縫合線的在線退火的製作方法
2023-04-23 07:57:26 2
專利名稱：縫合線的在線退火的製作方法
技術領域：
本發明涉及縫合線製造領域，而更具體地，本發明涉及一種用於擠出，拉伸和退火聚丙烯縫合線砂在線方法。
醫學專業成功地採用聚丙烯製造的外科縫合線已有20多年。獲得廣泛承認的，首先商業上獲得成功的聚丙烯縫合線之一在Gregory J.Listner的美國專利US3,630,205中已作出說明。Listner公開的用於製造聚丙烯縫合線的方法，包括，拉伸擠出的縫合線到約為它原來擠出的長度的6.6倍，使單絲松馳或收縮到其中拉伸長度的91％到76％之間。
Lennard等人在以後公開的美國專利US4,911,165中改進了用於製作聚丙烯縫合線的方法，該縫線提高了柔順性，柔軟性或易彎曲性，以便使聚丙烯縫合線能易於操作並改進繩結的牢固性。Lennard所公開的方法包括通過一個小孔擠出聚丙烯並使擠出物淬火，以便形成絲。該絲第一次拉伸大約為6X到7X，然後第二次拉伸到1.06X到1.5X。最後，把絲收集起來並加熱松馳脫機，以便實現線性收縮和熱固定。Lennard所公開的加熱松馳是通過把所述絲放在退火爐中的架上並使絲能收縮到其原來長度的16％到35％完成。退火是在135℃到152℃的溫度範圍內進行，足以使絲收縮並熱固定的時間通常為5到40分鐘。
可以由Listner和由Lennard所公開的那些方法所生產的纖維是如此之好，但也還是有改進這些方法的餘地。特別是需要消除在已拉伸所述線以便使縫合線製品流出成線並加工後對所述線所進行的單獨的退火步驟。
因此，本發明的一個目的是提供一種用於生產聚丙烯縫合線的方法，該方法消除了退火使聚丙烯縫合線的架。本發明的這個和其它目的以及優點從下面的說明對本領域普通技術人員將變得顯而易見。
業已發現一種用於生產聚丙烯縫合線的方法，該方法包括下述步驟(a)通過一個小孔擠出熔融的聚丙烯樹脂並使該熔融的聚丙烯樹脂急速淬火，以便產生細絲；(b)在第一拉伸區域中把絲拉伸到4X到7.5X的範圍內，以便產生拉伸的絲；(c)在第二拉伸區域中，把拉伸過的絲拉伸到1.0X到2.5X範圍內，同時在第一加熱區域中溫度保持在30℃到160℃的範圍內，以便形成兩次拉伸的絲；(d)把兩次拉伸過的絲松馳到0.75X到0.95X的範圍內，在第二加熱區域中保持在100℃到180℃的溫度範圍內，以便形成聚丙烯縫合線。
附圖
是適用於本發明的方法的裝置的側視局部示意圖。
這裡所用的術語聚丙烯將包括全同立構聚丙烯和向同立構聚丙烯以及它們的混合物還有主要由全同立構聚丙烯或間同立構聚丙烯與雜同立構聚丙烯和聚丙烯混合構成的混合物(例如，1985年12月10日授權給Ethicon公司的美國專利US4,557,264中所說明的聚丙烯，開此這篇專利文獻作為參考引入，和主要由聚丙烯和其它2烯族烴，如已烯所構成的共聚物(在1985年6月4日授權給Ethicon的美國專利US4,520,822中說明的共聚物，該專利文獻在此作為參考引入)。用於製備本發明的柔軟的聚丙烯縫合線的優選的方法採用全同立構聚丙烯同聚物的原材料顆粒，該同聚物平均分子量約260,000到約420,000。所需的聚丙烯是市場上以粉末和顆料形式出售。
