JPH07507014A - 制御された多孔度の膨張ポリテトラフルオロエチレン製品及び二次加工 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 制御された多孔度の 膨張ポリテトラフルオロエチレン製品及び二次加工免豆二１ｊ 多くのフルオロポリマー材料例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）は 、熱可塑性ポリマーである。

即ち、それらは、加熱時に軟化し及び冷却時に再び固くなるという特性を有する 。ＰＴＦＥは、一般に、樹脂として言及される白色粉末の形態で生成される。そ れは、他の熱可塑性ポリマーより高い結晶融点（３２７℃）及び粘性を有し、そ のことが他のプラスチックと同じ方法で二次加工することを困難にしている。

ＰＴＦＥは、ＣＦ、基からなる長鎖ポリマーである。

鎖長は分子量を決定し、他方、鎖配向は結晶度を命令する。所定の樹脂の分子量 及び結晶度を焼結前に重合工程によって制御する。

現在、２つの異なる重合工程から形成される３つの異なる型のＰＴＦＥ樹脂が利 用可能である。これらの３種類の樹脂は、顆粒状ポリマー、水性分散及び凝固し た分散生成物である。

ＰＴＦＥ樹脂の凝固した分散中において、小さい直径（０，１〜０．２ミクロメ ートル）の粒子は、制御された条件下で凝固して、直径４００〜５００ミクロメ ートルのサイズに及ぶ塊を与える。これらの塊の形態学的構造は、もつれたネッ トワーク中で混ざっているＰＴＦＥの長鎖として考えることが出来る。

フルオロポリマー樹脂例えばＰＴＦＥから製品を成形する公知の方法は、樹脂を 有機潤滑剤とブレンドし及びそれを比較的低圧下で予備成形したビレット中に圧 縮することである。次いで、ラム型の押出機を用いて、ビレットを所望の横断面 内でダイを通して押し出す。次に、乾燥させるか又は他の抽出方法によって潤滑 剤を押し出されたビレットから除去する０次いで、乾燥した押し出された材料（ 押出物）を、高温にて速やかに伸張し及び／又は膨張させる。ＰＴＦＨの場合に 、これは、フィブリルにより相互に連結された伸長した節により特徴付けられる 微細構造を獲得した材料を生じる。典型的には、これらの節は、伸張の向きと垂 直に伸びる軸方向に配向する。

伸張の後に、多孔性の押出物を、伸張条件に維持しながらその結晶融点より高い 温度に加熱することにより焼結する。これは、微細構造をその膨張又は伸張した 構成に永久に「固定する」ための非晶質圧締工程として考えることが出来る。

ＰＴＦＥを伸張することにより引き起こされる効果は、押出物の強度、伸張温度 及び伸張率に依存することが見出されている。Ｗ、Ｌ、　Ｇｏｒｅの米国特許第 ３，９５３．５６６号によれば、高率の伸張にて膨張された製品は、一層均質な 構造を有し且つ最大の強度を有する。押出物強度は、更に一般に、出発樹脂の分 子量及び結晶度並びに、押出し条件例えば押出圧、潤滑剤レベル及び減速比等の 関数である。これらのパラメーターも又、押出しから生じる整列度を制御する。

この整列度は、更に、押出物を均一に伸張する能力に影響を与える。

分子量及び結晶度は、伸張特性、焼結プロフィルに、及び最終的には処理した材 料の最終的特性に影響を与える。二次加工の初期段階について、ラム押出し及び 膨張処理に用いる殆どのＰＴＦＥ微粉は、ＩＲ分光学により測定した場合、高度 に結晶質（〉９０％）であるが、それらの分子量は異なるであろう。

低分子量材料は、迅速に結晶化し及び高度に結晶質で且つ非常に脆弱になる傾向 がある。更に、ジフルオロメチレン基の間の分子間力は非常に低い、従って、十 分な強度を達成するためには、非常に高い分子量、高度に結晶質の材料が必要と され又は結晶秩序を崩壊させるある種の方法が必要とされる。ホモポリマーを用 いた場合には、結晶化を阻止する最善の方法は、非常に高い分子量のポリマーを 選択することによって、溶融材料の粘性を非常に高い値まで増大させることであ る。事実、分子量分布を伴う非常に高い分子量を有するＰＴＦＥ凝固した分散樹 脂が、膨張ＰＴＦＥ処理について、開発された。

これらの考察に一致して、「焼結」工程の第一義的機能は、冷却時に現応用に必 要な種類の機械的特性を達成するのに十分なだけ低い結晶金員に再生することが 出来るように、ポリマーをその結晶融点より高温に加熱することである。最終製 品における低結晶含量を維持するためには、ポリマーの分子量に対応する溶融粘 度は非常に高くなければならない。

ＰＴＦＥを処理するための殆どの公知の方法は、片側伸張技術を記載し、フルオ ロポリマーを迅速に伸張することの重要性を強調している０例えば、Ｇｏｒｅに 発行された米国特許第３，９５３．５６６号及び４，１８７゜３９０号は、膨張 の最大速度（それを超＾ると材料の破砕が起きる）があるけれども、膨張の最小 速度は一層実際的に重要であるということを述べている。実際に、これらの特許 は、伸張に好適な範囲内の高温度（３５〜３２７℃）においては、膨張速度の下 限しか検出されなかったと述べている。これらの特許は、この速度を、出発材料 の初期長さの１０％／秒と見積もっている。これらの特許は、更に、膨張速度の 下限がほぼ対数様式で温度と相互作用するので、好適な伸張範囲内の一層高温度 においては一層高い最小膨張速度が必要であることを記載している。

Ｂｒｏｗｎｅの米国特許第４，９７３．６０９号は、毎秒１０％の速度で伸張す ることにより多孔性ＰＴＦＥ製品を生成する他の方法を記載している。この特許 は又、有意に異なる伸張特性により特性表示される２種の異なるフルオロポリマ ー樹脂のアロイを用いることによって差別的（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）構造 が得られるということをも述べている。これらの樹脂は、異なる分子量及び／又 は結晶度を有する。従って、かかる方法で形成されたＰＴＦＥ製品の最終的物理 特性例えば強度は、出発樹脂の異なる分子量及び／又は結晶度によって影響を受 ける。

米国特許第４，２０８，７４５号及び４，７１３，０７０号も又、可変構造を有 する多孔性ＰＴＦＥ製品を生成する方法を記載している。これらの方法は異なる 焼結プロフィルを有する焼結工程を利用する。即ち、膨張したＰＴＦＥ製品の一 つの面を、他の面の焼結温度より高い温度で焼結する。これは、破壊されたフィ ブリルを生じて生得的に弱い材料を与える。

免豆立ｌ尤 フルオロポリマー材料で成形された公知の製品より一層真に半透性である造形さ れた多孔性製品の製造方法を提供することは、この発明の一つの目的である。フ ルオロポリマー押出物を速度に依らずに均一に伸張することの出来るような方法 を提供することは、この発明の他の目的である。更に別の目的は、多孔性製品を 提供することである。この発明の更に別の目的は、製品の横断面の向きに変化し 得る多孔度を有する多孔性製品を提供することである。

これらの及びその他の目的は、一つの面において多孔性製品の製造方法を叙述す る本発明によって達成される。その方法は、伸張し得るフルオロポリマー材料の 押出物を供給し、その押出物をその縦軸に沿って両側に伸張する工程を含んでい る。長さの主要部分にわたって実質的に一様に伸張された製品を産出するのに十 分な伸張の間、条件を維持する。これらの条件は、伸張速度、伸張比及び伸張温 度を含む。

伸張した押出物は、フィブリルにより連結された伸長した節により特徴付けられ る微細構造を有する。この微細構造を、伸張した押出物を伸張状態に維持しなが ら焼結することにより固定する。

この発明の重要な特徴は、フルオロポリマー押出物が両側に伸張されるというこ とである。即ち、この発明によって、押出物の両端をその縦軸に沿って押出物の 中心部分から遠方へ移動させる。この伸張方法は、押出物の一端を固定しておい て他端のみを移動させる公知の伸張方法を超える有意の利点を提供することが見 出された。

この発明のこの面の種々の具体例において、両側伸張を、毎秒１０％より太き（ ない速度で行なう。実際に、毎秒１％より遅い速度での伸張でさえ、節及びフィ ブリルの極めて望ましい微細構造を有する材料を与え、それらの節は単一樹脂押 出物を片側に迅速に伸張する公知の方法から生じる節より有意に大きいというこ とが見出された。

この発明の方法に従って伸張工程を行なう場合には、押出物の両端を同時に又は 順次に移動させることが出来る。例えば、この発明の一つの具体例において、押 出物の第１の末端を、２対Ｉより大きくない伸張比で移動させる。その第１の末 端を、次いで、固定し、他方、この押出物の第２の末端を反対方向に移動させて 、再び、２対１より太き（ない伸張比を生じる。個々の伸張を２対１より大きく ない伸張比に制限することは、押出物の長さの主要部分に沿った実質的に均一な 微細構造を確実にする。

