JPH08260225A - 縫糸のインラインアニール - Google Patents

縫糸のインラインアニール

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JPH08260225A
JPH08260225A JP8046826A JP4682696A JPH08260225A JP H08260225 A JPH08260225 A JP H08260225A JP 8046826 A JP8046826 A JP 8046826A JP 4682696 A JP4682696 A JP 4682696A JP H08260225 A JPH08260225 A JP H08260225A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリプロピレン縫糸のラックアニールを排除
する、ポリプロピレン縫糸を製造するための方法を提供
することである。 【解決手段】 (a)溶融ポリプロピレン樹脂をオリフ
ィスを通して押出し、そして溶融ポリプロピレン樹脂を
急速に冷却してフィラメントを製造するステップ、
(b)このフィラメントを約5X〜約7.5Xの範囲で
延伸して一回延伸フィラメントを製造するステップ、
(c)この一回延伸フィラメントを約1X〜約2.5X
の範囲で、約30℃〜約160℃の範囲の温度に維持さ
れている第二加熱ゾーンにおいて延伸して、二回延伸フ
ィラメントを生成させるステップ、(d)この二回延伸
フィラメントを、約100℃〜約180℃の範囲の温度
に維持されている第二加熱ゾーンにおいて、約0.75
%〜約0.95%の範囲で収縮させて、ポリプロピレン
縫糸を生成させるステップを含んで成る、ポリプロピレ
ン縫糸を製造するための方法が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の分野】本発明は縫糸製造の分野に関し、そして
更に詳細にはそれは、ポリプロピレン縫糸を押出し、延
伸しそしてアニールするためのインライン方法に関す
る。
【0002】
【発明の背景】ポリプロピレンから作られた外科用縫糸
は、20年以上もの間、医業によって成功裏に使用され
てきた。広く受け入れられる最初の業務用に満足なポリ
プロピレン縫糸の一つは、Gregory J.Lis
tnerへの米国特許第3,630,205号中に述べ
られた。Listnerは、押出されたポリプロピレン
縫糸をその元の押出された長さの約6.6倍にまで延伸
するステップ、そして次にこのモノフィラメントを延伸
された長さの約91〜76%に緩和させる(relax
ing)又は収縮させるステップを含んで成るポリプロ
ピレン縫糸を製造するための方法を開示した。
【0003】Lennardらは、米国特許第4,91
1,165号中で、ポリプロピレン縫糸を一層取り扱い
易くするためにコンプライアンス、弛緩又は柔軟性を増
加させ、そしてそれらの結節(knot)信頼性を改善
したポリプロピレン縫糸を作るための改善方法を後で開
示した。Lennardによって述べられた方法は、ポ
リプロピレンをオリフィスを通して押出すこと及び押出
物を冷却してフィラメントを生成させることから成って
いた。フィラメントを、まず約6X〜7Xに延伸し、次
に二回目に約1.06X〜約1.5Xに延伸した。最後
に、フィラメントを収集しそしてオフラインで熱緩和さ
せて、線状収縮及びヒートセットを行った。Lenna
rdによって開示されたような熱緩和は、フィラメント
をアニールオーブン中のラックの上に置きそしてフィラ
メントの元の長さの約16〜約35%フィラメントを収
縮せしめることによって実施される。アニールは、約1
35℃〜約152℃の範囲内の温度で、フィラメントを
収縮せしめそしてヒートセットせしめるのに十分な時間
の期間、通常は5〜約40分の間実施される。
【0004】Listner及びLennardによっ
て開示された方法から製造することができる繊維は良好
であるけれども、これらの方法においてもなお改善の余
地がある。特に、フィラメントが延伸された後でフィラ
メントに施される別途のアニールステップを排除して、
