Гибкий многослойный материал и способ его изготовления

Гибкий многослойный материал и способ его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к гибкому многослойному материалу, сформированному по меньшей мере из одного первого слоя из первого гибкого эластомера и одного второго слоя из второго гибкого эластомера, которые соединены между собой нанесенным на первый слой промежуточным слоем.

Кроме того, изобретение относится к способу изготовления гибкого многослойного материала по меньшей мере из одного первого слоя из первого гибкого эластомера и одного второго слоя из второго гибкого эластомера, которые соединены друг с другом нанесенным на первый слой промежуточным слоем.

Известно, что определенные эластичные искусственные материалы удается соединить между собой не без проблем. Так, например, невозможно соединить друг с другом слой из силикона и слой из полиуретана непосредственно или с помощью клеевых материалов. Поэтому нанесение покрытия из силикона всегда является проблематичным.

Подобная проблема возникает при нанесении покрытия на термопластические эластомеры, например такие как сформированные на основе стирол-изопрен-бутадиеновых блок-сополимеров или стирол-этилен/бутиленового сополимера. Эти термопластические эластомеры (ТРЕ) могут иметь высокое содержание масла, вследствие чего плоскостное связывание с другими материалами создает проблемы.

Из патентного документа US 2009/0240344 А1 известно соединение материалов с текстильным промежуточным слоем, который может сцепляться с обоими материалами. Правда, вследствие этого образованный многослойный материал утрачивает гибкость. Более того, увеличивается толщина слоя. Кроме того, из того же документа известно создание слоев с текстурированной поверхностью, например, в форме многочисленных крючков, чтобы тем самым достигнуть механического скрепления отлитого на них слоя из другого искусственного материала. Подобный способ является трудоемким.

Из патентного документа DE 2617678 А1 известно изготовление полимерного композитного материала из двух полимерных компонентов, из которых один представляет собой вулканизированный каучук и другой является иным, отличающимся вулканизированным каучуком или полимером. Соединение полимерных компонентов выполняется тем, что на граничной поверхности компонентов предусмотрен гранульный связующий слой, который преимущественно содержит частицы углерода и/или кремниевого соединения. Этот слой проникает в оба компонента.

Из патентного документа DE 102008063818 А1 известно нанесение снижающего трение слоя на ортопедическую прокладку из эластомера с наполнителем из текучей среды, эластомерного геля, пластифицированных термопластических полимеров или из полиуретана, для чего полимеризованная прокладка подвергается предварительной обработке по меньшей мере в одной стадии, в которой летучие компоненты удаляются с поверхности и затем на прокладку наносится покрытие из неполярного полимера, повышающего сопротивление слипанию. При этом полимерный покровный материал может представлять собой поли-пара-ксилилен (общеупотребительное тривиальное наименование: парилен).

В основу настоящего изобретения положена задача обеспечить возможность плоскостного соединения первого гибкого эластомера со вторым гибким эластомером с образованием гибкого многослойного материала, в котором гибкость заметно не ухудшается из-за промежуточного слоя, и не требуется значительное увеличение толщины многослойного материала вследствие промежуточного слоя.

Для решения этой задачи гибкий многослойный материал упомянутого вначале типа отличается тем, что промежуточный слой представляет собой париленовый слой с неоднородной поверхностью и что второй эластомер или связанный со вторым слоем клеевой материал, по меньшей мере частично, заполняет неоднородности на поверхности париленового слоя.

Кроме того, задача решена с помощью способа упомянутого вначале типа тем, что на первый слой наносится париленовый слой таким образом, что париленовый слой наносится методом CVD так, что париленовый слой имеет обусловленную неоднородной поверхностью поверхностную шероховатость, и что второй эластомер или связанный со вторым слоем клеевой материал в жидкой форме наносится на париленовый слой так, что заполняются, по меньшей мере частично, неоднородности на поверхности париленового слоя.

Согласно изобретению тем самым применяется париленовый слой, который действует в качестве усилителя сцепления. Это является неожиданным, так как парилен известен как снижающий трение материал, что подразумевает лишь незначительную адгезию на его поверхности.

