DE102010012845A1

DE102010012845A1 - Durch Rotationsspinnverfahren hergestellte Mehrkomponentenfasern

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Publication number: DE102010012845A1
Application number: DE102010012845A
Authority: DE
Inventors: Wiebke Voigt; Dr. Reibel Denis; Dirk Grafahrend
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Gelita AG
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2011-09-29
Also published as: TWI447276B; WO2011116848A2; TW201200652A; US20130011676A1; US10196759B2; BR112012024007B1; KR101457341B1; BR112012024007A2; KR20120132640A; JP2013524025A; JP5907568B2; RU2012137113A; RU2553011C2; CN102844475A; CN102844475B; WO2011116848A3; EP2550382A2

Abstract

Eine Mehrkomponentenfaser, umfassend eine erste Komponente und eine zweite Komponente, welche gemeinsam einen Faserkörper (11) ausbilden, wobei die erste Komponente aus einem ersten Faserrohmaterial (1) besteht und wobei die zweite Komponente aus einem zweiten Faserrohmaterial (3) besteht, ist im Hinblick auf die Aufgabe, eine Mehrkomponentenfaser zu realisieren, in welcher wärmeempfindliche Faserrohmaterialien unbeschadet verarbeitet sind, gekennzeichnet durch eine Herstellung mittels eines Rotationsspinnverfahrens. Ein Verfahren, bei welchem ein erstes Faserrohmaterial (1) in ein erstes Behältnis (2) gefüllt wird, wobei ein zweites Faserrohmaterial (3) in ein zweites Behältnis (4) gefüllt wird, wobei beide Behältnisse (2, 4) rotiert werden, wobei das erste Faserrohmaterial (1) aus dem ersten Behältnis (2) ausgetragen wird, wobei das zweite Faserrohmaterial (3) aus dem zweiten Behältnis (4) ausgetragen wird, wobei die Faserrohmaterialien (1, 3) nach dem Verlassen der Behältnisse (2, 4) zusammengeführt werden, wobei die Behältnisse (2, 4) um die gleiche Achse (A) rotiert werden, wobei das erste Faserrohmaterial (1) durch eine erste Kanaldüse (5, 9a) aus dem ersten Behältnis (2) ausgetragen wird und wobei das zweite Faserrohmaterial (3) durch eine zweite Kanaldüse (6, 10a) aus dem zweiten Behältnis (4) ausgetragen wird, löst die zuvor genannte Aufgabe.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Mehrkomponentenfaser, umfassend eine erste Komponente und eine zweite Komponente, welche gemeinsam einen Faserkörper ausbilden, wobei die erste Komponente aus einem ersten Faserrohmaterial besteht und wobei die zweite Komponente aus einem zweiten Faserrohmaterial besteht. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren, bei welchem ein erstes Faserrohrmaterial in ein erstes Behältnis gefüllt wird, wobei ein zweites Faserrohmaterial in ein zweites Behältnis gefüllt wird, wobei beide Behältnisse rotiert werden, wobei das erste Faserrohmaterial aus dem ersten Behältnis ausgetragen wird, wobei das zweite Faserrohmaterial aus dem zweiten Behältnis ausgetragen wird und wobei die Faserrohmaterialien nach dem Verlassen der Behältnisse zusammengeführt werden.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Hohl-, Bi- oder Mehrkomponentenfasern mit klassischen Spinnverfahren aus der Schmelze herzustellen und zu produzieren.
Vor diesem Hintergrund ist aus der EP 801 039 A2 ein Verfahren zur Herstellung von Bikomponentenfasern mittels rotierender Behältnisse bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein erstes aufgeschmolzenes, mineralisches Faserrohmaterial aus einem ersten rotierenden Behältnis über Düsen ausgetragen. Auf das ausgetragene erste mineralische Faserrohmaterial wird von außen ein zweites aufgeschmolzenes, mineralisches Faserrohmaterial aufgetragen, indem letzteres auf die Außenwand des ersten rotierenden Behältnisses geschleudert wird. Das erste Behältnis ist vom zweiten Behältnis entfernt angeordnet, wobei die Behältnisse unabhängig voneinander rotiert werden können.
Bei den bekannten Verfahren ist nachteilig, dass Mehrkomponentenfasern nur unter Anwendung hoher Temperaturen, nämlich durch Erzeugen von Schmelzen, erzeugt werden können. Hierbei ist insbesondere nachteilig, dass wärmeempfindliche Faserrohmaterialien nicht in Bikomponentenfasern verarbeitet werden können, ohne geschädigt zu werden. Insbesondere Arzneimittel, Fungizide, Bakterizide und ähnliche wärmeempfindliche Materialien können mit den genannten Verfahren nicht verarbeitet werden.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mehrkomponentenfaser zu realisieren, in welcher wärmeempfindliche Faserrohmaterialien unbeschadet verarbeitet sind.
