專利名稱：被拉伸了的極細(xì)的生物降解性纖維絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造方法及其制造裝置，尤其涉及可按由這些簡(jiǎn)單拉伸機(jī)構(gòu)得到的100倍以上的高倍率拉伸的聚乳酸或聚乙醇酸等的極細(xì)的生物降解性纖維絲。
背景技術(shù)：
在纖維領(lǐng)域，為了減小纖維徑，使其達(dá)到10μm以下，進(jìn)行了多種努力。這是因?yàn)樵谟糜谝铝现袝r(shí)，要具有獨(dú)特的觸感、高級(jí)感，此外，需要通過(guò)提高纖維密度來(lái)增加遮蔽能力，并且，提高保溫性、隔熱性、印刷性；另外，即使在用于工業(yè)·農(nóng)業(yè)中時(shí)，從能提高繩等的撓性、保溫性、過(guò)濾特性等多方面考慮，也要大幅地提高纖維性能。
另一方面，即使在纖維行業(yè)，從地球環(huán)境的觀點(diǎn)出發(fā)，由于向資源循環(huán)型社會(huì)轉(zhuǎn)移，所以在農(nóng)業(yè)用材、尿布或包裝材料等家庭用·產(chǎn)業(yè)原料中，也強(qiáng)烈要求生物降解性纖維。但是，也有原料成本方面的原因，不過(guò)在其制造方法、纖維性能方面，也存在紡絲性或拉伸性差，難制造纖維徑小的纖維的問(wèn)題(例如，特開(kāi)平7-305227號(hào))。此外，作為有代表性的生物降解性纖維的聚乳酸纖維，是既硬又脆的纖維絲，在性能方面也存在問(wèn)題，要依賴于可塑劑等(例如，特開(kāi)2000-154425)，但是可塑劑等添加劑有損強(qiáng)度或耐熱性，會(huì)使纖維性能變差。
生物降解性纖維具有的本質(zhì)問(wèn)題之一是謀求因用途不同而不同的生物降解速度，即使是用于農(nóng)業(yè)時(shí)，繩和多用薄片，其完成降解時(shí)間不同，也與尿布或家庭用抹布不同?；谶@些要求，希望不改變聚合物種類就可備齊具有多種降解速度的產(chǎn)品組。
此外，生物降解性纖維，尤其在無(wú)紡布領(lǐng)域具有多種用途，提出了多種制造方法(例如，特開(kāi)2000-273750、特開(kāi)2001-123371)。這些制造方法，從無(wú)紡布的遮蔽能力及保溫性、尿布的觸感等觀點(diǎn)出發(fā)，追求纖維絲徑小的無(wú)紡布。但是，由于紡絲·拉伸性能差，因此難簡(jiǎn)單且低成本地制造纖維絲經(jīng)小的無(wú)紡布。
此外，作為廣義的生物降解性纖維絲，具有生物體內(nèi)降解吸收性纖維(例如，特開(kāi)平8-182751號(hào))，其謀求手術(shù)用縫合線等細(xì)、柔軟并有強(qiáng)度的纖維絲。此外，從醫(yī)療方面考慮由生物體內(nèi)降解吸收性纖維構(gòu)成的無(wú)紡布，也在縫合替代材、粘連防止材、人工皮膚、細(xì)胞培養(yǎng)基材等多領(lǐng)域使用(例如，特開(kāi)2000-157622、特開(kāi)2004-321484)，在該領(lǐng)域中也要求由細(xì)并有強(qiáng)度的纖維絲構(gòu)成的無(wú)紡布。
另一方面，本發(fā)明涉及利用紅外線加熱來(lái)拉伸纖維絲的技術(shù)，但是有關(guān)這方面的技術(shù)以前就進(jìn)行過(guò)各種研究(例如，特開(kāi)2003-166155號(hào)公報(bào)、國(guó)際公開(kāi)第00/73556號(hào)小冊(cè)子，鈴木章泰他人1名Journal of AppliedPolymer Science，Vol.83，p.1177-1716，2002年美國(guó)，鈴木章泰他人1名高分子學(xué)會(huì)預(yù)稿集高分子學(xué)會(huì)，2001年5月7日50卷4號(hào)p788，鈴木章泰他人1名Journal of Applied Polymer Science，Vol.88，p.3279-3283，2003年美國(guó)，鈴木章泰他人1名Journal of Applied PolymerScience，Vol.90，p.1955-1958，2003年美國(guó))。本發(fā)明，進(jìn)一步改進(jìn)這些技術(shù)，能夠有效地用于生物降解性纖維絲。此外，文獻(xiàn)(Journal of AppliedPolymer Science，Vol.90，p.1955-1958，2003年美國(guó))所示的區(qū)域拉伸法、區(qū)域熱處理法，對(duì)于進(jìn)行本發(fā)明的被拉伸了的生物降解性纖維絲的再拉伸或熱處理，也是有益的方法。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明，進(jìn)一步改進(jìn)本發(fā)明人的上述以往技術(shù)，解決生物降解性纖維絲存在的問(wèn)題，其目的在于以穩(wěn)定的紡絲條件紡織粗的生物降解性纖維絲，通過(guò)用簡(jiǎn)單的方法高倍率地拉伸生物降解性纖維絲，得到容易高度拉伸取向的極細(xì)的生物降解性纖維絲。
本發(fā)明的另一目的在于通過(guò)使由生物體內(nèi)降解吸收性聚合物構(gòu)成的纖維絲極細(xì)化，得到使用于柔軟且有強(qiáng)度的手術(shù)用縫合線等的纖維絲。
此外，本發(fā)明的又一目的在于通過(guò)簡(jiǎn)單的拉伸方法，以多種纖維絲徑不同的產(chǎn)品(絲、繩、布、無(wú)紡布等)組，設(shè)成生物降解性速度不同的產(chǎn)品組。
此外，本發(fā)明的再一目的在于能夠制造由具有高度的分子排列性的極細(xì)的生物降解性纖維絲構(gòu)成的長(zhǎng)纖維無(wú)紡布。
另外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種由生物體內(nèi)降解吸收性纖維絲構(gòu)成的、使用于縫合替代材、粘連防止材、人工皮膚、細(xì)胞培養(yǎng)基材等的無(wú)紡布。
本發(fā)明，涉及被拉伸了的生物降解性纖維絲。生物降解性纖維絲，是由生物降解高分子構(gòu)成的纖維絲，生物降解高分子(JIS K3611)，是比較容易被生存在自然界的土壤或海水中的微生物或生物酶降解，并且，其降解生成物無(wú)害的高分子材料。本發(fā)明中的所謂生物降解性纖維絲，指的是由上述生物降解高分子構(gòu)成，該高分子是熱塑性高分子，例如，以下述高分子作為主成分(30％以上)的纖維絲。可以由以聚乳酸為代表的脂肪族聚酯、聚己內(nèi)酯、聚丁二酸丁二酯或它們的改性聚合物等構(gòu)成，也可以它們作為主成分(30％以上)，還含有其它成分。
上述生物降解性纖維絲，是在地下經(jīng)過(guò)12個(gè)月后，強(qiáng)度優(yōu)選降到1/2以下、更優(yōu)選降到30％以下、最優(yōu)選降到10％以下的纖維絲。為了利用微生物降解性貢獻(xiàn)于循環(huán)型社會(huì)，以在地下的生物降解性作為要件。
本發(fā)明的生物降解性，指的是廣義的生物降解性，也包括具有生物體內(nèi)降解吸收性的情況。所謂生物體內(nèi)降解吸收性，指的是在細(xì)胞、血液、結(jié)合組織等生物體組織內(nèi)直接接觸使用，在生物體內(nèi)降解，但不形成有害物質(zhì)，在生物體內(nèi)被吸收掉的性質(zhì)。所謂本發(fā)明的生物體內(nèi)降解吸收性纖維絲，指的是由上述生物體內(nèi)降解吸收性高分子構(gòu)成，例如由以下的高分子構(gòu)成的纖維絲?？梢杂梢跃垡掖妓釣榇淼闹咀寰埘?、聚丙交酯、聚谷氨酸、聚-p-二羥酸、聚-α-蘋(píng)果酸、聚-β-羥基丁酸或它們的改性聚合物等構(gòu)成，也可以它們作為主成分(30％以上)，還含有其它成分。
