DE1660443A1 - Verbesserung von Polyesterfaeden - Google Patents

Description

Der Patentanwalt - 1660443 Dipl.-Ing. W.Beyer ^VVYT *

Frankfurt/Main Freiherr-vom-Stein-Str.

In Sachen:

Dr. Leonard D. Kurtz
46 Woodmere Boulevard
Woodmere, New York/ÜSA

Verbesserung von Polyesterfäden.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung von Polyesterfäden, insbesondere für chirurgische Nähte.

Seide ist als chirurgisches Nähmaterial allgemein bekannt. Obwohl Seide als Nähmaterial weit verbreitet ist, sind auch andere Fasern mit besseren Eigenschaften, wie beispielsweise gezwirnte Terephthalat-Essig-Polyesterfasern (Dacron) vorgeschlagen worden und haben sich mittlerweile allgemein durchgesetzt. Nähmaterialien aus Polyesterfasern sind haltbarer als Seide, sind wasserabstoßend und verhalten sich im Körper des Patienten weitgehend inaktiv. Wegen ihrer größeren Festigkeit verglichen mit Seidenfaden gleicher Durchmesser, werden in der Chirurgie vorzugsweise Terephthalat-Bssig-Polyesterfasern { verwendet, da sie eine größere Sicherheit gegen Fadenbruch bieten. Wegen dieser erhöhten Festigkeit kann der Chirurg ein feineres Garn verwenden, als es bei Benutzung von Seidenfaden »oglich wäre. Diese und weitere Vorteile ergeben sich bei* Ersetzen der Seidenfaden durch Polyesternähmaterial.

Die Verwendung von Terephthalat-Essig-Polyester-Garn bringt allerdings einige Nachtelle mit sich. Der Hauptnachteil liegt in den Verknotungseigenschaften der Polyesterfäden. Das noch weit verbreitete Seidennähmaterial ist relativ "schlaff", so scharf*; Knickungen, wie z.B. bei Knoten, erhalten bleiben

3135/23.10.1967 ^09815/1236 -2-

und der Faden sich nicht zurückbiegt. Knoten haben daher nicht die Neigung aufzugehen, Terephthalat-Essig-Polyester dagegen ist sehnig und behält nur schwer die beim Verknoten auftretenden Knickungen bei. In früheren Anmeldungen wurde gezeigt, daß eine' Imprägnierung mit Polytetrafluorethylen (!Teflon) das Bestreben der Polyesterfäden, Knoten zu lösen, vermindert . Darin wurde gezeigt, daß bei der Verknotung von in eine Polytetrafluorethylenschicht eingebetteten Terephthalat-Essig-Polyesterfasern Haltekräfte auftreten, die gegen die Rückverformung der Pasern wirken und ein Aufgehen der Knoten weitgehend verhindern. Bei dem derzeitigen Gebrauch des Nähmaterials wurden die Chirurgen angewiesen, den Knoten mit dem zuletzt gemachten Schlag nach unten sicher festzuziehen. Dabei umschließt das Imprägnierungswachs die Terephthalat-Essig-Polyesterfäden und verhindert ein Zurücks trecken der Pasern und das Aufgehen des Knotens. Bei der klinischen Erprobung wurde die beste Anwendung gefunden. Bis zu zwölf Knoten mußten angesetzt werden, um das Phänomen des Lösens zu verhindern. Trotzdem verminderten sich diese zwölf Knoten zu elf, zehn und sofort, bis der Knoten aufgegangen war. Mit dem obigen, imprägnierten Polyestergarn konnte bei ausreichendem Pestziehen keine Tendenz zum Lösen der Knoten festgestellt werden. Dies ist der Grund für die weit verbreitete Verwendung des Nähmaterials in der "Klappen-Ersatz-Chirurgie". Es stellte sich heraus, daß die Knoten sicher hielten, wenn sie hinreichend festgezogen worden waren.

Ein breiterer Nachteil liegt in dem relativ hohen Reibungsbeiwert der Oberfläche des Terephthalat-Essig-Polyesters. Der Arzt macht über der Gewebeöffnung einen einfachen Knoten oder chirurgischen Knoten, wodurch sich die Oberflächen anexnanderlegen. Beim Zusammenziehen der Fadenenden gleitet der . Knoten nach unten und zieht das Gex^ebe zusammen. Wegen der S-D3ifheit obiger Polyesterfäden erfolgt normalerweise beim Nachlassen der Ziehkräfte eine beträchtliche Rückfederung- ■

