專利名稱：：制造聚丙烯單絲縫線的改進的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種制造聚丙烯手術(shù)縫線的方法。由聚丙烯制造的手術(shù)縫線已經(jīng)在醫(yī)務(wù)界成功地使用了二十多年。在GregoryJ.Listner的專利US-3630205中描述了被廣泛認可的第一個成功地推向市場的聚丙烯縫線。Listner描述了一種聚丙烯縫線的制造方法，該方法包括把擠出的聚丙烯縫線在一個單個步驟里拉伸至其原始長度約6.6倍的步驟，然后把該單絲放松或收縮至拉伸長度的約91～76％之間。其它人在美國專利第3359983、4520822、4557264、4620542、4621638和4911165中描述過由聚丙烯均聚物、共聚物和由含有聚乙烯的共混聚合物制造的縫線。最近公開的美國專利5217485描述了一種制造聚丙烯縫線的方法，該方法包括擠出、拉伸(定向)、在把該單絲退火之前讓該單絲平衡(equilibrate)(熟化)至少2天。在美國專利5217485中描述的方法(除了特別的存儲時間之外)與在美國專利3630205中所描述的單一步驟拉伸的方法相同。這個方法所取得的改進之處被認為在于應變能減少了0～5％和0～10％，但在該專利中的數(shù)據(jù)卻不支持這個結(jié)論。纖維表現(xiàn)出的應變能表明了制造該纖維方法的工藝條件。應變能可以被幾個工藝步驟影響，例如在纖維定向中的拉伸比和任何隨后的放松和/或退火步驟中。因此，除非對具有相同工藝過程的纖維進行比較，否則很難把應變能的減少歸因為任何一個特定的步驟上。專利5217485沒有把具有相同工藝條件的縫線作比較，因此它不能確定在拉伸縫線之后再平衡(equilibrating)縫線對縫線的性質(zhì)有任何影響。本發(fā)明的目的是提供一種制造聚丙烯縫線的改進的方法，該方法不需要至少二天的放置時期。本申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種制造聚丙烯單絲的方法，該方法包括把聚丙烯單絲(已經(jīng)在二個分開的拉伸步驟里按4～8.5倍拉伸)作少于2天的熟化處理然后退火處理該聚丙烯單絲用以提供一種聚丙烯縫線。圖1是一個適于實施本發(fā)明方法的裝置的局部的示意側(cè)視圖。本發(fā)明人業(yè)已發(fā)現(xiàn)采用二個拉伸步驟定向的聚丙烯縫線在退火處理之前沒有必要再放置約二天。為了便于快速處理聚丙烯縫線可以把該縫線在少于約二天內(nèi)退火，優(yōu)選在少于40小時內(nèi)，更優(yōu)選在約2～40小時內(nèi)，而最優(yōu)選在約2～36小時內(nèi)退火。此外，似乎對在二個步驟里拉伸的縫線在少于約兩天內(nèi)退火是有利的，因為如實施例3所示存在一種在拉伸和退火處理之間放置時期越長產(chǎn)生的楊氏模量越高的趨勢?？蓺w因于單絲在拉伸和退火之間的放置時間增加的應變能好象也沒有改善。在下文中所用的術(shù)語聚丙烯應該包括全同立構(gòu)和間同立構(gòu)聚丙烯和它們的混合物，以及主要含有全同立構(gòu)聚丙烯或與雜同立構(gòu)聚丙烯和聚乙烯混合的間同立構(gòu)聚丙烯(例如1985年12月10日公開并轉(zhuǎn)讓給Ethicon，Inc.的美國專利4557264中描述的，這里用作參考)和主要含有丙烯與其它如乙烯之類的α-鏈烯烴(在1985年6月4日公開并轉(zhuǎn)讓給Ethicon，Inc.的美國專利4520822中有描述，這里用作參考)的共聚物的混合物。