本發(fā)明涉及被拉伸了的生物降解性纖維絲。纖維絲是具有實(shí)質(zhì)上連續(xù)長(zhǎng)度的纖維，區(qū)別于長(zhǎng)度短(從幾毫米到幾厘米)的短纖維。生物降解性纖維絲，也可以是截面形成稱為異型截面的種種形狀的纖維絲或中空纖維絲。此外，也可以是芯鞘型復(fù)合纖維或并列型復(fù)合纖維等。另外，本發(fā)明的纖維絲，有時(shí)是由1根纖維絲構(gòu)成的單纖維絲，有時(shí)是由多根纖維絲構(gòu)成的多纖維絲。施加給1根纖維絲的拉伸張力，有時(shí)表示為“每單絲”，但是這是指“每1根纖維絲”的意思，在多纖維絲中，是表示構(gòu)成其的“各個(gè)纖維絲中每1根”的意思。
本發(fā)明提供一種拉伸原生物降解性纖維絲的方法。所謂本發(fā)明的原生物降解性纖維絲，可以是已經(jīng)制造成生物降解性纖維絲，卷繞在線軸等上的；也可以是將在紡絲過(guò)程中熔化或溶解的生物降解性纖維絲通過(guò)冷卻或凝固成為生物降解性纖維絲的絲作為在紡絲過(guò)程中繼續(xù)使用而成為本發(fā)明的拉伸方法的原料的生物降解性纖維絲使用。生物降解性樹(shù)脂、尤其聚乳酸或聚乙醇酸，由于熱降解性強(qiáng)，所以不能用太高的溫度紡絲，但是由于本發(fā)明的原纖維絲可以粗大，所以即使是分子量比較大的聚乳酸等，也能夠用比較低的溫度紡絲。
本發(fā)明的原生物降解性纖維絲，其特征在于即使在已經(jīng)分子取向時(shí)，也不太損傷拉伸性。在本發(fā)明中，在通過(guò)紅外線光束拉伸的拉伸開(kāi)始部，有時(shí)在原生物降解性纖維絲徑以上的膨脹部拉伸。如此特別的現(xiàn)象，在通常的合成纖維的拉伸中不會(huì)觀察到。認(rèn)為這種現(xiàn)象也源自使拉伸溫度上升到原生物降解性纖維絲的熔點(diǎn)左右，而能夠在狹窄的區(qū)域進(jìn)行拉伸的緣故。通過(guò)如此在膨脹部拉伸，能夠拉伸到100倍以上、或500倍以上，在最佳的條件下可拉伸1000倍以上。
本發(fā)明的原生物降解性纖維絲，通過(guò)由紅外線加熱機(jī)構(gòu)(包括激光器)照射的紅外線光束被加熱到適合拉伸的溫度。紅外線，加熱原生物降解性纖維絲，但優(yōu)選加熱到適合拉伸的溫度的范圍是以纖維絲的中心從纖維絲軸向朝上下方向在4mm(長(zhǎng)度方向8mm)以內(nèi)，更優(yōu)選加熱到3mm以下、最優(yōu)選加熱到2mm以下。本發(fā)明，通過(guò)在狹窄的區(qū)域急劇拉伸，能夠進(jìn)行伴隨高度的分子取向的拉伸，而且即使是超高倍率拉伸，也能夠減少拉伸斷線。另外，此情況下的加熱范圍，相對(duì)于纖維絲軸，沿上下方向在4mm以內(nèi)，在與纖維絲軸成直角的方向無(wú)限制。另外，在被照射該紅外線光束的纖維絲是多纖維絲的情況下，上述纖維絲的中心，指的是多纖維絲束的中心。
本發(fā)明的紅外線光束的照射，優(yōu)選從多處照射。在生物降解性纖維絲中，認(rèn)為，只從纖維絲的一側(cè)的加熱，對(duì)于結(jié)晶速度快、拉伸困難的纖維絲，因非對(duì)稱加熱變得更困難。如此來(lái)自多處的照射，能夠通過(guò)鏡子反射紅外線光束，使其多次沿著原纖維絲的通路照射來(lái)實(shí)現(xiàn)。鏡子不只使用固定型，也能夠使用如多面反射鏡那樣旋轉(zhuǎn)的類型。
此外，作為來(lái)自多處的照射的其它方法，有從多處對(duì)原纖維絲照射來(lái)自多個(gè)光源的光的方法。在比較小規(guī)模的激光光源中，采用多個(gè)穩(wěn)定、成本廉價(jià)的激光發(fā)射裝置，能夠形成高功率的光源，由于本發(fā)明的生物降解性纖維絲需要高功率密度，所以使用該多個(gè)光源的方式是有效的。
紅外線，規(guī)定為波長(zhǎng)0.78μm～1mm，但以高分子化合物的C-C鍵的3.5μm的吸收為中心，更優(yōu)選約0.78μm～20μm的近紅外的范圍。這些紅外線，能夠使用通過(guò)鏡子或透鏡線狀或點(diǎn)狀聚焦，將生物降解性纖維絲的加熱區(qū)域縮小在纖維絲的中心向上下4mm以下的稱為點(diǎn)加熱器或線加熱器的加熱器發(fā)出。尤其，線加熱器最適合同時(shí)加熱多根生物降解性纖維絲的情況。
在本發(fā)明的紅外線加熱中，特別優(yōu)選利用激光加熱。其中，特別優(yōu)選10.6μm波長(zhǎng)的二氧化碳激光器、和1.06μm波長(zhǎng)的YAG(釔鋁石榴石系)激光器。此外，也能夠使用氬激光器。由于激光器能夠縮小放射范圍，此外由于集中在特定的波長(zhǎng)，因此浪費(fèi)的能量少。本發(fā)明的二氧化碳激光器，功率密度在10W/cm2以上、優(yōu)選在20W/cm2以上、最優(yōu)選在30W/cm2以上。這是因?yàn)?，通過(guò)將高功率密度的能量集中在窄的拉伸區(qū)域，能夠進(jìn)行本發(fā)明的超高倍率的拉伸。
一般情況下，通過(guò)將生物降解性纖維絲等加熱到適合拉伸的溫度，對(duì)其施加張力，進(jìn)行拉伸。本發(fā)明的拉伸的張力，其特征在于利用本身的自重賦予的張力進(jìn)行拉伸。這在原理上不同于利用輥間的速度差賦予的張力、或卷取形成的張力進(jìn)行拉伸的一般拉伸。在本發(fā)明中，通過(guò)變化施加給加熱部的生物降解性纖維絲的自重的大小(由從加熱部自由下落的距離確定)即自由下落距離，能夠選擇最適合的張力。在通常的輥間拉伸中，對(duì)于100倍以上的大的拉伸倍率，難進(jìn)行調(diào)節(jié)，但在本發(fā)明中，其特征在于通過(guò)距離這樣的簡(jiǎn)單方法而可容易調(diào)節(jié)。這種利用自重的拉伸，可利用于本發(fā)明的超拉伸的啟動(dòng)方法。利用自重形成的張力拉伸原生物降解性纖維絲，保持在進(jìn)行某種程度的高倍率拉伸的狀態(tài)，然后，把該高倍率拉伸的纖維絲導(dǎo)入牽引裝置，能夠以規(guī)定的牽引速度拉伸。
此外，本發(fā)明的張力非常小，優(yōu)選規(guī)定在10MPa以下、更優(yōu)選規(guī)定在5MPa以下、最優(yōu)選規(guī)定在3MPa以下，能夠用如此的張力進(jìn)行拉伸。如果超過(guò)10MPa，容易產(chǎn)生拉斷，為了進(jìn)行高倍率的拉伸，優(yōu)選張力在如此的張力范圍。這樣，用小的拉伸張力，能夠?qū)崿F(xiàn)拉伸倍率100倍以上、根據(jù)條件能夠?qū)崿F(xiàn)拉伸倍率500倍以上、或能夠?qū)崿F(xiàn)拉伸倍率1000倍以上的極大倍率，認(rèn)為這是由于拉伸溫度在熔點(diǎn)左右，維持極高的溫度，并且是非常窄的拉伸區(qū)域，所以能夠避免生物降解性纖維絲的拉斷地變形。在生物降解性纖維的通常的輥間拉伸中，其特征在于，用從幾十MPa到幾百M(fèi)Pa的張力拉伸，并且在大不相同的范圍拉伸。
在本發(fā)明中，其特征在于以得到的拉伸生物降解性纖維絲的拉伸倍率在100倍以上、優(yōu)選200倍以上、更優(yōu)選500倍以上、最優(yōu)選在1000倍以上的超倍率拉伸。在通常的生物降解性纖維中具有代表性的乳酸纖維絲的拉伸中為3～7倍，即使在PET纖維的超拉伸中也只有幾十倍。對(duì)于能夠如此進(jìn)行超高倍率的拉伸，雖然通過(guò)在非常窄的區(qū)域進(jìn)行拉伸，能夠?qū)⒋碎g的拉伸溫度升高到原生物降解性纖維絲的熔點(diǎn)左右，因此拉伸張力減小，但本發(fā)明的特征在于發(fā)現(xiàn)控制該小的拉伸力和超高倍率的方法。通過(guò)如此可進(jìn)行超高倍率的拉伸，能夠制造纖維絲徑在10μm以下、進(jìn)一步5μm以下、2μm、3μm的超極細(xì)的生物降解性纖維絲。此外，拉伸倍率大，能夠?qū)⒅圃焐锝到庑岳w維絲的生產(chǎn)速度提高到數(shù)百倍，在生產(chǎn)性方面也有意義。
