专利名称：矫形垫及其制造方法
技术领域：
本发明涉及用于制造矫形垫的方法，该矫形垫具有减小摩擦的涂层并且是由经填充的弹性体、弹性体凝胶、塑化的热塑性塑料或聚氨酯制成的，还涉及如此制得的新型矫形垫以及涂料聚对二甲苯在矫形垫上的应用。
背景技术：
矫形垫特别用于在矫形辅助设备与身体部位之间的缓冲(Abpolsterimg)，例如用于在修复部件、矫正部件或支架部件(Gestellteilen)与使用者的身体之间的缓冲。在此矫形垫尤其是包括所谓的衬垫和套筒。矫形衬垫理解为用于残肢或肢体的远端的托垫外套或塑形外套。一般而言，衬垫还理解为用于在身体部位与矫形装置之间的过渡部分托垫的长袜、外壳、带或补块形式的各种托垫材料和塑形材料，例如修复套筒、支撑装置或矫形装置。残肢衬垫尤其是必须与支撑长袜类似地紧密适合，并因此为了穿戴而翻卷，并在残肢上卷起。衬垫材料在此承受大的机械负荷，必须是高弹性和可弯曲的。通过在残肢上拉起，衬垫承受大的拉力。对于患者而言，该过程可以是非常艰巨和困难的。因此，提供穿戴辅助装置和穿戴喷雾，其中后者可以是在健康上有疑问的。为了减少在衬垫外侧的摩擦值，已知的衬垫部分地设置有改善滑动性(减小摩擦)的涂层。但是滑动性涂层的作用原理通常是基于表面的光滑度，从而必须施加层厚度比较厚的已知涂层。该涂层会损害对于其功能所期望的衬垫材料特性。这原则上也适用于其他的垫。WO 03/051241 Al公开了一种用聚对二甲苯涂布的弹性体衬垫。该涂层是通过化学气相沉积(CVD)施加的，且特征在于优异的滑动性。其良好地与聚硅氧烷结合，并且是未经填充的合成橡胶。CVD技术可以实现更薄的涂布，其更小地损害衬垫材料特性并节省涂料的使用。聚对二甲苯涂层是在各种不同的应用领域中特别是电子元件和医疗技术中使用的、改善滑动性的涂层，其是耐溶剂的并且具有化学惰性。聚对二甲苯是具有结构-CH2-(C6H5_n) Rn-CH2-的二价二甲苯单元的聚合物，其中η = 1至3，各种可能的取代基R 特别是氯、氟和胺。目前所述聚合物是在标准CVD法中由热解二聚体在各种不同的表面上及特别是在矫形垫如衬垫上沉积的。此外，已知用于衬垫的、由聚四氟乙烯和其他干滑薄膜(Trockengleitfilmen)制成的其他滑动性涂层。现在发现，虽然由聚硅氧烷制成的衬垫良好地借助CVD法用干滑薄膜涂布，但特别是在其是用流体填充的材料时，其他塑料垫材料的涂布是困难的。利用已知的CVD涂布法或PVD涂布法通常不可能涂布经填充的弹性体、弹性体凝胶尤其是聚氨酯凝胶或塑化的热塑性塑料(软塑料，如软PVC)以及亲水性聚氨酯，或者无法以所期望的品质进行。特别地，目前不可能以薄层的方式用干滑薄膜涂布软的聚氨酯和聚氨酯凝胶。因此聚氨酯衬垫尤其是聚氨酯凝胶衬垫和软的聚氨酯衬垫通常仅用喷雾和液体或软的润滑剂加以处理。使用来自溶液的TPU(热塑性聚氨酯)的涂布法在品质上不足。在用非聚氨酯基的非极性或非亲水性聚合物涂布聚氨酯衬垫时，产生不均勻的沉积、波动的层厚度、异质性(斑点)、裂纹和大面积脱落。如此涂布的衬垫无法使用，即使实际上可以使用，也显示出过早用旧或者严重磨损。相应的也适用于应当施加在其他矫形垫上的涂层。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供由用流体填充的弹性体、弹性体凝胶、塑化的热塑性塑料或聚氨酯制成的矫形垫，其具有减小摩擦且改善在其自身表面和使用者皮肤上的滑动性的涂层，该涂层能够均勻地以牢固粘结的方式施加，不会损害垫的功能材料特性并且在该垫承受大的机械负荷尤其是在拉伸该垫时是耐久的。