Die vorliegende Erfindung löst die zuvor genannte Aufgabe durch eine Mehrkomponentenfaser mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Danach ist die die Mehrkomponentenfaser durch ein Rotationsspinnverfahren hergestellt. Ein solches Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Behältnisse um die gleiche Achse rotiert werden, wobei das erste Faserrohmaterial durch eine erste Kanaldüse aus dem ersten Behältnis ausgetragen wird und wobei das zweite Faserrohmaterial durch eine zweite Kanaldüse aus dem zweiten Behältnis ausgetragen wird.
Mehrkomponentenfasern, die durch das hier beschriebene Verfahren hergestellt sind, sind häufig miteinander verdrillt. Dabei sind mindestens zwei Mehrkomponentenfasern analog zu zwei Schnüren umeinander gewickelt. Dieser Effekt tritt insbesondere bei Rotationsspinnverfahren auf. Hierdurch ist erkennbar, ob Mehrkomponentenfasern durch ein Rotationsspinnverfahren hergestellt wurden.
Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, dass Mehrkomponentenfasern durch ein Rotationsspinnverfahren aus temperaturempfindlichen Faserrohmaterialien gefertigt werden können. Diese Faserrohmaterialien können bei klassischen Spinnverfahren, die Schmelzen verwenden, gerade nicht eingesetzt werden, ohne Schaden zu nehmen. Konkret ist erkannt worden, dass auch nicht thermoplastisch verarbeitbare Faserrohmaterialien aus einer Spinnlösung versponnen werden können. Schließlich ist erkannt worden, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bioabbaubare Stoffe und Biopolymere, die meist nicht schmelzbar oder sehr temperaturempfindlich sind, zu Mehrkomponentenfaser oder Vliesen versponnen werden können. Dies wird erfindungsgemäß dadurch realisiert, dass zwei Behältnisse um die gleiche Achse rotiert werden. Dies erlaubt ein problemloses Zusammenführen der durch Zentripetalkräfte ausgetragenen Faserrohmaterialien zu Mehrkomponentenfasern. Durch geeignete Wahl der Rotationsgeschwindigkeit kann die Verweilzeit der Faserrohmaterialien in den Behältnissen derart gewählt werden, dass diese nur sehr kurze Zeit mit Wärme beaufschlagt werden und daher keinen Temperaturschaden nehmen. Insoweit ist eine Mehrkomponentenfaser realisierbar, in welcher wärmeempfindliche Faserrohmaterialien unbeschadet verarbeitbar sind.
Folglich ist die eingangs genannte Aufgabe gelöst.
Die Mehrkomponentenfaser könnte eine biokompatible Komponente aufweisen und/oder eine biologische Abbaubarkeit im menschlichen oder tierischen Körper zeigen. Die Mehrkomponentenfaser könnte im menschlichen oder tierischen Körper biologisch abbaubar sein. Hierdurch kann die Mehrkomponentenfaser auf eine Wunde aufgelegt werden und mit dem menschlichen oder tierischen Körpergewebe problemlos verwachsen oder von diesem abgebaut werden.
Zumindest eine Komponente der Mehrkomponentenfaser könnte ein Arzneimittel enthalten oder aus einem Arzneimittel gefertigt sein. Hierdurch können einem Menschen oder einem Tier Arzneimittel in Faserform zugeführt werden. Es ist denkbar, Wundauflagen aus Vliesen zu fertigen, in deren Fasern Arzneimittel integriert sind. Weitere Anwendungsgebiete liegen in den Bereichen Kosmetik, Tissue Engineering und Implantate.
Zumindest eine Komponente könnte einen Stoff aufweisen, dessen Struktur nach mindestens zwei Minuten Erwärmung bei einer Temperatur von mindestens 50°C zerstört wird. Unter Zerstörung der Struktur wird hierbei auch eine Minderung der spezifischen Wirksamkeit des Stoffes verstanden. Ein solcher Stoff kann als Arzneimittel, insbesondere als Antibiotikum, Enzym, Wachstumsfaktor oder schmerzreduzierendes Mittel ausgestaltet sein.
Zumindest eine Komponente könnte ein Antibiotikum enthalten. Antibiotika unterdrücken das Wachstum von Bakterien oder Keimen.
