DD278344A1

DD278344A1 - METHOD OF EMBEDDING CELLULOSE WOOD FIBERS IN DIALYSIS

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.The invention relates to a method for embedding cellulose hollow fibers by means of polyurethane in dialyzers. Such hollow fiber dialyzers are suitable for mass transfer, in particular for hemolysis. According to the invention, the polyurethane mixture is added 0.005 to 0.009 parts by weight in% 1,4-diazabicyclo-2,2,2-octane, based on the polyurethane system.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbetten von Cellulosöhchlfasern mittels Polyurethan in Dialysatoren. Derartige Hohlfaserdialysatoren sind zum Stoffaustausch, besonders zur Hämodialyse, geeignet.The invention relates to a method for embedding cellulose fibers by means of polyurethane in dialyzers. Such hollow fiber dialyzers are suitable for mass transfer, especially for hemodialysis.

Characteristic of the known state of the art

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:The use of polyurethane as embedding material for cellulose hollow fibers in dialyzers is known and has been described many times. The following patents are specific for the embedding of hollow fibers:

MS-PS 3962094, DE-PS 2749491. DD-PS 155177, DD-PS 251 565.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.The most important problem is to ensure the medical purity of the potting compound. Because of the blood contact of the potting compound, the requirements correspond to those of drugs.

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.Migratory substances, such. B. catalysts that are not chemically incorporated into the potting compound, are detected in the aqueous extract analytically. For this reason, must be largely dispensed with the use of catalysts, since in polyurethane chemistry usual amounts cause this test to be negative, especially since these catalysts are toxic.

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.For example, legislators prohibit certain highly effective catalysts, which are poisons of Dept. 1 or 2, for use in pharmaceuticals or equivalent products.

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.In DD-PS 251565 z. B. stated that conventional catalysts such. As 1,4-diazobicyclo-2,2,2-octane (DABCO), triethylamine or dibutyltin diacetate, the requirements of the pharmaceutical purity test is not enough. These catalysts are detectable due to their water solubility in the aqueous extract of the polyurethanes, so that their use is not possible.

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.Although listed in DD-PS 157777 tin-sulfur catalyst ensures physiological safety of the potting compound, however, its catalytic activity below 55 ° C is so strong that unacceptably high mold lives occur and at the same time the committee rate rises sharply due to technological errors , It decreases at the lower reaction temperatures, the curing rate, so that it comes to undesirable interactions between the polyurethane and the technologically irrecoverable latching moisture of the cellulose hollow fibers. The isocyanate-water reaction leads by the residual moisture to the formation of CO ₂ , which is trapped in the solidifying investment material and contributes to the fact that a part of the dialyzers must be declared by blistering in the resin as a committee.

Es gibt dabei einen direkten Zusammenhang zwischen der Verarbeitungstemperatur und der Häufigkeit des Fehlers „Blasenbildung im Harz".There is a direct relationship between the processing temperature and the frequency of the "blistering in the resin" error.

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.For textilien processing and to ensure and maintain certain mass transfer properties of the cellulose hollow fibers, it is necessary to apply chemical compounds on the fibers. These substances are summarized under the collective term Avivage. For high-performance cellulose hollow fibers, the Avivage u. a. from glycerin, sorbitol and polyethylene glycol.

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.Due to their chemical structure, these substances have the ability to react with the isocyanate groups of the polyurethane mixture. This results in short-chain compounds that affect the properties of the potting compound in the immediate vicinity of the hollow fibers. This results in a cutting process abrasion particles that are not desirable in a Hämodialysaiorproduktion and can cause the dialyzers are not visible. The interactions between the lubricant and the isocyanate groups are favored by a low viscosity of the polyurethane mixture.

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.Likewise, a slow increase in viscosity promotes fiber deformation. By acting on the fiber centrifugal force, there is a change in the originally circular fiber cross-section, which leads to Nichteinsetzbgrkeit the dialyzers from a certain number of deformed fibers.

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.The disadvantage of the known technical solutions is that the introduced into the Uialysatorgehäuso by centrifugal force polyurethane mixture for a long time has a low viscosity and thereby causes the interactions. Fine increase in the viscosity of the polyurethane components is in principle feasible.

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.However, with a highly viscous Polyuiethansystemdiebis already at the beginning of processing 12000 hollow fibers are no longer completely rinsed, so that defects arise that lead to a subsequent Dichthoitsprüfung that these dialyzers must be declared as committee.

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.High-performance cellulose fibers cause irreversible damage at temperatures above 75 ° C, which results in a deterioration of the dialysis properties. Therefore, the Bestroben is going to choose the lowest possible processing temperature. However, due to an increase in the reject rate, this step can not be carried out with the previously used polyurethane systems for economic reasons. In addition, the Endhä ^r te of the polyurethane boi is achieved the known processes only after 8 to 11 days.

Object of the invention

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.The aim of the invention is to develop a process for the embedding of cellulose hollow fibers in dialyzers, which makes it possible at low reaction temperatures to produce dialyzers with low reject rates and an improved quality economically more advantageous than hitherto known.

