CH641949A5 - Gipsmischung fuer versteifende medizinische stuetzverbaende. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Gipsmischung, welche sich für die Herstellung von versteifenden Stützverbänden für medizinische Zwecke eignet.
Für die Herstellung derartiger Verbände sind bereits zahlreiche Streichmassen auf der Basis von Gips oder Vorprodukte auf der Grundlage synthetischer Substanzen, welche sich in erster Linie durch Polymerisation, Kondensation oder Verdunsten von erweichenden Lösungsmitteln nach Anlegen des Verbandes verfestigen, vorgeschlagen und angewendet worden.
Mit dem Ziel, den sich gegenüber den synthetischen Produkten insbesondere durch eine gute Modellierbarkeit und Hautverträglichkeit auszeichnenden Gips wasserunempfindlicher, stabiler und durch Materialeinsparung bis zu einem gewissen Grade leichter zu machen, wurden diesem ebenfalls schon die verschiedensten monomeren und polymeren Substanzen gelöst, emulgiert oder trocken zugegeben.
Trotz beachtlicher Fortschritte der Verbandstofftechnik erfüllen jedoch die bekannten Produkte nicht alle an sie gestellten Anforderungen. Das heisst, es besteht nach wie vor ein praktisches Bedürfnis nach Beschichtungsmassen für die Herstellung von versteifenden Verbänden, welche unter Beibehaltung der bewährten Eigenschaften des Gipses diesen deutlich verbessern, und zwar sowohl hinsichtlich seiner mechanischen Belastbarkeit und Wasserfestigkeit als auch vor allem seines Gewichtes.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 definierte Gipsmischung.
Als «feindispers» können Polymerisate einer Korngrösse im Bereich von 0,5-100 (im einer mittleren Teilchengrösse von 30-70 um betrachtet werden.
Als Gips-Komponente des erfindungsgemässen Gemisches lassen sich die schnell abbindenden, für diesen Zweck üblichen gebrannten Gips-Typen, die im wesentlichen als Gips-Halbhydrat vorliegen, einsetzen, wobei bekanntlich für die gute Modellierbarkeit in erster Linie der Feinheitsgrad des Produktes ausschlaggebend ist. Da der Abbindevorgang^ exotherm ist, werden ausserdem solche Typen bevorzugt, bei denen die Wärmeabgabe trotz der kurzen Abbindezeit nur langsam erfolgt und deshalb zu keinen Gewebeschädigungen führt.
Die Auswahl der polymeren Komponente b) ist dagegen von erfindungswesentlicher Bedeutung, da nur hochvernetzte, notwendigerweise in Wasser redispergierbare Polyvinyl-ester pulverförmiger Konsistenz die Festigkeit, d.h. die Biegefestigkeit und Schlagzähigkeit, sowie die Beständigkeit der abgebundenen Gipsmischung gegenüber Einwirkung von Feuchtigkeit in dem erforderlichen Masse erhöhen. Die Steigerung der Schlagzähigkeit kann je nach zugesetzter Menge bis zu 100% betragen und ermöglicht dadurch eine Verringerung des anzulegenden Verbandes in entsprechendem Umfang. Die Steigerung der Biegefestigkeit beträgt im allgemeinen bis zu 25%, jeweils bezogen auf den Gips ohne Zusätze. Diese ausgezeichnete Verbesserung der mechanischen und physikalischen Eigenschaften des Gipses wird durch andere, unvernetzte oder weniger stark vernetzte Poly vinyl-esterpulver nur in sehr viel geringerem Masse erreicht. So kann man die Schlagzähigkeit durch weniger stark vernetzte oder unvernetzte Polyvinylacetatpulver maximal um 20% und die Biegefestigkeit maximal um 6% steigern.
Vorzugsweise werden hochvernetzte Mischpolymerisate aus Vinylacetat und Vinylester höherer Carbonsäuren eingesetzt. Besonders vorteilhaft haben sich dabei in der Praxis Mischpolymerisate aus Vinylacetat und Vinylestern der «Versatiesäuren» (das sind verzweigte, gesättigte Monocarbonsäuren mit 9-11 C-Atomen), welche in bekannter Weise mit difunktionellen Verbindungen vernetzt sind, bewährt. Der Vernetzungsgrad der Polymerisate, der über ihre Löslichkeit in Essigester bestimmt wurde, sollte vorzugsweise einen unlöslichen Anteil von mindestens 60 Gew.-%, insbesondere von 65 Gew.-%, ergeben.
