DE1620799A1

DE1620799A1 - Verfahren zum Herstellen einer Kollagen-Dispersion

Info

Publication number: DE1620799A1
Application number: DE19661620799
Authority: DE
Inventors: Battista Orlando A; Ferraro Charles F; Erdi Nicholas Z
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1965-10-20
Filing date: 1966-07-11
Publication date: 1970-02-26
Also published as: US3393080A; FR1502819A; NL151107B; AT283282B; SE358648B; BE687879A; AT283283B; BR6683131D0; CH465648A; SE342250B; NL6611955A; GB1156361A

Description

162 O 7

ΒΐΡΓ,.-π*Γβ. AMTHOR 7

ΙΗΡΙι.-ΣΝΌ. WOLF

. ■ B . β EHtUiKHfHT-AM- MJlN

"P 162Ο 799 1 j>-e".FBAJsrKFtrjix a*m., 1$·7·°9"

FMC Corporation ™»^(0611)552P23

1180 144 ι

Verfahren zum Herstellen einer Kollagen-Dispersion. ,

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Kollagen-Dispersion, die 0,0025 bis 0,03 normal an Saure ist bezogen auf die Gesamtmenge des Dispersionsmediums und wenigstens 10% der Dispersion in einer submifcronenTeilchengröße vorliegen, ■

In der deutschen Patentschrift (deutsche Patentanmeldung F 48 502) ist ein Verfahren zum Herstellen einer wasserunlöslichen Kollagenmasse beschrieben, die in der L_vage ist eine beständige wässrige Dispersion durch einheitliches Verteilen in einem Körper aus nicht denaturiertem, natürlichem, faserförmigem Kollagen, das aus Kuhhaut hergestellt " werden kann, einer wässrigen Lösung einer Säure,, vorzugsweise Salzsäure, mit einem p^-Wert von etwa 1,7 bis 2,6 auszubilden, und die erhaltene feuchte Masse solange zu zerkleinern, bis wenigstens 1O% der Teilchen auf eine Teilchengröße mit einer größten Abmessung in jeder Richtung von kleiner als 1 Mikron verringert worden sind* Eine wässrige Dispersion der erhaltenen Masse weist bei einem pH-Wert von 2,6 bis 3,8 eine Viskosität bei einem §ehalt von 1% feststoffen auf, die bei einwöchentlieher Lagerung bei konstanter Temperatur beständig bleibt. Wenn Mengen von 5% oder mehr an Kollagen zum Herstellen von Dispersionen angewandt werden, wird eine ausreichende Säuremenge verbraucht, so daß etwas nähere Säurekonzentrationen zwecks Ausbilden de* ange- -- 2 -

NeueUnterlagen /.«,7giAb^.2Nr. 1 sa

strebten Reaktion erforderlich sind. Bei Konzentrationen von z.B. 7,5% Kollagen erweist sich eine 0,03 η HCl (pH-Wert = 1,52) als gut, während Konzentrationen von mehr als 0,04 η HCl (pH-Wert = 1,4) zu einem nicht zufriedenstellenden Produkt führen, das zu stark hydrolysiert worden ist. Bei Konzentrationen , von 1% Kollagen erweist sich die 0,03 η HCl als zu stark.

Wenn auch das Produkt nach der oben genannten deutschen Patentschrift zum Herstellen einer Vielzahl an Materialien zweckmäßig' ist, besitzt dasselbe doch bestimmte Nachteile. Da die aus dem Produkt hergestellten, wässrigen Gele nicht gegenüber bakterieller Einwirkung widerstandsfähig sind, müssen dieselben mit P Bakteriziden versetzt werden, die kostspielig und gelegentlich unzweckmäßig sind. Weiterhin besteht eine ausgeprägte Schwierigkeit bezüglich der Wasserentfernung aufgrund der relativ geringen Konzentrationen an Kollagen in den Gelen. Das Verspinnen von Fasern und Strangpressen von Folien aus diesen Gelen werden ebenfalls nachteilig durch die auftretenden relativ langen Koagulationszeiten beeinflußpt. Weiterhin neigen die Gele dazu, sehr schnell eine scheinbare Viskosität bei Erhöhen der Konzentration aufzubauen, so daß Gele mit erheblichen Prozentsätzen an Kollagen relativ schwierig zu handhaben sind.

Der Erfindung liegt nun im wesentlichen dieAufgabe zugrunde, kolloidale Dispersionen aus diesen neuartigen, mikrokristallinen, W wasserunlöslichen Kollagen zuschaffen, wodurchdie gesamten Schwierigkeiten überwunden werden und nicht nur konzentriertere Konzentrationen bei der gleichen scheinbaren Viskosität gebildet werden, sodnern sich ebenfalls Massen ergeben, die gegenüber bakterieller Einwirkung Widerstandsfähig sind und sich leicht koagulieren und/oder trocknen lassen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird nun in kennzeichnender Weise dadurch gelöst, daß dasSaure eathaltende Ko-lagen mit einem Dispergiermittel versetzt wird, das aus der Gruppe, bestehend aus Dimethylsulfoxid, einem Gemisch aus Wasser und Dimethylsulfoxid, einem Gemisch aus Wasser und einem wassermischbaren, organischen Lösungsmittel mit Ausnahme. von Dimethylsulfoxid, das nicht mehr als 65 Gew.i organisches

009809/1620 ^6A0 ⁰*

Lösungsmittel enthält, und einem Gemisch aus Wasser» Dimethy^lsulfoxid und einem weiteren wassermisqhbaren organischen .· ' \ Lösungsmittel, das nicht mehr als 75% des organischen Lösungsmittels enthält, ausgewählt ist.

