DD200311A5

DD200311A5 - Trennvorrichtung zum haemodialysieren und haemofiltrieren von blut

Info

Publication number: DD200311A5
Application number: DD80233554A
Authority: DD
Inventors: David T Chen; Robert D Mahoney
Original assignee: Cordis Dow Corp
Priority date: 1979-12-17
Filing date: 1980-12-15
Publication date: 1983-04-13
Also published as: SE449376B; CH650033A5; ES8202873A1; SE8008813L; GB2065546B; CA1153171A; NL192269B; FR2473340B1; ES507576A0; NL8006491A; DE3044435A1; BE886354A; AU6340580A; DE3044435C2; IT8050066A0; DD154068A5; GB2065546A; IT1146243B; NL192269C; JPH0778288B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Trennvorrichtung zum Haemodialisieren und Haemofiltrieren von Blut. Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der Reinigungsfaehigkeit derartiger Vorrichtung zur Abtrennung von Verunreinigungen, wie Harnstoff, Creatin, sowie die Verbesserung der Nassreissfestigkeit der in diesen Vorrichtungen verwendeten Cellulose-Hohlfasern. In der erfindungsgemaessen Trennvorrichtung werden Hohlfasern verwendet mit einem Ultrafiltrationskoeffizienten K&ind UFR! von etwa 2 bis 200 ml/h/m&exp2!/mm Hg; einem Harnstoffkoeffizienten K&ind urea! von etwa 15x10&exp-3! bis 45x10&exp-3! cm/min und einer intrinsic Nassreissfestigkeit von etwa 2 bis 11 g/g Cellulose Polymer. Sie werden hergestellt durch: a) Schmelzspinnen aus einer Schmelzspinnzusammensetzung, bestehend im wesentlichen aus etwa 35 bis 80 Gew.-% Celluloseester und dem Rest Polyol mit einem Molekulargewicht von 106 bis 900; b) Hydrolysieren der Celluloseester-Hohlfaser zu einer Cellulose-Hohlfaser; c) Wiederplastifizieren der Cellulosefaser mit einem wasserloeslichen Weichmacher und d) Trocknen der plastifizierten Faser.

Description

Berlin, den 25. 5, 81 Ausscheidung aus AP B Ol D/226 098 (58 534 12) 59 179 12

Trennvorrichtung zum Hämodialysieren und Hämofiltrieren von Blut . _L , »

Die Erfindung betrifft eine Trennvorrichtung zum Hämodialysieren und Hämofiltrieren von Blut, Sie wird angewandt als künstliche Niere für die Entgiftung von Blut,

Trennvorrichtungen zum Hämodialysieren und Hämofiltrieren von Blut sind bekannte Sie sind ausgestattet mit einem Paar Blutkammern_c die durch eine dazwischen angeordnete Dialysst« kammer^ die mit den Blutkammern einstückig verbunden ist, auf Abstand gehalten vverden_o Ein Bündel Hohlfasern endigen an ihren entgegengesetzten Enden in einem Rohrboden aus Kunststoff«. Die Rohrboden verbinden die Fasern untereinander und schaffen auch einen ringförmigen Teil_e aer außerhalb des Umfangs der Fasern in dem Bündel liegt«. Der Teil dient dazu*, die Rohrboden mit den Endabschnitten der Dialysatkammer und den Plutkairsmern zu verbinden und dadurch die Blutkammern und d:le Dialysatkammer in eine Einheit einzuschließen mit den Fasern in der Dialysatkammer;» so daß die Kammern-isoliert ,voneinander in flüssigkeitsdichter Verbindung stehen*

Die Wasserpermeabilität der in den bekannten Trennvorrichtungsn bzw« künstlichen Nieren verwendeten semipermeabler! Celluldse-'Hohifassrn entspricht nicht den an die Reinigungswirkung der künstlichen Nieren gestellten Anforderungen,

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Ein weiterer Nachteil der in den bekannten Trennvorrichtungen verwendeten Fasern ist ihre geringe Reißfestigkeit, ins~ besondere Naßreißfestigkeit_f die hohe ökonomische Verluste verursachte

Die meisten Cellulosefasern« die in künstlichen Nieren zur Hämodialyse eingesetzt worden sind« sind bisher durch Schmelzspinnen eines Celluloseester* wie Cellulosetriace-= tat _t in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellt worden, wie zum Beispiel in der US-PS 3 546 209 offenbart* Ein weiterer Teil der Cellulose-Hohlfasern wurde nach dem Kupfer-AmmoniakVerfahren hergestellt; ein verbessertes Verfahren ist in der US-PS 3 888 771 beschrieben* Während bei diesen grundsätzlich verschiedenen Verfahren Cellulosefasern erhalten werden«; die akzeptable Wasserpermeabilität (Ultrafiltration) und Harnstoff-Permeabilität (Reinigung, clearance) für die Verwendung in künstlichen Nieren besitzen·, so sind doch ihre Permeabilitäten insgesamt nicht optimal« So haben zum Beispiel Cellulosefasern, die nach dem Verfahren der US-PS 3 546 209 hergestellt worden sind, eine geringere Wasserpermeabilität als es bei Fasern erwünscht ist* die annehmbare Reinigungs- (clearance) Eigenschaften für Harnstoff, Greatinin, Vitamin B.« und andere niedermolekulare Blutverunreinigungen haben«

Darüber hinaus schließt die kontinuierliche Herstellung von Cellulosefasern aus schmelzgesponnenen Celluloseacetatfasern die chemische Umwandlung des thermoplastischen Celluloseacetats in das nicht«= thermoplastische Cellulose-Polymere mittels Hydrolyse unter Verseifung in einem wäßrigen alkalischen Bad ein« Während der Hydrolyse sind die dünnwandigen Fasern von kleinem Durchmesser außerordentlich empfindlich

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gegenüber Berührung und brechen leicht« Eine erfolgreiche Herstellung bei einem gerade ausreichenden Gütegrad:, um noch in den Handel gebracht zu werden, hängt davon ab, daß in der Faser genügend Reißfestigkeit während der Herstellungsstufe, bei denen Feuchtigkeit herrschte aufrechterhalten bleibt, um Bruch oder Beschädigung zu vermeiden«

Das Konzept der Herstellung semipermeabler Hohlfasern "durch Schmelzspinnen einer plastifizieren Polymerzusammensetzung ist in den frühen 60er Oahren entwickelt worden und erstmals in der US-PS 3 423 491 offenbarte In der Patentschrift sind verschiedene Polymertypen beschrieben_f einschließlich Celluloseester, und geeignete Weichmacher zur Verwendung bei der Bildung von Schmelzspinnzusammensetzungen mit verschiedenen Thermoplasten diskutiert* Es wurden die polymeren Celluloseester zu günstigen handelsüblichen Polymeren ent~ wickelt* insbesondere Celluloseacetat©^ und Tetramethylensulf on ρ meist mit SuIfolan bezeichnet^ wurde normalerweise als Weichmacher für die Schmelzspinnzusammensetzung zur Herstellung von Celluloseacetatfasern verwendet« Die US-PS* s 3 494 780 und 3 532 527 offenbaren Verbesserungen am Sulfolan~Celluloseacetat-Schmelzspinnve rf ahren> nach welchem Celluloseaeetatfasern extrudiert werden ι sie schließen ein entweder das Eintauchen der gesponnenen Faser nach, dem Spinnen in ein öad-_e das' ein -Gemisch von Sulfolan und einem Polyol eines Molekulargewichts unter 4000 enthält.,, oder- die Modifizierung des SuIfClan-Weichmachers vor u&m Spinnen der Faser durch Einschließen einer kleinen Menge eines Polyol eines Molekulargewichts unter etwa 20 000.., Diesen Patentschriften ist auch zu entnehmen, daß Polyoley allein als Weichmacher bei eier Formulierung von Schmelzspinnzusammen-Setzungen mit Celluloseestern_β insbesondere Celluloseacetat

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ten„ als unbefriedigend angesehen werden«

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer Trennvorrichtung zum Hämodialysieren und Hämofiltrieren von Blut mit verbesserter Reinigungsfähigkeit zur Abtrennung von Verunreinigungen^ wie Harnstoff, Creatinin und dergleichen*

Darlegunq des Wesens der Erfindung

H l—l ! ) ilM i ii IT h—Iib-ΓΛ' ι~ΓΙ"ιτ1πι~ΠΓπ--ΊΤιτ~ίΐ I, ίι"^Ct'IMfIiIIi-Ii ¹HIHiPfT IJMIi BIn λΛ* II BTlr Ii ib Πι ill """»ill "Λ^Τμ

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde« die chemischphysikalischen Eigenschaften der in der Trennvorrichtung verwendeten semipermeablen Cellulose-Hohlfasern sowie die Reißfestigkeit der Fasern_e insbesondere die NaßreiSfestig«· keit während der Hydrolyse oder der Umwandlung von Celluloseester in Cellulose vor dem Trocknen_f Lagern und Einbauen in Hämedialysatoren oder Hämofilter zu verbessern«.

