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相互侵入網目構造ゲルと所定の被着材料とから構成される複合材料、その製造方法及び相互侵入網目構造ゲルを所定の被着材料に接着する方法

国内特許コード P120007778
整理番号 P2007-088-JP01
掲載日 2012年7月12日
出願番号 特願2007-226274
公開番号 特開2009-056714
登録番号 特許第4915867号
出願日 平成19年8月31日(2007.8.31)
公開日 平成21年3月19日(2009.3.19)
登録日 平成24年2月3日(2012.2.3)
発明者
  • ▲グン▼ 剣萍
  • 王 蔚
  • 黒川 孝幸
  • 古川 英光
出願人
  • 国立大学法人北海道大学
発明の名称 相互侵入網目構造ゲルと所定の被着材料とから構成される複合材料、その製造方法及び相互侵入網目構造ゲルを所定の被着材料に接着する方法
発明の概要

【課題】人工軟骨といった、様々な応力(引張応力、圧縮応力、せん断応力等)が継続的に加わる環境に配された場合にも耐えられる程の高強度で、IPNゲルと被着材料と接着可能な手段の提供。
【解決手段】第一網目構造及び第二網目構造を含む相互侵入網目構造ゲルと、表面の少なくとも一部に粗面が形成された被着材料と、から構成される複合材料であって、前記第一網目構造が、前記被着材料の前記粗面上に構築された第一部位1(1)と、前記第一部位1(1)とは別体である、前記第一部位1(1)上に搭載された第二部位1(2)とを有しており、前記第二網目構造が、前記第一網目構造の前記第一部位1(1)及び前記第二部位1(2)内の両間隙に亘り連続的に構築されている、相互侵入網目構造ゲルが被着材料の粗面に直接接着した複合材料。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


IPNゲル、例えば、ダブルネットワークゲル(DNゲル)は、ゲル内に第一網目構造と第二網目構造とが存在するゲルである。そして、当該ゲルは、第一網目構造に係る第一ゲル(シングルゲル)をまず構築した上で、第二網目構造に係るモノマー成分を当該第一網目構造の間隙内に浸透させて重合及び架橋することにより得られる(特許文献1)。



当該IPNゲルは、強い圧縮・引張破断応力、低摩擦係数及び耐薬品性を示す一方で、ゲルとしての柔軟性、物質透過性、耐衝撃性をも備えているので、応用分野は、吸水材料、保水材料、工業材料、生体代替材料と多岐にわたるとして期待されている。



例えば、生体関節部位は、骨と骨とがぶつからないように表面にはクッションのような役目を担う約75%の水分を含有する「軟骨」で覆われている。そして、この軟骨の機能が損なわれた場合、人工関節の摺動部の一方の面には金属かセラミックが人工骨として、その片方の面には超高分子ポリエチレンが人工軟骨として用いられる。ここで、水分を多く保持するIPNは、高強度、高衝撃吸収性及び低摩擦係数といった特性のため、超高分子ポリエチレンに代わる新たな人工軟骨材として期待される。

【特許文献1】WO2003/093337

産業上の利用分野


本発明は、機械強度及び低摩擦特性に優れた相互侵入網目構造ゲル(IPNゲル)を極めて高い接着強度で所定の被着材料(例えば硬質材料)に接着させる技術に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
第一網目構造及び第二網目構造を含む相互侵入網目構造ゲルと、表面の少なくとも一部に粗面が形成された被着材料と、から構成される複合材料であって、
前記第一網目構造が、前記被着材料の前記粗面上に構築された第一部位と、前記第一部位とは別体である、前記第一部位上に搭載された第二部位とを有しており、
前記第二網目構造が、前記第一網目構造の前記第一部位及び前記第二部位内の両間隙に亘り連続的に構築されている、相互侵入網目構造ゲルが被着材料の粗面に直接接着した複合材料。