Weitere kennzeichnende Merkmale ergeben sich ausdenUnteransprüchen.

Es wurde somit die übe-rasehende Feststellung getroffen_f daß mit Wasser mischbare organische Lösungsmittel bei dem Zusatz zu wässrigen Dispersion dieser Kollageform nicht ausfallen, wie dies zu erwarten ist, sondern zunächst zu eine» dünner werdenden Dispersion führen. Bei Zunahme der Menge anwassermischbarem Lösungsmittel erreicht man schließlich eine Konzentra- i tion, bei der das Kollagen ausfällt. Diese KonzentfatiOn ändert sieh jedoch in Abhängigkeit von dem Lösungsmittel und für jedes Lösungsmittel in Abhängigkeit von der Konzentration des Kollagens in dem System. Im allgemeinen beläuft sich der zweckmäßige Bereich der Lösungsmittel konzentration bis zu etwa 65 Gew.Teilen. Obwohl selbst sehr geringe Mengen an zusätzlichem Lösungraittel dem IZweck dienen eine bakterielle Einwirkung zu verhindern, lassen sich die anderen Vorteile des Anwenden s von zugesetztem lösungsmittel nicht unter etwa 20 Gew.% Lösungsmittel erreichen. Im allgemeinen ist es bevorzugt, mit 25-35% organischem Lösungsmittel zu arbeiten, um so eine mögliche örtliche Konzentration von wesentlich mehr als 65% zu verhindern, die zu einem Ausfällen des. Kollagens führen %

Dimethyisulfoxid stellt eine Ausnahme von der allgemeinen Regel dar, da dasselbe nicht zu einem Ausfällen selbst bei Anwenden lediglich dieser Verbindung führt, die somit mehr wie Wasser als die herkömmlichen wassermischbären organischen Lösungsmittel wirkt. Weiterhin wird hierdurch bei Anwenden zusammen mit Wasser die Möglichkeit des Einarbeitens von mehr als 50% an zusätzlichem organischen Lösungsmittel geschaffen. Somit / liegt ein Isopropanol sWassenHedium vqn 5Qs 50% am Rande des Ausfallens, Im Segensatz hierzu führt'ein IsopropanölsDimethylsulfoxidjWasser-Gemisch von 5ös25i25% zu einer klardurchsich- , tigen, homogenen Dispersion. Tatsächlich kann der Prozentsatz

009809/1620

an isopropanöl wäsentlich in diesem Fall bis zu etwa 75% erhöht werden.

DimethyIsulfoxid als solches ist ein gutes dispergierendes Medium. Wenn jedoch Wasser-mischbare organische Lösungsmittel, wie isopropänol dem Dimethylsuifoxid bei Nichtvorliegen von Wasser zugesetzt werden, führt der Zusatz von nur etwa 25% Isopfopanol zu dem flimethylsulfojcid zu elftem Ausfällen des mikrokristallinen, Kollagens.

Es kann nicht nur das Wassermischbafe Lösungsmittel einer bereits vorliegenden Dispersion zugesetzt werden, sondern das Produkt kann auch durch direktes Behandeln der Hautsubstanz mit einem Gemisch aus verdünnter, wässriger Säure und dem wassermischbaren Lösungsmittel bei der optimalen Konzentration an Säure, Wasser und Lösungsmittel, in !Zusammenhang mit der erforderlichen mechanischen Zerkleinerung, hergestellt werden.

Es wurde gefunden, daß die oben erläuterte Erscheinung allge- . mein für praktisch alle wassermischbaren Lösungsmittel mit der oben angegebenen Ausnahme von Dimethylsulfoxid gilt. Es sind aliphatische Alkohole, wie Methanol, Äthanol, Isopropänol, nfropanol, cyclische Alkohole, wie Tetrahydrofurfurylalkohol und Furfurylalkohol, wasserlösliche Äther, wie Dioxan und Tetrahydrofuran und Ketone, wie Aceton und Methylathy!keton geprüft worden. "

Wie weiter oben ausgeführt, können die erfindungsgemäßen Disper-" sionen entweder durch Zusatz des Lösungsmittels nach Herstellen eines wässrigen Gels des mikrokristallinen, kolloidalen Kollagens oder duch Zusatz des Lösungsmittels direkt zu dem Ausgangsgemisch aus Haut und verdünnter Säure hergestellt werden. Das zweite dieeer Verfahren führt stets zu einer Dispersion geringerer Viskosität? Diese Viskositätsdifferenz wird ausgeprägter bei Zunahme der Konzentration und/oder bei Erhöhen der Temperaturen auf etwa 8O°C.