209815/1236

Z 3135/23.10.1967 - 5 -

und der Chirurg muß durch Knüpfen weiterer Knoten den sich teilweise öffnenden Knoten nach unten drücken, was bei diesen Polyesterfäden nicht ganz einfach auszuführen ist. Durch das Naeh-Unten-Gleiten eines zweiten einfachen Knotens auf den vorhergehenden, wird dieser nicht ganz in seine ursprüngliche Stellung gebracht, wodurch ein genaues Aneinanderlegen der Geweberänder erschwert oder gar unmöglich gemacht wird. Es ist bekannt, daß die Gleitfähigkeit der Fadenoberfläche durch die obige Imprägnierung zunimmt und das Verknoten wesentlich vereinfacht wird. In diesem Pail kann der Chirurg die Knoten herunterdrücken, wenn sich der ä erste Knoten lockert. Dieser Vorgang kann ebenso mit Seide durchgeführt werden. Der Chirurg kann den Knoten in seine ursprüngliche Position niederdrücken, aus der er etwas nach oben geglitten ist. Wie oben ausgeführt hält der erste einfache oder chirurgische Knoten aus imprägnierten Terephthalat-Essig-Polyesterfaden die zusammenpassenden Ränder erheblich besser zusammen als die unbehandelten Polyesterfäden. Dabei wirkt das Polytetrafluorethylen als Bindemittel, in das die Polyesterfasern eingelegt sind. Diese Maßnahme verhindert weitgehend den selbständigen Öffnungsvorgang. Bei dem unpräparierten obigen Polyesternähmaterial ist die Federwirkung des Polyesterfadens nicht beseitigt und es besteht eine vergrößerte Bereitschaft zum öffnen des Knotens. f

In früheren Anmeldungen Hr. 220 085 tuid 230 284 wurden untenstehende Probleme bereits diskutiert. Darin wurde vorgeschlagen, daß Terephthalat-Essig-Polyesternähmaterial mit Polytetrafluorethylen zu imprägnieren. Die Imprägnierung hatte eine erhebliche Verbesserung der Verknotungseigensehaften zur Folge. Durch die Imprägnierung entstand an der fadenoberflache eine Polytetrafluorethylenschicht, die zu einer vesenölich vergrößerten Gleitfähigkeit des Fadens führte und dadurch eine größere Anzahl von Knoten notwendig machte, um eine gleichgroße Sicherheit, wie bei unbeschichteten Paden-

209815/123Θ K 3135/23*10.1967 . - 4 -

oberflächen zu erhalten. Bei einem Vergleich der Knotenanzahl von uiibehandeltem Terephthalat-Essig-Polyester, von Seide und von imprägnierten Polyester ergab sich bei gleichem Sicherheitsfaktor, daß. für die unbehandelten Polyesterfäden zwei, für Seide drei und für imprägnierte Polyesterfäden vier Knoten notwendig waren. Die Verxtfendung von imprägniertem Terephthalat-Essig-Polyesternähmaterial machte also stets einen zusätzlichen Knoten erforderlich. Die übrigen vorteilhaften Eigenschaften dieser Fäden waren dagegen so erheblich, daß ihr Gebrauch enorm anstieg. Trotzdem wäre es wünschenswert, wenn die Fäden so vor- ^ behandelt werden könnten, daß die Sicherheit von drei Knoten ™ aus imprägnierten Polyesterfäden der von drei Seidenknoten entsprechen würde.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Beschichten der Fäden mit Polytetrafluorethylen aufzuzeigen und die Verknotungseigenschaften dieser vorzugsweise als chirurgisches Nähmaterial verwendeten Fäden zu verbessern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Polyesterfäden bei Temperaturen nahe seinem Schmelzpunkt bis auf eine Längung von 50% seiner ursprünglichen Länge heitgereckt, anschließend in eine aus kleinsten PoI^betrafluorethylen- k Partikeln bestehende flüssige Dispersion getaucht und danach das überschüssige Polytetrafluorethylen von der Oberfläche des feuchten Fadens entfernt wird, so daß eine aus Polyester und Tetrafluorethylen bestehende Oberfläche erhältlich ist.

Ij η "Verfahren der Fadenbehandlung, bei dem die äußere Be- ^chic h-tung der imprägnierten Polyesterfäden durch eine weitere Terephthalat-Essig-Polyesterschicht ummantelt wird, ist in der amerikanischen Patentschrift ITr. 3 307 971 dargelegt. Obwohl dieses Verfahren ausgezeichnete Ergebnisse erbrachte, ist es relativ umständlich und benötigt kostspielige Lösungsmittel die eine teure Rückgewinnung nach sich ziehen.

