JP2008536970A - ビーズ状ポリマーの表面処理方法 - Google Patents

Abstract

本発明はビーズ状ポリマーの表面処理方法に関し、セラミック素材への添加に際して、ビーズ状ポリマーをその強度および寸法安定性が増大するような特に簡易かつ効果的な方法で処理する。ビーズ状ポリマーを微粉砕用装置、特にミルに導入し、ビーズ状ポリマーの表面を均一な機械的手法で意図的にスクラッチ処理または粗面化する。

Description

本発明は、ビーズ状ポリマーの表面処理方法、およびかかる表面処理ビーズ状ポリマーの使用方法に関する。

ビーズ状ポリマーは、新製品製造のため、あるいはそれらの製造特性または製品特性の最適化のために、プラスチックあるいはセラミックス用添加剤として、工業技術または医療のような様々な部門で用いられている。

従来、セラミック基体の製造において、ビーズ状ポリマーはセラミック原料に添加され、さらなる処理段階において熱的に除去されていた。一時的添加ポリマーを用いて、セラミック体中に定義できる(definable)多孔性を創出する。

ビーズ状ポリマーは、スラリー、ペーストまたはパルプのような出発セラミック組成物中で特に低い液体要求（liquid need）を示すために選択、使用されてきた。このようにして、望ましくない収縮特性が回避される。ビーズ状ポリマーの別の利点は、それらが厳密に定義できる粒子サイズで製造され得る点である。

しかし、これまで用いられてきたビーズ状ポリマーの加工処理において、ビーズ状ポリマー含有量の増大に伴って、未強化(untempered)構成成分である未完成セラミック片の強度が急速に低下する結果、さらなる加工処理のための十分な強度がなくなることが発見されている。かかる現象は、特に、微細構造を伴って現れ、それは層構造の出現さえもたらし、全接触部位はそれらの内部硬度を失うに至る。

この現象は、全マトリックス中で複合体からビーズ状ポリマーが所々で離脱することに基づいている。この現象は、特に各構成成分が未だ湿っている場合に出現する。さらに、未熱処理の未完成片の耐摩耗性は、多くの分野での使用に不十分であることを分かった。

しかし、いわゆる沈殿ポリマー、または機械的に破壊したビーズ状ポリマーの使用は液体要求性の増大をもたらし、これは可塑性の有意の減少を伴うため、所望の要求性を満たすことができない。

したがって本発明の目的は、特に簡易且つ効果的な方法で、比較的低い液体要求性を有するように、かつ未完成セラミック片に添加する場合、特に、可塑性の低減を引き起こさず、むしろ強度および寸法安定性を増大するように、ビーズ状ポリマーを処理する方法を提供することである。

本発明によれば、かかる目的は、微粉砕用装置、特にミルにビーズ状ポリマーを導入し、ビーズ状ポリマーの表面を均一な機械的手法で、意図的にスクラッチ処理または粗面化することにより達成される。

微粉砕作用が有効に抑制されるような方法で、微粉砕用装置により加工処理して得られたビーズ状ポリマーにおいて、ビーズ状ポリマーの個々の粒子は、加工処理後にその表面に予定深度で均一に分布されているスクラッチ痕を示す。例えばエッチングによる化学的加工処理と比較して、本発明方法は、以後の加工処理に影響を及ぼし得る化学物質残渣が後に残らないという利益を有する。

本来平滑なビーズ状ポリマー表面上のスクラッチの増大に伴い、組成物の強度は増大するが、組成物の可塑性は恒久的に妨害されない。また、組成物の液体要求性はそれほど増大しない。特に、ポリマーの粒子サイズおよび幾何学的形状は、何らの有意の変化をも伴わずに維持される。

乾燥すると、スクラッチ処理または粗面化されたポリマー表面の磨耗挙動の減少が測定され、未完成セラミック片のさらなる熱処理により、出発組成物は、セラミックマトリックス中でポリマーにより形成される中空部位により生じる、対応する細孔形成を受ける。

意外にも、ミル、好ましくはストーンまたはディスク、ピン、スプリッティング、インパクトまたはクロスビーター・ミルの部類の微粉砕用装置は、処理パラメーター、例えば個々の加工処理ツールの使用時間および操作速度の意図的な選択を伴うビーズポリマーの微粉砕には通常は特に適切というわけではなく、むしろそれら装置はポリマー表面をスクラッチ処理または粗面化するだけであるということが示された。このようにして、特に個々のビーズ状ポリマー体の接着能力は、例えばマトリックス中のまたはマトリックスとビーズ状ポリマー体との係合またはより大きな摩擦により改良される。その結果は、硬度および複合体の改良、並びに強度増大である。

例えば表面処理中の機械および／または摩擦熱による、ビーズ状ポリマーの望ましくない熱変形および／またはビーズ状ポリマーの望ましくない接合を防止するために、微粉砕に用いるビーズ状ポリマーまたは装置を冷却することが好ましい。例えば冷却剤または冷凍剤の添加（これらは、その後再び除去される）を使用することができる。

この方法の特に有益な発展形態として、ビーズ状ポリマーは供給前および／または供給中に冷却される。

このような表面処理ビーズ状ポリマーは、好ましくはセラミック複合体中の空隙形成剤および／または細孔形成剤、または管形成剤として用いられる。

本発明に従ってスクラッチ処理または粗面化されたビーズ状ポリマーの添加により、セラミックの耐久限界（「疲労強度」とも呼ばれる）が向上する。

このような表面処理ビーズ状ポリマーの使用による機械的特性の向上の結果、その使用は、医療技術において、好ましくは骨セメントまたは歯科用セメントの製造のために大きな役割を果たす。

