DD156215A5

DD156215A5 - Verbessertes hohlfaser-trennelement und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DD156215A5
Application number: DD80221081A
Authority: DD
Inventors: Roger B Hornby; Bennie J Lipps; Charles E Savage
Original assignee: Cordis Dow Corp
Priority date: 1979-05-14
Filing date: 1980-05-13
Publication date: 1982-08-11
Also published as: GB2052300A; JPS5935641B2; DE3017634A1; DE3050758C2; NL8002792A; AU532944B2; IT8048648A0; AU5814180A; ATA259480A; DK191380A; SE8003553L; BE883260A; GB2052300B; DE3017634C2; NZ193577A; BR8002969A; US4269712A; JPS55157305A; IT1143159B; CA1156565A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Hohlfaser-Trennelement und ein Verfahren zu seiner Herstellung fuer die Anwendung beispielsweise in kuenstlichen Nieren. Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Trennelementes. Das neue Hohlfaser-Trennelement, welches ein Buendel kontinuierlicher semipermeabler Hohlfasern einschliesst, ist erfindungsgemaess dadurch gekennzeichnet, dass das Buendel eine Vielzahl von langgestreckten Fasern mit einem Mittelteil und zwei entgegengesetzten Endteilen und einer Rohrwand an jedem der Endteile aus verfestigtem Giessharz, welche die Fasern aeusserlich miteinander verbindet, einschliesst; jede Rohrwand ein axial sich erstreckendes Scheibenteil einstueckig mit einem kegelstumpffoermig verjuengten Aussenteil, das axial nach aussen und radial nach innen von der axialen Aussenflaeche des Scheibenteils abgeschraegt ist und in einer ebenen Aussenendflaeche endet, welche die offenen Enden der Fasern darin freigibt, einschliesst, wobei mindestens ein Teil des scheibenfoermigen Teils angrenzend an sein axiales Innenende eine Umfangsflaeche aufweist, die radial und axial nach aussen vom Innenende abgeschraegt ist.

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen an semipermeablen Hohlfaserelementen der Art, wie sie in der US-PS 3 228 876 offenbart sind. Solche Elemente eignen sich für die Verwendung bei Osmoseverfahren in der Induötri% Ultrafiltration- und Dialyse-Verfahren und sind besonders für klinische Anwendungen geeignet, wie für die Sauerstoffbehandlung von Blut, die Reinigung durch Hämodialyse oder Hämofiltration.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die in der eben genannten US-PS beschriebenen semipermeable» Hohlfaserelemente haben ihren größten Einsatz in künstlichen Nieren, die die allgemeine Konfiguration eines Rohr- und Hülle-Wärmeaustauschers haben, ähnlich wie in der US-PS 3 228 377 gezeigt, gefunden. Solche Vorrichtungen verbinden oder verkitten das Hohlfaserbündel an seinen beiden Enden in einer rohrförmigen Hülle unter Verwendung einer Rohrwand aus verfestigtem Gießharz und Abdichten des äußeren Randes der Rohrwand mit der Innenwand der Hülle bzw. des Mantels. Das Außenende der Rohrwand ist quer durchtrennt unter Bildung einer ebenen Außenendfläche, die die offenen Faserenden freigibt. Die ebene Fläche wird dann die Innenwand einer sich nach außen erstreckenden angrenzenden Blutkammer.

Rohrwände für künstliche Nieren werden typischerweise durch Schleudergießen eines gießbaren Syntheseharzes um die Faserendteile herum hergestellt, wobei das Faserbündel so in der Hülle bzw. dem Mantel in Stellung gebracht ist, daß das Gießharz in den

Endteilen der Hülle fest wird und gleichzeitig den Randteil dor festen Rohrwand mit den Innenwänden der Hülle verklebt und abdichtet. Dieses Verfahren ist für Kombinationen von bestimmten Harzhüllen und bestimmten Gießharzen, die mit den Hüllen verkleben, geeignet, insbesondere für hitzehärtende Epoxy- und Polyurethanharze, wie sie in den US-PS'en 3 619 h59i 3 703 962 und 3 962 09^ beschrieben sind. Bis zu dem Zeitpunkt, an dem die hierin offenbarte Erfindung gemacht wurde, hat jedoch nach wissen der Anmciderin keiner mit Erfolg thermoplastische Harze zum Schleudergießen von Rohrwänden bei der Herstellung von künstlichen Nieren eingesetzt. Die einzige bekannte Verwendung von thermoplastischen Harzen bei der Herstellung von Rohrwänden für künstliche Nieren ist die in der US-PS 4 138 кбО offenbarte.

Es ist seit langem erkannt, daß thermoplastische Harze als Rohrwände für Hohlfasern Vorteile bieten, die hitzehärtende Harze nicht aufweisen. Thermoplaste haben kürzere Vergießoder Einbettzeiten als Duroplaste und reduzieren damit die Gesamtherstellungszeit von künstlichen Nieren bis sie zum Testen fertig sind. Thermoplaste bilden auch keine schädlichen Dämpfe oder Gase während des Vergießens, was bei Verwendung bestimmter Epoxid- und Polyurethan-Harze vorkommen kann. Thermoplaste sind billiger als Duroplaste und und thermoplastische Rohrwand-Hüllen-Vorrichtungen können mit Ethylenoxid leichter und in kürzerer Zeit sterilisiert werden als die entsprechenden hitzehärtenden Rohrwand-Hüllen- Vorrichtungen.

Andererseits haben Thermoplaste ganz andere Handhabungseigenschaften als Duroplaste und diese Eigenschaften haben bis die vorliegende Erfindung gemacht wurde, verhindert, daß Thermoplaste zum Schleudergießen von Hohlfaser-Rohrwänden mit Erfolg eingesetzt wurden. Die Handhabungseigenschaften

rühren von dem Grundverhalten der Thermoplaste gegenüber Temperaturändörungen her und diese Reaktion schafft ganz erhebliche Probleme, wenn die Notwendigkeit hinzukommt, zwischen die Außenwandflächen von Tausenden von Hohlfasern von Kapillargröße zu dringen und sie zu benetzen und sich danach zu einer fehlerfreien Rohrwand, die frei von inneren Hohlräumen ist, zu verfestigen. Epoxy- und Polyurethan-Harze oder Polymere werden durch chemische Reaktion zwischen anfänglich flüssigen Mehrkomponentensystemen oder Comonoraeren Polymere und bilden während der Reaktion Wärme. Die gebildete Wärme verursacht die Verfestigung oder Härtung des Reaktionsprodukts bei oder über einer Grenztemperatur einer gewissen Höhe. Im Gegensatz dazu sind Thermoplaste Polymere, die bei Raumtemperatur fest sind, aber erweichen und flüssig werden, wenn die Temperatur über einen Grenzwert steigt. Geschmolzene Thermoplaste verfestigen sich, wenn die Temperatur gesenkt wird und die Grenztemperatur beim Abkühlen auf Raumtemperatur durchschritten wird. Thermoplaste zeigen auch eine wesentlich größere Schrumpfung während des Verfestigens als Duroplaste. So ist es beim Überführen dieser Thermoplastharzeigenschaften in die erforderlichen Handhabungsbedingungen während des Schleudergießens notwendig, zuerst die Temperatur des ausgewählten Thermoplaste zu erhöhen, um es in eine Flüssigkeit,

vorzugsweise niedriger Viskosität zu überführen und während des Gießens die Temperatur der ganzen geschmolzenen Harzmasse zu kontrollieren, so daß das Eindringen in das Faserbündel und um jede Faser sichergestellt ist. Die Bedingung, die vermieden werden muß, ist die eines Örtlichen Temperaturabfalls unter die Verfestigungsgrenztemperatur und eine Strömungsblockade irgendwo im Fließweg des Harzes,bevor das flüssige Harz an dem von der Eintrittsstelle am weitesten entfernt liegenden Punkt angekcronen ist. Zweitens muß das Schrumpfen vergossener flüssiger Harzmasse, die von der Form eingeschlossen wird, während der Verfestigung kontrolliert werden, um der Tendenz des Harzes,sich vom Flüssigkeitssumpf zu jedem Ort der Verfestigung in der Masse hin zusammenzuziehen, entgegenzuwirken. Es ist auch notwendig zu erkennen, daß das Volumen der Thermoplastschrumpfung so groß ist, daß es nicht für möglich gehalten wurde, eine scheibenförmige Rohrwand in einer rohrförmigen Hülle verfestigen zu können und eine fehlerfreie, nicht gebrochene dichte Verklebung zwischen dem Rand der Rohrwand und der Innenwand der Hülle zu erhalten, wie sie mit den üblicherweise verwendeten hitzehärtenden Rohrwandharzzusammensetzungen laufend erhalten wird. Dieses Unvermögen der Thermoplastrohrwand,an der Wand der rohrförmigen Hülle festzukleben, ist schwerwiegend, weil es die Bildung einer besonderen Abdichtung zwischen der Hülle und der Rohrwand in anderer Weise notwendig macht, um die Hülle in die gewünschten drei separaten flüssigkeitsdichten isolierten Zonen zu unterteilen, zum Beispiel im Fall einer künstlichen

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Niere in eine zentrale Dialysatzone zwischen an zwei abliegenden Enden liegenden Blutkammern.