Zumindest eine Komponente könnte ein Enzym enthalten. Enzyme können Stoffwechselvorgänge steuern.
Zumindest eine Komponente könnte einen Wachstumsfaktor enthalten. Wachstumsfaktoren können das Zellwachstum beeinflussen.
Zumindest eine Komponente könnte ein schmerzreduzierendes Mittel enthalten. Hierdurch können die Mehrkomponentenfasern auf Wunden aufgelegt werden und Wundschmerzen lindern.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
Um Wiederholungen in Bezug auf die erfinderische Tätigkeit zu vermeiden, sei auf die Ausführungen zur Mehrkomponentenfaser als solcher verwiesen.
Die Faserrohmaterialien könnten derart zusammengeführt werden, dass sie sich zu einer Mehrkomponentenfaser ergänzen. Hierbei können die noch weichen Faserrohmaterialien nach dem Austritt aus den ihnen zugeordneten Kanaldüsen eine innige, stoffschlüssige Verbindung miteinander eingehen. Die Kanaldüsen werden derart zusammengeführt, dass Mehrkomponentenfasern unterschiedlichen Aufbaus entstehen. So können Bikomponentenfasern, insbesondere Kern-Mantel-Fasern oder Seite-an-Seite-Fasern, nämlich sogenannte „Core-Shell-Fasern” bzw. „Side-by-Side-Fasern”, gefertigt werden.
Das erste Behältnis könnte einem Innenrotor und das zweite Behältnis einem Außenrotor zugeordnet werden, wobei das zweite Behältnis das erste Behältnis umfänglich umgibt und wobei eine Kanaldüse des ersten Behältnisses konzentrisch innerhalb einer Kanaldüse des zweiten Behältnisses geführt wird. Durch ein solches Verfahren ist eine Mehrkomponentenfaser herstellbar, die als Kern-Mantel-Faser, nämlich als sogenannte „Core-Shell-Faser”, ausgestaltet ist.
Das erste Behältnis könnte einem unteren Rotorteil zugeordnet werden, wobei das zweite Behältnis einem oberen Rotorteil zugeordnet wird und wobei eine im Querschnitt halbkreisförmige Kanaldüse des ersten Behältnisses an eine im Querschnitt halbkreisförmige Kanaldüse des zweiten Behältnisses angelegt wird. Durch ein solches Verfahren ist eine Mehrkomponentenfaser herstellbar, die als Seite-an-Seite-Faser, nämlich als sogenannte „Side-by-Side-Faser”, ausgestaltet ist.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens umfasst zwei Behältnisse, die um die gleiche Achse rotierbar sind, wobei einem ersten Behältnis erste Kanaldüsen und einem zweiten Behältnis zweite Kanaldüsen zugeordnet sind und wobei die ersten Kanaldüsen und die zweiten Kanaldüsen miteinander fluchten. Hierdurch können Mehrkomponentenfasern gefertigt werden, da die austretenden Faserrohmaterialien nach Verlassen der Kanaldüsen eine innige feste, stoffschlüssige Verbindung miteinander eingehen können.
Mit dem hier beschriebenen Verfahren könnten Kern-Mantel-Fasern mit Wirkstofffüllung, sogenannte „Drug-Release-Fasern” gefertigt werden. Der Mantel könnte aus hydrogelierendem Material bestehen, insbesondere aus Gelatine, PVA, u. a.. So kann ein Wirkstoff aus der Kern-Mantel-Faser diffundieren. Eine Kern-Mantel-Faser könnte einen wundheilungsfördernden oder antibakteriellen Kern, z. B. Medihoney, Panthenol, Chitosan u. a., aufweisen. Es könnten auch Kern-Mantel-Fasern mit nicht gelierendem Kern und gelierendem Mantel für absorbierende Wundauflagen gefertigt werden. Denkbar ist auch, „Side-by-side”-Fasern mit gelierendem und nicht gelierendem Material zu fertigen.
Zur Herstellung von Hohlfasern könnte ein herauswaschbarer oder entfernbarer Kern einer Kern-Mantel-Faser vorgesehen sein. Der Kern könnte beispielsweise durch Temperaturbehandlung entfernt werden. Durch Entfernen des Kerns weist die Hohlfaser eine erhöhte Oberfläche auf. Durch eine Erhöhung der zugänglichen Oberfläche der Faser wird die Oberfächenaktivität einer fasrigen Wundauflage erhöht.
