DE1236721B

DE1236721B - Verfahren zur Herstellung orthopaedischer Gegenstaende aus Polyaethylen

Info

Publication number: DE1236721B
Application number: DE1956R0020151
Authority: DE
Inventors: Helmut Bergmann; Dr Herbert Goethel; Dipl-Ing Franz Spiske
Original assignee: Ruhrchemie AG
Current assignee: Ruhrchemie AG
Priority date: 1956-12-07
Filing date: 1956-12-07
Publication date: 1967-03-16

Description

Verfahren zur Herstellung orthopädischer Gegenstände aus Polyäthylen Es ist bekannt, orthopädische Gegenstände, wie Ganz- oder Halbprothesen für Arm und Bein sowie Stützen, Einlegesohlen usw. aus Kunststoffen herzustellen, wobei besonders das geringe spezifische Gewicht der Kunststoffe günstige Ergebnisse erwarten ließ. Umfangreiche, in dieser Richtung durchgeführte Versuche haben bis jetzt jedoch nicht zu befriedigenden Ergebnissen geführt. Es konnte festgestellt werden, daß der Einsatz von Kunststoffen auf der Basis von Superpolyamiden, Polystyrol und Duroplasten Produkte ergab, die in vielen Fällen spröde waren.
Andererseits wurden mit elastischen, homogenen Stoffen auf der Basis der Polyester-Isocyanat-Additionsverbindungen, wie sie unter der Warenbezeichnung »Vulkollan« im Handel sind, zu weiche Gegenstände erhalten. Außerdem traten bei den Prothesenträgern Entzündungen, Ekzeme und Eiterungen auf.
Versuche, das nach dem Hochdruckverfahren bei Drucken oberhalb 500 atm hergestellte Polyäthylen, das mit Molekulargewichten bis etwa 70000 im Handel ist, für diesen Zweck einzusetzen, schlugen fehl, da unter anderem die Alterungsbeständigkeit dieses Produktes unzureichend war.
Auch das nach dem als »Ziegler-Synthese« bekanntgewordene Niederdruckverfahren hergestellte Polyäthylen ließ sich im Bereich der niedrigen Molekulargewichte nicht erfolgreich zu orthopädischen Gegenständen, insbesondere Ganz- oder Halbprothesen, verarbeiten. Die Festigkeit der mit niedermolekularem Polyäthylen dieser Herstellungsweise, beispielsweise einem solchen mit Molekulargewichten von 60 000 bis 80 000, hergestellten Prothesen, war völlig unzureichend, und es war auch nicht zu erwarten, daß im Gebiet höherer Molekulargewichte eine sprunghafte Steigerung der Festigkeitseigenschaften um mehrere Zehnerpotenzen erreichbar sein würde, wenn auch bekannt war, daß mit zunehmendem Molekulargewicht sich die Festigkeitswerte verbessern. Milt zunehmender Festigkeit und Härte des Produktes mußte aber der Fachorthopäde eine herabgesetzte Hautfreundlichkeit erwarten, ganz abgesehen davon, daß mit dem gleichen Material die Erzielung fester, elfenbeinartiger Stoffe und weicher, lederartiger Stoffe als ausgeschlossen angesehen werden mußte.
Die umfangreiche über die Eigenschaften des >Ziegler-Polyäthylens « vorliegende Fachliteratur enthält nichts über den Einsatz des neuen Produktes für Zwecke der Herstellung von orthopädischen Gegenständen, insbesondere Prothesen.
Es hat sich nun herausgestellt, daß die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe nur dann gelöst werden kann, wenn hinsichtlich des Ausgangsproduktes eine Auswahl getroffen wird und gleichzeitig ganz bestimmte Verfahrensmaßnahmen zur Verarbeitung dieses Produktes angewandt werden.
Die Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung orthopädischer Gegenstände, insbesondere Prothesen für Arm und Bein, bei dem Schüttungen von Ziegler-Polyäthylen mit viskosimetrisch bestimmten Molekulargewichten über 500 000, vorzugsweise von etwa 1 000000, durch Pressen in mehreren Druckstufen zu maßhaltigen Formkörpern verarbeitet werden, wobei das Material in der zwei ten und gegebenenfalls in folgenden Druckstufen unter gleichzeitiger Einwirkung von Wärme bis zur Plastifizierung gepreßt und gegebenenfalls in einer abschließenden Druckstufe bei Raumtemperatur weiter verdichtet wird.
Dabei ist unter »Ziegler-Polyäthylen« solches zu verstehen, das durch Polymerisation von Olefinen bei Drucken unterhalb etwa 100 atü und bei Temperaturen bis etwa 1000 C unter Verwendung solcher Katalysatoren hergestellt wurde, die aus Gemischen von metallorganischen Verbindungen, insbesondere Aluminiumalkylverbindungen, mit Verbindungen von Metallen der IV. bis VI. Nebengruppe des Periodischen Systems, insbesondere mit Titantetrachlorid, bestehen.
Das stoß- und schlagfeste, harte Material kann einer spanabhebenden Bearbeitung unterworfen werden.