他の面において、この発明は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂と潤滑剤の混合 物の予備成形したビレットを供給する工程を含む、ポリテトラフルオロエチレン の多孔性チューブの製造方法を叙述する。この発明の上記の面において、ビレッ トを押し出し、次いで押出物を乾燥し、そして、その長さの主要部分にわたる実 質的に均質な微細構造を有するチューブを産出するのに十分な条件下でその縦軸 に沿って両側に伸張する。この伸張したチューブを、次いで、伸張状態に維持し ながら焼結して多孔性チューブを生成する。

この発明のこの面の一つの具体例において、予備成形したビレットを、そのビレ ットの横断面の方向に選択的に変化する潤滑剤レベルを有するように成形する。

即ち、例えば、ビレットは、その内面及び外面において１５重量％の潤滑剤レベ ルを有して良（、及び内面と外面との間の放射状位置においては約２０％の潤滑 剤レベルを有して良い。押し出し及び伸張したときに、かがるビレットは、チュ ーブの横断面の方向に制御された様式で変化する微細構造を有する多孔性チュー ブを生じる。

この現象及びその利点を以下で一層詳細に説明する。

従って、この発明のこの面の種々の具体例において、所望の微細構造を有する多 孔性製品を、ビレット潤滑剤レベル、ビレット減速比及び両側伸張条件例えば伸 張速度及び伸張比を制御することによって提供する。これらの工程は、公知の樹 脂ブレンディング及び変更プロフィル焼結技術と関連した弱い材料等の問題を回 避する。

更に別の面において、この発明は、膨張した多孔性フルオロポリマー材料から形 成されたチューブを叙述する。この材料は、フィブリルによって相互に連結され た環形状の節により特徴付けられる微細構造を有している。この発明のこの面の 重要な特徴は、実質的にすべての節が各々、少なくとも部分的に、このチューブ の縦軸の回りに境界線を描き、管壁の内面から外面に広がっており、それにより 、一つの面から反対の面まで連続した貫通細孔を節の間に造っている。

更に他の面に従って、この発明は、節が放射状に配置され且つフィブリルが連続 した節の間でチューブの軸と実質的に平行に伸びる節及びフィブリルの構造（こ れらの節及びフィブリルは、放射状に漸減する寸法分布を有する成長組織通導性 の細孔を形成している）により特徴付けられる多孔性フルオロポリマー材料によ り成形されたチューブを叙述する。

この発明のこれらの及び他の特徴は、下記の詳細な説明（添付の図面と一緒に読 むこと）を参照することによって一層十分に理解されるであろう。

ヌ　の　な含日 図１は、本発明の教示に従って形成した多孔性製品の図式表示である。

図２は、この発明による多孔性製品の縦断面の走査電子顕微鏡像である。

図３は、この発明による多孔性製品の放射状断面の走査電子顕微鏡像である。

図４は、この発明による押出しに適したビレットの図式描写である。

図５Ａは、この発明による他の多孔性製品の走査電子顕微鏡縦断面像である。

図５Ｂは、図５Ａに示した多孔性製品の内面の走査電子顕微鏡像である。

図５Ｃは、図５Ａに示した多孔性製品の外面の走査電子顕微鏡像である。

図６は、この発明による更に別の多孔性製品の図式縦断面像である。

図７は、この発明の現在好適な具体例による管状構造の図式表示である。

図７Ａは、図７の構造を通過する半径方向断面の顕微鏡写真である。

図７Ｂは、図７の構造の内部の接線方向断面の顕微鏡写真である。

図７０は、図７の構造の外部の接線方向断面の顕微鏡写真である。

図８Ａは、放射状に減少する潤滑油レベルの重要化材料を用いたチューブ予備成 形物を図解している。

図８Ｂ及び８Ｃは、図８Ａの予備成形物から形成したチューブの接線方向断面の 顕微鏡写真である（それぞれ、図７のＢ及びＣに対応する領域で撮影）。

１旦皇１１ 上述のように、−面において、この発明は、造形した多孔性製品の製造方法を叙 述する。この方法の重要な特徴は、均一な微細構造を有する製品が、それを伸張 する速度とは無関係に形成されることである。

この特許出願において、均一な微細構造とは、製品の微細構造（比較的軽い連結 フィブリルにより分離されている濃密な節を含む）が少なくとも一次元例えば製 品の長さに沿って比較的一様であること（以下で説明するように、たとえ微細構 造の面々が他の方向例えば製品の横断面において意図的に変化することが出来、 好ましくは意図的に変化させるにせよ）を第一に意味することを意図している。

種々のフルオロポリマー樹脂が本発明で用いるのに適している。例えば、ポリテ トラフルオロエチレン又はテトラフルオロエチレンと他のモノマーとのコポリマ ーを用いることが出来る。かかるモノマーは、エチレン、クロロトリフルオロエ チレン、ペルフルオロアルコキシテトラフルオロエチレン、又はフッ素化プロピ レン例えばヘキサフルオロプロピレン等であってよい、しかしながら、特に、ポ リテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が優れている。従って、この発明の方法 は、種々のフルオロポリマー材料で形成された多孔性製品を製造するために利用 することが出来るが、下記の説明は、特にＰＴＦＥ樹脂からの製品の形成に関す るものである。

本発明の目的のために、潤滑剤／押出し補助を必要とし且つ膨張され得るすべて のフルオロポリマーを用いることが出来る。しかしながら、高度に結晶質の、高 分子量樹脂を用いて最大強度を達成することが好ましい。ＰＴＦＥを用いた場合 、５，０００，０００〜７０，００ｏ、ｏｏｏの分子量の樹脂が適当である。

しかしながら、ＰＴＦＥは、任意の通常の溶剤に溶解せず、それ故、その分子量 は普通の方法では測定出来ないということに注意すべきである。もっとも、Ｅｎ ｃ　ｃ］ｏ　ｅｄｉａ　ｏｆ　Ｐｏｌ　ｍｅｒ　５ｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎ 　１ｎｅｅｒｉｎ（Ｗｉｌｅｙ　ａｎｄ　５ｏｎｓ、　１９８９）によれば、分 子量５．２×１０５〜４．５Ｘ１０’については、数平均分子量（Ｍｎ）とジェ ール／ｇ（カロリー／ｇ）での結晶化熱（ΔＨｃ）との間には、下記の関係が確 立されている。

Ｍｎ　＝　（２，Ｉ　Ｘ　１０’°）×ΔＨａ″ｓ目従って、この関係を用いて 、所定のＰＴＦＥ樹脂の結晶化熱を測定することによって、その樹脂の数平均分 子量が測定される。

ＰＴＦＥを処理する公知の方法を用いる場合、この発明は、有機潤滑剤と混合し たＰＴＦＥ樹脂を含む予備成形したビレットを利用する。種々の潤滑剤例えば、 ナフサ、Ｉ　５ＯＰＡＲ−Ｇ及びＩ　５ＯＰＡＲ−Ｈ（ＥｘｘｏｎＣｏｒｐｏｒ ａｔｉｏｎから入手可能）等が適当である。なお、低臭気パラフィン溶剤を用い ることが出来る。ブレンドした樹脂を、低圧（１００ＯＰＳＩ未満）で、樹脂の 元の体積の約１／３の管状ビレット内に圧縮する。ビレット形成方法は、一般に 、この分野において公知である。

上述のように、押出し条件は、伸張すべき生成した押出物の反応に有意の影響を 有する。特に、一度所定の分子量及び結晶度の樹脂を選択したならば、押出物の 性質は、ビレットを形成するために樹脂と混合した潤滑剤のレベル、ビレットを 押し出す減速比及び押出圧によって制御される。これらは、押出された製品の微 細機構特性に影響すると考えられる（何故なら、これらのパラメーターは押出し 中にＰＴＦＨの分子鎖が整列する程度に影響を与えるから）。

この発明の方法は、潤滑剤レベルが８〜２５重量％にわたる予備成形したビレッ トを用いて、この発明の伸張方法によ（適合した押出物を生成する場合に最も効 果的である。

ＰＴＦＥ押出物を外部の引張力にかけたとき（伸張の間等）、ＰＴＦＥ粒子の混 ざりあったネットワークが分離する。従って、これらの粒子を４離する（それ故 、押出物を伸張させる）のに必要な力は、ＰＴＦＥ粒子の混ざり合いの程度に依 存している。ポリマー鎖が長いＣ高分子量である）程、生じる混ざり合いの量は 大きく、それ故、凝固した分散粒子を分離するために必要な力は大きい。

生成した押出物の伸張への反発に影響を有する他の２つの押出しパラメーターは 、減速比及び押出圧である。

適当な減速比の範囲は、その下端で、許容される最小減速比により制限される（ それは、伸張中に破壊されないような十分な強度の押出物を与える）、その上限 において、適当な減速比の範囲は、許容される最大比により制限される（それは 、均一に伸張され易い押出物を与える）。従って、実験は、本発明の目的につい て、予備成形したビレットを約５０＝１〜６００：１の減速比に押し出すべきで あるということを示した。好適な減速比は、約２００：１〜４００　：　１であ る。