Mit dem hier beschriebenen Verfahren könnten auch nicht-verspinnbare oder nur sehr schwer verspinnbare Faserrohmaterialien für den Kern einer Kern-Mantel-Faser versponnen werden. Insbesondere ist denkbar, wässrige Lösungen mit Wirkstoffen oder Proteinen zu verspinnen.
Mit dem hier beschriebenen Verfahren könnten auch zwei miteinander reagierende Faserrohmaterialien versponnen werden. Hierbei ist konkret denkbar, dass ein Polymer mit seinem Vernetzungsmittel versponnen wird. Hierdurch können der Spinnprozess und eine Vernetzungsreaktion in einem Schritt durchgeführt werden.
Bei dem hier beschriebenen Verfahren könnten Spinnlösungen, Dispersionen, Emulsionen oder Schmelzen der folgenden Polymere sowie Mischungen dieser Polymere verwendet werden:
Synthetische biodegradierbare Polymere wie Polylaktide, Polylaktid-co-Glykolid Copolymere, z. B. Resomer RG 502 H, Polylaktid-block-Polyethylenoxide, z. B. Resomer RGP d 5055, Polycaprolactone, Polycaprolacton-block-Polyethylenoxide, Polyanhydride, z. B. Polifeprosan, Polyorthoester, Polyphosphoester, z. B. Polylactophate, synthetische biokompatible Polymere bzw. Polymere, die in der Medizin Verwendung finden, wie Polyethylenglykole, Polyethylenoxide, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylalkohole, Polyethylene, Polypropylene, Polyurethane, Polydimethylsiloxane, Polymethylmethacrylate, Polyvinylchloride, Polyethylenterephthalate, Polytetrafluoroethylene, Poly-2-hydroxyethylmethacrylate, Biopolymere wie Proteine und Peptide, Polysaccharide, Lipide, Nukleinsäuren und speziell Gelatinen, Kollagene, Alginate, Cellulosen, Elastine, Stärken, Chitine, Chitosane, Hyaluronsäure, Dextrane, Schellack, Polymer-Wirkstoff-Konjugate, nämlich an ein biodegradierbares oder biokompatibles Polymer gebundener Wirkstoff oder Additiv, und Copolymere der oben genannten Polymerklassen.
Den Spinnlösungen könnte ein Zusatz an Additiven oder Wirkstoffen beigemengt werden:
Hier könnten Enzyme, antimikrobielle Agentien, Vitamine, Antioxydantien, Antiinfektiva, Antibiotika, Antivirale Wirkstoffe, „anti-rejection agents”, Analgetika, analgetische Kombinationen, Antiphlogistika, entzündungshemmende Mittel, wundheilungsfördernde Mittel, Hormone, Steroide, Testosteron, Estradiol, Peptide und/oder Peptidsequenzen immobilisierte adhäsionsfördernde Peptidsequenzen, wie Peptidsequenzen und Peptidfragmente von extrazellularen Matrixproteinen, insbesondere Peptide, welche eine oder mehrere der Aminosäuresequenzen RGD-, LDV-, GFOGER-, IKVAV-, SVVYGLR-, COMP-, ADAM, POEM-, YIGSR-, GVKGDKGNPGWPGAP-, cyclo-DfKRG-, KRSR- enthalten, isolierte und/oder genetisch hergestellte Proteine, Polysaccharide, Glycoproteine, Lipoproteine, Aminosäuren, Wachstumsfaktoren, insbesondere aus den Wachstumsfaktorfamilien TGF, besonders TGF-β), FGF, PDGF, EGF, GMCSF, VEGF, IGF, HGF, IL-1B, IL8 und NG, RNA siRNA, mRNA und/oder DNA, Anticancer agents, wie Paclitaxel, Doxorubicin, 1,3-bis-2-chloroethyl-1-nitrosourea BCNU, Camphothecin, lebende Zellen, Opiate, Nikotin, Nitroglycerin, Clonidin, Fentanyl, Scopolamin, Rapamycin, Sirolimus, Gentamicinsulfat, Gentamicincrobefat, Aminosulfonsäuren, Sulfonamidopeptide, peptidanaloge Moleküle auf Basis von D-Aminosäuren, Furanonderivate, Dexamethason, β-Tricalciumphosphat und/oder Hydroxyapatit, insbesondere speziell Hydroxyapatitnanopartikel, in Konzentrationen von 0,000001–70% eingesetzt werden.
Durch das hier beschriebene Verfahren besteht eine große Bandbreite an verspinnbaren Faserrohmaterialien, wie Biopolymeren, insbesondere Proteinen, Polysacchariden, und Polymeren in wässrigen Spinnlösungen oder in organischen Lösungsmitteln.