2Q9815/1236
K 3135/23.10.196? . = . 5 _

In der früheren Anmeldung wurde gezeigt, daß es vorteilhaft ist, wenn die Fadenoberfläche mit etwas Terephthalat-Essig-Polyester bedeckt ist. Beim Aufbringen des Imprägniermittels vergrößert sich das Verhältnis zwischen Polytetrafluoräthylen und Terephthalatpolyester bis zu einem Wert, bei dem die Gleitfähigkeit unnötig groß ist. Eine Überprüfung des Herstellungsverfahrens ergab, daß der Polyesterfaden mit Tetrafluoräthylen imprägniertund danach über eine Heißreckmaschine bei Temperaturen von 230° C gezogen wurde. Pur diesen Vorgang waren eine Seihe von Rollen notwendig. Es erscheint möglich, daß sich das Imprägnierungsmittel (Teflon) bei dem auf einer Reihe von Walzen unter Spannung erfolgtem Recken auf der Oberfläche des Polyesterfadens ausbreitete und damit die freiliegende Polyesteroberfläche verminderte. Daher erscheint es vorteilhaft, den Polyesterfaden (Dacron) mit Tetrafluorethylen zu imprägnieren, die Vorgänge aber, die zu der Ausbreitung des Imprägnierungsmittels auf der Oberfläche des Fadens führen zu vermeiden.

Daher wurde beschlossen, die Reihenfolge des Verfahrens umzukehren, d.h. den Polyesterfaden erst auf den gewünschten Durchmesser heißsurecken und daran anschließend mit dem Imprägnierungsmittel (Teflon) zu imprägnieren, wobei ein Heißrecken nach dem Imprägnieren vermieden wurde. Dies hatte zur Folge, daß sich das. Imprägnierungsmittel (Teflon) auf der Fadenoberfläche feinst verteilte und daß dadurch das bei Zug und Temperatur auftretendeAusbreiten oder "Überbuttern" verhindert wurde.

Das Ergebnis war zufriedenstellend.. Es ist jetzt möglie'-i, bei imprägnierten Polyesterfäden mit der gleichen Anzahl von Knoten auszukommen, wie bei Verwendung von Seide. Dieser Erfolg urafaßi/alle Fadenstärken. Beim Anfassen scheint die Oberfläche des auf diese Art hergestellten Nähmaterials ebenso glatt z\i sein, wie bei Nähmaterial, das nach bekannten Ver-

209815/1236
K 5135/23.^0.1967 - 6 -

fahren erzeugt worden ist. Eine bestimmte Vergrößerung der Polyesteroberflache=(Dacron) ist wahrscheinlich für die Gleichheit der derzeitig gezeigten Verknotungseigenschaften verantwortlich.

Von unverkennbar großer Bedeutung für den Gebrauch als Nähmaterial ist das durch Imprägnierung der Polyesterinnenfäden erhaltene, im wesentlichen einfaserige Verhalten der Fäden. Bei dem gegenwärtigen Imprägnierungsvorgang werden die inneren Zwischenräume gefüllt und können sich nicht mehr ändern. Von ähnlich"großer Bedeutung ist die Haltbarkeit dieser imprägnierten Terephthalat-Essig-Polyesterfäden (Dacron) verglichen mit den nach dem bisherigen Verfahren hergestellten imprägnierten Polyesterfäden. Auch nach zehnmaliger Behandlung in Waschmaschinen konnten keine Gewichtsunterschiede zwischen Polyesterfäden, die vor oder nach dem Heißrecken imprägniert worden waren festgestellt werden.

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß bei diesem Verfahren ein hervorragend gleitfähiges Nähmaterial von im wesentlichen einfaseriger Struktur entsteht, bei dem die gleiche Knotenzahl für die mit Seide erreichte Sicherheit erforderlich ist.

In einer vorhergehenden Anmeldung wurde der Faden mit PoIytetrafluoräthylen beschichtet und danach gereckt. Jetzt stellte sich heraus, daß die Verknotungseigenschaften des Fadens durch das erfindungsgemäße Ausführen der Reckstufe vor dem Beschichten wesentlich verbessert und somit die Schwierigkeiten der übermäßigen Oberflächengleitfähigkeit beseitigt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen erläutert :

Beispiel 1

Terephthalat-Essig-Polyesterfäden werden auf einer Neu-Ehgland-

Zwiramaschine gezwirnt.

209S1S/1238

* 3135/23.16.196?

