JP2009524748A - 超高分子量ポリオレフィン長繊維および／または短繊維の無端形状物品ならびにその作製方法 - Google Patents

Abstract

少なくとも一部が融着された超高分子量ポリオレフィン長繊維およびまたは短繊維を含む無端形状物品。超高分子量ポリオレフィンの繊維（１）を１対のホイール（２、３）の周囲に巻き付けることによってループを形成し、この繊維を、繊維の少なくとも一部が融着する融点未満の温度に加熱し、ホイールを回転させながらホイール間の距離を増大させることによりループを延伸することによる、無端形状物品の製造方法も権利請求する。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は、無端形状の物品に関する。

無端形状の物品は一般に公知であり、その例としては、リング（ｒｉｎｇ）、ループ（ｌｏｏｐ）、ラウンドスリング等が挙げられる。

リングは、例えば金属（例えばアルミニウムや鋼等）から製造されるが、プラスチック（例えばナイロン）から成形される場合もある。ループおよびラウンドスリングは繊維から製造されたものが多い。

無端形状の物品は、多くの場合、連結要素として使用される。例えば、ロープの末端をリングに取り付けることによりリングを２つ以上のロープ末端の連結要素として使用することができる。ループまたはラウンドスリングの場合は、例えば、２つの物体にループまたはラウンドスリングを取り付ける（例えば、結びつけるかまたはループを物体の周囲に巻き付けることによる）ことによって双方の物体を連結させることが可能である。

無端形状の物品は力を伝達するために使用される例も多く、そうでなくても力に耐えることができなければならない。この物品は、あらゆる種類の状況下において、しばしば長時間、いかなる形の破壊も損傷も生じることなく、その役割を十分に果たせることが非常に重要である。

本発明の目的は、力を十分に伝達することができる無端形状の物品を提供することにある。

意外なことに、無端形状の物品が、少なくとも一部が融着された超高分子量ポリオレフィン長繊維および／または短繊維を含む場合は、非常に好適な無端形状の物品が得られる。

超高分子量ポリオレフィン長繊維を融着すること自体はかなり以前から知られており、例えば、米国特許第６，２７７，７７３号明細書、国際公開第２００４／０５３２１２号パンフレット、米国特許第６，１４８，５９７号明細書、および米国特許第４，８７６，７７４号明細書に記載されている。しかしながら、これらの文献は無端形状物品に関するものではなく、釣り糸、ロッド（ｒｏｄ）、バー（ｂａｒ）、布地等に関するものである。この文献には本発明の無端形状物品を類推させるような手掛かりは与えられていない。

本発明による無端形状物品は応用範囲が広く、そのため、多くの用途に適している。この物品は、意図された用途に見合ったものになるように、例えば、様々な直径および厚みで、長繊維および／または短繊維等の融着の程度を低くするかまたは高くして製造してもよい。

一部融着された長繊維および／または短繊維の場合、長繊維および短繊維はその表面の一部が一緒に融着されているだけなので、本発明による無端形状物品においては長繊維および短繊維の構造が依然として部分的に存在している。融着の程度が低い場合は、無端形状物品を単に折り曲げるかまたは無端形状物体の一部融着された長繊維および／または短繊維に引裂力を例えばナイフで与えて引き裂くことによって、長繊維および短繊維を分離することさえ依然として可能である。融着の程度を高くしていった場合、長繊維または短繊維の表面が他の長繊維または短繊維に融着される割合が増加し、最終的には長繊維および／または短繊維がその表面に沿って完全に融着され、本発明による無端形状物品の長繊維および／または短繊維の構造自体はほとんどまたは完全に消失する。融着の程度が高くなるに従い、本発明による無端形状物品の密度は増加する。無端形状物品の密度は、好ましくは、達成可能な最大密度の少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも８０％、よりさらに好ましくは少なくとも９０％、よりさらに好ましくは少なくとも９５％、よりさらに好ましくは少なくとも９８％、よりさらに好ましくは少なくとも９９％、よりさらに好ましくは少なくとも９９．５％、最も好ましくは少なくとも９９．９％である。達成可能な最大密度は無端形状物品の製造に使用される材料の密度であり、これは、長繊維および／または短繊維のポリマー材料の密度（この物品が長繊維および／または短繊維からなる場合）または異なる材料の割合および密度から計算される密度（この物品が長繊維および／または短繊維に加えて１種以上の他の材料を含む場合）を意味する。