Erfindungsgemäß ist die Trennvorrichtung zum Hämodialysieren und Hämofiltrieren von Blut mit einem Paar Blutkammern, die durch eine dazwischen angeordnete, mit ihnen einstükkige Dialysatkamrner voneinander auf Abstand gehalten sind, einem. Bündel H.phlf asern „ welches an seinen beiden Enden in je einem Rohrboden endet» die zwischen der Dialysatkam~' mer und jeder der beiden Blutkammern dichtend angeordnet und an ihnen befestigt sind, um die Kammern in flüssig« keitsdichter Verbindung mit den Durchgängen in den Fasern zu trennen., Verbindungen zwischen dem Inneren der Blut-, kammern schaffend derart ausgebildet, daß die Hohlfasern eine Vielzahl von Hohlfasern sind mit einem Ultrafiltra-

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tionskoeffizienten Isjpo von etwa 2 bis etwa 200 ml/h/m /mm

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Hg; einem Harnstoffkoeffizienten K von etwa 15 χ 10~ bis etwa 45 χ 1Q~ cm/rain_e und einer intrinsic Naßreißfestigkeit von etwa 2 bis etwa 11 g/g Cellulose-Polymer und erhalten werden durch?

a) Schmelzspinnen einer Celluloseester-Hohlfaser aus einer Schmelzspinnzusammensetzung, die im wesentlichen aus etwa 35 bis etwa 80 Gew_e~% Celluloseester und dem Rest auf 100 Gew«~% aus mindestens einem Polyol eines durchschnittlichen Molekulargewichts im Bereich von etwa bis etwa 900 besteht ,·

b) weitgehendes Hydrolysieren der Celluloseester-Hohlfaser zu einer Cellulose-Hohlfaserj

c) Wiederplastifizieren der Cellulosefaser, während sie noch feucht isty mit einem wasserlöslichen weitgehend nicht flüchtigen Weichmacher und

d) Trocknen der plastifizierten Faser«

Die in der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung verwendeten Hohlfasern haben vorzugsweise einen Außendurchmesser von etwa 200 bis etwa 400 ,um und eine Wanddicke von etwa 12 bis 80 ,umο

Die erfindungsgemaSe Trennvorrichtung und. die darin, -befindlichen Hohlfasern sind infolge Sterilisation dar Vorrichtung mit Gammastrahlen steril., wobei die sterilisierten Hohlfasern eins intrinsic NsßreiSfestigkeit im Bereich von etwa 5 χ 10^ bis 9 χ 10 ' g/g Csllulosefasern aufweisen«

Besonders vorteilhafte Eigenschaften besitzt die erfindungsgemäße. Trennvorrichtung in dom Fall·, wenn die Hohlfasern in

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aer Vorrichtung rait Gammastrahlen als trockene wiederplastifizierte Cellulosefasern, die etwa 2.0 % Glycerin enthalten, sterilisiert wurden und die sterilisierten Fasern eine intrinsic NaSreißfestigkeit von etwa 9 χ 10 g/g Cellulosefasern aufweisen*

Die erfindungsgemäße Trennvorrichtung besitzt ebenfalls sehr vorteilhafte Eigenschaften, wenn die Hohlfasern in der Vorrichtung mit Gammastrahlen sterilisiert worden sind» während die Fasern mit einer physiologischen Kochsalzlösung befeuchtet waren., und die sterilisierten Fasern eine intrinsic Naßreißf fasern aufweisen

trinsic Naßreißfestigkeit von etwa 5 χ 10 g/g Cellulose-

Die Erfindung basiert auf der überraschenden Entdeckung, daß Celluloseester-Schmelzspinnzusaramensetzungen _t die sul~ folanfrei sind und nur bestimmte Polyole niedrigen Molekulargewichts oder Gemische davon einschließen, zu Fasern schmelzgesponnen werden können, welche zu Cellulosefasern hydrolisiert werden können, wobei die Naßfestigkeiten während der Umwandlung von dem Ester in die Cellulose wesentlich besser ist« Das Weglassen des Sulfolane, das man bisher für notwendig angesehen hat* ist die entscheidende Änderung (key change), die die Herstellung der wesentlich verbesserten Fasern nach der Erfindung ermöglichte Die resultierenden Celluloseesterfasern nach der Erfindung haben zufriedenstellend hohe intrinsic Naßfestigkeiten in ihrer gesponnenen Form und darüber hinaus behalten die gesponne« nen Fasern ihre intrinsic Reißfestigkeit während der Polyollaugung und Hydrolyse oder Entacetylierung, also den Stufen;, in welchen die Celluloseesterfaser in die Cellulosefaser

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umgewandelt wird, bei« In manchen FällerT erhöht sich sogar die intrinsic Reißfestigkeit*

Die in der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung verwendeten semipermeablen Cellulose-Hohlfasern werden durch Schmelz-' spinnen einer Celluloseester-Schmelzspinnzusamraensetzung hergestellt,, die etwa 35 bis 80 Gevu~% eines ausgewählten Celluloseester oder CelluloseestergemiGches und ein oder ein Gemisch von Polyolen eines durchschnittlichen Molekulargewichts im Bereich von etwa 106 bis 900 enthält.

Celluloseester, die geeignet sind > schließen einj Cellulosemono»:_f di- und triacetate und Gemische davon.·_e Cellulose- acetat-propionat\ Celluiose-acetat-butyrat„ Cellulose« propionat und Cellulose-butyrat und Gemische von zwei oder mehreren dieser Ester* Die Acetate werden bevorzugte ins«= besondere Cellulosediacetat, und Gemische schließen vorzugsweise mindestens einen kleinen Anteil eines oder mehrerer anderer Celluloseacetate ein«

Für die Herstellung einer annehmbaren Schraelzspinnzusammen«· setzung ist nicht die Klasse der Polyole schlechthin geeignete, sondern die Polyole mit niedrigerem Molekulargewicht, zum Beispiel einem durchschnittlichen Molekulargewicht im Bereich von etwa 106 big 900* Versuche _e ein einziges Polyol. eines Molekulargewichts von etwa 600 mit Celluloseacetat zu verwenden, schlugen fehl, weil die Zusammensetzung nicht versponnen werden. konnte_e Zufriedenstellende SchmelzspinnzusammensGtzungen. sind jedoc'i bei Verwendung von Polyolgemischen.e in denen eines der Polyole ein durchschnittliches Molekulargewicht von wesentlich über 90O₄, zum Beispiel .1400 hatte,., erhalten wordenj. ein Gemisch von zwei Polyethylen»

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glykolen» von denen eines ein Molekulargewicht von 200 und das andere ein Molekulargewicht von 1450 hatte» so daß sich ein durchschnittliches Molekulargewicht von 902 ergab, erwies sich als geeignet bei der Herstellung einer Celluloseacetatschraelzspinnzusammensetzung, die zu Hohlfasern versponnen wurde, welche die verbesserten Reißfestigkeiten aufwiesen, die die Fasern in der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung kennzeichnen. Geniische von Polyethylenglykolen mit Polyolen_ff zum Beispiel ein Gemisch von Polypropylenglykol eines durchschnittlichen Molekulargewichts von 400 und Glycerin gab eine spinnbare Zusammensetzung, während Polypropylenglykol eines durchschnittlichen Molekulargewichts von 400 allein keine spinnbare Zusammensetzung ergab« Gemische von Polyethylenglykolen und Ethylenglykolen waren zufriedenstellend und Gemische von zwei oder mehr niedermolekularen Polyethylenglykolen können mit oder ohne Glycerin verwendet werden»