對(duì)從送出本發(fā)明的纖維絲的機(jī)構(gòu)送出的原生物降解性纖維絲，進(jìn)行拉伸。送出機(jī)構(gòu)，只要是能夠通過(guò)夾持輥或驅(qū)動(dòng)的輥組等，以一定的送出速度送出生物降解性纖維絲的機(jī)構(gòu)即可，可使用多種方式的機(jī)構(gòu)。
優(yōu)選，對(duì)于由本發(fā)明的送出機(jī)構(gòu)送出的原生物降解性纖維絲，在紅外線光束碰到原纖維絲稍前位置設(shè)置有限制原纖維絲的位置的引導(dǎo)件。稍前，優(yōu)選在100mm以內(nèi)、更優(yōu)選在50mm以內(nèi)、最優(yōu)選在20mm以內(nèi)。紅外線光束對(duì)原纖維絲的加熱，其特征是在非常窄的范圍內(nèi)加熱，為了能夠進(jìn)行該窄的范圍的加熱，需要限制生物降解性纖維絲的位置。也能夠根據(jù)下述的送風(fēng)管的出口的形狀，具有所述的功能，但是優(yōu)選送風(fēng)管的重點(diǎn)放在輸送生物降解性纖維絲的氣體的通氣和生物降解性纖維絲的容易通過(guò)上，之后，用簡(jiǎn)單的引導(dǎo)件限制生物降解性纖維絲的位置。在以往的通常的拉伸中，由于拉伸張力大，所以不需要引導(dǎo)件，但在本發(fā)明中，由于拉伸張力小，拉伸倍率大，所以拉伸點(diǎn)的稍微一點(diǎn)晃動(dòng)或變動(dòng)，都嚴(yán)重影響拉伸的穩(wěn)定性。因此在本發(fā)明中，通過(guò)在拉伸點(diǎn)的稍前位置設(shè)置引導(dǎo)件，能夠大大有助于拉伸的穩(wěn)定性。本發(fā)明中的引導(dǎo)件，能夠使用細(xì)的管或槽、精梳機(jī)、細(xì)的導(dǎo)桿的組合等。
在上述引導(dǎo)件中，最好具有能夠微調(diào)引導(dǎo)件的位置的位置控制機(jī)構(gòu)。在激光束窄的區(qū)域，為了正確配合纖維絲的行進(jìn)位置，需要在XY方向控制引導(dǎo)件位置。
由纖維絲的送出機(jī)構(gòu)送出的原生物降解性纖維絲，最好由進(jìn)一步通過(guò)送風(fēng)管并在送風(fēng)管中沿原生物降解性纖維絲的行進(jìn)方向流動(dòng)的氣體輸送。在送風(fēng)管中流動(dòng)的氣體，通常使用室溫氣體，但在想預(yù)熱原生物降解性纖維絲的時(shí)候，使用加熱空氣。此外，在防止原生物降解性纖維絲氧化時(shí)，使用氮?dú)獾榷栊詺怏w，在防止水分散失時(shí)，使用含有水蒸氣或水分的氣體。另外，送風(fēng)管，不一定必須是筒狀，也可以是槽狀，只要原生物降解性纖維絲與氣體一同在其中流動(dòng)就可以。管的截面，優(yōu)選是圓形，但也可以是矩形或其它形狀。沿著管內(nèi)流動(dòng)的氣體，也可以由分支的管之一供給，管也可以形成雙重，通過(guò)孔等從外側(cè)管向內(nèi)側(cè)管供給。合成纖維的交織紡絲或塔斯綸加工所使用的纖維絲的氣動(dòng)交織噴嘴也可用作本發(fā)明的送風(fēng)管。此外，如本發(fā)明中的無(wú)紡布制造那樣，在利用自由下落拉伸時(shí)，也能夠利用由本發(fā)明的送風(fēng)管形成的空氣的風(fēng)勢(shì)向纖維絲施加拉伸張力。
在本發(fā)明的生物降解性纖維絲的拉伸中，其特征在于，能夠匯總多根原生物降解性纖維絲，在同一紅外線光束中拉伸。通常，如果在紅外線光束中匯總拉伸多根原纖維絲，就會(huì)在拉伸纖維絲間產(chǎn)生粘合，但是在聚乳酸中，由于結(jié)晶速度快，因此能夠無(wú)粘合地拉伸。所謂多根，可以是2根以上，根據(jù)情況，也可以5根以上拉伸。
本發(fā)明的被拉伸了的生物降解性纖維絲，在其后道工序，卷取在繞線軸或繞線筒等上，形成線軸卷或線筒卷形式的產(chǎn)品。在這些卷取中，最好被拉伸了的生物降解性纖維絲絡(luò)交卷取。因?yàn)橥ㄟ^(guò)絡(luò)交能夠確保均勻的卷起狀態(tài)。在極細(xì)的生物降解性纖維絲中，最常見(jiàn)的問(wèn)題是發(fā)生斷線或起毛，但在本發(fā)明中，由于高度分子取向、和拉伸張力小，因而可用小的卷取張力卷取，所以能夠減少斷線和起毛，這也是本發(fā)明的特征。另外，在同時(shí)拉伸多根原纖維絲、同時(shí)卷取時(shí)，也能夠用捻線機(jī)一邊捻線一邊卷繞，但是由于本發(fā)明的纖維絲的行進(jìn)速度快，所以優(yōu)選利用經(jīng)緯交織法交織卷取纖維絲間。
在本發(fā)明的拉伸工序后，還能夠設(shè)置具有加熱區(qū)域的加熱裝置，而熱處理被拉伸了的生物降解性纖維絲。加熱能夠利用使纖維絲通過(guò)加熱氣體中的機(jī)構(gòu)，或使纖維絲通過(guò)紅外線加熱等的輻射加熱、加熱輥上，或并用它們等的機(jī)構(gòu)進(jìn)行。熱處理，具有減小被拉伸了的生物降解性纖維絲的熱收縮，此外提高結(jié)晶度，減小生物降解性纖維絲的時(shí)效變化，提高楊氏模量等多種效果。另外，在是本發(fā)明的無(wú)紡布的情況下，熱處理也可以在傳送帶上進(jìn)行。
也能夠在進(jìn)一步拉伸后卷取本發(fā)明的被拉伸了的生物降解性纖維絲。后步驟拉伸的機(jī)構(gòu)，也能夠采用在前步驟進(jìn)行的紅外線拉伸機(jī)構(gòu)，但當(dāng)在前步驟充分高倍率拉伸，已經(jīng)得到極細(xì)的生物降解性纖維絲的情況下，也能夠采用通常的導(dǎo)絲輥等輥間拉伸，或銷(xiāo)拉伸等。此外，本發(fā)明人開(kāi)發(fā)的區(qū)域拉伸法或區(qū)域熱處理法(Journal of Applied Polymer Science，Vol.90，p.1955-1958，2003年，美國(guó))，在進(jìn)行本發(fā)明的被拉伸了的生物降解性纖維絲的進(jìn)一步拉伸中也是特別有益的方法。通過(guò)該區(qū)域拉伸法，能夠得到纖維絲徑為3μm以下、達(dá)到2μm的超極細(xì)的被拉伸了的生物降解性纖維絲。
在本發(fā)明中，其特征在于通過(guò)調(diào)節(jié)一定的拉伸張力、拉伸倍率等以及紅外線光束的功率密度，來(lái)控制穩(wěn)定的拉伸。此外，能夠以通過(guò)測(cè)定被拉伸了的生物降解性纖維絲徑，反饋其拉伸，調(diào)節(jié)卷取速度或送出速度、或同時(shí)調(diào)節(jié)卷取速度和送出速度，而控制得到一定的纖維絲徑的產(chǎn)品。在本發(fā)明中，由于拉伸倍率大，所以拉伸后的纖維絲徑易變動(dòng)，但是通過(guò)始終控制纖維絲徑，能夠進(jìn)行穩(wěn)定的生產(chǎn)。