好ましくは、この形状を有する本発明による物品は、超高分子量ポリオレフィン長繊維および／または短繊維を少なくとも９０重量％、より好ましくは少なくとも９５重量％、よりさらに好ましくは少なくとも９８重量％、よりさらに好ましくは少なくとも９９重量％、よりさらに好ましくは少なくとも９９．９重量％含む。最も好ましくは、無端形状物品は、少なくとも一部が融着された長繊維および／または短繊維からなる。

無端形状物品の周長は、例えば、１０ｍｍ〜１００００ｍｍの間にある。好ましくは、周長は少なくとも２０ｍｍ、より好ましくは少なくとも３０ｍｍである。好ましくは、周長は５０００ｍｍ以下、より好ましくは１０００ｍｍ以下である。無端形状物品の厚み（少なくとも一部が融着された長繊維および／または短繊維の集合体（ｂｏｄｙ）を測定）は、例えば、０．１ｍｍ〜３０ｍｍの間にある。好ましくは、厚みは少なくとも０．２ｍｍ、より好ましくは少なくとも０．５ｍｍ、よりさらに好ましくは少なくとも０．５ｍｍである。好ましくは、厚みは２０ｍｍ以下、より好ましくは１０ｍｍ以下である。

好ましい一実施形態においては、無端形状物品が、幾分可撓性を有し、移植片固定器具（ｇｒａｆｔ ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ ｄｅｖｉｃｅ）として使用できるように、厚みを３ｍｍ未満、より好ましくは２ｍｍ未満、よりさらに好ましくは１．５ｍｍ未満とする。

他の好ましい一実施形態においては、この物品が例えばラウンドスリングとしてまたはラウンドスリングの芯体として（このラウンドスリングは、芯体および芯体を保護するためのカバーを備える）重量物の吊り上げに非常に好適なものになるように、厚みを少なくとも１０ｍｍ、より好ましくは少なくとも１５ｍｍ、よりさらに好ましくは少なくとも２０ｍｍとする。

本発明による無端形状物品の製造においては、出発原料として超高分子量ポリオレフィン長繊維および／または短繊維が用いられる。これらの長繊維および／または短繊維は当業者に公知である。長繊維は、長手方向の寸法が幅および厚み方向の横断寸法よりも長い細長い本体を有している。好ましくは、長繊維の引張強度は少なくとも１．２ＧＰａであり、引張弾性率は少なくとも４０ＧＰａである。短繊維は、当業者に公知の方法で長繊維から製造してもよい。

ポリエチレンおよびポリプロピレンのホモポリマーおよびコポリマーは、超高分子量ポリオレフィン長繊維および／または繊維を製造するためのポリオレフィンとして特に好適である。さらに、使用されるポリオレフィンは、少量の１種以上の他のポリマー、特に他のアルケン−１ポリマーを含んでいてもよい。

本発明による無端形状物品の製造に使用される超高分子量ポリオレフィン長繊維および／または短繊維は、好ましくは、重量平均分子量が少なくとも４０００００ｇ／ｍｏｌである高分子量直鎖状ポリエチレンである。

本明細書における直鎖状ポリエチレンとは、Ｃ原子１００個当たりの側鎖が１未満、好ましくはＣ原子３００個当たりの側鎖が１未満のポリエチレンを意味する。

好ましくは、例えばＧＢ−Ａ−２０４２４１４号明細書、ＧＢ−Ａ−２０５１６６７号明細書、ＥＰ０２０５９６０Ａ号明細書、および国際公開第０１／７３１７３Ａ１号パンフレットに記載されているゲル紡糸法によって調製されたポリエチレン長繊維が利用される。この方法は、基本的に、固有粘度の高いポリオレフィンの溶液を調製することと、この溶液を溶解温度を超える温度で長繊維に紡糸することと、長繊維をゲル化が起こるようにゲル化温度未満に冷却することと、溶媒を除去する前、途中、または後に長繊維を延伸することとを含む。

この場合、長繊維の断面形状は、紡糸孔の形状を選択することによって選択してもよい。

好ましくは、マルチフィラメント糸が利用される。より好ましくは、１３５℃のデカリン中で測定した固有粘度が少なくとも５ｄｌ／ｇであり、糸の繊度が少なくとも５０デニールであり、糸の引張強度が少なくとも２５、より好ましくは少なくとも３０、よりさらに好ましくは少なくとも３２、よりさらに好ましくは少なくとも３４ｃＮ／ｄｔｅｘであり、引張弾性率が少なくとも１０００ｃＮ／ｄｔｅｘである超高分子量直鎖ポリエチレンのマルチフィラメント糸が利用される。