減速比及び伸張特性は、相互関係がある（何故なら、ＰＴＦＥ押出物を変形させ 及び節からフィブリルを形成するために必要な力は、その材料が押出し中にどの ように整列されたか（充填密度）に関係しているがらである）。フィブリルは、 高い減速比の押出物を用いては。

低い減速比の押出物を用いる場合のように簡単には、節から製造されない、これ は、高い減速比の押出物においては内部力が一層高いから、そうであると考えら れている。

伸張される際に生じる押出物の特性に有意の影響を有する第３の押出しパラメー ターは、押出圧である。押出圧は、ある程度まで、減速比に関係しているが、潤 滑剤レベルを変えることにより、減速比に無関係に押出圧を変えることが出来る 。測定される押出圧は用いた押出装置の型に依って変化するであろうが、本発明 を実施するために適当な押出圧の範囲は、当業者には明らかであろう。例えば、 約６０００−１０，０ＯＯＰＳＩの圧力を、この発明の実施のために上首尾で用 いた。

一度上記のパラメーターによって押出物を製造したならば、この発明の方法によ って、長さの主要部分にわたって一様である製品を産出するのに十分な条件下で それを伸張する。伸張方法は、伸張速度及び伸張比によって特徴付けられる。伸 張速度は、単位時間当りの押出物の長さの変化パーセンテージを言う。例えば、 ５０センチメートル長の押し出したチューブの場合には、毎秒５センチメートル の伸張は、毎秒１０％の伸張速度を生じる。変化パーセンテージを、押出物の初 期長さに関して計算する。

他方、伸張比は、時間依存性でなく、単に、伸張した押出物の最終長さの伸張し てない押出物の初期長さのそれに対する比を言う、従って、５０センチメートル 長の押し出したチューブを１００センチメートルに伸張することは、伸張の持続 時間に関係なく、伸張比２：１を生じる。

これを心に留めて、押し出した材料を伸張して、伸張比と無関係に多孔性製品を 形成することは、この発明の重要な特徴である。ある例において、この方法は、 伸張比に依存する。上述のように、フルオロポリマー材料を処理するための公知 の方法は、伸張を一般に毎秒的ｌＯ％を超える速度で行なわなければならないこ とを教示している。しかしながら、この発明によれば、毎秒的１０％より大きく ない伸張速度で均一な製品が製造される。

実際、好適な伸張速度は、毎秒的０．５〜１０％にわたる。

押出物を伸張するためには、押出物を張力内に置かなければならない。これは、 反対向きの力を押出物の両端に加えることによりなされる。押出物に加えた力の レベル（それ故、その押出物が伸張される速度）は、上記のＰＴＦＥ粒子の混ぜ 合わせたネットワークがどのようにほぐれるかを決定する。ＰＴＦＥを伸張する ための公知の方法においては、押出物の一端を他端に関して移動させることによ って力を加えて押出物を張力中に置（、毎秒１０％より低い伸張速度において、 この伸張方法は、押出物を２：１より大きい比に均一に伸張することは出来ない 、それと反対に、もっと大きい比でこの材料をその運動する末端にて選択的に伸 張する。他方、この材料の固定末端は、有意にもつと少ない伸張を経験する。

他方、この発明によって、両側伸張は、押出物の長さに沿った一層均一な力分布 を生じ且つ一層均−Ｉこ伸張した材料を生成する。両側に伸張すること即ち押出 １勿の両端をその押出物の中央から遠方へ移動させること（よ、イ中張速度に無 関係にその長さの主要部にわたって均−ｉこ（中張された材料を与えることが見 出された。

押出物を両側に伸張した後に、それを張力下でその結晶融点より高温に加熱する ことにより焼結する。上述のように、これは、この材料の微細構造を固定し、多 孔性製品の製造方法を完結させる。

図１は、上記の両側伸張方法によって形成した多孔性チューブ１０の図式表示で ある。説明のために、チューブ１０の微細構造を誇張しである。従って、この微 細構造の寸法は引き伸ばしであるが、図解した微細構造の一般的特徴は、この発 明の方法により形成された製品中で優勢な微細構造を代表している。

チューブ１０は、フィブリル１４により相互に連結された伸長した節１２により 特徴付けられる微細構造を含んでいる。チューブｌＯの重要な特徴は、節１２が 環形状をしていて、実質的に、一連のワッシャー型又はプレート様固体を形成し てチューブの縦軸りの回りに境界線を描いていることである。節１２は、一般に 半径方向に、即ち、伸張の軸（縦軸りと一致する矢印Ｔで表しである）に垂直に 配向している。

このチューブの微細構造の他の重要な特徴は、実質的にすべての節１２が横軸ｔ に沿ってチューブの内面１６から外面１８まで広がることである。この節１２の 内側から外側への向きに沿っての寸法は、従来の単一樹脂フルオロポリマー処理 方法により形成した節の対応する寸法より有意に大きい。かかる節は、ランダム に配置されており、一般に伸張軸に垂直に配向している横軸により特徴付けられ 得る。しかしながら、特に、これらの公知の構造の節は、本発明により製造され る節よりかなり短く且つ小さい、実際に、上記のＧｏｒｅの米国特許は、公知の 技術により形成した節が一般に１ミクロン未満から約４００ミクロンにまでわた る寸法であると記載している。

従来の単一樹脂フルオロポリマー伸張又は膨張処理により形成された短い、ラン ダムに積み重ねられた節及び微小繊維空間と違って、本発明の方法は、膨張した 押出物の内壁から外壁まで完全に到達する貫通細孔又はチャンネルを規定する微 小繊維空間を有する微孔性構造を提供する。これらの貫通細孔は、−面から他面 へ通り抜ける垂直に配向された部間空間である。

以下で一層詳細に論じるように、潤滑剤レベルを変えることにより、本発明によ って、かかる簡閲貫通細孔を選択的に変えて、一つの面上の表面細孔を反対の面 上の表面細孔より大きく又は小さくする。

この発明の方法により形成された管状製品の縦断面を図２に示す、そこにおいて 、本発明が、公知の単一樹脂形成方法により製造した材料の節より実質的に大き い伸長した節により特徴付けられる微細構造を有する製品を製造するということ を見ることが出来る。実際に、図２に示された節は、−貫して、約５００〜９０ ０ミクロンの寸法にわたっている。実質的に、図２に示した製品のすべての節は 管状製品の内面から外面まで広がっており、それにより、貫通細孔を造っている （実質的に、そのすべては、この製品の一面から他面まで通り抜けている）。

図３は、図２に示した管状製品の半径方向の断面である。そこにおいて、節は一 般に１図１で示したように、伸張軸と垂直に配向しているが、それらは完全に平 らではなく、それ故、半径方向断面が多くの節を切っていることを見ることが出 来る。従って、図１の図式表示は説明のためには有用であるが、図２及び３の走 査電子顕微鏡写真は、この発明の方法により製造した製品の微細構造の一層正確 な描写である。

この発明により与久られる製品は、広範囲の生物学的応用例えば血管移植物又は 器官壁移植片等に適している。特に、下記のように、この発明の方法によって形 成した血管移植片は、種々の利点を享受する。実際に、この発明の方法は、下記 の一般に譲渡され且つ同時係属中の米国特許出願に記載された種々の生物学的デ バイスの形成によく適合している６米国特許出願第７６０゜７５３号ｒ　ＩＭＰ ＬＡＮＴＡＢＬＥ　ＰＲＯ５ＴＨＥＴＩＣＤＥＶＩＣＥ　ＦＯＲＴ）ＩＥＤＥＬ ＩＶＥＲＹ　ＯＦ　Ａ　ＢＩＯＡＣＴＩＶＥ　ＭＡＴＥＲｒＡＬＪ　；第７６０ ゜７１６　号ｒ　ＭＡＮＩＪＡＬＬＹ　５ＥＰＡＲＡＢＬＥ　ＭＵＬＴＩ−ＬＵ ＭＥＮ　ＶＡＳＣＵＬＡＲＧＲＡＦＴ　Ｊ　；第７６０，７２８号ｒ　ＩＭＰＬ ＡＮＴＡＢＬＥＰＲＯ３ＴＨＥＴＩＣＤＥＶＩＣＥ　ＨＡＶＩＮＧ　ＩＮＴＥＧ ＲＡＬ　ＰＡＴＥＮＣＹＤＩＡＧＮＯ５ＴＩＣＩＮＤＩＣＩＡＪ　；第７６０， ７１７号ｒＰＯＬＹＬＵＭＥＮＡＬ　ＩＭＰＬＡＮＴＡＢＬＥ　０ＲＧＡＮ　Ｊ 　；及び第７６０゜７１８　号ｒ　５ＥＬＦ−ＳＥＡＬＩＮＧ　ＩＭＰＬＡＮＴ ＡＢＬＥ　ＶＡＳＣＵＬＡＲＧＲＡＦＴ　Ｊ　（これらは、すべて、１９９１年 ９月１６日に出願された）、これらの特許出願の明細書を、これより本明細書中 に参考として援用する。