Durch den Zusatz der hochvernetzten pulverförmigen Polyvinylester lässt sich das Gewicht der aus den erfindungsgemässen Gipsmischungen hergestellten Verbände in mehrfacher Hinsicht senken. Da die pulverförmigen Produkte spezifisch leichter sind als abgebundener Gips, wird das Gewicht der Mischungen entsprechend dem Ersatz von Gips durch die Polymere reduziert. Die starke Erhöhung der Schlagzähigkeit erlaubt es ausserdem, bei gleicher Belastbarkeit der Stützverbände diese mit wesentlich geringerer Dicke und damit für den Patienten weniger belästigend anzulegen.
Zusätzlich lässt sich gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Dichte und dadurch das Gewicht der Gipsmischung noch weiter verringern durch Zumischen von sog. Leichtfüllstoffen, d.h. Produkten mit einem Schüttgewicht bis zu 0,1 g/cm3. Wesentlich ist dabei, dass die Herabsetzung der Dichte des Gipses auch im abgebundenen Zustand erhalten bleibt. Es eignen sich beispielsweise keine Füllstoffe, deren geringe Dichte aufgrund einer faser-, fieder- oder sternförmigen Struktur erzielt wird. In einen derartigen Füllstoff dringen beim Abbinden die wachsenden Gipskristallnadeln verdichtend ein, und der beabsichtigte Effekt wird nicht erreicht. Deshalb werden solche anorganischen oder organischen Produkte bevorzugt, die ihre Leichtigkeit durch eine zellige oder hohlkugelartige Struktur erhalten. Die mechanische Stabilität dieser Leichtfüllstoffe sollte dabei so gross sein, dass ihre Struktur auch nach dem Verarbeiten erhalten bleibt, ausserdem sollen sie in dem zum Auftragen benötigten organischen Dispergiermittel nicht löslich sein.
Besonders gut haben sich Glashohlkugeln mit einem geringen Teilchendurchmesser von ca. 50-150 p. sowie Polyurethan- bzw. Polyharnstoffhohlkugeln als Füllstoffe bewährt.
Jedoch lassen sich auch Hohlperlen aus zahlreichen anderen Rohstoffen verwenden, sofern diese physiologisch un2
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bedenklich und vollkommen hautverträglich sind, keine störenden Wechselwirkungen mit dem Vinylesterpulver und dem Gips eingehen sowie dessen gute Verarbeitbarkeit nicht beeinträchtigen.
Als derartige weitere Ausgangssubstanzen kommen beispielsweise Polyolefine, wie Polyäthylen, Polypropylen, Polyisobutylen und deren Mischpolymerisate; Poly-vinylverbindungen, wie Acrylsäurederivate; Vinyliden-Acrylnitril-Copolymere; Polystyrol oder Styrol-Butadien-Blockmischpolymere; Polyamide oder geeignete hochmolekulare Naturprodukte, wie Zellulose und deren Derivate, in Frage. Auch anorganische Produkte, wie Perlit, ein lockeres Pulver vulkanischen Ursprungs, oder Quarz-Hohlperlen, können eingesetzt werden.
Um die Trocknungsdauer der Gipsverbände nicht unnötig zu verlängern, sollten die Hohlperlen eine weitgehend wasserundurchlässige Aussenhaut besitzen, so dass sie sich beim Durchfeuchten der Binden vor dem Gebrauch nicht mit Wasser vollsaugen können, auch dürfen sie in dem zur Herstellung von gestrichenen Binden verwendeten organischen Dispergiermittel oder Dispergiermittelgemisch nicht quellbar oder löslich sein.