Однако основу настоящего изобретения составляет тот научный факт, что париленовый слой, в частности, когда он нанесен методом CVD (химического осаждения из газовой фазы), может образовывать неоднородную поверхность. Сформированные таким образом поверхности не препятствуют снижению коэффициента трения на поверхности парилена, однако обеспечивают возможность заполнения неоднородностей жидким полимером, так что второй эластомер в жидкой форме или связанный со вторым слоем второго эластомера клеевой материал в жидкой форме может сцепляться с поверхностью париленового слоя и тем самым создавать преимущественно механическое связывание второго слоя с первым слоем. Неоднородности могут иметь расширяющиеся внутрь углубления, которые содействуют сцеплению материалов друг с другом. При этом расширяющиеся внутрь углубления могут быть также образованы порами, которые увеличиваются от поверхности вглубь материала. Кроме того, при нанесении париленового слоя способом CVD образуется поверхность с неоднородной, сетчатой структурой из перекрещивающихся складок, которые в свою очередь обусловливают механическое сцепление слоев или по меньшей мере содействуют ему.

Было обнаружено, что нанесение стабильного покрытия из парилена на покрываемый первый эластомер оказывается затруднительным, в частности, когда париленовый слой наносится методом CVD на первый слой. Тем самым непосредственно на париленовый слой может быть нанесено покрытие, в частности, из силикона и термопластического эластомера, причем париленовый слой благодаря своим неоднородностям создает по меньшей мере также механическое сцепление со вторым эластомером или со связанным с ним клеевым материалом, когда второй эластомер или клеевой материал внедряется в неоднородности париленового слоя.

Поэтому необходимо, чтобы второй эластомер или создающий соединение со вторым эластомером клеевой материал в жидкой форме наносился на покрытый париленовым слоем первый эластомер, чтобы обеспечить возможность внедрения в неоднородности и, по меньшей мере частично, заполнить неоднородности вторым эластомером или клеевым материалом. При этом сцепляющее соединение возникает, в частности, тогда, когда неоднородности имеют расширяющиеся вглубь выемки, например, в форме порообразных промежутков.

Первый эластомер предпочтительно представляет собой силикон или термопластический эластомер. На этот первый эластомер наносится париленовый слой, предпочтительно методом CVD. Благодаря этому первый эластомер может быть соединен со вторым эластомером.

В качестве второго эластомера рассматривается, в частности, полиуретан или термопластический эластомер, для чего предпочтительно использование термопластического эластомера в качестве второго эластомера, в частности, когда первым эластомером является силикон. Может быть целесообразным, в частности для термопластического эластомера в качестве второго эластомера, что второй эластомер таким же образом покрывается слоем парилена, предпочтительно с помощью CVD, и затем покрытый первый эластомер и покрытый второй эластомер соединяются с помощью подходящего клеевого материала, в частности полиуретанового клея.

Нанесенный на первый слой париленовый слой предпочтительно имеет толщину между 0,4 и 5 мкм, более предпочтительно между 0,7 и 4 мкм, в частности 0,7 и 2 мкм. При этом париленовый слой в его тонком варианте может быть сформирован с помощью CVD однократным нанесением, тогда как для слоев с увеличенной толщиной целесообразно двукратное или трехкратное нанесение покрытий. Для малой толщины слоя с величиной 0,7 мкм в одном примере исполнения достигается значение шероховатости Rz 11,4 (высоты неровностей профиля), и значение средней шероховатости Ra 1,49. При трехкратном нанесении покрытия толщина слоя доводится до 1,56 мкм, которая ведет к значению Rz 30,9 и значению Ra 3,67.

В предпочтительном диапазоне толщин слоя эластичность обоих слоев из эластомеров не проявляет заметного снижения вследствие промежуточного слоя. Это также справедливо, когда для соединения со вторым эластомером покрытого слоем парилена первого эластомера используется клеевой материал, который предпочтительно изготовлен на основе полиуретана.

В качестве парилена (поли-пара-ксилилена) рассматривается, в частности, Parylen N как соответствующий изобретению усилитель сцепления. Опыты показали, что почти равнозначно применимы также варианты с Parylen F и Parylen С.

Соответствующий изобретению гибкий многослойный материал может найти применение в качестве плосколистового материала или в качестве формованного материала. Соединение обоих эластомеров друг с другом с образованием гибкого многослойного материала обеспечивает то преимущество, что различные достоинства обоих эластомеров используются в одном многослойном материале. Так, могут быть скомбинированы хорошая приспособляемость полиуретанового слоя с хорошими характеристиками восстановления формы и относительной нечувствительностью силиконового слоя. Подобным образом, могут сочетаться хорошая способность не раздражать кожу у термопластического эластомера, который имеет высокое содержание вазелинового масла, с механической стабильностью и прочностью на разрыв силиконового слоя. Поэтому предпочтительными комбинациями являются силикон в качестве первого эластомера и полиуретан в качестве второго эластомера и сочетание термопластического эластомера (ТРЕ) как первого эластомера с силиконом как вторым эластомером.