述べたように、幾つかの構造的、臨床的及び生物学的利点が、この発明の方法に より生じた微細構造がら生じる。例久ば、種々の実施例について一層詳細に以下 で論じるように、一層大きい節寸法は、有意に改善された半径方向の引張強さを 有する構造を与える。又、この発明の方法により形成したチューブは、改善され た破裂圧及び縫合強さ特性を有する。平らな環状部構造は、半径方向の撚り圧縮 （口語では、「トルク撚り」として知られるンに対する一暦優れた抵抗性を与え ることに加えて、よじれを伴わずに、従来のフルオロポリマ一方法より有意に優 れた柔軟性を与λる。この発明の方法により形成された管状製品は、「トルク撚 り」又は「曲げ」に対して有意に僅かの抵抗性しか示さなかった従来のフルオロ ポリマー製品と違って、管腔がつぶれ又はよじれる前に有意の程度の曲げ又は半 径方向拠りを許容する。それ故に、従来の製品は、現発明の製品よりも一層小さ い応力負荷にてよじれる。

更に、現発明の方法は、従来法による製品より有意に優れた圧縮に対する抵抗性 を示す製品を製造する。これは、等しい応力負荷における管腔のつぶれに対する 一層優れた抵抗性を与える。この発明により与えられるこれらの製品は又、増大 したドレープ適性に対する増大した柔軟性又は管腔断面積を制限せずに一層容易 に曲がる能力（それにより外科手術における扱い易さを改善する）をも示すが、 取り付は及び固定点における応力は増大しない。この発明の環状部構造は又、従 来の補強してないフルオロポリマー管状製品と比較して、水平方向で裂は又は割 れることに対する有意に優れた抵抗性を有する管状構造をも製造する。

実験のために、押出物をＰＴＦＥ樹脂（ＩＣＩ　Ａｍｅｒｉｃａｓから得たＦｌ ｕｏｎ　（：Ｄ−１２３）をｒ　ｌ５ＯＰＡＲ−ＨＪ無臭性溶剤（Ｅｘｘｏｎ　 （：ｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）（押出し補助として樹脂１ボンド当り溶剤１５０ ｃｃのレベルで使用）とブレンドすることによって調製した。このブレンドを管 状ビレット中に圧縮し、３００℃に加熱し、そして、ビレットから押し出された チューブまでの断面積における減速比的１４９：１を有するラム押出機中にて６ ｍｍ１．Ｄ、で７ｍｍ０．Ｄ、の管中に押し出した。揮発性の押出し補助を、加 熱した炉内で乾燥することにより除去してから伸張させた。

この発明による両側伸張の利点を示すために、管状押出物の試料を、次いで、下 記の種々の方法で伸張した。

Ｌ虚ユ 管状押出物の試料を制御された速度及び温度で伸張することが出来る装置を開発 した。この装置は、チューブを保持するための２つのクランプ、炉内に保持固定 された１つのクランプ及び可変速モーターに結合した鎖伝動装置に取り付けた他 のクランプからなった。このチューブを元の長さの５０％に等しい量毎秒約１０ ％の速度で、伸張した。次いで、固定末端及び可動末端を逆にして、伸張工程を 繰り返した。この伸張及び逆転の工程を、押出物試料が最終伸張比３対１に伸張 されるまで反復した。次いで、試料をクランプに保持したままで、炉温度を１０ 分間、３７０℃に上げた。

Ｌ広ユ 押出物の両端を制御された温度及び速度で同時に移動させることの出来る装置を 開発した。この装置は、２つのスライドドライブシステムに独立に乗せられた２ つのクランプを含んだ、この伸張装置に乗せた後で、試料の両側を同時に等しい 速度で反対方向に選択した距離にわたって移動させた。各側から合わせた移動速 度を用いて、加えた伸張速度を、毎秒的１０％と計算した。最終伸張比は約３対 １であった。

友盪ユ 方法２に記載した装置を用いて、押出物の各末端を順次的に移動させた。即ち、 押出物の第１の末端を固定して他端を定速で所定の距離移動させ、次いで、試料 を逆転させることなく、前回移動させた末端を固定し、前回固定した末端を同じ 距離同じ速度で移動させた。再度、試料を毎秒的１０％の速度で、最終比的３対 １まで伸張させた。

上記の方法によって製造された試料を、次いで、従来の片側伸張技術により製造 された市販のＰＴＦＥチューブと並行して試験した（結果は、下記の通りである ）。

■　Δ　旦　旦　旦　旦　旦 従来法　３０６０　６４０　７．９　５５　２．２　８００方法１　２６６０　 ８０３　２．９　９０　０．５　１４６２方法２　２７２０　８３３　２．８　 ９５　０．５　１３８２方法３　２４００　８４５　２．８　９５　０．５　１ ８６１ここに、Ａは、縦方向の引張強さ くボンド／平方インチ）である。

ここに、Ｂは、半径方向の引張強さ くボンド／平方インチ）である。

ここに、Ｃは、水浸入（ｗａｔｅｒ　ｅｎｔｒｙ　）レベル（ボンド／平方イン チ）である。

ここに、Ｄは、半径方向の破裂圧 （ボンド／平方インチ）である。

ここに、Ｅは、エタノールバブルポイント（ボンド／平方インチ）である。

ここに、Ｆは、２ｍｍの食い込みに対する縫合強さくダラム）である。

更に、上記のように製造した管状押出物試料を、両端を同時に別の伸張速度で移 動させて、両側に伸張した。

再度、伸張速度を、押出物の両端の移動速度を合わせることにより計算した。こ の方法で製造した試料について実施した試験は、下記の結果を生じた。

Δ　旦　Ω　旦　旦 １０％／秒　２２３２　７８０　２．８　９５　１８３８５％／秒　２１４４　 ９３３　２．４　９０　１６５７０．５％／秒２３７２　９５３　２．１１０５ 　１６１２このデータは、対応する水浸入圧及びエタノールバブルポイントの減 少に伴う増大した半径方向の強さ及び縫合強さが、この発明の両側伸張方法によ り生じたことを明確に示している。

均一性を評価するために、更なる管状押出物試料を１／２″間隔でパーマネント マーカーを用いてマークした。これらの試料を乗せて、伸張工程の間中一端を固 定して片側に伸張するか又は両端を同時に移動させて両側に伸張した。毎秒１０ ％以下の速度で伸張した後に、試料を焼結して、試料の長さに沿ったマークの間 の距離を測定することにより分析した。この距Ｍ（元の半インチ間隔により分割 ）は、膨張比の局所的測定を生じる。以下で詳述するこれらの結果は、低伸張速 度では、両側伸張が、片側伸張した製品より一層一様な構造を生成することを示 している。即ち、両側に伸張した試料の場合には、各半インチ部分は、試料の長 さを通して、すべての部分に匹敵する量伸張した。他方、各片側伸張した試料は 、その運動末端にて選択的に伸張し、しばしば拘束された末端の３〜５倍大きい 率で伸張した。

両側伸張 各部分の最終伸張長さくインチ） １０％　５％ 中心からの 元々の　３：ｌ　４・１　３：１　４：１距離　比　比　比　比 インチ ２．０　１．３７５　１．７５　１．２５　１．７５１、．５　１．３７５　１ ．８７５　１．５　２．０１．０　１．３７５　１．８７５　１．３７５　２゜ ００．５　＋、５　１．８７５　１．５　１．８７５０．５　１．５　１．７５ 　１．５　１．８７５１．０　１．５　２．０　１５　２．０１．５　１．５　 ２．０　１．３７５　１．８７５２．０　１．５　１，７５　１．５　２．０毎 秒１０％の速度の場合には、押出物をこの発明に従って比３・１に両側伸張する ことは、伸張した押出物の長さに沿って１０％未満で変化する達成された膨張率 を生じるということがゎがる。この速度で４＝１比に両側伸張することは、８％ 未満の変動を生じる。

毎秒５％で両側伸張することは、達成された膨張率において類似の一様性を生じ る。更に、かがる変動は、一層場所に依存した一様性で分布しているようである 。

片側伸張 各部分の最終伸張長さくインチ） １０％　５％　０．５％ 固定末端 からの 元々の　３：１　４：ｌ　３：１　４：ｌ　３二１　４：１距離　比　比　比　 比　比　比 インチ ０．５　１．２５　１．３７５　１．０　０．５　０．８７５　０．７５１．０ 　１．１２５　１．５　１．０　０．５　０．８７５　０．７５１．５　１．０ 　１．７５　１．０　０．８７５０．８７５　０．７５２．０　１．１２５　１ ．８７５　１．１２５１．５　１．０　１．０２．５　１．３７５　２．２５　 １．２５　１．８７５１．３７５　１．７５３．０　１．６２５　２．３７５　 １．５　３．５　１．８７５　３．５３．５　２．１２５　２．７５　２．１２ ５４．０　２．２５　４．０４．０　２．８７５　２．７５　２．３７５４．０ 　２．６２５　４．２５これらの結果は１片側伸張を上記の速度及び比で用いた 場合には、達成された膨張において遥かに大きい変動が生じることを示している 。特に、これらの結果は、これらの速度及び比では、片側伸張した試料がその運 動末端において選択的に伸張するということを示している。

