチューブから除去したことを除いて、例１に記載されるとおりに成形型を熱プレス中に入れそして加工した。チューブを、その後、例１に記載されるように加熱した。チューブを炉から取り出し、そして冷却した。
【００６９】
その後、チューブサンプルを上記のとおりに試験し、物性を特性化した。下記の試験結果を得た:２．４ｍｍの壁厚さ、６．４ｍｍの内径、５．６ＭＰａの最大引張強さ、最大引張強さで６３％の伸び率、５０％伸び率で４．６ＭＰａの引張強さ、ローラーポンプ試験で破損まで１４，４００，０００サイクル。１００％伸び率での引張強さの値は得られなかった。というのは、サンプルが６３％伸び率で破壊したからである。
【００７０】
例Ｃ−ｅＰＴＦＥを含まないシリコーンチュービング
ｅＰＴＦＥをエラストマーに添加せず、このため、ブレンディングプロセスを行わず、そしてマンドレルを回転させなかったことを除いて例３に記載されるのと同様にしてサイズ２４のチューブを製造し、そして試験した。
【００７１】
下記の試験結果を得た:２．４ｍｍの壁厚さ、６．４ｃｍの内径、２．６ＭＰａの最大引張強さ、最大引張強さで７８％の伸び率、５０％伸び率で１．０ＭＰａの引張強さ、ローラーポンプ試験で破損まで４２００サイクル。１００％伸び率での引張強さの値は得られなかった。というのは、サンプルが７８％伸び率で破壊したからである。
【００７２】
比較例Ｄ-シリカを含む市販のチュービング
市販のサイズ２４のぜん動ポンプチュービング(ASTP-24ELP, W.L. Gore & Associates, Inc., Elkton, MD)を入手し、そして例３に記載されるのと同様に試験した。このチュービングはシリカ充填シリコーンを含む。
【００７３】
下記の試験結果を得た:２．４ｍｍの壁厚さ、６．４ｃｍの内径、４．８ＭＰａの最大引張強さ、最大引張強さで５０７％の伸び率、５０％伸び率で０．８ＭＰａの引張強さ、１００％伸び率で１．０ＭＰａの引張強さ、ローラーポンプ試験で破損まで９０００サイクル。
【００７４】
例４-ｅＰＴＦＥを含むVitonフルオロエラストマー平坦シート
下記のことを例外として例１に記載されるように平坦シートを製造しそして試験した。シリコーンエラストマーを使用する代わりに、フルオロエラストマーを使用した。６６％のメチルエチルケトン(52600890, Coyne Chemical, Croydon, PA)、３０％のフルオロエラストマー(MCWLG60MB, Eagle Elastomer, Peninsula, OH)、２％のアリルシアヌレート(DIAK 7, RT Vanderbilt Company, Norwalk, CT)、２％の有機過酸化物(59123, Ashland Distribution, Dublin, OH)の混合物を得た。実験室ミキサー(Stir-Pac, Cole-Parmer Instrument Co., Vernon Hills, IL)を入手した。２．５リットルのプラスチック混合容器を秤の上に置き、そして秤量した。ｅＰＴＦＥ正方形片及びフルオロエラストマーをプラスチック混合容器内で合計固形分の１５．０体積％のｅＰＴＦＥ(合計固形分の約１７．０質量％)の割合で混合した。
【００７５】
材料のブレンディングを３ブレードミキサープロペラ及び速度１０（約２３００ｒｐｍ）に設定したミキサーを用いて約２時間行い、エラストマー混合物を形成した。ブレンディングはエラストマー混合物が均一なコンシステンシーを視覚的に示すまで、すなわち、ｅＰＴＦＥ正方形片が均一に分散し、そしてエラストマー及び溶剤により湿潤化されることを観察するまで行った。エラストマー混合物を寸法３８ｃｍ×５１ｃｍの浅いパン中にキャスティングし、約１．２ｃｍの厚さにまで広げた。材料を８０℃に設定した熱風炉中に約１５時間入れ、溶剤を除去した。乾燥した平坦シートを炉から取り出し、そして冷却した。
【００７６】