Bei künstlichen Nieren, bei denen Duroplastharz-Rohrwände verwendet werden, ist es üblich, die Blutkammern durch dichtendes Anbringen eines allgemein kappenförmigen Körpers an der ebenen Außenendfläche der Rohrwand mittels eines üblichen runden O-Rings, wie in Fig. 4 der US-PS 3 882 gezeigt, zu bilden. Mit thermoplastischen Rohrwänden ist eine solche Blutkammerkonstruktion nicht möglich, weil eine wirksame Dichtung zwischen der thermoplastischen Rohrwand und der Innenwand der Hülle bzw. des Mantels nicht gebildet werden kann.

Ziel der Erfinduns

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten semipermeablen Hohlfasermembran-Trennelementes mit einer einstückigen Rohrwand an jedem Ende aus verfestigtem Gießharz, das die Nachteile der bekannten Trennelemente nicht aufweist, sowie einer Trennvorrichtung, in welcher das neue Trennelement nach der Erfindung eingearbeitet ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verbesserte Mittel zum dichten Verkleben des Elements in" einer es umgebenden Hülle oder einem Mantel zu schaffen, sowie ein geeignetes Verfahren zum Schleudergießen thermoplastischer Rohrwände an federn Ende eines Bündels von semipermeablen Hohlfasern anzugeben, nach welchem sich das erfindungsgemäße Trennelement herstellen läßt.

Die Aufgabe wird im wesentlichen gelöst durch ein Trennelement, welches ein Bündel kontinuierlicher semipermeabler Hohlfasern einschließt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Bündel eine Vielzahl von langgestreckten Fasern mit einem Mittelteil und zwei entgegengesetzten Endteilen und einer Rohrwand an jedem der Endteile aus verfestigtem Gießharz, welche die Fasern äußerlich miteinander verbindet, einschließt;

jede Rohrwand ein axial sich er^etreckendes Schaibenteil einstückig mit einem kegeistumpfförmig verjüngten Außenteil, das sich axial nach außen und radial nach innen von der axialen Außenfläche des Scheibenteils verjüngt und in einer ebenen Außenfläche endet, welche die offenen Enden der Pasern darin freigibt, einschließt, wobei mindestens ein Teil des scheibenförmigen Teils angrenzend an seine axiale Innenwand eine Umfangsflache aufweist, die radial und axial nach außen vom Innenende abgeschrägt ist.

Ein Hauptmerkmal der Erfindung ist also ein verbessertes semipermeables Hohlfasermembran-Trennelement mit einer einstückigen Rohrwand auf jedem Ende aus einem verfestigten Gießharz; jede Rohrwand hat einen festen axial sich erstreckenden Scheibenteil, der in einer ebenen Außenendfläche endet, welche die offenen Enden der Fasern darin freigibt, und eine radial nach außen abgeschrägte Fläche, die sich von der Innenfläche zum Außenteil erstreckt; wahlweise schließt die Rohrwand einen zweiten abgeschrägten

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Teil ein, der sich von der Außenfront des Scheibenteils nach außen erstreckt und seine Urafangsfläche ist radial nach innen gegen die ebene Außenfläche, welche die offenen Faserenden darin freigibt, abgeschrägt.

Es folgt nun eine kurze Zusammenfassung der Erfindung: Das verbesserte semipermeable Hohlfaserraembran-Trennelement umfaßt ein Bündel kontinuierlicher semipermeabler Hohlfasern :clt einer Rohrwand aus verfestigtem Gießharz an jedem Endteil, welche das Äußere der Fasern miteinander in einer festen Rohrwand verbindet. Die Rohrwand hat einen axial sich erstreckenden Scheibenteil, der in einer ebenen Außenfläche endet, welche die offenen Enden der Fasern darin freigibt. An der entgegengesetzten Seite oder dem Innenende ist der Scheibenteil vom Innenende axial und radial nach außen über mindestens einen Teil der Länge der axialen Erstreckung des Innenteils des Scheibenabschnitts der Rohrwand verjüngt oder abgeschrägt. Die Rohrwand kann einen keg"elstumpfförmxg verjüngten, nach auße.i ragenden Teil einschließen, dessen Umfang von dem Scheibenteil radial nach innen abgeschrä^: ist; das Außenende des Kegelstumpfes wird die ebene Außenfläche der Rohrwand, welche die Enden der offenen Fasern freigibt. Die Hohlfasern sind zu den axialen Mittelteilen begrenzt und erstrecken sich durch beides, den Scheibenteil und den kegelstumpfförmigen Teil. Sie sind allgemein parallel ausgerichtet oder spiralförmig um die Achse angeordnet, so daß der Scheibenteil einen äußeren ringförmigen Rand einschließt,

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der frei von Fasern ist. Die Fasern erstrecken sich im wesentlichen zum Außenrand oder den Umfang des kegelstumpfförmigen Teils ι wenigstens an der ebenen Außenendflache des Kegelstumpfes.

Die verbesserten Abdichtmittel zwischen einem umgebenden Mantel oder einer umgebenden Hülle und der Umfangsfläche einer Rohrwand schließen einen radial nach innen sich erstreckenden abgeschrägten Abschnitt auf der Innenwand des Mantels oder der Hülle ein. Die Abdichtung resultiert aus Druck, der die Umfangswand der Rohrwand axial nach innen drängt, um eine flüssigkeits- und gasdichte Abdichtung der Rohrwand gegen die abgeschrägte Mantel- oder Hüllenfläche zu bewirken.

Die erfindungsgemäße Trenneinrichtung ist insbesondere gekennzeichnet durch einen Mantel bzw. eine Hülle, die eine Dialysatkammer mit voneinander abliegenden Einlaß- und Auslaßöffnungen begrenzt und eine Blutkammer an jedem Ende der Hülle bzw. dem Mantel; ein Bündel kontinuierlicher semipermeabler Hohlfasern, im wesentlichen axial in der Hülle bzw. dem Mantel ausgerichtet, welches angrenzend an jedes der Enden der Hülle bzw. des Mantels in einer Rohrwand aus verfestigtem Gießharz, welches die Fasern aneinander gebunden hält, endigt; einen axial sich erstreckenden Scheibenteil in jeder der Rohrwand der in einer ebenen Außenfläche, die die offenen Enden der Fasern darin freigibt, endigt; eine radial und axial vom Innenende abgeschrägte Umfangsfläche an mindestens einem Teil der Scheibe angrenzend an sein axiales Innenende; mit der Hülle bzw. dem Mantel einstückige Dichtungsmittel, angrenzend an jedes ihrer beiden Enden, um jeden der Scheibenteile der Rohrwand mit der Hülle bzw. dem Mantel an einem Ort angrenzend an jedes seiner Enden in Dichtungseingriff zu bringen,

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wobei beide innere Dichtungsmittel einschließen: einen abgeschrägten Teil der Innenwand der Hülle bzw. des Mantels, der sich axial und radial nach innen erstreckt, um eine Eingreifdichtungsflache zum Druckeingriffkontakt mit der abgeschrägten Umfangsfläche des Scheibenteils zur Verfügung zu stellen, und Mittel, um den Scheibenteil axial nach innen in Dichtungseingriff mit den abgeschrägten Innenflächen der Hülle bzw. des Mantels zu bringen und die flüssigkeitsclichte Abdichtung zwischen der Hülle bzw. dem Mantel und dem Scheibenteil zu bilden.

Die so ausgebildete Trenneinrichtung wird bevorzugt angewandt als künstliche Niere.