Die neuen Prothesen zeichnen sich durch ein sehr niedriges Gewicht aus. Während eine alte Hohlbeinprothese über 3 kg wiegt, hat die Prothese nach der Erfindung ein Gewicht von etwa 1 kg. Der große Unterschied im spezifischen Gewicht von Stahl (über 7) und von Polyäthylen (0,94) ergiblt eine wesentliche Gewichtsersparnis. So hat ein im Rahmen durchgeführter Versuche mit der erfindungsgemäßen Prothese ausgerüsteter Prothesenträger angegeben, daß er bei der Normalprothese nach einem 2- bis 3stündigen Spaziergang vollkommen ermüdet sei, während er mit der neuen Prothese nach 5 Stunden noch keine Ermüdungserscheinungen wahrgenommen habe.
Für die erwähnten Einzelteile ergeben sich eine Reihe wesentlicher zusätzlicher Vorteile: Während Stahlschienen bisher einwandfrei vernickelt werden mußten, um infolge der Schweißabsonderung auftretende Korrosionen zu verhindern, entfällt eine Vernickelung bei einer Schiene aus Polyäthylen.
Ebenso ist es nicht erforderlich, die zweiteilige Schiene zu ölen, ganz im Gegenteil zur zweiteiligen Schiene aus Stahl. Diese muß ein Kugellager haben, das geölt werden muß, um Geräusche zu vermeiden.
Bei einem Überschuß an Öl tritt dieses aus und verschmutzt die Kleidung des Prothesenträgers. Die zweiteilige Eisenschiene ergibt außerdem bei der Bewegung, nämlich beim Schlag Eisen auf Eisen, die beim Gang von Amputierten fast immer zu bemerkenden typischen Geräusche. Die Schiene aus dem erfindungsgemäßen Polyäthylen bewegt sich weich, elastisch und geräuschlos wie ein normales Gelenk.
Zum Schutz der Ober- und Unterkleidung müssen die scharfen Kanten der Stahlschienen mit Leder überzogen werden, während dies bei Schienen aus Polyäthylen nicht nötig ist.
Die Fußgelenke lassen sich ebenfalls sehr erfolgreich aus Polyäthylen herstellen. Neben dem wesentlich höheren Gewicht besitzt das Stahlgelenk den Nachteil einer Ölschmierung. Zu diesem Zweck muß man die Prothese auseinandernehmen, das Gelenk ausbauen, vom alten Öl reinigen und hierauf neu ölen. Gelenke aus der Polyäthylenmasse nach der Erfindung machen diese Arbeitsgänge sämtlich überflüssig.
Sehr günstige Ergebnisse bieten sich durch die Herstellung des Prothesenbeins und des Prothesenfußes aus den erfindungsgemäßen Kunststoffen. Bisher wurden Bein und Fuß aus Holz gefertigt. Die Teile müssen wegen der natürlichen Faserung mit größeren Wandstärken hergestellt werden als das aus einem Block gefertigte, einheitliche Blockmaterial. Eine Splitterungsgefahr gibt es für die Gegenstände nach der Erfindung nicht. Das Prothesenbein aus Holz wird nachträglich mit einer Lackfarbe, meistens rosa, angestrichen werden. Diese Farbe springt bei Stoß oder Alterung ab, und es entstehen unschöne Flekken. Ganz im Gegensatz wird das verwendete Polyäthylen bei der Herstellung rosa oder hautfarben gefärbt, so daß ein Anstrich überflüssig wird und eine Fleckenbildung niemals auftreten kann.
Der Kunststoff nach der Erfindung ist sehr angenehm im Griff und läßt sich besser und leichter modellieren als Holz. Daher wird eine elegante Formgebung erleichtert, was besonders für Frauen, die Prothesenträgerinnen sind, ein großer Vorteil ist Von großer Bedeutung ist im übrigen die Tatsache, daß das verwendete Polyäthylen aus geradkettigen Kohlenwasserstoffen besteht und dementsprechend geruchlos, geschmackfrei und hautfreundlich ist, so daß auch bei direkter Berührung mit der Haut keine schädlichen Erscheinungen an der Epidermis auftreten.

Claims

Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung orthopädischer Gegenstände, insbesondere Prothesen für Arm und Bein, dadurch gekennzeichnet, daß man Schüttungen von Ziegler-Polyäthylen mit viskosimetrisch bestimmten Molekulargewichten über 500 000, vorzugsweise von etwa 1 000 000, durch Pressen in mehreren Druckstufen zu maßhaltigen Formkörpern verarbeitet, wobei das Material in der zweiten und gegebenenfalls in folgenden Druckstufen unter gleichzeitiger Einwirkung von Wärme bis zur Plastifizierung ge preßt und gegebenenfalls in einer abschließenden Druckstufe bei Raumtemperatur weiter verdichtet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift Kunststoff-Rundschau, 1956, S. 160 und 161; Zeitschrift Kunststoffe, 1956,S.460 ff; 1955S.410, 589 bis 595; 1953, S. 563; Zeitschrift Angewandte Chemie, 1955, S. 554.