この出願の他の具体例において、予備成形したビレット例えば図４に示したビレ ット５０を用いて多孔性製品を形成する。ビレット５０は、半径方向の内側部分 ５２及び外側部分５４を含む。ビレット５０の重要な特徴は、半径方向の部分５ ２及び５４が同じ樹脂を含んでいても、これらの部分において異なる潤滑剤特性 が優勢であるということである。例えば、異なる型の潤滑剤、同じ型で分子量の 異なる潤滑剤、異なる粘性の潤滑剤、又は単一の潤滑剤（但し、異なる相対的割 合で）を用いることが出来る。

重層化した予備成形したビレットの形成は、一般に、この分野で公知である。例 えば、種々の公知の技術を用いて電子工学的応用における伝導性の層を有する押 出物が製造され或は一般的チューブ押出し応用において彩色された層を有する押 出物が製造された。Ｂｒｏｗｎｅに譲渡された米国特許第４．９７３，６０９号 は、異なる樹脂を用いる層化技術を記載している。

本発明のこの面によって、押し出した及び膨張させたＰＴＦＥ製品の微細構造を 、予備成形ビレット中で、変化する潤滑油特性（好ましくは、／ＩＩＩ滑油レベ ル）を有する単一樹脂を用いて制御する。例えば、図５Ａ〜５Ｃに示した試料を 、その断面を横切る２つの異なる潤滑油レベルで重層化様式で予備成形した単− ＰＴＦＥ樹脂を用いて製造し、上述の両側伸張方法によって処理した。

図５Ａは、上記発明の方法に従って、ビレ・ソト５０を利用して形成した管状製 品の壁６０の縦断面である。この図に見られるように、壁６０を形成している材 料は、フィブリル６４により相互に連結された大きい節６２Ａ及び小さい節６２ Ｂの微細構造により特徴付けられる。

これは、半径方向の外側の部分５４より低い潤滑剤レベルを有するビレット５０ の半径方向の内側の部分５２のために生じる。即ち、一層低い潤滑剤レベルは、 一層小さく、一層空間的に近接した節を生じる。

幾つかの利点は、壁６０の構造から生じる。例えば、外面６８（図５Ｃ）の多孔 度より小さい多孔度を内面６６（図５Ｂ）において有するチューブを形成するこ とにより、内面に有効なフローチャンネルを規定すると同時に外面における改善 された細胞内殖を促進する血管移植片が提供される。

説明された具体例以外に、所望の細孔及びチャンネル分布を達成するように断面 を通して選択したパターンで変化する潤滑剤特性を有するビレットが、本発明に よって、形成され得るということは理解されるべきである。

例えば、断面の半径方向の部分において他の部分（例えば、断面の内面と外面） の潤滑剤レベルと異なる潤滑剤レベルを有する管状ビレットを形成すること及び そのビレットからの予備成形物を注意して押出すことにより、ユニークな製品が 形成される０例えば、図６に示したような壁７０を有する管状製品をこの方法に よって形成することが出来る。壁７０はその内面７６及び外面７８に比較的大き い細孔を有するが、内面と外面との間の一層小さい細孔のバリヤー領域８０を含 むことに注意されたい。かかる構造は、移植物又は血管移植片として用いられる が、壁７０の両側からの細胞の内薄を促進し、しかも壁を完全に通過する細胞成 長は阻止することが期待される。

この押出物の伸張が予備成形物の潤滑油分布に対応する細孔構造を有する製品を 産出するという事実から、長いテーパーを付けた押出しヘッド内の流れが高度に 層状であることがわかる。かかる流れは、ＰＴＦＥ分子配向の一様性を生成する ことが出来る。出願人は、この特性が、焼結後に（何ら伸張しない場合でさえ） 従来の押し出した材料に比較して高い引張強さ有する押出物を生成することを期 待する。従って、潤滑油レベル又は他の特性を変えるビレットからの押出物を押 し出すこと、及び押出物を伸張することなしに焼結してその寸法を固定すること も又、本発明の範囲内にあると理解される。

生物学的応用のために、個々の節空間により造られるユニークな貫通細孔配向を 利用して、例えば、ある種の細胞性及び又は生物学的物質のこの発明の管状構造 内又は上への直接的な移動を増大させ又は減少させる０例えば、特定の細胞型が 多孔性のフルオロポリマー構造内又は上に侵入し、生長するということはよく文 書に記載されている。大きい、配向した節のマトリックスを現在の曲がりくねっ ていない通路に与えることにより、「デッドエンデドｊチャンネルを伴わない完 全な細胞浸入が可能である。これは、有意に改善された細胞環境を提供して、例 えば、形態学的に完全な毛細血管の生長を促進する。テーパーを有する大きい浸 入チャンネルの供給は、組織浸入の深さを正確に限定する更なる特徴を伴う同様 の利点を提供する。それ故、この発明のハイブリッド節構造デザインは、他のよ く文献に記載された純粋なフルオロポリマー、複合若しくは被覆された管状製品 では見出されなかった多くの構造的、物理的及び生物学的特徴を提供する。

それ故、この発明によって、増大した構造及び組織支持体特徴を有する生物学的 移植物の形成のために、方法及び材料を提供する。器官壁移植片及び血管移植物 の両方は、この発明の実施により形成することが出来る。テーパー節幾何学を有 する管状構造を二次加工する代表的方法を、今から、簡単に説明する。

方法４ ＩＣＩ　Ａｍｅｒｉｃａｓから得られるＦｌｕｏｎ　ＣＤ−１２３として同定さ れたＰＴＦＥ樹脂を、２つの別々のコンテナー中で、それぞれ、樹脂１ボンド当 たり９８ｃｃ及び１５０ｃｃで無臭の無機溶剤（Ｅｘｘｏｎ　Ｃｏｒｐｏｒａｔ ｉｏｎ製のｌ５ｏｐａｒ−Ｈ）とブレンドした。この溶剤は、この分野で周知の 方法で、この樹脂の押出しのための潤滑剤として働く、これらの２種の樹脂／潤 滑油混合物を、次いで、別々に、同心層状の予備成形シリンダー中に注いで図４ に示すビレット又は予備成形物５０を形成した。押出し予備成形物５０の内層５ ２は、低い潤滑油レベル（９８ｃｃｆｉ滑油／ｌｂ）の樹脂を含んだ、予備成形 物５０の外層５４は、一層高い潤滑油レベル（１５０ｃ　ｃ／ｌｂ）の樹脂を含 んだ、コアーロッドシリンダーを予備成形シリンダーのコアロッド上に適合させ て注ぐ間これらの層を分離した。

注ぎ終った後で、シリンダーを除去し、層化マスを６００　ｐｓｉの圧縮圧下で 圧縮して潤滑油レベルの同心の段階的濃度を有する密な予備成形物ビレットを生 成することによって押出し予備成形物又はビレットを形成した。

次いで、予備成形ビレットをラム押出機に挿入して４ｍｍ１．Ｄ、１５．３ｍｍ ０．Ｄ、チューブに押し出した（このラム押出機は、予備成形物から押し出され たチューブへの断面積において３５０　：　１の減速比を有する）。１５インチ の試料を管状押出物から切り、潤滑剤（揮発性押出し補助）を除去するために３ ００℃で５分間ベークしてから伸張した。次いで、その試料を３００℃で毎秒０ ．５％の速度で伸張して４５インチの長さにした。そのチューブの両端をクラン プで押え、この拘束された試才４を３７０℃の温度に４分間加熱することにより 焼結を行なった。

図７は、この様式で形成した内面１５２及び外面１５４を存する管構造１５０を 図示している（区分線Ａ、　Ｂ及びＣは、半径方向及び内側及び外側区分を同定 しているが、それらについて、原型チューブの電子顕微鏡写真を以下で検討する ）。

次いで、膨張させたチューブの示した試料切片を調製し、図７Ａ〜７Ｃに示すよ うに、電子顕微鏡写真を撮った。

半径方向切片（図７Ａ）に最もよく見られるように、この方法で調製したチュー ブの内面１５２は、他の面よりも一層高頻度の部構造を有している（チューブの 軸に沿って外面１５４の殆ど２倍頻度の面間隔となっている）。それ故に、フィ ブリル長は、必然的に一層短いが、内側及び外側領域の両方は、十分な、密に配 列したフィブリルを有しているが、従来技術の節製造のための差別的加熱アプロ ーチに特徴的である融合を何ら伴わない、その上、これらのフィブリルの直径は 、本質的に、内側及び外側領域において同じである。