Es ist auch gefunden worden, daß reine Polyethylenglykole oder reine Polypropylenglykole_e die ein zu hohes Molekulargewicht zur Bildung einer spinnbaren Celluloseesterzusammensetzung haben, durch Zusatz von Glycerin modifiziert werden können, ein bekanntes Nicht-Lösungsmittel für Cellulose« ester* um eine·Zusammensetzung zu erhalten, die erfolgreich zu den verbesserten Fasern für die Anwendung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung versponnen werden kann_P Der für diesen Zweck benötigte Glycerinanteil schwankt mit dem Molekulargewicht des reinen Polyethylen- oder Polypropylen-Glykols und auch mit dem Celluloseester oder dem Estergemisch „ das vorliegte Im allgemeinen ist die Menge Glycerin, die erforderlich ist,.höher, wenn das durchschnittliche Mo-

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lekulargewicht des reinen Glykols über etwa 600 steigt. Die Glycerinkonzentration sollte auch erhöht werden, wenn der Anteil Celluloseester, der mit dem Cellulosediacetat vermischt wird," steigt, oder bei Schmelzspinnzusammensetzungen, die aus Cellulosepropionat oder Cellulosebutyrat oder Gemischen davon hegestellt worden sind« Als allgemeine Regel gilty daß Glycerin im Bereich von etwa 5 bis 35 Gew_e-%, bezogen auf die Cellulose-Schmslzspinnzusammensetzung, mit Erfolg eingesetzt werden kann. Polyol© mit mindestens zwei Hydroxylgruppen im Molekül;, die geeignet sind _e schließen ein j Diethylenglykol·, Triethylenglykol„ Tetraethylenglykol_f die Mono-·-, Di und Tripropylenglykole und Gemische von einem oder mehreren der Propylen- und Ethylen-Glykole oder Glykole mit Ethylen-Propylen-Ketten im Glykolmolekül, und Gemische von irgendeinem oder mehreren Polyethylen- oder Polypropylenglykolen mit Glycerin in einer Menge unter 50 Vole-% der Glykol-Glycerinmischung«

Das Verfahren zur Herstellung der in aer erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Fasern umfaßt die Stufen.des Mischens des ausgewählten Celluloseester und des Polyols zur Bildung einer Schmelzspinnzusammensetzung, Schmelzspinnen der Hohlfa.sern und .Abkühlen-derselben zu einem gelartigen selbsttragenden Zustand« Hydrolisieren oder Entacetylieren der Celluloseester-Hchlfasern zu im wesentlichen Celluloscfasern, d*'h„ Hydrolisieren eines wesentlichen Teils der Estergruppen unter Entstehung von Hydroxylgruppen«, Hir.e vollständige Hydrolyse wird gewöhnlich nicht erreicht und ist auch nicht notwendig, aber um beste Permeabiliiätseiigonschaften zu erhalten und sie während der

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Lagerung und dem Versand aufrechtzuerhalten, ist eine weitgehend vollständige Hydrolyse von zum Beispiel etwa 90 % zweckmäßig« Das Plyol_e das in den gerade gesponnenen Celluloseesterfasern vorliegt, wird normalerweise aus den Fasern während der Hydrolyse oder Entacetylierung ausgelaugt· Alternativ kann das Polyol in einer separaten Stufe nach der Hydrolyse entfernt werden©

Semipermeable Cellulose-Hohlfasern_e die aus einer Sulfolan-Acetat-Schmeizspinnzusammensetzung nach dem Verfahren gemäß US-PS 3 546 209 großtechnisch hergestellt und in bekannten künstlichen Nieren in großem Umfang nach etwa 1972 verwendet worden sind.y hatten beispielsweise einen Wasser-Permeabilitätskoeffizienten Kjipp von etwa 1,0 bis 1,2 ml/h/m Faseroberfläche/mm Hg über die semipermeable Faserwand bei 37 C, einen Harnstoffkoeffizienten K|_lor-. von

— 3 etwa 28 bis 30 χ 10 cm/min* und eine Fasernaßfestigkeit nach der Entacetylierung von etwa 1,4 bis etwa 1,8 g intrinsic Faserreißfestigkeit/g polymerer Cellulose^ Die verbesserten Cellulosefasern_e die in der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung verwendet werden-* sind in allen drei wichtigen Funktionseigenschaften wesentlich besser* Die überraschendste und am deutlichsten verbesserte Eigenschaft ist die erhöhte intrinsic Naßreißfestigkeit^"Wie' weiter oben gesagt , ist die Naßreißfestigkeit der Fasern außerordentlich für erfolgreiche kontinuierliche Produktion in der Fertigungsstraße wichtige

Beispielsweise läuft in einer Straße ein Kabel von 16 bis 30 Fasern oder eine Vielzahl solcher Fadenkabel_e die von

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der Spinndüse durch Luft geführt werden, um eine selbsttragende Hohlfaser zu werden, dann durch eine Reihe von Flüssigkeiten in Behandlungstanks, die nacheinander das Polyol aus der Celluloseesterfaser auslaugen, den Ester zu Cellulose hydrolysieren, das Hydrolyseprodukt spülen und überschüssiges Hydrolisiermittel aus der Cellulosefaser entfernen und die Cellulosefaser wieder plastifizieren. Die plastifizieren Produktfasern werden dann von Aufnahmerollen aufgenommen« Während der NaSbehandlungsstufen werden die Fasern einem Recken unterworfen oder es wird eine in Längsrichtung wirkende Kraft angelegt^ während sie starker innermolekularer Umlagerungen unterliegen, insbesondere jener, die von der Polyolentfernung und der chemischen Änderungen während der Entacetylierung von Celluloseester zu Cellulose resultieren^ Faserbruch oder Beschädigung infolge der Unfähigkeit des Polymerskeletts jeder Faser, Zug- oder Reibungskräften während solch kontinuierlicher Verarbeitung standzuhalten, unterbricht kontinuierliches Arbeiten und ist in höchstem MaBe unerwünscht*

Es ist festgestellt worden, daß Celluloseacetatfasern, die aus einer Schrcelsspinnzusammensetzung nach der Erfindung_f die frei von SuIfDianen ist_f dazu neigen, einen größerenAnteil ihrer Reißfestigkeit _g- die sie nach dem Spinnen haben (as--spun tensile strength) _r während des 'A'enes durch die aufeinanderfolgenden NaSbehandlungsstufen beizubehalten als die Fasern _β die aus sulf oianhaltigen Schraelzspinnzusammensetzungen hergestellt worden sind und lange im Handel sind« Darüber hinaus erfahren bestimmte der verbesserten Fasern einen unerwarteten Anstieg in dsr Reißfestigkeit gegenüber dem Zustand nach dem Spinnen, und dieser Anstieg

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findet während der Hydrolysestufe des Verfahrens statt* Die Cellulosefasern, die in der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung verwendet werden, besitzen durchschnittliche intrinsic Reißfestigkeiten, im nassen Zustand nach der Hydrolyse, die mindestens zwei- bis siebenmal höher sind als die der Cellulose-Hohlfasern, die nach dem Verfahren der US-PS 3 546 209 hergestellt worden sind» In dieser Beschreibung und den Ansprüchen bedeutet der Ausdruck "intrinsic Reißfestigkeit", auf die Reißfestigkeitsmessungen der feuchten Cellulosefaser angewandt _t die Bruchfestigkeit in g/g Polymer einer 5,08 cm Länge einer einzigen feuchten Faser und ist die Kraft, die erforderlich ist_s die Faser zu brechen, wenn sie senkrecht zwischen zwei Klemmbacken in einem Instron-Gerät hängt« Bei den Tests zur Erhaltung öer intrinsic Naßreißfestigkeiten, die in Tabelle I wiedergegeben sind, stellen die g des Polymeren einer ausgewählten 5,08 cm Faserlänge ein Durchschnittsgewicht in g dar, welches für jede besondere 5,08 cm Probe der Cellulosefaser durch Trocknen der benachbarten 2540 cm Fasern des gleichen Stranges zu einem konstanten Gewicht, Wiegen der 2540 cm Länge und Dividieren des Gesamtgewichts durch 500, erhalten worden ist, um dadurch ein Durchschnittsgewicht zu erhalten; dieses wurde dann für das besondere 5,08 cm Stück verwendet, welches dem Bruchfestigkeitstest unterworfen wurde« Ein solches Vorgehen erhöht die Genauigkeit der Reißfestigkeitsbestimmung durch Eliminieren des potentiellen Fehlers infolge der Faserwanddickenänderung entlang der Endlosfaser« Außerdem stellt jeder ReiSfestigkeitswert den Durchschnitt von sechs Bestimmungen an verschiedenen 5,o8 cm langen Proben dar. Die so ermittelten Anstiege in der intrinsic Reißfestigkeit, die erzielt worden sind, sind wirtschaftlich von Bedeutung_f da durch sie eine kontinuierliche Herstellung der Fasern nach der Erfindung hinsichtlich der Produktionskapazität erheblich verbessert

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* 13 wird.