參考附圖，圖中示出了適於實施本發明的一種裝置。擠壓機10在一端端接一個擠壓模12。一個縱向擠螺絲可轉動地裝在筒體16內，並由變速馬達18通過傳動裝置20驅動。聚丙烯顆料通過與筒體16連通的漏鬥22引入擠壓機。壓擠機正常工作時，所述擠壓機的饋送區域24的溫度保持在大約140℃到200℃的範圍內，轉動區域26的溫度保持在大約170℃到220℃的範圍，而泵單元30。單元28及模具12的溫度保持在大約170℃到225℃的範圍內。用馬達32驅動的泵33，把熔融的聚丙烯通過噴絲頭小孔泵入模具12內，以便形成許多細絲31(為簡單起見，附圖中只示出一根)，該細絲被擠壓進急冷槽34。急冷槽34用液態熱交換介質灌注。急準冷槽34中的液體表面優選地在模具12下面幾釐米，以便使擠壓出的細絲31能快速冷卻。淬火槽34的溫度保持在50℃以下，而優選地淬火槽34保持在室溫左右。細絲引進入淬火槽34並圍繞淬火槽34中的導輥36進行，然後向上從淬火槽34出來到另一個傳動軋輥35，然後，到第一次拉伸區域2中的第一導絲輪37。在第一拉伸區域2中，細絲31拉伸到它原來長度的5X到7.5X的範圍內。在第一拉伸區域2中，可增加或分成幾個不連續的步驟拉伸線31。拉伸優選地是在第一加熱區域41中(例如，一個加熱箱，爐或用加熱的導絲輪)進行。第一加熱區域的溫度優選地在30℃到170℃。最優選的是第一和第二導絲輪保持在40℃到140℃範圍內。細絲31一般只是短時間保留在第一加熱區域41中，優選地，在約0.1秒到10秒範圍內。
在附圖所示的本發明的優實施例中，細絲31通過一個第一導絲輪37和一個第導絲輪42拉伸。第一導絲輪37包括一個主輪38和一個氣浮軸承40。第一導絲輪37以等於或稍微大於線31從模具小孔12中擠壓出來的速度旋轉。第一導絲輪37可以與一個壓緊輪(未示出)結合在一起，以便保證細絲31不會在後續的拉伸中滑動到擠壓出的細絲31上。擠壓出來的細絲的第一次拉伸是通過把擠壓出的細絲31從第一導絲輪37饋送到第二導絲輪42實現，所述的第二導絲輪42包括一個主輪43和一個氣浮軸承44。第二導絲輪42以在第一導絲輪37的線速度的5X到7.5X的範圍內旋轉。
然後，細絲31通入第二拉伸區域4，在該區域中，細絲31在1.0X到約2.5X的範圍內再次拉伸而且同時處於一個第二加熱區域46中。細絲31在第二拉伸區域4內可以以遞增地或在一次或多次不連續的步驟中拉伸。拉伸是在第二加熱區域46中完成。第二加熱區域46的溫度在30℃到180℃的範圍內，優選地在75℃到140℃範圍內。細絲31一般只是短時間停留在第加熱區域46內，優選地在0.1秒到10秒的範圍內。
在附圖中所示的本發明的優選實施例中，細絲31通過第二加熱區域46到第三導絲輪50。第二加熱區域46優選地是一個定向加熱箱48，該箱的溫度保持在30℃到180℃的範圍內，優選地，在75℃到140℃的範圍內，最優選的是在120℃到140℃範圍內，細絲31在1X到2X的範圍內拉伸，同時從第二導絲輪42到第三導絲輪50途經第二加熱區域46中。第三導絲輪50包括一個主輪51和一個氣浮軸承52，主輪51和軸承52以第二導絲輪42的線速度的1X到2.5X旋轉。優選地，拉伸比率在1.06X到1.9X的範圍內。
然後，細絲31從第二拉伸區域4通入退火區域6，在該區域中，使細絲31退火併使其收縮。在退火區域6中，細絲31置於溫度保持在100℃到180℃的範圍內的第三加熱區域54內，其中，使所述細絲能在其原來長度的5％到35％的範圍內收縮，優選地是在5％到25％的範圍內收縮。也可以使細絲31在第三加熱區域54中逐漸地收縮或以一次或多次不連續的步驟收縮。細絲31一般短時間保留在和三次加熱區域54中，一般在0.1秒到20秒，優選地在0.1秒到5秒的範圍內。