Denkbar ist auch, das Verfahren mit Faserrohmaterialschmelzen, z. B. Schmelzen von Polymeren, insbesondere Polycaprolacton, und Polysacchariden, insbesondere Saccharose, durchzuführen.
Es könnten auch verschiedene Spinnlösungen gemischt werden. Insbesondere können eine erste Spinnlösung, nämlich eine Lösung aus Polyvinylpyrrolidon und Polyvinylalkohol, und eine zweite Spinnlösung, nämlich eine Lösung aus Gelatine und Natriumalginat, gemischt werden.
Denkbar ist auch, Dispersionen und Emulsionen als Spinnlösungen zu verwenden.
Mit dem hier beschriebenen Verfahren können auch an sich nicht verspinnbare Faserrohmaterialien als Kern einer Faser versponnen werden. Insbesondere könnte eine wässrige Lösung mit einem gelösten Wirkstoff versponnen werden.
Die mit dem hier beschriebenen Verfahren erzeugten Mehrkomponentenfasern könnten Nachbehandlungen wie Vernetzungsreaktionen erfahren. Die Mehrkomponentenfasern könnten auch durch Verfestigungsverfahren zu einem Vliesstoff verarbeitet werden.
Die in der Beschreibung genannten Faserrohmaterialien könnten als Spinnlösungen ausgestaltet sein.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiter zu bilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Mehrkomponentenfaser zu verweisen.
In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung zeigen
1 eine geschnittene Draufsicht auf eine Vorrichtung, die einen Innenrotor und einen Außenrotor aufweist,
2 eine seitliche Schnittansicht einer Vorrichtung, die einen Innenrotor und einen Außenrotor aufweist,
3 eine Draufsicht auf die Austrittseite der Kanaldüsen der Vorrichtungen gemäß den 1 und 2,
4 eine seitliche Schnittansicht einer Vorrichtung, die einen oberen Rotorteil und einen unteren Rotorteil aufweist,
5 eine Draufsicht auf die Austrittseite der Kanaldüsen der Vorrichtung gemäß 4 und
6 eine Kern-Mantel-Faser und eine Seite-an-Seite-Faser.
Ausführung der Erfindung
1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens, bei welchem ein erstes Faserrohmaterial 1 in ein erstes Behältnis 2 gefüllt wird, wobei ein zweites Faserrohmaterial 3 in ein zweites Behältnis 4 gefüllt wird, wobei beide Behältnisse 2, 4 rotiert werden, wobei das erste Faserrohmaterial 1 aus dem ersten Behältnis 2 ausgetragen wird, wobei das zweite Faserrohmaterial 3 aus dem zweiten Behältnis 4 ausgetragen wird und wobei die Faserrohmaterialien 1, 3 nach dem Verlassen der Behältnisse 2, 4 zusammengeführt werden.
Die Behältnisse 2, 4 werden um die gleiche Achse A rotiert, wobei das erste Faserrohmaterial 1 durch eine erste Kanaldüse 5 aus dem ersten Behältnis 1 ausgetragen wird und wobei das zweite Faserrohmaterial 3 durch eine zweite Kanaldüse 6 aus dem zweiten Behältnis 4 ausgetragen wird. Die Faserrohmaterialien 1, 3 werden derart zusammengeführt, dass sie sich zu einer Mehrkomponentenfaser ergänzen.
Das erste Behältnis 2 ist einem Innenrotor 7 und das zweite Behältnis 4 einem Außenrotor 8 zugeordnet, wobei das zweite Behältnis 4 das erste Behältnis 2 umfänglich umgibt und wobei eine Kanaldüse 5 des ersten Behältnisses 2 konzentrisch innerhalb einer Kanaldüse 6 des zweiten Behältnisses 4 geführt ist. Der Innenrotor 7 und der Außenrotor 8 sind konzentrisch angeordnet. Die Kanaldüsen 5, 6 weisen Austrittsöffnungen auf, aus denen die Faserrohmaterialien 1, 3 austreten.
2 zeigt eine seitliche Schnittansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens, wobei das erste Behältnis 2 vollständig im zweiten Behältnis 4 aufgenommen und von diesem konzentrisch umgeben ist.
3 zeigt eine Draufsicht auf die Austrittsöffnungen der konzentrisch angeordneten Kanaldüsen 5, 6 der 1 und 2, durch welche eine Kern-Mantel-Faser herstellbar ist.