Während die vorstehend beschriebenen Effekte der erhöhten Naßreißfestigkeit während der Faserherstellung von hohem wirtschaftlichen Wert sind, ist der Anstieg der Wasser-Permeabilität, der in bestimmten Fasern, die in der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung verwendet werden, erzielt wird, ebenfalls außerordentlich wichtig. Bestimmte Fasern haben bis zu 80mal höhere Wasser-Permeabilität im Vergleich zu den bisher erhältlichen Cellulosefasern, die aus Celluloseacetat-Schmelzspinnzusammensetzungen erhalten worden sind. Ein solcher Anstieg in der Wasser-Permeabilität bedeutet, daß das Vermögen der Faser, Wasser aus einer wasserhaltigen Flüssigkeit, wie Blut, abzutrennen, drastisch erhöht ist und der praktische Vorteil, der daraus resultiert, ist bedeutend, indem bei Verwendung der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung eine wesentliche Herabsetzung der pro Hämodialysebehandlung erforderlichen Zeit möglich wird, was dem Fachmann verständlich ist.

Die Formulierung der Schmelzspinnzusammensetzung kann auf irgendeine geeignete Weise geschehen unter Verwendung einer üblichen Mischvorrichtung, was wesentlich ist, um ausreichendes Vermischen sicherzustellen und eine innige gleichmäßige Mischung zu erhalten. So w.ird zum Beispiel trockenes Ceiluloseacetaipulver mit einer abgewogenen Menge ausgewählten Polyols in einem S_cherwirkung hervorbringenden Ho» bart-Mischer vermischt„ Das vermischte Material wird dann weiter homogenisiert und vermischt, indem es in einen erwärmten gegenläufigen Doppelschneckenextruder eingefüllt und das aeschmolzone Extrudat dann durch eine Mehrloch-

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Spinndüse, zum Beispiel eine 16 bis 30 Loch-Düse, gedrückt wird» Die Spinndüse kann eine solche sein, die übliche Gaszuführungen hat, um Gas in den Kern des Extrudats einzudrücken. Ein für diesen Zweck bevorzugtes Gas ist Stickstoff, aber auch andere Gase können mit zufriedenstellendem Ergebnis verwendet werden, wie Kohlendioxid, Luft und andere unschädliche Gase« Wenn gewünscht, kann eine Spinndüse verwendet werden, die Mittel zum Einspritzen einer Flüssigkeit in den Extrudatkern aufweist, wobei die Flüssigkeit kein Lösungsmittel für den Celluloseester und das Polyol sein darf* Eine solche Spinndüse ist zum Beispiel in der US-PS 3 888 771 offenbart«, Das aus der Spinndüse austretende Extrudat wird der Kühlung unterworfen_e zum Beispiel mittels Preßluft unterschiedlichen Drucks und/oder Temperatur, um die Gelierung und Verfestigung des Extrudats zu einer festen selbsttragenden Faser zu bewirken«

Die Celluloseesteraser kann in zufriedenstellender Weise nach irgendeiner der bekannten Entacetylierungsmethoden hydrolysiert werden* Das bevorzugte Verfahren ist die Verwendung eines wäßrigen Natriumhydroxidbadesa Geeignete Techniken sind in einer Vielzahl von Büchern und einschlägigen Zeitschriften beschrieben, einschließlich zum Beispiel Laidler, Chemical Kinetics _e McGraw Hill Book Co,_? New York (1950)·/.S* 282 -290y Hewlett, et -al.', Technical Inst« Ci_c 38, 212 (1947); Hiller, Oour« Polymer Science 10, 385 (1953) etCe Nach dem Spülen zur Entfernung der Hydrolyseprodukte und überschüssigen Hydrolisierungsmittels oder zur Neutralisierung derselben wird die noch feuchte Faser mit einem wasserlöslichen _B im-wesentlichen nicht flüchtigen 'Weichmacher gemäS US-PS 3 546 209 plastifiziert* Mit dem Ausdruck "im

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wesentlichen nicht flüchtig" ist in dieser Beschreibung und den Ansprüchen gemeint« daß der Weichmacher im wesentlichen von der Cellulosefaser während der folgenden Trockenstufe und der Lagerung bei normaler Temperatur zurückgehalten wird.

Geeignete Weichmacher für entacetylierte Cellulosefasern schließen solche ein, die in der Lage sind, die Faser zu quellen, vermutlich durch Zwischenvvirkungen wie Wasserstoffbindungs- oder Dipol-Dipol-Reaktionen© Vorzugsweise ist der wasserlösliche, im wesentlichen nicht flüchtige Weichmacher eine Hydroxylgruppen aufweisende Verbindung und insbesondere ein Polyol wie Polyalkylenoxide; Glykole j wie Ethylenglykol, Diethylenglykol* Dipropylenglykol „ Tripropylenglykol und dergleichen; Glycerin und dergleichen« Glycerin ist ein bevorzugter Weichmacher*

Nach dem Plastifizieren der Faser wird sie nach irgendeiner der bekannten Methoden getrocknet, zum Beispiel durch Vakuumtrocknung, Preßlufttrocknung bei normaler oder erhöhter Temperatur, Mikrowellentrocknung und dergleichen« Erhöhte Temperaturen können angewandt werden, solange dadurch kein wesentlicher Weichmacherverlust eintritt« Folglich ist erhöhte Trocknungstemperatur von dem jeweils verwendeten Weichmacher abhängig; die geeignete Temperatur läßt sich .einfach be- stimmen ο ·

Die getrockneten fertigen Cellulosefasern nach der. Erfindung haben Kapiliardurchmesser« Der Außendruchmesser liegt im Bereich von etwa 200 bis 400 ^a _s die Wanddicke im Bereich von etwa 10 bis 80 ,usi/Für in der Hämodialyse verwendete

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erfindungsgemäße Trennzellen haben die Fasern vorzugsweise eine Wanddicke im Bereich von etwa IO bis 50 ,um und einen maximalen Außendurchmesser im Bereich von etwa 230 bis 320 ,um«

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einigen Beispielen näher erläutert«

Die folgenden Beispiele veranschaulichen auch das Verfahren zur Herstellung der in der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung verwendeten verbesserten Cellulose-Hohlfasern» In dieser Beschreibung und den Ansprüchen bedeutet", wenn nicht anders angegeben, % Gewichts-%» Oede der speziell formulierten Schmelzspinnzusammensetzungen wurde mit der oben angegebenen Mischvorrichtung und nach den angegebenen Verfahrensstufen hergestellt* Die Fasern wurden aus einer 16~Loch~ Spinndüse unter Einblasen von Stickstoff in den Kern hergestellt* Nach dem Gelieren in Luft wurden Proben genommen, urn die intrinsic Faserreißfestigkeit nach dem Spinnen zu bestimmen* Die Fasern wurden in alkalischer Lösung entacetyliert, beispielsweise in 0,2 bis 1,2 gew.-%iger Natronlauge bei einer Temperatur im Bereich von 20 bis 60 °C_e

Die intrinsic Reißfestigkeiten nach dem Spinnen wurden bestimmt durch Abwiegen von 1524 cm der nebeneinanderliegenden Fasern, um das durchschnittliche Gewicht des ausgewählten 5,08 cm Abschnitts jeder Einzelfaser zu ermitteln, die dem Test unterworfen wurde«