制造縫線的材料優(yōu)選的是其內(nèi)沒有任何其它共混的聚合物或共聚單體的全同立構(gòu)聚丙烯。制備本發(fā)明柔韌的聚丙烯縫線優(yōu)選的方法使用全同立構(gòu)聚丙烯均聚物顆粒作為原料，其平均分子量約為26000～420000?？梢栽谑袌錾腺徺I到所要求級別的聚丙烯粉或顆粒。參考附圖，所示為一個用于實施本發(fā)明的裝置。擠出機10(可以是水平或垂直式擠出機)在一端以一個擠出模12為端頭。一個縱向螺桿安裝在螺筒16中并由可變速電機18通過一個減速器20驅(qū)動。聚丙烯顆粒通過與螺筒16相通的料斗22加入到擠出機中。按擠出機10通常的操作，擠出機的供料段24的溫度保持在約140～200℃的范圍內(nèi)，漸變段26的溫度保持在約170～220℃的范圍內(nèi)，泵送段30、區(qū)段28和?？?2的溫度保持在約170～225℃的范圍內(nèi)。由電機32驅(qū)動的泵33把泵送熔融聚丙烯通過在?？?2的噴絲頭小孔形成多根單絲31(為了簡明在附圖中只示出一根單絲)。該單絲31被擠出進入淬火浴34中。該淬火浴34灌滿一種液體熱交換劑。為了能夠快速冷卻擠出單絲31，在淬火浴中的液體表面優(yōu)選位于模口12下面不超過幾厘米(即在約0.1～20cm的范圍內(nèi))為宜。淬火浴34的溫度保持在50℃以下，優(yōu)選使淬火浴34保持在約20℃。單絲31進入淬火浴34并圍繞淬火浴34中的傳動輥36前進，然后向上從淬火浴34出來到達另一個傳動輥35，然后到達在第一拉伸區(qū)2中的第一導絲輪37。在第一拉伸區(qū)2，單絲31按約4.0～7.5倍被拉伸。在第一拉伸區(qū)2單絲31可以連續(xù)地或在幾個不連續(xù)階段被拉伸。優(yōu)選使拉伸在第一加熱區(qū)41(例如一個加熱室、加熱爐，或使用加熱導絲輪)進行，可以使用一個拉伸釘(drawingpin)以便穩(wěn)定拉伸點。第一加熱區(qū)的溫度優(yōu)選的是在約30～170℃的范圍內(nèi)。最優(yōu)選的是使第一導絲輪的溫度保持在約40～140℃而第二導絲輪的溫度保持在約60～82℃的范圍內(nèi)。單絲31通常將在第一加熱區(qū)41停留一段短暫的時間，優(yōu)選的是約0.1～5秒。在附圖所示的本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，單絲31被一個第一導絲輪37和一個第二導絲輪42拉伸。第一導絲輪37有一個主輥38和一個空氣軸承40。第一導絲輪37以等于或稍微高于單絲31從噴絲?？谛】?2被擠出的速度的一個圓周速度轉(zhuǎn)動。第一導絲輪37可以與一個夾緊輥(未示出)接合用以保證單絲31在隨后拉伸時不滑到已經(jīng)擠出來的單絲31上。擠出的單絲31的第一次拉伸是通過把擠出的單絲31從第一導絲輪37安放到第二導絲輪42上進行的，第二導絲輪42有一個主輥43和一個空氣軸承44。第二導絲輪42以其圓周速度是第一導絲輪37的約4.0～7.5倍的速度轉(zhuǎn)動。單絲31然后通過第二拉伸區(qū)4，當在第二加熱區(qū)46時，單絲31在這里按約1.0～2.5倍再次被拉伸。在第二拉伸區(qū)4單絲31可以連續(xù)地或在一個或幾個不連續(xù)階段被拉伸。拉伸將在第二加熱區(qū)46中進行。第二加熱區(qū)46的溫度在約180～280℃的范圍內(nèi)，優(yōu)選在約195～260℃的范圍內(nèi)。單絲31通常將在第二加熱區(qū)46停留一段短暫的時間，優(yōu)選的是約0.1～5秒。