固有粘度は、ＰＴＣ−１７９（ハーキュリーズ・インコーポレーテッド・レビュー（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ Ｉｎｃ．Ｒｅｖ．）、１９８２年４月２９日）に従い、１３５℃で、溶解時間を１６時間とし、酸化防止剤をＤＰＢＣとして溶液１Ｌ当たり２ｇの量で用いて、異なる濃度で粘度を測定して、濃度ゼロに外挿することによって決定される。

好ましくは、本発明の無端形状物品の出発材料としては、長繊維のみが使用される。

本発明はまた、超高分子量ポリオレフィンの長繊維またはこの長繊維および／もしくは短繊維を含む１つ以上の糸を１対のホイールに巻き付けることによってループを形成し、長繊維および／または短繊維の少なくとも一部が融着する長繊維およびまたは短繊維の融点未満の温度に繊維を加熱し、ホイールを回転させながらホイール間の距離を広げることによってループを延伸することによる、本発明による無端形状物品の製造方法にも関する。

好ましくは、各ホイールは、長繊維または１つ以上の糸を収容する溝を備えている。こうすることにより、長繊維または１つ以上の糸がホイール上に案内される。両方のホイールの軸が同方向を向いており、かつホイールおよびループが同一面内にある場合に最良の結果が得られる。

超高分子量ポリエチレン長繊維および／または短繊維の場合、この長繊維および／または繊維の温度を１４５〜１６０℃としてもよい。長繊維および／または短繊維が融解してその特性を失う危険を冒さないようにしながら長繊維および／または短繊維の融着の程度を高めるためには、温度は、好ましくは１４８〜１５７℃、最も好ましくは１５０〜１５４℃から選択される。

ホイール間の距離を増大させることによって長繊維または１つ以上の糸が延伸される。好ましくは、長繊維または１つ以上の糸の延伸比は、少なくとも１．２、より好ましくは少なくとも１．４、最も好ましくは少なくとも１．６である。好ましくは、長繊維または１つ以上の糸の延伸比は３．０以下、より好ましくは２．５以下である。延伸比とは、この形状の物品の延伸後の周長とホイールに巻かれたままの延伸前のループの周長との比率である。

一実施形態においては、部分延伸された超高分子量ポリオレフィン長繊維が利用される。この場合、無端形状物品の製造工程において、高強度、高弾性率を有するだけでなく融着の程度も高い長繊維を得るために、高い延伸比、例えば、少なくとも３．０、好ましくは、少なくとも４．０を適用することが可能である。

好ましくは、ホイール間の距離は、ホイールの少なくとも一方に力をかけることによって増大させる。ホイール上の長繊維または１つ以上の糸の走行速度は毎秒５ｍｍ（周長が１０ｍｍの無端形状物品の場合）から毎秒１０００ｍｍ（周長が少なくとも１００００ｍｍの無端形状物品の場合）であってもよい。

長繊維または１つ以上の糸の延伸は、１〜１０分間、好ましくは２〜４分間で行ってもよい。

長繊維および／または短繊維の融着の程度は、例えば、温度を高くするかまたは延伸時間および／もしくは延伸比を高くすることによって増大させてもよい。

本発明による無端形状物品を製造するためのさらなる好ましい方法は、
超高分子量ポリオレフィンの長繊維または１つ以上の糸をピンの周囲に巻き付けるステップと、
このピンを、ピンを収容する凹みとこのピンの直ぐ周囲に無端形状物品を製造するためのキャビティとを有する半金型を備えた金型内に配置するステップと、
長繊維または１つ以上の糸を加熱するステップと、
金型のキャビティ内で無端形状の物品を形成するために金型を閉じるステップと
を含む。

本発明による無端形状物品の用途としては、リング（例えば漁網の一部として）、重量物を吊り上げるラウンドスリング、または医療用器具（例えば、骨折固定、胸骨閉鎖、移植片固定等を行うための整形外科用器具）が挙げられる。