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Die resultierenden Fasern wurden danach gründlich in Wasser gewaschen und Proben für die Bestimmung der Naßreißfestigkeit nach dem weiter vorn beschriebenen Verfahren genommen» Die Produktfasern wurden auch auf Wasser-Permeabilität K_ÜFp und Harnstoff reinheit oder Transport »<y_REA ⁱⁿ einem Labortestapparat geprüft* Der Testapparat bestand aus einem Flüssigkeitsreservoir, ausgerüstet mit einem Magnetrührer;, und einem Dialysier-Testbecher, versehen mit einem Magnetrührer,, einer Abdeck-Verschlußplatte mit Druckfittings und Anschlußteilen zur Aufnahme der Enden der Vergußhülsen, die einen jeden Ende eines Faserbündels aus 128 bis 178 Fasern angefügt war«. Das Faserbündel wurde U-förmig gebogen, in den Becher eingesetzt und mit der Verschlußplatte verbunden; eine Hülse wurde über eine Flüssigkeitsleitung mit einer Pumpe verbunden, die über eine Leitung mit dem Reservoir verbunden war» Die andere Hülse wurde mit einer Rückflußleitung zum Reservoir verbunden.* um Flüssigkeit vom Reservoir unter regelbarem Druck -durch die Lumen der Fasern in dem Dialysebecher pumpen zu können» Der Becher war auch mit Oialysateinlaß« und auslaßverbindungen versehen und während des Tests wurden die Fasern in einen ihn umgebenden bewegten Wasserpool für den l<_iicp Test getaucht»

Der WassertransDortkoeffxzient K₁,_co wurde bestimmt, indem Wasser unter Dpuck durch die Fasern gepumpt wurde und die/ Zunahme im iVasservolumen außerhalb der Fasern in dem D.taly» sierbecher gemessen wurde« Die Tests wurden bei 37 ⁰C durch

geführt« K_{1 lrr}, wurde dann bei jedem Test in ml/m "/h/mm Hg Druckdifferential errechnet _r wie in Tabelle I gezeigt«,

Der .Harnstoffkoeffizient !< , wurde durch Vorsehen einer

U 1 Lr (U

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Wasser-Harnstofflösung in dem Zuführreservoir und Pumpen der Lösung durch die Faserlumen bestimmt; der die Fasern umgebende Pool in dem Oialysierbecher war anfangs reines Wasser_e Es wurde die Harnstoffkonzentration in der Dialysatflüssigkeit in Zeitintervallen bestimmte Die Tests wurden bei 37 ⁰C ausgeführt und während der Tests herrschte kein Druckdifferential über die Faserwandoberflache«

Der Harnstoffkoeffizient K wurde errechnet aus der Differenz der Harnstoffkonzentration im Reservoir und in dem Dialysierbecher an der Außenseite der Fasern als eine Funktion der Zeit und der Faserfläche nach folgender Gleichung: N s ^KUPEA ^A (^Cl "" ^G2^^;* ^{worin N} der Pluß durch die Membran in Molen/min«;, C₁ die Anfangskonzentration, C₂ die Endkonzentration oder die gemessene Konzentration und A die Fläche der Faserwandung oder Membran zwischen den beiden Lösungen bedeutet.

In einem Zwei-=Kammer~System ohne Druckdifferential oder resultierende Ultrafiltration kann der Harnstoffübergang (Transport) durch die Membranivand über einen Zeitintervall t integriert werden, um folgende Gleichung zu erhalten:

"(⁰I - ^q2)

- ^C2)

^Vl + ^V2 ^V1^V2

K,

UREA _β t

in der V das Volumen der Lösung im Reservoir und Vp das Volumen der Lösung im Dialysierbecher bedeutet»

25* 5, 81 59 179 12

In den Tests sind die Volumen V^ und V₂ und die Fläche A getrennt gemessen, so daß ein Auftragen der Vierte jeder Seite der integrierten Gleichung eine gerade Linie gibt, deren Neigung gestattet K in cm/min« zu berechnen*

Ein inniges Gemisch (Blend) von Cellulosediacetat-polymer und Weichmacher wurde, wie vorstehend beschrieben _t hergestellt* Das Blend bestand aus einer Mischung von 80 % Cellu» losediacetat und 20 % einer Mischung von Polyethylenglykolen von Molekulargewichten von 200 und 1450 Daltons, um ein durchschnittliches Molekulargewicht des gemischten Polyethy~ lenglykol-Weichmachers von 902 Daltons zu ergeben« Die Celiulosediacetat-Hohlfasern wurden dann in einer O wäßrigen Natronlauge bei 50 C zu Cellulose-Hohlfasern entacetyliert. Die intrinsic Reißfestigkeiten der Cellulose-Hohlfasermembrane, Wasser-Permeabilitäten (K.jp_R) und Harn« stofftransportgeschwindigkeiten (K ) sind in Tabelle I, Spalte 2 aufgeführt«

Wie aus Tabelle I zu ersehen„ hat die feuchte Cellulosefaser dieses Beispiels eine über 2_#5msl höhere intrinsic Naßreißf.estigkeit als die- Vergleichstaser> Die Produ.kt-Cell.uipsefaser₉ hergestellt aus dieser Schnielzspinnzusamraensetzung mit dem Polyol relativ hohen Molekulargewichts, hat auch bessere Leistungskenngrößen für Blutreinigung und höhere WasGe-r-Permeabilität_s Die Wasser-Permeabilität. (IC^- ) ist l^;,5mal größer als die der Vergleichsfaser_a Die Geschwindigkeit des Harstofftransportes ist auch höher:

25. 5. 81 59 179 12

3 -3

K = 38 χ 10 cm/min» im Vergleich zu 30 χ 10 cm/min, urea /· ο /

der Vergleichs-Cellulosefasermembran«

Ein ähnliches Gemisch wurde durch Vermischen von Cellulosediacetat und der gleichen Mischung von Polyethylenglykolen eines durchschnittlichen Molekulargewichts von 902 hergestellt^ ausgenommen, daß 43 % Cellulosediacetat anstelle von 80 % eingesetzt wurden» Nach dem Schmelzspinnen wurden die Celluloseacetat-Hohlfasern in einer 0,4%igen wäßrigen Natronlauge bei 50 ⁰C hydrolisiert oder verseift* Bei wie vorstehend beschriebenen Testen ergab sich eine l,3mal höhere intrinsic Naßreißfestigkeit als die der Vergleichsfaser, K war 26 im Vergleich zu 30 der Vergleichsfaser, aber 1<_UF„ war drastisch auf das 86fache des l<_Uf-p-Wertes der Vergleichsfaser erhöht, oder ein Wert von 104 ml/h/m /mm Hg« Aus dem Vergleich dieser beiden Schmelzspinnzusammensetzungen ist zu ersehen, daß bei einem gegebenen Polyolweichmacher die Abnahme der Celluloseesterkonzentration einen wesentlichen Anstieg der Wasser-Permeabilität bei akzeptablen Harnstoff reinigungswerten verursacht« Es sollte auch bemerkt werden, daß eine schwächere Hydrolisierlösung verwendet wurde und daß stärkere Verseifungslösungen die Wasser-Permeabilität gewöhnlich erhöhen« So kann die gewünschte Kombination von intrinsic Naßreißf estigkeit _f K₁.-- und K <Eigenschaften durch ähnliche Änderungen, der Schmelzspinnzü~ saramensetzung erreicht werden oder durch Modifizieren des Molekulargewichts des Polyols, wie das nachstehende Beispiel zeigte

25. 5. 81 59 179 12

Ein inniges Gemisch (Blend) von Cellulosediacetat-polymer und Weichmacher wurde wie vorstehend beschrieben hergestellte Das Gemisch bestand aus 43 % einer Mischung von Cellulosediacetat und 57 % Polyethylenglykol eines Molekulargewichts von 400 Daltonse Die nach Entacetylierung in einer wäßrigen 0,4%igen Natronlauge bei 50 ⁰C aus den Cellu» losediacetat-Hohlfasern erhaltenen Cellulose-Hohlfasermembrane wurden auf intrinsic Reißfestigkeit en·, Wasser~Per~ meabilität (K^fr^ und Harstofftransport (K _e) getestet» Die Ergebnisse sind in Tabelle I, Spalte C angegeben.

