DD278344A1

DD278344A1 - Verfahren zum einbetten von cellulosehohlfasern in dialysatoren

Info

Publication number: DD278344A1
Application number: DD32366288A
Authority: DD
Inventors: Gert Neumann; Gottfried Knorr; Manfred Wust; Gerlinde Weigelt; Hannes Pretzsch; Roland Mueller; Juergen Haaser; Volkmar Preissler
Original assignee: Schwarzheide Synthesewerk Veb
Priority date: 1988-12-22
Filing date: 1988-12-22
Publication date: 1990-05-02

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einbetten von Cellulosehohlfasern mittels Polyurethan in Dialysatoren. Derartige Hohlfaserdialysatoren sind zum Stoffaustausch, insbesondere zur Haemolyse, geeignet. Erfindungsgemaess werden der Polyurethanmischung 0,005 bis 0,009 Massenanteile in % 1,4-Diazabicyclo-2,2,2-Oktan, bezogen auf das Polyurethansystem zugegeben.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbetten von Cellulosöhchlfasern mittels Polyurethan in Dialysatoren. Derartige Hohlfaserdialysatoren sind zum Stoffaustausch, besonders zur Hämodialyse, geeignet.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die V !rwendung von Polyurethan als Einbettmaterial für Cellulosehohlfasern in Dialysatoren ist bekannt und vielfach beschrieben worden. Es sind folgende Patentschriften speziell zur Einbettung von Hohlfasern zu nennen:

MS-PS 3962094, DE-PS 2749491. DD-PS 155177, DD-PS 251 565.

Das wesentlichste Problem besteht darin, die medizinische Reinheit der Vergußmasse zu gewährleisten. Wegen des Blutkontaktes der Vergußmasse entsprechen die Forderungen denen von Arzneimitteln.

Migrierende Stoffe, wie z. B. Katalysatoren, die nicht chemisch in der Vergußmasse eingebaut werden, werden irn wäßrigen Auszug analytisch nachgewiesen. Aus diesem Grund muß auf einen Einsatz von Katalysatoren weitgehend verzichtet werden, da in der Polyurethanchemie übliche Mengen dazu führen, daß diese Prüfung negativ ausfällt, zumal diese Katalysatoren giftig sind.

So werden vom Gesetzgeber bestimmte hochwirksame Katalysatoren, Jie aber Gifte der Abt. 1 oder 2 sind, grundsätzlich für den Einsatz in Arzneimitteln oder gleichgestellten Produkten verboten.

In der DD-PS 251565 wird z. B. dargelegt, daß übliche Katalysatoren, wie z. B. 1,4-Diazobicyclo-2,2,2-Oktan (DABCO), Triethylamin oder Dibutylzinndiacetat, den Forderungen der pharmazeutischen Reinheitsprüfung nicht genügen. Diese Katalysatoren sind aufgrund ihrer Wasserlöslichkeit im wäßrigen Auszug der Polyurethane nachweisbar, so daß ihr Einsatz nicht möglich ist.

Der in der DD-PS 15b 777 aufgeführte Zinn-Schwefel-Katalysator gewährleistet zwar eine physiologische Unbedenklichkeit der Vergußmasse, jedoch läßt seine katalytische Aktivität unterhalb von 55°C so stark nach, daß unvertretbar hohe Formstandzeiten auftreten und gleichzeitig die Ausschußquote durch technologische Fehler stark ansteigt. Es verringert sich bei den niedrigeren Reaktionstemperaturen die Aushärtungsgeschwindigkeit, so daß es zu unerwünschten Wechselwirkungen zwischen dem Polyurethan und der technologisch nicht zu beseitigenden Rastfeuchte der Cellulosehohlfasern kommt. Die Isocyanat-Wasser-Reaktion führt durch die Restfeuchte zur Bildung von CO₂, welches in der erstarrenden Einbettmasse eingeschlossen wird und dazu beiträgt, daß ein Teil der Dialysatoren durch Blasenbildung im Harz als Ausschuß deklariert werden muß.

Es gibt dabei einen direkten Zusammenhang zwischen der Verarbeitungstemperatur und der Häufigkeit des Fehlers „Blasenbildung im Harz".