Особенно предпочтительным применением соответствующего изобретению многослойного материала является использование в качестве лайнера для протеза, который заменяет ампутированную конечность. При этом присоединение протеза производится с помощью чаши протеза, которая охватывает ампутационную культю, например, в случае ножного протеза на голени или на бедре. Лайнер надевается на ампутационную культю, например наворачивается благодаря его эластичности, чтобы прочно прилегать к ампутационной культе и приспосабливаться к неровностям ампутационной культи. Тем самым лайнер находится, например, непосредственно на коже ампутационной культи и поэтому должен иметь внутренний слой, хорошо переносимый кожей без раздражения. Он может состоять, например, из полиуретана или из ТРЕ. Если лайнер имеет, как это возможно с соответствующим изобретению гибким многослойным материалом, наружный слой, например, из силикона, то силикон обеспечивает механически стабильный наружный слой лайнера, который к тому же имеет хорошую способность к восстановлению формы, чтобы мягкий прокладочный внутренний слой из полиуретана или ТРЕ прижался к ампутационной культе, благодаря чему внутренний слой приспосабливается к неровностям поверхности ампутационной культи.

Во многих случаях также может быть целесообразным использовать мягко облегающие свойства полиуретана или ТРЕ с характеристиками восстановления формы силикона тем, что не раздражающий кожу и легко моющийся силикон образует внутренний слой лайнера и мягкий прокладочный эластомерный слой из полиуретана или ТРЕ составляет наружный слой. Впрочем, в этом случае может быть целесообразным оснащать наружный слой антифрикционным слоем, например, с помощью тканевого слоя или париленового покрытия, который тогда действует не как усилитель сцепления согласно изобретению, а в качестве - как это известно в прототипе - антифрикционного слоя. С помощью антифрикционного слоя может быть, например, облегчено введение охваченной лайнером ампутационной культи в чашу протеза или извлечение ампутационной культи из чаши протеза.

Для этого применения предпочтительны термопластические эластомеры, которые главным образом представляют собой термопластические эластомеры на основе SEBS (стирол-этилен/бутилен-стирол) или SIBS (стирол-изопрен/бутадиен-стирол), в частности стирол-изопрен-бутадиеновые блок-сополимеры и стирол-этилен/бутиленовый сополимер. Подобные обсуждаемые TPE представляют собой, например, Evopren-TPE-композиции фирмы AlphaGery Ltd., Англия, полимеры серии SEBS G фирмы KRATON Polymers GmbH, Германия, и Septon 4044 фирмы Kuraray Europe GmbH, Германия.

На чертежах представлен пример исполнения соответствующего изобретению гибкого многослойного материала в форме лайнера.

Как показано,

фиг.1 представляет продольный разрез, проведенный через лайнер из соответствующего изобретению гибкого многослойного материала;

фиг.2 представляет увеличенный участок продольного разреза для варианта лайнера согласно фиг.1;

фиг.3 представляет продольный разрез, проведенный через лайнер согласно фиг.2.

Представленный на фиг.1 лайнер имеет проксимальный открытый конец 1, дистальный закрытый конец 2 и между концами 1, 2 по существу цилиндрический или слегка конический протяженный срединный участок 3.

Лайнер состоит из первого, наружного слоя 4 из первого эластомера, например силикона, и из второго, внутреннего слоя 5 из второго, не раздражающего кожу эластомера, например полиуретана. Можно видеть, что толщина второго слоя 5 к дистальному концу 2 возрастает, чтобы улучшить мягкость прокладки для ампутационной культи на дистальном конце и обеспечить более высокую комфортность.

Первый слой 4 и второй слой 5 могут иметь плоскостное соединение друг с другом по всей длине лайнера.

При этом плоскостное соединение может распространяться на прилегающие друг к другу поверхности первого слоя и второго слоя полностью или только частично. Так, может быть достаточным, чтобы первый слой 4 и второй слой 5 были только частично связаны между собой, например в форме полос или распределенных по поверхности точечных соединений. Этот вариант, в частности, представляется вполне естественным при использовании клеевого материала.

Плоскостное соединение становится возможным потому, что первый слой 4 был покрыт имеющим (более подробно не показанным) неоднородные поверхности париленовым слоем, в частности нанесенным в качестве промежуточного слоя способом CVD. Когда париленовый слой нанесен способом CVD, он имеет напоминающую спеченный материал структуру с порообразными, расширяющимися вглубь материала промежутками, которые действуют как расширяющиеся углубления. Тогда второй слой 5, например из полиуретана, может быть нанесен непосредственно на покрытый первый слой, то есть без клеевого материала, когда второй слой при этом сначала образуется в одной форме так, что второй эластомер второго слоя 5 в жидкой форме приходит в контакт с образованной париленовым слоем внутренней стороной первого слоя 4. В результате этого жидкий материал второго эластомера второго слоя 5 частично внедряется в неоднородности нанесенного париленового слоя и тем самым обеспечивает прочное сцепление между вторым слоем 5 и первым слоем 4.

