CN1138110A - 缝合线的在线退火 - Google Patents
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Abstract
我们已发现一种用于生产聚丙烯逢合线的方法，该方法包括下述步骤：(A)通过一个小孔挤压溶融的聚丙烯树脂，并急速淬火该聚丙烯树脂，以便生产线丝；(B)在约5X到约7.5X的范围内拉伸所述细丝，以便生产单独拉伸过的细线；(C)把一次拉伸过的细丝在温度保持在30℃到160℃范围内的第二加热区域中按1.0X到2.5X范围内拉伸，以便生产第二次拉伸过的细丝；(D)把二次拉伸过的细丝在温度保持在100℃到180℃范围内的第二加热区域内按0.75％到0.95％的范围收缩以便形成聚丙烯缝合线。
Description
本发明涉及缝合线制造领域，而更具体地，本发明涉及一种用于挤出，拉伸和退火聚丙烯缝合线砂在线方法。
医学专业成功地采用聚丙烯制造的外科缝合线已有20多年。获得广泛承认的，首先商业上获得成功的聚丙烯缝合线之一在Gregory J.Listner的美国专利US3,630,205中已作出说明。Listner公开的用于制造聚丙烯缝合线的方法，包括，拉伸挤出的缝合线到约为它原来挤出的长度的6.6倍，使单丝松驰或收缩到其中拉伸长度的91％到76％之间。
Lennard等人在以后公开的美国专利US4,911,165中改进了用于制作聚丙烯缝合线的方法，该缝线提高了柔顺性，柔软性或易弯曲性，以便使聚丙烯缝合线能易于操作并改进绳结的牢固性。Lennard所公开的方法包括通过一个小孔挤出聚丙烯并使挤出物淬火，以便形成丝。该丝第一次拉伸大约为6X到7X，然后第二次拉伸到1.06X到1.5X。最后，把丝收集起来并加热松驰脱机，以便实现线性收缩和热固定。Lennard所公开的加热松驰是通过把所述丝放在退火炉中的架上并使丝能收缩到其原来长度的16％到35％完成。退火是在135℃到152℃的温度范围内进行，足以使丝收缩并热固定的时间通常为5到40分钟。
可以由Listner和由Lennard所公开的那些方法所生产的纤维是如此之好，但也还是有改进这些方法的余地。特别是需要消除在已拉伸所述线以便使缝合线制品流出成线并加工后对所述线所进行的单独的退火步骤。
因此，本发明的一个目的是提供一种用于生产聚丙烯缝合线的方法，该方法消除了退火使聚丙烯缝合线的架。本发明的这个和其它目的以及优点从下面的说明对本领域普通技术人员将变得显而易见。
业已发现一种用于生产聚丙烯缝合线的方法，该方法包括下述步骤：(a)通过一个小孔挤出熔融的聚丙烯树脂并使该熔融的聚丙烯树脂急速淬火，以便产生细丝；(b)在第一拉伸区域中把丝拉伸到4X到7.5X的范围内，以便产生拉伸的丝；(c)在第二拉伸区域中，把拉伸过的丝拉伸到1.0X到2.5X范围内，同时在第一加热区域中温度保持在30℃到160℃的范围内，以便形成两次拉伸的丝；(d)把两次拉伸过的丝松驰到0.75X到0.95X的范围内，在第二加热区域中保持在100℃到180℃的温度范围内，以便形成聚丙烯缝合线。
附图是适用于本发明的方法的装置的侧视局部示意图。
这里所用的术语聚丙烯将包括全同立构聚丙烯和向同立构聚丙烯以及它们的混合物还有主要由全同立构聚丙烯或间同立构聚丙烯与杂同立构聚丙烯和聚丙烯混合构成的混合物(例如，1985年12月10日授权给Ethicon公司的美国专利US4,557,264中所说明的聚丙烯，开此这篇专利文献作为参考引入，和主要由聚丙烯和其它2烯族烃，如已烯所构成的共聚物(在1985年6月4日授权给Ethicon的美国专利US4,520,822中说明的共聚物，该专利文献在此作为参考引入)。用于制备本发明的柔软的聚丙烯缝合线的优选的方法采用全同立构聚丙烯同聚物的原材料颗粒，该同聚物平均分子量约260,000到约420,000。所需的聚丙烯是市场上以粉末和颗料形式出售。