166QU3

Diese allgemein bekannte Maschine besitzt mindestens acht bis zwölf Führer in bereits brauchbaren Ausführungen. Es sind mehrere Typen dieser Maschine im Gebrauch. Auf solchen Maschinen kann durch Verändern der Anzahl der Einzelfäden oder der Vorspannung chirurgisches Nähmaterial in verschiedenen Gräßen hergestellt werden. Ein fertig gezwirnter Terephthalatpolyesterfaden kann Längen von 3^-00 m/kg bis zu über 5600 m/kg haben.

Ein gezwirnter Polyesterfaden wird anschließend durch Ziehen den Fadens über ca. 230° C heiße Platten heiß gereckt. Diese Behandlung dient im wesentlichen der Beseitigung der Elastizität und der Tendenz der Fasern, auf ihre ursprüngliche Länge zurückzukehren. Die Längung kann zwischen 10 und 15% betragen. In der Chirurgie bevorzugte Fäden werden bei d«r Herstellung bis zu 4-0% gereckt. Die Heckspannung kann durch verschiedene Vorrichtungen erreicht werden, wobei in dieser Stufe stets Wärme erforderlich ist.

Der um 40 bis 50% gereckte Faden wird danach zu einem Strang vereinigt und in eine Suspension von in einem Dispersionsmedium verteilten kleinsten Polytetrafluorethylen-Partikeln eingetaucht. Verquirlen und/oder ein Benetzungsmittel verhindern das Absetzen der Polytetrafluorethylen-Partikel. Eine bevorzugte Dispersion ergibt sich bei der Verwendung von Polytetrafluorethylen in Korngrößen von ca. 0_t5 Ai und Wasser unter Zugabe eines Benetzungsmittels. Brauchbare Dispersionen bestehen aus Mischungen von 58% Polytetrafluorethylen-Partikeln und 4-2% Wasser« Der Festetoffanteil in den Suspensionen kann in weiten Grenzen schwanken, er soll aber im allgemeinen bei annähernd 58 Gew.% liegen.

Fadenstrang wird solang© in die Dispersion getaucht, bis die einseinen Partikel in die Zwischenräume der Fasern einge drungen, sind. Ist der Strang sehr groß oder fest gewunden, wird eine Eintauch**it von ca« 15 Minuten als ausreichend er

209816/1231 ,.,_n0p

5155 /23,10.196? - 8 -

achtet, die aber auch überschritten werden kann. Bei Stranggewichten von mehr als 22 kg sollen die Imprägnierungszeiten annähernd 15 Minuten betragen. Die nach dem beendeten Vorgang gemessene Gewichtszunahme ließ s"chon wesentlich früher als nach den angegebenen 15 Minuten nach.

Nach dem Eintauchen wurde der Strang auf eine aus einem Paar gegenüberliegenden Hollen bestehende Wringmaschine gespannt. Die Maschine hat die Aufgabe, das am Faden haftende überschüssige Imprägniermittel umgehend und schnell zu entfernen,

fc Bei ungenügender Überwachung dieses Prozesses bleibt eine beträchtliche Menge des Imprägnierungsmittels an der Oberfläche des Fadens haften. Um dies Anhaften von überschüssigem Imprägnierungsmittel auf dem Faden zu verhindern, muß das Ausziehen des Stranges schnell erfolgen, wobei er ständig feucht gehalten werden soll. Danach ist der Strang beseitigt und der Faden als Endprodukt aufgewickelt. Praktisch beträgt die Gewichtszunahme eines gegebenen Fadens ungefähr 5 bis 7 %· Je nach der Fadenstruktur (Anzahl und Spannung der Fasern) können Gewichtszunahmen bis zu 20% erreicht werden. Bei Berührung fühlt sich der Faden ebenso an wie ein gleitfähiger Polyesterfaden. Wenn die Verfahrensstufen vertauscht werden und das Imprägnieren vor dem Heißstreöken erfolgt, ist die Oberfläche

ψ des Polyesterfadens praktisch mit den bekannten identisch« Nur beim Aufgehen der Knoten wird der beträchtliche Unterschied zwischen den verschieden hergestellten Fäden offenbar. Bei Anwendung der chirurgischen Technik zum Legen einfacher oder chirurgischer Knoten und bei deren Herunterdrücken werden die Kneten leicht und reibungslos geknüpft. Besonders wichtig j 9t, daß dabei bei gleicher Sicherheit die Knotenanzahl nicht größer als bei Seide ist. Die Gleitfähigkeit der Fadenoberflache bei diesem erfindungsgemäßen Nähmaterial ist außerordentlich zufriedenstellend und von gleichmäßiger Große,