所述目的在方法方面是以如下方式实现的，对完全聚合的聚氨酯垫实施至少一个预处理步骤，其中从表面提取挥发性组分，随后立即将该垫用非极性的改善滑动性(相互的或者相对于矫形部分或织物或其自身的垫表面)的聚合物涂层尤其是聚合物干滑薄膜涂布。出人意料地发现，在针对性的直接设置在涂布过程之前的预处理步骤中可从表面提取出水和其他挥发性组分，例如存在于材料中的助剂和添加剂、溶剂和加工助剂或残留单体，接着可以施加均勻粘结的涂层，而不会在垫材料的整个体积上过多地提取出对于机械可用性重要的、存在于其中的增塑剂和/或增量剂(流体填料)。可以看出通过预处理首先产生不平衡分布，这能够以良好的品质涂布表面。若垫材料由不含增塑剂的聚氨酯组成，则预处理主要用于从亲水性聚氨酯去除由周围环境吸收的水，因为否则水含量抑制均勻的涂布。本发明可以应用于各种不同的经填充的或塑化的材料或者一般应用于聚氨酯。在聚氨酯用于根据本发明的垫的情况下，特别优选涉及软的聚氨酯或聚氨酯凝胶。在此Siore-OO硬度为15至50、优选20至30的此类聚氨酯被认为是“软的”；其在此不需要增塑剂。软的聚氨酯和聚氨酯凝胶特别适合于矫形目的，其通常是亲水性的。凝胶一般是由大分子或胶体网状物(精细分散且形成结构的固相)制成的系统， 其填充有可自由移动的流体介质(膨胀剂相)。若膨胀剂相是水，则使用术语水凝胶。术语聚氨酯凝胶包括聚氨酯水凝胶和在此优选的纯的聚氨酯凝胶，其中高分子量结构相和流体膨胀剂相均由聚氨酯组分组成。在此，尤其是松散交联或不充分交联(untervernetztes) 的聚氨酯结构可以用过量的异氰酸酯反应性组分(通常是多元醇)填充。可以将其他弹性体凝胶或经填充的弹性体用于根据本发明的垫。若在室温或体温下包含并非以化学共价方式键结至弹性体交联系统中的液体物质，则弹性体是“经填充的” 弹性体。在松散(比较低)的交联度和高的填充度的情况下，可以将填充料看作凝胶分散剂，及将所有经填充的弹性体也看作弹性体凝胶。若填料是水，则相关的凝胶被称作“水凝胶”。尤其是使用硅油或烃油例如医疗白油作为油填料。经填充的弹性体的例子尤其是用油填充的橡胶聚合物，特别是用油填充的橡胶共聚物。该橡胶包括天然橡胶和合成橡胶。
适合于垫材料的弹性体，包括热塑性弹性体，尤其是与α -烯烃和/或苯乙烯的共聚物，特别是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯-嵌段共聚物(SBQ、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯-嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯-共聚物(SIS)、苯乙烯-乙烯-丙烯-共聚物(SEP)、(SEEPS)、(SEPS)和苯乙烯-乙烯-丁烯-共聚物(SEB)。此外，经塑化的热塑性塑料适合作为垫材料，尤其是软PVC。其包含增塑剂以使聚氯乙烯适合于垫，否则其是脆的和硬的。优选实施至少一次真空处理和/或干燥处理。真空处理和干燥处理交替地或者组合式实施，甚至优选分别单独地或者一起实施，历时待通过试验在初步试验中确定的时间段。可以处理聚氨酯垫直至重量恒定。其他的预处理步骤可以在真空处理步骤和干燥步骤之前、之后或者任选在它们之间(在分离地进行的情况下)实施。“随后立即”意味着在预处理和涂布步骤之间不允许插入更长的储存时间或运输时间，换而言之该方法在预处理和涂布之间不允许中断，因为否则该材料会从垫的内部向表面后期提供挥发性物质，因此变脆，或者在聚氨酯的情况下会重新吸收水。目前认为，只要经预处理的垫在储存期间不通过特别的措施加以保护，则在预处理和涂布之间不允许耗时超过12小时。在真空中或在干燥箱中储存或者在提高的温度下在选定的条件下例如在特定的气氛中对垫进行调整任选属于预处理过程，并且有时例如在聚氨酯的情况下是可能的。