Das Anwenden von erhöhter Temperatur über Normaltemperatur bis zu etwa 8O°C unter vorübergehender Steuerung der Viskosität stellt einen unerwarteten erfindungsgemäßen Vorteil dar. Es ist bekannt, daß hohe Temperaturen dazu neigen, das Kollagen sehr . schnell zu denaturieren und Tropokollagengele erfahren bei einem

009809/1620 " ⁵ -

ÖÄD ORlOINAL

Erhitzen selbst biszu 5O°C einen sehr schnellen Abfall der scheinbaren Viskosität nach Rückkehr zu liormaltemperaturen, wodurch eine Denaturierung des Kollagens angezeigt wird. Bei > den'erfindungsgemäen Massen wirkt jedoch das Erwärmen der Gele über eine begrenzte Zeitspanne hin lediglich dergestalt, daß die Viskosität bei einem geringfügig niedrigerem Wert als bei Arbeiten ohne Wärme stabilisiert wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden gewöhnlich noch Normaltemperaturen angewandt. Aufgrund der Stabilität der Produkte gegenüber einem geringen Erwärmen ist es jedoch üblicherweise nicht erforderlich, selbst eine mit hoher Energie betriebene Zerkieierungsausrüstung zu kühlen, deren Anwendung zu einem Denaturieren von Tropokolla- j| gen bedingtdurch die Temperaturerhöhung in der Ausrüstung führen würde. Eier der wesentlichen erfindungsgemäß erzielten Vorteile besteht darin, daß lösungsmittelenthaltende Gele vollständig frei von bakteriellen Angriff und beständig bezüglich der Viskosität sind, und zwar nicht nur über längere Zeitspannen hin, sondern auch bei allen möglicherweise auftretenden Lagerungstemperaturen, sogar im Sommer. Der andere wesentliche Vorteil des Anwendens von organischen Lösungsmittel-Verdünnungsmitteln besteht darin, daß die Fasern trocken gesponnen und Folien trocken gegossen, werden können, da die organischen Lösungsmittel allgemein einen mittleren Siedepunkt und geringere Verdampfungswärme als Wasser aufweisen und somit' die Trocknungszeit verkürzt wird. Dies trifft insbesondere dort zu, wo Gegenstände durch ' Tauchen überzogen werden sollen. . .S-

Zu weiteren Vorteilen gehören (1) die Lösungsmittelgele lassen sich leichter entlüften als die wässrigen Gele und (2) die Lösungsmittel können als Träger für Zusatzmittel _r wie Vernetzer

rmestabilisatoren, Farbstoffe und Lichtempfindliche Verbindung angewandt werden, von denen einige dazu neigen, wasserunlöslich zu sein. -

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise erläutert, wobei die angegebenen Viskositäten mit einem Brookfield Model HBT Vis kosimeter unter Anwenden einer T-Bar Spindel bei 10 Ü/min. und 25¹^C gemessen werden. .

009809/162Ö

Beispiel 1

Es wird ein Gemisch aus 3,33 g vermahlener, gefriergetrockneter Kuhhaut in 96,67 g Salzsäurelösung mit einem pH-Wert Von 2 bei einer Temperatur von 3O°C 15 Minuten lang eirigetauc it und sodann in einem Drehflügel-Mischer 15 Minuten lang unter 3Ö°C zerkleinert. Das erhaltene Produkt stellt ein milcihigweißes,' dickes, beständiges Gel mit einer scheinbaren Brookfield-Viskosität von 680,000 cP dar.

Es werden zu 60 g des Produkt.es 4O g Isopropanol (CP. Grade) zugesetzt. Das Gemisch wird 5 Minuten lang in den Mischer bei einer Temperatur unter 30°C vermischt. Die Masse enthält 2,0% Kollagen bezogen auf die Menge des Gesamtgemisches. Das Produkt stellt eine beständige Dispersion mit einer scheinaren Brookfield Viskolsität bei 25°C von 110.000 cP dar, und dies entspricht etwa 1/6 der Viskosität des verdünnten, säureenthaltenden, wässrigen AusgangsgeIs.

Dieses Produkt ist für Kosmetika geeignet. Es stellt eine cremeartige,"durchsichtige Dispersion dar, die sich leicht auf der Haut ausbreiten läßt. Isopropanoldispersionen stellen geeignete Grundlagen für Gesichtscreme, Bräunungslotionen, Desodorantien, Schampoons und Haarfestiger der verschiedensten Art dar. Es können andere Lösungsmittel an die Stelle von Isopropanol bei diesen Anwendungsgebieten treten oder demselben zugesetzt werden, um so die Eigenschaften für spezifische Anwendungsgebiete zu modifizieren. Bei Bräunungslotiönen kann es sich z.B. als zweckmäßig erweisen, Zusatzmittel oder Lösungsmittel anzuwenden, die Absorbentien für ultraviolettes Licht sind.