【請求項2】
前記被着材料が硬質材料である、請求項1記載の複合材料。

【請求項3】
前記被着材料が多孔質材料であり、前記相互侵入網目構造ゲルが前記多孔質材料の表面上及び孔内に構築されている、請求項1又は2記載の複合材料。

【請求項4】
前記硬質材料がセラミックス又は金属である、請求項2又は3記載の複合材料。

【請求項5】
前記第一網目構造は電荷を有する網目構造であり、前記第二網目構造は電気的に中性であるか又は前記第一網目構造よりも少ない電荷を有する網目構造である、請求項1~4のいずれか一項記載の複合材料。

【請求項6】
第一モノマー成分(1)を含む第一モノマー溶液(1)を被着材料の粗面に適用した後に当該溶液に対して重合及び架橋反応を実施することにより、第一網目構造ゲルの第一部位を前記被着材料の前記粗面上に構築する第一工程、
前記第一モノマー溶液(2)を含む第一モノマー溶液(2)に対して重合及び架橋反応を実施することにより、第一網目構造の第二部位を得る第二工程、
第二モノマー成分(1)を含む第二モノマー溶液(1)を前記第一網目構造の前記第一部位内に導入する第三工程、
第二モノマー成分(2)を含む第二モノマー溶液(2)を前記第一網目構造の前記第二部位内に導入する第四工程、及び
前記第二モノマー溶液(1)を含有する前記第一部位と前記第二モノマー溶液(2)を含有する前記第二部位とを合わせた状態で、前記第二モノマー溶液(1)及び前記第二モノマー溶液(2)に対して重合及び架橋反応を実施することにより、前記第一網目構造の前記第一部位及び前記第二部位内の両間隙に亘り連続的に第二網目構造を構築する第五工程、
を含む、相互侵入網目構造ゲルと被着材料とから構成される複合材料の製造方法。

【請求項7】
前記被着材料が硬質材料である、請求項6記載の方法。

【請求項8】
前記被着材料が多孔質材料である、請求項6又は7記載の方法。

【請求項9】
前記硬質材料がセラミックス又は金属である、請求項7又は8記載の方法。

【請求項10】
前記第一モノマー成分が電荷を有するモノマーを主成分とし、前記第二モノマー成分が電気的に中性であるモノマーを主成分とする、請求項6~9のいずれか一項記載の方法。

【請求項11】
第一モノマー成分(1)を含む第一モノマー溶液(1)を被着材料の粗面に適用した後に当該溶液に対して重合及び架橋反応を実施することにより、第一網目構造ゲルの第一部位を前記被着材料の前記粗面上に構築する第一工程、
前記第一モノマー溶液(2)を含む第一モノマー溶液(2)に対して重合及び架橋反応を実施することにより、第一網目構造の第二部位を得る第二工程、
第二モノマー成分(1)を含む第二モノマー溶液(1)を前記第一網目構造の前記第一部位内に導入する第三工程、
第二モノマー成分(2)を含む第二モノマー溶液(2)を前記第一網目構造の前記第二部位内に導入する第四工程、及び
前記第二モノマー溶液(1)を含有する前記第一部位と前記第二モノマー溶液(2)を含有する前記第二部位とを合わせた状態で、前記第二モノマー溶液(1)及び前記第二モノマー溶液(2)に対して重合及び架橋反応を実施することにより、前記第一網目構造の前記第一部位及び前記第二部位内の両間隙に亘り連続的に第二網目構造を構築する第五工程、
を含む、相互侵入網目構造ゲルを被着材料に接着する方法。

【請求項12】
前記被着材料が硬質材料である、請求項11記載の方法。

【請求項13】
前記被着材料が多孔質材料である、請求項11又は12記載の方法。

【請求項14】
前記硬質材料がセラミックス又は金属である、請求項12又は13記載の方法。

【請求項15】
前記第一モノマー成分が電荷を有するモノマーを主成分とし、前記第二モノマー成分が電荷を有しないモノマーを主成分とする、請求項11~14のいずれか一項記載の方法。
産業区分
  • 高分子化合物
  • 塗料・接着剤
  • 治療衛生
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007226274thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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