附圖所示的本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，單絲31通過第二加熱區(qū)46到達第三導絲輪50。第二加熱區(qū)優(yōu)選是一個加熱爐48，其溫度保持在約180～280℃的范圍內(nèi)，優(yōu)選的是在約195～260℃的范圍內(nèi)。在第二加熱區(qū)46中，在通過第二導絲輪42到達第三導絲輪50時單絲31按約1～2.5倍拉伸。第三導絲輪50有一個主輥51和一個空氣軸承52，它們以第二導絲輪42的圓周速度的約1～2.5倍的圓周速度轉(zhuǎn)動。拉伸比優(yōu)選的是在約1.06～1.9倍的范圍內(nèi)?？偫毂瓤梢栽趶?至約8.5倍的范圍內(nèi)。該拉伸比優(yōu)選是在約7～8.2倍的范圍內(nèi)，最優(yōu)選的是在約7.75～8倍的范圍內(nèi)。單絲31在任何加熱區(qū)內(nèi)的停留時間能夠進行優(yōu)化以便提高單絲的性能。單絲31在第一和第二加熱區(qū)內(nèi)的總停留時間優(yōu)選的是在約0.2～5秒的范圍內(nèi)。停留時間可以通過使用加長的加熱爐或通過使單絲在導絲輪上多次纏繞來增加。當單絲31按照上述的工藝拉伸之后可以把它繞在一個管狀卷軸70上。然后把它在一個加熱爐中退火使它收縮約原始長度的16～35％(即最后長度將是預拉伸長度的65～84％)。退火的溫度在約135～152℃的范圍內(nèi)，退火的時間要足以允許該單絲收縮到上述的程度并且足以對其收縮進行熱定形。通常這將花費約5～40分鐘。最好把縫線纏繞到如Listher轉(zhuǎn)讓給Ethicon，Inc.的美國專利US-3630205所述的支架上(這里用作參考)。此外，加熱爐和支架應該具有使所有單絲加熱均勻的形犬。當拉伸和退火之后，本發(fā)明的單絲按通常的方法被加工成手術(shù)縫線。它們可以制成常用的尺寸，例如從2號到11/0號。它們可以按通常的工藝附帶上縫合針，然后可以被消毒(例如使用環(huán)氧乙烷)并且用消毒包裝盒包裝備用。生產(chǎn)本發(fā)明的消毒縫線所用的聚丙烯可以含有常用的抗熱、抗紫外線穩(wěn)定劑和抗氧化降解穩(wěn)定劑。這些穩(wěn)定劑包括受阻酚、叔胺類等。該聚丙烯也可以含有染料、著色劑和潤滑劑。以下的非限定性實例是用來具體說明本發(fā)明的操作。實施例1染色的全同立構(gòu)聚丙烯，具有按ASTMD1238測定的3-5熔融流動指數(shù)，在按下表規(guī)定的條件下生產(chǎn)手術(shù)縫線。表1<tablesid="table1"num="001"><tablewidth="783">試樣序號123單絲尺寸2/02/02/0供料段溫度℃168167167漸變段溫度℃182182183泵送段溫度℃186186187區(qū)段的溫度℃186186186?？跍囟取?90190190螺筒壓力psi120012001200噴絲泵壓力psi673679690?？趬毫si394428405噴絲泵轉(zhuǎn)速rmp11.711.711.6螺桿轉(zhuǎn)速rmp897導絲輪1FPM/℃18/11818/11818/118導絲輪2FPM/℃104/85104/85104/85定向/退火加熱爐溫度℃128.9128.9126.1導絲輪3FPM/℃127127127</table></tables>rpm是每分鐘轉(zhuǎn)速FPM是每分鐘的供給量加熱爐約6米長實施例2在實施例1中制備的單絲在該單絲被擠出和拉伸之后在不同時間進行退火處理。使用InstronModel4200通用試驗儀測定的這些退火單絲的應變能是0-5％和0-10％。