Isopropanoldispersionen sind ebenfalls in Salben und Medikamenten zweckmäßig, Isopropanol als solches stellt ein Antiseptikum dar und Kollagen kann durch die Haut oder die Fläche einer Wunäe assimiliert werden. Die in dieser Weise hergestellte Dispersion stellt ein ausgezeichnetes antiseptisches· Creme dar.

AL - 7 -

009809/1620

Beispiel I ■■_..'.'. .. ■-■/ / -. -. _ ' / ■. ■■'■■·

Es wird ein Gemisch aus lö g verinähiener> gefrieögitrockheter _t Kuhhaut umd 99O g Salzsäurelösuiig mit einem pH-Wert vört 2 in einer GoÄles-LöSüngsvörrichtiiing Mödeil i~VG (Cöwies Diösol^er Go*, Inc* Los Angeles Califörhiet) 15 Minuten län<j eerirtisöhti Das Gemisch wird mit Wääser gekühlt lifti die fempörätüi: unter 3O⁰G au halten« Das Produkt s tollt eiit dickes /beständiges Öel mit einer schiinharen Viskosität von 42>9Öö CF dar*

Zu 750 g des Produktes werden 250 cf i,4-Diokän, "ein wässerlöslicher Äther, zugestzt und alles 20 Minuten lang in eiiier Coltles-I^sungsvorrichtürig vermlsöht. Das abschließerid erhaltene Produkt enthält 0,75 GeW* % JCöllagen und wpist eine scheinbare Viskosität von 23,200 cP auf. _:

Das Produkt erweist sich als zweckmäßig zum Herstellen von gefriergetrockneten I-Iatten aus Kollagen. Es werdeh etvra 100 g der Dispersion als eine dünne Schicht in der Kammer einer Repp-Sublimierungsvorrichtung ausgebreitet und auf -30°C abgekühlt. Der Druck in der Kammer wird auf einen Durchschnittswert von etwa 5 Mikron Hg verringert und bei diesem Wert 16 Stunden lang gehalten. Das Produkt stellt eine trockene, weiße, weiche, zähe, poröse und absorbierende Matte aus praktisch reinem-Kollagen dar. Dieses Produkt hat viele Anwendungsgebiete, einschließlich chirurgischer Verbände, Windeleinlagen, Polster, Daroenbinden, Schwämme und Schäume.

Dioxan erweist sicii als besonders zweckmäßig zum Herstellen von gefriergetrockneten,Matten:=-aus Dispersionen aufgrund des relativ hohenSchmelzpunktes von 11,8°Gim Vergleich zu Isopropanol mit -87,9°C. Ein wirksames Gefriertrocknen hängt von dem schnellen Sublimieren des gefrorenen Lösungsmittels ab. Dioxan kann bei 3O°C bearbeitet werden, jedoch erfordert Isopropanoi niedrigere Temperaturen. Es wurde eb enfalls gefunden, daß Dioxan zu Maten mit einer glatten, einheitlichen Textur und mechanischer Festigkeit und Weichheit führt,, die überlegen der j enigenvon gefriergetrockneten Kollagenmatten sind, die vermittels, einer anderen Zusammensetzung hergestellt werden*

. "■ — τ ---^. — δ — - ■

BAD ORiQINAL

- 8 Beispiel 3

Es wird ein Gemisch aus 9,25 kg vermahlener, gefriergetrockneter Kuhhaut und 443,88 kg Salzsäurelösung mit einem pH-Wert von 2 vermittels zweimaligem Hindurchführen durch eine Rietz-Strangpreßvorrichtung (Rietz Manufacturing Co. Santa Rosa, California) vermischt. Das gebildete Gel wird weitere 10 Minuten lang in dem Kessel eines Hochgeschwindigkeits-Rührers vermischt, um so eine praktisch homogene Dispersion zu erhalten· Das erhaltene Gel weist eine Brookfield Viskosität von 300,000 cP auf.

Es werden zu 31,8 kg des Produktes 13,6 kg CP. Aceton, ein Keton P gegeben, wodurch eine Matte gebildet wird, die 1,5 Gew.% Kollagen enthält. Dieses Gemisch wird sodann zweimal durch eine Rietz-Strangpreßvorrichtung geführt und sodann 10 Minuten lang mit einem Hochgeschwindigkeitsrührer homogenisiert. Die abschließend erhaltene Dispersion weist eine Brookfield Viskosität von 95,0OO cP auf.

Die Aceton enthaltende Dispersion werweist' sich als zweckmäßig zum Herstellen von Kollagenfasern. EineSpritze mit einem Auslaßdurchmesser von etwa 0,025 mm wird mit 2 g der Dispersion beschickt und sodann in eine Bad ausgepreßt, das lediglich Aceton enthält. Dies wird solange durchgeführt, bis die Fasern etwa 60 cm lang sind. Die Fasern werden sodann in dem Bad f 1 Stunde lang belassen, um ein vollständiges Koaglulieren sicher zuerstellen. Sie werden sodann zwecks Trocknen in Luft bei 21°C mit 50% relativer Luftfeuchtigkeit aufgehängt. Die getrockneten Fasern sind zäh, flexibel und elastisch. Bei' einem Ziehen mit der Hand werden dieselben vor dem Zerreißen etwa 10% gereckt. .·

'Es werden ebenfalls Fasern durch Auspressen des verdünnten Säure enthaltenden wässrigen Gels vermittels dieses Ausführungsbeispiels land der Isopropanol-Dispersion nach dem Beispiel 1 in äin Acetonfaad in der oben beschriebenen Weise hergestellt. Das wässrige Sei läßt sich schwierig aufgrund der hohen Viskosität desselben auspressen.