Explanation of the essence of the invention

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».The invention has for its object to use for the process of embedding hollow fibers in dialyzers physiologically acceptable polyurethane systems that allow to embed hollow fibers in dialyzers without the same being deformed while avoiding blistering in Han ».

Gleichzeitig soll die Endhärte des Polyurethans nach 3 Tagen erreicht werden.At the same time, the final hardness of the polyurethane should be reached after 3 days.

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.According to the invention the object is achieved in that a physiologically acceptable amount of 0.005 to 0.009, preferably 0.007 parts by mass, based on the polyurethane system, DABCO is added, which causes after introduction of the liquid polyurethane mixture into the processing device, the viscosity within 5 min increased by at least 10 times.

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.This strong increase in viscosity can no longer lead to interactions between the polyurethane and the technologically related residual moisture of the cellulose hollow fibers. This eliminates the formation of bubbles in the resin.

Reaktionen mit den als Avivage verwendeten Stoffen werden gleichzeitig verhindert, was zur erheblichen Verringerung des Abriebs führt.Reactions with the substances used as Avivage be prevented at the same time, resulting in a significant reduction in abrasion.

Gleichzeitig kommt es durch den starken Viskositätsanstieg zu einer Minimierung des technologischen Fehlers „Faserdeformation".At the same time, the strong increase in viscosity minimizes the technological error "fiber deformation".

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.The addition of DABCO also causes a faster curing of the polyurethane, so that the final hardness is reached after 3 days. After reaching the final hardness, the fine cut of the dialyzers is made, that is, the cut surface must be cut completely flat. Only a very small number of abrasive particles, which can originate either from the polyurethane or from the hollow fibers, may remain on the cut surface. Under the microscope, an optical evaluation is carried out ; Abrasion particles, which are differentiated according to type and size. Accurate counting takes place after rinsing the dialyzers with water and filtering the rinsing liquid. Compared to previous polyurethane systems results from the inventive addition of DABCO surprisingly a 3 to BXD reduction of the particle content, just by preventing the reaction of the polyurethane with the lubricant by the rapid increase in viscosity.

embodiments example 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.As a polyurethane potting compound, a two-component system is used which consists of an isocyanate component based on tolylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, castor oil and polyester alcohol having an OH number of 56 + 2. The hydroxy-containing component is made from castor oil, adipic acid and trimethylolpropane. The activation of the polyurethane system is carried out with 0.007% DABCO. The ratio of both components corresponds to the PUR index 130. The processing temperature of both components is 50 ^° C.

Die Viskosität wird mit einem handelsüblichen Rotationsviskosimeter gemessen. Sie beträgt unmittelbar nach dem Vermischen der Komponenten 2500mPas und nach 5min 30000mPas.The viscosity is measured with a commercial rotary viscometer. It is immediately after mixing the components 2500mPas and after 5min 30000mPas.

In der Abbildung 1 ist der Viskositätsanstieg ohne und mit Katalysierung graphisch dargestellt.Figure 1 shows graphically the increase in viscosity with and without catalysis.

Example 2

Mit dem nach Beispiel 1 hergestellten Polyurethangemisch werden 2 mm starke Prüfplatten hergestellt.With the polyurethane mixture prepared according to Example 1 2 mm thick test plates are produced.

Die physiologische Unbedenklichkeit des auf diese Weise hergestellten Polyurethans wird u. a. durch die Reinheit eines wäßrigen Auszuges bestimmt.The physiological safety of the polyurethane produced in this way is u. a. determined by the purity of an aqueous extract.

Die Extinktion liegt im Bereich zwischen 210 und 350um unterhalb des geforderten Maximalwertes von 0,20.The extinction is in the range between 210 and 350 μm below the required maximum value of 0.20.

Example 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.With the polyurethane mixture prepared according to Example 1 cellulose hollow fibers are embedded in dialyzer at a centrifuge temperature of 65 ° C. After a centrifuge run time of 22 minutes, the dialyzers are removed from the processing apparatus.

Nach einer Lagerzeit von 3 Tagen hat das Polyurethan die Endhärte von 94 Shore A erreicht und der Feinschnitt wird qualitätsgerecht durchgeführt.After a storage time of 3 days, the polyurethane has reached the final hardness of 94 Shore A and the fine cut is carried out in accordance with the quality.

Die Ausschußquote liegt bei 7%.The reject rate is 7%.

Bei einer vergleichsweise unkatalysierten Produktion liegt die Ausschußquote bei 14%.In a relatively uncatalyzed production, the reject rate is 14%.

Claims

A process for embedding cellulose hollow fibers in dialyzers with high viscosity increase of the liquid polyurethane mixture of known composition in the processing apparatus within 5 minutes. to 10 times; thereby avoiding blistering and minimizing cellulose hollow fiber deformation and achieving final cure of the polyurethane after about 3 days, leaving only a small number of abrasive particles on the cut surface after fine cutting of the dialyzers, characterized in that the polyurethane blend has 0.005 to 0.009 parts by weight in% M-diazabicyclo ^^^ octane, based on the polyurethane system are added.

Hieizu 1 page drawing