3135/25.10.196? _20981Β/1236

Beispiel 2

Ss wurde der gleiche Faden und die Vorrichtungen wie im Beispiel 1 verwendet.lediglich der Reckvorgang erfolgte in zwei einzelnen Verfahrensschritten. Zuerst wurde der Faden bei Raumtemperatur auf annähernd 25% Längung kalt gereckt. Dies geschieht normalerweise auf einer gesonderten Reckvorrichtung, kann aber auch auf der im Beispiel 1 beschriebenen Reckmaschine bei kalter Plattenunterlage vorgenommen werden. Das Kaltstrecken liefert einheitliche Fasern. Die Ausgleichsreckung zur Beseitigung der Restelastizität und der Rückverformung erfolgte wie im Beispiel 1 bei einer Temperatur von ca. 230°.Bei beiden Verfahren, dem einstufigen Heißrecken wie auch dem Recken in zwei Phasen, betrug die Temperatur der Plattenunterlage vorzugsweise 230°, wobei aber auch geringere Temperaturen verwendet werden konnten, wenn die Fäden über eine längere Periode auf der Unterlage gehalten wurden. Falls sich die Fäden nur so lange im Bereich der Heizunterlage befinden, bis sie sich bis kurz unterhalb ihres Schmelzpunktes erwärmt haben, sind auch höhere Temperaturen möglich."

Die Verknotungseigenschaften der gemäß dieses Beispieles hergestellten Fäden entsprechen den im Beispiel 1 erreichten.

Beispiele 3 und 4-

Bei diesen Beispielen wurden anstatt Polyesternähmaterial Seidenfaden der in den Beispielen 1 und 2 beschriebenen Behandlung unterzogen, wobei allerdings die Aufheizung nur bis zu einer Temperatur von ca. 220° erfolgte. Der herge-r stellte Seidenfaden besaß die Verknotungseigenschaften chirurgischer Fähseide, Das Imprägnierungsmittel (Teflon) hatte den ' faden sehr gleichmäßig durchsetzt, ohne daß sich überschüssiges Material auf der Fadenoberfläche abgelagert hatte. Die Menge des in die Seide eingedrungenen Imprägnierungsmittels (Teflon)

209815/ 1 236
y 3135 /23.10.1967 - 10 -

1660U3

betrug bis zu 45 Gew.% der imprägnierten Seide. Wie bei Polyesterfäden befand sich auch hier das Imprägnierungsmittel (Teflon) im wesentlichen in den inneren Zwischenräumen des Fadens und war auch bei Vergrößerung an der Oberfläche nicht sichtbar. Ohne Zweifel befand sich aber eine gewisse Menge auch an der Oberfläche. Das Nähmaterial zeigte eine ausgesprochen gute Geschmeidigkeit.

Während nach diesem Verfahren hergestellte Fäden vorzugsweise als chirurgisches Nähmaterial verwendet werden, ist es offenbar, daß sich das Verfahren grundsätzlich auf die Veränderung der Fadeneigenschaften bezieht. Die Gegenüberstellung mit chirurgischer Seide wurde nur vorgenommen, um die Veränderungen bestimmter Eigenschaften gegenüber Seide aufzuzeigen. Ganz allgemein zeigt diese Erfindung ein Mittel zum Herstellen eines Fadens mit veränderten Eigenschaften, das überall da angewendet werden kann, wo solche Fadeneigenschaften benötigt werden. Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Verfahren auch für Web-Fäden anwendbar.

Patentansprüche /

3135/23.10.1967 ' - 11 -

209 8 1571236

Claims (3)

1. Patentansprüche

   1, Verfahren zur Verbesserung von Polyesterfäden, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyesterfaden bei Temperaturen nahe seinem Schmelzpunkt bis auf eine Längung von 50% seiner ursprünglichen Länge heiß gereckt, anschließend in eine aus kleinstem Polytetra- ä fluorethylen-Partikeln bestehende flüssige Dispersion getaucht und danach das überschüssige Polytetrafluorethylen von der Oberfläche des feuchten Fadens entfernt wird, so daß eine aus Polyester und Tetrafluorethylen bestehende Oberfläche erhältlich ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Heißreckung bei einer Temperatur von ca· 2$0° erfolgt.
3. 3. Polyesterfaden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Polyesterfaden ein vielfaseriges Polyesterterephthalat-Nähmaterial ist. i

   4, Polyesterfaden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Polyesterfaden mehr als 20 Gew.% Tetrafluorpolyethylen enthält, welches im Inneren des Fadens eingelagert ist»

   5135/23,10*1967 20981 S/1238