図７０に見られるように、このチューブの半径方向の外側部分における節−フィ ブリル構造は、４０〜８０ミクロメートル間隔で離れた、大きい、完全な節体に よって特徴付けられ、他方、半径方向の内側部分のそれは、２５〜５０ミクロメ ートルの距離で離れた節を有している（図７Ｂ）、これらの節の全体的な形態は 、チューブの軸に垂直に配向された平板型であり、部分的な又は完全な環形でチ ューブの中心管腔の回りに広がっている。

これらの節の内側の縁は、幾分か断片化又は擦り切れているように見えるかも知 れないが、他方、やはり、全体的なプレート様形態及び外側部分の半径方向の配 向を、それらの一層近接した間隔にもかかわらず保っている。

生じた構造は、それ故、内側から外側まで実質的に連続して伸びる貫通細孔を有 する。更に、出願人は、この材料が一層高い伸張速度を用いて二次加工した従来 の伸張ＰＴＦＥ製品に匹敵する強度を有することを見出した。

方コＬｉ 方法４で用いたようなＰＴＦＥ樹脂を、２つの別々のコンテナー中で、樹脂１ボ ンド当たりそれぞれ１０４ｃｃ及び１５０ｃｃのｌ５ｏｐａｒ−Ｈとブレンドし た。これらの２種の樹脂／潤滑油混合物を、次いで、図８Ａに示すような同心層 状の予備成形シリンダー中に別々に注いだ（予備成形物５０°の内層５２′は、 一層高い潤滑油レベル（１５０ｃｃ／ｌｂ）の樹脂からなり、外層５４°は−１ 低い、１１Ｉ１１油レベル（１０４ｃ　ｃ／ｌｂ）の樹脂からなる）。前記のよ うに、コアーロッドシリンダーを予備形成シリンダーのコアロッドの上に適合さ せて注ぐ間これらの層を分離させ、注ぎ終った後で除去した。次いで、押出し予 備成形物を、これらの層を６００　ｐｓｉの圧力下で圧縮することにより形成し た。

この予備成形物を、次いで、予備成形物から押出しチューブへの断面積において ２２０　：　１の減速比を有するラム押出機にて４ｍｍｒ、Ｄ、１５．６ｍｍ０ ．Ｄ、チューブに押し出した。この管状押出物から１５インチの試料を切り、伸 張する前に押出し潤滑剤を除去するために３００℃で５分間ベークした。その試 料を、次いで、毎秒２．５％の速度で伸張して４５インチの長さにし、その後、 拘束した試料を３７０℃の温度に４分間加熱することによって焼結した。

図８Ｂに示すように、このように形成したチューブの内側領域における接線方向 の切片は、比較的大きい部構造、環状シート（チューブの軸に垂直に配向）を有 する０図８０に示すように、外側領域における部構造は、同じ配向を保持してい るが、一層密な間隔となっている。従って、相対的多孔度は、内側から外側まで 、ある意味で、方法４により製造したチューブ構造のそれとは逆に変化する。

前述の各具体例において、節とフィブリルの構造が細孔構造を生じる（そこでは 、テーパーを有する面の間隙が、チューブの壁中に、完全に又は実質的に完全に 広がっている）ということは当業者に評価されるであろう。

上記のように、変化するレベルの潤滑剤を用いて形成したビレットからの押出し は、予備成形物を生じ、伸張の後に、変化する細孔構造を有する製品を生成した 。出願人は、一つの位置（例えば、内側、又は外側）が他の部分で用いられるの とは異なる密度又は異なる組成の潤滑剤を用いて形成されるビレットの利用がら 生じる類似の効果を期待する０例えば、予備成形物を、ｌ５ｏｐａｒ一様潤滑剤 （例えば、密度的、６の単純炭化水素溶剤）と混合したＰＴＦＥ材料の層、及び 重油（一層粘性の油圧ポンプ用油）又はグリセリン含有液体と混合した同じＰＴ ＦＥ材料を用いて作ることが出来るであろう、押出しの後に、両方の潤滑剤をベ ークで除去し、最終的な伸張した又は伸張してない製品を焼結してその微孔性構 造を固定する。

一部分が潤滑剤を、樹脂に一様に分散又は混合させたよりも少なく有するビレッ トを形成した場合にも、関連する効果が期待される。その場合には、潤滑剤をベ ークで除去する際に残った空隙が、よく混合された押出物中ではなく粗雑に混合 された押出物中で異なる節寸法を有する領域を生じることが予想される。従って 、この発明は、２つの異なる押出し材料の押出しにより形成された製品を含むと 理解される（これらの材料は、同じ樹脂を有し、材料に含まれる潤滑剤の型、量 、一様性又は他の性質においてのみ異なる）。

更に、この発明が管状成形品を作るための様々な同心のシリンダーの形のビレッ トの押出しを参照して記載されていても、他の形状のビレットを有利に用いて、 他の面及び形状（例えば、前述した出願人の同時係属中の米国特許出願に記載し たような複数内腔の固体又は貫通されたボディー）の製品を押し出すことが出来 るということは理解されるであろう。

更に、上述のような管状製品を縦にスリットしてベルト状シートを提供すること が出来、１つ以上のかかるシートを多層スタックに合わせるか又は組み立てて壁 中に−２以上の連続的又は反対のテーパーの多孔度を有する製品を形成すること が出来る。他の構成において、上述のようなチューブを平らにプレスして２層の 厚みのストリップを形成することが出来る（これは、その中央において、何れか の外面よりも大きい（又は小さい）細孔構造を有する）。

更に、上記のように、この発明は、変化する潤滑剤分布を用いて押し出したが、 焼結又は膨張工程にかけない製品の製造を意図している。これらの製品は、一般 に、一層固く一層低い多孔度の構造を有し、膨張させた製品の特徴であるフィブ リル構造を有しないが、やはり、本発明により与えられるような増大した微細構 造整列と結合した多孔度の更なる制御からの利点を有していてそれらの機械的性 質を調製することが出来る。

この発明の一つの現在好ましい具体例の主要な面によって、この構造は、外側よ り内側で低い多孔度を有するＰＴＦＥチューブから形成される血管移植片におい て採用される（その変形は、一層高い外側の潤滑油レベルを有するビレットから の押出しとその後の伸張及び焼結により導入される）。好都合なことに、チュー ブの軸と垂直に配向したプレート様シートの部構造は、深い細胞内薄を可能にし 、柔軟な耐ねじれ性で且つつぶれない内腔構造を与え、しかも一層小さい細孔の 壁において血液の漏れを阻止する。

上記の方法４によって作成した管状プロテーゼを用いて行なう原理証明実験とし て、これらのチューブをイヌの頚動脈に移植し、長期間イン・ビボに置いて開通 性、細胞成長及び組織適合性を評価した。開通性を保持した移植物において、組 織内薄が４５日間進行して形態学的に完全な正常の毛細血管が管壁の全厚を通し て成長した。従って、この単一樹脂膨張フルオロポリマー移植片は、本発明者に 初めて知られたことであるが、人工血管置換構造が天然血管壁の再成長を内面に 沿ってだけでなく内面と外面との間においても支持し得ることを示すことがわか った。

歴史的に限られた時間又は限られた深さでしか組織成長が達成出来なかった他の 領域において、上記の細孔調製方法及び一様性促進方法によって作成した種々の 形態のプロテーゼが他の細胞型の増大された自然な又は迅速な成長を支持して種 々の器官、血管及び組織構造のための置換組織を形成するであろうということが 期待される。

例えば、この発明は、器官プロテーゼ、部分的器官、バッチ、移植片、又は器官 様構造を、巨視的スケールでの液体に対する望ましい透過性及び細胞成長を受け 入れるための多孔度を有する材料で、出来るだけ、血液及び／又は他の生物学的 液体を運ぶための流路な規定する１つ以上の内腔と接続して形成することを意図 している。

このような種々の利用を意図した造形された多孔性製品の範囲の検討のために、 出願人の上記の特許出願を参照する。かかる形状は、移植片を構成するために形 成され、外傷、病気若しくは外科手術により失われた組織の領域を修繕し及び再 生することを意図し、又は完全な器官を構成し得る。更に、かかるプロテーゼは 、実在する器官を修繕することを必要とせず、例えば、培養可能な細胞を接種し て培養し１組織成長を支持することが出来且つ血流中に循環させるために組織に より発現される物質を受容し得るよく血管形成した領域に移植することが出来る 。従って、この発明のプロテーゼは、生物学的物質を生成するためのバイオリア クター（壁及び内腔が培養物を維持し、体内における培養生成物の交換を可能に する）を提供する。