Die intrinsic NaSreißfestigkeit der Produktfaser ist 2_f4mal höher als die intrinsic Naßreißfestigkeit der Vergleichsfaser, K₁₁₁-D ist 2,InIaI höher und K₁ ist 32 χ 10 im Vergleich zu 30 χ 10~ der Vergleichsfaser« Es ist darauf hinzuweisen, daß während der Verseifung von Celluloseacetat zu Cellulose die intrinsic Naßreißfestigkeit auf einen Wert von nahezu dem Doppelten der intrinsic Reißfestigkeit nach dem Spinnen gesiegen ist_c

Es wurde ein weiteres Gemisch mit den gleichen Mengenanteilen Cellulosediacetat und Polyethylenglykol hergestellt, ausgenommen j- daß. das. durchschnittliche Glykol-Molekulargevvicht von 400 Oaltons durch Vermischen von Polyethylen-· glykol eines durchschnittlichen Molekulargewichts von 600 mit Glycerin eines durchschnittlichen Molekulargewichts von 92 Daltons hergestellt wurde« Diese Änderung brachte eine Verbesserung in allen Fasereigenschaften,· die intrinsic Naßrei&festigkeit der Cellulosefaser war S^mal größer als die der Vergleichsfaser <> Ky _F ^ ^vvai~ 3,4mal größer als der

25. 5. 81 59 179 12

gleiche Koeffizient der Vergleichsfaser und K- war 33 χ 10 im Vergleich zu 30 χ 10*" cm/min« der Vergleichsfaser.

Es wurde ein inniges Geraisch von Celluiosediacetat-polymer und Weichmacher» wie vorstehend beschrieben, hergestellt« Das Gemisch enthielt 43 % Cellulosediacetat-Gemisch und 57 % Polyethylenglykol eines Molekulargewichts von 108 Daltons* Die Cellulosediacetat-Hohlfasern wurden dann in 10,Seiger Natronlauge bei 50 C zu Cellulose-Hohlfasern entacetyliert« Die intrinsic Reißfestigkeiten der Hohlfasermembran, Wasser-Permeabilität und Harnstofftransportgeschvvindigkeit sind in Tabelle I, Spalte D zusammengestellt,,

Wie aus Tabelle I zu ersehen, hat die feuchte Cellulosefaser dieses Beispiels eine um das l,9fache bessere intrinsic Reißfestigkeit als die Vergleichsfaser« Die Wasser-Permeabilität K_llt=n ist l,8mal höher als die der Vergleichsfsser

3 ~"ζ

^{uncJ K}..K>oo ^ist 32 x 10 cm/min» im Vergleich zu 30 χ 10

cra/min_e der Vergleichs-Cellulosemembran*

Ein ähnliches Gemisch wurde in gleicher Weise hergestellt, ausgenommen.^ daß das Polyethylenglykol ein Molekulargewicht von 150 hatte« Die Verseifung des Celluloseacetats zu Cellulose wurde in einer 0„4%igen wäßrigen Natronlauge bei 50 C vorgenommen» Es wurden die gleichen Fasereigenschaften bestimmt wie vorstehend beschrieben«. Die intrinsic NaßreiS-festigkeit war das 6._#6fache der Vergleichsfaser-« während ^KUFR ^unc*-^Kurea ^{im Λ7Θ3θη1:}·^Ί^^οηοη gleich den Werten der Vergleichsfaser waren«, Ein Vergleich der intrinsic Naßreiß-

25* 5» 81 59 179 12

festigkeiten der Cellulosefasern des Beispiels 2 und des Beispiels 3 zeigt, daß die besten Naßreißfestigkeiten bei einer gegebenen Celluloseesterkonzentration, 43 % Cellulose diacetat, bei einem durchschnittlichen Molekulargewicht des Polyglykols zwischen 106 und 400 erhalten wird, mit einem Spitzenwert bei einem Molekulargewicht von etwa 150*

Es wurde ein inniges Gemisch von Cellulosediacetat-polymer und Weichmacher hergestellt^ wie vorstehend beschrieben* Das Gemisch bestand aus 43 % einer Mischung von Cellulosediacetat und 57 % einer Mischung von Polyethylenglykolen der Molekulargewichte 400 und 1450 DaItons» Das durchschnittliche Molekulargewicht des Polyethylenglykol-Weichmachers war 713 Daltons. Die Cellulosediacetat-Hohlfasern wurden dann zu Cellulose-Hohlfasermembrane_s wie vorstehend beschrieben, entacetyliert« Die Fasereigenschaften sind in Tabelle I, in Spalte E aufgeführte

Aus Tabelle I ist zu ersehen,, daB die intrinsic Naßreißfestigke.it auf einen Wert von über dem Doppelten der intrinsic Reißfestigkeit nach dem Spinnen und auf eine intrinsic Cellulose-Naßreißfestigkeit von dem 3,2fachen der .Vergleichsfaser gestiegen ist_f bei einem K von 34 χ 10™ gegen- ·

- —3 über einem Wert von 0O χ IO cm/min_e äer Vergleichsfaser und einem K , dor 2,4-mal orößer war als der der V er-

U i~ i

gle.ichsf sser,

25. 5» 81 59 179 12

Ein inniges Gemisch von Cellulosediacetat-polymer und Weichmacher wurde, wie vorstehend beschrieben, hergestellt. Das Gemisch enthielt 43 % einer Mischung von Cellulosediacetat und 57 % einer Mischung von Polyethylenglykol eines Molekulargewichts von 400 Daltons und Glycerin eines Molekulargewichts von 92 Daltons« so daß das Polyolgemisch ein durchschnittliches Molekulargewicht von 362 Daltons hatte« Die Cellulosediacetat-Hohlfasern wurden in einer o,4%igen wäßrigen Natronlauge bei 50 C zu Cellulose-Hohlfasermembrane entacetyliert«. Die intrinsic Reißfestigkeiten,

K Werte der Cell urea-

Spalte F aufgeführt«

K Werte der Cellulose-Hohlfasermembran sind in Tabelle I,

Aus Tabelle I ist zu ersehen, daß die intrinsic Naßreißfestigkeit während der Verseifung um 242 % gestiegen ist, so daß eine Cellulosefaser erhalten wurde, deren intrinsic Naßreißfestigkeit das 5,8fache der der Vergleichsfaser betrug. Der Harnstoff-Reinigungsgrad (urea clearance rate) war wesentlich erhöht auf 42 χ 10"" cm/min, oder das l,3fache üer Vergleichsfaser, während Kypo 2,lmal höher war als der Wert der Vergleichsfaser_e

Eine weitere Schmelzspinnzusammensetzüng, .wie das vorstehend beschriebene Gemisch aus Polyethylenglykol-Glycerin-Mischung und Cellulosediacetat wurde hergestellt, ausgenommen, daß das Glycerin durch eine gleiche Menge, 7 Vol«=-%, Ethylenglykol ersetzt wurde, um ein Polyolgemisch eines durchschnittlichen Molekulargewichts von 358 zu erhalten« Es· wurden die gleichen Eigenschaften an der resultierenden Cellu-

25, 5· 81 59 179 12

losefasern hatten eine Naßreißfestigkeit, die das 5,8fache der Vergleichsfaser war, einen K -Wert von 21 χ 10"" cm/min, und einen IC^-Wert, der das l,7fache des Wertes der Vergleichsfaser betrug*

Beispiel 6

Eine Schmelzspinnzusammensetzung wurde durch gleichmäßiges Vermischen von 36 % Cellulosediacetat und 64 % einer Polyolmischung, bestehend aus einem Gemisch von Polyethylenglykol eines durchschnittlichen Molekulargewichts von 600 Daltons und Glycerin in solchen Mengen, daß ein durchschnittliches Molekulargewicht von 421 für die Mischung resultierte, hergestellt*, Es wurden Fasern schmelzgesponnen und in einer 0,4%igen wäßrigen Natronlauge bei 50 ⁰C entacetyliert₆ Es wurden die gleichen Eigenschaften, wie beschrieben, bestimmt und in Tabelle 1, Spalte G zusammengestellt« Diese Ceilulosefasern haben eine Kombination von hoher Naßreißfestigkeit, hohem '"γιρρ- und hohem K -Wert und stellen, eine bevorzugte Ausführungsform für die Verwendung in Hämodialyse oder Hämofilterrif insbesondere für die Verwendung in Hämofiltern der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung dar* Die intrinsic Naßreißfestigkeit ist das 3_f4fache der Vergleichsfaser, K.._cr> is-t 32mal höher als'der Wert der Vergleichsf aser' und K - . ' ·'..