009809/1620

Dieses Äusführungsbeispiel zeigt, daß die Erfindung in verschiedenen Weisen zum Herstellen von Fasern aus mirkokristallinen, kolloidalen Kollagendispersionen angewandt werden kann, und daß wassermischbare organische Lösungsmittelenthaltende Dispersionen vermittels einfacher Verfahrensweien zu neuartigen Fasern führen.

Beispiel 4

Es wird ein Gemisch aus 0,34 kg gefriergetrockneter Kuhhaut und 4,2 kgeiner 0,03 η HCl (etwa pH-Wert von 1,52) vermittels zweimaligem Hindurchführen durch eine Bauer-Raffinationsvorrichtung vermischt. Die Temperatur wird unter 60°C gehalten. Das erhaltene Gel wird vermittels Vermischen desselben weitere 10 Minuten | lang in einem starken Drehmischer homogenisiert. Das Produkt stellt ein außerordentlich dickes Gel dar, das unter seinem eigenen Gewicht weder fließt noch zerbricht. Die scheinbare Viskosität beläuft sich auf 10,000.000 cP.

Zu 3,6 kg dieses Produktes werden 0,9 kg Isopropanol zugesetzt unter Ausbilden einer Masse, die 6,0 Gew.% Hautkollagen enthält. Das Gemisch wird zweimal durch eine Bauer-Raffinationsvorrichtung hindurchgeführt und abschließend 10 Minuten lang; mit einem Hochgeschwindigkeltsrührer homogenisiert. Das Produkt stellt ein dickes Gel mit einer Viskosität von etwa 1,000.000 cP dar. Dasselbe läßt sich leichter vermischen und verarbeiten als das Äusgangsgel des Beispiels, das kein Isopropanol enthält. Der A Zusatz einer ausreichenden Menge an O,025 η HCl (pH-Wert = 1,6) zu dem Äusgangsgel zwecks Verringern des Kollagengehaltes von 7,5 auf 6,0 Gew.% für einen besseren Vergleich mit dem Isopropanolgel führt zu einer Dispersion mit einer Viskosität, die über 2,000,00OcP liegt. ·

Beispiel 5

Es wird ein Gemisch aus 2,0 g gefriergetrockneter Kuhhaut, 58 g Salzsäurelösung mit einem pH-Wert von 2 und 40 g Isopropanol in einem Drehflügelmischer 15 Minuten lang unter 30°C vermischt. Diese Masse enthält die gleichen Konzentrationen und Bestandteile, wie sie in der fertigen Dispersion nach dem Beispiel 1 vorliegen, die eine Kollagenkonzentration von 2,0 Gew.% aufweisen. In diesem Fall wird jedoch eine Dispersion vermittels Vermischen von Haut

009809/1620

BAD ORIGINAL" ^1Of~

verdünnter Säure und Isopropanol in einem einzigen Arbeitsschritt heggestellt. Das Produkt weist eine Viskosität von 30,000 cP auf, und dies entspricht etwa 1/3 der Viskosität der fertigen Dispersion nach Beispiel 1.

Beide Dispersionen sind beständig. Aus denselben hergestellte Folien vermittels der Arbeitsweise zum Herstellen von Folien nach dem Beispiel 8 weisen die gleichen Zerreißfestigkeitswerte auf.

Ähnliche Ergebnisse werden erhalten, wenn die anderen wassermischbarnenoorganischen Lösungsmittel während des Zerkleinerns vorliegen. In allen Fällen weisen die Dispersionen allgemein unabhängig von der spezifischen in Anwendung kommenden Zerkleinerungs- oder Mischvorrichtung eine Viskosität auf, die angenähert 1/3 des Wertes der Dispersion besitzt, die nach den Arbeitsweisen der Beispield 1 bis 4 hergestellt worden sind. Aus den zweiverschiedenen Dispersionsarten nach der Arbeitsweise des Beispiels 8 hergestellte Folien weisen praktisch die gleichen Zerreißfestigkeitswerte auf.

Beispiel 6

Es wird eine Dispersion in der gleichen Weise hergestellt, die die gleichen Mengen an Bestandteilen aufweist, wie es in den Beispielen 1 und 4 beschrieben ist mit der Ausnahme, daß rohe Kuhhaut an die Stelle von vakuumgetrockneter Kuhhaut tritt. Die ausgehend von den verschiedenen Rohmaterialien hergestellten Produkte lassen sich nicht unterscheiden.