Das verbesserte Verfahren zum Schleudergießen thermoplastischer Rohrwände an jedem Ende eines Bündels von Hohlfasern schließt außer den üblichen Schleudergieß-Verfahrensstufen die gleichzeitige Temperaturkontrolle der Pasern mit Bezug auf die Temperatur des geschmolzenen Thermoplaste während des Zentrifugierens ein, um Faserdurchdringung und Temperaturkontrolle der Gießharzmasse zu erreichen, und progressive Verfestigung in der Richtung von den Außenrandflächen und dem Außenendteil des Gießharzes axial und radial nach innen in den kegelstumpfförmig verjüngten Teil und danach in den angrenzenden Scheibenteil, so daß der letzte zu. verfestigende Teil der axiale Mittelteil der Scheibe ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist gekennzeichnet durch die folgenden Stufen:

j2 Herstellen eines langgestreckten Faserbündels aus einer Vielzahl von kontinuierlichen semipermeablen Hohlfasern, die axial ausgerichtet sind undan ihren entgegengesetzten Endabschnitten durch ein bandartiges Haltemittel mit einer axialen Öffnung gesichert werden;

Einsetzen dieses Bündels in eine Hülle oder einen Mantel,

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welcher an jedem Ende in einem erweiterten Teil endigt, der einen scheibenförmigen Hohlraum, der radial und axial nach außen gegen das Außenende abgeschrägt ist, begrenzt; Д), Vorsehen einer Endform zur Aufnahme eines Endes des Mantels und des bandartigen Haltemittels in einem Außenendabschnitt aus hochwärmeleitfähigem Material, der einen in der Mitte angeordneten, nach innen ragenden Stift aus hochwärmeleitfähigem Material aufweist und in die Öffnung des Haltemittels eingeführt wird, wenn das Haltemittel in der Endform in Stellung gebracht wird, wobei ein Innenendabschnitt der Endform aus einem Material relativ niedriger Wärmeleitfähigkeit den Mantel und den scheibenförmigen Hohlraum darin umgibt;

4) Aufsetzen einer solchen Endform auf jedes Ende des Faserbündels und um jedes sn^e des Mantels unter Bildung eines Formaufbaus und Einsetzen dieses Aufbaus in eine Rotiervorrichtung;

5) Einleiten von Thermoplastharz in jeden erweiterten Teil des Mantels während des Rotierens des Formaufbaus, so daß das Harz eindringt, die Hohlräume zwischen den Fasern ausfüllt und den Hohlraum und das Innere der Endform füllt; 62 Kontrollieren der Temperatur des Harzes während des Schleudergießens, um sicherzustellen, daß das Faserbündel durchdrungen wird, und anschließend Kontrollieren des Abkühlens der geschmolzenen Masse, so daß die Wärme von den Außenendabschnitten und Außenflächen abgeführt wird und fortschreitende Verfestigung des Gießharzes in Richtung von den Außenendabschnitten axial und radial nach innen in die Hohlräume von Endform und Mantel gesichertwird.

Dabei wird eine Endform verwendet, deren Innenabschnitt eine Innenfläche aufweist, die gegen die Außenendfläche radial nach innen von einem Punkt, angrenzend an das Außenende des scheibenförmigen Hohlraums des Mantels, der von dem Innen-

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ende der Endform umgeben wird, abgeschrägt ist, um dadurch einen kegelförmig verjüngten Hohlraum in der Endform zu begrenzen.

Die Fasern werden etwa auf eine Temperatur vorgewärmt, die der Gießtemperatur des ausgewählten Harzes entspricht.

Erfindungsgemäß wird ein Thermoplastharz einer Viskosität im Bereich vom 100 bis etwa 5000 cPs, insbesondere unter 1500 cPs, bei einer Temperatur unter etwa I50 ⁰C, insbesondere unter etwa 135 ⁰C♦ eingesetzt.

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Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In der beiliegenden Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform des verbesserten Trennelements nach der Erfindung;

Fig. 2 eine auseinandergezogene schematische Ansicht der Teile, welche beim Schleudergießverfahren vor dem Zusammenbau benötigt werden; von links nach rechts ist zu sehen der Mantel bzw. die Hülle mit dem abgeschrägten oder konischen Hohlraum, das sich nach außen erstreckende Faserbündel und die Endform;

Fig. 3 ein Querschnittsbild der in der Endform zusammengefügten, zum Schleudergießen vorbereiteten Teile;

Fig. 4· ein bruchstückartiges Querschnittsbild ähnlich Fig. 3, welches die verfestigte Rohrwand nach Abkühlung und Schrumpfung von den angrenzenden Formflächen zeigt;

Fig. 5 ein Querschnittsbild des Trennelements nach der Erfindung, in dichtem Zusammenbau in der Hülle bzw. dem Mantel, in welchem das Schleudergießen der Rohrwand bewirkt wurde,

Flg. 6 ein bruchstückartiges vergrößertes Querschnittsbild der Abdichtmittel in dem unteren Wandabschnitt der in Pig. 5 gezeigten Vorrichtung.

Das verbesserte Trennelement nach der Erfindung umfaßt, wie die in Pig. 1 dargestellte Aus führung sibrci, allgemein mit 10 bezeichnet, s&e-i.g-t, &isi Faserbündel 12, dessen Endteile in Rohrwäuden 14 und 16 festgelegt sind. Die Rohrwände 14 und 16, die von gleicher Bauart und Konstruktxon sind, bestehen aus einem scheibenförmigen Teil 18 und 19 und einem kegelstumpfförmigen Teil 20 und 21.

Die Pasern 13 in dem Bündel 12 sind kontinuierliche semipermeable feine Hohlfasern von Haarröhrchendurchmesser. Sie haben ausgewählte Permeabilitäten, um die gewünschte Trennung am besten zu bewirken, wie die Entfernung von gelöstem Stoff aus Flüssigkeiten wie bei Ultrafiltration oder Dialyse, die Entfernung von Wasser oder anderen flüssigen Anteilen und gelösten Stoffen aus Blut, wie bei der Hämofiltration oder die Einführung von Sauerstoff im Blut wie bei der Sauerstoffbehandlung von Blut. Solche Pasern sind im allgemeinen von der Art, wie sie in den US-PS'en 3 228 876, 3 423 491 und 3 532 527 offenbart sind, wenn die Trennung Ultrafiltration oder Dialyse, insbesondere Hämodialyse umfaßt, und schließt Zellulosefasern ein, hergestellt durch Entacetylierung-von Zelluloseacetat (gemäß US-PS 3 j?46 209) oder Zellulosefasern,

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erhalten nach dem Kupferoxid-Ammoniakverfahren, oder Zelluloseacetat, andere Zelluloseester sowie Polyester und Polyamide. Für Hämofiltration können die lasern irgendwelche proteinzurückhaltende semipermeable Fasern sein, wie Zelluloseacetat oder anisotrope Fasern vom Typ, wie in der US-PS 3 615 024 offenbart. Für die Sauerstoffbehandlung von Blut können die Fasern Polyorganosiloxanfasern sein, wie sie in der US-PS 3 798 185 beschrieben sind.

Das Faserbündel 12 umfaßt eine Vielzahl von einzelnen Fasern 13, die sich zwischen den Rohrwänden 14; 16 erstrecken, und die offenen Enden jeder Faser 13 endigen in der ebenen Außenfläche 22 j 23 der kegelstumpfförmigen Teile 25. Die Zahl der Fasern 13 in einem Bündel 12 kann, abhängig von dem Endzweck, stark variieren, zum Beispiel zwischen etwa ЗООО und 3OOOO liegen; für klinische Anwendungen liegt sie normalerweise im Bereich von etwa 5OOO bis 20000. Der Faserdurchmesser kann ebenfalls schwanken, liegt aber gewöhnlich im Bereich von etwa 50 bis 400 Mikron lichte Weite bei einer Wanddicke im Bereich von etwa 10 bis 80 Mikron.

