(57)【特許請求の範囲】
【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４Ｘ〜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１．０Ｘ〜２．５Ｘの範囲で、第一加熱ゾーンにおいて３０℃〜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、１００℃〜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、０．７５Ｘ〜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インラインアニールステップから成る、ポリプロピレン縫糸を別途のアニールステップを行なうことなく製造するための方法。
【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４Ｘ〜７．５Ｘの範囲で、第一加熱ゾーンにおいて４０℃〜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１．０Ｘ〜１．９Ｘの範囲で、第二加熱ゾーンにおいて７５℃〜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、１００℃〜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、０．７５Ｘ〜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インラインアニールステップから成る、ポリプロピレン縫糸を別途のアニールステップを行なうことなく製造するための方法。
【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．Ｌｉｓｔｎｅｒ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（ｒｅｌａｘｉｎｇ）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４，９１１，１６５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。Ｌｅｎｎａｒｄ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１３５℃〜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，Ｉｎｃ．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４２０，０００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〜７．５Ｘ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４１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３１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４６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１００℃〜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】
0003806967.tif 000002
【００２１】
ＲＰＭは１分あたりの回転数である。
【００２２】
ＭＰＭは１分あたりのメートルであり、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１０〜２０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】
0003806967.tif 000003
【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（ｃｏｍｐｏｕｎｄ）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ＫＰＳＩ（ＰＳＩ  Ｘ  １０3）で報告する。
【００３０】
【表３】
0003806967.tif 000004
【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１４０℃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４Ｘ〜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７５℃〜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。
【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
【図１】
0003806967.tif 000005