この後者の応用のために、本発明の製品の調製した細孔構造は、組織成長及び発 現された生物活性物質の交換を可能とするが、外来性細胞が循環すること及び免 疫媒介細胞がこの培養組織に到達することを許さない、従って、この細胞収容は 、全身性の拒絶及び細胞媒介の免疫応答を誘導する可能性を減少させる０例とし て、インシュリン補充治療のための人工膵臓を、近接多腔性製品に接種してラン ゲルハンス小島を成長させることによって形成することが出来る（細胞生成物及 び分泌物は、１つ以上の内腔な通って循環する血液に入る）、この場合、細胞及 び支持材料をイン・ビトロで培養し、次いで、機能性培養体を移植してインシェ リン若しくは他の補充治療を開始するのが望ましい０本発明の製品のこの利用方 法の他の例において、内皮細胞を培養してそれらの細胞生成物を血流中に供給す ることが出来る。

変化する細孔構造を有する本発明の製品の他のクラスは、フィルター又は２１１ 過ユニツトのクラスである。この応用のために、テーパーを有する細孔Ｉｌ造の 存在を利用することが出来、例えば、種々の配向で粒子がフィルター膜の表面領 域に到達して詰まるのを阻止し、又はフィルター膜の奥行を通る一層大きい液体 圧を与えることが出来る（各々の場合に、フィルターの寿命、能力又は濾過率を 全体的に増大させる効果を有する）。

本発明に直接関係する製品の更に他のクラスは、培養床又はバイオカルチャーリ アクターのクラスであり、該クラスにおいては、押出物例えばこの発明によって 作成された多孔性チューブ又はシートが、酵素若しくはプロセスの最終生成物で ある他の物質を合成する細胞性材料（組織又は微生物）のための固定構造として 機能する。

この場合に、多孔度は、出来る限り管状又は多腔性構造にて、製品の片側への栄 養素の輸送及び、細胞マットを破壊せずに生成物を他の又は同じ側から採取する ことを可能にすることが出来る。

この発明の上述の具体例の他の変化は当業者には明らかであり、それ故、この発 明の精神及び範囲内に包含される。即ち、前述の詳細な説明は、制限するもので はなく説明することを意図するものである。従って、この発明は、前述の詳細な 説明により規定されるべきではなく、下記の請求の範囲によって規定されるべき である。

ぼ・ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、３ パ ＦＩＧ、５Ａ ＦＩＧ、５Ｅ ＦＩＧ、５Ｃ ＦＩＧ、７Ａ ＦＩＧ、θ フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＰＴ、ＳＥ） 、０Ａ（ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ、ＭＲ，ＳＮ 、ＴＤ。

ＴＧ）、　ＡＴ、　ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　ＣＨ。

ＣＺ、ＤＥ、ＤＫ、ＥＳ、ＦＩ、ＧＢ、ＨＵ、ＪＰ、ＫＰ、　ＫＲ，ＫＺ、　Ｌ Ｋ、　ＬＵ、　ＭＧ、　ＭＮ、　ＭＷ、　ＮＬ、Ｎｏ、ＮＺ、ＰＬ、ＰＴ、ＲＯ ，ＲＵ、ＳＤ、ＳＥ。

ＳＫ、ＵＡ、ＵＳ、ＶＮ （７２）発明者　ハーウェック、ステイープ　エイ。

アメリカ合衆国　０３０６２　ニューハンプシャー、ナシュア、ランシング　ド ライブ

Claims (57)