縫糸生産及び取扱を簡素化することが望ましいであろ
う。
【0005】かくして、本発明の目的は、ポリプロピレ
ン縫糸のラックアニールを排除する、ポリプロピレン縫
糸を製造するための方法を提供することである。本発明
のこのそしてその他の目的及び利点は、以下の明細書か
ら当業者には明らかであろう。
【0006】
【発明の要約】本発明は、(a)溶融ポリプロピレン樹
脂をオリフィスを通して押出し、そして溶融ポリプロピ
レン樹脂を急速に冷却してフィラメントを製造するステ
ップ、(b)このフィラメントを第一延伸ゾーンにおい
て約4X〜約7.5Xの範囲で延伸して延伸フィラメン
トを製造するステップ、(c)この一回延伸フィラメン
トを第二延伸ゾーンにおいて約1.0X〜約2.5Xの
範囲で、第一加熱ゾーンにおいては約30℃〜約160
℃の範囲の温度に維持しながら延伸して、二回延伸フィ
ラメントを生成させるステップ、(d)この二回延伸フ
ィラメントを、約100℃〜約180℃の範囲の温度に
維持されている第二加熱ゾーンにおいて、約0.75X
〜約0.95Xの範囲で緩和させて、ポリプロピレン縫
糸を生成させるステップを含んで成る、ポリプロピレン
縫糸を製造するための方法である。
【0007】
【発明の詳細な記述】本明細書中で使用する時には、ポ
リプロピレンという語は、アイソタクチック及びシンジ
オタクチックポリプロピレン並びにそれらのブレンド、
並びにヘテロタクチックポリプロピレン及びポリエチレ
ンとブレンドされた主にアイソタクチック又はシンジオ
タクチックポリプロピレンから成るブレンド(引用によ
って本明細書中に組み込まれる、Ethicon,In
c.に譲渡された1985年12月10日に発行された
米国特許第4,557,264号中に述べられているよ
うなもの)、並びに主にプロピレンそしてその他のα−
オレフィン例えばエチレンから成るコポリマー(引用に
よって本明細書中に組み込まれる、Ethiconに譲
渡された1985年6月4日に発行された米国特許第
4,520,822号中に述べられているもの)を含む
ものとする。本発明の柔軟なポリプロピレン縫糸を製造
するための好ましい方法は、約260,000〜約42
0,000の重量平均分子量を有するアイソタクチック
ポリプロピレンホモポリマーのペレットを原材料として
利用する。所望のグレードのポリプロピレンは、粉末及
びペレットの両方の形で商業的に入手できる。
【0008】図1を参照して説明すると、本発明を実施
するために適切である装置が示されている。押出機10
は、押出ダイ12を有する一端で終わる。縦方向押出機
スクリュがバレル16内に回転のために備えられてい
て、そしてギア20を通して可変速モータ18によって
駆動される。ポリプロピレンペレットは、バレル16と
通じるホッパ22を通して押出機中に導入する。押出機
10の通常の操作においては、押出機の供給ゾーン24
は約140℃〜約200℃の範囲の温度に維持し、転移
ゾーン26は約170℃〜約220℃の範囲の温度に維
持し、そしてポンプブロック30、ブロック28及びダ
イ12は約170℃〜約225℃の範囲の温度に維持す
る。モータ32によって駆動されるポンプ33は、溶融
ポリプロピレンを口金オリフィスを通してダイ12中に
ポンプ輸送して複数のフィラメント31を生成させる
(簡明さのために、図1中には一本のフィラメントだけ
が示されている)。フィラメント31を冷却浴34中に
押出す。冷却浴34は液状熱交換媒体によって満たされ
ている。押出されたフィラメント31の急速な冷却を達
成するために、冷却浴34中の液体の表面は好ましくは
ダイ12よりも二三センチメートル以上低くはない。冷
却浴34は50℃未満の温度に維持し、そして好ましく
は冷却浴34はほぼ室温に維持する。フィラメント31
は冷却浴34に入り、そして冷却浴34中の遊びロール
36を回って、そして次に冷却浴34から出て上にもう
一つの遊びローラ35に、次に第一延伸ゾーン2中の第
一ゴデット37に移動する。第一延伸ゾーン2において
は、フィラメント31をその元の長さの約5X〜7.5
Xの範囲に延伸する。フィラメント31は、第一延伸ゾ
ーン2において段々と(incrementally)