Durch den Zusatz der Leichtfüllstoffe wird in erwünschter Weise zwar die Dichte der Gipsmischung sehr stark herabgesetzt, jedoch gleichzeitig unvermeidlich die Festigkeit des Gipses, gemessen als Biegefestigkeit und Schlagzähigkeit, beeinträchtigt. Die Beeinträchtigung erfolgt annähernd linear zur Abnahme der Dichte. Diese negativen Auswirkungen können die beschriebenen Polyvinylester bis zu einem solchen Grade ausgleichen, dass in den angegebenen Grenzen nach der Aushärtung ein mechanisch äusserst stabiler und sehr leichter, luftdurchlässiger Gipsverband erhalten wird, der in seinen mechanischen Eigenschaften den handelsüblichen Gipsverbänden gleicht, jedoch eine bis zu 40% geringere Dichte aufweist. Mit geringer vernetzten oder unver-netzten Polyvinylacetatpulvern gelingt diese Kompensation nicht.
Die neuartigen Gipsbinden erlauben es, Stützverbände insbesondere bei Kindern und Kleintieren an Stellen anzulegen, an denen dies bisher mit den herkömmlichen Binden aufgrund ihres Gewichtes und ihrer nicht unterschreitbaren Dicke nicht möglich war.
Unter den weiteren Zusatz- und/oder Hilfsstoffen sind solche Verbindungen zu verstehen, die üblicherweise in erster Linie als Verarbeitungshilfsmittel zugesetzt werden. Das sind beispielsweise Bindemittel, wie Polyvinylalkohol, Gelatine, Dextrin, Stärke, Tragant, Carboxymethylcellulose und andere Cellulose-Derivate, ferner Dispergiermittel, wie Polyvinylpyrrolidon oder Polyoxyäthylentriglyzerid, die die
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Gipsmischung vor der Verarbeitung in dem Lösungsmittel homogen verteilt halten und verhindern, dass es zu einem Absetzen des Gipses oder einem Aufschwemmen der Leichtfüllstoffe kommt. Hierzu sind ferner gegebenenfalls Farb-5 stoffe, Verdickungsmittel, Desinfektionsmittel oder auch Abbindebeschleuniger für den Gips zu rechnen.
Die Verarbeitung der erfindungsgemässen Gipsmischung zu Gipsbinden für die Herstellung versteifender Stützverbände kann in bekannterWeise erfolgen, indem die Mischung io auf das Trägermaterial nur gestreut wird oder besser mit einem leichtflüchtigen organischen, wasserfreien Lösungsmittel versetzt und als dicke Dispersion ausgestrichen wird. Die gestrichene Binde wird dann bei mässiger Wärme getrocknet, wobei nach dem Verdunsten des Lösungsmittels das i5 Bindemittel die Gipsmischung auf der Unterlage fixiert.
Als Trägermaterial für die Gipsmischung können die gebräuchlichen unelastischen oder bis zu einem gewissen Grade auch elastische Gewebe, vorzugsweise Mull, oder unge-webte textilartige Vliese eingesetzt werden, sofern sie ge-20 nügend schmiegsam sowie wasserdampf- und luftdurchlässig sind.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern sowie ihre vorteilhaften Eigenschaften vergleichend darstellen. Prozentuale Konzentrationsangaben sind ge-25 wichtsmässig. Die Bezeichnung «PVAC-Pulver» bzw. «-Dispersionspulver» bezieht sich auf ein Mischpolymerisat aus Vinylacetat und «Versaticsäure»-Estern.
Zur Untersuchung der Eigenschaften und für die Vergleichsmessungen wurden die Gipsmischungen mit Wasser 30 versetzt und in Formen eingestrichen, so dass nach dem Erhärten Stäbe von 12 cm Länge, 1,5 cm Breite und 1,0 cm Höhe (DIN-Normstäbe, 18 cm3 Volumen) entstanden. Die Stäbe wurden nach dem Erhärten und Trocknen gewogen und aus dem Gewicht die Dichte ermittelt.
35 Zur Prüfung der mechanischen Festigkeit wurde die Schlagzähigkeit der Stäbe mit dem Schlagbiegeversuch gemäss DIN 53453 und die Biegefestigkeit mit dem Biegeversuch gemäss DIN 53452 bestimmt.