Zur textlien Verarbeitung und zur Gewährleistung und Erhaltung von bestimmten Stoffaustauscheigenschaften der Cellulosehohlfasern ist es notwendig, chemische Verbindungen auf die Fasern aufzubringen. Diese Stoffe werden unter dem Sammelbegriff Avivage zusammengefaßt. Bei hochleistungsfähigen Cellulosehohlfasern besteht die Avivage u. a. aus Glycerin, Sorbit und Polyethylenglykol.

Aufgrund ihres chemischen Aufbaues besitzen diese Stoffe die Fähigkeit, mit den Isocyanatgruppen des Polyurethangemisches zu reagieren. Dabei entstehen kurzkettige Verbindungen, die sich auf die Eigenschaften der Vergußmasse in unmittelbarer Nähe der Hohlfasern auswirken. Dadurch entstehen bei einem Schneidprozeß Abriebpartikel, die bei einer Hämodialysaiorproduktion nicht erwünscht sind und dazu führen können, daß die Dialysatoren nicht einsehbar sind. Die Wechselwirkungen zwischen der Avivage und den Isocyanatgruppen werden durch eine niedrige Viskosität des Polyurethangemisches begünstigt.

Ebenso begünstigt ein langsamer Viskositätsanstieg die Faserdeformation. Durch die auf die Faser einwirkende Zentrifugalkraft kommt es zu einer Veränderung des ursprünglich kreisrunden Faserquerschnittes, der ab einer bestimmten Anzahl deformierter Fasern zur Nichteinsetzbgrkeit der Dialysatoren führt.

Der Nachteil der bekannten technischen Lösungen besteht darin, daß das in das Uialysatorgehäuso mittels Zentrifugalkraft eingebrachte Polyurethangemisch zu lange eine geringe Viskosität aufweist und dadurch die Wechselwirkungen hervorruft. Fine Erhöhung der Viskosität der Polyurethankomponenten ist prinzipiell realisierbar.

Jedoch können mit einem bereits bei Beginn der Verarbeitung hochviskosen Polyuiethansystemdiebiszu 12000 Hohlfasern nicht mehr vollständig umspült werden, so daß Fehlstellen entstehen, die bei einer anschließenden Dichthoitsprüfung dazu führen, daß diese Dialysatoren als Ausschuß deklariert werden müssen.

Hochleistungsfähige Cellulosefasern ei fahren bei Temperaturen über 75'C eine irreversible Schädigung, die eine Verschlechterung der Dialyseeigenschaften zur Folge hat. Deshalb geht das Bestroben dahin, eine möglichst niedrige Verarbeitungstemperatur zu wählen. Durch ein Ansteigen der Ausschußquote ist aber dieser Schritt mit den bisher eingesetzten Polyurethansystemen aus ökonomischen Gründen nicht durchführbar. Außerdem wird die Endhä^rte des Polyurethans boi den bekannten Verfahren erst nach 8 bis 11 Tagen erreicht.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren für die Einbettung von Cellulosehohlfasern in Dialysatoren zu entwickeln, das es ermöglicht, bei niedrigen Reaktionstemperaturen Dialysatoren mit niedrigen Ausschußquoten und einer verbesserten Qualität ökonomisch vorteilhafter als bisher bekannt herzustellen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für das Verfahren zur Einbettung von Hohlfasern in Dialysatoren physiologisch unbedenkliche Polyurethansysteme einzusetzen, die es gestatten, Hohlfasern in Dialysatoren einzubetten, ohne daß dieselben deformiert werden unter Vermeidung einer Blasenbildung im Han».

Gleichzeitig soll die Endhärte des Polyurethans nach 3 Tagen erreicht werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine physiologisch unbedenkliche Menge von 0,005 bis 0,009, vorzugsweise 0,007 Massenanteile in %, bezogen auf das Polyurethansystem, DABCO zugegeben wird, die bewirkt, daß nach Einbringung der flüssigen Polyurethanmischung in die Verarbeitungsvorrichtung die Viskosität innerhalb von 5 min sich um das mindestens 10fache erhöht.

Durch diesen starken Viskositätsanstieg kann es nicht mehr zu Wechselwirkungen zwischen dem Polyurethan und der technologisch bedingten Restfeuchte der Cellulosehohlfasern kommen. Damit wird die Blasenbildung im Harz ausgeschlossen.

Reaktionen mit den als Avivage verwendeten Stoffen werden gleichzeitig verhindert, was zur erheblichen Verringerung des Abriebs führt.