又は幾つかの別々のステップで延伸することができる。
この延伸は、好ましくは、第一加熱ゾーン41中で(加
熱キャビネット、オーブンのような、又は加熱ゴデット
を使用することによって)実施されるであろう。第一加
熱ゾーンの温度は、好ましくは、約30℃〜約170℃
の範囲にあるであろう。最も好ましくは、第一及び第二
ゴデットは、約40℃〜140℃の範囲の温度に維持さ
れるであろう。フィラメント31は、第一加熱ゾーン4
1中に好ましくは約0.1秒〜約10秒の範囲の短時間
だけ一般には留まるであろう。
【0009】添付の図1中に示した本発明の好ましい態
様においては、フィラメント31は、第一ゴデット37
及び第二ゴデット42によって延伸する。第一ゴデット
37は主ロール38及び空気軸受40を含む。第一ゴデ
ット37は、フィラメント31がダイオリフィス12か
ら押出される速度と等しいか又はそれよりも少し速い周
速度で回転させる。第一ゴデット37は、フィラメント
31が押出されたフィラメント31に対する引き続く延
伸において滑らないことを確実にするためにピンチロー
ラ(図示しない)と組み合わせることができる。押出さ
れたフィラメント31の第一延伸は、押出されたフィラ
メント31を第一ゴデット37から、主ローラ43及び
空気軸受44を含む第二ゴデット42に供給することに
よって実施されるであろう。第二ゴデット42は、第一
ゴデット37の速度の約5X〜約7.5Xの範囲にある
周速度で回転させる。
【0010】次に、フィラメント31は第二延伸ゾーン
4中に移動し、そこではフィラメント31は、第二加熱
ゾーン46中にある間に約1.0X〜約2.5Xの範囲
で再び延伸される。フィラメント31は、第二延伸ゾー
ン4において段々と又は一以上の別々のステップで延伸
することができる。この延伸は、第二加熱ゾーン46に
おいて実施されるであろう。第二加熱ゾーン46の温度
は、約30℃〜約180℃の範囲に、好ましくは約75
℃〜約140℃の範囲にあるであろう。フィラメント3
1は、第二加熱ゾーン46中に好ましくは約0.1秒〜
約10秒の範囲の短時間だけ一般には留まるであろう。
【0011】添付の図1中に示した本発明の好ましい態
様においては、フィラメント31は、第二加熱ゾーン4
6を通って第三ゴデット50に移動する。好ましくは、
第二加熱ゾーン46は、約30℃〜約180℃の範囲
の、好ましくは約75℃〜約140℃の範囲の、そして
最も好ましくは120℃〜約140℃の範囲の温度に維
持されている延伸(orienting)オーブン48
である。フィラメント31は、第二加熱ゾーン46にお
いて第二ゴデット42から第三ゴデット50に移動する
間に、約1X〜約2Xの範囲で延伸される。第三ゴデッ
ト50は、第二ゴデット42の周速度の約1X〜約2.
5Xの周速度で回転している主ロール51及び空気軸受
52を含む。好ましくは、延伸比は、約1.06X〜約
1.9Xの範囲にあるであろう。
【0012】次に、フィラメント31は第二延伸ゾーン
4からアニールゾーン6の中に移動し、そこではフィラ
メント31はアニールされそして収縮せしめられる。ア
ニールゾーン6においては、フィラメント31は、約1
00℃〜約180℃の範囲の温度に維持される第三加熱
ゾーン54中に置かれ、その中では、フィラメントは、
フィラメントの元の長さの約5%〜約35%そして好ま
しくは約5〜約25%の範囲で収縮せしめられる。フィ
ラメント31は、第三加熱ゾーン54において段々と又
は一以上の別々のステップで収縮せしめることができ
る。フィラメント31は、第三加熱ゾーン54中に一般
に約0.1秒〜約20秒の範囲のそして好ましくは約
0.1秒〜5秒の範囲の短時間だけ留まるであろう。
【0013】添付の図1中に示した本発明の好ましい態
様においては、フィラメント31は、次に、第三加熱ゾ
ーン54を通って第四ゴデット56に移動する。好まし
くは、加熱ゾーン54は、約100℃〜180℃の範囲
の温度に維持されるアニールオーブン60である。次
に、フィラメント31は、その元の長さの約75%〜約
95%の範囲に収縮せしめられる。第四ゴデット56
は、第三ゴデット50の周速度の約0.75X〜約0.