該應變能通過對在應力-應變曲線下方在5％和10％的面積的計算進行確定。Instron測試表被修改以便使這個表用于拉伸試驗數(shù)據(jù)再換算。這些應變能的數(shù)據(jù)列在下面表2和表3中。表2</tables>表3表2和表3列出的應變能數(shù)據(jù)表明在減少的應變能和單絲在拉伸與退火之間的時間之間沒有相互關(guān)系。實施例3在實施例1中制備的單絲在這些單絲已經(jīng)擠出和拉伸之后按不同的時間退火處理。這些退火單絲的楊氏模量從拉伸強度試驗期間的原始應力-應變數(shù)據(jù)中按psi計算。該拉伸強度試驗是用帶12.7cm長的標準規(guī)格、圖表紙速度30.5cm/min和十字頭速度30.5cm/min的InstronModel4200通用試驗儀進行的。楊氏模量是所施加的應力對應變在該縫線的彈性范圍內(nèi)的比值，是縫線抵抗應力的彈性分力的度量。這個值與縫線的彈性有關(guān)。表4試樣序號擠出后退火前放置時間楊氏模量Kpsi小時數(shù)012310237289320316222072902933053421827433432448207281283303512220290317296618239317318325724222337331327848248334327343</table></tables>權(quán)利要求1.一種制造聚丙烯單絲手術(shù)縫線的方法，包括a)按少于2天熟化處理聚丙烯單絲，該單絲已經(jīng)在二個分開的拉伸步驟中在約4～8.5倍范圍內(nèi)被拉伸；b)退火處理把上述聚丙烯單絲以便提供一種聚丙烯縫線。2.權(quán)利要求1的方法，其中已經(jīng)在二個分開的拉伸步驟中被拉伸的聚丙烯單絲在第一個分開的步驟中是按約4～7.5倍的范圍被拉伸的。3.權(quán)利要求1的方法，其中已經(jīng)在二個分開的拉伸步驟中被拉伸的聚丙烯單絲在第二個分開的步驟中是按約1.0～2.5倍的范圍被拉伸的。4.權(quán)利要求1的方法，其中所述的聚丙烯單絲是按約7～8.2倍的范圍被拉伸的。5.權(quán)利要求1的方法，其中所述的聚丙烯單絲是按約2～40小時的范圍被熟化處理的。6.權(quán)利要求1的方法，其中所述的聚丙烯單絲是按約2～36小時的范圍被熟化處理的。7.一種制造聚丙烯單絲手術(shù)縫線的方法，包括a)按少于2天熟化處理聚丙烯單絲，該單絲已經(jīng)在二個分開的拉伸步驟中被拉伸，在第一個分開的步驟中是按約4～7.5倍的范圍被拉伸的，在第二個步驟中是按約1.06～1.9倍的范圍被拉伸的；b)退火處理上述聚丙烯單絲以便提供一種聚丙烯縫線。8.權(quán)利要求7的方法，其中所述聚丙烯縫線可以收縮到該縫線原始長度的約16～35％的范圍內(nèi)。9.權(quán)利要求8的方法，其中所述聚丙烯縫線是按7.75～8倍的范圍被拉伸的。10.權(quán)利要求7的方法，其中所述聚丙烯單絲是按約2～40小時的范圍熟化處理的。11.權(quán)利要求7的方法，其中所述聚丙烯單絲是按約2～36小時的范圍熟化處理的。全文摘要本發(fā)明提供一種制造聚丙烯單絲縫線的改進的方法，該方法包括對已經(jīng)在二個分開的拉伸步驟里按4～8.5倍拉伸的聚丙烯單絲作少于2天的熟化處理然后退火處理該聚丙烯單絲用以提供一種聚丙烯縫線。文檔編號A61L17/00GK1164583SQ9711167公開日1997年11月12日申請日期1997年4月8日優(yōu)先權(quán)日1996年4月8日發(fā)明者J·蘇里雅德瓦拉申請人:伊西康公司