Правда, также возможно предварительное изготовление второго слоя 5 с формой, согласованной с первым слоем 4, и приклеивание в отформованном состоянии к первому слою 4. При этом используется клеевой материал, который, с одной стороны, создает прочное соединение со вторым эластомером второго слоя 5, и, с другой стороны, в жидком состоянии проникает в поры париленового слоя на внутренней поверхности первого слоя 4.

В частности, при описываемом склеивании второго слоя 5 с первым слоем 4 может быть осуществлен представленный на фиг.2 и 3 вариант, в котором выполняется плоскостное склеивание на дистальном конце 2 и на большей части области 3 оболочки, однако прерывается к проксимальному концу в области А на фиг.1, так что к проксимальному концу первый слой 4 как наружный слой и второй слой 5 как внутренний слой уже не соединены друг с другом, как это можно видеть в промежутке 6 между наружным первым слоем 4 и внутренним вторым слоем 5 в увеличенном изображении на фиг.2. Как разъясняет фиг.3, может быть так, что наружный первый слой 4 в области, в которой оба слоя 4, 5 не имеют плоскостного соединения между собой, то есть в области промежутка 6, отгибается наружу, чтобы, например, обеспечить уплотнение ближайшего края чаши протеза (не показанной), когда между лайнером и чашей протеза должно быть создано пониженное давление, посредством которого чаша протеза при использовании надежнее удерживается на охваченной лайнером ампутационной культе.

Фиг.3 разъясняет, что соединение между слоями 4 и 5 может быть выполнено с помощью клеевого материала 7.

Было установлено, что с помощью соответствующего изобретению париленового промежуточного слоя даже не способные в обычной ситуации к соединению между собой эластомеры могут прочно соединиться друг с другом и противостоять срезывающим силам, выдерживая усилия между 0,2 и 1,4 Н/мм. Эта сила сцепления является более чем достаточной для применения в качестве лайнера, однако без соответствующего изобретению париленового промежуточного слоя при соединении таких пар материалов, как силикон-полиуретан, ТРЕ-силикон и ТРЕ-полиуретан, не достигается, так как в случае этих пар материалов заметное адгезионное взаимодействие не обеспечивается.

1. Гибкий многослойный материал, образованный по меньшей мере из одного первого слоя (4) из первого гибкого эластомера и одного второго слоя (5) из второго гибкого эластомера, которые соединены друг с другом нанесенным на первый слой (4) промежуточным слоем, отличающийся тем, что промежуточный слой представляет собой париленовый слой с неоднородной поверхностью и что второй эластомер или связанный со вторым слоем (5) клеевой материал, по меньшей мере частично, заполняет неоднородности поверхности париленового слоя.

2. Гибкий многослойный материал по п.1, отличающийся тем, что первый слой (4) состоит из силикона или термопластического эластомера (ТРЕ).

3. Гибкий многослойный материал по п.1 или 2, отличающийся тем, что второй слой (5) состоит из полиуретана или ТРЕ.

4. Гибкий многослойный материал по п.1, отличающийся тем, что он выполнен как лайнер для протеза.

5. Гибкий многослойный материал по п.4 отличающийся тем, что второй слой (5) образует внутренний слой, который закрыт снаружи первым слоем (4).

6. Способ изготовления гибкого многослойного материала по меньшей мере из одного первого слоя (4) из первого гибкого эластомера и одного второго слоя (5) из второго гибкого эластомера, которые соединены между собой промежуточным слоем, отличающийся тем, что на первый слой (4) наносится париленовый слой так, что париленовый слой имеет обусловленную неоднородной поверхностью поверхностную шероховатость и что второй эластомер или связанный со вторым слоем (5) клеевой материал в жидкой форме наносится на париленовый слой так, что заполняются, по меньшей мере частично, неоднородности на поверхности париленового слоя.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что для первого слоя (4) используют силикон или ТРЕ.

8. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что используют ТРЕ или полиуретан для второго слоя (5).

9. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что париленовый слой наносят на первый слой (4) методом CVD.

10. Способ по п.8, отличающийся тем, что париленовый слой наносят на первый слой (4) методом CVD

11. Способ по п.6 или 7, где многослойный материал изготовляют в форме лайнера для протеза.

12. Способ по п.8, где многослойный материал изготовляют в форме лайнера для протеза.