【特許請求の範囲】
1. １．造形された多孔性製品の製造方法であって、かかる方法は、下記の工程 ビレットの一つの次元に沿って増加する潤滑剤レベルを有する単一のフルオロポ リマーのビレットを形成し、そのビレットを押し出して、一つの形状を有し且つ 製品の関連次元に沿ってビレットの潤滑剤レベルに対応するレベルで変化する潤 滑剤成分を有する押出し製品を形成し、 製品から潤滑剤を除去し及び押し出した製品を伸張してその押出し製品中の潤滑 剤レベルに従う細孔寸法分布を有する多孔性製品を形成し、そして その多孔性製品をその伸張状態で焼結してその次元を固定し、それにより焼結し た多孔性製品の多孔度が該関連次元に沿って変化する ことを含む、上記の方法。
2. ２．ビレットを形成する工程が、約１０％より低くないレベルから約２４％より 高くないレベルまで、ビレットを通るある次元に沿って変化する潤滑剤レベルを 用いて形成することを含む、請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．フルオロポリマー材料が単一樹脂フルオロポリマーである、請求の範囲第１ 項に記載の方法。
4. ４．選択した種々の領域における潤滑剤レベルを用いてビレットを形成して、製 品を通しての液体の漏れを許さずに製品の少なくとも一部における組織成長を与 える細孔寸法分布を有する製品を提供する、請求の範囲第１項に記載の方法。
5. ５．前記の単一樹脂フルオロポリマーの焼結温度で焼結工程を行なって多孔性製 品を一様に焼結する、請求の範囲第３項に記載の方法。
6. ６．ビレットを形成する工程が、潤滑剤の異なるレベルを有する少なくとも２層 の多層においてビレットを形成することを含む、請求の範囲第１項に記載の方法 。
7. ７．押出し工程が管状押出し製品を押し出すことを含む、請求の範囲第１項に記 載の方法。
8. ８．管状製品がチューブの軸を有し、且つその軸を横切って配向して実質的に管 壁を通って広がっている平らな面の多数の節を含む、請求の範囲第７項に記載の 方法。
9. ９．管状製品が約２ミリメートルより小さい壁厚みを有する、請求の範囲第８項 に記載の方法。
10. １０．管状製品が約１ミリメートルより小さい壁厚みを有する、請求の範囲第９ 項に記載の方法。
11. １１．管状製品が約．３〜．８ミリメートルより小さい壁厚みを有する、請求の 範囲第１０項に記載の方法。
12. １２．伸張工程を毎秒約２％未満の速度で伸張することにより行なう、請求の範 囲第１１項に記載の方法。
13. １３．伸張工程を毎秒約１％未満の速度で伸張することにより行なう、請求の範 囲第１２項に記載の方法。
14. １４．伸張工程を毎秒約１／１０％未満の速度で伸張することにより行なう、請 求の範囲第１３項に記載の方法。
15. １５．押出し工程が内腔を有する管状押出し製品を押し出すことを含み、伸張工 程が半径方向に配向した節を生成するように伸張することを含み、該節が内腔の 回りに広がり且つフィブリルによって相互に連結され、節の間の空間が該内腔か ら製品の外面までの貫通細孔を規定する、請求の範囲第１項に記載の方法。
16. １６．伸張が平な面の領域を有する節を生成する、請求の範囲第１５項に記載の 方法。
17. １７．ビレットを形成する工程が、その断面の異なる場所で異なる潤滑剤を有す るビレットを形成することを含む、請求の範囲第１項に記載の方法。
18. １８．異なる潤滑剤が異なる密度の潤滑剤である、請求の範囲第１７項に記載の 方法。
19. １９．異なる潤滑剤が異なる粘性の潤滑剤である、請求の範囲第１７項に記載の 方法。
20. ２０．チューブの軸に沿って伸び、該軸を横切って配向した平らな面の節（繊維 によって相互に連結されている）を有する単一の膨張させたポリテトラフルオロ エチレン材料で形成した管壁により規定される内腔を有するチューブを含む血管 プロテーゼであって、該単一の材料は、該節の間の空間が内腔から外面まで伸び るテーパー付き貫通細孔を規定するように一つの領域において他の領域と異なっ て伸張され、該プロテーゼは高温度で焼結されて該単一材料の節構造を固定する 、上記の血管プロテーゼ。
21. ２１．貫通細孔が内部へ向かってテーパーを有している、請求の範囲第２０項に 記載の血管プロテーゼ。
22. ２２．前記のチューブが、その長さに沿って約１０％以下で変化する局所的膨張 率で膨張している、請求の範囲第２０項に記載の血管プロテーゼ。
23. ２３．血管プロテーゼを製造する方法であって、かかる方法は、下記の工程 ビレットのある次元を横切る予め決めた進路において変化する、所望の多孔性構 造に対応する潤滑剤レベルを有するフルオロポリマー材料のビレットを形成し、 ビレットを押し出して押し出されたプロテーゼのブランクを形成し、この押し出 されたプロテーゼのブランクは該所望の多孔性構造に一致するように変化する潤 滑剤分布を有し、 押し出されたプロテーゼのブランクから潤滑剤を除去し且つ押し出されたプロテ ーゼのブランク伸張して多孔性プロテーゼのブランクを形成し、この伸張はプロ テーゼのブランク中の潤滑剤の分布と一致して変化する多孔性構造を導入し、そ して 多孔性プロテーゼのブランクをその伸張状態で焼結してその次元を固定し、それ により所望の多孔性構造を有するプロテーゼを形成する ことを含む、上記の方法。
24. ２４．潤滑剤レベルが約１０％より小さくないレベルから約２４％より大きくな いレベルまで、前記のビレットの内側から外側まで変化する、請求の範囲第２３ 項に記載の方法。
25. ２５．プロテーゼが血管プロテーゼであり且つ組織成長のための細孔寸法を与え る潤滑剤レベルを選択する、請求の範囲第２４項に記載の方法。
26. ２６．多孔性構造が血管プロテーゼの内側と外側の間で漸減する、請求の範囲第 ２５項に記載の方法。
27. ２７．焼結した微孔性構造を有する多孔性ＰＴＦＥ製品を製造する方法における 、潤滑剤と混合した単一ＰＴＦＥ材料の製品を形成し、潤滑剤のレベルは製品の 断面を通して変化し、製品を焼結する前に製品を伸張してテーパー付き細孔構造 を達成することを含む改良。
28. ２８．多孔性ＰＴＦＥ製品が一面に組織内殖の領域を規定する細孔寸法を有し、 該領域の外側では異なる細孔寸法を有するシート製品である、請求の範囲第２７ 項に記載の製造方法。
29. ２９．単一ＰＴＦＥ材料で形成され、実質的に管壁を通して広がる漸減する細孔 を有し、一様に焼結されている多孔性ＰＴＦＥのチューブを含む移植可能なプロ テーゼ。
30. ３０．造形された多孔性製品を製造する方法であって、かかる方法が下記の工程 ビレットのある次元に沿って変化するステップ関数である潤滑剤成分レベルを有 する単一のフルオロポリマー材料のビレットを形成し、 ビレットを押し出して形状及び製品の次元に沿って変化する潤滑剤成分を有する 単一材料押出し製品を形成し、 押出し製品から潤滑剤を除去して多孔性製品を形成し、そして 多孔性製品を焼結し、それにより焼結した多孔性製品の構造が該次元に沿って変 化する ことを含む、上記の方法。
31. ３１．焼結する前に押出し製品を伸張する工程を更に含む、請求の範囲第３０項 に記載の方法。
32. ３２．単一樹脂からなる多孔性押出しポリテトラフルオロエチレンのチューブを 含み、フィブリルにより相互に連結された節からなる多孔性微細構造を有し、該 節の相当の部分が内面から外面まで広がっており、節間空間が規定されたテーパ ーを有する細孔を規定しており且つ一様に焼結されている、移植可能なプロテー ゼ。
33. ３３．造形された多孔性製品を製造する方法であって、その方法は下記の工程 伸張することが出来るフルオロポリマー材料の押出物を用意し、この押出物は縦 軸及び所望の断面を有し、長さの主要部分にわたって実質的に一様に伸張され且 つフィブリルにより連結された伸長した節により特徴付けられる微細構造を有す る製品を産出するのに十分な条件下で縦軸に沿って２つの反対方向で押出物を両 側に伸張し、そして 伸張した押出物をその伸張状態に維持しながら焼結して造形された多孔性製品を 生成する ことを含む、上記の方法。
34. ３４．造形されたポリテトラフルオロエチレン製品を製造する方法であって、下 記の工程 ポリテトラフルオロエチレン樹脂と潤滑剤との混合物の予備成形したビレットを 押し出して縦軸及び所望の断面を有する押出物を生成し、 潤滑剤を押出物から除去し、 長さの主要部分にわたって実質的に均一な微細構造を有する製品を産出するのに 十分な条件下で縦軸に沿って２つの反対方向で押出物を両側に伸張し、微細構造 はフィブリルにより連結された伸長した節により特徴付けられ、そして 伸張した製品を伸張状態に維持しながら焼結して造形された製品を生成する ことを含む、上記の方法。
35. ３５．ポリテトラフルオロエチレンの多孔性チューブを製造する方法であって、 下記の工程 ポリテトラフルオロエチレン樹脂と潤滑剤との混合物の予備成形したビレットを 用意し、 そのビレットを押し出して縦軸及び半径方向の厚みを有する管状押出物を生成し 、 潤滑剤を押出物から除去し、 縦軸に沿って２つの反対方向で毎秒約１０％より大きくない速度で押出物を両側 に伸張してその長さの主要部分にわたって実質的に均一な微細構造を有する製品 を産出し、その微細構造はフィブリルにより連結された伸長した節により特徴付 けられ、そして 伸張した製品を伸張状態に維持しながら焼結して多孔性チューブを生成する ことを含む、上記の方法。
36. ３６．前記の両側に伸張する工程を毎秒約１０％より大きくない速度で行なう、 請求の範囲第３３〜３５項の何れかに記載の方法。
37. ３７．前記の速度が毎秒約５％より大きくない、請求の範囲第３６項に記載の方 法。
38. ３８．前記の速度が毎秒約２％より大きくない、請求の範囲第３６項に記載の方 法。
39. ３９．前記の速度が毎秒約１％より大きくない、請求の範囲第３８項に記載の方 法。
40. ４０．前記の両側に伸張する工程を、両端を反対方向に同時に移動することによ り行なう、請求の範囲第３３〜３５項の何れかに記載の方法。
41. ４１．前記の両側に伸張する工程を、両端を反対方向に順次に移動することによ り行なう、請求の範囲第３３〜３５項の何れかに記載の方法。
42. ４２．各順次的移動が２対１より大きくない伸張比を生じる、請求の範囲第４１ 項に記載の方法。
43. ４３．前記の両側に伸張する工程を、押出物を約摂氏３５〜３２７度の温度に維 持しながら行なう、請求の範囲第３３〜３５項の何れかに記載の方法。
44. ４４．前記の断面が円形であり、前記の造形された製品がチューブである、請求 の範囲第３３〜３５項の何れかに記載の方法。
45. ４５．潤滑剤をビレット中に約１５重量％より大きいレベルで混合する、請求の 範囲第３４項又は３５項に記載の方法。
46. ４６．潤滑剤をビレット中に約２０重量％より大きいレベルで混合する、請求の 範囲第４５項に記載の方法。
47. ４７．潤滑剤レベルが断面を通して変化する、請求の範囲第３４項又は３５項に 記載の方法。
48. ４８．軸に沿った所望の長さ及び生物学的材料を載せて支持するのに適合した微 細構造を有する造形された多孔性製品を製造する方法であって、かかる方法が下 記の工程 所望の長さに関係する端から端までの次元を有するフルオロポリマー材料の押出 し製品を形成し、押出し製品の各末端を押出し製品の中心から遠方へ反対方向に 活発に動かし、それにより軸に沿って増大した一様性の伸張力を効果的に加える ことにより、押出し製品を高温度で伸張して所望の長さの伸張した製品を形成し 、そして 伸張した製品を伸張状態に維持しながら焼結して所望の長さを有する造形された 多孔性製品を生成することを含む、上記の方法。
49. ４９．形成工程が、厚さの次元及び厚さの次元を横切る潤滑剤分布を有するビレ ットを形成し、そのビレットを押し出して押し出された管状製品を形成し、それ により伸張工程が対応する微細構造の半径方向の変化を導入する、ことを含む、 請求の範囲第４８項に記載の方法。
50. ５０．ビレットを、伸張した製品の表面から広がる半径方向に漸減する細孔構造 を導入するための潤滑剤分布を用いて形成する、請求の範囲第４９項に記載の方 法。
51. ５１．単一フルオロポリマー材料で形成された本体を含み、厚み次元に沿って伸 びるテーパーの付いたミクロチャンネルを有する膨張したＰＴＦＥ壁構造を有し 且つ該単一フルオロポリマー材料の焼結温度で焼結された移植可能な製品。
52. ５２．製品を天然の生物組織構造のように造形し、テーパーを付けたミクロチャ ンネルが外向きに壁に向かって漸減し、その壁の上で組織が成長する、請求の範 囲第５１項に記載の移植可能な製品。
53. ５３．増大した一様性及び表面特性の膨張したＰＴＦＥプロテーゼを形成する方 法であって、プロテーゼの形成の間、予備成形した製品を、焼結する前に、その 製品の各末端をその中心部分から外に向かって活発に動かすことによって伸張し 、それにより一様な伸張特性をその製品全体に与える、上記の方法。
54. ５４．単一の膨張した多孔性フルオロポリマー材料から形成され且つ縦軸及び壁 を有するチューブであって、このチューブがフィブリルにより相互に連結された 環形状の節により特徴付けられる微細構造を有し、相当多数の環形状の節は各々 チューブの縦軸の回りに境界線を描き、壁が更にこれらの環形状の節より小さく 且つ半径方向の領域（壁を通って伸びる進路）に沿って位置する節の第２の群に より特徴付けられる微細構造を有する、上記のチューブ。
55. ５５．節が節間の貫通細孔を規定し、貫通細孔がチューブの一面から多面まで横 切る実質的に真直ぐな通路を与える、請求の範囲第５４項に記載のチューブ。
56. ５６．環形状の節及び節の第２の群が組織内殖の程度を制御するための寸法分布 を有する通路を規定する、請求の範囲第５４項に記載のチューブ。
57. ５７．フルオロポリマー材料がテトラフルオロエチレンとエチレン、クロロトリ フルオロエチレン、ペルフルオロアルコキシテトラフルオロエチレン及びフッ素 化プロピレンからなる群より選択するモノマーとのコポリマーを含む、請求の範 囲第５４項に記載のチューブ。