.··. .·-. ^₇ ' . · · · -V · · · urea

beträgt 49 x· lCT"¹ cm/min_e .

Ein inniges Gemisch (Blend) von Cellulosediester (Propionat/ Acetat) und Weichmacher wurde hergestellt, wie vorstehend beschrieben« Der Celluloseester dieses Beispiels kann all-

25» 5, 81 59 179 12

gemein als Celluloeepropionat angesehen werden, da 96 % der Estergruppen Propionat und nur 4 % Acetat sind»

Das Gemisch bestand aus 43 % einer Mischung von Cellulosepropionat und 57 % einer Mischung von Polyethylenglykol eines durchschnittlichen Molekulargewichts von 400 Daltons und Glycerin eines Molekulargewichts von 92 Daltons, so daß die Polyolmischung ein durchschnittliches Molekulargewicht von 362 Daltons hatte. Die Cellulosepropionat-Hohlfasern wurden anschließend in einer 0,4%igen wäßrigen Natronlauge bei 50 C entacetyliert« Die intrinsic .Naßreißfestigkeit der Hohlfaser, die Wasser-Permeabilität und die Harnstofftransportgeschwindigkeiten sind in Tabelle I, Spalte H zusammengestellt*

Wie aus Tabelle I zu ersehen, hat die feuchte Cellulosefaser dieses Beispiels eine um das 3,5fache höhere intrinsic Reißfestigkeit wie die Vergleichsfaser. Die Wasser-Permeabilität, ^KuFR^{f ist} ^^{38 2} *^{4|C acne} ^^er Vergleichsfaser und die Geschwindigkeit des Harnstoff transports , Κ , ist 33 χ 10*" cm/min,

Es -wurde eine Schmelzspinnzusammensetzung durch inniges Vermischen von 43 % Cellülosediacetat und 57 % :eihos. Polyöl· gemisches, bestehend aus einer Mischung von Polypropylenglykol eines durchschnittlichen Molekulargewichts von 400 Daltons und Glycerin.* so daß das durchschnittliche Molekulargewicht der Polypropylenglykol/Glycerin-Mischung 297 betrug, hergestellt» Es wurden daraus Cellulosefasern wie beschrieben hergestellt_s wobei die Entacetyliorung mit

25* 5ο 81 59 179 12

einer 0,4%igen Natronlaugelösung bei 50 C vorgenommen wurde. Die ermittelten Eigenschaften sind in Tabelle I, Spalte I aufgeführt,

Beispiel 9

Erfindungsgemäße Trennvorrichtungen wurden hergestellt unter Verwendung von unter der Bezeichnung C-DAK in den Handel gebrachten künstlichen Nieren und unter Verwendung von Cellulosefasern, die in technischem Maßstab nach dem Verfahren des Beispiels 5 erhalten worden sind, nämlich unter Verwendung einer Schmelzspinnzusammensetzung, bestehend aus 43 % Cellulosediacetat und 57 % eines Gemisches von Polyethylenglykol eines Molekulargewichts von 400 Daltons und Glycerin, so daß das Polyolgemisch ein durchschnittliches Molekulargewicht von 362 Daltons hatte« Die Naßreißfestigkeit wurde mit 11 χ 10 g/g Cellulosefaser bestimmt»

Nachdem die Cellulosefasern mit Wasser gespült, mit einer etwa !Obigen Glycerin/Wasser-Lösung replastiziert und getrocknet worden waren, enthielten sie etwa 20 % Glycerin,, Die intrinsic Reißfestigkeit dieser Fasern wurde durch einen einzigen Faser-ßrechungstest am Instron-Apparat, wie weiter vorn in Verbindung mit der trockenen Celluloseacetatfaser beschrieben, mit folgenden Abwandlungen ermittelt; Ein Faserkabel von 360'Fasern und einem Meter Länge wurde gewogen, das Glycerin extrahiert und die reine Cellulosefaser gewogen* Das durchschnittliche Molekulargewicht eines 5,08 cm langen Abschnitts wurde dann auf eine 100 % Polytt<?rfascr~3asis berechnete Die Reißfestigkeitswerte repräsentieren den Durchschnitt von sechs separaten

25. 5* 81 59 179 12

Testen an sechs 5,08 cm langen Fasern aus dem glycerinfreien Faserkabel. Die intrinsic Trockenreißfestigkeit betrug 20 χ 10 g/g Cellulosefaser·

2 Eine der erfindungsgemäßen Trennvorrichtungen, die 1,5 ra Cellulösefaserflache enthielt, wurde trocken durch Anwendung von 2,5 MRAD Gammastrahlen sterilisiert· Nach dem Sterilisieren wurde die Trennvorrichtung geöffnet, Faserproben entnommen und dem intrinsic Naßreißfestigkeitstest unterworfen. Es wurde gefunden, daß die Fasern eine durchschnittliche intrinsic Maßreißfestigkeit von 8,6 χ 10 g/g Cellu-

2 losefasern hatten^ Eine weitere 1,5 m Trennvorrichtung wurde hergestellt, wobei die Cellulösefasern, während die Trennvorrichtung mit physiologischer Kochsalzlösung gefüllt wurde, mit 2,5 MRAD Gammastrahlen sterilisiert wurde· Fasern von dieser feucht durch Gammastrahlen sterilisierten Trennvorrichtung hatten eine intrinsic Naßreißfestigkeit von 5,2 χ 10 g/g Cellulösefasern.

Im Vergleich dazu wurden bei bekannten künstlichen Nieren, die 1,5 m Cellulösefasern enthielten, welche nach dem Verfahren der US-PS 3 546 209 hergestellt worden waren, in gleicher Weise getestet,, folgende Werte gefunden: .

Intrinsic Trockenreißfestigkeit der Cellulosefaser -

. 7,5 χ 10⁴ g/g |

Intrinsic Naßreißfestigkeit der Cellulosefaser - j

1,6 X ΙΟ⁴ g/g. . . j

Intrinsic Naßreißfestigkeit der Cellulosefaser nach Sterilisieren mit Gammastrahlen in trockenem

25. 5. 81 59 179 12

Zustand - 1,53 χ ΙΟ⁴ g/g

Intrinsic Naßreißfestigkeit der Cellulosefaser nach Sterilisieren mit Gammastrahlen in feuchtem Zustand (physiologische Kochsalzlösung) -

1,28 x 10⁴ g/g.

Die klinischen Bewertungen von zwei 1,5 m erfindungsgemäßen Trennvorrichtungen, welche die verbesserten Cellulosefasern nach diesem Beispiel enthielten, wurden an zwei Hämodialyse-Patienten bei einer durchschnittlichen Blutströmungsgeschwindigkeit von 200 ml/min, und einer Dialysatströmungsgeschwindigkeit von 500 ml/min_e für Zeiten von 3,5 und 4,1 Stunden durchgeführte Der K.._p„-Wert war

ml

2,1 «—-".———- bei 37 C. Der K₁' -Wert war 31,6 cm/min_e h.m .mm Hg ^a

bei 37 °C_e

Im Vergleich dazu wurden im Handel erhältliche künstliche

Nieren, die 1,5 m Cellulosefasern, hergestellt nach US-PS

3 546 209, enthielten, bei drei Hämodialyse-Patienten verwendet, wobei durchschnittliche Werte für K,,_cn von' ml ^UFR '

0,89 ——α—~ — bei 37 C und ein K -Wert von 29,6 cm/

h.nr.ram Hg ^urea

min_e. bei 37 ⁰C erhalten wurde« ·

Die in diesem Beispiel verwendeten im Handel befindlichen künstlichen Nieren sind Vorrichtungen mit einem Paar ßlut- kamniern , die durch eins dazwischen angeordnete Dialysat-. kammer, die mit den Blut kamm err. "einstückig verbunden ist, auf Abstand gehalten werden_e Ein Bündel Hohlfasern, norma-