为了提取水和其他挥发性组分，可以作为单独的措施进行干燥，其应当在尽可能温和的条件下，即在中等温度下进行。最大可用的温度取决于所用垫材料的数据。优选在室温与80°C之间的温度下进行操作。在一个优选的实施方案中，将该垫在炉中于30与60°C 之间的温度下，例如在约40°C下进行处理。聚氨酯垫可以过夜干燥直至重量恒定。但是干燥过程还可与用于提取挥发性组分的其他措施尤其是真空处理相结合。作为在炉中于提高的温度下的干燥过程的其他选择，为了提取水和其他挥发性组分，在真空中进行处理，优选历时半小时至多个小时，更优选历时2至8小时，尤其是历时4 至6小时，或者直至重量恒定。合适的方法是在约0. 1至lOOmbar，优选5至15mbar的残压下进行处理。在一个代替性的实施方案中，可以在真空干燥箱内同时提高温度(例如25至 40 0C )的情况下进行处理。在一个特别优选的实施方案中，借助化学气相沉积法或物理气相沉积法进行涂布。这些方法是现有技术已知的，因此无需更详细地描述。若在气相沉积过程中在气室内和/或在待涂布的表面上由包含起始材料的工艺气体形成用于涂布的材料，则述及化学气相沉积(CVD)。若在不发生化学变化的情况下仅使涂料蒸发然后又沉积，则述及物理气相沉积(PVD)。例如US 3, 246,627, US 3，301，707或US 3，600，216公开了适合于实施该方法的装置。在使用所期望的涂料也由溶液或者通过喷雾施加实现均勻的薄涂层的情况下，在根据本发明的方法中即在下文中更详细描述的预处理之后同样可以应用这些及其他合适的涂布法。作为“薄”涂层可以看作是层厚度最大为10 μ m，优选最大为5 μ m，更优选仅最大为2.5μπι的涂层。涂层品质的另一重要因素是层厚度均勻。在优选用CVD法或PVD法进行涂布的情况下，在涂布过程之前在CVD装置或PVD装置的涂布室自身之中在提高或不提高温度的情况下实施用于提取水和其他挥发性组分的预处理步骤。为此在导入用于涂布的气体混合物之前施加真空(不导入工艺气体)历时特定的时间。但是优选在涂布装置的处理室内进行涂布之前将待涂布的垫在分离安装的真空室内施加真空历时约半小时至6小时，如同为了涂布过程所设置的。随后将该垫转移至CVD 室中并进行涂布。在涂布过程之前，对待涂布的表面实施等离子处理或电晕处理作为额外的或代替性的预处理步骤。这特别有利地可以在通常对于该预处理已经配备的CVD装置或PVD装置的涂布室内进行。在一个特别优选的实施方案中，可以使用聚对二甲苯作为涂料，尤其是未经取代或经卤素取代的聚对二甲苯。该试剂可以Parylene (Parea Tech Coating公司，USA) 的商品名购得。代替性地，考虑其他改善垫材料滑动性的聚合物涂层，尤其是所谓的干滑薄膜。干滑薄膜还包括四氟乙烯及其不同的衍生物。有利的是，该垫额外在预处理过程中实施至少一个额外的清洗步骤。这优选在材料的干燥和/或真空处理之前进行，但也可设置在之间或之后。清洗步骤可以由用水或者用水和皂进行洗涤组成，或者由用诸如有机溶剂优选醇的其他试剂进行洗涤或冲洗组成。 清洗步骤还可以包括浸透或泡涨。例如优选完全聚合的垫用水和皂，或者仅用水，或者用异丙醇或者用乙醇开始进行洗涤。可以将多个清洗步骤加以组合，其中它们相互直接相接着， 或者可以插入预处理过程的不同位置。在本发明的一个可能的实施方案中，首先实施洗涤和干燥，然后用有机溶剂冲洗， 然后实施另一个干燥步骤和/或真空处理步骤。此外，根据本发明的一个实施方案，在涂布过程之前施加粘着促进剂。已知的硅烷基粘着促进剂是合适的，其例如用于橡胶工业。