95Xの周速度で回転している主ロール57及び空気軸
受58を含む。好ましくは、緩和比は、約0.8X〜約
0.9Xの範囲にあるであろう。第四ゴデット56の回
りを移動した後で、次に、フィラメント31は縫糸に作
り上げることができる。
【0014】総括延伸比、即ち、第四ゴデット56及び
第一ゴデット37の周速度の間の差は、通常は約6X〜
約8Xであろうが、好ましくは全延伸比は約6.4X〜
約6.7Xの範囲にあるであろう。
【0015】任意の加熱ゾーン内のフィラメント31の
滞留時間は、繊維特性を改善するために最適化すること
ができる。フィラメント31が第二及び第三加熱ゾーン
中に存在する総括滞留時間は、好ましくは約2秒〜50
秒の範囲にそして最も好ましくは約4秒〜約20秒の範
囲にあるであろう。滞留時間は、より長いオーブンによ
って又はオーブン中で繊維の多重の巻き(wraps)
を持つことによって増加させることができる。
【0016】本発明のフィラメントは、追加のアニール
無しで慣用的な手順に従って外科用縫糸に作り上げるこ
とができる。第四ゴデット56から出て来るフィラメン
トは、検査しそしてインライン切断装置を使用して所定
の長さに切断することができる。完全自動化ラインにお
いては、切断長さの縫糸を次にスエージ加工するであろ
う。自動的に切断しそしてスエージ加工するための一つ
の適切な装置は、引用によって本明細書中に組み込まれ
る、Ethicon,Inc.に譲渡された1994年
1月13日に提出された同時係属の米国特許出願連番第
181,606号中に開示されている。その代わりに便
宜のために、第四ゴデット56から出て来るフィラメン
ト31は、巻き上げステーション62に進み、そして後
での使用のためにスプール70の上に巻き取られても良
い。フィラメント31は、以後の処理の前に貯蔵して、
フィラメント31がすべてのその特性例えば弾性率(こ
れは、製造後18〜120時間の間上昇し続ける可能性
がある)の完全な安定性を達成せしめることができる。
当業者は、以後の処理の前に最適貯蔵時間が存在するか
どうかを容易に決定することができる。
【0017】フィラメント31をスプール70の上に貯
蔵する場合には、フィラメント31は、フィラメントメ
モリと一般には呼ばれる円形パターンで曲がる又はカー
ルする傾向を得る可能性がある。フィラメント31の以
後の処理を容易にするために、フィラメントを第四加熱
ゾーンに曝して、フィラメント31を更に取り扱いそし
て検査する時にメモリを除去することが望ましい可能性
がある。本発明の一つの態様においては、フィラメント
31は、スプール70から取り外され、そして約50℃
〜約80℃の範囲の温度に維持された第四加熱ゾーンに
曝されるであろう。フィラメント31は、好ましくは約
24時間〜約2時間の範囲の非常に短い期間の間、第四
加熱ゾーン72に曝されるであろう。第四加熱ゾーンに
おいては、低い温度及びフィラメント31のこの温度へ
の暴露の短い時間のために、フィラメント31の認め得
る収縮は起きないはずである。
【0018】本発明の実際を例示するために、以下の非
限定的実施例を更に供給する。
【0019】
【実施例】ASTM D1238によって測定して3〜
5のメルトフローを有する染色されたアイソタクチック
ポリプロピレンを使用して、以下の表1中に述べる条件
下で外科用縫糸を製造した。
【0020】
【表1】
【0021】RPMは1分あたりの回転数である。
【0022】FPMは1分あたりのフィートである。
【0023】1 元のデータ頁がこれらの数を逆にした
ように思われる。
【0024】外科用縫糸2及び5は、ラックの上に巻き