在附圖中所示的本發明的優選實施例中，細絲31然後通過一個第三加熱區域54到第四導絲輪56。加熱區域54優選地是一個退火箱60，該箱的溫度保持在100℃到180℃的範圍內。然後使細絲31能在其原來長度的75％到95％的範圍內收縮。第四導絲輪56包括一個主輪57和一個氣浮軸承58，主輪57和軸承58的第三導絲輪50的線速度的0.75X到0.95X旋轉。優選地，張馳比率在0.8X到0.9X範圍內。在環繞經過第四導絲輪56後，然後把細絲31製作成縫合線。
整個拉伸比率，亦即第四導絲輪56和第一導絲輪37的線速度之間的差通常是從6X到8X，而優選地，整個拉伸比率是在6.4X到6.7X的範圍內。
可以優選細絲31在任何加熱區域內的停留時間，以便改進纖維性能。細絲31在第二和第三加熱區域中的全部停留時間優選地是在2秒到50秒的範圍內，最優選的在4秒到20秒的範圍內。停留時間可以用更長的加熱箱或使在加熱箱中多層盤繞來增加。
本發明的細絲可以按通常的方法製成外科縫合線，而無需另外退火。可以檢查離開第四導線輪56的細絲並用在線切割裝置切成一定的長度。在全自動生產線中，然後切成一定長度的縫合線進行擠壓。一種適用於自動切割和擠壓的裝置在1994年1月13日由Ethicon公司申請的，申請號為181606的專利申請中已經公開，在此處作為參考引入。為方便起見，可以選擇地，從第四導絲輪56離開的細絲31可行進到一個纏繞位置62並纏繞到一些捲軸70上為以後用。在進一步處理前可把細絲31儲存起來，以便能使細絲31的所有性能(例如，模量)達到穩定(在製造後，該換量可繼續升高18到120小時)。本領域普通技術人員可易於確定在進一步處理前是否有任何最佳儲存時間。
如果細絲31儲存在捲軸70上，細絲31趨於彎曲或捲曲成一個圓環形圖案，通常叫作細絲的記憶。為便於進一步處理細絲31，要求把細絲暴露在第四加熱區域，以便在進一步處理和檢查細絲31時去除記憶。在本發明的一個實施例中，把細絲31從捲軸70上取下並暴露在溫度為約50℃到約80℃範圍內的第四加熱區域。細絲31暴露在第四加熱區域72中極短一段時間，優選地在約24小時到約2小時的範圍內。在第四加熱區域中，因為細絲31在低溫中暴露的時間短，不應該出現細絲31的顯著收縮。
下面的的非限制性的例子進一步說明本發明的實施情況。
例子採用由ASTM D1238確定熔融流為3至5的染色全同立構聚丙烯，在下面表1中所確立的條件下生產外科縫合線。
表1
RPM是每分鐘轉數FPM是每分鐘英尺數1原始數據頁表明已取消了這些數。
外科縫合線2和5纏繞在架上，並在129℃到145℃的溫度下在退火箱退火10到20分鐘。採用下述試驗方法消毒並試驗所有樣品。表2中給出了這些試驗的數據。
縫合線樣品1至6的特性用通常的試驗方法確定。此處所示的拉伸性能(即直線和繩結的拉伸強度和伸長)是用Instron拉伸試驗機測定的。除非專門指明，用於確定直線拉伸，繩結拉伸和斷裂長度的結果列表如下表2<
通過把造成斷裂的力除以縫合線的初始橫截面面積來計算直線拉伸強度。從樣品的應力---應變曲線直接讀出斷裂時的長度。