Die in Fig. 1 gezeigten Rohrwände 14; 16 sind eine bevorzugte Ausführungsform des neuen Elements 10 nach der Erfindung. Die Scheibenteile 60 davon sind als im Querschnitt kreisförmig und die kegelstumpfförmigen Teile 25 sind als Kegelstumpf eines Kegels gezeigt. Aber die gezeigten Formen sind nur beispielhaft,und andere Formen sind befriedigend und ziehen Nutzen aus den verbesserten Merkmalen der bevorzugten Ausführungsform der Fig. 1. Ebenso geeignete Formen für die Scheibenteile 60 mit den abgeschrägten Rohrwänden 18; 19 sind zum Beispiel Linsen- und Ellipsenform oder Kombinationen von anderen gekrümmten oder glatten Wandteilen oder Abschnitten, welche zusammen irgendeine Querschnitts-

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form begrenzen, wie in den Fig. 3 und б bis 10 der US-PS 4 138 460 dargestellt oder dergleichen. Bs sei ferner bemerkt, daß kegeistumpfförmig verjüngte Teile 25 mit Abschrägungen 20; 21 in jedem Fall von den Rohrwänden 18; 19 nach außen ragen und radial nach innen, um eine ebene Außenfläche des Kegelstumpfes 20; 21 zu bilden mit einer ähnlichen Querschnittsform wie die des Scheibenteils 60, mit dem er einstückig ist.

Im Vergleich zu den bekannten Schleudergußrohrwänden für Hohlfaservorrichtungen sind die nach außen ragenden kegelstumpf förmigen Teile 25 mit Abschrägungen 20; 21 neu und haben zwei wichtige Funktionen.Erstens, die Teile 25 mit Abschrägungen 20; 21 sammeln oder schließen alle Hohlfasern 13 in die nach innen abgeschrägten Teile ein, so daß die offenen Faserenden im wesentlichen ganz die ebenen Außenflächen 22; 23 bedecken. Zweitens, die Teile 25 mit den abgeschrägten oder verjüngten UmfangswpJidflächen 20; 21 bieten Abdichtbereiche 24 für den Dichtungseingriff unter Druck mit einem kappenförmigen, entsprechend abgeschrägten Kopfstück 26, einem blutkammerbildenden Bauteil, der allgemein in Fig. 5 gezeigt ist. Die Wand 28 des Kopfstückes 26 dichtet gegen die Abschrägungen 20; 21 der Teile 25 ab, um dadurch einen Blutkammerhohlraum 30 zu bilden. Fasern 13, die angrenzend an den Kantenbereich der ebenen Flächen 22; 23 örtlich festgelegt sind, schalten die Gelegenheit für Blut, in toten Bereichen zu gerinnen, aus, die man_chmal in Blutkammern vorhanden sind, die nach den bisherigen Verfahren zum dichten Verbinden eines Kopfstückes 26 mit einer ebenen Rohrwandfläche 18; 19 des Scheibenteils 60 mittels eines O-Ringes der Art, wie in Fig. 4 der US-PS 3 882 024 gezeigt, hergestellt sind. Ein weiteres vorteilhaftes Ergebnis besteht darin, daß die verjüngten Außenflächen 20; eine blut- bzw. flüssigkeitsdichte Abdichtung mit dem um-

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gebenden Kopfstück 26 gestatten, welches dagegen in dem langgestreckten Bereich 24 durch eine Kombination von Radial- und Axialkraft deformierbar ist, was die Aufrechterhaltung einer flüssigkeitsdichten Abdichtung im Fall von Kriechen sichert und eine Abdichtung unabhängig vom Typ der Dichtung zwischen der Innenfläche der Hülle bzw. des Mantels 32 und der Außenfläche 18; 19 des Scheibenteils 60, was genauer in Verbindung mit der in den Fig. 5 und 6 gezeigten Vorrichtung erläutert werden wird.

Das Element 10 kann Rohrwände 14; 16, die durch Schleuderguß aus irgendeinem der großen von zufriedenstellenden hitzehärtenden Harzzusammensetzungen hergestellt sind, einschließen, zum Beispiel Expoxyharze gemäß den US-PS 3 619 459 und 3 703 962 oder Polyurethanharze gemäß den den US-PS 3 962 094 und 3 708 071. Die aus diesen Harzen hergestellten Elemente sind ein Teil dieser Erfindung. In der gleichzeitig schwebenden US-Patentanmeldung Ser. No. 039,087 der Anmelderin ist ein verbessertes Verfahren und eine Formvorrichtung zum Schleudergießen der Rohrwände 14} 16 mit einem Duroplast auf einem Bündel von Zellulosefasern offenbart, wobei Teile und Maßnahmen angewendet werden, die sichern, daß die Fasern 13 in dem kegeistumpfförmigen Teil 25 mit Abschrägungen 20; 21 der resultierenden Rohrwand 14; 16 zentriert sind.

Das verbesserte Verfahren dieser Erfindung ist speziell ein Verfahren zur Herstellung von Rohrwänden 14; 16 durch Verwendung eines Thermoplastharzes, wie weiter oben gesagt. Da das Schleudergießen von Thermoplastharzen ganz verschieden und anders ist als das von Duroplastharzen, sollen zunächst allgemein die Anforderungen an die physikalischen Eigenschaften des Harzes, der Fasern, Verträglichkeit der Materialien, die für die Hülle bzw. Mantel und

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Formen verwendet werden, und die Steuerung der Betriebsparameter während des Gießens und der Harzverfestigung beschrieben werden, als Hilfe bei der Wahl der bestimmten Materialien und der Bedingungen und um einen in die La-ge zu versetzen, die bestimmten Elemente für den jeweils bestimmten Verwendungszweck konstruktiv ausführen zu können. Zufriedenstellende Thermoplaste müssen bei einer Temperatur im Bereich von etwa 100 bis 150 ⁰C eine niedrige Viskosität haben und nach einer bevorzugten Ausführungsform, bei

der Zelluloseacetatrasern und ein Polypropylenmantel verwendet wurden, wurden die Thermoplaste einer Viskosität unter etwa I5OO cPs bei 135°C bevorzugt. Ein solches Harz dringt zwischen die feinen Kapillarfasern, Ohne daß die Faserwände unter dem Gießdruck zusammenfallen· Das Harz muß benetzen und an den Außenwandflächen der Fasern anhaften, darf aber am Mantel oder der Hülle, welche das Faserbündel12 während des Gießens hält, nicht anhaften. Das Harz muß auch,ohne Poren, Risse oder Brüche zu bilden in der gegossenen Form fest werden und muß Härte, Zugfestigkeit und Druckfestigkeit bei Temperaturen, die bei normalem Transport, Lagerung und Verwendung vorkommen, zum Beispiel Temperaturen bis 70°C, beibehalten. Außerdem muß das Harz bei Raumtemperatur zum Brechen und Reißen unzureichend spröde sein, wenn transversal durch den abgeschrägten Kegelstumpf und die enthaltenen Fasern getrennt wird. Die Anwesenheit von Fasern durch den abgeschrägten Kegelstumpf hindurch, besonders jene, die an seinen Umfangskantenflächen in der Ebene des transversalen Schnitts festgelegt sind, tragen zur Flüssigkeitsverteilung und Eliminierung toter Bereiche von Flüssigkeiten an der Außenfläche bei. Vom Verarbeitungsstandpunkt aus gesehen muß bei der Faserwahl darauf geachtet werden, Fasern zu wählen, die in der Nähe des Schmelzpunktes des Gießharzes nicht erweichen, um sicherzustellen, daß die Fasern ihren runden Querschnitt während des Gießens beibehalten. Dies ist notwendig, weil die Fasern vor dem Gießen auf etwa die

Gieß temperatur erwärmt werden müssen, damit verhindert wird, daß sich das Harz bei Kontakt mit den kalten Faseroberflächen verfestigt. Für Elemente nach der Erfindung, die für künstliche Nieren verwendet werden sollen, die gleichzeitig Wasser und Körpergifte, wie Harnstoff, Creatinin usw. während der Hämodialyse entfernen, ist Zelluloseacetat, hergestellt nach der US-Patentanmeldung Serial No. 972 090 die bevorzugte Faser. Der Mantel oder die Hülle und Endform müssen aus einem Material hergestellt sein, das -uxi dem ausgewählten thermoplastischen Gießharz nicht klebt. Alternativ müssen alle Oberflächen, die mit dem Gießharz in Kontakt kommen, mit einem Formtrennmittel oder einem Material, das das Kleben verhindert, vorbehandelt werden. Im Gegensatz zu hitzehärtenden Harzen, die wegen ihrer starken Klebeigenschaften zur ausgewählten Hülle gewählt werden, reißen, brechen und zerbröckeln Thermoplaste während des Schrumpfens und Kühlens, es sei denn, sie sind nicht anhaftend gegenüber allen angrenzenden festhaltenden Flächen während ihrer Verfestigung. Ein bevorzugtes Mantel- oder Hüllenmaterial, das nichtklebend gegenüber vielen zufriedenstellenden thermoplastischen Gießharzen ohne besondere Oberflächenbehandlung ist, ist Polypropylen. Mit einer Formtrennmittel-Vorbehandlung ist jedes üblicherweise verwendete Hüllenmaterial zufriedenstellend. Geeignete Formtrennmittel sind Wachse, Polytetrafluorethylen und dergleichen.