4 zeigt eine seitliche Schnittansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens, bei welcher das erste Behältnis 2 einem unteren Rotorteil 9 zugeordnet ist, wobei das zweite Behältnis 4 einem oberen Rotorteil 10 zugeordnet ist und wobei eine im Querschnitt halbkreisförmige Kanaldüse 9a des ersten Behältnisses 2 an eine im Querschnitt halbkreisförmige Kanaldüse 10a des zweiten Behältnisses 4 angelegt ist.
Die Kanaldüsen 9a, 10a weisen Austrittsöffnungen auf, aus denen die Faserrohmaterialien 1, 3 austreten.
5 zeigt eine Draufsicht auf die Austrittsöffnungen der an ihren Flachseiten aneinandergelegten, im Querschnitt halbkreisförmigen Kanaldüsen 9a, 10a. Dieses Kanaldüsenprofil wird zur Herstellung einer Seite-an-Seite-Faser, nämlich einer „Side-by-Side-Faser”, verwendet.
6 zeigt in der linken Ansicht eine Mehrkomponentenfaser, die als Kern-Mantel-Faser ausgestaltet ist, und in der rechten Ansicht eine Mehrkomponentenfaser, die als Seite-an-Seite-Faser ausgestaltet ist.
6 zeigt zwei Mehrkomponentenfasern, umfassend je eine erste Komponente und je eine zweite Komponente, welche gemeinsam einen Faserkörper 11 ausbilden, wobei die erste Komponente aus einem ersten Faserrohmaterial 1 besteht und wobei die zweite Komponente aus einem zweiten Faserrohmaterial 3 besteht. Die Mehrkomponentenfasern sind mittels eines Rotationsspinnverfahrens hergestellt.
In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen ist ausgeführt, wie mit den zuvor beschriebenen Vorrichtungen Mehrkomponentenfasern oder Vliese erzeugt werden.
Dabei sind die zuvor genannten Faserrohmaterialien 1, 3 als Spinnlösungen ausgestaltet.
Ausführungsbeispiel 1:
Herstellung von Bikomponentenfasern, die als Kern-Mantel-Fasern ausgestaltet sind.
Ein Vliesstoff bestehend aus Kern-Mantel-Fasern wird mit einer Vorrichtung gemäß 1 durch ein Rotationsspinnverfahren wie folgt hergestellt:
Als Spinnlösung 1 wird eine 20%ige Gelatine-Lösung hergestellt. Zur Verwendung kommt eine Gelatine des Typs A PIGSKIN der Firma GELITA AG. Die Gelatine wird in Wasser eingerührt. Darauf verbleibt die Gelatine-Lösung etwa eine Stunde in Ruhe, um aufzuquellen. Anschließend wird die Gelatine-Lösung gelöst und darauf ca. 2 Stunden auf einer Temperatur von 60°C gehalten.
Als Spinnlösung 3 wird eine wässrige 40%ige Polyvinylpyrrolidon-Lösung hergestellt. Das Polyvinylpyrrolidon (MG ca. 40000 g/mol) wird in Wasser gerührt und bei 70°C im Wasserbad gelöst.
Die Spinnlösung 1 wird mittels einer Schlauchpumpe in das Behältnis 2 des Innenrotors 7, die Spinnlösung 3 zeitgleich mit einer weiteren Schlauchpumpe in das Behältnis 4 des Außenrotors 8 geführt.
Die Behältnisse 2, 4 haben eine Temperatur von ca. 80°C und rotieren mit einer Drehzahl von 4500 U/min um die gemeinsame Achse A. Der Innenrotor 7 befindet sich innerhalb des Außenrotors 8. Vom Innenrotor 7 gehen Kanaldüsen 5 mit einem Durchmesser von 0,5 mm aus. Diese münden jeweils in den Kanaldüsen 6 eines Durchmessers von 1,0 mm des Außenrotors 8 und bilden mit diesen zusammen eine Spinndüse zur Herstellung von Bikomponentenfasern mit Kern-Mantel-Segmentierung oder auch zur Herstellung von Hohlfasern.
Durch die Zentripetalkraft wird das Faserrohmaterial 1, 3 durch die Kanaldüsen 5, 6 gepresst und zu Bikomponentenfasern gesponnen, die durch eine Absaugeinrichtung verstreckt werden. Die Absaugeinrichtung befindet sich unterhalb der Behältnisse 2, 4.
Der Nachweis dass die Polymere durch dieses Verfahren keinen Abbau erlitten haben, kann durch Chromatografie geführt werden.