取りそしてアニールオーブン中で129〜145℃で1
0〜20分間アニールした。すべてのサンプルを殺菌し
そして以下の試験手順を使用して試験した。これらの試
験からのデータを表2中に提示する。
【0025】縫糸サンプル1〜6の特徴的な特性を慣用
の試験手順によって測定した。本明細書中で示された引
張特性(即ち、直線(straight)及び結節引張
強度並びに伸び)は、INSTRON引張試験機によっ
て測定した。直線引張、結節引張及び破断時の伸びを測
定するために使用した設定は、特記しない限り以下の通
りであった:
【0026】
【表2】
【0027】直線引張強度は、破断させるための力を縫
糸の初期断面積で割ることによって計算した。破断時の
伸びは、サンプルの応力−歪曲線から直接に読んだ。
【0028】縫糸の結節引張強度は、別の試験において
測定した。外科医の結び(knot)は、自由端をルー
プを通して一回の代わりに二回まず通し、そして両端を
ぴんと引張ってその結果一重結びを複合(compou
nd)結びの上に重ねるこま結びであった。第一の結び
目は右端を越えて左端から始め、そして十分な張力を及
ぼしてこの結び目をしっかりと結んだ。
【0029】結び目をクランプの間のほぼ中途にして、
標本をINSTRON引張試験機中に置いた。結節引張
強度は、破断させるために必要とされる力を繊維の初期
断面積で割ることによって計算した。引張強度値をKP
SI(PSI X 103)で報告する。
【0030】
【表3】
【0031】サンプル番号1、3及び4は、上で述べた
本発明のインラインアニール方法によって製造した。サ
ンプル2及び5は、慣用の製造手順に従って縫糸をラッ
クアニールすることによって製造した。上のデータは、
本発明の方法が、縫糸として使用されるために適切な特
性を有する縫糸を生成させることを示す。
【0032】本発明の主なる特徴及び態様は以下の通り
である。
【0033】1. (a)溶融ポリプロピレン樹脂をオ
リフィスを通して押出し、そして溶融ポリプロピレン樹
脂を急速に冷却してフィラメントを製造するステップ、
(b)このフィラメントを第一延伸ゾーンにおいて約4
X〜約7.5Xの範囲で延伸して延伸フィラメントを製
造するステップ、(c)この一回延伸フィラメントを第
二延伸ゾーンにおいて約1.0X〜約2.5Xの範囲
で、第二加熱ゾーンにおいては約30℃〜約160℃の
範囲の温度に維持しながら延伸して、二回延伸フィラメ
ントを生成させるステップ、(d)この二回延伸フィラ
メントを、約100℃〜約180℃の範囲の温度に維持
されている第三加熱ゾーンにおいて、約0.75X〜約
0.95Xの範囲で緩和させて、ポリプロピレン縫糸を
生成させるステップを含んで成る、ポリプロピレン縫糸
を製造するための方法。
【0034】2. 第一延伸ゾーン中のフィラメント
を、約30℃〜約170℃の範囲の温度に維持されてい
る第一加熱ゾーンに曝す、上記1記載の方法。
【0035】3. フィラメントを第一延伸ゾーンにお
いて単一のステップで延伸する、上記1記載の方法。
【0036】4. フィラメントを第一及び第二加熱ゴ
デットによって延伸する、上記3記載の方法。
【0037】5. 第二加熱ゾーンを約75℃〜約14
0℃の範囲の温度に維持する、上記2記載の方法。
【0038】6. 一回延伸フィラメントを第二延伸ゾ
ーンにおいて約1.06X〜約1.9Xの範囲に延伸す
る、上記2記載の方法。
【0039】7. (a)溶融ポリプロピレン樹脂をオ
リフィスを通して押出し、そして溶融ポリプロピレン樹
脂を急速に冷却してフィラメントを製造するステップ、
(b)このフィラメントを第一延伸ゾーンにおいて約4