Allgemein gesagt werden die vorstehend aufgeführten Forderungen durch Äthylen-Vinylacetat-Copolymere erfüllt, insbesondere

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solche niedrigen Molekulargewichts und niedriger Viskosität z. B. Harze, ausgewählt aus denen, die in den US-PS 3 428 591 und 3 440 194 offenbart sind. Eine genaue Identifikation der geeigneten Harze und ihrer Eigenschaften wird in den weiter unten gebrachten Beispielen gegeben.

Nach Auswahl von Fasern, Harz und Mantel bzw. Hülle schließt das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden weiteren Stufen ein:

das Einsetzen des Bündels 12 in eine Hülle bzw. einen Mantel, allgemein mit 32 bezeichnet und in Fig. 2 gezeigt,und das Einsetzen dieses Bündel-Hüllen-Verbundes in die Endform 34 in Vorbereitung zum Schleudergießen. Die 8000 bis 10000 Fasern in dem Bündel 12 können auf einem üblichen Bandwinder durch die bekannten Verfahren, wie in der US-PS 3 755 034 beschrieben, oder einem gleichwertigen Verfahren gebildet werden, und das resultierende Bündel 12 endet an seinen Enden in einer Vielzahl von Ringlagen 17» die durch

ein bandförmiges Mittel 15, beispielsweise einem Streifen aus Polyamid oder Polypropylen, gesichert werden.

Die Endform 34 ist speziell gefertigt, um die notwendige Temperaturkontrolle des geschmolzenen Thermoplaste während des Gießens und Abkühlens des Harzes zur Bildung porenfreier fehlerfreier Rohrwände 14; 16 zu sichern, welche die Fasern 13 im wesentlichen über die ganze axiale Länge umgeben und halten. V/ie in Fig. 3 zu sehen, schließt die Endform 34 einen metallischen äußeren Endformabschnitt 36 zur Aufnahme des Bandendes 15 des Bündels 12 ein. Das Bündel 12 ist darin so gelagert, daß der nach innen ragende Stift 38 den Hohlraum 40 auf der Längsachse des Bündels 12 durchdringt. Beide, der äußere Endformabschnitt 36 und der Stift 38, sind aus einem Material hergestellt, das hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt, z. B. aus Aluminium, Kupfer, Messing oder Bronze,

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um die Wärmeabführung aus dem geschmolzenen Harz, das in den Hohlraum 40 durch Schleuderguß eingeführt ist, zu begünstigen. Die Endform 34 schließt auch einen einen zweiten Hohlraum 58 begrenzenden Formabschnitt 42 ein, welcher das innere Ende 37 des metallischen Abschnitts 36 umgibt. Der Formabschnitt 42 ist aus einem Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit hergestellt, z. B. aus Polycarbonat, mit Glasfasern gefülltem Polypropylen, Epoxyharz oder schlagfestem Polystyrol. Der Innenteil 44 des Formabschnitts 42 ist von einer dicken Isolierschicht 46 umgeben, um Wärmeverluste aus diesem Hohlraum 58 weiter zu verzögern. Der Formabschnitt 42 ist mit einer Wand 48 mit abgeschrägter Innenfläche versehen, welche den Neigungswinkel auf der Außenfläche 20 des resultierenden kegelstumpfformigen Teils 25 der gegossenen Rohrwand 14 begrenzt, wie Fig. 5 zeigt. Die Innenwand des Teils 44 begrenzt einen Hohlraum 50, der die Außenwand 52 des Mantels bzw. der Hülle 32 aufnimmt. Der Mantel bzw. die Hülle 32 weist eine axial und radial nach außen sich erstreckende abgeschrägte Fläche 54 auf» welche an das sich radial nach außen erstreckende Flanschteil 56 anschlägt, um einen Hohlraum 58 zu begrenzen, welcher seinerseits die Gestalt und Größe des Scheibenteils 60 der resultierenden Rohrwand mit den abgeschrägten dichtenden Umfangsflachen 18j 19 bestimmt.

Der Verbund der Ehdform 34 an jedem Ende der Hülle bzw. des Mantels 32 in den in Fig. 3 gezeigten Positionen wird dann auf etwa den Schmelzpunkt des ausgewählten Thermoplastharzes vorgeheizt, gewöhnlich auf eine Temperatur im Bereich von etwa 100 - 140 ⁰C. Ebenso werden das Thermoplastharz, der Harzbehälter und die Thermoplastharzzuführmittel, welche den Thermoplastbehälter mit den Einlaß-

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Öffnungen in jedem Ende der Hülle bzw. des Mantels 32 verbinden, auf eine etwa» höhere Temperatur als die Schmelz temperatur, z. B. auf 135 °Ö, erhitzt.

Der erhitzte Aufbau und der erhitzte Harzbehälter werden dann in den Schlitten eines Schleudergießapparates bekannter Art, wie dem, der in der US-PS 2 442 002 gezeigt ist, eingesetzt, so daß die Harzzuführrofare die Einlaßöffnungen des Mantels bzw. der Hülle 32 und den Harzbehälter miteinander verbinden. Dann wird die Zentrifuge anlaufen gelassen und die Geschwindigkeit auf die vorgewählte Geschwindigkeit im Bereich von etwa 900 bis 1.400 UpM erhöht und der Faserbündelaufbau etwa 25 bis 35 Minuten geschleudert. Der Aufbau oder Zusammenbau läuft in einer horizontalen Ebene und in dem benutzten Apparat um, um die in Pig. 1 gezeigten Elemente 10 zu bilden, der Außenabschnitt 36 der Endform 34 befand sich etwa 12,70 cm von der Drehachse entfernt.

Nach Ablauf von normalerweise 2 bis 5 Minuten für das Eindringen des Harzes zwischen und um die Fasern 13 herum und in äie Hohlräume 58· 40 wird Kühlluft über den rotierenden Zentrifugenschlitten geblasen, um die Verfestigung des Harzes zu begünstigen. Nach etwa 25 bis 35 Minuten wird die Zentrifuge gestoppt, der eingebettete Elementen— aufbau herausgenommen und die Hülle bzw. der Mantel 32, welcher die verfestigten Rohrwände 14; 16 enthält, aus der Endform 34 herausgelöst. Nach Abkühlen der Außenenden der Eohrwände 14; 16 wird transversal durchgeschnitten, um die kegelstumpfförmigen Teile 25 zu erzeugen, welche die offenen Faserenden an den ebenen Außenflächen 22; 23 freigeben.

Während des Kühlens schrumpft das Harz in den Hohlräumen 58; 40 radial nach innen von allen Innenwänden der Endform

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34 und der Hülle bzw. dem Mantel 32 weg, welche diese Hohlräume 58; 40 begrenzen. Diese Schrumpfungs-Abtrennung ist am deutlichsten durch einen Vergleich der Fig. 3 und 4 zu erkennen. Fig. 3 zeigt das Bündel 12 und die Hülle bzw. den Mantel 32 in der Endform 34 anmittelbar vor dem Hineingießen des flüssigen Thermoplasts in die Hohlräume 58· 40. Die bruchstückartig auseinander gezogene Fig. 4 zeigt einen Teil der Innenwand des Hohlraums 58 nach Verfestigung der gegossenen Rohrwand 18, insbesondere die abgeschrägten inneren Endteile 60 und den einstückigen kegelstumpfförmigen Außenteil 25, welche von den angrenzenden formenden Flächen 54} 48 getrennt sind, bzw. den Schrumpfungsspalt 62. Der Spalt 62 kann in seiner Umfangsausdehnung um die Umfangskanten der Rohrwand 14 von sehr geringer Breite sein, ist aber im wesentlichen gleichmäßig. Die resultierende Rohrwand 18 hat die äußere Gestalt der inneren Formungsfläche, aber ihr Volumen ist nach Verfestigung um etwa 8 bis 15 % kleiner als das Formvolumen, abhängig von dem jeweils ausgewählten Thermoplast. Daraus ist zu erkennen, daß_?während die abgeschrägte Umfangsfläche 18 der verfestigten Rohrwand 14 zur abgeschrägten Innenwand 54 der Hülle bzw. des Man-* tels 32, gegen welche sie unter den Formungsbedingungen angrenzte, parallel ist, der Durchmesser der Abschrägung 18 an der verfestigten Rohrwand 14 aber kleiner ist als der Durchmesser der Hüllen- bzw. Mantelwand 54.

Wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt wird, wird die abgeschrägte Umfangsfläche 18 mechanisch gegen die Hüllen- bzw. Mantelwand 54 abgedichtet oder damit verklebt unter Bildung einer flüssigkeitsdichten Abdichtung zwischen Bluthohlraum 30 und Dialysathohlraum 64 sowie der Außenatmosphäre. Die dichtenden Flächen 18; 54 sind über eine axiale Länge, die sich vom Innenende 66 bis zum Aussenende 68 des Scheibenteils 60 der Rohrwand 14 erstreckt, in Eingriff. Dieser dichtende

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Eingriff resultiert aus der Kraft, die gegen die Rohrwand 14 in ausreichendem MaBe axial nach innen ausgeübt wird, um die Rohrwand 14 axial nach innen von ihrer Gießstellung (durch die gestrichelte 70 gezeigt) in ihre Dichtungsstellung zu bewegen, wobei die Außenfläche 68 nach innen von der Außenwand 72 der Hülle bzw. des Mantels 32 um einen Abstand 74 entlang der Abschrägung 54 verschoben wird.

In der bevorzugten AusführCmgsform der Rohrwände 14j 16, die einen nach außen sich erstreckenden Teil 20 einschließen, welcher, wie gezeigt, radial nach innen abgeschrägt ist, wird die Dichtungskraft, welche die Bewegung der Rohrwand 14 axial nach innen in die Hülle bzw. den Mantel 32 verursacht, durch Druckeingriff zwischen der Abschrägung 20 auf der Omfangsfläche des kegelstumpfförmigen Teils 25 und der abgeschrägten Innenwand 28 der die Blutkammer bildenden Teile oder des Kopfstückes 26 erhalten. Das Kopfstück 26 ist mit einem radial sich erstreckenden Plansch 76 am Innenende der Wand 28 versehen, welcher mit der unteren Wandflächa

78 des Gewindering-Dichtungsmittels 80 in Eingriff ist. Wenn der Gewindering 80 angezogen oder axial nach innen entlang der oberen Wand 86 der Hülle bzw. des Mantels 32 durch Eingriff der Nuten 82 im Ring 80 mit den Gewindegängen 84 auf der Außenfläche 68 des Scheibenteils 60 bewegt wird, wird eine Kombination von Axial- und Radialdruck auf die Abschrägung 20 durch die umgebende abgeschrägte Wand 28 des Kopfstücks 26 ausgeübt· Das Rückstellvermögen oder die Verformbarkeit der Wand 28 verursachen, daß ein Druckdichtungseingriff im Bereich 24 eintritt und dieser langgestreckte Kontaktbereich sichert dauernde Aufrechterhaltung einer flüssigkeitsdichten Abdichtung, selbst unter Drücken, die ausreichen, Kriechen des Thermoplaste in den Teilen 25j 60 zu verursachen» Es ist zu erkennen, daß die Außenfläche 68 des Scheibenteils 60 eine wirksame Dichtung zwi-

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sehen den aneinander grenzenden Flächen 18; 54 bildet, unabhängig von dem besonderen Mittel, das angewendet wird, um den erforderlichen axial nach innen gerichteten Druck oder die Kraft zum Abdichten aufzubringen, und daß der abgeschrägte kegelstumpfförmige Teil 25 eine andere als konisch abgeschrägte ümfangswand 20 bis zur und die Außenwände parallel zur Längsachse der Hülle bzw. des Mantels 32 einschließend, haben kann. Bei Rohrwänden mit einem nach außen ragenden Teil 25 mit Umfangsf lachen parallel zur Längsachse der Hülle bzw. des Mantels 32 kann die Axialkraft direkt gegen die ebene Außenfläche aufgebracht werden, welche die offenen Faserenden freigibt, und bei dieser Rohrwandkonfiguration kann die Blutkammer mit eignem üblichen becherförmigen Kopfstück mit der ebenen Aussenfläche durch einen O-Ring abgedichtet werden.

Wie in Fig. 1 gezeigt wird, erstreckt die Innenwandabschrägung auf der Umfangsflache 18 der Rohrwand ihre ganze axiale Länge in einem einzigen Winkel von der Achse des Bündels 12, und die Innenabschrägung 54 der Hülle bzw. des Mantels 32 ertreckt sich in gleicher Weise zum Außenende 72 der Hüllen- bzw. Mantelwand 86, wie Fig. 6 zeigt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß zufriedenstellende Abdichtung erhalten wird, wenn die Flächen 18; 54 die gleiche Abschrägung nur über einen Teil der Länge jener abgeschrägten Flächen haben, die an das axiale Innenende 66 des Scheibenteiles 60 angrenzen. Bei einer solchen Konstruktion können die axialen Außenteile der Umfangsfläche 18 irgendeinen Winkel annehmen, der gewünscht wird, soweit er kleiner als die Parallelität zur Längsachse ist bis hin zur Parallelität und sie einschließend. Es sei darauf hingewiesen, daß sich das Scheibenteil 60 mit dem gleichen Neigungswinkel verfestigt wie der Winkel auf der Formungsfläche 54, angrenzend an die Außenwand 72 der oberen Hüllen- bzw. Mantel-

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wand 86, die in der Schleudergießstufe benutzt wird, siehe Pig· 3. In diesem Fall erstreckt sich die Abschrägung 54 nur über einen Teil ihrer gesamten Länge, wie in Fig. 6 gezeigt, und die Abschrägung 54 erstreckt sich axial und radial nach innen, nur von einem Punkt, der von der Außenwand 72 der Hülle bzw. des Mantels 32 nach innen beabstandet ist.

Beispiel 1

Ein Trennelement, wie in Fig. 1 gezeigt wird, wurde hergestellt unter Verwendung eines Faserbündels, das etwa 8000 Zelluloseacetatfasern einer Länge von ca. 25Λ cm enthielt und das in umschlossenen Endteilen, wie in Fig. gezeigt wird, endete. Eine Hülle aus Polycarbonat einer Länge von ca. 18,4 cm und einer abgeschrägten Innenwandkonfiguration, wie in Fig. 3 gezeigt wird, wurde auf ihren Wandflächen mit einer dünnen Schicht Polytetrafluorethylen behandelt. Nach Zusammenbau von Faserbündel und Hülle bzw. Mantel in einer Endform, wie in Fig. 3 gezeigt wird, wurde der Aufbau etwa 2 Stunden in einem Ofen bei 100 ⁰C erhitzt. Gleichzeitig wurde das ausgewählte Thermoplastharz, ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, modifiziert, wie weiter unten beschrieben, der Harzbeh^älter цд^ ^₆ Harzabgaberohre auf etwa 135 ⁰C in einem Ofen 2 Stunden erhitzt. Das Harz war ein Gemisch von in Gewichtsprozent; 29 % Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat, welch.es enthielt 17»5 bis 18»5 % Vinylacetat (Elvax 410 der DuPont); 9 % Ethylen-Vinylacetat-Säure-Terpolymerisat, das 24 bis 26 % Vinylacetat enthielt (Elvax 4320 von DuPont); 42 % mikrokristallines Polywachs, vermutlich ein Ethylen-Homopolymerisat eines Molekulargewichts von etwa 700 (ВАБЕСО 655 der Petrolite Corporation); und 20 % eines Polyterpen-Klebrigmachers

eines Erweichungspunkts von 115 C (Piccolyte A II5 von Hercules Ine·). Diese Zusammensetzung hatte eine Viskosität von etwa 14OO cPs bei 13O⁰C und etwa 125O cPs bei 135°C.