Die nach diesem Beispiel gewonnenen Produkte sind als Papierbindemittel und Tetilschlichtmittel zweckmäßig. Es wird sich auflösender Zellstoff hohen Gehaltes an ^.-Cellulose in Mengen von 5O g in 10 1 Wasseransätzen vermittels 1 minütigem Vermischen dispex-giert. Den Äufschlämmungen werden 5 g der 2,O Gew.%igen Kollagendispersion dieses Beispiels zugesetzt, die ausgehend von roher Kuhhaut hergestellt werden. Die Äufschlämmungen werden vermischt bis dieselbeneinhei tuch sind. Sodann erfolgt ein Filtrieren vermittels Absaugen durch ein Baumwolltuch, das auf einem ßüchiiet-Trichter · getragen wird. Die nicht weiterbewegten festen Matten herded in

chtigkeit get

^ßAD ^onmMAL

Luft bei 2ie°C und 50%iger relativer Luftfeuchtigkeit getrocknet

009809/1620

Die abschließend erhaltenen Produkte sind zähe faserförmige Matten, die manuell nicht auseinandergezogen werden können. Eine durch die gleiche Arbeitsweise hergestellte Matte, wobei jedoch kein Kollagen der Matte zugesetzt wird, führt zu einer mechanisch schwächeren Mate, die leicht mit der Hand auseinandergezogen werden kann. Das Produkt weist ebenfalls schlechte Einheitlichkeit auf. Auf der Oberfläche lassen sich Faserklumpen beobachten* Die Maten mit Kollagengehalt sind einheitlicher.

Beispiel 7·

Es wird ein Gemisch aus vermahlener, gefriergetrockneter Kuhhaut in einer Menge von 10 g und 990 g 0,01 η HCl (pH-Wert = 2) in einer Cowles-Lösungsvorrichtung 16 Minuten lang vermischt. Das Gemisch wird zwecks Halten der Temperatur unter 30°C wassergekühlt. Das Produkt stellt ein dickes, beständigesGel mit einer scheinbaren Viskosität von 42,-9OQ cP dar.

Es werden 75Og des Produktes mit 100 g Dioxan und 150 g Isopropanol versetzt. Dieses Geraisch wird sodann in einer Cowles-Lösungsvorrichtung 2O Minuten lang vermischt. Das Produkt enthält 0,7 Gew.% Kollagen und besitzt eine scheinbare Viskosität von 5600 cP.

Die Dispersion dieses Beispiels weist die gleiche Konzentration an Kollagen, HCl und organischem Lösungsmittel {gesamt) wie die abschließend vorliegende Dispersion nach dem Beispiel 2 auf. In diesem Fall wird jedoch anstelle von lediglich Dioxan ein

*
1:1,5 Gemisch aus Dioxan und Isopropanol angewandt.

Diese Dispersion wird als Überzugsmaterial für Papier begutachtet. Es ward eine dünne Schicht mit einer Rakel mit einer Dicke von O,O12 mm auf Holz, Zellstoff und Butterbrotpapier aufgebracht. Das Gemisch läßt sich glatt ausbreiten und haftet einheitlich in Form einer kontinuierlichen Schicht an. Die üerzogenen Papiere werden mehrere Stunden lang bei 21⁰C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit getrocknet» Dieselben, behalten ihre Forrobei- Es wird kein Einschrumpfen oder Verwerfen beobachtet»

Der überzug ist weder klebrig noch fettig«, Auf demselben wird mit Kugelschreiber, Füllfederhalter und Bleistift ohne Verschmier ren geschrieben. Die Absorption ist gut \mä~ x*?ird kein Glanz beobachtet. ' ' ~"

009809/162 0 BADORfGlM

Beispiel 8

Es wird ein Gemisch aus 4,0 g vermahlener, gefriergetrockneter Kauhhaut 0,04 g Formaldehyd und il96 g 0,01 η HCl (pH-Wert =2) bei 5400 U/min, in einer Cowles-Lösungsvorrichtung 15 Minuten lang zerkleinert.

Es wird ein zweites Gemisch genau wie das erste mit der Ausnahme hergestellt, daß in der Masse kein Formaldehyd vorliegt. Zu jeweils 100 g dieser Dispersion werden 100 g Isopropanol zugesetzt. Die Gemische werden in einer Cowles-Lösungsvorrichtung 15 Minuten lang vermischt. Zu den verbleibenden 100 g der zwei Massen ohne Alkohol, werden 100 g O,01 η HCl (pH-Wert —2) unter Ausbilden verdünnter, säure- und wasserenthaltender Gele mit Kollagenkonzentrationen gleich denjenigen der zwei Gele mit Isoprppanol zugestzt. Die zwei kein Isopropanol enthaltenden Dispersionen und die zwei Alkohol enthaltenden Dispersionen werden bei Raumtemperatur in einem Vakuumtrockner entlüftet, auf eine Eisenplatte mit einer Rakle mit einer Dicke von 3 mm aufgebracht un d in Luft bei 21°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit 2 Tage lang getrocknet.