25. 5, 81 59 179 12

lerweise aus vielen Tausenden von Einzelfasern bestehend, zum Beispiel 6000 bis 15 000 Fasern, endigen an ihren entgegengesetzten Enden in einem Rohrboden aus Kunststoff, zum Beispiel aus Polyurethan. Die Rohrboden verbinden die Fasern untereinander und schaffen auch einen ringförmigen Teil, der außerhalb des Umfangs der Fasern in dem Bündel liegt« Der Teil dient dazu, die Rohrboden mit den Endabschnitten der Dialysatkammer und den Blutkammern zu verbinden und dadurch die Blutkammern und die Dialysatkammer in eine Einheit einzuschließen, mit den Fasern in der Dialysatkammer, so daß die Kammern isoliert voneinander in flüssigkeitsdichter Verbindung stehen* Die offenen Enden der Hohlfasern endigen in der Ebene des Außenendes jedes Rohrbodens und die Durchgänge in den Hohlfasern schaffen Verbindungen zwischen dem Inneren der auf Abstand gehaltenen Blutkammern«

'abelle I¹

^rasereiqsnschaften

(A) Trockenreißfestig~ keit dor Celluloseacetatfaser 'vor der Entacetylierung: g intrinsic Reißfestigkeit/g Cellu loseacetat-polymer von einer einzigen Faser in einer 5,08 er?. Länge

(A)

Vergieichsbeispiel Im Handel erhältliehe Cellulose-Hohlfaser nach US-PS 3 546

Beisp»- Beisp» Beisp« Beisp, Nr* 1 Nr. 2 Nr· 3 Nr_e 4

7,2 χ

7_t4xl0⁴ 2,OxIO⁴ 4,4XlO⁴ 2,3xlO⁴

(B) Naßreißfestigkeit der Cellulosefaser nach der Entacetylierung: g intrinsic Reißfestigkeit/ g Cellulose-polymer

1,6 x 4,2xlO⁴ 3,9xlO⁴

5,IxIO

Im Handel erhält-Fasereigenschaften · liehe Cellulose-

Hohlfaser nach US-PS 3 546

Vergleichsbeispiel Beispiel Beispiel Beispiel Beispiel

Nr. I Nr* 2 Nr* 3 Nr* 3

von einer einzigen Faser in einer 5,o8 cm Probe

(C) Änderung der Faserreißfestigkeit während dsr Umwandlung etwa -78 % von der gesponnenen Celluloseacetatfaser in die endgültige semipermeable _: feuchte. Cellulosefaser

-43 %

+ 195 % -20 %

+ 222 %

i" ro η σι

(D) Wasser-Permeabilität der fertigen '. . feuchten Cellulose-

Fasoreigenschaften

; i oh 1 f a s e rm em b'r^n

mm Hg bei 37 C

Vergleichsbeispiel Beispiel Beispiel Beispiel Beispiel Im Handel erhält- Nr, 1 Nr* 2 Nr. 3 Nr* 4

liehe Cellulose-Hohlfaser nach US-PS 3 546

1,0 -1,2

1.3

2,5

2,1

,S

(E) Horristoff-Reini-' gυngsgeschwindig-,keit (clearance rate) cior fertigen feuchten Cellulose-Hohlfasermembran

^Kurea

37 ⁵C

in.." bei

28-30 X

38x10

-3

32x10*

32xlO

~³

34xlO

"³

Ui

vj Ui UD ·

I-* CO

Tabelle I

Fasereigenschaften

(F) · (G) (H) (I) Beispiel Beispiel Beispiel Beispiel

, 5

Nr. 7

(A) Trockenreißfestigkeit der Celluioseacetatfaser vor der Entacetylierung: g intrinsic Reißfestigkeit/ g Cellulose'acetat-polymer von einer einzigen Faser in einer 5,08 cm Länge

Nr₈ 8

3»8xlO⁴ 3>7xiO⁴ 5,7xlO⁴ 5,9xlQ⁴

(B) NaSreißfestigkeit. der Cellulosefaser nach der Entacet.ylierung: g intrinsic Reißfestigkeit/g Cellulose-polymer von einer einzigen Faser in einer 5 „08 cm Probe 9,2xlO⁴ 5,5xlO⁴ 5,6xlO⁴ 3,6XlO⁴

I-* CO

(C) Änderung der Faserreißfestigkeit während der Umwandlung,von der gesponnenen Celluloseacetatfaser in die endgültige semipermeable feuchte Cellulosefaser

+ 149 % - 2 %

- 39 %

Fasereigenschäften

(D) Wasser-Permeabilität der fertigen feuchten Cellulose-Hohlfasermembran

Beispiel Beispiel 3eispiel Beispiel Mr, 5 Nr, 6 Nr. 7 Nr,

2 2

/h/m /

mm Hg bei 37 C

2,5 38,0

2,9

(E) Harnstoff-Reinigungsgeschwindigkeit (clearance rate) der fertigen feuchten.Cellulose- 42x10" Hohlfasermembran K. 49x10

33x10

,-3

urea

cm/min«, bei 37

3,5

44x10

-3

Claims

Trennvorrichtung zum Hämodialysieren und Hämofiltrieren von Blut mit einem Paar Blutkammern, die durch eine dazwischen angeordnete, mit ihnen einstückige Dialysatkammer voneinander auf Abstand gehalten sind, einem Bündel Hohlfasern, welches an seinen beiden Enden in je einem Rohrboden endet, die zwischen der Dialysatkammer und jeder der beiden Blutkammern dichtend angeordnet und an ihnen befestigt sind, um die Kammern in flüssigkeitsdichter Verbindung mit den Durchgängen in den Fasern zu trennen, Verbindungen zwischen dem Inneren äer Blutkammern schaffend, gekennzeichnet dadurch, daß die Hohlfasern eine Vielzahl von Hohlfasern mit einem Ultrafiltrationskoeffizienten K₁₁Co von etwa 2 bis etwa 200 ml/ h/m /ram Hg; einem Harnstoffkoeffizienten K von etwa 15 x 10"* bis etwa 45 χ 10*" cm/min· und einer intrinsic Naßreißfestigkeit von etwa 2 bis etwa 11 g/g Cellulose-Polymer und erhalten werden durchj

a) Schmelzspinnen einer Celluloseester-Hohlfaser aus

- einer Schmelzspinnzusammensetzung, die im wesentlichen aus etwa 35 bis etwa 80 Gew«-% Celluloseester und dem Rest auf 100 Gew«-% aus mindestens einem Polyol eines durchschnittlichen Molekulargewichts im Be-• reich von etwa 106 bis etwa 900 besteht;.. .. · ' . -

b) weitgehendes Hydrolysieren der Celluloseester-Hohlfaser zu einer Cellulose-Hohlfaser;

c) Wiederplastifizieren der Cellulosefaser, während sie noch feucht ist, mit einem wasserlöslichen weitgehend nicht flüchtigen Weichmacher und

d) Trocknen der plastifizierten Faser.

25. 5, 81 g 59 179 12
2« Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Hohlfasern eine Vielzahl von Hohlfasern sind mit einem Außendurchmesser von etwa 200 bis etwa 400 ,um und einer Wanddicke von etwa 12 bis etwa 80 ,um_e
3* Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorrichtung und die darin befindlichen Hohlfasern infolge Sterilisation aer Vorrichtung mit Gammastrahlen steril sind, und die sterilisierten Hohlfasern eine intrinsic Naßreißfestigkeit im Bereich von etwa 5 χ 10 bis 9 χ 10 g/g Cellulosefasern aufweisen«

Ao Vorrichtung nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Hohlfasern in der Vorrichtung mit Gammastrahlen als trockene wiederplastifizierte Cellulosefasern, die etwa 20 % Glycerin enthalten, sterilisiert wurden und die sterilisierten Fasern eine intrinsic Naßreißfestigkeit von etwa 9 χ 10 g/g Cellulosefasern aufweisen«

5_ff Trennvorrichtung nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Hohlfasern in der Vorrichtung mit Gammastrahlen sterilisiert worden sind, während die Fasern mit einer physiologischen Kochsalzlösung befeuchtet, waren, und die

' sterilisierten Fasern eine intrinsic Naßreißfestigkeit
4- '

von etwa 5 χ .10. g/g Cellulosef asern aufweisen«