通過(guò)在行進(jìn)的傳送帶上聚集本發(fā)明中的被拉伸了的生物降解性纖維絲，能夠制造由被拉伸了的生物降解性纖維絲構(gòu)成的無(wú)紡布。近年來(lái)，無(wú)紡布，不僅僅代替織物，而且無(wú)紡布獨(dú)特的特性也被關(guān)注，在多種行業(yè)需求活躍。其中，作為極細(xì)纖維的無(wú)紡布，具有熔融吹煉無(wú)紡布，通過(guò)用熱風(fēng)氣吹熔融纖維絲，形成3μm左右的纖維絲，聚集在傳送帶上，制成無(wú)紡布，其應(yīng)用以空氣過(guò)濾器為中心。但是，構(gòu)成該熔融吹煉無(wú)紡布的纖維絲，為0.1cN/dtex左右，強(qiáng)度比通常的未拉伸纖維弱，此外，存在多個(gè)稱為條痕或硬球的樹(shù)脂小塊。由本發(fā)明的被拉伸了的生物降解性纖維絲構(gòu)成的無(wú)紡布，雖然具有與熔融吹煉無(wú)紡布同樣的3μm左右的纖維絲徑，但由于生物降解性纖維絲高度分子取向，因此具有接近通常的拉伸的合成纖維的強(qiáng)度。而且，能夠形成完全不含條痕或硬球的無(wú)紡布。本發(fā)明的無(wú)紡布，除由極細(xì)纖維絲形成的致密的質(zhì)地、光澤、輕量、隔熱、保溫、疏水、提高印刷適宜性等效果外，還具有提高生物降解性纖維絲的生物降解性速度的特性。此外，由本發(fā)明的被拉伸了的生物降解性纖維絲構(gòu)成的無(wú)紡布，由于纖維絲徑均勻，所以任意纖維絲都具有降解速度相同的特征。尤其聚乳酸或聚乙醇酸的纖維絲，是既硬又脆的纖維絲，但設(shè)成利用本發(fā)明形成極細(xì)的纖維絲，成為柔軟、觸感良好的纖維絲，產(chǎn)生也能夠用于尿布等生理用品的特性。另外，如背景技術(shù)中記載，關(guān)于由生物降解性纖維絲構(gòu)成的纖維束無(wú)紡布，以往進(jìn)行了多種研究，但本發(fā)明的纖維絲，與那些纖維束無(wú)紡布相比，有強(qiáng)度，纖維絲徑小。
無(wú)紡布，通常，進(jìn)行某些纖維間的交織，形成薄片狀。在本發(fā)明中，由于纖維絲徑非常小，所以每單位重量的生物降解性纖維絲數(shù)非常多。因此，即使不特別設(shè)置交織工序，也多與熔融吹煉無(wú)紡布同樣，用將生物降解性纖維絲聚集在傳送帶上時(shí)的來(lái)自傳送帶下方的負(fù)壓吸引，交織生物降解性纖維絲，通過(guò)簡(jiǎn)單的加壓形成薄片。當(dāng)然，也能夠采用在通常的無(wú)紡布中進(jìn)行的熱壓花或針刺、噴水、粘合劑接合等方法，可根據(jù)用途選擇。在極細(xì)纖維無(wú)紡布的大的用途即過(guò)濾用途中，通過(guò)駐極加工無(wú)紡布，能夠大大提高捕集效率，本發(fā)明的無(wú)紡布，通過(guò)駐極加工也能夠面向過(guò)濾領(lǐng)域。在本發(fā)明的無(wú)紡布的制造中，在把生物降解性纖維絲聚集在傳送帶上時(shí)，施加來(lái)自傳送帶背面的負(fù)壓，但利用由該負(fù)壓形成的空氣吸引產(chǎn)生的空氣流動(dòng)、或積極采用空氣吸管等形成的空氣流動(dòng)，有時(shí)成為生物降解性纖維絲的拉伸中的拉伸張力發(fā)生作用，此情況也包含在本發(fā)明的拉伸張力中。
本發(fā)明，其特征在于，通過(guò)采用簡(jiǎn)單的拉伸方法，能夠生成多種不同的纖維絲徑。生物降解性纖維絲的生物降解性速度因纖維絲徑而異。徑大的纖維絲的生物降解性速度慢，徑小的纖維絲的生物降解性速度快。因此，關(guān)于生物降解性纖維絲產(chǎn)品，例如繩，備齊纖維絲徑從幾十μm到幾μm不同的產(chǎn)品組，能夠設(shè)定因用途或該地區(qū)的氣候等差別而使生物降解性速度不同的產(chǎn)品組。此外，在用本發(fā)明的生物降解性纖維絲無(wú)紡布制造農(nóng)業(yè)用多用薄片時(shí)，也能夠設(shè)定通過(guò)根據(jù)用途變化纖維絲徑，調(diào)節(jié)生物降解性的產(chǎn)品組。
本發(fā)明中的纖維絲的分子取向能夠用雙折射表示。可知本發(fā)明的被拉伸的聚乳酸纖維絲的雙折射顯示非常高的值，高度分子取向。聚乳酸的結(jié)晶的雙折射值，在0.033左右。根據(jù)本發(fā)明拉伸的聚乳酸纖維絲的雙折射值，通過(guò)良好地拉伸，大多在0.015以上、進(jìn)一步超過(guò)0.020，在非常好地拉伸的絲中，也有超過(guò)0.030的。此外，通過(guò)再拉伸，也可得到達(dá)到0.04的雙折射。這就意味著，本發(fā)明的拉伸的聚乳酸被非常高度取向。本發(fā)明中的雙折射的測(cè)定法，基于延遲(retardation)法。
另外，本發(fā)明中的纖維絲的X射線取向度f(wàn)，通過(guò)下式的X射線半值寬度法表示。
f(％)＝[(90-H/2)/90]×100此處，H表示沿著具有生物降解性纖維的結(jié)晶的主峰的面的德拜環(huán)的強(qiáng)度分布的半值。根據(jù)本發(fā)明拉伸的聚乳酸纖維絲的X射線取向度，通過(guò)良好拉伸，大多在60％以上、進(jìn)一步超過(guò)70％，在極好拉伸的絲中有的超過(guò)75％。此外，通過(guò)區(qū)域拉伸或區(qū)域熱處理本發(fā)明拉伸的纖維絲，還產(chǎn)生X射線取向度達(dá)到89.9％的取向度的。可想象上述X射線取向度具有更高的取向度。但是，為了測(cè)定X射線取向度，需要作為纖維絲束測(cè)定，但由于本發(fā)明的被拉伸的纖維絲徑小，所以在技術(shù)上很難使該龐大數(shù)量的纖維絲束的全部纖維絲排列在一定方向，認(rèn)為由于該現(xiàn)象，會(huì)產(chǎn)生X射線的取向度偏低的問(wèn)題。
本發(fā)明中的拉伸倍率λ，由原纖維絲徑do和拉伸后的纖維絲徑d，用下式表示。在此種情況下，恒定計(jì)算纖維絲的密度。纖維絲徑的測(cè)定，基于用掃描電子顯微鏡(SEM)按350倍或1000倍的倍率拍攝的照片，按10個(gè)點(diǎn)的平均值進(jìn)行。
λ＝(do/d)2本發(fā)明，對(duì)于生物降解性纖維絲，不需要特殊、高精度、高水準(zhǔn)的裝置，能夠容易用簡(jiǎn)單的方法得到極細(xì)的纖維絲。由此得到的極細(xì)纖維絲，可拉伸得到12μm以下、進(jìn)一步5μm以下、2μm、3μm的極細(xì)纖維絲，通過(guò)用區(qū)域拉伸法、區(qū)域熱處理法等再拉伸的纖維絲，還能夠得到3μm以下、2μm的超極細(xì)纖維絲。這些極細(xì)的生物降解性纖維絲，是通過(guò)100倍以上、進(jìn)一步500倍以上、1000倍以上的超高倍率拉伸能夠?qū)崿F(xiàn)的，能夠提供實(shí)現(xiàn)如此高倍率的拉伸的方法，不僅意味著可簡(jiǎn)單地得到極細(xì)的生物降解性纖維絲，而且還表明能夠高速生產(chǎn)極細(xì)的生物降解性纖維絲，在生產(chǎn)性方面的意義大。
另外，根據(jù)本發(fā)明能夠制造由極細(xì)纖維絲構(gòu)成的長(zhǎng)纖維無(wú)紡布。作為市場(chǎng)上的由極細(xì)纖維絲構(gòu)成的無(wú)紡布，有熔融吹煉無(wú)紡布，但是沒(méi)有纖維絲強(qiáng)度，此外，纖維絲徑從1μm到10μm不齊，此外還混有稱為條痕或硬球的小樹(shù)脂塊。本發(fā)明的無(wú)紡布，無(wú)這樣的缺陷，纖維絲徑在±1μm以內(nèi)，非常整齊，此外由于具有生物降解性，所以能夠用于農(nóng)業(yè)或尿布等要求生物降解性的種種用途。此外，盡管市場(chǎng)上正在研究由生物降解性纖維絲構(gòu)成的纖維束無(wú)紡布，但本發(fā)明的由纖維絲構(gòu)成的無(wú)紡布，既有強(qiáng)度，又有纖維絲徑小等效果。
本發(fā)明，能夠制造由生物降解性速度因徑而不同的纖維絲構(gòu)成的纖維產(chǎn)品，例如，絲、繩、布、針織物、無(wú)紡布等產(chǎn)品組，能夠與各自目的產(chǎn)品的生物降解性速度一致地構(gòu)成產(chǎn)品組。此外，能夠制造2～3μm的極細(xì)而且高度分子取向的纖維絲，由于極細(xì)，所以能夠形成生物降解性速度快的纖維絲。