参考附图，图中示出了适于实施本发明的一种装置。挤压机10在一端端接一个挤压模12。一个纵向挤螺丝可转动地装在筒体16内，并由变速马达18通过传动装置20驱动。聚丙烯颗料通过与筒体16连通的漏斗22引入挤压机。压挤机正常工作时，所述挤压机的馈送区域24的温度保持在大约140℃到200℃的范围内，转动区域26的温度保持在大约170℃到220℃的范围，而泵单元30。单元28及模具12的温度保持在大约170℃到225℃的范围内。用马达32驱动的泵33，把熔融的聚丙烯通过喷丝头小孔泵入模具12内，以便形成许多细丝31(为简单起见，附图中只示出一根)，该细丝被挤压进急冷槽34。急冷槽34用液态热交换介质灌注。急准冷槽34中的液体表面优选地在模具12下面几厘米，以便使挤压出的细丝31能快速冷却。淬火槽34的温度保持在50℃以下，而优选地淬火槽34保持在室温左右。细丝引进入淬火槽34并围绕淬火槽34中的导辊36进行，然后向上从淬火槽34出来到另一个传动轧辊35，然后，到第一次拉伸区域2中的第一导丝轮37。在第一拉伸区域2中，细丝31拉伸到它原来长度的5X到7.5X的范围内。在第一拉伸区域2中，可增加或分成几个不连续的步骤拉伸线31。拉伸优选地是在第一加热区域41中(例如，一个加热箱，炉或用加热的导丝轮)进行。第一加热区域的温度优选地在30℃到170℃。最优选的是第一和第二导丝轮保持在40℃到140℃范围内。细丝31一般只是短时间保留在第一加热区域41中，优选地，在约0.1秒到10秒范围内。
在附图所示的本发明的优实施例中，细丝31通过一个第一导丝轮37和一个第导丝轮42拉伸。第一导丝轮37包括一个主轮38和一个气浮轴承40。第一导丝轮37以等于或稍微大于线31从模具小孔12中挤压出来的速度旋转。第一导丝轮37可以与一个压紧轮(未示出)结合在一起，以便保证细丝31不会在后续的拉伸中滑动到挤压出的细丝31上。挤压出来的细丝的第一次拉伸是通过把挤压出的细丝31从第一导丝轮37馈送到第二导丝轮42实现，所述的第二导丝轮42包括一个主轮43和一个气浮轴承44。第二导丝轮42以在第一导丝轮37的线速度的5X到7.5X的范围内旋转。
然后，细丝31通入第二拉伸区域4，在该区域中，细丝31在1.0X到约2.5X的范围内再次拉伸而且同时处于一个第二加热区域46中。细丝31在第二拉伸区域4内可以以递增地或在一次或多次不连续的步骤中拉伸。拉伸是在第二加热区域46中完成。第二加热区域46的温度在30℃到180℃的范围内，优选地在75℃到140℃范围内。细丝31一般只是短时间停留在第加热区域46内，优选地在0.1秒到10秒的范围内。
在附图中所示的本发明的优选实施例中，细丝31通过第二加热区域46到第三导丝轮50。第二加热区域46优选地是一个定向加热箱48，该箱的温度保持在30℃到180℃的范围内，优选地，在75℃到140℃的范围内，最优选的是在120℃到140℃范围内，细丝31在1X到2X的范围内拉伸，同时从第二导丝轮42到第三导丝轮50途经第二加热区域46中。第三导丝轮50包括一个主轮51和一个气浮轴承52，主轮51和轴承52以第二导丝轮42的线速度的1X到2.5X旋转。优选地，拉伸比率在1.06X到1.9X的范围内。
然后，细丝31从第二拉伸区域4通入退火区域6，在该区域中，使细丝31退火并使其收缩。在退火区域6中，细丝31置于温度保持在100℃到180℃的范围内的第三加热区域54内，其中，使所述细丝能在其原来长度的5％到35％的范围内收缩，优选地是在5％到25％的范围内收缩。也可以使细丝31在第三加热区域54中逐渐地收缩或以一次或多次不连续的步骤收缩。细丝31一般短时间保留在和三次加热区域54中，一般在0.1秒到20秒，优选地在0.1秒到5秒的范围内。
在附图中所示的本发明的优选实施例中，细丝31然后通过一个第三加热区域54到第四导丝轮56。加热区域54优选地是一个退火箱60，该箱的温度保持在100℃到180℃的范围内。然后使细丝31能在其原来长度的75％到95％的范围内收缩。第四导丝轮56包括一个主轮57和一个气浮轴承58，主轮57和轴承58的第三导丝轮50的线速度的0.75X到0.95X旋转。优选地，张驰比率在0.8X到0.9X范围内。在环绕经过第四导丝轮56后，然后把细丝31制作成缝合线。
整个拉伸比率，亦即第四导丝轮56和第一导丝轮37的线速度之间的差通常是从6X到8X，而优选地，整个拉伸比率是在6.4X到6.7X的范围内。