40 Beispiele 1-6
und Vergleichsversuch a
Es wurden verschiedene Mischungen aus reinem, gebranntem Gips (Hersteller Fa. Merck) und hochvernetztem PVAC Dispersionspulver (65 Gew.-% in Essigester unlösli-45 eher Anteil) im jeweils angegebenen Mischungsverhältnis hergestellt, mit je 100 ml Wasser verrührt und zu Normstäben verarbeitet. Nach dem Trocknen und Aushärten wurde ihre Schlagzähigkeit, Biegefestigkeit und Dichte gemessen und der Mittelwert aus je 5 Messungen angegeben.
Tabelle 1
Beispiel bzw.
Gips
PVAC-Pulver
Schlagzähigkeit
Biegefestigkeit
Dichte
Versuch
(g)
(g)
(J/m2)
(N/mm2)
(g/cm3)
1
155,2
4,8
550
5,05
1,227
97%
3%
2
150,4
9,6
621
4,83
1,165
94%
6%
3
145,6
14,4
711
4,69
1,15
91%
9%
4
140,8
19,2
834
4,46
1,093
88%
12%
5
128,0
32,0
984
4,01
1,041
80%
20%
6
112,0
48,0
1046
3,06
0,94
70%
30%
a
160,0
0
540
4,16
1,199
100%
0%
641949 4
Vergleichsversuche b-f wurde jedoch weniger stark vernetztes eingesetzt. Die Mes-
Wie für die Beispiele 1-6 beschrieben, wurden Stäbe aus sungen zeigen, dass diese Polymeren den Gips in deutlich gegebranntem Gips und PVAC-Dispersionspulver hergestellt ringerem Masse verstärken.
und vermessen. Anstatt hochvernetztem Polyvinylacetat
Tabelle 2
Versuch
Gips
PVAC-Pulver
Schlagzähigkeit
Biegefestigkeit
(g)
(g)
(J/m2)
(N/mm2)
b
152
8 gA
555
4,41
95%
5%
c
144
16 g A
539
3,81
90%
10%
d
128
32 gA
621
3,70
80%
20%
e
144
16 g B
531
3,97
90%
10%
f
120
40 g B
670
3,27
75%
25%
A=PVAC-Dispersionspulver mit 35 Gew.-% unlöslichem Anteil B=PVAC-Dispersionspulver mit 41,5 Gew.-% unlöslichem Anteil
Beispiele 7-17 Es wurden, wie für die Beispiele 1-6 beschrieben, Stäbe aus gebranntem Gips, hochvernetztem PVAC-Pulver und Polyurethan (PU)-hohlperlen (Schüttgewicht 0,02) sowie mit Glashohlkugeln (Schüttgewicht 0,082) hergestellt und ver25
messen. In den Beispielen 11 und 12 wurden dabei beim Anrühren 120 bzw. 130 ml Wasser zugesetzt anstatt 100 ml.
Man erkennt, dass die Gipsmischungen im Vergleich zu den folgenden Vergleichsversuchen g-m sehr viel höhere Schlagzähigkeiten aufweisen.
Tabelle 3
Beispiel
Gips (g)
PVAC-Pulver (g)
PU-Füllstoff (g)
Dichte (g/cm3)
Schlagzähigkeit (J/m2)
7
140,8
9,6
9,6
0,703
629
88%
6%
6%
8
137,6
11,2
11,2
0,652
589
86%
7%
7%
9
116,8
32,0
11,2
0,602
850
73%
20%
7%
10
100,8
48,0
11,2
0,576
1128
63%
30%
7%
11
123,2
24,0
12,8
0,572
703
77%
15%
8%
12
112,0
32,0
16,0
0,469
866
70%
20%
10%
Glashohlkugeln
(g)
13
140,8
9,6
9,6
0,827
583
88%
6%
6%
14
146,0
1,6
14,4
0,788
563
90%
1%
9%
15
141,6
4,0
14,4
0,773
582
88,5%
2,5%
9%
16
137,6
8,0
14,4
0,764
627
86%
5%
9%
17
131,2
14,4
14,4
0,760
605
82%
9%
9%
Vergleichsversuche g-m 6s stoffe zwar die Dichte sehr stark herabgesetzt, gleichzeitig
Für diese Vergleichsversuche wurden Normstäbe nur aus aber auch die Schlagzähigkeit und Biegefestigkeit deutlich einem Gips/Füllstoff-Gemisch hergestellt und wie üblich beeinträchtigt wird.