X〜約7.5Xの範囲で、第一加熱ゾーンにおいては約
40℃〜約140℃の範囲の温度に維持しながら延伸し
て、延伸フィラメントを製造するステップ、(c)この
延伸フィラメントを第二延伸ゾーンにおいて約1.0X
〜約1.9Xの範囲で、第二加熱ゾーンにおいては約7
5℃〜約140℃の範囲の温度に維持しながら延伸し
て、二回延伸フィラメントを生成させるステップ、
(d)この二回延伸フィラメントを、約100℃〜約1
80℃の範囲の温度に維持されている第三加熱ゾーンに
おいて、約0.75X〜約0.95Xの範囲で緩和させ
て、ポリプロピレン縫糸を生成させるステップを含んで
成る、ポリプロピレン縫糸を製造するための方法。
【0040】8. 延伸及び緩和からの縫糸の全延伸比
が約6〜約8の範囲にある、上記7記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を実施するために適切な装置の一
部略式の側面図である。
【符号の説明】
2 第一延伸ゾーン 4 第二延伸ゾーン 6 アニールゾーン 10 押出機 12 押出ダイ 16 バレル 31 フィラメント 33 ポンプ 34 冷却浴 37 第一ゴデット 41 第一加熱ゾーン 42 第二ゴデット 46 第二加熱ゾーン 48 延伸オーブン 50 第三ゴデット 54 第三加熱ゾーン 56 第四ゴデット 60 アニールオーブン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)溶融ポリプロピレン樹脂をオリフ
    ィスを通して押出し、そして溶融ポリプロピレン樹脂を
    急速に冷却してフィラメントを製造するステップ、
    (b)このフィラメントを第一延伸ゾーンにおいて約4
    X〜約7.5Xの範囲で延伸して延伸フィラメントを製
    造するステップ、(c)この一回延伸フィラメントを第
    二延伸ゾーンにおいて約1.0X〜約2.5Xの範囲
    で、第二加熱ゾーンにおいては約30℃〜約160℃の
    範囲の温度に維持しながら延伸して、二回延伸フィラメ
    ントを生成させるステップ、(d)この二回延伸フィラ
    メントを、約100℃〜約180℃の範囲の温度に維持
    されている第三加熱ゾーンにおいて、約0.75X〜約
    0.95Xの範囲で緩和させて、ポリプロピレン縫糸を
    生成させるステップを含んで成る、ポリプロピレン縫糸
    を製造するための方法。
  2. 【請求項2】 (a)溶融ポリプロピレン樹脂をオリフ
    ィスを通して押出し、そして溶融ポリプロピレン樹脂を
    急速に冷却してフィラメントを製造するステップ、
    (b)このフィラメントを第一延伸ゾーンにおいて約4
    X〜約7.5Xの範囲で、第一加熱ゾーンにおいては約
    40℃〜約140℃の範囲の温度に維持しながら延伸し
    て、延伸フィラメントを製造するステップ、(c)この
    延伸フィラメントを第二延伸ゾーンにおいて約1.0X
    〜約1.9Xの範囲で、第二加熱ゾーンにおいては約7
    5℃〜約140℃の範囲の温度に維持しながら延伸し
    て、二回延伸フィラメントを生成させるステップ、
    (d)この二回延伸フィラメントを、約100℃〜約1
    80℃の範囲の温度に維持されている第三加熱ゾーンに
    おいて、約0.75X〜約0.95Xの範囲で緩和させ
    て、ポリプロピレン縫糸を生成させるステップを含んで
    成る、ポリプロピレン縫糸を製造するための方法。
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