Die getrockneten Folien sind klardurchsichtig und erscheinen einheitlich und nicht faserförmig gegenüer dem Auge. Dieselen werden auf ihre Zerreißfestigkeit, Elastizitätsmodul und Prozent Dehnungbeim Bruch nach ASTM-D 882-61 T Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting¹¹ geprüft. Die folgenden Vorschriften werden bei dem Prüfen mit einem Tisctamodell des Instron Tensile Testers beobachtet.

$1} Die Folien werden bei 50% relativer Luftfeuchtigkeit konditioniert.

(2) Die konfiintonierten Folien werden bei 23° + 1°C gehalten. '

(3) Es werden Proben mit 24 ram χ 144 mm vermittels eines Thwing-Albert-Folienprobenschneiders herausgeschnitten.

(4) Die Aufzeichnungskartengeschwindigkeit beläuft sich auf 24 cm/min.

(5) Die Querkopfgeschwindigkeit belauft sich auf 12 mn/rain. (6( die Backentrennung beträgt 96 mm.

(7) Die volle Skalenbelastung beträgt 9 kg.

(8) Es liegt ein elektrisches Isolierband zwecks Verhindern

—- - - 13 -

0 0 9809/1620 BAD original

- 13 eines Herausgleitens im Eingriff vor.

Die durchschnittliche Dicke aller Folien beläuft sich auf 0,018 und 0,028 mm.

Die Zerreißfestigkeits-Eigenschaften der mit den vier Zusammensetzungen nach der Tabelle I hergestellten Folien stellen Durchschnittswerte von wenigstens fünf Einzeltests dar. Die

Zerreißfestigkeiten belaufen sich auf etwa 703 kg/cm für Folien

2
ohne Formaldehyd bis auf 773 kg/cm für Folien mit Formaldehyd. Die 10% Differenz ist auf Vernetzen des Kollagens durch Formaldehyd zurückzuführen. Es liegen keine merklichen Differenzen bezüglich de.r^.gerreißdehnung beim Bruch vor, und alle Werte belaufen sich auf etwa 5%.

Es liegt keine wesentliche Differenz zwischen den Zerreißfestigkeits-Eigenschaften der aus Dispersionen mit oder ohne Isopropanol hergestellten Folien vor. Die Isoprpopanol-Folien weisen jedoch größere Klardurchsichtigkeit auf und scheinen einheitlicher zu sein. Die Verarbeitungsvorteile aa£ bei Anwenden von Isopropanol-Dispersionen liegen in deren Viskosität, die geringer ist und dem Standhalten höherer Belastunge, wodurch es möglich wird, ein Gießen dickerer Folien vermittels eines einzelnen Arbeitsschrittes durchzuführen.

BAD ORIGINAL ⁴

009809/1620

Tabelle I

Mechanische Eigenschaften von Hand gegossener Folien hergestellt

aijs Kollagen-Dispersionen

Dispersions-Zusammensetzung	durch	durch	Zerreiß
	schnitt	schnitt	dehnung
	liche Zer	licher Ela	beim
	reißfestig	stizitäts	Bruch
	keit ₂	modul« _fi
	kg/cm	kg/cnTxlO °	%

1% Kollagengel in 0,0 1
HCl

(2) 1% Kollagengel in 0,01 η
HCl mit 2% CH₂O

(3) 1% Kollagengel in 50%
0,01 η fICl und 50% Isopropylalkohol

(4) 1% Kollagengel in 50%
0,01 η HCl und 50% Isopropylalkohfol mit 2% CH₃O

679

766

666

766

2,79
2,64

2,55
2 ,99

4,39 5,11

5,11

5,04

Beispiel 9

Es wird ein 6%iges mikrokristallines Kolagengel wie im Beispiel 4 beschrieben in einem Isopropanolzrfassermediuia von 25:75 hergestellt. Dieses Gel wiöd in einem wasserb ad auf 60 C erwärmt, sodann durch ein rostfreies Stahlsieb mit einer lichtenMaschenweite von 0,054 mm hindurchfiltriert, um Schmutz und andere Fremdstoffteilchen zu entfernen. Sodann wifd in Fasern vermittels eines Zweibad-Systems unter Anwenden einer herkömmlichen Kunstseide-Spinnausrüstung versponnen. Das Bad Hr. 1 besteht aus Isopropanol bei O⁰C und die Verweilzeit in dem Bad beträgt 20 Minuten. Die Fasern werden in ein Knäuel aas dem Bad 1 überführt und sodann in das Bad Nr. 2 eingetaucht, das Isopropanol bei 25 C enthält und 10% eines Vernetzers auf der Grundlage von Formaldehyd (Melamin-Formaldehyd) aufweist. Die Verweilzeit beträgt 10 Minuten. Das Knäuel wird auf eine Spule gebracht und abgewickelt, gereckt und zwischen erwärmten Walzen getrocknet und sodann aufgewickelt. Die erhaltenen Fasern sind durchaus wolleartig, besitzen ausgezichnete federnde Eigenschaften und gute Zerreißfestigkeiten. Ähnliche Fäden werden durch Trockenverspinnen des filtrierten Gels hergestellt.