約１３０ｇの平坦シートを、例１に記載された成形型の成形型寸法に近くなるように切断し、その後、成形型中に入れた。例１に記載されるように成形型を加熱し、圧縮した。平坦シートからのサンプルを、その後、試験し、物性を特性化した。試験を上記の方法にしたがって行った。
【００７７】
下記の試験結果を得た:２．５ｍｍの厚さ、１２．１ＭＰａの引張強さ、１２５℃で６．２ＭＰａの引張強さ、最大引張強さで１５８％の伸び率、５０％伸び率で５．３ＭＰａの引張強さ、１００％伸び率で７．１ＭＰａの引張強さ、９２．９ｋｇ／ｃｍの引裂強度及び８０．１のショアAジュロメータ。
【００７８】
比較例Ｅ-ｅＰＴＦＥを含まないVitonフルオロエラストマー平坦シート
ｅＰＴＦＥをエラストマーに添加せず、そのため、ブレンディングプロセスを行わなかったことを除いては、例４に記載されたように平坦シートを製造し、試験した。
【００７９】
平坦シートからのサンプルを試験し、物性を特性化した。試験は上記の方法にしたがって行った。
【００８０】
下記の試験結果を得た:２．２ｍｍの厚さ、１７．１ＭＰａの引張強さ、１２５℃で４．０ＭＰａの引張強さ、最大引張強さで８０１％の伸び率、５０％伸び率で０．８ＭＰａの引張強さ、１００％伸び率で１．２ＭＰａの引張強さ、２５．１ｋｇ／ｃｍの引裂強度及び６１．６のショアAジュロメータ。
【００８１】
例５-不織ポリエステルを含むシリコーン平坦シート
４０ｇ／ｍ２の不織ポリエステル(40GSM Cranemat, Crane Nonwovens, Inc. Dalton, MA)をｅＰＴＦＥメンブレンの代わりに用い、下記のとおりにエラストマーとブレンドしたことを除いては例１に記載されるのと同様に平坦シートを製造しそして試験した。離散した正方形片（約１．３ｃｍ×１．３ｃｍ）の不織ポリエステル材料及びエラストマーを混合ボール中で、合計組成物の体積の１５．４％の不織材料（合計組成物の体積の約２０質量％の不織材料）の割合で混合した。
【００８２】
下記の試験結果を得た:２．５ｍｍの厚さ、６．６ＭＰａの引張強さ、最大引張強さで３７％の伸び率、５８．０ｋｇ／ｃｍの引裂強度及び８４．９のショアAジュロメータ。５０％伸び率及び１００％伸び率での引張強さのデータは得ることができなかった。というのは、サンプルは５０％未満の３７％で破壊したからである。
【００８３】
例６-代わりのｅＰＴＦＥ構造を含むシリコーン平坦シート
例１のｅＰＴＦＥメンブレンの代わりに異なるｅＰＴＦＥメンブレンを用いたことを除いては、例１に記載されるように平坦シートを製造しそして試験した。本例のアモルファスロックされたｅＰＴＦＥは下記の特性を有した：０．０７７ｍｍの厚さ、０．２１ｇ／ｃｃの密度、０．００８ＭＰａのＥＢＰ、６７．１ＭＰａの１方向のマトリックス引張強さ及び１３２．２ＭＰａの直交方向のマトリックス引張強さ。
【００８４】
平坦シートについて下記の試験結果を得た:２．２ｍｍの厚さ、６．１ＭＰａの引張強さ、最大引張強さで９４％の伸び率、５０％伸び率で３．８ＭＰａの引張強さ、４９．８ｋｇ／ｃｍの引裂強度及び７８．０のショアAジュロメータ。１００％伸び率での引張強さのデータは得ることができなかった。というのは、サンプルは１００％未満の９４％で破壊したからである。
【００８５】
例７-代わりのｅＰＴＦＥ構造を含むシリコーン平坦シート
例１のｅＰＴＦＥメンブレンの代わりに異なるｅＰＴＦＥメンブレンを用い、ブレンディング工程を少なくとも５時間延長し、材料のブレンディングを改良したことを除いては、例１に記載されるように平坦シートを製造しそして試験した。この、より長いブレンディングプロセスでも、得られる材料は例１のブレンドされた材料で達成されたのと同一のレベルの均一性を達成しなかった。
【００８６】
本例のアモルファスロックされたｅＰＴＦＥは下記の特性を有した：０．００５５ｍｍの厚さ、１．０２ｇ／ｃｃの密度、０．６２ＭＰａのＥＢＰ、８３２．７ＭＰａの１方向のマトリックス引張強さ及び２５５．４ＭＰａの直交方向のマトリックス引張強さ。