此外本發(fā)明，能夠得到由聚乙醇酸等生物體內(nèi)降解吸收性聚合物構(gòu)成的極細(xì)纖維絲，能夠作為細(xì)且柔軟的手術(shù)用縫合線，由于纖維絲徑小，所以在生物體內(nèi)的降解性也好。
另外，本發(fā)明提供一種由生物體內(nèi)降解吸收性聚合物的極細(xì)纖維絲構(gòu)成的無(wú)紡布。由于纖維絲經(jīng)細(xì)，所以每單位面積的纖維絲數(shù)非常大(與纖維絲徑的二次冪的倒數(shù)成正比)，遮蔽能力增加。此外，本發(fā)明的由極細(xì)纖維絲構(gòu)成的無(wú)紡布的沒(méi)有硬球、纖維絲徑整齊、纖維絲的強(qiáng)度大等特征，也適合作為生物體內(nèi)降解吸收性無(wú)紡布的特性。因此，本發(fā)明的由生物體內(nèi)降解吸收性纖維絲構(gòu)成的無(wú)紡布，適合縫合替代材、粘連防止材、人工皮膚、細(xì)胞培養(yǎng)基材等廣泛用作。


圖1是用于制造本發(fā)明的被拉伸了的生物降解性纖維絲的連續(xù)法的工藝流程概念圖。
圖2表示用于從多處對(duì)本發(fā)明的原纖維絲照射紅外線光束的鏡子的配置的例子，A圖是俯視圖，B圖是側(cè)視圖。
圖3是從多處對(duì)本發(fā)明的原纖維絲照射紅外線光束的另一例子，表示具有多個(gè)光源時(shí)的側(cè)視圖。
圖4是再拉伸多根本發(fā)明的被拉伸了的生物降解性纖維絲時(shí)的工藝流程概念圖。
圖5是本發(fā)明所使用的送風(fēng)管的概念圖。
圖6是用于制造由本發(fā)明的被拉伸了的生物降解性纖維絲構(gòu)成的無(wú)紡布的工藝流程概念圖。
圖7是表示拉伸本發(fā)明的聚乳酸纖維后的纖維絲徑和雙折射等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖表。
圖8是表示拉伸本發(fā)明的聚乳酸纖維后的纖維絲徑和雙折射等的其它實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖表。
圖9是表示再拉伸本發(fā)明的被拉伸了的聚乳酸纖維后的纖維絲徑和雙折射等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖表。
圖10是表示拉伸本發(fā)明的聚乙醇酸纖維后的纖維絲徑和雙折射等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖表。
圖11是表示拉伸本發(fā)明的聚乙醇酸纖維絲后的纖維絲徑和雙折射等的其它實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖表。
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式的例子。圖1表示本發(fā)明的連續(xù)法的工藝流程的例子。原生物降解性纖維絲1，從卷繞在線軸11上的狀態(tài)拉出，經(jīng)由精梳機(jī)12，由送出夾持輥13a、13b以一定的速度送出。送出的原生物降解性纖維絲1，由引導(dǎo)件15限制位置，以一定速度下降。引導(dǎo)件15，用于正確地確定激光的照射位置和纖維絲的行進(jìn)位置，在圖中，使用內(nèi)徑0.5mm的注射針，但也可以使用細(xì)管或精梳機(jī)或圖6所示的蝸形線等。在引導(dǎo)件15的正下方，由激光振蕩裝置5對(duì)行進(jìn)的原生物降解性纖維絲1，向一定寬度的加熱區(qū)域M照射激光束6。該激光束6，優(yōu)選從圖2、圖3所示的多處照射。優(yōu)選由激光束6加熱，利用原纖維絲的自重或牽引夾持輥19賦予的拉伸張力，拉伸纖維絲，成為被拉伸了的生物降解性纖維絲16并下降，通過(guò)下降過(guò)程具備的熱處理區(qū)域17。被拉伸了的生物降解性纖維絲16，通過(guò)滑輪18，經(jīng)由牽引夾持輥19a、19b，由卷軸20卷取。在此種情況下，朝向滑輪18的被拉伸了的生物降解性纖維絲16的通路，有時(shí)設(shè)成生物降解性纖維絲的自由下落的軌跡p進(jìn)行拉伸、有時(shí)設(shè)成朝向滑輪18的直線的軌跡q進(jìn)行拉伸、有時(shí)設(shè)成它們中間的軌跡進(jìn)行拉伸，在軌跡q及軌跡p和軌跡q的中間位置，牽引張力關(guān)系到拉伸的張力，但在此種情況下，拉伸張力最好在10MPa以下。也可在滑輪18上設(shè)置張力測(cè)定機(jī)構(gòu)，由該機(jī)構(gòu)測(cè)定拉伸張力，作為其它方法，能夠利用分批法的測(cè)力傳感器測(cè)定，從同一送出速度及激光照射條件、拉伸倍率等的關(guān)系推導(dǎo)出。在用牽引卷軸20卷取之前，也能夠在加熱的拉伸輥21a、21b和拉伸輥22a、22b之間，按拉伸輥21和22的速度比，進(jìn)一步拉伸。此時(shí)的被拉伸了的生物降解性纖維絲的熱處理區(qū)域17，最好設(shè)在拉伸輥22的后面。此外，在同時(shí)拉伸多根原纖維絲的情況下，最好在牽引卷軸的稍前，用交織法等氣動(dòng)交織纖維絲。此外，在進(jìn)入滑輪18、牽引輥19稍前的位置等設(shè)置纖維絲徑測(cè)定裝置，通過(guò)反饋測(cè)定的纖維絲徑，控制牽引速度或送出速度等，能夠始終得到纖維絲徑一定的產(chǎn)品。
圖2表示從多處對(duì)原生物降解性纖維絲照射本發(fā)明采用的紅外線光束的方法的例子。A圖是俯視圖，B圖是側(cè)視圖。由紅外線照射器照射的紅外線光束31a，經(jīng)過(guò)原生物降解性纖維絲1通過(guò)的區(qū)域P(圖中的虛線內(nèi))，到達(dá)鏡子32，成為被鏡子32反射的紅外線光束31b，被鏡子33反射，成為紅外線光束31c。紅外線光束31c通過(guò)區(qū)域P，從最初的原纖維絲的照射位置經(jīng)過(guò)120度后，照射原纖維絲。通過(guò)區(qū)域P的紅外線光束31c，被鏡子34反射，成為紅外線光束31d，被鏡子35反射，成為紅外線光束31e。紅外線光束31e通過(guò)區(qū)域P，從與最初的原纖維絲的照射位置的先前的紅外線光束31c反向相隔120度后，照射原纖維絲1。這樣，通過(guò)3個(gè)紅外線光束31a、31c、31e，能夠從每隔120度對(duì)稱的位置均勻地加熱原纖維絲1。
圖3是本發(fā)明采用的從多處向原纖維絲照射紅外線光束的方法的另一例子，用俯視圖表示使用多個(gè)光源的例子。從紅外線發(fā)射裝置發(fā)射的紅外線光束41a，射向原生物降解性纖維絲1。此外，從另一紅外線發(fā)射裝置發(fā)射的紅外線光束41b也射向原生物降解性纖維絲1。另外，從再一紅外線發(fā)射裝置發(fā)射的紅外線光束41c也射向原生物降解性纖維絲1。這樣，來(lái)自多個(gè)光源的發(fā)射，采用多個(gè)以相對(duì)小規(guī)模的光源穩(wěn)定的廉價(jià)激光發(fā)射裝置，能夠形成為高功率的光源。另外，圖中表示光源為3個(gè)的情況，但也可以使用2個(gè)，或4個(gè)以上。尤其，在多根拉伸中，利用這樣的多個(gè)光源對(duì)拉伸特別有效。