Ausführungsbeispiel 2:
Herstellung von Bikomponentenfasern, die als Kern-Mantel-Fasern mit nicht-verspinnbarem Kern ausgestaltet sind
Ein Vliesstoff bestehend aus Bikomponentenfasern mit Kern-Mantel-Segmentierung wird mittels einer Vorrichtung gemäß 1 durch ein Rotationsspinnverfahren wie folgt hergestellt:
Als Spinnlösung 1 wird eine 5%ige Gelatine-Lösung verwendet. Zur Verwendung kommt eine Gelatine des Typs A PIGSKIN der Firma GELITA AG. Die Gelatine wird in Wasser eingerührt. Darauf verbleibt die Gelatine-Lösung etwa eine Stunde in Ruhe, um aufzuquellen. Anschließend wird die Gelatine-Lösung gelöst und darauf ca. 2 Stunden auf einer Temperatur von 60°C gehalten.
Als Spinnlösung 3 wird eine wässrige Wirkstoff-Lösung aus Acetylsalicylsäure mit einer Konzentration von 0,1 mg/L und 1 Gew% Polyethylenoxid (MG. ca. 900000 g/mol) verwendet. Die Acetylsalicylsäure wird in Wasser gelöst.
Die Spinnlösung 1 wird mittels einer Schlauchpumpe in das Behältnis 2 des Innenrotors 7, die Spinnlösung 3 mit einer weiteren Schlauchpumpe in das Behältnis 4 des Außenrotors 8 geführt.
Die Behältnisse 2, 4 haben eine Temperatur von ca. 60°C und rotieren mit einer Drehzahl von 4500 U/min.
Der Innenrotor 7 befindet sich innerhalb des Außenrotors 8. Vom Innenrotor 7 gehen Kanaldüsen 5 mit einem Durchmesser von 0,5 mm aus. Diese münden jeweils in den Kanaldüsen 6 eines Durchmessers von 1,0 mm des Außenrotors 8 und bilden mit diesen zusammen eine Spinndüse zur Herstellung von Bikomponentenfasern mit Kern-Mantel-Segmentierung oder auch zur Herstellung von Hohlfasern.
Durch die Zentripetalkraft wird das Faserrohmaterial 1, 3 durch die Kanaldüsen 5, 6 gepresst und zu Bikomponentenfasern gesponnen, die durch eine Absaugeinrichtung verstreckt werden. Die Absaugeinrichtung befindet sich unterhalb der Behältnisse 2, 4.
Ausführungsbeispiel 3:
Herstellung von Bikomponentenfasern, die als Seite-an-Seite-Fasern ausgestaltet sind, nämlich eine Side-by-Side-Segmentierung aufweisen
Ein Vliesstoff bestehend aus Bikomponentenfasern mit Side-by-Side-Segmentierung wird mittels einer Vorrichtung gemäß 4 durch ein Rotationsspinnverfahren wie folgt hergestellt:
Zur Herstellung einer Spinnlösung 3 wird eine wässrige 40%ige Polyvinylpyrrolidon-Lösung hergestellt. Das Polyvinylpyrrolidon (MG ca. 40000 g/mol) wird in Wasser gerührt und bei 70°C im Wasserbad gelöst.
Zur Herstellung einer Spinnlösung 1 wird eine 40%ige Gelatine-Lösung hergestellt. Zur Verwendung kommt eine Gelatine des Typs A PIGSKIN der Firma GELITA AG. Die Gelatine wird in Wasser eingerührt. Darauf verbleibt die Gelatine-Lösung etwa eine Stunde in Ruhe, um aufzuquellen. Anschließend wird die Gelatine-Lösung gelöst und darauf ca. 2 Stunden auf einer Temperatur von 60°C gehalten.
Die Spinnlösung 3 wird mittels einer Schlauchpumpe in das Behältnis 4 des oberen Rotorteils 10, die Spinnlösung 1 mit einer weiteren Schlauchpumpe in das Behältnis 2 des unteren Rotorteils 9 geführt.
Die Behältnisse 2, 4 haben eine Temperatur von ca. 80°C und rotieren mit einer Drehzahl von 4500 U/min.
Der Rotor 9, 10 ist in ein oberes Behältnis 4 und unteres Behältnis 2 aufgeteilt. Die Kanaldüsen 9a, 10a mit Durchmessern von 0,3 mm des unteren Behältnisses 2 und des oberen Behältnisses 4 fluchten an der Außenwand des Rotors 9, 10 und bilden zusammen eine Spinndüse zur Herstellung von Bikomponentenfasern mit einer Side-by-Side-Segmentierung. Dies ist in den 4 und 5 gezeigt.