vermessen. Die Messwerte zeigen, wie durch die Leichtfüll-
5
Tabelle 4
641949
Versuch
Gips
Füllstoff
Dichte
Schlagzähig
(g)
(g)
(g/cm3)
keit (J/m2)
g
155,2
4,8 g €
0,918
474
97%
3%
h
150,4
9,6 g C
0,730
368
94%
6%
i
145,6
14,4 g C
0,534
302
91%
9%
k
140,8
19,2 g C
0,432
270
88%
12%
1
150,4
9,6 g D
0,913
424
94%
6%
m
145,6
14,4 g E
0,849
305
91%
9%
C=Polyurethanhohlperlen-Pulver (Schüttgewicht 0,02)
D=Perlit K lf- anorganisches, lockeres Pulver vulkanischen Ursprungs (Schüttgewicht 0,055) E=Glashohlkugeln (Schüttgewicht 0,082)
nach der Aushärtung deren Wasserfestigkeit geraessen. Hier-Beispiele 18-27 für wurden die Stäbe wie bei der Dünnschichtchromatogra-
und Vergleichsversuche n-p phie in eine Glaskammer gestellt, deren Boden 1 cm hoch
Wie für die Beispiele 1-6 beschrieben, wurden Norm- 25 mit Wasser bedeckt war, und die Steighöhe des Wassers pro stäbe der angegebenen Zusammensetzung hergestellt und Zeiteinheit bestimmt.
Tabelle 5
Beispiel
Gips
PU
PVAC
Hilfsstoffe
Mischung/
Steighöhe
Zeitdauer
Steigge bzw.
(%)
(%)
(%)
(%)
H20(g)
(cm)
(h)
schwindig
Versuch
keit (cm/h)
18
85,3
7
7
0,7
160/140
7,5
6
1,25
19
86
10
3
1
160/140
10
3,5
2,9
20
79,5
10
10
0,5
160/140
1
6
0,16
21
81
7
10
2
160/110
3
6
0,5
22
86,5
3
10
0,5
160/100
5,5
6
0,92
23
73
7
20
-
160/100
2
6
0,33
24
63
7
30
-
160/100
0v
6
0
25
97
0
3
-
160/100
10
2,33
4,29
26
91
0
9
-
160/100
10
6
1,6
27
88
0
12
-
160/100
2
6
0,33
n
97
3
0
-
160/100
10
1,5
6,67
0
91
9
0
-
160/140
10
0,75
13,33
P
88
12
0
-
160/160
10
0,80
12,5
s
Claims (4)
1. Gipsmischung für versteifende, medizinische Stützverbände, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Komponente a) 55-97 Gew.-% gebrannten Gips und als Komponente b) 1-30 Gew.-% eines pulverförmigen, hochvernetzten, d.h. mit einem in Essigester unlöslichen Anteil von mehr als 50 Gew.-% feindispersen Polyvinylesters enthält.
2. Gipsmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente b) ein wasserdispergierbares, pulverförmiges, mit difunktionellen Verbindungen vernetz-tes Mischpolymerisat aus Vinylacetat und höheren Vinyl-estern, vorzugsweise einem Gemisch von Vinylestern verzweigter, gesättigter Monocarbonsäuren mit 9-11 C-Ato-men, mit einem in Essigester unlöslichen Anteil von mehr als 60 Gew.-% ist, und dass deren Mengenanteil vorzugsweise 3-30 Gew.-% beträgt.
3. Gipsmischung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischpolymerisat in Essigester zu etwa 65 Gew.-% unlöslich ist.
4. Gipsmischung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausserdem als Komponente c) bis zu 12 Gew.-% zelligen, porösen oder hohlkugelartigen Leichtfüllstoff mit einem Schüttgewicht von bis zu 0,1 g/cm3 sowie gegebenenfalls weitere Zusatz-und/oder Hilfsstoffe enthält.
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