圖4表示同時(shí)送出多根已根據(jù)本發(fā)明被拉伸了的生物降解性纖維絲、同時(shí)進(jìn)行拉伸的例子。卷繞在繞線管51a、51b、51c、51d、51e上的被拉伸了的生物降解性纖維絲52a、52b、52c、52d、52e，分別由送風(fēng)管53和管54輸送，被集中在空氣岐管55，成為纖維絲的集合體56。另外，由于送風(fēng)管53和管54中的生物降解性纖維絲52，由于在圖中顯得繁瑣所以未示出。未拉伸的原纖維絲的強(qiáng)度或楊氏模量小，被拉伸了的纖維絲52，由于纖度小、不耐張力，所以優(yōu)選繞線管51以一定速度旋轉(zhuǎn)，減小送出張力。用間距可變機(jī)構(gòu)57調(diào)整送出的纖維絲的集合體56，以使其行進(jìn)位置在激光束58的中心。在間距可變機(jī)構(gòu)57上設(shè)置引導(dǎo)件59，沿著其位置，通過(guò)齒條60和齒輪61微調(diào)纖維絲的行進(jìn)位置。間距可變機(jī)構(gòu)57，在圖中示出了只向一方向調(diào)整其的例子，但也能夠通過(guò)在垂直方向設(shè)置齒輪組，沿XY軸方向調(diào)整。被間距可變機(jī)構(gòu)57調(diào)整過(guò)位置的纖維絲集合體56，被激光束58加熱并拉伸，通過(guò)牽引機(jī)構(gòu)62將牽引速度調(diào)整到一定，卷取在由電機(jī)M驅(qū)動(dòng)的卷取繞線管63上。在該圖中，激光束58表示為1根，但最好是圖2或圖3的多根光束。此外，在圖中，表示直接卷繞在繞線軸上的例子，但優(yōu)選捻線卷繞或利用交織法等使纖維絲相互間交織地卷繞。此外，圖4表示利用紅外線再拉伸的例子，但是再拉伸，也能夠采用通常的輥拉伸或區(qū)域拉伸等其它拉伸方法。另外，導(dǎo)入送風(fēng)管53或管54的空氣，被引導(dǎo)原纖維絲1的通路，通過(guò)空氣流動(dòng)輸送纖維絲，在本發(fā)明的拉伸張力中加進(jìn)由送出空氣的風(fēng)速賦予的張力。另外，圖4作為被拉伸的纖維絲的再拉伸的例子進(jìn)行了說(shuō)明，同樣的機(jī)構(gòu)，也能夠用作未拉伸的原纖維絲的多根拉伸的方法。
圖5表示本發(fā)明所使用的送風(fēng)管的例子。圖A示出在通過(guò)纖維絲的主管71內(nèi)，按箭頭a所示導(dǎo)入的空氣通過(guò)支管72而與主管71合流。圖B示出雙重管73的內(nèi)部形成為空洞，按箭頭b所示導(dǎo)入的空氣通過(guò)設(shè)在雙重管內(nèi)壁上的多個(gè)孔74導(dǎo)向纖維絲的通路。圖C示出，在作為交織紡絲中所使用的空氣交織噴嘴75使用的噴嘴的例子中，從兩側(cè)c1、c2吹入空氣。這樣，之所以能夠沿纖維絲的行進(jìn)方向積極地送入空氣是因?yàn)樵诒景l(fā)明中拉伸張力小，不會(huì)因引導(dǎo)件等的阻力而阻礙纖維絲的行進(jìn)，此外，在制造無(wú)紡布的情況下，在用卷取張力不能積極地施加張力等時(shí)，也能借助空氣的風(fēng)勢(shì)施加張力。此外，圖C的噴嘴，即使在本發(fā)明的拉伸后的交織卷取時(shí)也能使用。另外，圖5的送風(fēng)管表示管狀的送風(fēng)管的例子，但也可以使用一部分被敞開(kāi)而形成槽狀的管。
圖6表示本發(fā)明的無(wú)紡布的制造的例子。以多根原生物降解性纖維絲1卷繞在繞線管81上的狀態(tài)，安裝在臺(tái)架82上(為避免繁瑣只圖示3根)。這些原生物降解性纖維絲1a、1b、1c，經(jīng)過(guò)引導(dǎo)件即蝸形線83a、83b、83c，通過(guò)送出夾持輥84a、84b的旋轉(zhuǎn)送出。送出的原生物降解性纖維絲1，在因自重而下降的過(guò)程中，利用從紅外線發(fā)射裝置85發(fā)射的線狀的紅外線光束加熱。用斜線表示原生物降解性纖維絲1行進(jìn)過(guò)程中的由紅外線光束形成的加熱部N的范圍。不被原生物降解性纖維絲1吸收而通過(guò)的光束，被虛線所示的凹面鏡86反射，返回并聚光在加熱部N。在紅外線發(fā)射裝置85側(cè)也設(shè)置凹面鏡(不過(guò)，來(lái)自紅外線發(fā)射裝置的光束的前進(jìn)部的窗口開(kāi)著)，但在圖中省略。原生物降解性纖維絲1，被加熱部N的紅外線的放射熱加熱，因在該部分下方的生物降解性纖維絲本身的自重而被拉伸，成為被拉伸了的生物降解性纖維絲87a、87b、87c，聚集在行進(jìn)著的傳送帶88上，形成纖維網(wǎng)89。從傳送帶88的背面，通過(guò)負(fù)壓吸引向箭頭d的方向吸引空氣，有助于纖維網(wǎng)89行進(jìn)的穩(wěn)定性。以負(fù)壓d賦予被拉伸了的生物降解性纖維絲87的張力進(jìn)行牽引有助于生物降解性纖維絲的細(xì)化或取向度的提高，這些張力也可看作本發(fā)明的由自重形成的張力的一部分。雖在圖中省略，但在傳送帶88的行進(jìn)方向上設(shè)置多級(jí)原生物降解性纖維絲1的多個(gè)繞線管81，設(shè)置多級(jí)夾持輥84或紅外線發(fā)射裝置等，以提高纖維網(wǎng)89的生產(chǎn)性。另外，如此在行進(jìn)方向設(shè)置多級(jí)送出夾持輥84等的情況下，紅外線發(fā)射裝置85、或凹面鏡86也可兼顧幾級(jí)的量。另外，當(dāng)只采用纖維絲的自重、來(lái)自傳送帶的負(fù)壓，拉伸張力不足，使拉伸或取向小的情況下，在將原纖維絲1導(dǎo)入紅外線光束部時(shí)，由送風(fēng)管導(dǎo)入空氣，作為使用的拉伸張力還加上由送出送風(fēng)管中的空氣的風(fēng)速賦予的張力。
實(shí)施例1使用作為原生物降解性纖維絲的由聚乳酸聚合物構(gòu)成的未拉伸纖維絲(纖維絲徑75μm、玻璃轉(zhuǎn)變溫度75℃、結(jié)晶溫度103℃、抗拉強(qiáng)度55MPa、雙折射0.0063)。使用該原纖維絲，在圖1的拉伸裝置中拉伸，且紅外線照射裝置使用圖2的鏡子。此時(shí)的激光振蕩裝置，使用(株)鬼冢硝子公司制的最大輸出10W的二氧化碳激光振蕩裝置。此時(shí)的激光束徑為4mm。以0.5m/min的送出速度送出該原纖維絲，將激光功率密度設(shè)定在24W/cm2，變化卷取速度而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖7表示從分批法求出通過(guò)實(shí)驗(yàn)取得的拉伸纖維絲的纖維絲徑、從纖維絲徑計(jì)算的拉伸倍率、被拉伸了的纖維絲的雙折射和X射線取向度、達(dá)到該纖維絲徑和取向度的拉伸張力的值。由圖7看出，在適當(dāng)條件下，纖維絲徑達(dá)到5μm以下、甚至達(dá)到3μm～1.2μm。拉伸倍率達(dá)到100倍以上、有的達(dá)到1000倍以上、甚至達(dá)到3900倍。雙折射，達(dá)到0.015(將0.01478四舍五入)以上、有的達(dá)到0.020以上、甚至達(dá)到0.033。X射線取向度達(dá)到60％以上、有的超過(guò)70％、甚至達(dá)到75％。如此情況下的拉伸張力在0.3MPa～2.5MPa的范圍。
實(shí)施例2圖8表示在實(shí)施例1的條件下將激光功率密度設(shè)定在12W/cm2時(shí)的例子。由圖8看出，纖維絲徑在5μm以下，拉伸倍率在100倍以上，達(dá)到500倍以上。如此情況下的拉伸張力在0.3MPa～2.7MPa的范圍。
實(shí)施例3利用區(qū)域拉伸法、區(qū)域退火法，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的方法得到的纖維絲進(jìn)行再拉伸及熱處理。圖9表示其結(jié)果。由圖9看出，拉伸倍率達(dá)到3900倍～15000倍，雙折射達(dá)到0.030以上、甚至達(dá)到0.040以上，高度分子取向。此外，得到纖維絲徑在3μm以下的2μm的超極細(xì)纖維絲。