但是若在涂布过程之前实施表面的等离子处理或电晕处理，则原则上不必需使用粘着促进剂，尤其是不使用粘着促进剂。因此，本发明第一次提供由经填充的弹性体、弹性体凝胶、塑化的热塑性塑料或聚氨酯制成的矫形垫，其具有薄的、减小摩擦的、非极性和非亲水性的、具有均勻且薄的层厚度的聚合物涂层。之前无法制备以此方式涂布的垫，尤其是衬垫或套筒。原则上可以采用根据本发明的方法涂布所有经填充的软材料，但是根据本发明的矫形垫优选为衬垫、整体套筒或分离的套筒垫。应用本发明的优选的垫还包括矫正垫，其应当以此方式变得耐尘和耐污。此外，可以涂布所有类型的带垫的绷带，例如脚部绷带、膝部绷带或肘部绷带。聚合物涂层优选可以位于垫的外侧以及垫在施用位置朝向皮肤的内侧。由于其在使用者身体上高度的顺从性，即使是聚氨酯凝胶垫虽然具有位于内部的减小摩擦的涂层仍然不滑动。除了例如衬垫的外表面能够更容易地在其自身上滑动并因此使衬垫的施用和脱除更加容易的垫的外涂层以外，根据本发明的垫可以具有抵消许多种垫材料的完全不滑动的特性并因此同样明显地有助于穿戴舒适性的内涂层。在一个特别优选的实施方案中，聚合物涂层由聚对二甲苯组成，如上所述。在本发明的意义上特别优选的是，施加涂层的层厚度恰好使其在至少一个空间方向上拉伸衬垫30%时不会撕裂及优选在拉伸50%时不会撕裂。发现其施加得越薄，则涂层具有更高的弹性和耐撕裂性。然而，因为弥补了不可避免的磨损，更大的层厚度有助于衬垫更长久的实际可用性。因此，50至500nm或50至IOOOnm的层厚度被认为是最优的，其可以承受在至少一个纵向上拉伸衬垫最多100%不发生撕裂，或者若期望稍微更长的使用时间， 则为500nm以上至2. 5 μ m的层厚度，其可以承受拉伸最大至少40%。因此，最优的层厚度非常强烈地依赖于垫材料和垫的形状、类型和施用位置，并且本领域技术人员可以根据需要加以选择和通过试验确定。在一个有利的实施方案中，粘着促进剂可以位于垫材料与聚合物涂层之间，如上所述。合适的粘着促进剂是本领域技术人员已知的，尤其是可以使用常见的硅烷粘着促进剂。垫材料如上关于该方法所述。最后，本发明概括地包括聚对二甲苯用于涂布由软的聚氨酯、聚氨酯凝胶或常用的经填充的弹性体凝胶、经填充的弹性体(例如经填充的橡胶弹性体)或塑化的热塑性塑料如软PVC制成的矫形垫尤其是衬垫或套筒的用途。
具体实施例方式下面给出本发明的一些示例性的实施方案由聚氨酯凝胶制得衬垫。在此使用的聚氨酯凝胶是由以下物质制成的A 甘油起始的聚醚多元醇，其是基于环氧丙烷，具有10至20%的末端环氧乙烷且平均分子量约为5000至6000 ；及B 经改性的HDI，其NCO含量为10至20%;A B的比例为 100 5 至 100 30。仅使用惰性无机填料和PU催化剂作为添加剂。I.预处理实施例方法实施例1PU衬垫表面首先用水和皂清洗，随后在炉中于40°C下过夜干燥直至重量恒定。然后进行涂布。方法实施例2PU衬垫表面用异丙醇清洗，随后在真空中于10至20mbar的残压下脱气4至6小时直至重量恒定。然后进行涂布。方法实施例3PU衬垫表面如2所述进行预处理。在涂布过程之前立即在真空中于同一处理室内激发等离子体以对该表面实施原位预处理。方法实施例4对PU衬垫表面-在异丙醇中浸透5至10分钟；-用蒸馏水冲洗5至10分钟；-在由100份异丙醇和1份硅烷A174 (GE-Silicones)组成的混合物中处理30分钟；-干燥；-用异丙醇冲洗5分钟；-在115°C下调整30分钟；