【００８７】
平坦シートについて下記の試験結果を得た:２．２ｍｍの厚さ、５．３ＭＰａの引張強さ、最大引張強さで８６％の伸び率、５０％伸び率で２．９ＭＰａの引張強さ、４９．０ｋｇ／ｃｍの引裂強度及び７１．９のショアAジュロメータ。１００％伸び率での引張強さのデータは得ることができなかった。というのは、サンプルは１００％未満の８６％で破壊したからである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマー及び該エラストマー全体にわたって分布している離散した多孔質材料片を含む組成物。
【請求項２】
前記多孔質材料は延伸ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む、請求項１記載の組成物。
【請求項３】
さらに、５０％伸び率での引張応力は約１ＭＰａより大きい、請求項１記載の組成物。
【請求項４】
さらに、５０％伸び率での引張応力は約１．５ＭＰａより大きい、請求項１記載の組成物。
【請求項５】
さらに、１００％伸び率での引張応力は約２ＭＰａより大きい、請求項１記載の組成物。
【請求項６】
さらに、１００％伸び率での引張応力は約３ＭＰａより大きい、請求項１記載の組成物。
【請求項７】
さらに、１００％伸び率での引張応力は約４ＭＰａより大きい、請求項１記載の組成物。
【請求項８】
さらに、引裂強度は約２５ｋｇ／ｃｍより大きい、請求項１記載の組成物。
【請求項９】
さらに、引裂強度は約５０ｋｇ／ｃｍより大きい、請求項１記載の組成物。
【請求項１０】
さらに、引裂強度は約７５ｋｇ／ｃｍより大きい、請求項１記載の組成物。
【請求項１１】
射出成形、圧縮成形及び押出成形に適合されている、請求項１記載の組成物。
【請求項１２】
前記離散した延伸ＰＴＦＥ片は組成物の体積の約２〜６０体積％の量で存在する、請求項２記載の組成物。
【請求項１３】
前記離散した延伸ＰＴＦＥ片は組成物の質量の約４〜４０質量％の量で存在する、請求項２記載の組成物。
【請求項１４】
前記離散した延伸ＰＴＦＥ片は組成物の体積の１０〜２０体積％の量で存在する、請求項２記載の組成物。
【請求項１５】
前記離散した延伸ＰＴＦＥ片は組成物の質量の約２０〜３５質量％の量で存在する、請求項２記載の組成物。
【請求項１６】
前記離散した延伸ＰＴＦＥ片は組成物の体積の約１６体積％の量で存在する、請求項２記載の組成物。
【請求項１７】
前記離散した延伸ＰＴＦＥ片は組成物の質量の約３０質量％の量で存在する、請求項２記載の組成物。
【請求項１８】
前記エラストマーはシリコーン、フルオロエラストマー、ペルフルオロエラストマー及びペルフルオロポリエーテルからなる群より選ばれる液体もしくは液化の架橋可能なエラストマーである、請求項１記載の組成物。
【請求項１９】
前記組成物は最大引張強さが前記エラストマー単独の最大引張強さの少なくとも２００％である、請求項１記載の組成物。
【請求項２０】
前記多孔質材料は多孔質ポリエステルを含む、請求項１記載の組成物。
【請求項２１】
さらに、２５％伸び率での引張応力は約２ＭＰａよりも大きい、請求項２０記載の組成物。
【請求項２２】
さらに、引裂強度は約２５ｋｇ／ｃｍより大きい、請求項２０記載の組成物。
【請求項２３】
平坦シートの形態の請求項１記載の組成物。
【請求項２４】
Ｏ−リングの形態の請求項１記載の組成物。
【請求項２５】
ガスケットの形態の請求項１記載の組成物。
【請求項２６】
ダイアフラムの形態の請求項１記載の組成物。
【請求項２７】
メカニカルシールの形態の請求項１記載の組成物。
【請求項２８】
人工血管の形態の請求項１記載の組成物。
【請求項２９】
エラストマー及び該エラストマー全体にわたって分布している離散した延伸ＰＴＦＥ片を含むチューブの形態の組成物であって、さらに、０．３ＭＰａのポンプ圧力及び６００ＲＰＭでのポンプ寿命が約１時間を超える組成物。