Durch die Zentripetalkraft wird das Faserrohmaterial 1, 3 durch die Kanaldüsen 9a, 10a gepresst und zu Bikomponentenfasern gesponnen, die durch eine Absaugeinrichtung verstreckt werden. Die Absaugeinrichtung befindet sich unterhalb der Behältnisse 2, 4.
Die Spinnlösungen 1, 3 sind im Hinblick auf ihre Viskosität derart eingestellt, dass sie nach Verlassen der Kanaldüsen 5, 6, 9a, 10a eine hinreichende Festigkeit zeigen, um einen Faserkörper zu bilden. Nach Verlassen der Kanaldüsen 5, 6, 9a, 10a können die Spinnlösungen 1, 3 abkühlen und sich stark verfestigen und/oder vernetzen.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre wird einerseits auf den allgemeinen Teil der Beschreibung und andererseits auf die beigefügten Patentansprüche verwiesen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 801039 A2 [0003]

Claims

Mehrkomponentenfaser, umfassend eine erste Komponente und eine zweite Komponente, welche gemeinsam einen Faserkörper (11) ausbilden, wobei die erste Komponente aus einem ersten Faserrohmaterial (1) besteht und wobei die zweite Komponente aus einem zweiten Faserrohmaterial (3) besteht, gekennzeichnet durch eine Herstellung mittels eines Rotationsspinnverfahrens.
Mehrkomponentenfaser nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine biokompatible Komponente und/oder biologische Abbaubarkeit im menschlichen oder tierischen Körper.
Mehrkomponentenfaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Komponente ein Arzneimittel enthält oder aus einem Arzneimittel gefertigt ist.
Mehrkomponentenfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Komponente einen Stoff aufweist, dessen Struktur nach mindestens zwei Minuten Erwärmung bei einer Temperatur von mindestens 50°C zerstört wird.
Mehrkomponentenfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Komponente ein Antibiotikum enthält.
Mehrkomponentenfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Komponente ein Enzym enthält.
Mehrkomponentenfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Komponente einen Wachstumsfaktor enthält.
Mehrkomponentenfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Komponente ein schmerzreduzierendes Mittel enthält.
Verfahren, bei welchem ein erstes Faserrohmaterial (1) in ein erstes Behältnis (2) gefüllt wird, wobei ein zweites Faserrohmaterial (3) in ein zweites Behältnis (4) gefüllt wird, wobei beide Behältnisse (2, 4) rotiert werden, wobei das erste Faserrohmaterial (1) aus dem ersten Behältnis (2) ausgetragen wird, wobei das zweite Faserrohmaterial (3) aus dem zweiten Behältnis (4) ausgetragen wird und wobei die Faserrohmaterialien (1, 3) nach dem Verlassen der Behältnisse (2, 4) zusammengeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Behältnisse (2, 4) um die gleiche Achse (A) rotiert werden, wobei das erste Faserrohmaterial (1) durch eine erste Kanaldüse (9a) aus dem ersten Behältnis (2) ausgetragen wird und wobei das zweite Faserrohmaterial (3) durch eine zweite Kanaldüse (6, 10a) aus dem zweiten Behältnis (4) ausgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserrohmaterialien (1, 3) derart zusammengeführt werden, dass sie sich zu einer Mehrkomponentenfaser ergänzen.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Behältnis (2) einem Innenrotor (7) und das zweite Behältnis (4) einem Außenrotor (8) zugeordnet wird, wobei das zweite Behältnis (4) das erste Behältnis (2) umfänglich umgibt und wobei eine Kanaldüse (5) des ersten Behältnisses (2) konzentrisch innerhalb einer Kanaldüse (6) des zweiten Behältnisses (4) geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Behältnis (2) einem unteren Rotorteil (9) zugeordnet wird, wobei das zweite Behältnis (4) einem oberen Rotorteil (10) zugeordnet wird und wobei eine im Querschnitt halbkreisförmige Kanaldüse (9a) des ersten Behältnisses (2) an eine im Querschnitt halbkreisförmige Kanaldüse (10a) des zweiten Behältnisses (4) angelegt wird.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, umfassend zwei Behältnisse (2, 4), die um die gleiche Achse (A) rotierbar sind, wobei einem ersten Behältnis (2) erste Kanaldüsen (5, 9a) und einem zweiten Behältnis (4) zweite Kanaldüsen (6, 10a) zugeordnet sind und wobei die ersten Kanaldüsen (5, 9a) und die zweiten Kanaldüsen (6, 10a) miteinander fluchten.