Der erhitzte Endform-Hüllen-Aufbau und der Harzbehälter wurden in. einen Zentrifugenschlitten zum horizontalen Schleudern des ca. 25»^· cm langen Aufbaus mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit zwischen 1000 und 1200 Upm eingesetzt. Nach etwa 5 Minuten wurde Luft von Raumtemper.v'imr in die umlaufende Zentrifuge eingeblasen und nach ЗО Minuten das Zentrifugieren gestoppt. Die gegossenen Rohrwände in der Hülle wurden aus den Endformen herausgenommen und etwas innerhalb der Innenendfläche der Zusammenhaltebänder quer durchge trennt.

Das resultierende Element wurde dann in der Hülle unter Vervendung des Kopfstückes und des Gewinderinges zum axialen Hineindrücken der Rohrwand 60 in den dichtenden Eingriff mit der Hüllenwand $h und gleichzeitigem Bilden der Blutkammer 30 abgedichtet.

Eine Anzahl verschiedener Thermoplaste wurde bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Erfolg eingesetzt, alle waren modifizierte Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat-Grundzusammensetzungen. Als allgemeine Richtlinien zur Auswahl der spezifischen Zusammensetzungen sei gesagt, daß es zweckmäßig ist, ein einzelnes Ethylen-Vinylacetat-

Copolymerisat oder ein Gemisch davon einzusetzen, welches einen Melt Index im Bereich von 3OO bis h00_t bestimmt nach ASTM D 1238 haben sollte} ferner, daß es zweckmäßig ist, die Verwendung von Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren einer Shore-Härte unter etwa 72, bestimmt nach ASTM D 22^0, zu vermeiden; außerdem sollte der Erweichungspunkt des Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren vorzugsweise im Bereich von 88 bis 100⁰C, bestimmt nach ASTM E 28, liegen.

Die Copolymerisat-Viskosität wird durch Einarbeiten eines mikrokristallinen Polywachses aus Ethylen-Homopolymerisat wesentlich reduziert, damit das Copolymerisat das Faserbündel durchdringen kann. Bei Schleudergießtemperaturen, unter etwa 110⁰C kann die eingesetzte Menge nach oben im Bereich von etwa 20 bis 60$,bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, variiert werden, um Fasern, die Vorwärmen über etwa 100 C nicht aushalten, anzupassen. In gleicher Weise kann die erforderliche Menge nach unten eingestellt werden, wenn höhere Schleudergießtemperaturen angewandt werden können. Geeignete Harze sind solche, die eine Viskosität von so niedrig wie 100 cPs bis so hoch wie 5OOO cPs bei 150 C oder darunter haben. Die Verwendung von Harzen mit den höheren Viskositäten erfordert größere Mengen mikrokristallinen ¥achses,um Faserdurchdringung sicherzustellen.

Eine weitere Komponente zur Erhöhung der Haftfestigkeit von Harz und Faser ist irgendeines der Polyterpenharze,

das aus alpha-Pinen er^halten worden ist und einen Erweichungspunkt über etwa 100 bis 110°C hat. Dieses Harz wird in einer Menge von 15 bis 30$, bezogen auf die Gesamtharzzusammensetzung, eingearbeitet.

Beispiel II

Ein weiteres Element vom Typ, wie in Fig. 1 gezeigt, wurde hergestellt unter Verwendung der gleichen Umhüllungsstufen und der Vorrichtung wie bei Beicpiel 1, aber es wurde ein Bündel aus Zellulosefasern, hergestellt durch Entacetylierung von Zelluloseacetat nach US-PS 3 546 209. Die Endform, die Hülle und die Fasern wurden auf 14O°C vorgewärmt und das ausgewählte Harz, Harzbehälter und Harzabgaberohre wurden auf 170 C erhitzt. Die Harzzusammensetzung war folgende, im Gewichtsprozent: 34$ mikrokristallines Polyethylen (Bareco 655), 29$ Polyterpenharz (Piccolyte A 115), 29$ Ethylen-Vinylacetat-Säure-Terpolymerisat, welches 24 bis 26$, Vinylacetat enthielt (Elvax 432O) und 8$ Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat (Elvax I50). Diese Harzzusammensetzung hatte eine Viskostität von etwa 1000 bis 1100 cPs bei 170⁰C.

Claims

29. 10. 1980 AP A 61 B/221 081 (57 507 18) Verbessertes Hohlfaser-Trennelement und Verfahren zu seiner Herstell·ung Erf ind ung sanspruch

1. Hohlfaser-Trennelement, welches ein Bündel kontinuirlicher semipermeabler Hohlfasern einschließt, gekennzeichnet dadurch, daß das Bündel (12) eine Vielzahl von langgestreckten Pasern (13) mit einem Mittelteil und zwei entgegengesetzten Endteilen (25; 60) und einer Rohrwand (14j 16) an jedem der Endteile (25; 60) aus verfestigtem Gießharz, welche die Pasern (13) äußerlich miteinander verbindet, einschließt;

jede Rohrwand (14; 16) ein axial sich erstreckendes Scheibenteil (60; 18; 19) einstückig mit einem kegelstumpfförmig verjüngten Außenteil (25; 20; 21), das axial nach außen und radial nach innen von der axialen Außenfläche des Scheibenteils (60; 18; 19) abgeschrägt ist und in einer ebenen Außenendfläche (22; 23) endet, welche die offenen Enden der Pasern (13) darin freigibt, einschließt, wobei mindestens ein Teil des scheibenförmigen Teils (60; 18; 19) angrenzend an sein axiales Innenende eine Umfangsflache aufweist, die radial und axial nach außen vom Innenende abgeschrägt ist.

2. Trennelement, welches ein Bündel kontinuierlicher semipermeabler Hohlfasern einschließt, gekennzeichnet dadurch, daß das Bündel (12) einen Mittelteil und zwei entgegengesetzte Endteile aufweist, jeder Teil im Querschnitt gekrümmt ist und die Endteile ѳіпшgrößeren gekrümmten Querschnitt haben als die Mittelteile;

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eine Rohrwand (14; 16) aus verfestigtem Gießharz auf jedem Endteil die Pasern (13) äußerlich miteinander verbindet<

jede Rohrwand (14; 16) einen Innenseheibenteil (18» 19; 60) aufweist, der mit einem äußeren kegelstumpfformig verjüngten Teil (25; 20; 21) einstückig ist; der Innenscheibenteil (18; 19; 60) sich von dem kegelstumpfformig verjüngten Teil (25; 20; 21) axial nach innen erstreckt und einen ringförmigen Randteil, der die Pasern (13) mit dem verfestigten Gießharz umgibt, von den Pasern (13) radial nach außen gerichtet liegt, einschließt, und der Ringteil weitgehend frei von Pasern (13) ist; mindestens ein Teil des Scheibenteils (18; 19; 60) angrenzend an sein axiales Innenende eine Umfangsfläche hat, die vom Innenende radial und axial nach außen abgeschrägt ist, und der kegelstumpfförmige Teil (25; 20; 21) axial nach außen und radial nach innen von der axialen Außenfläche des Scheibenteils (18; 19; 60) abgeschrägt ist und in einer ebenen Außenfläche (22; 23) endet, welche die offenen Enden der Pasern(13) freigibt, wobei sich die Pasern (13) darin axial und im wesentlichen zu den Umfangskanten des kegelstumpfformig verjüngten Teils (25; 20; 21) an der ebenen Außenfläche (22; 23) erstrecken ·

3· Trennelement nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß der kegelförmig verjüngte Teil (25;20; 21) kegelstumpfformig ist.

4}, Aufsetzen einer solchen Endform auf jedes Ende des Faserbündels und um jedes Ende des Mantels unter Bildung eines Formaufbaus und Einsetzen dieses Aufbaus in eine Rotiervorricbtung;

4· Trennelement nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Scheibenteil (18;19; 60) einen runden Querschnitt hat.

5) Einleiten von Thermoplastharz in jeden erweiterten Teil des Mantels während des Rotierens des Formaufbaus, so daß das Harz eindringt, die Hohlräume zwischen den Fasern ausfüllt und den Hohlraum und das Innere der Endform füllt;

5. Trennelement nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch,

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daß der Scheibenteil (18; 10; 60) einen linsenförmigen Querschnitt hat.

6) Kontrollieren der Temperatur des Harzes während des Schleudergießens, um sicherzustellen, daß das Faserbündel durchdrungen wird, und anschließend Kontrollieren des Abkühlens der geschmolzenen Masse, so daß die Wärme von den Außenendabschnitten und Außenflächen abgeführt wird und fortschreitende Verfestigung des Gießharzes in Richtung von den Außenendabschnitten axial und radial nach innen in die Hohl-

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räume von Endform und Mantel gesichert wird.