-如同方法实施例1或2进一步实施预处理。然后进行涂布。II.涂布实施例为了用未经改性的聚对二甲苯进行CVD涂布，将环状二对二甲苯在真空中于约 150°C的温度下进行蒸发，然后于热解室内在最高650°C的温度下进行热解，以生成气态的自由对二甲苯单体。将如此生成的含有单体的工艺气体导入其中包含待涂布的衬垫的真空室内。将该衬垫保持在加工真空室内，从而使待涂布的表面暴露，即与含有单体的气体接触。具有衬垫的加工真空室可以保持在接近室温即20至30°C的温度下。聚合物或原位聚合的单体沉积在暴露的衬垫表面上。在涂布过程中特别是可以调节所形成的涂覆薄膜的厚度。下面在使用特性方面将根据本发明的实施例与对比例加以比较。对比例上述特征的完全聚合的PU衬垫用水和皂及然后用异丙醇进行洗涤，以将其去除脱离剂、脂肪和附着的污物，然后对其实施B中所述的涂布过程。结果列于表1中。根据本发明的实施例根据一个试验实施例对上述特征的完全聚合的PU衬垫进行预处理，然后对其实施B中所述的涂布过程。结果汇总于表1中。所有根据试验实施例1至4的衬垫满足该表右栏的特征。表 权利要求
1.用于制造具有减小摩擦的涂层的矫形垫的方法，该矫形垫是由经填充的弹性体、弹性体凝胶、塑化的热塑性塑料或聚氨酯制成的，其特征在于，对完全聚合的垫实施至少一个预处理步骤，其中从表面提取挥发性组分，随后立即将该垫用非极性的、改善滑动性的聚合物涂层、尤其是聚合物干滑薄膜涂布。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，为了提取挥发性组分，在室温与60°C之间的温度下进行干燥。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，为了提取挥发性组分，在真空中进行处理。
4.根据权利要求1至3之一的方法，其特征在于，借助化学气相沉积法或物理气相沉积法进行涂布。
5.根据权利要求1至4之一的方法，其特征在于，在涂布过程之前对待涂布的垫表面实施等离子处理或电晕处理。
6.根据权利要求1至5之一的方法，其特征在于，使用聚对二甲苯作为涂料。
7.根据权利要求1至6之一的方法，其特征在于，在涂布过程之前施加粘着促进剂。
8.由经填充的弹性体、弹性体凝胶、塑化的热塑性塑料或聚氨酯制成的矫形垫，其具有减小摩擦的薄涂层，其尤其是利用根据权利要求1至8之一的方法制得的，其特征在于，该涂层是层厚度均勻的、非极性的、改善滑动性的聚合物涂层。
9.根据权利要求8的矫形垫，其特征在于是衬垫、套筒、套筒垫、矫正垫或带垫的绷带。
10.根据权利要求8或9的矫形垫，其特征在于，所述聚合物涂层位于外侧以及在施用位置朝向皮肤的内侧。
11.根据权利要求8至10之一的矫形垫，其特征在于，所述聚合物涂层由聚对二甲苯组成。
12.根据权利要求8至11之一的矫形垫，其特征在于，施加所述涂层的层厚度恰好使其在至少一个空间方向上拉伸衬垫40%时不会撕裂及优选在拉伸100%时不会撕裂。
13.根据权利要求8至12之一的矫形垫，其特征在于，所述涂层具有最大10μ m，优选最大2. 5μπι的层厚度。
14.根据权利要求8至13之一的矫形垫，其特征在于，在垫材料与聚合物涂层之间具有粘着促进剂。
15.聚对二甲苯用于涂布由经填充的弹性体、弹性体凝胶、尤其是聚氨酯凝胶、塑化的热塑性塑料或聚氨酯制成的矫形垫的用途。
全文摘要
本发明涉及由经填充的弹性体或塑化的热塑性塑料制得的矫形垫，其可以具有由非极性、非亲水性、改善滑动性的聚合物涂料即聚对二甲苯制成的减小摩擦的薄涂层。其可以通过根据本发明的方法实现，其中对聚合的聚氨酯垫实施至少一个预处理步骤，其中去除挥发性组分至能够立即进行涂布的程度。
文档编号C08G61/02GK102256632SQ200980151143
公开日2011年11月23日 申请日期2009年12月16日 优先权日2008年12月19日
发明者K-P·安哈尔特 申请人:奥托·博克保健有限公司