009809/1620

SAD

- 15 Beispiel 10

Es wird ein -fi 6%iges mikrokristallines Kollagen-Spinngel vermittels Dispergieren von gefriergetrocknetem, pulverisiertem, technischem Hautkollagen in einem Gemisch aus 50.-25 j25% Isopropanol:Dimethylsulfoxid .-Wasser, das Ο,Ο25 η gelöste HCl auf der Grundlage der Gesamtmenge an Wasser nnd Lösungsmittel enthält, hergestellt.

Es erfolgt sodann ein Dispergieren in einer Cowles-LÖsungsvorrichtung und man läßt die Temperatur nicht über 60⁰C ansteigen. Die Wärme Dispersion wird sodann filtriert und sodann in Folien handgegossen und in Monofäden vermittels einer Spritze gepreßt.

Aus diesem Medium gegossene Folien sind klarer durchsichtig als diejenigen aus einem binären Isopropanol-Wasser-Lösungsmittel. Weiterhin weisen die gesponnenen Monofäden Zerreißfestigkeiten auf, die größer als diejenigen ähnlicher Monofäden sind, die in der gleicnen rfeiseasu einem Isopropanol-Wasser-Lösungsmittel . hergestellt worden sind.

Beispiel 11

Es wird ein 2%iges mikrokristallines Kollagengel in 100% Dimethylsulfoxid hergestellt, das 0,025 η HCl enthält, und zwar auf der Gewichtsgrundlage des Lösungsmittels. Es wird ein Drehflügelmischer angewandt und die Temperatur unter 60°C, gehalten. Aus'dieser Dispersion handgegossene Folien trocknen langsam 4n der Luft aufgrund des hohen Siedepunktes des DimethyIsulfoxides. Nach dem vollständigen Trocknen jedoch sind diese Folien klarer durchsichtig und zäher als Folien, die in ähnlicher Weise aus 100% Wasser bzw. den Medium in Form eines Gemisches aus organischem Lösungsmittel und Wasser hergestellt worden sind.

-16

BAD ORiQlNAL

OO9809/1620

Claims

- 16 Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen einer Kollagen-Dispersion, die 0,0025 bis 0,03 normal an Säure ist bezogen auf die Gesamtmenge des Dispergionsmediums und wenigtens 10% der Dispersion in einer submikronen Teilchengröße vorliegen, dadurch gekennzeichnet, daß das Säure enthaltende Kollagen mit einem Dispergiermittel versetzt wird, das aus der Gruppe, bestehend aus Dimethylsulfoxid, einem Gemisch aus Wasser und Dimethylsulfoxid, einem Gemisch aus Wasser und einem wassermischbaren, organischen Lösungsmittel mit Ausnahme von Dimethylsulfoxid, * das nicht mehr als 65 Gew.% organisches Lösungsmittel enthält,

" und einem Gemisch aus Wasser, Dimethylsulfoxid und einem weiteren wassermischbaren organischen Lösungsmittel, das nicht mehr als 75% des organischen Lösungsmittels enthält, ausgewählt ist. ,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kollagenkonzentration von kleiner als 2% angewandt wird und das Kollagen wenier als 0,025 normal an Säure ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kollagenkonzentration von mehr als 5% angewandt wird und das Kollagen mehr als 0,025 normal an Säure ist,

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das säureenthaltende Kollagen mit dem Dispergiermittel behandelt und sodann einer mechanischen Zerkleinerung unterworfen wird, bis wenigstens 10% des'Kollagens auf eine submikrone Teilchengröße· zerkleinert worden ist.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das säureenthaltende Kollagen als nasse Masse zerkleinert wird, bis wenigstens 10% des Kollagens auf eine submikrone Teilchengröße zerkleinert worden sind, und sodann der Masse wenigstens 20 Gew.% des wassermischbaren Lösungsmittels zugesetzt werden.

- 17 -

0 0 9 8 0 9/1620 bad original

6. Kollagenzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Kollagen-Dispersion mit mindestens 10 Gew.% mikrokristallinen Kollagenpartikelchen mit einer maximalen Größe in jeder Richtung von unter 1 yu UND FERNER AUS Aggregaten von Tropokollageneinheiten von mindestens 25 8 an den dünnsten Stellen besteht, wobei die Zusammensetzung im wesentlichen tropoiollagenfrei ist und frei von Tropokollagenabbauprodukten und wobei das Tropokollagen in einem Dispersionsmedium dispergiert wird, wie Dimethylsulfoxid, Mischung aus Wasser und Dimethylsulfoxid, Mischung von Wasser mit anderen in Wasser mischbaren organischen Lösungsmitteln als Dimethylsufloxid, wobei die Mischung nicht mehr als 65 Gew.% organisches Lösungsmittel enthä

It oder schließlich Mischung aus Wasser, Dimethylsulfoxid und anderen mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmitteln, die mit nicht mehr als 75 Gew.% zugemischt sind.

ORlQiNAL-

.009809/1620