セメントマトリックス中のポリマーの配合における球体充填をできる限り密にするという要求にかんがみて、この分野でのビーズ状ポリマーの使用は一般的である。ビーズ状ポリマーとして、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）が通常は用いられる。このために、ポリマー粒子は、その大部分は、その場で、Ｘ線造影剤、開始剤系、およびポリマーの単量体であるマトリックス液を有する潜在的活性物質と混合される。セメントの硬化中、ポリマー粒子は他の構成成分と同様に単量体の凝固マトリックスに結合される。

本発明に従ってスクラッチ処理または粗面化されたビーズ状ポリマーの添加により、非処理平滑ポリマー部分を用いた場合に比べ実質的に高い強度がセメント複合体中で生み出される。非処理ポリマーセメントに比して、特に耐久限界が改良される。この正の作用は、いわゆる低粘度セメント、およびいわゆる高粘度セメント（いわゆる歯科用セメントと同様）の両方において発揮される。

従来のビーズ状ポリマーを有するセメント中の、セメントマトリックスからのポリマービーズの離脱のために通常懸念される破断、いわゆる疲労破断は、このような表面処理スクラッチまたは粗面化ビーズ状ポリマーの使用により回避される。これは、特に体内のインプラントの所望の長期持続または恒久的残存のために、特別な重要性を有する。

さらに、本発明方法に従って表面処理されたビーズ状ポリマーは、好ましくはラッカー生産および塗料生産における充填剤として用いられる。これらの特殊なラッカーおよび塗料は、スクラッチ処理または粗面化されたビーズ状ポリマーに起因して、磨耗耐性の向上により特に特性化される。

このような表面処理ビーズ状ポリマーの別の特に有益な使用は、表面コーティングとしての使用に見出されるものであるが、これは特に、このようなコーティングの抗滑り作用に因るものである。

実施例を用いて、以下、本発明をさらに詳細に説明する。

４０μｍの平均粒子サイズを有するメタクリレートを主成分とした市販のビーズ状ポリマーを短時間冷却し、次いで１つまたは複数の経路で、製粉機に似たディスクミル（円板スリットは接触しないよう調整されている）中で粉砕し、その際、研削砥石速度および研削砥石間隔を、被スクラッチ処理材料、すなわちビーズ状ポリマーの粉砕が生じないかまたはわずかな程度だけ生じるように調整する。このように処理したポリマーは、充填剤および細孔形成剤としてセラミック原料に添加し、さらに慣用的方法で処理する。

薬学的品質を有する市販のポリメチルメタクリレートを、ビーズ状ポリマーとして、ピンミル中でポリマービーズの表面をスクラッチ処理する。ピンミルのピンの回転速度、ビーズ状ポリマーの流量、およびおそらくは、運搬剤および冷却剤として付加される空気の量は、微粉砕作用が現れるように、またはわずかだけ現れるように調整し、ポリマー粒子を表面的にのみスクラッチ処理する。このようにして得られるポリマーを、他のセメント構成成分（骨セメント用または歯科用セメント用）と配合し、使用中に単量体と混合し、硬化させ、歯科使用には、いわゆる光硬化剤も用いることができる。

インパクトミル中で、衝撃速度が粒子破壊力を下回り、ポリマーのビーズが衝撃表面で表面的にスクラッチされるように、埋込電導性成分を有する染色ビーズ状ポリマーを処理する。ポリマーの熱変形を防止するため、それにより衝撃表面を冷却する。このように表面をスクラッチ処理されたポリマー部分を、充填剤としてのラッカーと混ぜ合わせ、慣用的に加工処理して、磨耗耐性電導性保護層を提供する。

極低粘性ビーズ状ポリマーを、短時間凍結するように冷却し、円錐スプリッティングミル中でそのポリマー表面をスクラッチするために十分な硬度を得る。その後、ポリマーを、滑り止めカバーとして、被被覆表面中または表面上に配置して表面に結合させる。このようにして得たカバーは、基体との接着が非常に顕著であるため、ポリマー部分の表面特性の結果として、極端に薄く保持され得る。

Claims (7)

1. ビーズ状ポリマーの表面処理方法であって、微粉砕用装置、特にミルにビーズ状ポリマーを導入し、該ビーズ状ポリマーの表面を均一な機械的手法で意図的にスクラッチ処理または粗面化することを特徴とする方法。
2. 前記ビーズ状ポリマーを冷却し、かつ／または前記微粉砕用装置を冷却する請求項１記載の方法。
3. 前記ビーズ状ポリマーを、前記微粉砕用装置への供給前および／または供給中に冷却する請求項１または２に記載の方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の表面処理方法により表面処理されたビーズ状ポリマーをセラミック組成物中での空隙形成剤および／もしくは細孔形成剤または管形成剤として使用する方法。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の表面処理方法により表面処理されたビーズ状ポリマーを骨セメントまたは歯科用セメントの製造のために使用する方法。
6. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の表面処理方法により表面処理されたビーズ状ポリマーをラッカー生産および染料生産における充填剤として使用する方法。
7. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の表面処理方法により表面処理されたビーズ状ポリマーを表面コーティングとして使用する方法。