6. Trenneleraent nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Neigungswinkel von der Umfangsflache des kegelförmig verjüngten Teils (25; 20, 21) und von der Umfangsflache des axialen Innenteils des scheibenförmigen Teils (18$ 19; 60) verschieden sind.

7. Trennelement nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das verfestigte Gießharz ein Duroplast ist.

8. Trennelement nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das verfestigte Gießharz ein Thermoplast ist,

9. Trennvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Hülle bzw. einen Mantel (32), der eine Dialysatkammer (64) mit voneinander abliegenden Einlaß-und Auslaßöffnungen begrenzt und eine Blutkainmer (30) an jedem Ende der Hülle bzw. dem Mantel (32); ein Bündel (12) kontinuierlicher semipermeabler Hohlfasern (13), im wesentlichen axial in der Hülle bzw. dem Mantel (32) ausgerichtet , welches angrenzend an jedes der Enden der Hülle bzw. des Mantels (32) in einer Rohrwand (14; 16) aus verfestigtem Gießharz, welches die Fasern(13) aneinander gebunden hält, endigt; einen axial sich erstreckenden Scheibenteil (18; 19; 60) in jeder der Rohrwand (14; 16),

der in einer ebenen Außenfläche (22; 23), die die offenen Enden der Pasern darin freigibt, endigt; eine radial und axial vom Innenende abgeschrägte Umfangsflache an mindestens einem Teirl der Scheibe (18; 19; 60) angrenzend an sein axiales Innenende; mit der Hülle bzw. dem Mantel (32) einstückige Dichtungsmittel, angrenzend an Jedes ihrer beiden Enden, um jeden der Scheibenteile (18; 19; 60) der Rohrwand (14; 16) mit der Hülle bzw. dem Mantel (32) an einem

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Ort angrenzend an jedes seiner Enden in Dichtungseingriff zu bringen, wobei beide innere Dichtungsmittel einschließen: einen abgeschrägten Teil (54)der Innenwand der Hülle bzw, des Mantels (32), der sich axial und radial nach innen erstreckt, um eine Eingreifdichtungsflache (24) zum Druckeingriffkontakt mit der abgeschrägten Umfangsflache des Scheibenteils (18; 19; 60) zur Verfügung zu stellen, und Mittel um den Scheibenteil (18; 19; 60) axial nach innen in Dichtungseingriff mit den abgeschrägten Innenflächen (54) der Hülle bzw· des Mantels (32) zu bringen und die flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen der Hülle bzw· dem Mantel (32) und dem Scheibenteil (18; 19; 60) zu bilden·

10, Trennvorrichtung nach Punkt 9» gekennzeichnet dadurch, daß sich der abgeschrägte Teil (54) der Innenwand der Hülle bzw· des Mantels (32) axial und radial nach innen von einem Punkt, der vom Außenende der Hülle bzw· des Mantels (32) nach innen beabstandet ist, erstreckt»

11. Künstliche liiere, gekennzeichnet durch eine Hülle

bzw· einen Mantel (32) von im wesentlichen runden Querschnitt, die eine Dialysatkammer (64) begrenzt, welche voneinander abliegende Einlaß- und Auslaßöffnungen aufweist, und eine Blutkammer (30) an jedem Ende der Hülle bzw· des Mantels (32); ein Bündel (12) kontinuierlicher semipermeabler Hohlfasern (13) in im wesentlichen paralleler Ausrichtung in der Hülle bzw· dem Mantel (32), welches angrenzend an jedes der Enden der Hülle bzw. des Mantels (32) in einer Rohrwand (14; 16) aus verfestigtem Gießharz, das die Fasern (13) aneinander gebunden hält, endigt; ein axial sich erstreckender Scheibenteil (18; 19; 60), einstückig mit einem kegelstumpfförmigen Teil (25; 20; 21), der sich von dem Scheibenteil (18; 19; 60) axial nach außen erstreckt, an jeder der Rohrwände (14; 16); eine radial und axial vom

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Innenende nach außen abgeschrägte ümfangsflache (54) an mindestens einem Teil der Scheibe (18; 19; 60) angrenzend an sein axiales Innenende, eine ebene Außenfläche (22; 23), in welcher der kegelstumpfförmige Teil (25; 20; 21) endigt und der die offenen Enden der Fasern (13) freigibt; mit der Hülle bzw. dem Mantel (32) einstückige Dichtungsmittel, angrenzend an jedes ihrer beiden Enden, um jeden der Scheibenteile (18; 19; 60) der Rohrwand (14; 16) mit der Hülle bzw. dem Mantel (32) an einem Ort, angrenzend an jedes ihrer Enden in Dichtungseingriff zu bringen, wobei die inneren Dichtungsmittel einschließen: einen abgeschrägten Teil (54) der Innenwand der Hülle bzw. des Mantels (32), der sich axial und radial nach innen erstreckt, um eine Eingreifdichtungsflache (24) zum Druckeingriffkontakt mit der abgeschrägten ümfangsflache (18; 19) des Scheibenteils (60) zur Verfügung zu stellen; und Mittel (34), um den Scheibenteil (18; 19; 60) axial nach innen in Dichtungseingriff mit den abgeschrägten Innenflächen (54) der Hülle bzw. des Mantels (32) zu bringen und eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen der Hülle bzw. dem Mantel (32) und dem Scheibenteil (18; 19; 60) zu bilden.

12. Künstliche Niere nach Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß sich der abgeschrägte Teil (54) der Innenwand der Hülle bzw. des Mantels (32) axial und radial nach innen von einem Punkt, der vom Außenende der Hülle bzw. des Mantels (32) nach innen beabstandet ist, erstreckt.

13. Künstliche Niere nach Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß das verfestigte Gießharz ein Thermoplast ist.

14. Verfahren zum Vergießen einer thermoplastischen Rohrwand an jedem Ende eines Bündels kontinuierlicher semipermeabler Hohlfasern, gekennzeichnet durch folgende Stufen:

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Herstellen eines langgestreckten Paserbündeis aas einer Vielzahl von kontinuierlichen semipermeablen Hohlfasern, die axial aasgerichtet sind and an ihren entgegengesetzten Endabschnitten durch ein bandartiges Haltemittel mit einer axialen Öffnung gesichert werden;

_22 Einsetzen dieses Bündels in eine Hülle oder einen Mantel, welcher an jedem Ende in einem erweiterten Teil endigt, der einen scheibenförmigen Hohlraum, der radial und axial nach außen gegen das Außenende abgeschrägt ist, begrenzt; j£2 Vorsehen einer Endform zur Aufnahme eines Endes des Mantels und des bandartigen Haltemittels in einem Aaßenendabschnitt aus hochwärmeleitfähigem Material, der einen in der Mitte angeordneten, nach innen ragenden Stift aus hochwärmeleitfähigem Material aufweist und in die Öffnung des Haltemittels eingeführt wird, wenn das Haltemittel in der Endform in Stellung gebracht wird, wobei ein Innenendabschnitt der Endform aus einem Material relativ niedriger Wärmeleitfähigkeit den Mantel und den scheibenförmigen Hohlraum darin umgibt;

15· Verfahren nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß eine Endform verwendet wird, deren Innenendabschnitt eine Innenfläche aufweist, die gegen die Außenflache radial nach innen von einem Punkt, angrenzend an das Außenende des scheibenförmigen Hohlraums des Mantels, der von dem Innenende der Endform umgebenwird , abgeschrägt ist, um dadurch einen kegelförmig verjüngten Hohlraum in der Endform zu begrenzen.

16. Verfahren nach Punkt 14 oder 15t gekennzeichnet dadurch, daß die Fasern auf etwa eine Temperatur vorgewärmt werden, die der Gießtemperatur des ausgewählten Harzes entspricht.

17. Verfahren nach einem der Punkte 14 bis 16, gekennzeichnet dadurch, daß ein Thermoplastharz einer Viskosität im Bereich von 100 bis etwa 5OOO cPs bei einer Temperatur unter etwa 15Ο ⁰C eingesetzt wird.

18. Verfahren nach ei-nem der Punkte 14 bis 17» gekennzeichnet dadurch, daß ein Thermoplast einer Viskosität unter 15ΟΟ cPs bei einer Temperatur unter etwa 135 ⁰C eingesetzt wird.

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