【請求項３０】
さらに、０．３ＭＰａのポンプ圧力及び６００ＲＰＭでのポンプ寿命が約１０時間を超える、請求項２９記載の組成物。
【請求項３１】
さらに、０．３ＭＰａのポンプ圧力及び６００ＲＰＭでのポンプ寿命が約５０時間を超える、請求項２９記載の組成物。
【請求項３２】
さらに、０．３ＭＰａのポンプ圧力及び６００ＲＰＭでのポンプ寿命が約１００時間を超える、請求項２９記載の組成物。
【請求項３３】
前記離散した延伸ＰＴＦＥ片は実質的に円周方向に整列している、請求項２９記載の組成物。
【請求項３４】
前記エラストマーはシリコーンである、請求項２９記載の組成物。
【請求項３５】
（ａ）エラストマーを提供すること、
（ｂ）延伸ＰＴＦＥメンブレンを提供すること、
（ｃ）前記延伸ＰＴＦＥメンブレンを離散した小片に切断すること、及び、
（ｄ）前記離散した小片を前記エラストマー中に剪断ミキサーを用いてブレンドし、強化エラストマーを形成すること、
の工程を含む、強化エラストマー組成物の製造方法。
【請求項３６】
前記強化エラストマーを所望の形状に押出成形することをさらに含む、請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
前記強化エラストマーを所望の形状に射出成形することをさらに含む、請求項３５記載の方法。
【請求項１】
エラストマー及び該エラストマー全体にわたって分布している離散した多孔質材料片を含む組成物。
【請求項２】
前記多孔質材料は延伸ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む、請求項１記載の組成物。
【請求項３】
さらに、５０％伸び率での引張応力は約１ＭＰａより大きい、請求項１記載の組成物。
【請求項４】
さらに、５０％伸び率での引張応力は約１．５ＭＰａより大きい、請求項１記載の組成物。
【請求項５】
さらに、１００％伸び率での引張応力は約２ＭＰａより大きい、請求項１記載の組成物。
【請求項６】
さらに、１００％伸び率での引張応力は約３ＭＰａより大きい、請求項１記載の組成物。
【請求項７】
さらに、１００％伸び率での引張応力は約４ＭＰａより大きい、請求項１記載の組成物。
【請求項８】
さらに、引裂強度は約２５ｋｇ／ｃｍより大きい、請求項１記載の組成物。
【請求項９】
さらに、引裂強度は約５０ｋｇ／ｃｍより大きい、請求項１記載の組成物。
【請求項１０】
さらに、引裂強度は約７５ｋｇ／ｃｍより大きい、請求項１記載の組成物。
【請求項１１】
射出成形、圧縮成形及び押出成形に適合されている、請求項１記載の組成物。
【請求項１２】
前記離散した延伸ＰＴＦＥ片は組成物の体積の約２〜６０体積％の量で存在する、請求項２記載の組成物。
【請求項１３】
前記離散した延伸ＰＴＦＥ片は組成物の質量の約４〜４０質量％の量で存在する、請求項２記載の組成物。
【請求項１４】
前記離散した延伸ＰＴＦＥ片は組成物の体積の１０〜２０体積％の量で存在する、請求項２記載の組成物。
【請求項１５】
前記離散した延伸ＰＴＦＥ片は組成物の質量の約２０〜３５質量％の量で存在する、請求項２記載の組成物。
【請求項１６】
前記離散した延伸ＰＴＦＥ片は組成物の体積の約１６体積％の量で存在する、請求項２記載の組成物。
【請求項１７】
前記離散した延伸ＰＴＦＥ片は組成物の質量の約３０質量％の量で存在する、請求項２記載の組成物。
【請求項１８】
前記エラストマーはシリコーン、フルオロエラストマー、ペルフルオロエラストマー及びペルフルオロポリエーテルからなる群より選ばれる液体もしくは液化の架橋可能なエラストマーである、請求項１記載の組成物。
【請求項１９】
前記組成物は最大引張強さが前記エラストマー単独の最大引張強さの少なくとも２００％である、請求項１記載の組成物。
【請求項２０】
前記多孔質材料は多孔質ポリエステルを含む、請求項１記載の組成物。
【請求項２１】