實(shí)施例4使用作為原生物降解性纖維絲的由聚乙醇酸(低粘度品，在240℃下的粘度為1.24×1000Pa·S)構(gòu)成的未拉伸纖維絲(纖維絲徑82.34μm、熔點(diǎn)溫度219℃、抗拉強(qiáng)度89MPa、雙折射0.0043)。使用該原纖維絲，利用與實(shí)施例1相同的拉伸裝置、紅外線照射裝置拉伸。以0.5m/min的送出速度送出該原纖維絲，變化卷取速度地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖10表示通過(guò)實(shí)驗(yàn)取得的拉伸纖維絲的纖維絲徑、從纖維絲徑計(jì)算的拉伸倍率、被拉伸的纖維絲的雙折射。由圖10看出，在適當(dāng)條件下，纖維絲徑在5μm以下、細(xì)化到3μm～2.2μm。拉伸倍率達(dá)到100倍以上、有的達(dá)到1000倍以上，甚至達(dá)到1300倍。雙折射達(dá)到0.015以上、有的達(dá)到0.020以上，甚至達(dá)到0.027。
實(shí)施例5按實(shí)施例4的條件，使用由中粘度品(在240℃下的粘度為3.41×1000Pa·S)的原聚乙醇酸構(gòu)成的未拉伸纖維絲(纖維絲徑207μm、熔點(diǎn)溫度218℃、抗拉強(qiáng)度0.11GPa、雙折射0.0013)。使用該原纖維絲，利用與實(shí)施例4相同的拉伸裝置、紅外線照射裝置拉伸。以0.5m/min的送出速度送出該原纖維絲，變化卷取速度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖11表示通過(guò)實(shí)驗(yàn)取得的拉伸纖維絲的纖維絲徑、從纖維絲徑計(jì)算的拉伸倍率、被拉伸的纖維絲的雙折射。由圖11看出，在適當(dāng)條件下，纖維絲徑達(dá)到10μm以下，細(xì)化到5μm。拉伸倍率達(dá)到100倍以上，有的達(dá)到500倍以上，甚至達(dá)到1500倍。雙折射達(dá)到0.015以上，進(jìn)一步達(dá)到0.020以上，甚至達(dá)到0.026。
實(shí)施例6通過(guò)在170℃進(jìn)一步拉伸由本發(fā)明的實(shí)施例4的方法得到的2.5μm的拉伸纖維絲，得到纖維絲徑1.82μm、雙折射0.056的纖維絲。市售的聚乙醇酸制的縫合線用纖維絲為纖維絲徑14μm、雙折射0.060，由此得出，利用本發(fā)明得到的纖維絲極細(xì)，而且取向度也接近市售品。
本發(fā)明涉及生物降解性纖維絲的拉伸，本發(fā)明的被拉伸了的生物降解性纖維絲，可用于要求生物降解性的農(nóng)業(yè)用繩、多用無(wú)紡布、尿布用無(wú)紡布等，此外，生物體內(nèi)降解吸收性纖維絲，也能以手術(shù)用縫合線或無(wú)紡布的方式用于縫合用替代材或粘連防止材等。
權(quán)利要求書(shū)(按照條約第19條的修改)1.(修正后)一種被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造方法，其中原生物降解性纖維絲，通過(guò)用從多個(gè)方向照射的紅外線光束加熱，以每單絲10MPa以下的張力，拉伸到100倍以上的拉伸倍率。
2.(刪除)3.(刪除)4.如權(quán)利要求1所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造方法，其中所述被拉伸了的生物降解性纖維絲，被設(shè)在其后的加熱區(qū)域熱處理。
5.如權(quán)利要求4所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造方法，其中所述熱處理，利用區(qū)域熱處理法進(jìn)行。
6.如權(quán)利要求1所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造方法，其中所述被拉伸了的生物降解性纖維絲，被進(jìn)一步拉伸。
7.如權(quán)利要求6所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造方法，其中所述進(jìn)一步拉伸，利用區(qū)域拉伸法進(jìn)行。
8.如權(quán)利要求1所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造方法，其中所述原生物降解性纖維絲，被同時(shí)送出多根，在同一光束內(nèi)被同時(shí)拉伸。
9.一種由被拉伸了的生物降解性纖維絲構(gòu)成的無(wú)紡布的制造方法，其中權(quán)利要求1中的所述被拉伸了的生物降解性纖維絲，被聚集在行進(jìn)的傳送帶上。
10.(刪除)11.一種被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造裝置，其具有由生物降解性纖維絲構(gòu)成的原生物降解性纖維絲的送出機(jī)構(gòu)；紅外線加熱裝置，構(gòu)成為通過(guò)對(duì)送出的原生物降解性纖維絲，從多處照射紅外線光束，在原生物降解性纖維絲的中心沿纖維絲的軸向上下4mm以內(nèi)的范圍加熱；控制機(jī)構(gòu)，進(jìn)行控制使通過(guò)施加10MPa以下的張力將該加熱的原生物降解性纖維絲拉伸到100倍以上。
12.如權(quán)利要求11所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造裝置，其中所述紅外線光束，是通過(guò)激光振蕩裝置發(fā)射的激光。
13.如權(quán)利要求11所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造裝置，其中所述紅外線光束發(fā)射裝置，具有用于使同一光束反射而從多處照射在原纖維絲上的鏡子。
14.如權(quán)利要求11所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造裝置，其中所述紅外線光束放射裝置，具有從多處照射在原纖維絲上的多個(gè)光源。
15.(刪除)16.如權(quán)利要求11所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造裝置，其中設(shè)置具有加熱區(qū)域的加熱裝置，而熱處理被拉伸了的生物降解性纖維絲。
17.(刪除)18.如權(quán)利要求11所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造裝置，其中在用紅外線光束加熱所述原生物降解性纖維絲之前，設(shè)有限制該纖維絲的位置的引導(dǎo)件，并具有能夠微調(diào)該引導(dǎo)件的引導(dǎo)位置的位置控制裝置。
19.一種由被拉伸了的生物降解性纖維絲構(gòu)成的無(wú)紡布的制造裝置，其構(gòu)成是在權(quán)利要求11的所述被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造裝置中，設(shè)有行進(jìn)的傳送帶，在該傳送帶上聚集被拉伸了的生物降解性纖維絲。
20.(刪除)21.一種被拉伸了的生物降解性極細(xì)纖維絲，其中權(quán)利要求1的所述被拉伸了的生物降解性纖維絲的X射線取向度在60％以上，該被拉伸了的纖維絲徑在12μm以下。
22.一種被拉伸了的生物降解性極細(xì)纖維絲，其中權(quán)利要求1的所述被拉伸了的生物降解性纖維絲，由聚乳酸或聚乙醇酸構(gòu)成，該被拉伸了的纖維絲的雙折射在0.015以上，該被拉伸了的纖維絲徑在12μm以下。
23.(修正后)一種生物降解性無(wú)紡布，其由權(quán)利要求1的所述被拉伸了的生物降解性纖維絲構(gòu)成。
24.一種由被拉伸了的生物降解性纖維絲構(gòu)成的纖維產(chǎn)品，其是由權(quán)利要求1的所述被拉伸了的生物降解性纖維絲構(gòu)成的纖維產(chǎn)品組，該纖維產(chǎn)品組各自的纖維絲徑不同，通過(guò)該纖維絲徑的差異使生物降解速度不同。
