このゴム熱硬化性材料は流体制御コンポーネントに適しています。

Nov 26, 2023

2020 年 8 月 31 日 ナンシー・クロッティ著

合成ポリイソプレンは、医療用流体制御コンポーネントにとって重要なポリマーとなっています。

ボブ・ファーガソン、バーネイ研究所

(画像提供：Vernay Laboratories)

天然ポリイソプレン (NR) および合成ポリイソプレン (IR) は、医療用流体制御コンポーネントおよびデバイス アセンブリに有用な特性を備えたゴム熱硬化性材料です。 これらの材料特性には、非常に高い伸び、高い引張強度、および引裂抵抗が含まれます。 また、変形後もすぐに元の形状に戻る復元力にも優れています。

このような特性により、IR は、手術器具周囲の流体漏れの防止、シートまたはインターフェースに対する流体制御バルブの再シール、および圧力調整膜を必要とする医療用途に最適です。 具体的な用途には次のようなものがあります。

これらのアプリケーションはすべて、動的シール要件と静的シール要件を組み合わせています。 弾力性は動的な材料特性であるため、その良い例です。

(画像提供: Vernay Industries)

動的機械分析装置は動的特性を定量化し、弾力性の特性を高めるためにさまざまなゴム配合の比較を可能にします。 たとえば、DMA を使用すると、化学者は動的複素弾性率、貯蔵弾性率、損失弾性率を定量化できます。

長年の研究により、貯蔵弾性率を高め、損失弾性率を下げると、ヒステリシスが減少し、より弾力性のあるレシピが得られることが示されています。

貯蔵弾性率は複素弾性率のバネ成分と考えてください。 用途によっては、ゴム部品が理想的なバネのような特性、つまり、すぐに反応し、ほぼすべてのエネルギーを返す (エネルギーを吸収したり減衰したりしない) ことが好ましい場合があります。 ゴムレシピの特性は、特に弾性率と損失率の比率を調整するために、さまざまなポリマー、充填剤、可塑剤、その他の成分を使用して調整されます。 これにより、化学者は、得られるゴム材料の特性を特に用途や部品の基準に適合させることができます。

IR 製剤の物理的特性に加えて、医療用途に関する特定の業界規制を満たすことが重要です。 これらの規制面には以下が含まれますが、これらに限定されません。 生体適合性 (USP クラス VI および ISO10993)、低抽出性医薬品、および場合によってはホワイトリストに登録されている材料 (FDA 21CFR177.2600)。 これらの規制には、細胞毒性、溶血、突然変異、感作、最大成分比率の制限、制限成分などの分野で材料が満たさなければならない性能特性と臨床検査に関する厳しい制限が含まれています。これらの要件を科学と化学に置き換えるには、さらなる検討が必要です。材料の粘度、レオロジー、および結果として生じる弾性率、弾性、化学的適合性などの物理的特性への影響を調べます。 微妙なバランスですね。

材料の配合と特性は重要ですが、それらが唯一の要素ではありません。 エラストマー材料と成形部品は、配合材料の特性、部品/工具の形状、成形プロセスという 3 つの重要な技術的側面のバランスに依存します。 いずれかを変更すると、残りの 2 つに影響します。

合成ポリイソプレンは多くの有益な材料特性と特徴を示しますが、アプリケーション基準をすべて満たす製品を製造するには、部品の形状と成形プロセスを考慮し、バランスを考慮する必要があります。

ボブ・ファーガソンは、Vernay Laboratories のグローバル研究開発担当副社長です。 彼の専門知識は、ゴム材料配合開発、添加剤としてのナノ粒子、磁性材料およびエレクトロレオロジー材料にあります。

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