さらに、２５％伸び率での引張応力は約２ＭＰａよりも大きい、請求項２０記載の組成物。
【請求項２２】
さらに、引裂強度は約２５ｋｇ／ｃｍより大きい、請求項２０記載の組成物。
【請求項２３】
平坦シートの形態の請求項１記載の組成物。
【請求項２４】
Ｏ−リングの形態の請求項１記載の組成物。
【請求項２５】
ガスケットの形態の請求項１記載の組成物。
【請求項２６】
ダイアフラムの形態の請求項１記載の組成物。
【請求項２７】
メカニカルシールの形態の請求項１記載の組成物。
【請求項２８】
人工血管の形態の請求項１記載の組成物。
【請求項２９】
エラストマー及び該エラストマー全体にわたって分布している離散した延伸ＰＴＦＥ片を含むチューブの形態の組成物であって、さらに、０．３ＭＰａのポンプ圧力及び６００ＲＰＭでのポンプ寿命が約１時間を超える組成物。
【請求項３０】
さらに、０．３ＭＰａのポンプ圧力及び６００ＲＰＭでのポンプ寿命が約１０時間を超える、請求項２９記載の組成物。
【請求項３１】
さらに、０．３ＭＰａのポンプ圧力及び６００ＲＰＭでのポンプ寿命が約５０時間を超える、請求項２９記載の組成物。
【請求項３２】
さらに、０．３ＭＰａのポンプ圧力及び６００ＲＰＭでのポンプ寿命が約１００時間を超える、請求項２９記載の組成物。
【請求項３３】
前記離散した延伸ＰＴＦＥ片は実質的に円周方向に整列している、請求項２９記載の組成物。
【請求項３４】
前記エラストマーはシリコーンである、請求項２９記載の組成物。
【請求項３５】
（ａ）エラストマーを提供すること、
（ｂ）延伸ＰＴＦＥメンブレンを提供すること、
（ｃ）前記延伸ＰＴＦＥメンブレンを離散した小片に切断すること、及び、
（ｄ）前記離散した小片を前記エラストマー中に剪断ミキサーを用いてブレンドし、強化エラストマーを形成すること、
の工程を含む、強化エラストマー組成物の製造方法。
【請求項３６】
前記強化エラストマーを所望の形状に押出成形することをさらに含む、請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
前記強化エラストマーを所望の形状に射出成形することをさらに含む、請求項３５記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２０１３−５２０５５３（Ｐ２０１３−５２０５５３Ａ）
【公表日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５５５０１９（Ｐ２０１２−５５５０１９）
【出願日】平成２３年２月８日（２０１１．２．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２３９８７
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１０６１４５
【国際公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（５９８１２３６７７）ゴア エンタープライズ ホールディングス，インコーポレイティド (279)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月８日（２０１１．２．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２３９８７
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１０６１４５
【国際公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（５９８１２３６７７）ゴア エンタープライズ ホールディングス，インコーポレイティド (279)
【Ｆターム（参考）】
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