Gleichzeitig kommt es durch den starken Viskositätsanstieg zu einer Minimierung des technologischen Fehlers „Faserdeformation".

Die Zugabe von DABCO bewirkt auch eine schnellere Aushärtung des Polyurethans, so daß die Endhärte bereits nach 3 Tagen erreicht ist. Nach Erreichen der Endhärte erfolcit der Feinschnitt der Dialysatoren, das heißt, die Schnittfläche muß völlig plan geschnitten werden. Dabei darf auf der Schnittfläche nur aine sehr geringe Anzahl von Abriebpartikeln, die entweder vom Polyurethan oder von den Hohlfasern stammen können, verbleiben. Unter dem Mikroskop erfolgt eine optische Auswertung an; Abriebpartikel, wobei nach Art und Größe unterschieden wird. Eine genaue Zählung erfolgt nach einer Spülung der Dialysatoren mit Wasser und der Filtration der Spülflüssigkeit. Gegenüber bisherigen Polyurethansystemen ergibt sich durch die erfindungsgemäße Zugabe von DABCO überraschenderweise eine 3 bis Bfache Verringerung des Partikelgehaltes, eben durch die Verhinderung der Reaktion des Polyurethans mit der Avivage durch den schnellen Viskositätsanstieg.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1

Als Polyurethan Vergußmasse wird ein Zweikomponentensystem verwendet, welches aus einer Isocyanatkomponente auf Basis Toluylendiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, Rizinusöl und Polyesteralkohol mit einer OH-Zahl von 56+2 besteht. Die hydroxyhaltige Komponente wird aus Rizinusöl, Adipinsäure und Trimethylolpropan hergestellt. Die Aktivierung des Polyurethansystems erfolgt mit 0,007% DABCO. Das Verhältnis beider Komponenten entspricht der PUR-Kennzahl 130. Die Verarbeitungstemperatur beider Komponenten beträgt 50⁰C.

Die Viskosität wird mit einem handelsüblichen Rotationsviskosimeter gemessen. Sie beträgt unmittelbar nach dem Vermischen der Komponenten 2500mPas und nach 5min 30000mPas.

In der Abbildung 1 ist der Viskositätsanstieg ohne und mit Katalysierung graphisch dargestellt.

Beispiel 2

Mit dem nach Beispiel 1 hergestellten Polyurethangemisch werden 2 mm starke Prüfplatten hergestellt.

Die physiologische Unbedenklichkeit des auf diese Weise hergestellten Polyurethans wird u. a. durch die Reinheit eines wäßrigen Auszuges bestimmt.

Die Extinktion liegt im Bereich zwischen 210 und 350um unterhalb des geforderten Maximalwertes von 0,20.

Beispiel 3

Mit dem nach Beispiel 1 hergestellten Polyurethangemisch werden Cellulosehohlfasern in Dialysatoron bei einer Zentrifugentemperatur von 65°C eingebettet. Nach einer Zentrifugenlaufzeit von 22min werden die Dialysatoren aus dor Vemrbeitungsvorrichtung entnommen.

Nach einer Lagerzeit von 3 Tagen hat das Polyurethan die Endhärte von 94 Shore A erreicht und der Feinschnitt wird qualitätsgerecht durchgeführt.

Die Ausschußquote liegt bei 7%.

Bei einer vergleichsweise unkatalysierten Produktion liegt die Ausschußquote bei 14%.

Claims

Verfahren zum Einbetten von Cellulosehohlfasern in Dialysatoren unter starkem Viskositätsanstieg der flüssigen Polyurethanmischung bekannter Zusammensetzung in der Verarbeitungsvorrichtung innerhalb von 5Min. auf das 10fache; damit Vermeidung der Blasenbildung und Minimierung der Cellulosehohlfaserdeformation und Erreichung der Endaushärtung des Polyurethans nach etwa 3 Tagen, wobei auf der Schnittfläche nach dem Feinschnitt der Dialysatoren nur.eine r.ehr geringe Anzahl von Abriebpartikeln verbleibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyurethanmischung 0,005 bis 0,009 Massenanteile in% M-Diazabicyclo^^^-Oktan, bezogen auf das Polyurethansystem zugegeben werden.

Hieizu 1 Seite Zeichnung