權(quán)利要求
1.一種被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造方法，其中原生物降解性纖維絲，通過(guò)用紅外線光束加熱，以每單絲10MPa以下的張力，拉伸到100倍以上的拉伸倍率。
2.如權(quán)利要求1所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造方法，其中所述張力，是通過(guò)原生物降解性纖維絲的本身的自重而賦予的張力。
3.如權(quán)利要求1所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造方法，其中所述紅外線光束，在以纖維絲的中心沿纖維絲的軸向上下4mm以內(nèi)的范圍內(nèi)，被從多個(gè)方向加熱。
4.如權(quán)利要求1所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造方法，其中所述被拉伸了的生物降解性纖維絲，被設(shè)在其后的加熱區(qū)域熱處理。
5.如權(quán)利要求4所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造方法，其中所述熱處理，利用區(qū)域熱處理法進(jìn)行。
6.如權(quán)利要求1所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造方法，其中所述被拉伸了的生物降解性纖維絲，被進(jìn)一步拉伸。
7.如權(quán)利要求6所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造方法，其中所述進(jìn)一步拉伸，利用區(qū)域拉伸法進(jìn)行。
8.如權(quán)利要求1所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造方法，其中所述原生物降解性纖維絲，被同時(shí)送出多根，在同一光束內(nèi)被同時(shí)拉伸。
9.一種由被拉伸了的生物降解性纖維絲構(gòu)成的無(wú)紡布的制造方法，其中權(quán)利要求1中的所述被拉伸了的生物降解性纖維絲，被聚集在行進(jìn)的傳送帶上。
10.一種被拉伸了的生物降解性纖維絲的拉伸啟動(dòng)方法，其中在權(quán)利要求1中的所述被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造方法中，所述原生物降解性纖維絲，通過(guò)因自重而產(chǎn)生的張力被拉伸，然后，以規(guī)定的牽引速度被拉伸。
11.一種被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造裝置，其具有由生物降解性纖維絲構(gòu)成的原生物降解性纖維絲的送出機(jī)構(gòu)；紅外線加熱裝置，構(gòu)成為通過(guò)對(duì)送出的原生物降解性纖維絲，從多處照射紅外線光束，在原生物降解性纖維絲的中心沿纖維絲的軸向上下4mm以內(nèi)的范圍加熱；控制機(jī)構(gòu)，進(jìn)行控制使通過(guò)施加10MPa以下的張力將該加熱的原生物降解性纖維絲拉伸到100倍以上。
12.如權(quán)利要求11所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造裝置，其中所述紅外線光束，是通過(guò)激光振蕩裝置發(fā)射的激光。
13.如權(quán)利要求11所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造裝置，其中所述紅外線光束發(fā)射裝置，具有用于使同一光束反射而從多處照射在原纖維絲上的鏡子。
14.如權(quán)利要求11所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造裝置，其中所述紅外線光束放射裝置，具有從多處照射在原纖維絲上的多個(gè)光源。
15.如權(quán)利要求12所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造裝置，其中所述激光振蕩裝置是所述激光束的功率密度在10W/cm2以上的二氧化碳激光器。
16.如權(quán)利要求11所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造裝置，其中設(shè)置具有加熱區(qū)域的加熱裝置，而熱處理被拉伸了的生物降解性纖維絲。
17.如權(quán)利要求11所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造裝置，其構(gòu)成是還附加有拉伸裝置。
18.如權(quán)利要求11所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造裝置，其中在用紅外線光束加熱所述原生物降解性纖維絲之前，設(shè)有限制該纖維絲的位置的引導(dǎo)件，并具有能夠微調(diào)該引導(dǎo)件的引導(dǎo)位置的位置控制裝置。
19.一種由被拉伸了的生物降解性纖維絲構(gòu)成的無(wú)紡布的制造裝置，其構(gòu)成是在權(quán)利要求11的所述被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造裝置中，設(shè)有行進(jìn)的傳送帶，在該傳送帶上聚集被拉伸了的生物降解性纖維絲。
20.如權(quán)利要求11所述的被拉伸了的生物降解性纖維絲的制造裝置，其中所述控制，構(gòu)成為測(cè)定所述被拉伸了的生物降解性纖維絲徑，調(diào)節(jié)卷取速度或/及送出速度。
21.一種被拉伸了的生物降解性極細(xì)纖維絲，其中權(quán)利要求1的所述被拉伸了的生物降解性纖維絲的X射線取向度在60％以上，該被拉伸了的纖維絲徑在12μm以下。
22.一種被拉伸了的生物降解性極細(xì)纖維絲，其中權(quán)利要求1的所述被拉伸了的生物降解性纖維絲，由聚乳酸或聚乙醇酸構(gòu)成，該被拉伸了的纖維絲的雙折射在0.015以上，該被拉伸了的纖維絲徑在12μm以下。
23.一種生物降解性無(wú)紡布，由權(quán)利要求1的所述被拉伸了的生物降解性纖維絲構(gòu)成。
24.一種由被拉伸了的生物降解性纖維絲構(gòu)成的纖維產(chǎn)品，其是由權(quán)利要求1的所述被拉伸了的生物降解性纖維絲構(gòu)成的纖維產(chǎn)品組，該纖維產(chǎn)品組各自的纖維絲徑不同，通過(guò)該纖維絲徑的差異使生物降解速度不同。
全文摘要
本發(fā)明在于一種利用聚乳酸或聚乙醇酸等生物降解性纖維絲，無(wú)需特殊的、高精度的、高水準(zhǔn)的裝置，通過(guò)簡(jiǎn)單的方法，就能制造極細(xì)的生物降解性纖維絲，用紅外線光束加熱生物降解性纖維絲，用10MPa以下的張力，將該加熱的原纖維絲拉伸到100倍以上，而得到被高度分子取向的12μm以下、2μm～3μm的極細(xì)纖維絲。
文檔編號(hào)D02J13/00GK1914364SQ20058000346
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2005年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月26日
發(fā)明者鈴木章泰 申請(qǐng)人:株式會(huì)社山梨Tlo