在一些單獨的試驗中確定逢合線的繩結拉伸強度。外科醫生的繩結是一個方形繩結，在該繩結中，自由端首先通過環兩次而不是一次並把端部拉緊，以便把單個的繩結疊置在一個複合繩結上。通過把左端置於右端上方來開始第一個繩結，並施加足夠的拉力，以便牢固地拉緊繩結。
把樣品放置在Instron拉伸試驗機中，並把繩結基本上置於兩個夾子的中間位置。通過把造成損壞所需要的力除以纖維的初始橫截面積來計算繩結的拉伸強度。以KPSI(PSI×103)來記錄拉伸強度值。
表3在線和在架上淬火性能的比較
樣品號1，3和4是用上述本發明的在線退火方法生產的。樣品號2和5是按通常的製造方法並在架上退火縫合線生產的。上述數據說明本發明的方法生產的縫合線具有用作縫合線的合適性能。
權利要求
1，一種用於生產聚丙烯縫合線的方法，包括下述步驟(A)通過一個小孔擠壓熔融的聚丙烯樹脂，並使該熔融的聚丙烯樹脂急速淬火，以使產生細絲；(B)在第一拉伸區域中，把細絲拉伸到約4X到約7.5X的範圍內，以使生產拉伸的細絲；(C)把拉伸過的細絲放在第二拉伸區域內，且在溫度保持在約30℃到160℃範圍內的第二加熱區域內再次拉伸，以便形成兩次拉伸的細絲；(D)把兩次拉伸的細絲在溫度保持在100℃到180℃範圍內的第三加熱區域中按0.75X到0.95X範圍松馳，以便形成聚丙烯逢合線。
2，如權利要求1所述的方法，其特徵是在第一次拉伸區域中的細絲暴露在溫度保持在約30℃到約170℃的範圍內第一加熱區域。
3，如權利要求1所述的方法，其特徵是在第一次拉伸區域中，以一個單獨的步驟拉伸所述細絲。
4，如權利要求3所述方法，其特徵是由第一和第二導絲輪拉伸所述細絲。
5，如權利要求2所述的方法，其特徵是所述第二次加熱區域的溫度保持在約75℃到約140℃的範圍內。
6，如權利要求2所述的方法，其特徵是在第二次拉伸區域中，在約1.06X到約1.9X的範圍內拉伸所述單獨拉伸過的細絲。
7，一種用於生產聚丙烯逢合線的方法包括下述步驟；(A)通過一個小孔擠壓熔融的聚丙烯樹脂，並使該熔融的聚丙烯樹脂急速淬火，以便生產細絲；(B)把所述的細絲在第一拉伸區域內，且在溫度保持在40℃到140℃範圍內的第一加熱區域內按4X到7.5X的範圍內拉伸，以便生產經拉伸的細絲；(C)把拉伸過的細絲在第二拉伸區域內，且在溫度保持在75℃到140℃範圍內的第二加熱區域內按1.0X到1.9X的範圍拉伸，以便生產經二次拉伸的細絲；(D)把二次拉伸的細絲在溫度保持在100℃到180℃範圍內的第三加熱區域中按0.75X到0.95X松馳，以便形成聚丙烯縫合線。
8，如權利要求7所述，其特徵是經拉伸和松馳的縫合線的全部拉伸比率是在約為6到約為8的範圍內。
全文摘要
我們已發現一種用於生產聚丙烯逢合線的方法，該方法包括下述步驟(A)通過一個小孔擠壓溶融的聚丙烯樹脂，並急速淬火該聚丙烯樹脂，以便生產線絲；(B)在約5X到約7.5X的範圍內拉伸所述細絲，以便生產單獨拉伸過的細線；(C)把一次拉伸過的細絲在溫度保持在30℃到160℃範圍內的第二加熱區域中按1.0X到2.5X範圍內拉伸，以便生產第二次拉伸過的細絲；(D)把二次拉伸過的細絲在溫度保持在100℃到180℃範圍內的第二加熱區域內按0.75％到0.95％的範圍收縮以便形成聚丙烯縫合線。
文檔編號A61L17/00GK1138110SQ96105798
公開日1996年12月18日 申請日期1996年2月10日 優先權日1995年2月10日
發明者D·J·倫納特 申請人:伊西康公司