可以优选细丝31在任何加热区域内的停留时间，以便改进纤维性能。细丝31在第二和第三加热区域中的全部停留时间优选地是在2秒到50秒的范围内，最优选的在4秒到20秒的范围内。停留时间可以用更长的加热箱或使在加热箱中多层盘绕来增加。
本发明的细丝可以按通常的方法制成外科缝合线，而无需另外退火。可以检查离开第四导线轮56的细丝并用在线切割装置切成一定的长度。在全自动生产线中，然后切成一定长度的缝合线进行挤压。一种适用于自动切割和挤压的装置在1994年1月13日由Ethicon公司申请的，申请号为181606的专利申请中已经公开，在此处作为参考引入。为方便起见，可以选择地，从第四导丝轮56离开的细丝31可行进到一个缠绕位置62并缠绕到一些卷轴70上为以后用。在进一步处理前可把细丝31储存起来，以便能使细丝31的所有性能(例如，模量)达到稳定(在制造后，该换量可继续升高18到120小时)。本领域普通技术人员可易于确定在进一步处理前是否有任何最佳储存时间。
如果细丝31储存在卷轴70上，细丝31趋于弯曲或卷曲成一个圆环形图案，通常叫作细丝的记忆。为便于进一步处理细丝31，要求把细丝暴露在第四加热区域，以便在进一步处理和检查细丝31时去除记忆。在本发明的一个实施例中，把细丝31从卷轴70上取下并暴露在温度为约50℃到约80℃范围内的第四加热区域。细丝31暴露在第四加热区域72中极短一段时间，优选地在约24小时到约2小时的范围内。在第四加热区域中，因为细丝31在低温中暴露的时间短，不应该出现细丝31的显著收缩。
下面的的非限制性的例子进一步说明本发明的实施情况。
例子
采用由ASTM D1238确定熔融流为3至5的染色全同立构聚丙烯，在下面表1中所确立的条件下生产外科缝合线。
表1
| 样品号 | 1 | 2 | 3 | 5 | 6 |
| 细丝尺寸 | 2 | 2 | 2/0 | 6/0 | 6/0 |
| 馈送区域°F | 320 | 320 | 320 | 320 | 320 |
| 转移区域°F | 366 | 366 | 355 | 365 | 365 |
| 泵°F | 365 | 366 | 365 | 391 | 390 |
| 单元°F | 375 | 375 | 370 | 400 | 400 |
| 模具°F | 375 | 375 | 375 | 400 | 400 |
| 筒体PSI | 1501 | 1506 | 1501 | 1505 | 1506 |
| 泵PSI | 1286 | 1277 | 828 | 657 | 647 |
| 模具PSI | 183 | 191 | 412 | 161 | 162 |
| 泵RPM | 11.2 | 24′ | 6.1 | 4.8 | 4.8 |
| 螺丝RPM | 24.6 | 11.1′ | 13.9 | 5 | 5 |
| 导丝轮1FPM/°F | 10/270 | 10/270 | 14.7/246 | 19/130 | 19/130 |
| 导丝轮2FPM/°F | 72/185 | 72/185 | 103/180 | 105/190 | 105/190 |
| 定向炉 | 315 | 265 | 295 | 265 | 212 |
| 导丝轮3FPM/°F | 76/170 | 76/107 | 117/190 | 147/170 | 147 |
| 退火箱°F | 265 | - | 270 | 212 | - |
| 导丝轮4FPM/°F | 64 | - | 97 | 127 | - |
外科缝合线2和5缠绕在架上，并在129℃到145℃的温度下在退火箱退火10到20分钟。采用下述试验方法消毒并试验所有样品。表2中给出了这些试验的数据。
缝合线样品1至6的特性用通常的试验方法确定。此处所示的拉伸性能(即直线和绳结的拉伸强度和伸长)是用Instron拉伸试验机测定的。除非专门指明，用于确定直线拉伸，绳结拉伸和断裂长度的结果列表如下：
表2
| 标准长度(CM) | 用图表示速度(CM) | 十字头速度(CM/MIM) |