好ましい実施形態においては、無端形状物品は、移植片固定器具であるかまたはその一部である。移植片固定器具は、米国特許第６，５３３，８０２Ｂ２号明細書に記載されている。この種の移植片固定器具は、例えば、膝関節の前十字靭帯の再建に用いられている。この処置は、移植片の一端を大腿骨の膝関節近傍（多くの場合は穿孔された骨トンネル内）に固定し、移植片の他端を頸骨の膝関節近傍（同じく、多くの場合は穿孔された骨トンネル内）に固定するために用いられることが多い。この移植片固定器具は他の固定方式でも用いられる。公知の移植片固定器具の問題点は、器具のループが中程度の剛性を有するため、術後の治癒過程を遅らせたり止めてしまったりすることさえあることにある。

意外なことに、本発明による無端形状物品を使用した場合、より良好な治癒過程が達成される。さらに、その強度および剛性を失うことなくループの厚みを非常に薄くしてもよく、それにより、より小径の穿孔された骨トンネルを用いることが可能となる。さらに、本無端形状物品は、互いに結合していない（ｌｏｏｓｅ）長繊維から製造された公知の器具と比較すると曲げ剛性が高いため、移植片固定器具の取り扱いが容易になる。

この場合、無端形状物品の厚みは、０．５〜２．５ｍｍ、好ましくは１〜２ｍｍ、周長は、２０〜２００ｍｍ、好ましくは４０〜１５０ｍｍであってもよい。

本発明による無端形状物品の他の好ましい用途は、空輸貨物用カーゴネットの取付リング（ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ ｒｉｎｇ）である。この場合、無端形状物品の厚みは４〜１０ｍｍ、周長は５０〜４００ｍｍであってもよい。

図を用いて本発明をさらに説明する。

図１は、本発明による無端形状物品を製造するための、ホイール２および３（そのどちらか一方が電動モータ（７）によって駆動される）を備えた装置の略図を示すものである。このホイールの周囲に超高分子量ポリエチレンの糸（１）が巻き取られる（例えば、ダイニーマ（Ｄｙｎｅｅｍａ）^ＴＭＳＫ７５、１７６０ｄｔｅｘを１０回）。ホイールの周囲には繊維を収容する溝が備えられている。この装置を、繊維中の長繊維を融着させるのに十分に高い温度で運転できるようにオーブン（６）に入れる。ホイール２を固定された支持体（４）に取り付け、ホイール３を、紙面の矢印の方向に力Ｆで引っ張られる可動支持体（５）に取り付ける。

図２ａは、異なる形状の溝を有するホイールの、図２ａの線Ａ−Ａに沿った断面を示すものである。無端形状物品の製造に好適な図２ｂのホイールは、平坦すなわち矩形の溝を有している。図２ｃは、鋭角を有する三角形の溝を備えたホイールを示すものである。このホイールを用いると、長繊維およびまたは短繊維の高速かつ高程度の融着が達成され得る。図２ｄの類似の溝は角度がこれよりも緩やかである。

図３は、本発明による幾つかの可能な無端形状物品を示すものである。図３ａはループを示し、図３ｂはリングを示す。

本発明による無端形状物品を製造するための２個の回転ホイールを備えた装置の略図である。 異なる形状の溝を有するホイールの断面図を示すものである。 本発明による幾つかの可能な無端形状物品を示すものである。

Claims (10)

1. 少なくとも一部が融着された超高分子量ポリオレフィン長繊維およびまたは短繊維を含む無端形状物品。
2. 前記物品がリングまたはループであることを特徴とする、請求項１に記載の無端形状物品。
3. 前記無端形状物品の密度が、達成可能な最大密度の少なくとも７０％であることを特徴とする、請求項１または２に記載の無端形状物品。
4. 前記物品の周長が、１０ｍｍ〜１００００ｍｍの間にあることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の無端形状物品。
5. 前記物品の厚みが、０．１ｍｍ〜３０ｍｍの間にあることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の無端形状物品。
6. 前記ポリオレフィンが、ポリエチレンであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の無端形状物品。
7. 前記超高分子量ポリオレフィンの長繊維または１つ以上の糸を１対のホイールの周囲に巻き付けることによりループを形成し、前記長繊維または前記１つ以上の糸を、前記長繊維および／または短繊維の少なくとも一部が融着する前記繊維の融点未満の温度に加熱し、そして前記ホイールを回転させながら前記ホイール間の距離を増大させることにより前記ループを延伸することによる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の無端形状物品の製造方法。
8. 前記長繊維または前記１つ以上の糸が１４５〜１６０℃の温度に加熱されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 前記繊維の延伸比が少なくとも１．２であることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
10. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の無端形状物品を備える移植片固定器具。

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