| 直线拉伸12.7 | 30.5 | 30.5 |
| 绳结拉伸12.7 | 30.5 | 30.5 |
| 损坏拉伸12.7 | 30.5 | 30.5 |
通过把造成断裂的力除以缝合线的初始横截面面积来计算直线拉伸强度。从样品的应力---应变曲线直接读出断裂时的长度。
在一些单独的试验中确定逢合线的绳结拉伸强度。外科医生的绳结是一个方形绳结，在该绳结中，自由端首先通过环两次而不是一次并把端部拉紧，以便把单个的绳结叠置在一个复合绳结上。通过把左端置于右端上方来开始第一个绳结，并施加足够的拉力，以便牢固地拉紧绳结。
把样品放置在Instron拉伸试验机中，并把绳结基本上置于两个夹子的中间位置。通过把造成损坏所需要的力除以纤维的初始横截面积来计算绳结的拉伸强度。以KPSI(PSI×103)来记录拉伸强度值。
表3
在线和在架上淬火性能的比较
| 样品号 | 尺寸 | 直径(mils) | 拉伸强度1bs. psi | 绳结强度1bs psi | 伸长％ | 模量kpsi | ||
| 1 | 2 | 21.35 | 20.46 | 57150.000 | 13.36 | 37490.00 | 33.47 | 380.40 |
| 2 | 2 | 21.42 | 20.58 | 57080.00 | 12.98 | 36080.00 | 33.67 | 340.90 |
| 3 | 2/0 | 12.68 | 8.46 | 68060.00 | 6.45 | 51760.00 | 40.28 | 283.10 |
| 4 | 6/0 | 3.60 | 1.08 | 105800.00 | 0.74 | 72320.00 | 24.15 | 629.70 |
| 5 | 6/0 | 3.62 | 1.05 | 102100.00 | 0.78 | 76240.00 | 32.51 | 422.00 |
样品号1，3和4是用上述本发明的在线退火方法生产的。样品号2和5是按通常的制造方法并在架上退火缝合线生产的。上述数据说明本发明的方法生产的缝合线具有用作缝合线的合适性能。
Claims (8)
1，一种用于生产聚丙烯缝合线的方法，包括下述步骤：(A)通过一个小孔挤压熔融的聚丙烯树脂，并使该熔融的聚丙烯树脂急速淬火，以使产生细丝；(B)在第一拉伸区域中，把细丝拉伸到约4X到约7.5X的范围内，以使生产拉伸的细丝；(C)把拉伸过的细丝放在第二拉伸区域内，且在温度保持在约30℃到160℃范围内的第二加热区域内再次拉伸，以便形成两次拉伸的细丝；(D)把两次拉伸的细丝在温度保持在100℃到180℃范围内的第三加热区域中按0.75X到0.95X范围松驰，以便形成聚丙烯逢合线。
2，如权利要求1所述的方法，其特征是在第一次拉伸区域中的细丝暴露在温度保持在约30℃到约170℃的范围内第一加热区域。
3，如权利要求1所述的方法，其特征是在第一次拉伸区域中，以一个单独的步骤拉伸所述细丝。
4，如权利要求3所述方法，其特征是由第一和第二导丝轮拉伸所述细丝。
5，如权利要求2所述的方法，其特征是所述第二次加热区域的温度保持在约75℃到约140℃的范围内。
6，如权利要求2所述的方法，其特征是在第二次拉伸区域中，在约1.06X到约1.9X的范围内拉伸所述单独拉伸过的细丝。
7，一种用于生产聚丙烯逢合线的方法包括下述步骤；(A)通过一个小孔挤压熔融的聚丙烯树脂，并使该熔融的聚丙烯树脂急速淬火，以便生产细丝；(B)把所述的细丝在第一拉伸区域内，且在温度保持在40℃到140℃范围内的第一加热区域内按4X到7.5X的范围内拉伸，以便生产经拉伸的细丝；(C)把拉伸过的细丝在第二拉伸区域内，且在温度保持在75℃到140℃范围内的第二加热区域内按1.0X到1.9X的范围拉伸，以便生产经二次拉伸的细丝；(D)把二次拉伸的细丝在温度保持在100℃到180℃范围内的第三加热区域中按0.75X到0.95X松驰，以便形成聚丙烯缝合线。
8，如权利要求7所述，其特征是经拉伸和松驰的缝合线的全部拉伸比率是在约为6到约为8的范围内。
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